Введение. Кукуруза является самой универсальной культурой в мире [1, 2]. Кукурузное зерно широко используется в питании человека в виде муки, крупы, крахмала, растительного масла и алкогольных напитков. В США и Бразилии из зерна кукурузы вырабатывают этиловый спирт в качестве альтернативного источника дизельному топливу [3, 4], в КНР кукуруза используется для производства грубой бумаги [5, 6, 7]. Однако основным потребителем кукурузы испокон веков было и остается животноводство, поскольку урожайность и питательность зелёной массы и валовые сборы кормовых единиц в 2-3 раза выше других силосных культур (однолетние травы, кормосмеси, подсолнечник на силос и др.) [8, 9, 10]. Более того в настоящее время существенно рассмотрены способы использования кукурузы на кормовые цели [11, 12,]. Так, разработаны технологии заготовки и хранения плющенного зерна, измельченного корнажа и качественного силоса с использованием современных биопрепаратов [13, 14,]. Однако для получения таких высоких результатов необходимо разработать и внедрить приемы оптимизации влияние средств химизации на формирование урожая зеленой массы кукурузы земель с учетом почвенно-климатических условий Республики Татарстан, что стало целью наших исследований [15, 16, 17].
В настольной книге ученых-кукурузоводов «Кукуруза в Татарстане» Ш.К. Шакирова, О.Л. Шайтанова, Ф.С. Гибадуллина и др. (2019), особо подчеркивается, влияние разных видов и доз минеральных удобрений на урожайность зеленой массы кукурузы и на высокую эффективность их применения [18, 19, 20].
Оптимизация питания растений и повышение эффективности удобрений связаны с обеспечением оптимального соотношения макро- и микроэлементов в почве. Улучшение минерального питания всеми необходимыми и важнейшими макро- и микроэлементами является важным фактором повышения урожайности кукурузы. Без системы минеральных и органических удобрений невозможно поддерживать структуру почвы и физико-химические свойства, поэтому они имеют такой положительный эффект, обеспечивающий около 30% прироста зеленой массы [21, 22].
Цель исследования - изучить влияние органических и минеральных макро-, микро- и комплексных удобрений и регуляторов роста на динамику роста и продуктивность кукурузы, выращенной на серых лесных почвах Республики Татарстан.
Для достижения поставленных целей были поставлены следующие задачи:
- изучить влияние расчетных количеств N, P и K на всхожесть и устойчивость растений кукурузы в полевых условиях.
- определить величины стеблестоя при совместном применении рассчитанных минеральных удобрений и некорневой подкормки орошаемых гибридов кукурузы.
- оценить влияние NPK и Изагри Форс на урожайность зеленой массы орошаемых гибридов Нур и Росс 140.
Методы и методология. В течение последних двух лет (2021 и 2022 гг.) в Арском районе Республики Татарстан ООО «Кырлай» были проведены двухфакторные полевые испытания орошаемых гибридов кукурузы Нур и Росс 140.
Агрохимические характеристики полевого участка были такими же, как и у серых лесных почв. Содержание гумуса составляло 3,5% по Тюрину, подвижного фосфора - 121 по Кирсанову, обменного калия - 162 мг/кг почвы.
Эксперимент был повторен четыре раза, опытный участок был поделен на 14 делянок длиной по 50 м и 4 междурядий по 0,7 м кукуруза была посеяна с использованием методов обработки почвы в одной из трёх вариаций: вспашка, чизелевание или дискование. Вспашку под кукурузу проводят осенью, сразу после уборки предшественника, на глубину 25-33 см. Норма высева составила 85 тыс. семян/га, использовались протравленные семена гибридов кукурузы Нур и Росс 140.
Измерения, анализы и фенологические наблюдения проводились по методике Российского института питания имени В.Р. Вильямса.
Агрометеорологические условия вегетационного периода 2021 - 2022 года значительно отличались от среднегодовых (рисунок 1).
Рисунок 1. Метеоданные за вегетационный период 2021 - 2022 года
Осадков в мае выпало в два раза меньше нормы в 2021 г. и 2022 г. два раза больше нормы (78,4 мм). Июль был сухим (33,9% от нормы) и жарким (+2,26°C 2021 г. и +0,26°C 2022 г. выше нормы), что потребовало орошения и внесения удобрений в объеме 350 м3/га . Хотя июль характеризовался высокой температурой и достаточным количеством влаги, август был полностью лишен сельскохозяйственных осадков, а среднесуточная температура была на +4,2°C выше нормы. Чтобы компенсировать критическую ситуацию во время интенсивного формирования биомассы кукурузы и сахарной свеклы, в августе было проведено два полива и увеличены нормы удобрений с 400 до 450 м3/га.
Результаты и обсуждение. Как упоминалось выше, норма высева для тестируемых гибридов составляла 85 тыс. семян на гектар всхожих семян. Из них 85-87% полностью проросли в течение 10 дней (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние расчетных норм минеральных удобрений и Изагри Форс на полевую всхожесть и сохранность кукурузы к уборке
|
Фактор А (гибриды кукурузы) |
Фактор В (макро- и макроэлементы)
|
Кол-во всходов, тыс. шт./га |
Полевая всхожесть,% |
Величины густоты стеблестоя тыс.шт./га |
Сохранность растений, в % к всходам |
|
Нур |
Контроль (без удобрений) |
72,3 |
85,0 |
51,1 |
70,7 |
|
N138P46K184 на 40 т/га биомассы |
72,4 |
85,2 |
52,7 |
72,8 |
|
|
NPK на 40 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
72,3 |
85,0 |
53,7 |
74,3 |
|
|
N172P57K184 на 50 т/га биомассы |
72,3 |
85,1 |
55,3 |
76,5 |
|
|
NPK на 50 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
72,6 |
85,4 |
55,7 |
78,1 |
|
|
N207P69K255 на 60 т/га биомассы |
72,4 |
85,2 |
56,0 |
77,4 |
|
|
NPK на 60 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
72,6 |
85,4 |
56,8 |
78,2 |
|
|
Росс 140 |
Контроль (без удобрений) |
73,8 |
86,0 |
54,2 |
73,4 |
|
N138P46K184 на 40 т/га биомассы |
73,8 |
86,8 |
54,5 |
73,8 |
|
|
NPK на 40 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
73,9 |
86,9 |
55,9 |
75,6 |
|
|
N172P57K184 на 50 т/га биомассы |
73,7 |
86,7 |
55,1 |
84,7 |
|
|
NPK на 50 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
73,5 |
86,5 |
57,9 |
78,8 |
|
|
N207P69K255 на 60 т/га биомассы |
74,0 |
87,0 |
55,9 |
75,5 |
|
|
NPK на 60 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
74,0 |
87,0 |
59,5 |
80,4 |
Всхожесть кукурузы на стадии 4-6 пар настоящих листьев варьировала от 72,3 в контроле до 72,6 тыс. штук на гектар при использовании комплексного минерального удобрения 60 т/га + Изагри Форс 6 л/га. Такая же минимальная разница в количестве всходов наблюдалась и у гибрида Росс 140, который дал всего 200 всходов/га.
Другими словами, в полевых условиях состояние питательных веществ очень слабо влияет на всхожесть, так как природа семени обеспечивает запасы энергии для прорастания, что подтверждается при сравнении двух изученных гибридов. Разница во всхожести между гибридом Росс 140 и гибридом Нур составила 1600 кг/га, хотя эта разница может быть уменьшена до 1200 кг/га путем улучшения минерального питания удобрениями с помощью внекорневой обработки с использованием 60 т/га биомассы NPK и 6 л/га Изагри Форс. Концентрации действующих веществ приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Содержание действующих веществ, % объёмные, не менее
|
Комплекс рост |
|
|
Комплекс питание |
|
|
|
Сера |
SO3 |
15,2% |
Азот общий |
N |
6,9% |
|
Аминокислоты в биоактивной L-форме |
|
15,0% |
Аминокислоты |
|
2.0% |
|
Янтарная кислота |
|
1,0% |
Калий |
K2O |
3,58% |
|
Медь* |
Cu* |
3,76% |
Молибден |
Mo |
0,67 % |
|
Цинк* |
Zn* |
3,36% |
Бор |
B |
0,57% |
|
Магний |
MgO |
2,37 % |
Фосфор |
P2O5 |
0,55% |
|
Железо* |
Fe* |
0,54% |
Хром |
Cr |
0,12% |
|
Марганец* |
Mn* |
0,37% |
Ванадий |
V |
0,09% |
|
Кобальт* |
Co* |
0,23% |
Селен |
Se |
0,02% |
|
Литий |
Li |
0,06% |
|
|
|
|
Никель |
Ni |
0,02% |
|
|
|
Независимо от питательного фона и биологических характеристик изучаемых гибридов, потери растений в течение вегетационного периода были очень высокими: от 19,6 тыс. шт./га у гибрида Росс 140 до 21,6 тыс. шт./га у гибрида Нур. Такое внезапное снижение плотности стеблей кукурузы можно объяснить следующим образом:
- гибриды кукурузы обладают высокой способностью к саморегуляции, и избыточные растения замещаются из травяного компонента;
- в условиях орошения, которые создают идеальные условия для роста и развития сорняков (высокая влажность и достаточное количество питательных веществ), для борьбы с сорняками необходимо послевсходовое сгребание и как минимум одна междурядная обработка. Эти технические приемы также решают проблему капиллярного разрушения почвы (не случайно гербициды известны как сухое орошение) и снижают плотность уплотнения почвы. Однако каждая обработка уничтожает не менее 5-6% растений кукурузы;
- в условиях орошения к концу вегетационного периода возникает дисбаланс между корнями и надземной частью кукурузы, и некоторые растения при воздействии сильного ветра отваливаются от корней, как деревья во время урагана, что также может привести к истончению стеблей.
Несмотря на эти объективные причины, создание оптимальных условий питания кукурузы, как в процентном, так и в количественном отношении, может значительно повысить сохранность растения при уборке урожая. Например, гибриды Нур, внесенные с азотно-фосфорным удобрением для биомассы 60 т/га + 6 литров Изагри Форс/га, имели плотность стеблей 56 800 стеблей/га по сравнению с 51 100 стеблей/га на варианте без агрохимикатов (57 000 стеблей/га или на 7,5% больше, чем на контроле).
В тех же почвенно–климатических условиях выживаемость гибридной кукурузы Росс 140 была значительно выше по сравнению с гибридом Нур: 54,2 тыс. шт./га на контроле и на последнем варианте опыта 59,5 тыс. шт./га против 51,1 и 56,8 тыс. шт./га у гибрида Нур соответственно.
Таким образом, на содержание растений при полевом прорастании и при уборке урожая влияют 2 фактора: биологические характеристики гибридов кукурузы и их фон питания минеральными удобрениями, которые можно легко корректировать в нужном направлении.
Урожайность орошаемой кукурузы. Формирование плотных, высоких растений кукурузы с двумя большими стеблями на растение в сочетании с идеальными почвенно-климатическими условиями в течение вегетационного периода привело к рекордным урожаям биомассы орошаемой кукурузы в 2021-2022 гг. (рисунок 2, 3, таблица 3).
Результаты учета урожайности зеленой массы показывают, что критерии расчета минеральных удобрений были применены очень эффективно. Так, по их действию урожайность орошаемого гибрида Нур увеличилась на 66,8% в варианте NPK 60 т/га (прибавка к контролю составила 24,6 т/га). Гибриды Росс 40 показали еще более высокие результаты: 67,8 и 25,9 т/га соответственно.
Рисунок 2. Початки перед уборкой гибридной орошаемой кукурузы Нур
Рисунок 3. Очищенные початки перед уборкой гибридной орошаемой кукурузы Нур
Таблица 3 - Урожайность зеленой массы орошаемой кукурузы с початками молочно-восковой спелости в зависимости от фонов питания
|
Фактор А (гибриды кукурузы)
|
Фактор В (макро- и микроэлементы)
|
Урожайность зеленой массы, т/га |
Прибавка |
|
|
т/га |
% |
|||
|
Нур |
Контроль (без удобрений) |
36,8 |
- |
- |
|
N138P46K184 на 40 т/га биомассы |
42,6 |
5,8 |
15,8 |
|
|
NPK на 40 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
44,9 |
8,1 |
22,0 |
|
|
N172P57K184 на 50 т/га биомассы |
53,8 |
17,0 |
48,6 |
|
|
NPK на 50 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
56,2 |
19,4 |
52,7 |
|
|
N207P69K255 на 60 т/га биомассы |
61,4 |
24,6 |
66,8 |
|
|
NPK на 60 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
62,7 |
25,9 |
70,4 |
|
|
Росс 140 |
Контроль (без удобрений) |
38,2 |
- |
- |
|
N138P46K184 на 40 т/га биомассы |
44,7 |
6,5 |
17,0 |
|
|
NPK на 40 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
46,9 |
8,7 |
22,8 |
|
|
N172P57K184 на 50 т/га биомассы |
55,6 |
17,4 |
45,5 |
|
|
NPK на 50 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
58,5 |
20,3 |
53,1 |
|
|
N207P69K255 на 60 т/га биомассы |
64,1 |
25,9 |
67,8 |
|
|
NPK на 60 т/га + Изагри Форс 6 л/га |
65,4 |
27,2 |
71,2 |
|
|
|
НCP05 |
2,2 |
|
|
Таким образом, внесение NPK под орошаемую кукурузу гибрида Нур в климатических условиях 2021 и 2022 года обеспечило получение 50 т/га биомассы и создало основу для производства зеленой массы в размере 52,8 т/га. Дополнительное внекорневое опрыскивание 6 л/га Изагри Форс при тех же условиях повысило урожайность этого гибрида до 56,2 т/га, что на 2,4 т/га больше, чем на контроле. Гибрид кукурузы Росс 140 оказался особенно отзывчивым на внекорневое опрыскивание Изагри Форс, повысив урожайность на 2,9 т/га на том же питательном фоне при хорошем качестве зеленой массы.
Выводы. Оптимизация питания растений и повышение эффективности удобрений связаны с обеспечением оптимального соотношения макро- и микроэлементов в почве. Улучшение минерального питания всеми необходимыми и важнейшими макро- и микроэлементами является важным фактором повышения урожайности кукурузы. Без системы минеральных и органических удобрений невозможно поддерживать структуру почвы и физико-химические свойства, поэтому они имеют такой положительный эффект, обеспечивающий около 30% прироста зеленой массы.
