CC BY
82
Кормопроизводство и корма 151
УДК 631.524.84:633.15:631.445.41 (470.56)
Влияние атмосферных осадков, продуктивной влаги и подвижных форм питательных веществ на продуктивность кукурузы в различных севооборотах и бессменном посеве на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья
Д.В. Митрофанов
ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Аннотация. В статье приведены результаты шестнадцатилетнего изучения продуктивности кукурузы на силос в севооборотах и бессменном посеве в зависимости от количества выпавших атмосферных осадков, содержания продуктивной влаги и подвижных форм питательных веществ в почве на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья.
Впервые исследуется влияние погодного фактора, почвенной влаги и элементов питания на продуктивность сельскохозяйственной культуры в зернопаропропашных, почвозащитном, сиде-ральном, беспаровом севооборотах и бессменном посеве на базе длительного стационарного опыта, заложенного в 1988 году.
Даётся сравнительная оценка вариантов опыта по выходу зелёной массы, кормовых и кор-мопротеиновых единиц кукурузы в изучаемых вариантах в связи с количеством продуктивной и израсходованной влаги в почве с учётом выпавших осадков в слое 0-30, 0-100 см, а также с содержанием питательных веществ в пахотном слое почвы. С помощью системного анализа устанавливается зависимость урожайности культуры от количества выпавших осадков в июле, влажности почвы в период уборки в слоях 0-30 и 0-100 см. Представляются результаты математической обработки данных по выходу кормовых и кормопротеиновых единиц кукурузы в севооборотах и бессменном посеве в зависимости от содержания оксидов фосфора после посева и в период уборки. В таблицах отражены показатели множественной регрессии: коэффициенты - бета, регрессии и дельта, критерий Стьюдента со степенью свободы, стандартная ошибка регрессии, уровень значимости и доля влияния изучаемого фактора на продуктивность кукурузы на силос.
В многолетнем исследовании основными результатами является определение зависимости урожайности и выхода питательных единиц кукурузы на силос от количества выпавших осадков в июле, запасов продуктивной влаги в период уборки и содержания Р2О5 после посева в пахотном слое почвы.
Ключевые слова: кукуруза на силос, урожайность кукурузы, осадки, влага, питательные вещества, кормовые и кормопротеиновые единицы, севооборот, бессменный посев, удобрения, множественная регрессия.
Введение.
В различных странах мира кукуруза является продовольственной культурой. Её зерно применяют в изготовлении муки, крупы, кукурузных палочек, хлопьев и многих других продуктов питания, её мука играет важнейшую роль в хлебопекарном производстве. Зерно кукурузы используется как сырьё для пивоваренной, спиртовой и консервной промышленности.
Кукуруза - пропашная культура, которая имеет большое значение в различных полевых севооборотах. Она является хорошим предшественником, так как после её возделывания происходит снижение засорённости поля из-за многочисленной культивации, что благоприятно влияет на урожайность будущей культуры. Лучшими предшественниками для кукурузы в севооборотах являются озимые культуры, идущие по чистым и занятым парам, зерновые и бобовые культуры. Кукурузу можно возделывать бессменно вблизи животноводческих ферм для снижения затрат на перевозку зелёной массы.
152 Кормопроизводство и корма
В Оренбургской области кукуруза является главной кормовой культурой, которая возделы-вается в основном на силос. За последние годы в отдельных хозяйствах области (например, в СПК (колхоз) им. Ленина Беляевского района) при использовании правильной технологии возделывания культуры, хорошей усвояемости ею выпавших осадков во второй половине лета и применении фосфорных удобрений получают высокую урожайность зелёной массы в фазе молочно-восковой спелости початков.
Высокой кормовой ценностью обладает зелёная масса кукурузы с початками молочно-восковой спелости: её 100 кг содержат в среднем 20 кормовых единиц и 1,5 кг переваримого протеина. Кроме получения первоклассного силоса кукуруза используется и в качестве зелёного корма в молодом возрасте - до фазы цветения.
Потребность во влаге в разные периоды роста и развития растений кукурузы неодинакова. Наибольшая потребность во влаге бывает за 10 дней до вымётывания метёлки и продолжается ещё 20 дней после этой фазы, а также во время налива зерна. Положительная сторона культуры - использование осадков второй половины лета, после прекращения вегетации других зерновых культур.
Общий вынос макроэлементов из почвы при общепринятой технологии возделывания кукурузы составляет: азот - 10,6 кг, фосфор - 5,7 кг, калий - 16,8 кг/т. При высоких урожаях зелёной массы общее потребление питательных веществ значительно больше, чем у других яровых зерновых культур [1].
Основным средством повышения урожайности кукурузы является рациональное применение минеральных удобрений, что обеспечивает сбалансированное питание растений, устраняет недостаток или снижает отрицательное влияние избытка какого-либо элемента, способствует экономному использованию почвенной влаги, сохранению и воспроизводству плодородия почвы, повышает коэффициент использования питательных веществ [2].
С целью улучшения подбора гибридов кукурузы при выращивании на силос в любом природном климатическом регионе необходимо проводить в течение трёх и более лет экологическое испытание группы перспективных гибридов кукурузы [3]. Экологическое испытание гибридов кукурузы на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья проводили исследователи Оренбургского НИИСХ - Н.И. Воскобулова, А.А. Неверов, А.П. Будилов и другие [4]. Применение новых гибридов повышает питательную ценность силоса с 0,16 до 0,30 кормовых единиц, урожайность зелёной массы - на 27-33 % в сравнении со стандартом [5].
Как показали исследования А.А. Неверова [6], наибольшее влияние на величину урожайности кукурузы оказали почвенные запасы подвижного фосфора, продуктивная влага, осадки и другие факторы среды. Им установлено, что расход продуктивной влаги из нижних слоев почвы (на глубине 100-150 см) зависел от количества осадков в период вегетации кукурузы. Наблюдалась закономерность: чем больше было осадков в период вегетации кукурузы, тем меньше использовалась вода из глубоких слоев почвы [7].
По данным Н.И. Володарского [8], при выпадении большого количества осадков именно в начальный период вегетации основная масса корней формируется в поверхностном слое почвы 030 см. Глубже этого слоя количество корней резко убывает, что губительно для урожайности кукурузы в засуху.
Цель исследования.
Исследовать и определить зависимость продуктивности кукурузы на силос от количества атмосферных осадков, запасов продуктивной (почвенной) влаги и содержания питательных веществ в почве на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья.
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. Кукуруза на силос в зернопаропропашных, почвозащитном, сиде-ральном, беспаровом севооборотах и бессменном посеве.
Кормопроизводство и корма 153
Характеристика территорий, природно-климатические условия. Территория Оренбургской области в основном относится к чернозёмной степной зоне. Оренбургский район, в котором территориально расположен опытный участок, входит в зону южных чернозёмов с содержанием гумуса в пахотном слое почвы 4-5 %. Территория опытного участка располагается в двадцати километрах от центра города Оренбурга на юго-восточном направлении.
Почва на опытном участке площадью 1,04 га характеризуется как чернозём южный мало-гумусный среднемощный тяжелосуглинистый на тёмно-бурых карбонатных делювиальных опесча-ненных суглинках Оренбургского Предуралья. В слое почвы 0-30 см содержится: гумуса 3,2-4,0 %, общего азота - от 0,20 до 0,31 %, фосфора - 0,14-0,22 %, подвижного фосфора - от 1,5 до 2,5 мг, калия - 30-38 мг на 100 г почвы. Гидролитическая кислотность составляет 1,5-2,3 мг/экв на 100 г сухой почвы, рН почвенного раствора равна 7,0-8,1.
Опираясь на представленные Оренбургским метеоцентром метеорологические показатели, сложившиеся на опытном участке за годы эксперимента (2002-2017 гг.), погодные условия вегетационного периода кукурузы на силос можно характеризовать следующим образом:
1. 2002 год - сильно засушливый: индекс Селянинова для оценки степени увлажнения и засушливости равняется 0,45. За вегетационный период (май-август) выпадает 86 мм осадков или 55 % от среднемноголетней нормы в 155 мм. За этот период средняя температура воздуха составляет 17,2 °С, количество суховейных дней равно 51.
2. 2003 год - влажный (индекс=1,09). Вегетационный период отличается превышением нормы выпавших осадков на 74 мм или на 48 %, их количество составляет 229 мм. Температура воздуха за этот период меньше среднемноголетней нормы (19,2 °С) на 1,3 °С, наблюдается 22 суховейных дня.
3. 2004 год - недостаточно влажный (индекс=0,74). За вегетационный период выпадает осадков 129 мм или 83 % от нормы. Температура воздуха за этот же период почти приравнивается к среднемноголетней норме: выше всего лишь на 0,7 °С, количество суховейных дней составляет 41.
4. 2005 год - средне засушливый (индекс=0,50). За вегетационный период выпадает 114 мм или 73 % от нормы. Температура воздуха за этот период выше среднемноголетней нормы на 1 °С, количество суховейных дней составляет 41.
5. 2006 год - средне засушливый (индекс=0,63). За вегетационный период выпадает149 мм или 96 % от нормы. Температура воздуха выше среднемноголетней нормы на 1,8 °С, наблюдается 45 суховейных дней.
6. 2007 год - недостаточно влажный (индекс=0,90). Вегетационный период отличается превышением нормы выпавших осадков на 22 мм или на 14 %, их количество составляет 177 мм. Температура воздуха за этот период выше среднемноголетней нормы на 1 °С, количество суховейных дней равно 51.
7. 2008 год - недостаточно влажный (индекс=0,81). За вегетационный период выпадает осадков выше нормы на 10 мм или на 6 %, их количество составляет 165 мм. Температура воздуха за этот период выше среднемноголетней нормы на 0,9 °С, отмечается 60 суховейных дней.
8. 2009 год - средне засушливый (индекс=0,56). За вегетационный период выпадает 130 мм или 84 % от нормы. За этот период средняя температура составляет 19,9 °С, отмечается 80 суховейных дней.
9. 2010 год - очень сильно засушливый (индекс=0,15). За вегетационный период выпадает 47 мм или 30 % от нормы. За этот период средняя температура составляет 23,6 °С, отмечается 104 суховейных дня.
10. 2011 год - средне засушливый (индекс=0,59). За вегетационный период выпадает 138 мм или 89 % от нормы. За этот период средняя температура составляет 20,3 °С, отмечается 59 суховейных дней.
11. 2012 год - очень сильно засушливый (индекс=0,34). За вегетационный период выпадает 94 мм или 61 % от нормы. За этот период средняя температура составляет 23,0 °С, отмечается 75 суховейных дней.
154 Кормопроизводство и корма
12. 2013 год - недостаточно влажный (индекс=0,82).За вегетационный период выпадает осадков выше среднемноголетней нормы на 61 мм или на 39 %, их количество составляет 216 мм. Температура воздуха за этот период выше среднемноголетней нормы на 1,4 °С, отмечается 63 суховейных дня.
13. 2014 год - очень сильно засушливый (индекс=0,24). За вегетационный период выпадает 63 мм осадков, что ниже среднемноголетней нормы на 92 мм. Температура воздуха составляет 21,0 °С, отмечается 73 суховейных дня.
14. 2015 год - средне засушливый (индекс=0,57). За вегетационный период выпадает 127 мм осадков, что ниже нормы на 28 мм. Средняя температура воздуха составляет 19,9 °С, отмечается 63 суховейных дня.
15. 2016 год - очень сильно засушливый (индекс=0,38). За вегетационный период выпадает 86 мм осадков, что ниже среднемноголетней нормы на 69 мм. Средняя температура воздуха составляет
21.1 °С, отмечается 84 суховейных дня;
16. 2017 год - средне засушливый (индекс=0,50). За вегетационный период выпадает 110 мм осадков, что ниже нормы на 45 мм. За этот период средняя температура составляет 19,5 °С при норме
19.2 °С, отмечается 44 суховейных дня.
По данным полевого осадкомера на делянках опыта за 16 лет наблюдений в среднем выпало осадков: в мае - 33 мм, июне - 37, июле - 26, августе - 25, а за вегетационный период (май-август) - 121 мм.
Схема эксперимента. Исследования проводились с 2002 по 2017 гг. на многолетнем стационарном опыте по севооборотам и бессменным посевам сельскохозяйственных культур, который был заложен в 1988 году бывшим Оренбургским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства. В 2017 году институт переименован в Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук.
Изучены следующие варианты выращивания кукурузы по разным предшественникам:
1) кукуруза на силос по предшествующему посеву твёрдой пшеницы в зернопаропропаш-ном севообороте (контроль);
2) кукуруза на силос по предшествующему посеву мягкой пшеницы в зернопаропропашном севообороте;
3) кукуруза на силос по предшествующему посеву мягкой пшеницы в почвозащитном севообороте;
4) кукуруза на силос по предшествующему посеву мягкой пшеницы в сидеральном севообороте;
5) кукуруза на силос по предшествующему посеву твёрдой пшеницы в беспаровом (двупольном) севообороте;
6) кукуруза на силос при бессменном её возделывании.
Варианты 1-4 располагались в шестипольных севооборотах, вариант 5 - в двупольном севообороте, вариант 6 - по бессменному посеву.
Методом исследования являлся полевой стационарный опыт в четырёхкратной повторно-сти на территории и шестнадцатилетней - во времени. Размер делянки кукурузы на силос в севооборотах составлял 3,6 м*90 м (площадь 324 м2), в бессменном посеве -7,2 м*90 м (площадь 648 м2).
Исследование велось на двух фонах питания: на делянках удобренного фона длиной 30 м и неудобренного фона длиной 60 м. Удобренный фон создавался следующим образом: поперёк делянок на ширину 30 м под вспашку вносили комплексные минеральные удобрения дозой N^40. На оставшейся части каждой делянки изучали посев кукурузы без удобрений.
В эксперименте высевались районированные по области гибриды РОСС-144МВ, РОСС-199МВ, РОСС-197АМВ и Катерина СВ с нормой высева соответственно 13,16, 13,68, 14,21 кг и 15,79 кг на 1 га при количественной норме 0,05 млн шт. всхожих семян на гектар.
Кормопроизводство и корма 155
Для определения влажности почвы и содержания питательных веществ в почве пробы отбирали буром после посева и в период уборки на каждой делянке из трёх скважин. Запасы продуктивной влаги в слое почвы от 0 до 100 см рассчитывали с помощью термостатно-весового метода.
Урожайный учёт зелёной массы кукурузы на силос проводили вручную методом пробных площадок на каждом изучаемом фоне питания. Учётная площадь составляла 42 м2 Подсчитыва-лось количество початков на растении и определялась масса снопа.
В эксперименте выполнялись агротехнические приёмы возделывания пропашной культуры в севооборотах и бессменном посеве, принятые для центральной зоны Оренбургской области.
Оборудование и технические средства. Содержание подвижных форм питательных веществ (N-NO3, P2O5, K2O) в почве определяли в комплексной аналитической лаборатории почвенных групп ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук». Осадкомер полевой (Польша), почвенные пробоотборники (Россия), электронные весы (Великобритания), сушильный шкаф ШС-80 (Россия). Применяемая сельскохозяйственная техника в опыте: трактор МТЗ-80 (Белоруссия), борона ЗБСС-1 (Россия), культиватор КПС-4 (Россия), сеялка Веста-8 или УПС-8 (Украина), катки 3ККШ-6 (Россия), навесной культива-тор-растениепитатель КРН-4,2 (Россия), комбайн СК-5 «Нива» (Россия), навесной агрегат КУН-10 (Россия), сеялка С3-3,6 (Украина), плуг ПЛН-4-35 (Россия).
Статистическая обработка. Экспериментальные данные, полученные в результате исследования, математически обрабатывались с помощью метода множественной регрессии с использованием пакета программ «Statistica 10.0» («Stat Soft Inc.», США).
Результаты исследования.
По вариантам эксперимента наблюдалось изменение содержания продуктивной влаги в различных слоях почвы и выхода зелёной массы кукурузы в севооборотах и её бессменном посеве.
Наименьшее количество почвенной влаги наблюдалось по предшественнику твёрдой пшенице в беспаровом севообороте, а также в бессменном посеве и составляло: после посева - от 36,3 до 126,9 мм, период уборки - от 12,5 до 50,9 мм. Наибольшее количество продуктивной влаги отмечалось на кукурузе по мягкой пшенице в сидеральном севообороте с содержанием по тем же срокам определения от 43,0 до 146,0 и от 14,0 до 60,4 мм (табл. 1).
Таблица 1. Запасы продуктивной влаги в почве и выход зелёной массы кукурузы на силос (среднее за 2002-2017 гг.)
№ варианта, предшественник Слой почвы, см Продуктивная влага, мм Израсходованная влага, мм Выход зелёной массы, т с 1 га
после посева в период уборки
1. Контроль (твёрдая 0-30 42,5 13,8 99,7 11,86
пшеница) 0-100 145,7 60,1 156,6 11,25
2. Мягкая пшеница 0-30 42,3 13,7 99,6 11,88
0-100 138,8 57,2 152,6 10,75
3. Мягкая пшеница 0-30 42,6 12,6 101,0 12,73
0-100 142,4 56,5 156,9 11,43
4. Мягкая пшеница 0-30 43,0 14,0 100,0 12,57
0-100 146,0 60,4 156,6 12,00
5. Твёрдая пшеница 0-30 36,3 15,4 91,9 11,03
0-100 126,9 49,6 148,3 11,55
6. Кукуруза на силос 0-30 39,3 12,5 97,8 12,69
0-100 128,9 50,9 149,0 12,07
Примечание: над чертой - удобренный фон питания, под чертой - неудобренный
156 Кормопроизводство и корма
При сравнении всех вариантов просматривается минимальное количество израсходованной влаги (с учётом выпавших атмосферных осадков) за вегетацию культуры в пятом варианте опыта, которое составило 91,9 мм в пахотном и 148,3 мм - в метровом слоях почвы. Максимальное количество израсходованной влаги было в третьем варианте исследования - 101,0 и 156,9 мм соответственно в слоях почвы 0-30 и 0-100 см.
По многолетним данным (табл. 1), наиболее урожайными по выходу зелёной массы кукурузы явились её посев по мягкой пшенице в почвозащитном севообороте на удобренном фоне питания (который обеспечил 12,73 т с 1 га силоса) и бессменный посев на неудобренном фоне (12,07 т с 1 га). Низкая урожайность культуры наблюдалась по твёрдой пшенице в беспаровом и по мягкой пшенице в зернопаропропашном севооборотах, которая соответственно составила 11,03 т на удобренном и 10,75 т с 1 га - на неудобренном фонах питания.
По предшественнику мягкой пшенице в почвозащитном севообороте последействия минеральных удобрений сыграли положительную роль, и на посевах кукурузы фиксировалась значительная прибавка урожайности зелёной массы - 1,30 т с 1 га (табл. 1). В посеве по твёрдой пшенице в беспаровом севообороте отмечалось отрицательное действие удобрений на урожайность культуры. Незначительная прибавка урожайности зелёной массы (0,57 т с 1 га) наблюдалась в посеве по мягкой пшенице сидерального севооборота.
Основными факторами, влияющими на изменение выхода кормовых и кормопротеиновых единиц кукурузы на силос в севооборотах и бессменном посеве на двух фонах питания, являются питательные вещества в пахотном слое почвы после посева и в период уборки (табл. 2).
Таблица 2. Содержание элементов питания в слое почвы 0-30 см и выход кормовых и кормопротеиновых единиц кукурузы на силос (среднее за 2002-2017 гг.)
Содержание питательных веществ, мг/10{ г поч- Выход , т с 1 га
№ варианта, предшественник вы кормовых кормо-
после посева в период уборки протеи-
N-N03 Рг05 К2О N-N03 Р2О5 К20 единиц новых единиц
1. Контроль (твёрдая пшеница) 2. Мягкая пшеница 89 8,8 7,4 6,3 5,9 4,2 5,9 4,2 45.2 38,8 45,5 38.3 6,6 5,4 6,9 6,2 53 4.0 5.1 3,9 40,4 37,3 39,2 34,7 2,49 2,36 2,49 2,26 1.24 1,18 1.25 1,13
3. Мягкая пшеница 7,9 7,7 57 4,4 44,2 39,6 6,8 5,9 5,4 3,8 42,0 38,8 2,67 2,40 1,34 1,20
4. Мягкая пшеница 7,9 5,9 6,4 4,9 49,9 41,8 7,4 5,7 5,4 4,1 46,0 39,6 2,64 2,52 1,32 1,26
5. Твёрдая пшеница 11,0 10,0 5,8 4,2 39,0 37,4 7,5 6,3 5,4 4,0 34,8 33,5 2,32 2,42 1,16 1,21
6. Кукуруза на силос 81 7,7 5,5 4,1 34,9 33,9 6.7 5.8 4,9 3,9 31,0 30,5 2,66 2,53 1,33 1,27
Примечание: в числителе - удобренный фон питания, в знаменателе - неудобренный
Как свидетельствуют полученные данные, количество подвижных питательных веществ в почве на всех вариантах исследования немного выше после посева, чем в период уборки. Связано это с использованием этих веществ на рост и развитие кукурузы и формирование её хозяйственно ценной продукции.
Кормопроизводство и корма 157
В посеве кукурузы на силос по двум срокам определения (после посева и в период уборки) наибольшее содержание нитратного азота отмечалось в беспаровом севообороте (вариант № 5). На удобренном фоне эти показатели соответственно составляли 11,0 и 7,5 мг, на неудобренном - 10,0 и 6,3 мг на 100 г почвы. Очевидно, что здесь процесс нитрификации проходил интенсивней, чем в других вариантах опыта.
Содержание в почве подвижного фосфора было заметно ниже, чем нитратов. Однако наибольшее количество оксида фосфора (по тем же двум срокам определения) наблюдалось в посеве сидерального севооборота (вариант № 4): на удобренном фоне эти показатели соответственно составляли 6,4 и 5,4 мг, на неудобренном - 4,9 и 4,1 мг на 100 г почвы.
Во всех посевах кукурузы на силос отмечалась высокая обеспеченность почвы обменным калием. Его максимальное содержание в почве по срокам учёта отмечено на четвёртом варианте опыта: на удобренном фоне - соответственно 49,9, 46,0 мг, на неудобренном - 41,8 и 39,6 мг на 100 г почвы.
Из всех вариантов опыта наиболее продуктивными являлись посевы в почвозащитном (вариант № 3) и сидеральном (вариант № 4) севооборотах и бессменный посев (вариант № 6) как на удобренном, так и на неудобренном фонах питания. Выход кормовых единиц составил на этих вариантах соответственно 2,67, 2,64, 2,66 т на удобренном и 2,40, 2,52, 2,53 т с 1 га - на неудобренном фонах, а кормопротеиновых единиц - соответственно 1,34, 1,32, 1,33 т и 1,20, 1,26, 1,27 т/га. Одинаковая кормовая продуктивность отмечалась на удобренном фоне в контрольном и во втором вариантах. Низкий выход кормовых и кормопротеиновых единиц с единицы площади посева кукурузы наблюдался в посеве беспарового севооборота на этом же фоне питания соответственно 2,32 и 1,16 т с 1 га.
В связи с тем, что трудно определить зависимость продуктивности кукурузы на силос от каждого в отдельности изучаемого фактора, проводилась математическая обработка данных с использованием аппарата множественных взаимосвязей. Результаты за 16 лет наблюдений по вариантам опыта статистически обрабатывались с помощью системного анализа множественной регрессии, при котором находили зависимость урожайности культуры от количества выпавших осадков на удобренном фоне питания (табл. 3).
Таблица 3. Результаты регрессионного анализа зависимости урожайности кукурузы на силос на удобренном фоне питания от количества выпавших осадков в июле за 16 лет наблюдений
№ варианта Показатели множественной регрессии Доля влияния осадков, %
коэффициент критерий Стьюдента (13) стандартная ошибка р-уровень значимости
Р-бета Ь-регрессии 5-дельта
1 (контроль) 0,519 0,129 1,000 2,273 0,057 0,039 26,96
2 0,822 0,150 0,637 4,815 0,031 0,000 43,70
3 0,665 0,168 0,654 2,924 0,057 0,012 28,97
4 0,741 0,163 0,696 3,551 0,046 0,003 36,98
6 0,501 0,110 1,000 2,168 0,051 0,048 25,13
Данные таблицы 3 показывают, что на изменение урожайности кукурузы на силос во втором варианте опыта главное влияние оказывал фактор «выпавшие осадки июля», доля влияния которого составляла 43,70 % при положительных значениях коэффициентов бета, регрессии и критерия Стьюдента со степенью свободы 13 при Р-уровне значимости 0,000 (Р<0,05).
158 Кормопроизводство и корма
Изменение урожайности культуры в первом, третьем, четвёртом и шестом вариантах опыта на 26,96, 28,97, 36,98 и 25,13 % зависело от фактора «количества осадков июля» при положительных показателях множественной регрессии. В пятом варианте не наблюдалось зависимости урожайности от количества выпавших осадков в июле.
В результате обработки данных по всем вариантам исследования была определена зависимость урожайности кукурузы на силос по удобренному и неудобренному фону питания от количества продуктивной влаги в период уборки (табл. 4).
Таблица 4. Результаты регрессионного анализа зависимости урожайности кукурузы на силос по двум фонам питания от количества продуктивной влаги в почве в период уборки за 16 лет наблюдений
Слой поч- Показатели множественной регрессии Доля
№ варианта коэффициент критерий стандартная ошибка р-уровень значимости влия-
вы, см Р-бета Ь-рег-рессии 5-дельта Стью-дента (14) ния влаги, о/ /о
Удобренный фон питания
1 (контроль) 0-100 0,501 0,131 1,000 2,165 0,061 0,048 25,09
2 0-30 0,526 0,289 1,000 2,314 0,125 0,036 27,67
4 0-100 0,545 0,128 1,000 2,433 0,052 0,029 29,72
5 0-30 0,581 0,265 1,000 2,669 0,099 0,018 33,72
0-100 0,525 0,082 1,000 2,309 0,035 0,037 27,58
Неудобренный фон питания
5 0-30 2,151 0,783 1,000 2,651 0,295 0,020 36,09
6 0-30 1,695 0,667 1,000 2,705 0,247 0,018 37,14
Примечание: в остальных вариантах опыта не обнаружена зависимость урожайности
кукурузы от количества продуктивной влаги в почве в уборку
Данные таблицы 4 показывают, что наибольшее влияние на урожайность кукурузы количества продуктивной влаги в пахотном и метровом слое почвы наблюдалось на удобренном фоне питания в пятом варианте опыта: доля влияния факторов составила соответственно 33,72 и 27,58 %. Изменение урожайности культуры на этом же фоне в четвёртом варианте опыта на 29,72 % зависело от количества продуктивной влаги в метровом слое почвы.
Изменение урожайности культуры на неудобренном фоне питания в пятом и шестом вариантах опыта на 36,09 и 37,14 % зависело от количества почвенной влаги в пахотном слое почвы при положительных показателях множественной регрессии.
В результате математической обработки данных по выходу кормовых и кормопротеиновых единиц среди изучаемых вариантов была установлена зависимость кормовой продуктивности кукурузы на силос на удобренном фоне питания от содержания подвижного фосфора в почве (табл. 5).
Из таблицы 5 видно, что за 16-летний период эксперимента в контрольном варианте изменение выхода кормовых и кормопротеиновых единиц в урожае кукурузы на силос зависело от содержания фосфора в почве после посева на 39,24 %. В пятом варианте отмечено влияние на изменение выхода кормовых и кормопротеиновых единиц содержания в почве фосфора в период уборки на 18,85 %. Изменение выхода питательных единиц в третьем варианте опыта на 16,16 % зависело от содержания в почве в период уборки подвижного фосфора при положительных значениях показателей регрессии.
Во втором, в четвёртом и шестом варианте не отмечена зависимость изменения выхода кормовых и кормопротеиновых единиц в урожае кукурузы на силос от содержания в почве подвижных питательных веществ.
Кормопроизводство и корма 159
Таблица 5. Результаты регрессионного анализа зависимости выхода кормовых и кормопротеиновых единиц кукурузы на силос от содержания подвижного фосфора на удобренном фоне питания за 16 лет наблюдений
Срок определения Показатели множественной регрессии Доля влияния
№ варианта коэффициент критерий стан- р-уровень
Р-бета Ь-рег-рессии 5-дельта Стьюдента (13) дартная ошибка значимости фосфора, %
1 (контроль) после посева 0,745 0,578 0,789 3,435 0,168 0,004 39,24
3 в период уборки 0,656 0,513 0,425 2,433 0,211 0,030 16,16
5 в период уборки 0,537 0,410 0,417 2,488 0,165 0,027 18,85
По всем вариантам опыта наблюдалось незначительное действие нитратного азота и обменного калия на изменение продуктивности культуры и не была установлена положительная зависимость. Этот факт объясняется тем, что на опытном участке происходило избыточное накопление нитратов и обменного калия в почве, что приводило к дисбалансу питательных веществ, на который культура реагировала отрицательно, снижая урожайность.
Как показали математические расчёты, количество выпавших осадков за период вегетации культуры и содержание элементов питания в почве на неудобренном фоне питания не являлись основными факторами влияния на продуктивность кукурузы.
Внесение минеральных удобрений в изучаемые делянки оказывало влияние на изменение продуктивности посевов кукурузы в севооборотах и бессменном посеве опосредованно, за счёт выпавших осадков июля, почвенной и израсходованной влаги в метровом слое почвы и содержания подвижного фосфора в период уборки. При этом изменение урожайности кукурузы на силос на удобренном фоне питания зависело в основном от количества выпавших осадков июля.
Для иллюстрации этого факта на рисунке приведён график сопряжённости урожайности кукурузы на силос после мягкой пшеницы в зернопаропропашном севообороте (вариант 2) и количества атмосферных осадков июля. График представляет прямо пропорциональную зависимость: чем больше количество выпавших осадков июля, тем выше урожайность культуры в севообороте, и наоборот. Это явление происходит во второй половине лета (в фазе вымётывания метёлки) за счёт наибольшего усвоения необходимой влаги для полного роста и развития растений.
26 ^ 24 н„ 22 3 20 & 18 * 16 * 14 Й 12 а 10 +
Й 6 8 4 £ 2 0
Т 78 -- 72
66 |
+ 60 ~
-54 §
48 |
42 %
36 о
24 а 18 В 12 § 62 * 0
с^ т ^
ООО ООО
<м <м
»п чо
ООО ООО
<м <м
со
о о
о о
сч сч
Годы
■ Урожайность кукурузы на силос, т с 1 га • Количество осадков за июль месяц, мм
Рис. 1 — Зависимость урожайности кукурузы на силос по удобренному фону питания от количества выпавших осадков июля за 16 лет наблюдений
160 Кормопроизводство и корма
Обсуждение полученных результатов.
Сравнительной оценкой продуктивности кукурузы на силос в различных шестипольных, двупольных севооборотах и бессменном посеве на базе длительного стационарного опыта в степной зоне Оренбургского Предуралья занимались многие исследователи: Н.А. Максютов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Д.В. Митрофанов, В.Н. Жижин и другие [9-12]. Изучалась продуктивность кукурузы на силос в зависимости от технологии возделывания на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья Н.Р. Батталовой [13].
Приёмами повышения продуктивности посевов занимался Неверов А.А [14], который на основе многолетнего сортоиспытания с помощью статистического анализа установил формы связи, их достоверность и существенность между урожайностью зерна и биомассы кукурузы и детерминирующими экологическими факторами. Выявленные математические зависимости имеют большое значение для долгосрочного прогнозирования уровня продуктивности посевов кукурузы [15, 16].
В результате проведённого нами многолетнего исследования установлены основные зависимости продуктивности кукурузы на силос на удобренном фоне питания. На втором варианте (посев в зернопаропропашном севообороте) выявлено максимальное влияние погодного фактора (осадки в июле) на урожайность кукурузы на силос, что доказывают показатели множественной регрессии изучаемых вариантов:
а) показаны положительные коэффициенты бета, регрессии и дельта, которые равны 0,822, 0,150, и 0,637;
б) рассчитан критерий Стьюдента со степенью свободы 13, равный 4,815 по сравнению со свободным членом - 9,944;
в) определена стандартная ошибка регрессионного уравнения по осадкам, выпавшим в июле. Она составляет 0,031 по сравнению со свободным членом, равным 1,218;
г) установлен оптимальный P-уровень значимости 0,000 при нормативном значении (P<0,05), который приводит к лучшей связи между признаками;
д) найдена наибольшая доля влияния осадков на урожайность культуры, которая составляет 43,70 %.
Увеличение продуктивности кукурузы на силос на удобренном фоне питания зависело от количества выпавших осадков июля, продуктивной влаги в метровом слое почвы и содержания подвижного P2O5 в период уборки.
В третьем, четвёртом и шестом вариантах опыта на повышение урожайности культуры основное влияние оказывало количество выпавших осадков июля. В данных вариантах опыта доля их влияния соответственно составила 28,97, 36,98 и 25,13 %. Это наблюдение объясняется тем, что минеральные удобрения при определённой влажности почвы положительно влияют на продуктивность кукурузы в этих севооборотах. Часть атмосферной влаги затрачивается на растворение удобрений и перевод их в доступную для растений форму, а другая часть влаги способна испаряться или впитываться в нижние слои почвы.
На четвёртом варианте исследования (посев в сидеральном севообороте) установлена зависимость урожайности от количества продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см в период уборки с долей влияния 29,72 %. Этот факт доказывает результаты проведённых ранее исследований по влиянию почвенной влаги на урожайность сельскохозяйственных культур в сидеральных севооборотах, где построена модель зависимости в этом же периоде на удобренном фоне питания [17].
В третьем варианте опыта наблюдалось увеличение выхода кормовых и кормопротеиновых единиц кукурузы на силос от содержания подвижного фосфора в почве в период уборки. Доля влияния данного фактора составила 16,16 %.
Для получения высокой продуктивности кукурузы на силос в хозяйствах различных форм собственности рекомендуется применять посевы после мягкой пшеницы в почвозащитном и сиде-ральном севооборотах с применением фосфорных удобрений, а также возделывать её бессменно вблизи животноводческих ферм.
Кормопроизводство и корма 161
Выводы.
1. Наблюдения за шестнадцатилетний период показывают, что атмосферные осадки июля, продуктивная и израсходованная влага в метровом слое почвы и содержание оксида фосфора приводили к увеличению продуктивности кукурузы на силос на удобренном фоне питания в третьем, четвёртом и шестом вариантах опыта. Влияние данных факторов на неудобренном фоне не установлено.
2. Незначительное влияние выпавших осадков за вегетационный период и продуктивной влаги в различных слоях почвы на увеличение выхода зелёной массы кукурузы доказано с помощью математической обработки методом множественной регрессии на двух фонах питания в контрольном, втором и пятом вариантах опыта.
3. В первом, третьем и пятом вариантах исследования установлена значительная зависимость выхода кормовых и кормопротеиновых единиц на удобренных посевах кукурузы на силос от содержания подвижного фосфора после посева и в период уборки.
Исследования выполнены в соответствии с планом НИР на 2018-2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0761-2018-0029)
Литература
1. Максютов Н.А., Жданов В.М., Лактионов О.В. Биологическое и ресурсосберегающее земледелие в степной зоне Южного Урала. Оренбург, 2008. 230 с.
2. Дубровина О.В. Влияние интенсивных факторов земледелия на питательный режим почвы, урожайность и качество зерна кукурузы // Современные технологии в сельском хозяйстве: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Оренбургского НИИ сельского хозяйства. Оренбург, 2007. С. 171-176.
3. Неверов А.А. Критерии адаптированности гибридов кукурузы для выращивания на силос в степной зоне Оренбургского Предуралья // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве: междунар. сб. науч. тр. Оренбург, 2010. С. 79-85.
4. Результаты экологического испытания гибридов кукурузы на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н.И. Воскобулова, А.А. Неверов, А.П. Будилов, В.П. Захаров, В.И. Вишнёв // Современные технологии в сельском хозяйстве: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Оренбургского НИИ сельского хозяйства. Оренбург, 2007. С. 84-87.
5. Воскобулова Н.И., Мушинский А.А. Пути увеличения производства и улучшения качества кормов в Оренбургской области // Современные технологии в сельском хозяйстве: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Оренбургского НИИ сельского хозяйства. Оренбург, 2007. С. 162-171.
6. Неверов А.А. Связь урожайности зерна и биомассы кукурузы с некоторыми экологическими факторами в условиях степи Оренбургского Предуралья // Современные технологии в сельском хозяйстве: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Оренбургского НИИ сельского хозяйства. Оренбург, 2007. С. 158-162.
7. Неверов А.А. Особенности использования посевами кукурузы продуктивной влаги из глубоких горизонтов почвы в условиях степной зоны Южного Урала // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве: междунар. сб. науч. тр. Оренбург, 2010. С. 267-270.
8. Володарский Н.И. Биологические основы возделывания кукурузы. М.: Изд-во «Колос», 1975. 255 с.
9. Сравнительная урожайность пропашных культур на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Д.В. Митрофанов, Ю.В. Кафтан,
B.Н. Жижин // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2015. T. 54. № 3.
C. 47-52.
10. Сравнительная оценка продуктивности кормовых культур на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зенкова, В.Н. Жижин // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 4(87). С. 101-104.
11. Эффективность бессменных посевов кукурузы и сорго на силос на чернозёмах южных степной зоны Южного Урала / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, Ю.В. Кафтан, В.Ю. Скороходов, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зенкова, В.Н. Жижин // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 3(86). С. 108-114.
162 Кормопроизводство и корма
12. Урожайность кукурузы и сорго на силос в зависимости от предшественника на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Ю.В. Кафтан, В.Ю. Скороходов, Д.В. Митрофанов, В.Н. Жи-жин // Вестник мясного скотоводства. 2013. № 1(79). С. 123-125.
13. Батталова Н.Р. Продуктивность кукурузы на силос в зависимости от технологии возделывания на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2000. 22 с.
14. Неверов А.А. Приёмы повышения продуктивности посевов кукурузы при выращивании на силос в степной зоне Оренбургского Предуралья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2004. 26 с.
15. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 313 с.
16. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Оренбург, 2002. 250 с.
17. Влияние продуктивной влаги на урожайность сельскохозяйственных культур в засушливых условиях Оренбургской области / Д.В. Митрофанов, Н.А. Максютов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Н.А. Зенкова // Вестник мясного скотоводства. 2017. № 4(100). С. 225-234.
Митрофанов Дмитрий Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1, тел.: 8-987-855-98-95, e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 27 августа 2018 года
UDC 631.524.84:633.15:631.445.41 (470.56) Mitrofanov Dmitry Vladimirovich
FSBSI «Federal Research Center for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences», е-тай: [email protected]
Effect of atmospheric precipitation, productive moisture and mobile nutrients on corn productivity in various crop rotations and monocrop on chernozems of southern Orenburg piedmont of the western Urals
Summary. The article presents results of a sixteen-year study of corn productivity on silage in crop rotations and monocrop depending on the amount of precipitation, content of productive moisture and mobile nutrients in chernozems of southern Orenburg piedmont of the western Urals.
It is the first studies of the effect of weather factor, soil moisture and nutrient elements on productivity of agricultural crops in grain-fallow-row crop rotation, soil-protective, green-manured, permanent crop rotations and monocrop based on a long-term in-house experience obtained in 1988.
Comparative evaluation of experiment variants for green mass yield, feed and feed protein units of corn in the studied variants is given in connection with the amount of productive and consumed moisture in the soil taking into account precipitations in the 0-30, 0-100 cm layers, as well as nutrients content in arable soil layer. By means of system analysis, dependence of the crop yield on amount of precipitation in July, soil moisture during harvesting period in 0-30 and 0-100 cm layers is established. There are provided results of mathematical data processing on yield of feed and feed protein units of corn in crop rotations and monocrop depending on the content of phosphorus oxides after sowing and during harvesting period. Tables reflect multiple regression indicators: indices - beta, regression and delta, Student's test with degree of freedom, standard regression error, significance level and influence rate of studied factor on productivity of corn for silage.
Main results of the long-term study are determination of dependence of yield and performance of corn for silage nutrient units on the amount of precipitation in July, reserves of productive moisture during harvesting period and content of P2O5 after sowing in the arable soil layer.
Key words: corn for silage, corn yield, precipitation, moisture, nutrients, feed and feed protein units, crop rotation, monocrop, fertilizer, multiple regression.
