CC BY
10ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗА И ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ ПРИ РАЗНОЙ ВЫСОТЕ УБОРКИ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ
ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
В.А. Шевченко, д.с. А.М. Соловьев, д.с. И.П.Фирсов, д.с. И.Н. Гаспарян, к.с.-х.н.,
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева
Рассмотрено влияние высоты скашивания кукурузы на качество зерностержнелистостебельной смеси, накопление в почве элементов минерального питания за счет корневых и пожнивных остатков и экономическую эффективность возделывания культуры.
Ключевые слова: кукуруза,
зерностержнелистостебельная смесь, кормовая ценность, высота скашивания, экономическая эффективность.
Кукуруза - культура высокой продуктивности и разностороннего использования, является ценным кормом для животных. В 1 кг сухого зерна содержится 1,34 корм. ед. Основное запасное вещество этой культуры - крахмал - 60-80% массы зерна, белки составляют 10-14, жиры - 6-8%.
В Нечерноземной зоне кукурузу выращивают на зеленую массу и силос. Её сухие стебли и листья, оставшиеся после уборки спелых початков, при измельчении хорошо поедаются скотом и также могут быть использованы в смеси с сочными кормами. В кормлении используют и размолотые стержни початков. При силосовании всей массы с початками молочно-восковой спелости кукуруза содержит 0,2-0,25 корм. ед. в 1 кг корма и 13 г переваримого протеина, что вызывает необходимость добавления в рацион животных большого количества комбинированных кормов. Поэтому для современного
сельскохозяйственного производства необходимо повысить питательную ценность этой культуры.
По данным В.Ф. Мальцева и М.К. Каюмова (2002), В.А. Шевченко, П.Н. Просвиряка, А.М. Соловьева (2012), повысить сбор сухой массы и значительно увеличить долю початков в урожае, обусловливающих максимальный сбор питательных веществ с единицы площади и энергоемкость урожая, вполне возможно технологическими приемами при возделывании этой культуры. По мнению этих ученых, на величину урожая и качество кукурузы можно влиять разными агротехническими мероприятиями: сроком посева, густотой стояния растений, системой применения удобрений, сроком уборки и высотой скашивания надземной массы.
Изменение высоты среза во время уборки урожая позволяет использовать гибриды кукурузы с высокой потенциальной урожайностью и таким образом регулировать качество силоса. В годы, когда метеорологические условия обеспечивают получение кормов высокого качества, высота среза должна быть обычной - 10-15 см. Однако при неблагоприятных условиях получить высококачественный корм можно за счет увеличения высоты среза, позволяющего повысить содержание сухого вещества, переваримого протеина и обменной энергии в силосе.
В странах Западной Европы [7] для повышения концентрации корма в крахмальных единицах существует технология, позволяющая убирать четыре
ряда кукурузы на силос полностью, а с двух рядов отделять только початки. При этом листостебельную массу оставляют на поле, измельчают дисковыми орудиями и запахивают в почву как удобрение. Более высококачественный комбинированный силос получают аналогичным способом по схеме 2+2. При этом содержание сухого вещества увеличивается до 40%, доля початков - до 70-75%, а концентрация обменной энергии с 10,5 до 12,2 МДж/кг сухой массы. Эту технологию рекомендуют в годы, когда ожидается низкое качество силоса, если доля початков ниже 60%, а содержание сухого вещества меньше 32%.
Следовательно, самое ценное по кормовому достоинству кукурузы - это початки, определяющие качество зерностержнелистостебельной смеси, поскольку зерно кукурузы состоит в основном из высокопереваримых веществ, особенно из крахмала. В связи с этим оно имеет довольно высокую концентрацию энергии - 11,25-11,30 МДж/кг сухого вещества [5]. До фазы восковой спелости прирост энергии в зерне выше снижения кормовой ценности стеблей и листьев кукурузы, поэтому в целом валовое накопление обменной энергии возрастает.
Таким образом, чем меньше доля початков в растительной массе кукурузы, тем раньше в ней достигается оптимальная концентрация энергии. Посевы с высокой долей початков имеют не только более высокий уровень энергии, но и более длительный период накопления сухого вещества. Оптимальное содержание крахмала - 250 г/кг сухого вещества, желательное для кормления животных, достигается только при доле початков не менее 50% от общей массы корма [7].
По наблюдениям, листостебельная масса из нижней части растений кукурузы без початков, убранная в фазе восковой спелости, состоит в основном из клетчатки с низкой переваримостью. Концентрация энергии в этой части растения с наступлением восковой спелости снижается до 6-5 МДж/кг сухого вещества.
Оптимальным сроком уборки кукурузы на силос считается фаза восковой спелости зерна, когда накопление крахмала в зерне закончено, содержание сухого вещества в зерне составляет >60%, в початках ->55, а в целом растении - 28-35%. При силосовании кукурузы в данной фазе сок не вытекает из силоса.
Кукурузу с низкой долей початков следует убирать в начале восковой спелости, а с высокой - в конце восковой спелости. В восковой спелости она переносит заморозки до -40С. Подмерзшую кукурузу на силос надо убрать за 5 дней, так как при потеплении она быстро поражается грибами и бактериями, что снижает качество корма.
Цель исследований - изучить влияние высоты скашивания кукурузы на урожайность и качество зернофуражной смеси, а также на накопление в почве элементов минерального питания за счет корневых и пожнивных остатков.
Методика. Опыты проводили в 2006-2012 гг. в полевом зернопропашном севообороте на испытательном участке ОАО «Агрофирма «Дмитрова Гора» Конаковского района Тверской области.
Почва - дерново-среднеподзолистая
легкосуглинистая хорошо окультуренная. Мощность пахотного слоя 20-22 см; содержание в почве гумуса 1,62-1,78%; легкогидролизуемого азота 72-78 мг/кг; Р2О5-155-182; К2О - 93-104 мг/кг почвы, рН сол. 5,8-5,9.
Метеорологические условия в годы проведения опытов различались как по количеству выпавших осадков и их распределению по месяцам, так и по температурному режиму, что позволило более объективно оценить влияние технологии уборки на урожайность и качество выращенной продукции.
Посев проводили в оптимальные сроки сеялкой СУПН-8-01, которая одновременно с посевом при помощи дисковых приспособлений формирует почвенный гребень над рядком. Густота стояния - 80 тыс. растений на 1 га. Почвенный гербицид Трофи 90 вносили непосредственно под гребень лентой шириной 30 см, по методике Саратовского ГАУ [1].
В качестве объекта исследований использовали раннеспелый гибрид кукурузы ПР 39 Б 29 с числом ФАО 100 ед., который относится к I группе скороспелости и в условиях Верхневолжья стабильно достигает восковой спелости зерна уже в первой половине сентября.
В качестве основного удобрения использовали жидкие стоки животноводческих комплексов, вносимые в дозе 100 т/га с помощью системы мягких шлангов. Недостающее количество питательных веществ при выращивании кукурузы на запланированный урожай рассчитывали по методике М.К. Каюмова [2].
Расчет массы корневых остатков в переводе на абсолютно сухое вещество определяли по методике В.П. Сутягина, А.М. Туликова, Т.И. Сутягиной [4]:
У= 0,10Х - 6,27,
где У - количество абсолютно сухих корневых остатков, ц/га; Х - урожайность основной культуры, ц/га;
Для перехода от абсолютно сухого вещества к стандартной влажности используют формулу: Х= А • 100,
100 - Вс
где Х - урожайность биомассы при стандартной влажности, ц/га; А - урожайность абсолютно сухого вещества, ц/га; Вс - стандартная влажность, %.
Уборку урожая проводили в фазе восковой спелости зерна комбайном «Ягуар», который превращает надземную часть кукурузы в гомогенную массу с длиной отрезков 1-2 см. Консервирование зерностержнелистостебельной смеси осуществляли в бетонированных траншеях путем создания анаэробной бескислородной среды с помощью уплотнения растительной массы тяжелыми тракторами до плотности 0,85-0,95 г/см3. Для герметизации траншеи использовали полиэтиленовую пленку толщиной 0,150,22 мм. Сверху пленку присыпали известью для защиты от грызунов, затем укрывали слоем измельченной соломы и прессованными тюками сена.
Экономическую эффективность рассчитывали на основе технологических карт возделывания кукурузы и рыночных цен на продукцию.
Результаты и их обсуждение. Перед началом уборки урожая определяли среднюю высоту растений, среднее количество початков на одном растении и среднюю высоту расположения нижнего початка кукурузы относительно поверхности почвы. Особое значение уделяли последнему показателю, так как в структуре урожая кукурузы самым ценным органом является початок, который обычно закладывается в пазухах листьев на главном стебле из 6-го узла и выше, за исключением двух-четырех самых верхних. Наиболее крупный и развитый самый верхний початок. Остальные початки чаще всего отстают в развитии или при недостатке воды и питательных веществ атрофируются.
Высота расположения нижнего початка зависит от почвенно-климатических условий региона и составляет 50-90 см. В условиях Верхневолжья при возделывании раннеспелых гибридов I группы скороспелости по ФАО с длиной вегетационного периода 90-100 дней и суммой активных среднесуточных температур не выше 22000С нижний початок всегда формируется из пазухи 6-7-го листа на высоте 40-50 см от поверхности почвы. Установлено, что при уборке кукурузы высота оставленных стеблей должна составлять в среднем 40 см (табл. 1).
1. Потери урожайности надземной массы кукурузы (ц/га) при уборке в фазе восковой спелости зерна в зависимости от
высоты скашивания
Высота скашивания от поверхности почвы, см 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. В среднем за 2006-2012 гг.
ц/га %
0 - вся надземная масса, ц/га 513,1 543,1 492,9 500,4 410,2 474,3 426,6 480,1 100
10 (контроль) 36,9 32,0 38,4 40,0 25,0 35,1 27,7 33,6 7,0
20 54,9 60,3 55,2 60,1 41,8 57,9 46,5 53,8 11,2
30 84,1 86,4 83,8 87,1 66,9 82,1 71,7 80,3 16,7
40 106,7 109,2 108,4 100,6 86,1 102,5 90,9 100,6 21,0
50 134,9 145,0 120,3 116,1 107,0 126,8 114,3 123,5 25,7
60 153,9 168,4 159,7 168,6 125,1 153,7 132,7 151,7 31,6
НСР05, ц/га 6,8 7,2 6,9 6,6 5,3 5,6 5,4 5,3-7,2 -
При средней высоте растений 198 см и стерни 40 см потери урожая надземной массы за годы проведения исследований составляли 100,6 ц/га или 21,0%; при высоте скашивания 50 см теряется, соответственно, 123,5, или 25,7, а при высоте среза 60 см потери урожая достигают 151,7 ц/га, или 31,6% от урожайности всей Плодородие №4*201
надземной массы, которая в среднем равна 480,1 ц/га. Наиболее благоприятным периодом для накопления максимальной урожайности 543,1 ц/га был 2007 г., а самым неудачным оказался аномально жаркий и сухой 2010 г., когда средняя высота растений на момент уборки достигла только 176 см, а урожайность всей
надземной массы - 410,2 ц/га. Однако и в этом году нижняя граница формирования початков на растении кукурузы находилась на отметке 36-38 см от поверхности почвы. Поэтому при высоте скашивания растений 40 см они не оставались на стерне, а входили во время уборки урожая в состав зерностержневой и листостебельной массы и поступали в виде измельченной гомогенной массы с длиной отрезков 1 -2 см на консервирование в крытые бетонированные траншеи.
Что касается количества листьев на 1 растении, то их число несущественно различалось по годам и составляло 14-16.
Мужские соцветия (метелки) находятся на верхушке главного стебля кукурузы, мало ветвятся, зацветают раньше початка на 3-5 дней, имеют длинные и тонкие междоузлия, которые после окончания цветения быстро усыхают и поэтому оказывают недостоверное влияние на накопление надземной массы кукурузы (3-4%).
2. Содержание кормовых единиц в 1 кг корма зерностержне-
Высота скашив ания, см Годы В средне м за 20062012 гг. Приб авка к контр олю
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
10 (контро ль) 0,23 0,24 0,22 0,21 0,25 0,23 0,24 0,23 0
20 0,37 0,38 0,34 0,33 0,39 0,36 0,38 0,36 0,13
30 0,62 0,68 0,64 0,65 0,71 0,64 0,65 0,66 0,43
40 0,91 0,93 0,88 0,89 0,94 0,88 0.91 0,91 0,68
50 0,64 0,70 0,67 0,72 0,77 0,64 0,66 0,69 0,46
60 0,53 0,59 0,52 0,50 0,66 0,55 0,57 0,56 0,33
НСР05 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 0,33 0,04 0,030,05 -
20 см - 0,36, при 30 см - 0,66. Максимальное содержание кормовых единиц в 1 кг корма всегда наблюдалось при высоте скашивания надземной массы 40 см и составило 0,91 (+0,68 корм.ед. к контролю). В дальнейшем, по мере увеличения высоты среза растений общая питательная ценность зерностержнелистостебельной смеси постепенно снижается: при высоте скашивания 50 см уменьшение содержания кормовых единиц по отношению к оптимальному варианту 40 см составило 0,22, а при 60 см - 0,35. На основании полученных данных можно заключить, что оптимальной высотой пожнивных остатков при уборке кукурузы на зерностержнелистостебельную смесь является 40 см, так как в данном случае в состав корма всегда включаются все початки. По мере увеличения высоты скашивания нижний початок кукурузы частично или полностью теряется, что отрицательно сказывается не только на содержании кормовых единиц в 1 кг корма, но и на кормовой и питательной ценности урожая (табл. 3).
Сбор сухого вещества и накопление обменной энергии с 1 га при увеличении высоты скашивания постепенно снижаются, однако максимальная обеспеченность 1 корм. ед. переваримым протеином составила 54,9 г. Наибольшее содержание кальция -0,75%, фосфора - 0,33%; каротина - 132 мг/кг и обменной энергии - 11,0 МДж/кг корма отмечено при высоте скашивания 40 см. Это еще раз подтверждает вывод о том, что в условиях Верхневолжья при возделывании раннеспелых гибридов кукурузы на зерностержнелистостебельную смесь оптимальная высота скашивания, позволяющая получить корм высокого качества, составляет 40 см. Однако следует отметить, что и при такой высоте скашивания кормовая единица не обеспечена в полной мере ни сахаром, ни переваримым протеином. Это требует использовать в качестве кормовых добавок патоку и соевый шрот, чтобы сбалансировать кормовую единицу по зоотехническим нормам с содержанием в 1 корм.ед. 80130 г сахара и 105-110 г переваримого протеина.
3. Кормовая ценность зерностержнелистостебельной смеси в зависимости от высоты скашивания кукурузы
На качество зерностержнелистостебельной смеси сильно влияет высота скашивания кукурузы. Хотя при высоком срезе урожайность достоверно снижается, но в корме существенно увеличивается содержание зерна за счет уменьшения доли нижних, менее калорийных и плохо переваримых частей стеблей, а также из-за существенного снижения в общей массе корма засохших и поврежденных болезнями нижних ярусов листьев. Об этом свидетельствуют данные о содержании кормовых единиц в 1 кг корма, представленные в таблице 2. Анализ результатов исследований позволяет заключить, что каждое последующее увеличение высоты скашивания кукурузы на 10 см по отношению к контрольному варианту существенно улучшает ценность кормов, но только до высоты во время уборки 50 см над поверхностью почвы.
Так, в среднем за годы проведения опытов содержание кормовых единиц в 1 кг зерностержнелистостебельной смеси составило: в контрольном варианте - 0,23; при высоте скашивания
4. Влияние высоты скашивания на поступление в почву питательных веществ с корневыми и пожнивными остатками
(в среднем за 2006-2012 гг.)
Высота скашивания , см Сбор сухого веществ а, т/га Содержан ие перевари мого протеина 1корм.ед., г Са Р Карот ин, мг/кг Обменная энергия
% МДж/кг МДж/га
10 (контроль) 15,7 39,7 0,71 0,29 125 8,9 139,7
20 14,2 44,8 0,73 0,30 127 9,8 139,1
30 13,6 50,3 0,74 0,32 129 10,1 137,4
40 12,4 54,9 0,75 0,33 132 11,0 136,4
50 11,7 52,6 0,74 0,31 130 10,7 125,2
60 10,8 49,8 0,72 0,30 129 10,3 111,2
Высота скашивания, см Масса корневых и Поступило в почву с корневыми и пожнивными остатками, кг/га Использовано растениями в первый год, кг/га Эквивалент навозу, т/га
пожнивных остатков, ц/га N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
10(контроль) 201,3 100,7 40,3 181,2 25,2 12,1 126,8 12,1
20 220,5 110,3 44,1 198,5 27,6 13,2 139,0 13,2
30 247,0 123,5 49,4 222,3 30,9 14,8 155,6 14,8
40 266,6 133,3 53,3 239,9 33,3 16,0 167,9 16,0
50 287,9 144,0 57,6 259,1 36,0 17,3 181,4 17,3
60 318,6 159,3 63,7 286,7 39,8 19,1 200,7 19,1
Как показали исследования, масса корневых и пожнивных остатков кукурузы по мере увеличения высоты скашивания растений постепенно увеличивается по отношению к контролю и достигает в оптимальном варианте 266,6 ц/га, что составляет 55,5% всей надземной биомассы. Такое огромное количество остатков после их измельчения и заделки в почву оказывает существенное влияние как на энергетический потенциал почвы, так и на накопление в ней органического вещества. Однако, из-за высокого содержания в корневых и пожнивных остатках кукурузы структурного материала клеточных стенок -лигнина, который разлагается крайне медленно, для активизации микробиологических процессов распада растительных остатков перед заделкой их в почву следует вносить азотные удобрения из расчета 10-15 кг д.в/га.
Уже в первый год после заделки в почву остатков кукурузы последующей культурой в севообороте будет использовано в оптимальном варианте: азота - 33,3 кг/га, фосфора - 16,0 и калия 167,9 кг/га. По этой причине после кукурузы, выращенной на зерностержнелистостебельную смесь, в севообороте следует размещать калиелюбивые культуры - картофель, гречиху и подсолнечник.
Расчет экономической эффективности возделывания кукурузы на зерностержнелистостебельную смесь представлен в таблице 5.
5. Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерностержнелистостебельную смесь при разной высоте скашивания кукурузы (в среднем за 2006-2012 гг.)
Высота Урожа Сбор Стоим Себест Чистый Рентабе
скашивани иность кормовых ость оимос доход льность,
я, см смеси единиц проду кции ть проду кции, %
ц/га руб/га
10 446,5 102,7 12324 10189 2135 21,0
(контроль)
20 426,3 153,5 18420 11307 7113 62,9
30 399,9 263,9 31668 12236 19432 158,8
40 379,3 345,2 41424 13975 27449 196,4
50 356,7 246,1 29532 16242 13290 81,8
60 328,4 183,9 22068 16954 5114 30,2
Примечание. Стоимость 1 корм.ед. - 1 руб.20 коп.
Экономический анализ дает основание заключить, что раннеспелые гибриды кукурузы, выращенные на зерностержнелистостебельную смесь наиболее выгодно убирать в фазе восковой спелости зерна при высоте скашивания 40 см. При этом получен максимальный сбор кормовых единиц с 1 га - 345,2 ц, а также достигнуты наивысшие показатели стоимости продукции - 41424 руб/га, чистого дохода - 27449 руб/га и рентабельности - 196,4%. Себестоимость продукции по мере увеличения высоты скашивания растений возрастает из-за расходов на измельчение и заделку в почву корневых и пожнивных остатков, а также на внесение повышенных доз азотных удобрений для ускорения разложения лигнина. Последний является основным структурным материалом клеточных стенок растительных остатков и без активации микробиологических процессов плохо разлагается в почве. Плодородие №4^201
Выводы. 1. Оптимальной высотой скашивания кукурузы при возделывании ее на зерностержневую смесь является 40 см. При такой высоте среза в 1 кг корма максимальная обеспеченность 1 корм.ед. переваримым протеином - 54,9 г, наибольшее содержание кальция - 0,75%, фосфора - 0,33%, каротина - 132 мг и обменной энергии - 11,0 МДж.
2. При скашивании кукурузы на высоте 40 см масса корневых и пожнивных остатков составляет 26,7 т/га, что эквивалентно внесению 16,0 т/га перепревшего навоза. Такое количество измельченных и заделанных в почву остатков положительно влияет на пищевой режим почвы, поскольку уже в первый год после их внесения последующей культурой в севообороте используется: азота - 33,3 кг/га, фосфора - 16,0 и калия - 167,9 кг/га.
3. Максимальный сбор кормовых единиц с 1 га, а также оптимальные показатели экономической эффективности возделывания кукурузы на зерностержнелистостебельную смесь (чистый доход, рентабельность,) достигнуты при высоте скашивания 40 см.
Литература
1. Варламов В.И. Производство кормовой свеклы в зоне Поволжья.- Саратов: ГАУ, 1994.- С. 22-24.
2. Каюмов М.К. Программирование урожаев.- М.: Московский рабочий, 1981.- С. 7-98. 3. Мальцев В.Ф., Каюмов М.К. Система биологизации земледелия Нечерноземной зоны России. - М.: Росинформагротех, 2002. Ч. II. - С. 482-559. 4. Сутягин В.П., Туликов А.М., Сутягина Т.И. Системный анализ энергетических потоков в земледелии. -Тверь: Агросфера, 2008.- С. 3738. 5. Хлопянников А.М. Возделывание кукурузы в технологиях адаптивного земледелия юго-запада Центрального Нечерноземья// Автореф. дисс. доктора с.-х. наук. -М., 2010.- 43 с. 6. Шевченко В.А., Просвиряк П.Н., Соловьев А.М. Влияние высоты скашивания на урожайность, качество кормов и улучшение пищевого режима почвы в условиях Верхневолжья// -М.: Кормопроизводство.- 2012.- №7.- С. 16-20. 7. Шпаар Д., Гибельхаузен Х., Гинапп Х Производство грубых кормов. -Торжок: Вариант. Кн. I, 2002.- С. 308-316.
AGROCENOSIS PRODUCTIVITY AND THE NUTRITIVE REGIME OF SOIL AT DIFFERENT CORN MOWING
HEIGHTS IN THE UPPER VOLGA REGION
V.A. Shevchenko, A.M. Solov'ev, I.P. Firsov, I.N. Gasparyan Russian State Agricultural University - Moscow Agricultural Academy, ul Timiryazeva 49, Moscow, 127550 Russia
The effect of corn mowing height on the quality of grain-stem-leaf mixture, the accumulation of mineral nutrients from root a nd harvest residues in the soil, and the economic efficiency of crop cultivation has been examined. Keywords: corn, grain-stem-leaf mixture, fodder value, mowing height, economic efficiency.
