Технологии возделывания кукурузы на зерностержневую смесь в условиях Верхневолжья с учетом агроландшафта Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ВЛИЯНИЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНОСТЕРЖНЕВУЮ СМЕСЬ В УСЛОВИЯХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ С УЧЕТОМ АГРОЛАНДШАФТА

П.Н. Просвиряк, к.с.-х.н.; А.М. Соловьев, д.с.-х.н.; В.А. Шевченко, д.с.-х.н.,

МГАУ имени В.П. Горячкина

Представлены результаты исследований возделывания кукурузы (гибрид ПР 39 Б 29) в условиях Верхневолжья на постоянных участках с разной экспозицией склонов. При выборе места для кукурузы следует учитывать агроландшафт местности и размещать ее на склонах южной экспозиции рельефа с уклоном 2-3°, так как тогда она быстрее развивается, отличается максимальным линейным ростом растений и накапливает больше абсолютно сухого вещества.

Ключевые слова: зерностержневая смесь, кукуруза, экспозиция склона, жидкие стоки, запланированная урожайность.

Важнейшие факторы, оказывающие существенное влияние на распределение почвенно-климатических, биологических и антропогенных ресурсов - рельеф местности и экспозиция склона. Так, например, кукуруза, как теплолюбивая культура, более продуктивна на южных склонах (Шпаков, 2004).

Для успешного развития сельскохозяйственного производства необходимо в полной мере учитывать природные и хозяйственные ресурсы региона, что позволит оптимизировать агро-ландшафты при размещении на них адаптированных к данным условиям сельскохозяйственных культур, обеспечивающих максимальную продуктивность посевов, сохранение почвенного плодородия, защиту почв от водной и ветровой эрозии.

Анализ распределения пахотных земель Верхневолжья по уклонам поверхности позволяет заключить, что в настоящее время распаханы и освоены в основном равнинные участки агроландшафтов. Так, слабые уклоны (до 10) имеют 41% площади пашни, слабовыраженные уклоны (до 20) отмечены у 36%, на пологих слабоэрозионно опасных уклонах (от 2 до 50) расположено 19% полей; на слабопокатых (от 5 до 70), представляющих повышенную эрозионную опасность, находится 3% пашни и только 1% посевной площади размещен на покатых сильноэрозионно опасных уклонах (7-100).

Цель наших исследований - изучить продуктивность кукурузы в зависимости от экспозиции склона при выращивании раннеспелых гибридов на зерностержневую смесь.

Методика. В качестве объекта проведения опытов использовали гибрид ПР 39 Б 29, который относится к первой группе ФАО и в условиях Верхневолжья стабильно достигает восковой спелости зерна в початках в первой половине сентября. Исследования проводили в 2008-2010 гг. на постоянных участках северной, южной, восточной и западной экспозиций в ОАО «Агрофирма Дмитрова гора» Конаковского района Тверской области. Почва - дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая, хорошо окультурена. Мощность пахотного слоя 20-22 см, содержание гумуса - 1,62-1,78%, легкогидролизируемого азота 72-78 мг/кг; Р2О5 -155-188; К2О - 93-104 мг/кг почвы; рН^ол. 5,85,9. Агротехника в опыте общепринятая для кукурузы в Тверской области. Густота стояния растений 80 тыс/га.

Метеорологические условия в годы проведения исследований резко различались как по количеству выпавших осадков и их распределению по месяцам, так и по среднемесячным температурам воздуха. Это позволило всесторонне исследовать влияние изучаемого технологического приема на продуктивность посевов кукурузы.

В качестве основного удобрения для снижения материальных затрат вносили при помощи системы мягких шлангов жидкие стоки животноводческих комплексов из расчета 100 т/га для получения действительно возможной урожайности кукурузы, исходя из агроклиматических ресурсов региона, 158 ц/га сухого вещества. Недостающее количество питательных веществ определяли по методике М.К. Каюмова (1981) и вносили в подкормку культиватором - растениепитателем в фазе 5-6 листьев.

Площадь учетной делянки - 100 м2, площадь посевной делянки - 200 м2; повторность опыта - 4-х кратная. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа Б.А. Доспехова (1989).

Результаты и их обсуждение. Сравнительное изучение динамики наступления фаз роста и развития растений кукурузы на заключительном этапе органогенеза позволяет заключить, что кукуруза, являясь теплолюбивой культурой, отличается более интенсивным развитием на южных склонах. Так, в среднем за три года проведения опытов фаза выметывания метелки наступала здесь раньше на 4 дня, чем на западном, на 7, чем на восточном и на 8 дней, чем на северном склонах при НСР05 3,7-3,9 дней. Аналогичная зависимость отмечена и при вступлении растений в фазу молочной и восковой спелости зерна. Вместе с тем, существенных различий в темпах наступления созревания растений между контрольным вариантом (плато) и южным склоном не установлено, хотя положительная тенденция на посевах, размещенных на южном склоне, сохраняется (табл. 1).

1. Фитометрическая характеристика посевов кукурузы при разной экспозиции склона поля (2008-2010 гг.)

Показа- Фаза раз- Плато Склон

тель вития (контроль) южный западный восточный север ный

Наступление фазы, дни от Выметывание метелки 63 60 64 67 68

посева Молочная спелость 107 102 109 116 117

Восковая 120 118 122 125 131

спелость

Высота Выметы- 179 194 175 163 152

растении, см вание метелки

Молочная 212 222 209 197 184

спелость

Восковая 217 229 214 204 198

спелость

Накопле- Выметы- 36,8 39,7 35,6 33,8 32,4

ние сухого вещества, вание метелки

ц/га Молочная спелость 121,7 127,4 119,6 116,4 108,3

Восковая 143,4 156,8 139,6 126,2 122,9

спелость

Максимальные значения прироста высоты растений отмечены в период от фазы 8-9-го листа до выметывания метелки на всех вариантах опыта. В этот период линейное увеличение растений составило 12,2-13,2 см/сут, а общая высота была максимальной при выращивании кукурузы на южном склоне - 194 см и минимальной на северном - 152 см при НСР05 11,2 см. Достоверное уменьшение высоты растений по сравнению с контролем отмечено также и на посевах кукурузы, выращенной на склонах восточной экспозиции рельефа и составило 16 см. Отмеченные различия в темпах линейного роста растений сохранились вплоть до уборки посевов на зерностержневую смесь и в фазе восковой спелости составили на южном склоне 229 см, на контроле - 217, на западном - 214 см. Существенных различий в высоте растений на восточном и северном склонах не обнаружено, поскольку на этих вариантах она была минимальной (соответственно, 204 и 198 см), однако оставалась достоверной как по сравнению с контрольным вариантом, так и с растениями, выращенными на южном склоне.

Накопление абсолютно сухого вещества посевов находилось в прямо пропорциональной зависимости от высоты растений, однако близкое количество полезной продукции (156,8 ц/га сухого вещества) к действительно возможной урожайности (158 ц/га) получено только на южной экспозиции рельефа и составило 99,2%. На других вариантах сбор абсолютно сухого вещества был ниже и составил на западном склоне 88,4%, на восточном - 79,9 и на северном - 77,8%. На поле с ровным рельефом накопление сухого вещества в фазе восковой спелости достигло 143,4 ц/га, или 90,8% к уровню запланированной урожайности. Следовательно, при возделывании кукурузы необходимо учитывать уклон поля и размещать ее на склонах южной экспозиции рельефа, так как на более освещенных и теплых южных склонах она быстрее развивается, отличается максимальным линейным ростом растений и накапливает больше абсолютно сухого вещества. В условиях Верхневолжья не следует размещать посевы кукурузы на полях с восточной и северной экспозициями склона, так как они более холодные и хуже освещены солнечными лучами. Поскольку тепло и свет здесь в дефиците, то растения не в полной мере используют агроклиматические ресурсы региона и не способны сформировать запланированный урожай. Необходимо также отметить, что фитометрические показатели посевов кукурузы на полях как с ровным рельефом, так и с небольшим западным уклоном (2-3°) существенно не различаются между собой и вполне пригодны для возделывания кукурузы.

Таким образом, при размещении кукурузы на постоянных участках следует учитывать не только специализацию и концентрацию хозяйства, но и качество почвы и эколого-географическое состояние агроландшафтов. Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы в значительной мере зависит от площади листовой поверхности, мощности фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза. Поскольку кукуруза развивается медленно в первой половине вегетации, была изучена фотосинтетическая активность ассимиляционной поверхности, начиная с фазы выметывания метелки до фазы восковой спелости зерна (табл. 2).

2. Фотосинтетическая деятельность растений кукурузы в зависимости от экспозиции склона (2008-2010 гг.)

Показатель Фаза Плато Склон

развития (контроль) южный западный восточный север ный

Динамика формирования листовой выметывание метелки 27,6 29,9 26,9 25,2 23,3

поверхности, тыс. м2/га молочная спелость 43,9 45,9 43,4 40,6 37,8

восковая спелость 37,4 39,4 36,8 35,2 34,2

Фотосинтетический потенциал посевов, тыс. м2/(га-сут) от 8-9-го листа до выметывания метелки 478 498 472 467 438

от выметывания метелки до молоч. спелости 1227 1286 1203 1150 1072

от молоч. до воск. спелости 608 638 596 572 546

Чистая продуктивность фотосинтеза, г/(м2-сут) от 8-9-го листа до выметывания метелки 6,05 6,09 6,02 5,86 5,52

от выметывания метелки до молоч. спелости 5,41 5,48 5,37 5,23 5,13

от молоч. до воск. 1,76 1,85 1,68 1,59 1,56

спелости

Установлено, что в данный период наблюдений сохраняется высокая фотосинтетическая активность листьев, однако отмечены существенные различия этого показателя между разными вариантами опыта. Так в фазе выметывания метелки максимальную листовую поверхность имели посевы кукурузы на южном склоне (29,9 тыс. м2/га), что превысило данный показатель на западном, восточном и северном склонах, соответственно, на 3,0; 4,7 и 6,3 тыс. м2/га при НСР°5 1,6 тыс. м2/га. В этой же фазе площадь листьев на контрольном варианте также существенно уступала ассимиляционной поверхности растений на южном склоне на 2,3 тыс. м2/га, или на 8,3%.

Максимальная площадь листьев сформировалась в фазе молочной спелости и на всех вариантах опыта, кроме северного склона, достигала оптимальных значений (40-50 тыс. м2/га). Однако и в этой фазе наибольшую ассимиляционную поверхность имели посевы кукурузы на южном склоне, что позволило получить сбор сухого вещества, близкий к запро-граммируемому уровню. К концу вегетации происходило снижение фотосинтетической поверхности на посевах кукурузы с различной экспозицией рельефа местности за счет естественного старения, подсыхания листьев нижнего яруса и оттока пластических веществ из ассимиляционного аппарата в початок. При этом оптимальные значения площади листового аппарата (39,4 тыс. м2/га) наблюдались также на посевах южного склона.

Фотосинтетический потенциал - обобщающий показатель, характеризующий эффективность влияния оптимизации агроландшафтов и объединяющий два показателя: площадь листьев по фазам вегетации и время их фотосинтетической деятельности в днях. В нашем опыте на величину фотосинтетического потенциала посевов существенно влияли как уклон поля, так и фаза развития растений. В среднем за три года проведения исследований он имел максимальные значения во все периоды наблюдений на посевах, размещенных на южной экспозиции склона и был равен: от фазы 8-9-го листа до выметывания метелки - 498 тыс. м2/(га-сут); от выметывания метелки до молочной спелости - 1286 и от молочной до восковой спелости зерна - 638 тыс.м2/(га-сут). На других вариантах он характеризовался такой же зависимостью, как и динамика формирования листовой поверхности.

Интенсивность работы фотосинтетического потенциала растений на склонах разной экспозиции определяет показатель чистой продуктивности фотосинтеза, который выражает количество сухого вещества, синтезируемое 1 м2 листовой поверхности за 1 сут. Максимальные значения чистой продуктивности фотосинтеза растений отмечены в межфазный период от 8-9-го листа до выметывания метелки на южном склоне - 6,09 г/(м2-сут), минимальные - на северном - 5,52 г/(м2-сут) при НСР05 0,32-0,37 г/(м2-сут). В ходе дальнейшего роста и развития растений накопление сухого вещества постепенно снижается и в период от молочной до восковой спелости зерна варьирует от 1,56 г/(м2-сут) на северном склоне до 1,85 г/(м2-сут) на южном при НСР05 0,11-0,13 г/(м2-сут).

Изучение структуры урожая растений кукурузы позволяет заключить, что доля початков к общей массе во все фазы роста и развития была выше на южном склоне и составила 36,547,0% по сравнению с 26,1-34,5 на северном, 29,1-36,5 на восточном, 32,2-39,3 на западном и 33,7-44,1% на контрольном варианте (табл. 3).

На основании анализа полученных данных можно заключить, что в условиях Верхневолжья раннеспелые гибриды кукурузы I группы с числом ФАО 100 единиц следует возделывать на южных склонах. В данном случае кукуруза быстрее развивается, характеризуется высокой фотосинтетической активностью ассимиляционного аппарата, накапливает максимальное количество сухого вещества и формирует урожай с высокой долей початков, что позволяет получать зерностерж-невую смесь, питательная ценность которой значительной выше, чем силоса (табл. 4).

Зерно кукурузы - прекрасный корм для всех видов домашних животных. В 1 кг зерна содержится 1,34 корм. ед. и 78 г переваримого протеина. Однако протеин зерна кукурузы беден незаменимыми аминокислотами - лизином и триптофаном и богат малоценным в кормовом отношении белком -зеином (Третьяков, 1986).

3. Структура урожая кукурузы (%) в зависимости от экспозиции склона (в числителе — доля листостебельной массы; в знаменателе — доля початков)

Фаза Плато Склон

развития (кон- южный запад- восточ- север-

троль) ный ный ный

Конец 66,3 63,5 67,8 70,9 73,9

молочной 33,7 36,5 32,2 29,1 26,1

спелости

Начало 60,1 58,8 63,9 66,1 68,8

восковой 39,9 41,2 36,1 33,9 31,2

спелости

Восковая 55,9 53,0 60,7 63,5 65,5

спелость 44,1 47,0 39,3 36,5 34,5

рузном силосе (196,1-252,4 мг/кг корма). Пониженное содержание нитратов в зерностержневой смеси связано с их перераспределением и восстановлением в ходе формирования генеративных органов до аммонийной формы и с включением в состав аминокислот, из которых затем формируется растительный белок.

Экономический анализ показывает, что возделывание раннеспелых гибридов кукурузы на зерностержневую смесь в условиях Верхневолжья наиболее выгодно на южных склонах полей с уклоном 2-3° и применением в качестве основного удобрения жидких стоков животноводческих комплексов, которые являются сложными быстроусвояемыми органическими удобрениями. В данном случае отмечены максимальный чистый доход с 1 га - 2395 руб. по сравнению с западным- 1583, восточным - 907 и северным - 888 руб. склонами, а также самая высокая рентабельность: соответственно, -31,8; 21,8; 12,9 и 12,8%. На ровной поверхности поля (контроль) чистый доход составил 1650 руб/га, а уровень рентабельности 22,2%, что ниже, чем на южном склоне, соответственно, на 31,1 и 9,6%.

Таким образом, при выращивании кукурузы на постоянных участках на зерностержневую смесь следует использовать агроландшафтный подход, который обеспечивает высокую продуктивность посевов, снижает эрозию почвы за счет большого количества измельченных пожнивных и корневых остатков, уменьшает влияние засухи, способствует стабилизации и повышению плодородия почвы в результате накопления в пахотном слое органического вещества.

Выводы. 1. В условиях Верхневолжья при возделывании кукурузы на постоянных участках следует учитывать агроланд-шафт местности и размещать ее на склонах южной экспозиции рельефа с уклоном 2-3°, так как в данном случае она быстрее развивается, отличается максимальным линейным ростом растений, накапливает больше абсолютно сухого вещества и дает близкую к запрограммированной урожайность посевов.

2. Максимальные значения чистой продуктивности фотосинтеза растений кукурузы отмечены в межфазный период от 8-9-го листа до выметывания метелки на южном склоне, а минимальные - на северном.

3. На основании изучения структуры урожая установлено, что доля початков в процентном отношении к общей массе растений при созревании посевов кукурузы всегда выше на южном склоне. Следовательно, в условиях Верхневолжья целесообразно возделывать раннеспелые гибриды кукурузы I группы на южных склонах с числом ФАО 100 ед., что позволяет стабильно получать зерностержневую смесь, питательная ценность которой значительно выше, чем силоса.

4. Максимальный чистый доход с 1 га и наибольший уровень рентабельности получены на южном склоне, что свидетельствует о перспективности агроландшафтного подхода при размещении посевов кукурузы на зерностержневую смесь в районах с природным дефицитом тепла и света. Литература

1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1989.-194 с.

2. Каюмов М.К. Программирование урожаев. - М.: Московский рабочий, 1981.- С. 7-98.

3. Шпаков А.С. Кормовые культуры в системах земледелия и севооборотах. - М.: Росинформагротех, 2004.- С. 195-258.

Следует также отметить, что хотя содержание нитратов на всех вариантах опыта оставалось высоким, оно не превышало ПДК и существенно уступало накоплению нитратов в куку-

TECHNOLOGIES OF CORN GROWING FOR GRAIN-STEM MIXTURE IN AGROLANDSCAPES OF THE UPPER

VOLGA BASIN

Содержание питательных веществ в зерностержневой смеси кукурузы было довольно стабильно и незначительно изменялось по вариантам опыта при некотором преимуществе качества корма, выращенного на южных склонах. Накопление обменной энергии определяется сбором сухого вещества и сырой клетчатки в корме. При уборке в фазе восковой спелости зерна оно было высоким и варьировало от 10,0 до 10,9 МДж/кг. Вместе с тем, на всех склонах обеспеченность 1 корм. ед. переваримым протеином была в 1,83-2,05 раза ниже зоотехнической нормы, что требует разработки технологии совместных посевов кукурузы с бобовыми культурами (горохом, викой, соей, кормовыми бобами, люпином), чтобы довести ее до 105-110 г.

Содержание нитратов в урожае кукурузы, выращенном на разных склонах рельефа, больше зависит от погодных условий, чем от экспозиции поля. Тем не менее, наивысшее содержание нитратов отмечено в урожае зерностержневой смеси, убранном с восточного и северного склонов по сравнению с южным и западным склонами.

4. Кормовая ценность зерностержневой смеси кукурузы в зависимости от экспозиции склона (2008 — 2010 гг.)

Склон Содержа- Обеспе- Са Р Каро- Обмен Содер-

ние корм. ченность тин, ная жание

ед. в 1 кг перевари- мг/кг энер- нитра-

корма мым % гия, тов,

протеи- МДж/ мг/кг

ном 1 кг

корм.ед., г

Плато 0,93 54,1 0,76 0,32 129 10,4 149,4

(контроль)

Южный 0,98 57,3 0,83 0,33 132 10,9 151,2

Запад- 0,91 53,0 0,74 0,30 128 10,2 154,8

ный

Вос- 0,89 51,8 0,71 0,29 125 10,1 166,5

точный

Север- 0,88 51,2 0,70 0,28 124 10,0 171,7

ный

P.N. Prosviryak, A.M. Solov'ev, V.A. Shevchenko Moscow State Agroengineering University, Timiryazevskaya ul 58, Moscow, 127550 Russia

The growing of corn (PR 39 B 29 hybrid) in stationary plots on slopes of different exposures in the Upper Volga basin was studied. It was shown that plots for corn growing should be selected with consideration for agrolandscape. Slopes of 2—3o of southern exposure are preferable, because the crop on these slopes is developed more rapidly, is characterized by the maximum linear growth of plants, and accumulates larger amounts of dry matter.

Keywords: grain—stem mixture, corn, slope exposure, liquid runoff, planned yield.