CC BY
41УДК 575.222.7:633.15:631.6:631.8(477.72)
С. В. Коковихин, П. В. Писаренко, В. Г. Пилярский, Е. А. Пилярская
(Институт орошаемого земледелия НААН Украины)
ВЛИЯНИЕ ВЛАГООБЕСПЕЧЕНИЯ, МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ГУСТОТЫ СТОЯНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕМЯН САМООПЫЛЕННЫХ ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ
Целью исследований являлось изучение влияния биологически оптимального (70-80-70 % НВ в слое почвы 0,5 м), водосберегающего (70 % НВ в слое почвы 0,5 м) и почвозащитного (70 % НВ в слое 0,3 м) режимов орошения, различных фонов минерального питания и густоты стояния растений кукурузы на участках гибридизации. Исходная материнская форма Кросс 221 МВ для гибрида F1 Сиваш возделывалась в короткоротационном трехпольном севообороте озимая пшеница-кукуруза-соя в условиях южной части Степи Украины на темно-каштановой среднесуглинистой слабосолонцеватой почве с низким содержанием азота, средним - фосфора и высоким - обменного калия. Два года исследований по дефициту влагообеспеченности вегетационного периода кукурузы относились к среднесухим (количество осадков 117,1-157,6 мм), один -к средним (129,6 мм). Наибольшее суммарное водопотребление кукурузы наблюдалось на варианте с биологически оптимальным режимом орошения и составило 4370 м3/га. Основной зоной влагообмена являлся слой почвы 0-100 см, удельный вес использования запасов почвенной влаги в этом слое колебался от 24 до 29 %, осадков - 31-33 %, поливов - 38-45 %. В среднем по годам исследований наиболее высокий урожай семян кукурузы самоопыленных линий обеспечил биологически оптимальный режим орошения. Рекомендованная доза удобрений N120P90, густота стояния - 80 тыс. шт./га. Применение удобрений обеспечило прибавку урожая семян материнской формы при 14 % влажности в сравнении с неудобренным вариантом в среднем по фактору на 1,30-1,41 т/га. Загущение посевов участков гибридизации с 40 до 60 и 80 тыс. шт./га в среднем по фактору способствовало повышению урожайности на 0,81-1,44 т/га. Оптимальное увлажнение посевов кукурузы обеспечило получение 7,4 т/га семян. Поливы при предполивном пороге влажности почвы 70 % НВ в 0,3 и 0,5 м слоях снизили урожайность в среднем по фактору на 0,1-0,84 т/га.
Ключевые слова: кукуруза, участки гибридизации, режим орошения, суммарное водопотребление, урожайность.
S. V. Kokovikhin, P. V. Pisarenko, V. G. Pilyarskiy, Ye. A. Pilyarskaya
(IIF NAASU)
IMPACT OF MOISTURE, MINERAL NUTRITION,
AND PLANT POPULATION ON THE SEED YIELD OF SELF-POLLINATED LINES OF CORN
The objective of the study was to investigate the impact of biologically optimal (70-80-70 % of field capacity (FC) in the soil layer of 0.5 m), water-saving (70 % FC in the soil layer of 0.5 m), and soil-protective (70 % FC in the soil layer of 0.3 m) irrigation modes, different backgrounds of mineral nutrition, and plant population for corn at the plots of hybridization. The original parent form Кросс 221 МВ (Kross 221 MV) for hybrid F1 Сиваш (Sivash) has grown in a short three-field rotation (winter wheat-corn-soybean) in the southern part of the Steppe of Ukraine at the dark-brown medium loamy slightly alkaline soil with low
content of nitrogen, medium content of phosphorus, and high content of potassium. Two years of the study on moisture deficit were medium dry (amount of precipitations 117.1-157.6 mm), one year - medium (amount of precipitations 129.6 mm). The largest water consumption of corn, 4370 m3/ha, was observed at the variant with biologically optimal irrigation mode. The main zone of moisture exchange was the soil layer 0-100 cm, the ratio of soil moisture use in this layer was from 24 to 29 %, the ratio of precipitation use - 31-33 %, the ratio of irrigation water use - 38-45 %. On average for years of the study, the biologically optimal irrigation mode has provided the highest seed yield of self-pollinated lines of corn. The recommended fertilizing dose is N120P90, plant population - 80 thousand plants per hectare. Fertilization has increased the seed yield of parent form at the grain moisture of 14 % by 1.30-1.41 t/ha versus to the variant without fertilization. Crop crowding from 40 to 60 and 80 thousand plants per hectare at the plots of hybridization increased the yield by 0.81-1.44 t/ha on average for the factor. The optimal watering of corn provided to obtain 7.4 t/ha of corn seeds. Irrigation at the soil moisture at 70 % FC in soil layers of 0.3 and 0.5 m decreased the yield by 0.1-0.84 t/ha on average for the factor.
Keywords: corn, plots of hybridization, irrigation mode, total water consumption, crop
yield.
Введение. Кукуруза является одной из важнейших традиционных зернофуражных культур зоны южной степи Украины, которая имеет большое хозяйственное значение. Ее зерно и листостебельная масса - замечательный корм для всех видов сельскохозяйственных животных и птицы, сырье для комбикормовой, пищевой, масляной, медицинской и других отраслей промышленности [1].
Создание оптимального уровня минерального питания для растений кукурузы является одним из основных условий сочетания высокой урожайности и ресурсосбережения [2]. Одним из лимитирующих факторов в процессе получения запланированного уровня урожайности, кроме условий влагообеспечения, является азот. Анализ литературных источников свидетельствует о том, что без применения удобрений, в первую очередь азотных, получение высоких и качественных урожаев семян кукурузы на орошаемых землях юга Украины невозможно [3].
Внесение оптимальных доз минеральных удобрений на участке гибридизации материнской линии Кросс 221 МВ в совокупности с вегетационными поливами и оптимальной площадью питания растений позволит максимально активизировать продукционные процессы растений кукурузы.
Густота стояния растений является одним из основных факторов, ко-
торые влияют на величину урожая кукурузы [4]. Она зависит от многих факторов и варьирует в достаточно широком диапазоне. Поэтому определение оптимальной густоты стояния материнской линии Кросс 221 МВ на участках гибридизации при разном уровне минерального питания и вла-гообеспеченности стало одной из приоритетных задач наших исследований.
Применение орошения в южном регионе Украины при достаточном уровне минерального питания позволяет увеличивать густоту стояния растений в 2,5-3 раза по сравнению с неполивными условиями [5].
Материал и методы. Получение высоких урожаев семян гибридов кукурузы F1 обусловливается почвенно-климатическими условиями и агротехническими приемами выращивания на участках гибридизации. Южная степь Украины имеет необходимый термический режим для выращивания семян кукурузы почти всех групп спелости, но лимитирующим фактором является влага, недостаток которой сдерживает получение высоких урожаев гибридных семян [6]. Поэтому возникает необходимость размещать семенные посевы кукурузы на орошаемых землях, но научной информации по технологии выращивания ее в этих условиях недостаточно [7].
В системе агротехнических мероприятий выращивания семян кукурузы важное место занимает высев определенного количества семян с целью формирования оптимальной густоты стояния, которая позволит растениям полностью реализовать свой генетический потенциал. Густота стояния растений является одним из основных факторов формирования производительности растений и зависит от почвенно-климатических условий зоны, агротехники выращивания и генетических особенностей [8].
В связи с этим возникла необходимость проведения многофакторных исследований для определения влияния основных агротехнических мероприятий (режимов орошения, доз минерального питания, густоты стояния растений) на рост, развитие, продукционные процессы, семенную продук-
тивность растений на примере материнской линии Кросс 221 МВ на участке гибридизации.
В современной практике орошаемого земледелия применяются три основных вида режимов орошения: биологически оптимальный - направленный на обеспечение влагопотребности растений в течение всего вегетационного периода с целью получения максимально возможного урожая культур; водосберегающий - направленный на минимизацию расходов поливной воды на получение единицы урожая с разделением периода вегетации сельскохозяйственных культур на отдельные этапы, что предполагает незначительные потери урожая (до 6-12 %), которые полностью компенсируются за счет экономии до 20-30 % поливной воды; почвозащитный -применяется в условиях неудовлетворительного почвенно-экологического состояния орошаемых массивов, направленный вместе с другими агромелиоративными мероприятиями на сохранение и улучшение плодородия почвы за счет снижения количества и норм поливов [9, 10, 11].
Задачами наших исследований является изучение реакции материнской линии Кросс 221 МВ на разные модели режимов орошения, а также фоны минерального питания при дифференциации густоты стояния растений.
Закладка полевого опыта проводилась на протяжении 2009-2011 гг. в Институте орошаемого земледелия НААНУ на участке, расположенном на правом берегу р. Днепра на территории Ингулецкой оросительной системы в южной части Степи Украины. Семенная кукуруза возделывалась в короткоротационном трехпольном севообороте озимая пшеница-кукуруза-соя. Соответственно предшественником для кукурузы являлась озимая пшеница.
Почва опытного участка - темно-каштановая среднесуглинистая слабосолонцеватая на карбонатном лесе. В пахотном слое почвы содержится 2,6-3,1 % гумуса, количество которого с углублением постепенно уменьшается. Общее содержание азота низкое - 0,17-0,29 %, что требовало
дополнительного внесения азотных удобрений. Содержание подвижного фосфора среднее, и обменного калия - высокое.
Глубина залегания почвенных вод на уровне 18-20 м не влияет на водный режим зоны активного влагообмена.
Схема опыта следующая:
- фактор А (режим орошения): 1) контроль (без орошения); 2) биоло-гически-оптимальный (70-80-70 % НВ в слое почвы 0,5 м); 3) водосберегающий (70 % НВ в слое почвы 0,5 м в течение вегетации); 4) почвозащитный (70 % НВ в слое почвы 0,3 м в течение вегетации);
- фактор В (фон минерального питания): 1) без удобрений; 2) запланированная норма удобрений под урожай 4,0 т/га, рассчитанная по методу оптимальных параметров содержания питательных веществ в почве; 3) общепринятая для юга Украины норма внесения удобрений для участков гибридизации кукурузы К120Р90К0;
- фактор С (густота посева растений): 1) 40 тыс. растений на гектар; 2) 60 тыс. растений на гектар; 3) 80 тыс. растений на гектар.
Объектом исследований были исходные формы для гибрида F1 Сиваш (материнская форма - Кросс 221 МВ, отцовская - Х 466 МВ).
Результаты и обсуждение. По данным агрохимического анализа метрового слоя почвы содержание основных элементов питания перед закладкой опыта составляло в 2009 году: N0 - 2,39; Р205 - 6,27; К20 -54,0 мг/100 г; в 2010 году: N0 - 2,1; Р205 - 4,0; К20 - 29,0 мг/100 г; в 2011 году: N0 - 2,01; Р205 - 4,10; К20 - 41,5 мг/100 г почвы. Поэтому согласно расчетам для получения запланированного уровня урожайности необходимо было внести азотные удобрения в количестве К50 (170 кг/га аммиачной селитры); К825 (240 кг/га аммиачной селитры), и К103 (300 кг/га аммиачной селитры) по годам исследований соответственно.
По дефициту влагообеспеченности вегетационного периода кукурузы 2009 и 2011 годы относятся к среднесухим, а 2010 год - к средним.
Количество осадков за вегетационный период кукурузы в 2009 году составило 117,1 мм, в 2010 году - 157,6, в 2011 году - 129,6 мм.
Закладка полевых опытов выполнялась в соответствии с методикой полевого опыта Б. А. Доспехова (1985) и методических указаний по проведению опытов при орошении М. М. Горянского (1970). В опытах соблюдался принцип единой логической разницы.
Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Отбирали пробы почвы послойно через 10 см по межфазным периодам растений на глубину 0,5 м - при определении сроков поливов и 2,0 м - для расчета суммарного водопотребления кукурузы. Повторность определения четырехкратная.
Размер норм поливов определяли по формуле [12]:
т =100-V-И• (Рнв -рф), (1)
где т - поливная норма, м3/га;
V - объемная масса почвы, т/м ;
И - глубина увлажненного слоя почвы, м;
Рш - влажность почвы, соответствующая НВ, % от массы сухой почвы;
вФ - фактическая влажность почвы перед поливом, % от массы сухой почвы.
Суммарное водопотребление кукурузы зависело от условий влаго-обеспечения растений. Определена прямая зависимость водопотребления от величины оросительной нормы. Наибольшие показатели суммарного водопотребления из слоя почвы 0-200 см участков гибридизации кукурузы по годам исследований наблюдались на варианте с биологически оптимальным режимом орошения и составляли 4370 м /га (таблица 1).
Анализ структуры суммарного водопотребления растений кукурузы на участках гибридизации в среднем по годам исследований свидетельствует о том, что основной зоной влагообмена является слой почвы 0-100 см независимо от условий влагообеспечения растений. Удельный вес исполь-
зования запасов почвенной влаги в этом слое колеблется от 24 до 29 %, осадков - 31-33 %, поливов - 38-45 %. На контрольном варианте без поливов использование почвенной влаги и осадков распределялось поровну.
Таблица 1 - Составляющие суммарного водопотребления кукурузы с разных слоев почвы в зависимости от условий влагообеспечения (среднее за 2009-2011 гг.)
Режим орошения Слой почвы, см Суммарное водо-потребление, м3/га Составляющие баланса
Почвенная влага Осадки Поливы
м3/га % м3/га % м3/га %
Без орошения 0-100 2570 1270 50 1300 50 - -
0-200 2910 1610 55 1300 45 - -
Биологически- оптимальный 0-100 4180 990 24 1300 31 1890 45
0-200 4370 1190 27 1300 30 1890 43
Водосберегающий 0-100 3910 1120 29 1300 33 1490 38
0-200 4220 1430 34 1300 31 1490 35
Почвозащитный 0-100 3890 1120 29 1300 33 1470 38
0-200 4090 1320 32 1300 32 1470 36
Наблюдение за среднесуточным испарением по фазам роста и развития растений показали, что в среднем за три года затраты воды из 0-100 см слоя почвы от всходов до фазы семи листьев составляли 12,6 м /га. От фазы семи листьев до цветения они увеличивались в зависимости от наличия легкодоступной влаги и составляли на контрольном варианте 26,0, а при разных режимах орошения колебались от 33,9 до 44,4 м /га (таблица 2).
Таблица 2 - Среднесуточное испарение участков гибридизации кукурузы из слоя почвы 0-100 см
___________________________________________________________В м3/га за сутки
Межфазный период Режим орошения
без орошения биологически оптимальный водо- сберегающий почвоза- щитный
Всходы - 7 листьев 12,6 12,6 12,6 12,6
7 листьев - цветение 26,0 33,9 33,9 44,4
Цветение - молочная спелость зерна 50,5 73,8 56,5 52,8
Молочная - восковая спелость зерна 10,6 56,6 51,9 36,6
Восковая - полная спелость зерна 5,4 15,7 19,0 20,7
Своих максимальных значений среднесуточное испарение достигало
в межфазный период цветение - молочная спелость зерна и зависело от условий влагообеспечения культуры. В этот период при биологически-оптимальном режиме орошения показатели среднесуточного испарения составляли 74 м /га. В дальнейшем, начиная с межфазного периода молочно-восковая спелость до полного созревания, расходы воды в сутки постепенно уменьшаются, что связано, в первую очередь, с биологическим старением культуры.
Анализ данных урожайности участков гибридизации кукурузы свидетельствуют о том, что в среднем по годам исследований наиболее высокий урожай семян кукурузы самоопыленных линий обеспечивается при биологически оптимальном режиме орошения, рекомендованной норме удобрений К120Р90 и густоте стояния 80 тыс. шт./га (таблица 3).
Таблица 3 - Урожайность кукурузы с участков гибридизации в зависимости от изучаемых факторов по годам исследований
В т/га
Режим орошения (фактор А) Нормы внесения удобрений (фактор В) Гус тота стоя ^фактор С) ия Среднее по фактору В Среднее по фактору А
40 тыс. шт. 60 тыс. шт. 80 тыс. шт.
Без орошения Без удобрений 3,89 4,11 4,61 4,66
Расчетная доза 4,58 4,93 5,23
^сР-иК, 4,63 4,81 5,11
Биологически оптимальный Без удобрений 5,65 6,17 6,98 5,77 7,45
Расчетная доза 7,00 8,13 8,92 7,07
^сР-иК, 6,96 8,16 9,10 7,18
Водосберегаю- щий Без удобрений 5,68 6,26 6,99 6,61
Расчетная доза 6,68 7,66 8,44
^сР-иК, 6,79 7,85 8,73
Почвозащитный Без удобрений 5,59 6,50 6,81 7,35
Расчетная доза 6,76 7,97 8,51
^сР-иК, 6,82 8,23 8,93
Среднее по фактору С 5,92 6,73 7,36
Примечание - НСР05: фактор А - 0,37 т/га; фактор В - 0,41 т/га; фактор С - 0,39 т/га.
Применение удобрений обеспечило прибавку урожайности зерна материнской формы при 14 % влажности в сравнении с неудобренным вариантом в среднем по фактору на 1,30-1,41 т/га. Загущение посевов участков
гибридизации с 40 до 60 и 80 тыс. шт./га в среднем по фактору С способствовало повышению урожайности на 0,81-1,44 т/га. Оптимальное увлажнение посевов кукурузы обеспечило получение 7,4 т/га семян. Поливы при предполивном пороге влажности почвы 70 % НВ в 0,3 и 0,5 м слоях снизили урожайность в среднем по фактору на 0,1-0,84 т/га.
Выводы:
1 Наиболее высокие показатели суммарного водопотребления кукурузы на участках гибридизации за годы исследований наблюдались на варианте с биологически оптимальным режимом орошения - 4500 м /га в двухметровом слое почвы. Среди составляющих суммарного водопотребления максимальный удельный вес принадлежит поливам и составляет 36-43 %.
2 Наиболее высокий урожай семян кукурузы самоопыленных линий обеспечивается на биологически-оптимальном режиме орошения при рекомендованной норме удобрений К120Р90 и густоте стояния растений 80 тыс. шт./га.
Список использованных источников
1 Сайко, В. Ф. Землеробство на шляху до ринку / В. Ф. Сайко. - К.: Інститут землеробства УААН, 1997. - С. 28.
2 Кивер, В. Ф. Энергосберегающая технология возделывания кукурузы на орошаемых землях / В. Ф. Кивер. - К.: Урожай, 1988. - 115 с.
3 Соколов, Б. П. Основы селекции и семеноводства гибридной кукурузы / Б. П. Соколов. - М. Колос, 1968. - 495 с.
4 Рубін, С. С. Загальне землеробство / С. С. Рубін. - К.: Вища школа, 1976. - 430 с.
5 Реакція материнської форми гібриду Борисфен 433 МВ на режим зрошення, азотне живлення та густоту стояння рослин на ділянках гібридизації / Б. В. Дзюбецький [та ін.] // Таврійський науковий вісник: Збірник статей та монографій. - Херсон: Айлант, 1998. - Вип. 8. - С. 32-34.
6 Коковіхін, С. В. Вплив режиму зрошення та норм азотних добрив на насінницьку продуктивність гібриду кукурудзи Борисфен 433 МВ / С. В. Коковіхін, Е. Я. Григоренко // Матеріали наукової конференції “Проблеми гідромеліорації в Україні” (16-19 квітня 1996 р.). - Дніпропетровськ: ДДАУ, 1996. - С. 73-74.
7 Володарский, Н. И. Биологические основы возделывания кукурузы / Н. И. Володарский. - М.: Агропромиздат, 19S6. - 190 с.
8 Чучмий, И. П. Генетические основы селекции и семеноводства скороспелых гибридов кукурузы / И. П. Чучмий, В. В. Моргун. - К.: Наукова думка, 1990. - 2S4 с.
9 Сніговий, В. С. Землеробство в умовах зрошення / В. С. Сніговий, М. Г. Гусєв, С.В . Коковіхін // Наукове забезпечення сталого розвитку сільського господарства в Степу України та АР Крим: Колективна монографія. - К.: Альфа, 2005. - Т. 1. - С. 476 - 502.
10 Писаренко, В. А. Екологічні та економічні аспекти вирощування насіння кукурудзи при зрошенні / В. А. Писаренко, Ю. О. Лавриненко, С. В. Коковіхін // Вісник аграрної науки Причорномор’я. - Миколаїв: МДАА. - 2001. - Вип. 3(12). - Т. 2. - С. 53-5S.
11 Екологічні аспекти використання для зрошення вод підвищеної мінералізації в умовах Інгулецької зрошувальної системи / О. П. Сафонова [та ін.] // Зрошуване землеробство. - 200S. - Вип. 49. - С. 23-34.
12 Рекомендации по режиму орошения сельскохозяйственных культур с учетом микробиологического состояния почв Украины / В. А. Писаренко [и др.]. - Киев: Наукова думка, 19S5. - 26 с.
Коковихин Сергей Васильевич - доктор сельскохозяйственных наук, Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (Институт орошаемого земледелия НААН Украины), старший научный сотрудник.
Контактный телефон: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Kokovikhin Sergey Vasilyevich - Doctor of Agricultural Sciences, Institute of Irrigation Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Senior Researcher.
Contact telephone number: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Писаренко Павел Владимирович - кандидат сельскохозяйственных наук, Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (Институт орошаемого земледелия НААН У краины), ведущий научный сотрудник.
Контактный телефон: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Pisarenko Pavel Vladimirovich - Candidate of Agricultural Sciences, Institute of Irrigation Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Leading Researcher.
Contact telephone number: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Пилярский Валерий Геннадиевич - кандидат сельскохозяйственных наук, Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (Институт орошаемого земледелия НААН Украины), старший научный сотрудник.
Контактный телефон: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Pilyarskii Valeriy Gennadiyevich - Candidate of Agricultural Sciences, Institute of Irrigation Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Senior Researcher.
Contact telephone number: (0552) 36-11-96.
E-mail: [email protected]
Пилярская Елена Александровна - Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (Институт орошаемого земледелия НААН Украины), младший научный сотрудник.
Контактный телефон: (0552) 36-11-96, моб. 099-777-99-34.
E-mail: [email protected]
Pilyarskaya Yelena Aleksandrovna - Institute of Irrigation Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Junior Researcher.
Contact telephone number: (0552) 36-11-96, моб. 099-777-99-34.
E-mail: [email protected]
