Агрохимия, 2019, № 1, стр. 29-35

ВВЕДЕНИЕ

Кукуруза (Zea mays L.) из-за ее высокой потенциальной урожайности и универсальности использования – одна из ключевых культур современного мирового земледелия. Среди возделываемых растений по энергетическим запасам она наряду с пшеницей, рисом, ячменем и картофелем входит в первую пятерку лидеров [1].

В условиях северной части лесостепи Среднего Поволжья кукурузу широко возделывают как основную силосную культуру со 2-й половины 1950-х гг. С появлением скороспелых, ультраранних и раннеспелых гибридов с потенциалом урожайности зерна 8–10 т/га стало возможным выращивание кукурузы в этом сельскохозяйственном регионе и на зерно. Однако на сегодняшний день технология возделывания кукурузы на зерно для почвенно-климатических условий зоны разработана неполно, в особенности это касается элементов, связанных с применением минеральных удобрений. И если вопросы эффективного использования удобрений при возделывании кукурузы на зеленую массу и силос достаточно хорошо проработаны [2–8], то применение удобрений при выращивании ее на зерно требует дополнительного изучения и уточнения. При этом несомненный интерес представляет оценка эффективности удобрений в зависимости от погодных условий [9–14] и густоты стояния растений. Известно, например, что взаимосвязь между эффективностью минеральных удобрений и густотой стояния растений носит сложный характер и не имеет однозначного определения для различных сельскохозяйственных культур и почвенно-климатических условий произрастания [15–17].

Цель работы – изучение влияния минеральных удобрений и густоты стояния растений на величину урожайности и качество зерна раннеспелого гибрида кукурузы Каскад 166 АСВ (число ФАО 170), оценка агрономической эффективности применения удобрений в зависимости погодных условий периода вегетации.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в 2015–2017 гг. в полевом двухфакторном (3 × 5) опыте, заложенном в ООО “Богдановское” Старшайговского р-на Республики Мордовия методом рендомизированных повторений на темно-серой лесной среднесуглинистой почве со следующими агрохимическими показателями пахотного (0–22 см) слоя: рН_KCl (ГОСТ 26483-85) 5.2–5.5, гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-91) – 2.37–4.12 смоль/кг почвы, сумма поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88) – 19.9–21.6 смоль/кг почвы, содержание гумуса (ГОСТ 26213-91) – 3.97–5.02%, подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову, ГОСТ 26207-91) – 72–77 и 117–120 мг/кг почвы соответственно. По агрохимическим свойствам участок под опытом был типичным для темно-серой среднесуглинистой почвы [18, 19].

Схема опыта (фактор А – густота стояния растений), варианты: 1 – 50 тыс. растений/га (70 × × 28.6 см), 2 – 65 тыс. растений/га (70 × 20.0 см), 3 – 80 тыс. растений/га (70 × 17.9 см); фактор Б (внесение удобрений), варианты: – 1 – без удобрений (контроль), 2 – N90, 3 – N60P30K30, 4 – N90P30K30, 5 – N120P30K30. Выбор указанных доз удобрений был обусловлен ранее проведенными исследованиями, которые в условиях Республики Мордовия показали определяющую роль азота в формировании продуктивности кукурузы [2, 4, 20, 21].

Посевная площадь делянки 1-го порядка составляла 140 м² (14.0 × 10.0 м), 2-го – 28 м² (2.8 × × 10.0 м), учетная площадь – 10 м² (1.4 × 7.15 м), повторность трехкратная. Густоту стояния растений в вариантах опыта формировали в фазе полных всходов. Предшественник – яровой ячмень.

Агротехника кукурузы была типичной для Мордовии. После уборки предшественника проводили лущение стерни и по мере отрастания сорняков – вторую обработку дискатором на глубину 12–14 см. Весной обработка почвы состояла из ранневесеннего боронования и двух послойных культиваций на 8–10 и 5–7 см (вторая – в день проведения сева).

Удобрения вносили вручную согласно схеме опыта весной под первую культивацию. В качестве удобрений использовали N_aa и АЗФК (15 : 15 : 15). Посев выполняли сеялкой точного высева с междурядьями 70 см при прогревании почвы на глубине 8 см до 12–15°С. В 2015 г. посев проведен 12 мая, в 2016 г. – 16 мая, в 2017 г. – 4 мая. Глубина заделки семян – 5–6 см (во влажный слой почвы). Скорость движения агрегата при посеве – 5‒6 км/ч.

Уход за посевами состоял из внесения гербицида против злаковых и двудольных малолетних и многолетних сорняков (кордус Плюс, 0.3 кг/га). В баковой смеси с гербицидом применяли регулятор роста растений альбит (40 г/га) и микроэлементы в виде препарата изагриВит (0.4 л/га). Учет зерновой продуктивности проводили в фазе восковой–физиологической спелости при влажности зерна ≈40%.

Погодные условия в годы проведения опыта были различными, но типичными для региона с неустойчивым гидротермическим режимом в период вегетации растений (табл. 1). Например, лучшие условия для роста и развития растений сложились в 2015 г., когда в июне–июле выпало 89 мм осадков, а ГТК_VI–VII был равен 0.75, набор эффективных температур >10°C составил 581°. Наихудшие условия для кукурузы, возделываемой на зерно, сложились в 2017 г. (ГТК_VI–VII 1.70).

Содержание в зерне сырого протеина определяли по ГОСТ Р 51417-99, сырого жира – по ГОСТ 29033-91, сырой клетчатки – по ГОСТ Р 52839-2007, крахмала – по ГОСТ 10845-98.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов на персональном компьютере с применением программ прикладной статистики “Stat 3” и Excel 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что урожайность зерна кукурузы различалась в годы опыта и в вариантах, зависела как от метеорологических условий периода вегетации кукурузы, так и от ее реакции на внесение удобрений и густоту стояния растений (табл. 2). Например, в 2015 г. при благоприятных гидротермических условиях периода вегетации получена наибольшая в опыте урожайность зерна кукурузы – 6.62 т/га (ГТК за вегетацию = 0.62, при этом за 3‑ю декаду июня и июль выпало 79 мм осадков, а ГТК составил 0.97). В условиях повышенного увлажнения 2017 г. и недобора эффективных температур в период вегетации кукурузы средняя урожайность была равна 3.58 т/га (ГТК за вегетацию = 1.24, за 3-ю декаду июня и июль выпало 130 мм осадков, ГТК составил 1.75). В 2016 г. урожайность была равна 5.25 т/га (ГТК за вегетацию = = 0.70, за 3-ю декаду июня и июль выпало 72 мм осадков, ГТК составил 0.85). Влияние погоды отмечено при любом уровне минерального питания и густоте стояния растений, что позволило утверждать, что для формирования урожая зерна кукурузы и эффективности применения удобрений значимым фактором были погодные условия в период вегетации.

Внесение минеральных удобрений достоверно увеличивало урожайность зерна кукурузы. При этом наибольший сбор зерна за 3 года исследования отмечен при внесении N120P30K30. В среднем, независимо от густоты стояния растений, в 2015 г. прибавка урожайности зерна в этом варианте относительно контроля без удобрений составила 3.54 т/га, в 2016 г. – 3.75 и в 2017 г. – 2.54 т/га.

Отзывчивость кукурузы на внесение удобрений также зависела от метеорологических условий периода вегетации. Наибольшие прибавки урожайности зерна от их применения наблюдали в 2016 г., наименьшие – в 2017 г. На фоне внесения N90 сбор зерна, независимо от густоты стояния растений, в 2015 г. увеличился по сравнению с неудобренным вариантом на 2.87 т/га, в 2016 г. – на 2.71, в 2017 г. – на 1.27 т/га. При применении N90P30K30 и N120P30K30 урожайность зерна увеличилась на 3.38, 3.58, 1.93 т/га и 3.54, 3.74, 2.53 т/га соответственно. При этом увеличение суммарной дозы применения удобрений снижало окупаемость внесенных удобрений (табл. 3). Например, наибольшая окупаемость отмечена при использовании N90, наименьшая – при внесении N120P30K30. Дополнительное внесение P30K30 увеличивало сбор зерна кукурузы в среднем в опыте на 0.68 т/га. Расчеты показали, что при внесении N90P30K30 в суммарной прибавке урожайности на долю азота приходилось 77, на долю PK-удобрений – 23%.

Густота стояния растений также оказала влияние на величину урожайности зерна кукурузы и эффективность удобрений. При этом выявлена неоднозначная реакция культуры на внесение удобрений и густоту стояния растений. Установлено, что без применения удобрений максимальная урожайность зерна кукурузы получена при густоте стояния 50 тыс. растений/га (табл. 2). При использовании под кукурузу минеральных удобрений наибольший сбор зерна отмечен при густоте стояния 65 тыс. растений/га.

Погодные условия и минеральные удобрения оказали существенное влияние и на химический состав зерна кукурузы (табл. 4). В среднем в опыте в 2016 г. было получено более богатое протеином зерно (7.55%), чем в 2015 г. (6.68%). Внесение азота в составе удобрений увеличивало содержание сырого протеина в зерне в среднем за 2 года с 6.14% в варианте без внесения удобрений до 7.13% – в варианте N60P30K30, и до 7.47% – в варианте N120P30K30. Дополнительное внесение P30K30 к N90 увеличивало содержание сырого протеина в зерне кукурузы на 0.18%. В 2015 г. наибольшее содержание сырого протеина в зерне кукурузы (7.36–7.41%) было при внесении N90P30K30 и густоте стояния растений 50 и 65 тыс. растений/га, в 2016 г. – на фоне применения N90P30K30 и N120P30K30 и густоте стояния 50 тыс. растений/га (8.00 и 8.41% соответственно).

Применение удобрений существенно не влияло на содержание в зерне кукурузы крахмала (F _факт < F ₀₅). В то же время большее его количество отмечено при густоте стояния 50 тыс. растений/га. Содержание сырого жира в зерне кукурузы также достоверно не зависело от внесенных доз удобрений и густоты стояния растений (F _факт < F ₀₅).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследования свидетельствовали о том, что урожайность зерна кукурузы зависела как от метеорологических условий периода вегетации растений, так и от ее реакции на внесение удобрений и густоту стояния. При благоприятных гидротермических условиях периода вегетации 2015 г. получена наибольшая в опыте урожайность зерна кукурузы – 6.62 т/га, в условиях повышенного увлажнения и недобора эффективных температур в период вегетации 2017 года – 3.58 т/га. Влияние погоды на величину урожайности наблюдали при любом уровне минерального питания и густоте стояния растений.

Внесение минеральных удобрений достоверно увеличивало урожайность зерна кукурузы. Наибольший сбор зерна за 3 года исследования отмечен при внесении N120P30K30. При этом увеличение суммарной дозы применения удобрений снижало окупаемость внесенных удобрений: наибольшая в опыте окупаемость показана при использовании N90, наименьшая – N120P30K30.

Без применения удобрений максимальная урожайность зерна кукурузы получена при густоте стояния 50, при их внесении – 65 тыс. растений/га.

Использование азота в составе удобрений увеличивало содержание сырого протеина в зерне. Применение удобрений существенно не влияло на содержание в зерне кукурузы крахмала, в то же время большее его количество накапливалось при густоте 50 тыс. растений/га. Содержание сырого жира в зерне кукурузы также достоверно не зависело от внесенных доз удобрений и густоты стояния растений.