Фотосинтетическая деятельность и формирование урожайности при выращивании кукурузы на зерно по технологии стрип-тил на черноземах южных

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 633.15:631.445.4

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО ПО ТЕХНОЛОГИИ СТРИП-ТИЛ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ

PHOTOSYNTHETIC ACTIVITY AND FORMATION OF YIELD FOR GROWING CORN BY STRIP TILL TECHNOLOGY ON SOUTHERN CHERNOZEMS

В.М. Иванов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.В. Кубарева, аспирант

V.M. Ivanov, A.V. Kubareva

Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agricultural University

В степной зоне черноземных почв Волгоградской области в 2013-2015 гг. проведены исследования по изучению фотосинтетической деятельности посевов кукурузы на зерно при возделывании по ресурсосберегающей технологии Стрип-тил. В опытах изучались предшественники, агрофона и нормы высева культуры. Установлено, что лучшие показатели фотосинтетической деятельности и урожайности получены при размещении кукурузы по предшественнику озимая пшеница на удобренном фоне N66P32K32, несколько худшие - по кукурузе на зерно и низкие - по подсолнечнику. Влияние нормы высева проявлялось по-разному в зависимости от складывающихся погодных условий: оптимальной в благоприятных 2013 и 2015 гг. оказалась 60 тыс./га всхожих семян, где урожайность составила 6,081 и 4,615 т/га, а в засушливом 2014 г. - 50 тыс./га (3,814 т/га).

In the steppe zone of chernozem soils of the Volgograd region in 2013 - 2015 conducted was a study on the photosynthetic activity of crops of corn in the cultivation of resource-saving technology Strip-till. The experiments studied predecessors, soil fertility and culture seeding rules. It was found that the best indicators of photosynthetic activity and the yield obtained when placing maize predecessor winter wheat fertilizer background N66P32K32, slightly worse - for maize for grain and low - for sunflower. Effect of seeding rate was manifested in different ways depending on the prevailing weather conditions: optimal favorable 2013 and 2015 was 60 thousand / ha germinating seeds, which yield was 6.081 and 4.615 t / ha, but in the dry year of 2014 - 50 thousand / hectare (3,814 t / ha).

Ключевые слова: агрофон, кукуруза на зерно, норма высева, предшественники, стрип-тил, урожайность, фотосинтетическая деятельность растений.

Key words: agricultural background, corn for grain, seed rate, precursors, strip-till, yield, photosynthetic activity of plants.

Введение. Важной задачей сельскохозяйственной науки является разработка энерго-почво-ресурсосберегающих технологий возделывания полевых культур. Величина урожая определяется в первую очередь показателями фотосинтетической деятельности растений и чистой продуктивности фотосинтеза [2, 6]. Рост, развитие растений и урожайность находятся под влиянием многих факторов и их сочетаний. Удобрение и обработки почвы являются существенными факторами, приводящими к увеличению накопления сухой биомассы и урожайности [9]. В опытах станции программирования урожая Волгоградского ГАУ установлено, что значения фотосинтетического потенциала посевов среднеранних и среднеспелых гибридов кукурузы на зерно при орошении составляли 2,5-3,0; среднепоздних и позднеспелых 3,0-4,5 млн м2 сутки/га. Величина ЧПФ варьировалась от 8 до 15 г/м2 х сутки. Главными факторами, определяющими

скорость нарастания, максимальные размеры площади листьев, являлись влагообеспе-ченность, минеральное питание и биологические потенциалы изученных гибридов [7]. Увеличение нормы высева от 47,5 до 65 тыс. семян на 1 га исследуемых гибридов способствовало повышению содержания всех элементов питания в сухом веществе листьев. Дальнейший рост нормы высева до 81,7 тыс. семян на 1 га приводил к понижению содержания КРК в листьях [5]. Внесение минеральных удобрений при выращивании кукурузы повышало фотосинтетическую активность хлорофилла. При этом наблюдалось заметное увеличение продуктивности культуры. Сбор сухого вещества увеличивался на 43 %. Применение подкормок минеральными удобрениями способствовало увеличению площади листовой поверхности кукурузы [1, 3, 4, 8]. В Западном Канзасе (США) используют технологию Стрип-тил для экономии удобрений, сохранения большего количества пожнивных остатков и лучшего очищения полей от сорняков [10].

Материалы и методы. В 2013-2015 гг. на полях ЗАО «Краснокоротковское» Новоаннинского района Волгоградской области была проведена научно-исследовательская работа по разработке элементов технологии Стрип-тил. Объект исследований - раннеспелый гибрид кукурузы НК Гитаго (ФАО 200) с эректоидным расположением листьев. Опыт трехфакторный, поставлен методом расщепленной делянки: фактор А - предшественник (озимая пшеница, кукуруза на зерно, подсолнечник); фактор В - фона удобрений: контроль, №0Р16К16 (Ш6Р16К16 - основное внесение + N34 в подкормку), Ш6Р32К32 (Ю2Р32К32 - основное внесение + N34 в подкормку) и фактор С - нормы высева (50, 60 и 70 тыс./га всхожих семян). Общая площадь делянки третьего порядка составила 228 м2, учетной - 182 м2. Почва в опыте чернозем южный, с содержанием гумуса 4,7 %, рН-8, общего азота - 84,7 мг/кг (обеспеченность очень низкая), подвижного фосфора - 43,4 (повышенная), обменного калия - 395,0 мг/кг (повышенная).

Метеорологические условия складывались по годам по-разному. Среднегодовое количество атмосферных осадков в 2013 г. составило 534,3 мм, 2014 г. - 445,1 и в 2015 г. -649,2 мм, а за период вегетации культуры - 199 мм, 127 и 235 мм. Средняя относительная влажность воздуха в годы проведения исследований равнялась 30 %, 27 и 31 %, а среднесуточная температура воздуха 23,0 °С, 27,1 и 23,7 °С соответственно. Согласно гидротермическому коэффициенту (ГТК) за период посев-полная спелость 2013 г. считался засушливым (0,75), 2014 г. - очень засушливым (0,42), а 2015 г. - засушливым (0,92).

Результаты и обсуждение. В самом благоприятном 2013 г. максимальная площадь листьев отмечалась в фазу выметывания по предшественнику озимая пшеница на удобренном фоне ^6Р32К32 - 44,03 тыс. м2/га, а фотосинтетический потенциал (ФП) составил 2486,6 тыс. м2/га х сутки. Среднее положение занимал предшественник кукуруза - 41,67 и 2364,1 соответственно. Минимальные значения получены по подсолнечнику, где площадь листьев составила 35,61 тыс. м2/га и ФП - 1987,0 тыс. м2/га х сутки. В засушливом 2014 г. рассматриваемые показатели уменьшились. Так, по предшественникам озимая пшеница и кукуруза (^6Р32К32) максимальная площадь листьев составила 34,59 и 33,47 тыс. м2/га, а ФП 1810,0 - 1796,8 тыс. м2/га х сутки. Самые низкие показатели получены по подсолнечнику - 25,30 и 1173,5 соответственно. В относительно благоприятном 2015 г. отмечалось увеличение площади листьев и ФП по предшественникам озимая пшеница и кукуруза (^6Р32К32) - до 34,86 и 33,66 тыс. м2/га, ФП

- 1986,9 и 1877,0 тыс. м2/га х сутки соответственно, а наименьшие - по подсолнечнику

- 26,69 и 1490,4.

В среднем за три года, как видно из таблицы 1, максимальная площадь листьев сформировалась на агрофоне ^6Р32К32 и составила по предшественнику озимая пше-

ница - 37,82 тыс. м2/га, кукурузе - 36,26 и подсолнечнику - 29,20 тыс. м2/га. Показатель ФП был равен 2127,8, 2012,6 и 1550,1 тыс. м2/га х сутки соответственно.

Таблица 1 - Площадь листьев и фотосинтетический потенциал посевов кукурузы в зависимости от предшественника, фона удобрений и нормы высева

Факторы Площадь листьев, тыс. м2/га ФП, тыс. м2/га х сутки

(А) (В) (С) средняя максимальная

1 2 3 4 5 6

Озимая пшеница Контроль 50 17,57 30,61 1715,3

60 18,25 31,83 1786,2

70 19,07 33,74 1864,1

ср. 18,29 32,06 1788,5

N50^16 50 19,53 33,77 1906,7

60 20,41 35,27 1991,2

70 21,20 36,93 2073,3

ср. 20,38 35,32 1990,3

^6Р32К32 50 21,01 36,37 2049,9

60 21,71 37,63 2121,4

70 22,60 39,48 2212,2

ср. 21,77 37,82 2127,8

Кукуруза на зерно Контроль 50 16,38 29,34 1602,1

60 17,19 30,69 1682,9

70 18,09 32,60 1770,9

ср. 17,22 30,87 1685,3

N50^16 50 18,40 32,65 1798,6

60 19,20 34,32 1889,9

70 20,08 35,89 1965,3

ср. 19,22 34,28 1884,6

КббР32К32 50 19,86 34,74 1938,6

60 20,53 36,13 2004,8

70 21,40 37,93 2094,5

ср. 20,59 36,26 2012,8

Подсолнечник Контроль 50 12,46 24,04 1232,5

60 12,84 24,92 1272,8

70 13,29 25,89 1319,5

ср. 12,86 24,95 1274,9

^оР1бК1б 50 14,05 26,61 1383,3

60 14,31 27,15 1411,5

70 14,75 27,96 1456,2

ср. 14,37 27,24 1417,0

^6Р32К32 50 15,36 28,59 1501,4

60 15,77 29,06 1546,7

70 16,31 29,96 1602,2

ср. 15,81 29,20 1550,1

Максимальное накопление сухого вещества получено в 2013 и 2015 гг. в фазу цветения по предшественнику озимая пшеница на фоне ^6Р32К32 (10,33 и 7,83 т/га), а наибольший среднесуточный прирост сухой биомассы за период всходы - цветение достиг 515 и 390 кг/га соответственно. К полной спелости масса сухого вещества составила на указанном варианте 17,21 и 13,04 т/га, а среднесуточный прирост за период

цветение - полная спелость - 421 и 323 кг/га. В засушливом 2014 г. перечисленные показатели были значительно ниже.

В среднем за годы исследований к фазе цветения на указанном выше варианте накопилось 8,43 т/га сухой биомассы, к полной спелости - 14,05 т/га. Среднесуточный прирост сухой биомассы составил за периоды всходы - цветение 421 и цветение - полная спелость 351 кг/га соответственно (таблица 2).

Таблица 2 - Накопление сухой биомассы и среднесуточный прирост _ в посевах кукурузы (2013-2015 гг.)_

Факторы Всходы - цветение Цветение - полная спелость

(А) (В) (С) накоп. сух. биомассы, т/га среднесут. прирост, кг/га накоп. сух. биомассы, т/га среднесут. прирост, кг/га

Озимая пшеница Контроль 50 6,42 з20 4,26 268

60 6,66 зз2 4,4з 28з

70 6,68 зз4 4,45 284

ср. 6,58 зз7 4,з8 278

N50^16 50 7,61 з80 5,07 з19

60 7,94 з96 5,24 зз4

70 7,89 з9з 5,25 ззз

ср. 7,81 з90 5,18 з28

КббРз2Кз2 50 8,24 411 5,49 з4з

60 8,52 425 5,67 з55

70 8,54 426 5,69 з56

ср. 8,4з 421 5,61 з51

Кукуруза на зерно Контроль 50 5,94 296 з,95 247

60 6,22 зю 4,14 265

70 6,28 Э1Э 4,18 268

ср. 6,14 з06 4,09 210

^оР1бК1б 50 7,1з з55 4,75 299

60 7,51 з75 4,97 з14

70 7,42 з71 4,95 з11

ср. 7,з5 з67 4,89 з08

КббРз2Кз2 50 7,78 з88 5,18 з25

60 8,02 400 5,з5 зз6

70 8,07 402 5,з8 зз6

ср. 7,95 з96 5,з0 зз2

Подсолнечник Контроль 50 4,11 204 2,7з 179

60 4,20 209 2,79 185

70 4,19 208 2,79 185

ср. 4,16 207 2,77 18з

^оР1бК1б 50 4,82 240 з,21 204

60 4,87 242 з,25 208

70 4,9з 245 з,28 210

ср. 4,87 242 з,24 207

^бРз2Кз2 50 5,з0 264 з,51 221

60 5,46 272 з,6з 2з0

70 5,49 274 з,65 2з2

ср. 5,41 270 з,59 227

Чистая продуктивность фотосинтеза варьировалась в среднем от 6,92 г/м2 х сутки по предшественнику озимая пшеница на удобренном фоне ^вРэ2Кэ2, до 6,80 по кукурузе и 6,50 г/м2х сутки по подсолнечнику. По остальным вариантам (контроль и

К50Р16К16) прослеживается понижение рассматриваемого показателя, особенно на варианте без удобрений (таблица 3).

Таблица 3 - Чистая продуктивность фотосинтеза в посевах кукурузы в зависимости от предшественников и агрофонов

(А) Озимая пшеница Кукуруза на зерно Подсолнечник

Л о СО Ш Л о а со Ш Л о а со Ш

(В) ^ н О СО Рч ^ н сС о со Рч ^ н сС о со Рч

£ £ о К £ £ о К £ £

ЧПФ, г/м2 х сутки 6,29 6,84 6,92 6,29 6,80 6,89 5,73 6,39 6,50

В 2013 г. урожайность кукурузы по лучшему предшественнику озимая пшеница составила 6,615 т/га, в 2014 г. - на 1,920 т/га и в 2015 г. - на 1,352 т/га меньше. Несколько уступает как предшественник сама кукуруза, выращиваемая на зерно. Так, в 2013 г. урожайность культуры на этом варианте достигла 6,310 т/га, в

2014 и 2015 гг. - 4,293 и 4,926 т/га соответственно. Самая низкая урожайность получена при размещении кукурузы после подсолнечника. Разница, по сравнению с озимой пшеницей в 2013 г., составила 1,825 т/га, в 2014 г. - 2,553 и в 2015 г. -1,842 т/га. По фактору В максимальная урожайность по всем изученным предшественникам сформировалась на варианте ^6Р32К32. В 2013 г. она составила 6,835 т/га, 2014 г. - 4,154 и в 2015 г. - 4,984 т/га. По фактору норма высева оптимальной в 2013 г. оказалась 60 тыс. всхожих семян/га, 2014 г. - 50 тыс./га и в

2015 г. - 60 тыс./га (таблица 4).

Таблица 4 - Урожайность кукурузы на зерно (2013-2015 гг.), т/га

Предшественник

а о 2013 г. 2014 г. 2015 г.

н так е Оз. пш. Кукуруза Подсол. Оз. пш. Кукуруза Подсол. Оз. пш. Кукуруза Подсол.

Среднее(А) 6,615 6,310 4,790 4,695 4,293 2,142 5,263 4,926 3,421

Среднее (В) контроль ^РкК* ^6Р32К32" - 4,842 - 6,039 6,835 контроль - 3,190 ^16^6 -3,785 ^32К32 -4,154 контроль - 4,012 ^РЛ -4,614 ^Р32К32 -4,984

Среднее (С) 50 тыс. -60 тыс. -70 тыс. - 5,570 6,081 6,065 50 тыс. - 3,814 60 тыс. - 3,734 70 тыс. - 3,581 50 тыс. - 4,488 60 тыс. - 4,615 70 тыс. - 4,506

НСР05 2013 г.: А,В,С = 0,064, АВ, АС, ВС = 0,110, АВС = 0,064 НСР05 2014 г.: А,В,С = 0,061, АВ, АС, ВС = 0,106, АВС = 0,061 НСР05 2015 г.: А,В,С = 0,066, АВ, АС, ВС = 0,114, АВС = 0,066

Коэффициент хозяйственной эффективности культуры (Кхоз), показывающий отношение массы сухого зерна к общей сухой биомассе растений, определялся изучаемыми факторами (таблица 5). В 2013 и 2015 гг. он изменялся по предшественникам в пределах 0,44 - 0,43 %, а в 2014 г. - 0,43 - 0,42 %. Более высокие значения (Кхоз) отме-

чены на следующих вариантах: предшественник озимая пшеница, фон удобрений КббРз2К32 и норма высева 60 тыс. всхожих семян/га.

Таблица 5 - Коэффициент хозяйственной эффективности (Кхоз) в зависимости от _предшественника, фона удобрений и нормы высева (2013 - 2015 гг.), %_

Факторы Предшественник

2013 г. 2014 г. 2015 г.

Озимая пшеница Кукуруза Подсолнечник Озимая пшеница Кукуруза Подсолнечник Озимая пшеница Кукуруза Подсолнечник

Среднее(А) 0,44 0,44 0,43 0,43 0,43 0,42 0,44 0,43 0,43

Среднее (В) контроль - 0,43 N50P16-K46 - 0,43 N66P32K32 - 0,44 контроль - 0,42 N50P16KJ6 - 0,43 N66P32K32 - 0,43 контроль - 0,43 N50P16KJ6 - 0,43 N66P32K32 - 0,44

Среднее (С) 50 тыс. - 0,43 60 тыс. - 0,44 70 тыс. - 0,43 50 тыс. - 0,43 60 тыс. - 0,42 70 тыс. - 0,42 50 тыс. - 0,43 60 тыс. - 0,44 70 тыс. - 0,43

Заключение. Результаты трехлетних исследований позволяют сделать следующие выводы:

- за вегетационный период культуры показатели фотосинтетической деятельности зависели от изучаемых факторов и метеорологических условий. Лучшим предшественником оказалась озимая пшеница, несколько уступала кукуруза на зерно и худшим вариантом был подсолнечник;

- применение минеральных удобрений в дозе N66P32K32 наиболее эффективно;

- на отмеченных вариантах получена более высокая урожайность;

- оптимальной нормой высева в благоприятных 2013 - 2015 гг. была 60 тыс./га всхожих семян, а в засушливом 2014 г. - 50 тыс./га.

Библиографический список

1. Авдеенко, А.П. Влияние листовых и корневых подкормок на продуктивность кукурузы на зерно [Текст]/ А.П. Авдеенко, И.А. Авдеенко // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 11 (42). - Часть 3. - С. 44-46.

2. Иванов, В.М. Зерновое сорго и кукуруза при орошении в Нижнем Поволжье [Текст] : монография / В.М. Иванов, Ю.П. Даниленко. - Волгоград: ФГОУ ВПО ВГСХА, 2010. - 240 с.

3. Маслиёв, С.В. Влияние биопрепаратов на рост, развитие и урожайность сахарной кукурузы /[Текст] С.В. Маслиёв // В1СН1К Полтавсько! державно! аграрной академп. - 2015. - № 4. - С. 10-13.

4. Мингалев, С.К. Влияние минерального питания на показатели фотосинтетической активности хлорофилла кукурузы [Текст]/ С.К. Мингалев, А.Ю. Овсянников // Аграрный вестник Урала. - 2014. - № 10 (128). - С. 25-27.

5. Неверов, А.А. Возможности управления минеральным питанием растений на примере кукурузы [Текст]/ А.А. Неверов // Известия Оренбургского государственного агроуниверситет-ского. - 2011. - № 32 (1). - Том 4. - С. 69-71.

6. Синицина, О.Б. Показатели фотосинтетической активности кукурузы при различной засоренности посевов в Северной лесостепи Зауралья [Текст]/ О.Б. Синицина // Аграрный вестник Урала. - 2013. - № 1 (107). - С. 17-20.

7. Филин, В.И. Справочная книга по растениеводству с основами программирования урожая [Текст]/ В.И. Филин. - Волгоград: Волгогр. гос. с.-х. акад., 1994. - 274 с.

8. Усанова, З.И. Изменение фотосинтетической деятельности и продуктивности раннеспелого гибрида кукурузы Каскад в зависимости от густоты стояния и фонов минерального пи-

тания в Верхневолжье [Текст]/ З.И. Усанова, И.В. Шальнов // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 9. - С. 33-36.

9. McVay, Kent A. Considering Strip-tillage / Kent A. McVay, Brian Olson // Kansas State University Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension Servic. - 2004. - MF-2661.

10. Mikova, A. Maize Grain Yield Response to N Fertilization, Climate and Hybrids / A. Mikova, P. Alexandrova and I. Dimitrov // Bulgarian Journal of Agricultural Science. - 2013. - 19 (No 3). - pp. 454 - 460.

Reference

1. Avdeenko, A. P. Vliyanie listovyh i kornevyh podkormok na produktivnost' kukuruzy na zerno [Tekst]/ A. P. Avdeenko, I. A. Avdeenko // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. -2015. - № 11 (42). - Chast' 3. - S. 44-46.

2. Ivanov, V. M. Zernovoe sorgo i kukuruza pri oroshenii v Nizhnem Povolzh'e [Tekst] : monografiya / V. M. Ivanov, Yu. P. Danilenko. - Volgograd: FGOU VPO VGSXA, 2010. - 240 s.

3. Maslijov, S. V. Vliyanie biopreparatov na rost, razvitie i urozhajnost' saharnoj kukuruzy /[Tekst] S. V. Maslijov // VISNIK Poltavs'ko? derzhavno agrarno akadem. - 2015. - № 4. - S. 10-13.

4. Mingalev, S. K. Vliyanie mineral'nogo pitaniya na pokazateli fotosinteticheskoj aktivnosti hlorofilla kukuruzy [Tekst]/ S. K. Mingalev, A. Yu. Ovsyannikov // Agrarnyj vestnik Urala. - 2014. -№ 10 (128). - S. 25-27.

5. Neverov, A. A. Vozmozhnosti upravleniya mineral'nym pitaniem rastenij na primere kuku-ruzy [Tekst]/ A. A. Neverov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrouniversitetskogo. -2011. - № 32 (1). Tom 4. - S. 69-71.

6. Sinicina, O. B. Pokazateli fotosinteticheskoj aktivnosti kukuruzy pri razlichnoj zasorennos-ti posevov v Severnoj lesostepi Zaural'ya [Tekst]/ O. B. Sinicina // Agrarnyj vestnik Urala. - 2013. -№ 1 (107). - S. 17-20.

7. Filin, V. I. Spravochnaya kniga po rastenievodstvu s osnovami programmirovaniya urozhaya [Tekst]/ V. I. Filin. - Volgograd: Volgogr. gos. s.-h. akad., 1994. - 274 s.

8. Usanova, Z. I. Izmenenie fotosinteticheskoj deyatel'nosti i produktivnosti rannespelogo gi-brida kukuruzy Kaskad v zavisimosti ot gustoty stoyaniya i fonov mineral'nogo pitaniya v Ver-hnevolzh'e [Tekst]/ Z. I. Usanova, I. V. Shal'nov // Dostizheniya nauki i tehniki APK. - 2011. - № 9. -S. 33-36.

9. McVay, Kent A. Considering Strip-tillage / Kent A. McVay, Brian Olson // Kansas State University Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension Servic. - 2004. - MF-2661.

10. Mikova, A. Maize Grain Yield Response to N Fertilization, Climate and Hybrids / A. Mikova, P. Alexandrova and I. Dimitrov // Bulgarian Journal of Agricultural Science. - 2013. - 19 (No 3). - pr. 454 - 460.

E-mail: ivanov-vgsxa@mail.ru