g. Kazan', Kazan, Russian Federation
g. Kazan', Kazan, Russian Federation
g. Kazan', Kazan, Russian Federation
g. Kazan', Kazan, Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
BBK 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
In 2014–2016 in Zakame of the Republic of Tatarstan, a study was conducted to increase the productivity of corn (Mashuk 250 hybrid) for silage using various fertilizer systems (without fertilizers – control, NPK at 40 t/ha of green mass, PK - background, background + N40, background + N60 , background + N80, background + N100, background + N120) and tillage methods (plowing - control, tillage cultivation). The availability of phosphorus in the soil of the experimental plot was sufficient for the formation of the planned yield, therefore, phosphorus fertilizers were not added. The nitrogen content in the green mass of corn for plowing was 3.03 ... 3.85%, phosphorus - 0.45 ... 0.71%, potassium - 1.71 ... 1.98%, for non-dump processing, respectively - 3.01 ... 3, 83; 0.43 ... 0.69 and 1.69 ... 1.97%. Against an unfertilized background, the nitrogen content in the green mass of corn for plowing was equal to 3.03%, with the introduction of NK under the yield of 40 t/ha - 3.41%, K - 3.14%. In the variant with the use of anhydrous ammonia at a dose of 40 kg of active substance/ha against a background of potash fertilizers, the amount of nitrogen in the green mass was 3.34%, 60 kg - 3.41%, 80 kg - 3.43%, 100 kg - 3.76% and 120 kg - 3.85% (0.82% higher than unfertilized background). The maximum NPK removal in the experiment was observed by plowing in the background + N120 variant (1183; 218; 608 kg/ha, respectively), background + N100 (1114; 207; 584 kg/ha) and when fertilizing with a yield of 40 t/ha of green mass (1051; 206; 598 kg/ha). With subsurface processing, the take-off decreased, but the distribution of the first variants of this indi
fertilizers, tillage, chernozem, soil properties, anhydrous ammonia.
Введение. Кормопроизводство в Республике Татарстан с высокоорганизованным и развитым животноводством, в особенности молочным – один из главных секторов агропромышленного комплекса [1, 2].
Современные рационы крупного рогатого скота в хозяйствах республики основаны на силосе и концентрированных кормах. Корнеплоды в их составе практически отсутствуют. Один из главных источников сырья для заготовки сочных кормов – кукуруза. Успехи селекции, обеспечивающие сокращение периода вегетации и повышение кормовых достоинств культуры, способствуют расширению площади её посевов [3, 4, 5]. Немаловажную роль в реализации потенциала урожайности кукурузы в условиях Татарстана играет использование ресурсов солнечной энергии, которое можно повысить благодаря ранним срокам высева культуры [6, 7]. Основными причинами расширения посевов кукурузы в Поволжье стали высокие урожаи зеленой массы и початков, более высокая силосуемость, по сравнению с другими распространенными в зоне кормовыми культурами, а также интенсификация сельского хозяйства, в частности, животноводства [8, 9, 10].
Цель исследований – повысить продуктивность кукурузы на силос в условиях изменения климата с помощью применения различных схем удобрений и способов обработки почвы.
Условия, материалы и методы исследований. Полевые опыты проводили в 2014–2016 гг. в Западном Закамье Республики Татарстан. Почва – чернозем выщелоченный. Содержание гумуса (по Тюрину) в ее пахотном слое в годы проведения эксперимента составляло 5,8…6,2 %, щелочно-гидролизуемого азота (по Корнфилду) – 85…90 мг/кг, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) – 162…165 и 185…190 мг/кг почвы соответственно, рНсол. – 5,7…5,9.
Объектом исследований служил гибрид кукурузы Машук 250. Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов:
способ обработки почвы (фактор А) – вспашка (контроль), безотвальная обработка
фон минерального питания (фактор В) – без удобрений (контроль), NPK в расчете на 40 т/га зеленой массы, PK – фон, фон + N40 (безводный аммиак), фон + N60, фон + N80, фон + N100, фон + N120. Расположение делянок систематическое. Повторность опыта трехкратная. Общая площадь делянки – 263 м2, учетная – 200 м2. Предшественник – однолетние травы.
Дозу минеральных удобрений под урожай 40 т/га зеленой массы определяли расчетно-балансовым методом. В 2014 г. она составила N82K62; в 2015 г. – N88K68; в 2016 г. – N92K67. Содержание P2O5 в почве опытного участка было достаточным для формирования планируемой урожайности, поэтому фосфорные удобрения не вносили. По этой же причине в варианте PK – фон использовали только калий в дозах 37, 41 и 40 кг д.в./га.
В опыте, за исключением изучаемых агроприемов, соблюдали общепринятую технологию. Безводный аммиак вносили после уборки предшественника, осенью. Посев проводили на глубину 6…7 см. Уход состоял из двух междурядных рыхлений. Расчет выноса элементов питания осуществляли с учетом сухой биомассы урожая и ее химического состава по М. К. Каюмову. Образцы растений на определение содержания азота, фосфора и калия отбирали перед уборкой.
В мае 2014 г. погода была теплой. Среднесуточная температура воздуха превышала среднемноголетнюю на 3,1 °С. При норме осадков 36 мм выпало всего 12 мм (33 %). Июнь характеризовался неравномерным температурным режимом и большим количеством осадков. Первая декада месяца была на 5,1 °С теплее многолетних значений, средняя температура составила 20,9 °С. Вторая декада выдалась более прохладной (на 2 °С ниже нормы). Сумма осадков за месяц превысила среднемноголетнюю (56 мм) почти в 3 раза. Июль, по сравнению с многолетними значениями, был значительно прохладнее. За месяц выпало 46 мм осадков, что составило 75 % от нормы. Наибольшее их количество пришлось на третью декаду. Август был дождливым, особенно вторая и третья декады. Осадков выпало 176 мм, при норме 61 мм. Среднесуточная температура воздуха за месяц превышала среднемноголетнюю на 3,2 °С. При этом в целом вегетационный период 2014 г. можно оценить как благоприятный для роста и развития кукурузы.
Весна 2015 г. наступила в обычные сроки. Май был теплым. Среднемесячная температура воздуха составила 15,9 °С, что на 2,6 °С выше нормы. Осадки в течение месяца выпадали не равномерно, больше всего их было во вторую декаду (29 мм при норме 13 мм), а общая их сумма за мая составила 30 мм. Июнь выдался жарким, при норме 56 мм за месяц выпало 23 мм осадков. Среднемесячная температура июля была на 1,5 °С ниже среднемноголетней. За месяц выпало 99 мм осадков при норме 61 мм. Август выдался прохладным и сухим, сумма осадков составили 49 % от нормы, а температура во все декады была ниже среднемноголетней.
В 2016 г. май характеризовался теплой погодой со среднемесячной температурой 14,6 ºС, что на 4,2 ºС выше нормы. Осадков выпало 17 % от нормы, за исключением второй декады мая (18 мм, или 150 %). Среднесуточная температура июня находилась на уровне 17,6 ºС (на 1 ºС выше среднемноголетней). Осадков за месяц выпало 50 мм, или 91 % от нормы. Июль выдался теплым и сухим со среднесуточной температурой воздуха на 2,2 ºС выше среднемноголетней. Осадков выпало 24 мм, или 39 % от нормы. Среднесуточная температура воздуха в августе составила 22,9 ºС, что на 6,2 ºС выше среднемноголетней. Осадков выпало всего 13 % от нормы (7,6 мм).
Математическую обработку результатов исследований выполняли по Б. А. Доспехову [11].
Анализ и обсуждение результатов исследований. В наших исследованиях плотность сложения пахотного слоя почвы в период вегетации кукурузы в большей степени зависела от способов основной обработки почвы и в меньшей – от уровня питания. Величина этого показателя перед посевом и уборкой после безотвальной обработкой была выше по всем слоям пахотного слоя почвы, однако она оставалась в пределах оптимального уровня, необходимого для роста и развития кукурузы. Так, перед посевом плотность почвы в слое 0…10 см при безотвальной обработке на не удобренном фоне была равна 1,07 г/см3, в слое 10…20 см – 1,15 г/см3, в слое 20…30 см – 1,20 г/см3, что больше, чем по вспашке, соответственно на 0,01, 0,04 и 0,03 г/см3. Перед уборкой кукурузы разница составляла 0,02; 0,03 и 0,03 г/см3. С увеличением глубины обработки почвы плотность почвы возрастала при всех способах обработки. Так, при вспашке в слое 0…10 см она была равна 1,06 г/см3, в слое 10…20 см – 1, 11 г/см3, 20…30 см – 1,17 г/см3.
В прямой зависимости от плотности почвы находилась и ее твердость. В среднем за 3 года на неудобренном фоне на глубине 0…10 см по вспашке величина этого показателя в фазе всходов составляла 8,6 кг/см2, по безотвальной обработке – 12,4 кг/см2. По мере увеличения глубины отбора она возрастала: в слое 10…20 см – соответственно на 13,8 и 11,9 кг/см2, 20…30 см – еще на 3,9 и 4,0 кг/см2 (до 26,3 и 28,3 кг/см2).
К уборке урожая по всем слоям пахотного слоя во все годы исследований твердость почвы увеличивалась. По вспашке на не удобренном фоне в слое 0…10 см она в этот период составляла 15,1 кг/см2, 10…20 см – 24,9 кг/см2, 20…30 см – 36,7 кг/см2, в вариантах с безотвальной обработкой величина этого показателя была выше соответственно на 2,2, 3,4 и 2,60 кг/см2.
На химический состав зеленой массы кукурузы (табл. 1) большее влияние оказали удобрения, меньшее – способы обработки почвы. В среднем за 3 года исследований содержание азота в зеленой массе кукурузы по вспашке находилось в пределах 3,03…3,85 %, фосфора – 0,45…0,71 %, калия – 1,71…1,98 %, по безотвальной обработке – соответственно 3,01…3,83; 0,43…0,69 и 1,69…1,97 %.
С улучшением условий питания содержание минеральных элементов в зеленой массе кукурузы возрастало. Так, концентрация азота в среднем за 3 года на фоне естественного плодородия почвы по вспашке составляла 3,03 %, при внесении удобрений в расчете на урожайность 40 т/га – 3,41 %, в варианте с РК-фоном – 3,14 %. При внесении безводного аммиака в дозе 40 кг д.в./га на фоне фосфорных и калийных удобрений его содержание достигало 3,34 %, при 60 кг оно увеличивалось на 0,07 %, при 80 кг – еще на 0,02, при 100 – на 0,33 (до 3,76 %) и при 120 кг д.в./га – на 0,09 % (до 3,85 %). В целом превышение при наибольшей дозе безводного аммиака превышение, относительно неудобренного фона, составило 0,82 %. В вариантах с безотвальной обработкой содержание азота было несколько ниже, чем по вспашке.
Содержание фосфора и калия в зеленой массе кукурузы изменялось с аналогичными закономерностями.
Лучше всего условия питания складывались в варианте с расчетными нормами минеральных удобрений (NPK на 40 т/га зеленой массы) и внесении, наряду с фосфором и калием, различных доз безводного аммиака. Это способствовало росту накопления биомассы и, как следствие, выноса NPK (табл. 2). Максимальная в опыте величина этого показателя отмечена по вспашке в варианте фон + N120, далее следовал фон + N100 и затем NPK на 40 т/га зеленой массы. С повышением доз внесения безводного аммиака с 40 до 120 кг д.в./га вынос элементов питания также возрастал, а в вариантах с безотвальной обработкой он был меньше, чем после вспашки. Наименьший вынос (азота – 302 кг/га, фосфора – 41 кг/га и калия – 169 кг/га) отмечен по безотвальной обработке почвы на фоне естественного плодородия почвы.
Вынос элементов питания на единицу продукции оказался довольно стабильным (табл. 3). Наибольшее влияние на него оказывали удобрения, меньшее – способы обработки почвы. С увеличением фона питания он возрастал, например, по вспашке с 2,33 кг/ц азота, 0,34 кг/ц фосфора и 1,31 кг/ц калия в контроле до соответственно 2,91, 0,54 и 1,50 кг/ц в варианте фон + N120. С увеличением доз внесения аммиака с 40 до120 кг д.в./га вынос NPK единицей урожая также повышался.
Решающее влияние на накопление сухой биомассы оказали удобрения и метеорологические условия, меньшее – способы обработки почвы. С увеличением уровня питания урожайность сухого вещества возрастала. В среднем за три года исследований на фоне естественного плодородия почвы по вспашке она составляла 3,23 т/га, при внесении удобрений, рассчитанных на 40 т/га зеленой массы, – 8,12 т/га, в варианте РК (фон) – 5,12 т/га (табл. 4). При внесении безводного аммиака в дозе 40 кг д.в./га на фоне фосфорных и калийных удобрений сбор сухой биомассы составил 6,62 т/га, 60 кг – 7,89 т/га, 80 кг – 9,03 т/га, 100 кг – 9,51 т/га и 120 кг д.в./га – 9,91 т/га. В вариантах с безотвальной обработкой он была ниже, чем по вспашке соответственно на 0,26; 0,12; 0,56; 0,50; 0,57; 0,61; 0,58 и 0,56 т/га.
Наибольшая урожайность сухой биомассы кукурузы в опыте отмечена при вспашке в варианте фон+N120 – 9,91 т/га, наименьшая (2,97 т/га) в контроле (без удобрений) при безотвальной обработке. Внесение расчетных норм минеральных удобрений и увеличение доз внесения безводного аммиака с 40 до 120 кг д.в./га повышало сбор сухой биомассы не зависимо от способа обработки почвы.
Выводы. Физические свойства почвы в большей степени зависели от способа обработки почвы, в меньшей – от удобрений. Перед посевом плотность ее сложения в слое 0…10 см при безотвальной обработке на не удобренном фоне составила 1,07 г/см3, в слое 10…20 см – 1,15 г/см3, 20…30 см – 1,20 г/см3. После вспашки величина этого показателя по слоям была соответственно на 0,01; 0,04 и 0,03 г/см3 ниже. Перед уборкой в вариантах с безотвальной обработкой она варьировала от 1,18 до 1,32 г/см3 и была выше, чем в контроле, на 0,02…0,03 г/см3. Твердость почвы менялась аналогичным образом.
На химический состав зеленой массы кукурузы большее влияние оказали удобрения, меньшее – способы обработки почвы. С улучшением условий питания концентрация минеральных элементов в зеленой массе возрастала. Например, содержание азота на фоне естественного плодородия после вспашки составляло 3,03 %, при внесении калийных удобрений (РК – фон) – 3,14 %, в варианте с применением доз, рассчитанных на урожайность 40 т/га зеленой массы, – 3,41 %. Увеличение дозы безводного аммиака с 40 до 120 кг д.в./га повышало величину этого показателя на 0,51 % (с 3,34 до 3,85 %).
Наибольшая в опыте урожайность сухой биомассы отмечена по вспашке в вариантах фон + N120 и фон + N100 – 9,91 и 9,51 т/га соответственно. При использовании безотвальной обработки она была ниже на 0,56 и 0,58 т/га.
1. The influence of soil cultivation techniques and fertilizers on the yield and weediness of corn crops. [Vliyanie priemov obrabotki pochvy i udobreniy na urozhaynost i zasorennost posevov kukuruzy]. / V.N. Fomin, M.M. Nafikov, V.V. Medvedev // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The herald of Kazan State Agrarian University. 2017. Vol. 12. № 4-2. P. 75-79.
2. Medvedev V.V. The influence of the methods of primary tillage and fertilizer on the dynamics of soil moisture, water consumption and yield of corn when growing on silage. [Vliyanie sposobov osnovnoy obrabotki pochvy i udobreniy na dinamiku vlazhnosti pochvy, vodopotreblenie i urozhaynost kukuruzy pri vyraschivanii na silos]. / V.N. Fomin, M.M. Nafikov, V.V. Medvedev and others. // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2017. Vol. 31. № 12. P. 12-16.
3. Zhuzhukin V.I., Gudova L.A., Zaytsev S.A. Biochemical evaluation of varieties of maize. [Biokhimicheskaya otsenka sortoobraztsov kukuruzy]. // Kukuruza i sorgo. - Corn and sorghum. 2012. № 3. P. 3-8.
4. Pyndak V. I., Borisenko I. B., Novikov A. E. Improving the basic tillage system in arid conditions. [Sovershenstvovanie sistemy osnovnoy obrabotki pochvy v zasushlivykh usloviyakh]. // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie. - The herald of Lower Volga Agro-University Complex: science and higher professional education. 2013. № 2. P. 199-204.
5. Rukovodstvo po vozdelyvaniyu kukuruzy na zerno. [Guide to the corn cultivation]. / Sost. V.V. Melikhov, I.P. Kruzhilin, N.V. Kuznetsova and otehrs; edited by V.V. Melikhov. Volgograd: Gosudarstvennoye uchrezhdeniye “Izdatel”, 2003. P. 88.
6. Semina S. A. Feed value of corn, depending on cultivation methods. [Kormovaya tsennost kukuruzy v zavisimosti ot priemov vozdelyvaniya]. // Niva Povolzhya. - Niva Volga. 2014. № 2(31). P. 39-44.
7. Sotchenko V.S. Kukuruza. Sovremennaya tekhnologiya vozdelyvaniya. [Corn. Modern cultivation technology]. M.: Izd-vo OOO NPO “RosAgroKhim”, 2012. P. 152.
8. Energeticheskaya effektivnost polevykh agrofitotsenozov v Srednem Povolzhe: uchebnoe posobie. [The energy efficiency of field agrophytocenoses in the Middle Volga: a training manual]. / V.G. Vasin, A.A. Tolpekin, S.N. Zudilin and others. Samara: izd. SGSKhA, 2005. P. 124.
9. Nemtsev N.S. Development and development of landscape farming systems in Ulyanovsk region. [Razrabotka i osvoenie sistem landshaftnogo zemledeliya v Ulyanovkoy oblasti]. // Zemledelie. - Agriculture. 2002. № 4. P. 4-5.
10. The responsiveness of crops to mineral fertilizers in various hydrothermal conditions of the Volga steppe zone. [Otzyvchivost selskokhozyaystvennykh kultur na mineralnye udobreniya v razlichnykh gidrotermicheskikh usloviyakh stepnogo Povolzhya]. / V.V. Pronko, M.P. Chub, T.M. Yaroshenko and others. // Agrarnyy nauchnyy zhurnal. - Agrarian Scientific Journal. 2017. № 9. P. 27-32.
11. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy. 5-e izd., pererab. i dop. M.: Agropromizdat, 1985. 351s.
12. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy. 5-e izd., pererab. i dop. [Methods of field experience with the basics of statistical processing of research results]. M.: Agropromizdat, 1985. P. 351.
