Прогнозирование урожайности кукурузы в условиях Ростовской области

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное автономное образовательное  
учреждение высшего профессионального образования

«Южный  федеральный университет»

 

Факультет биологических наук

Кафедра почвоведения и оценки земельных  ресурсов

 

 

 

Рудов Андрей Владимирович

 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

КУРСОВАЯ  РАБОТА

(3 КУРС)

по  направлению 021900 – Почвоведение

 

 

 

Научный руководитель –  
к.с. - х.н., доц. О. А. Бирюкова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону – 2012

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5

1.1 Развитие знаний о кукурузе 5

1.2 Биологические особенности 6

1.3 Технология выращивания кукурузы 8

1.4 Использование, свойства и хозяйственное значение кукурузы 13

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 17

2.1 Характеристика района исследования 17

2.1.1 Климат 17

2.1.2 Растительность 18

2.1.3 Рельеф 19

2.1.4 Почвенный покров и почвообразующие породы ГСУ «Целинский» 19

2.2 Схема опыта 21

2.3 Характеристика используемого гибрида кукурузы 22

2.4  Методика и методы исследования 23

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 26

ВЫВОДЫ 30

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 31

ПРИЛОЖЕНИЯ 32

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

«Наука есть вождь к познанию правды,

просвещению разума, успокоению народов…»

         М.В.Ломоносов

 

Актуальность. В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию структуры и размещения по зонам и районам страны сельскохозяйственного производства. На современном этапе основная отрасль сельского хозяйства- земледелие -должна обеспечивать дальнейший рост производства зерна, кормов и другой продукции на основе применения зональных научно обоснованных систем ведения хозяйства.

Решение продовольственной  проблемы  зависит в первую очередь  от уровня развития зернового производства, определяющего во многом экономическую стабильность и продовольственную безопасность страны.

Кукуруза  – одна из высокоурожайных культур  разностороннего использования. В Ростовской области кукуруза является одной из традиционных культур при производстве зерна и ежегодно высевается на площади около 150 тыс.га. Однако, урожайность ее крайне нестабильна по годам, сравнительно невысока для условий Европейской части юга России и составляет чуть более 3,0 т/га, что значительно ниже ее потенциальных возможностей.

Для удовлетворения растущих потребностей человечества в  продуктах питания, кормах и биотопливе, необходимо разработать максимально эффективную систему использования каждого участка земли, на котором возделывается кукуруза.

Значимость  работы определяется актуальностью  для юга России исследований по разработке современных технологий возделывания  полевых культур, которые позволят сельскохозяйственному производителю найти оптимальное, приемлемое к конкретным почвенно-климатическим условиям, решение в получении максимальной прибыли  и сохранить устойчивое функционирование агроэкосистем.

 

 

Цель: прогнозирование урожайности кукурузы в условиях Ростовской области c использованием программы «Hybrid-maize», что будет способствовать сокращению разрыва между реальной и потенциальной урожайностью у производителей кукурузы и поможет  удовлетворить мировой спрос на продукты питания, корма и биотопливо, производимые из кукурузы, одновременно стараясь уменьшить воздействие на окружающую среду в агроэкосистемах при выращивании кукурузы.

 

Задачи:

1) оценка  метеорологических условий  проведения полевых опытов;

2) определение  потенциала урожайности используемого  гибрида кукурузы Фурио;

3) обобщение  и интерпретация полевых и  лабораторно-аналитических исследований с помощью модели «Hybrid Maize».

 

 

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Развитие знаний о кукурузе

Кукуруза - это подарок, который сделал человечеству Бог Кукулькан или, как его называли ацтеки, Кетцалькоатль (Quetzalcoatl). Более того, согласно легенде, именно из кукурузы и был сотворен человек.

Кукуруза  считается одним из древнейших растений окультуренных человечеством – по мнению ученых, она была введена в культуру около 8700 лет назад в долине Бальсас (Мексика). Историки считают что кукуруза сыграла важную роль в развитии и становлении всех высокоразвитых культур Америки (мая, ацтеки, Ольмекская культура), объясняя это тем что именно она легла в основу высокопродуктивного земледелия, без которого не могло возникнуть развитое общество. После открытия Американского континента Колумбом кукуруза появилась в Европе и очень скоро «покорила» и эту часть света.

Это одна из основных культур современного мирового земледелия, но только 1/3 всего мирового урожая употребляют люди. Древние  земледельцы наделяли этот злак поистине магическими свойствами. На родине кукурузы (маиса), в Америке, она почиталась как «царица», «пища богов». Маис для индейцев был необходим, как солнце, как воздух, как вода, без которых нет жизни, они даже считали, что кукурузные посты (монопитание кукурузой) способствуют духовному развитию. Этим и объясняется культ кукурузы - единственной и главной злаковой культуры-кормилицы в доколумбовой Америке. У.Форстер в «Очерке политической истории Америки» писал: «...если цивилизации Древней Азии основаны на рисе, а европейские на пшенице, то основой цивилизации коренного населения Америки была кукуруза. Где прекращалось выращивание кукурузы, там прекращалась и цивилизация», а Л.Морган, исследователь предыстории человека, категорично заявлял, что «...маис способствовал прогрессу человечества больше, чем все остальные злаки, вместе взятые». Значение кукурузы легко прослеживается в разнообразии названий у различных народов. Это маис, кики, «индейский хлеб», «испанский хлеб», «сорочинское пшено», «турецкая пшеница», «египетское зерно», «сирийское зерно», «арабское зерно», украинская «пшинка», российское «белоярое зерно», молдавский «папушой» и многие другие «прозвища» (http://radugapf.ru).

1.2 Биологические особенности

Кукуруза (Zea mays L.)- однолетнее однодомное растение с раздельнополыми соцветиями. По морфологическим признакам она сильно отличается от других зерновых хлебов.

Корневая  система кукурузы мочковатая, мощная, состоит из четырех ярусов корней - зародышевые (не более 4), эпикотильные (2-7), узловые (20-30) и воздушные. Глубина проникновения корней до 2-3 м, они распространяются в радиусе до 1 м. до 60% массы корней находится в пахотном слое.

Стебель прямой, от 0,6 до 6 м высоты и от 2 до 7см толщины, внутри выполнен рыхлой паренхимой. На нижних надземных узлах образует воздушные или опорные корни, которые препятствуют полеганию растений, а при углублении в почву улучшают питание последних. Стебель способен ветвиться, образуя 2-3 боковых побега (пасынка).

Листья линейные, с широкой пластинкой и коротким прозрачным язычком; их влагалища охватывают стеблевые узлы. На одном растении  образуется от 8 до 40 листьев и более. Число узлов и листьев - устойчивый сортовой признак.

Соцветия кукурузы двух типов - метелка (мужское соцветие) и початок (женское). Метелки находятся на верхушках главного стебля и боковых разветвлениях, а початки- в пазухах листьев на высоте 50-90 см. чем выше стебель, тем больше листьев и позднеспелее сорт.

Колоски с мужскими цветками располагаются на боковых веточках попарно (оба сидячие или один на короткой ножке) в два вертикальных ряда, а на главной оси- в несколько рядков. Колосковые чешуи широкие, кверху заостренные, слегка опущены, с 3-9 продольными нервами. Цветковые чешуи пленчатые, тонкие. Колоски двухцветковые , с тремя пыльниками в цветке. В метелке до 2,0-2,5 тыс. цветков, которые дают до 15-20 млн. пыльцевых зерен.

Початки бывают цилиндрической или слабоконусовидной формы, снаружи покрыты оберткой из нескольких видоизменынных листьев.

Початок состоит  из стержня, заполненного мягкой сердцевиной. В ячейках стержня вертикальными рядами попарно размещаются колоски. Поэтому в початках число рядов зерен всегда четное -от 8 до 30. В каждом колоске расположено по два женских цветка, из которых развивается только один.

Колосковые  чешуи женских колосков в початке  мясистые, небольшие, цветковые чешуи  пленчатые, слаборазвитые.

В женских  цветках завязь сидячая, столбик  очень длинный, нитевидный, рыльце раздвоенное. При цветении столбики выходят из обертки наружу. метелка зацветает на 3-8 дней раньше, чем початок. Кукуруза - перекрестное ветроопыляемое растение.

Зерна кукурузы крупные, реже мелкие, округлой или удлиненной формы, чаще белой или желтой окраски, располагаются на початке в несколько вертикальных рядов (8-30). Масса 1000 семян у мелкосеменных сортов 100-150 г, у крупносеменных-300-400 г. В зависимости от сорта и условий выращивания в початке образуется от 200 до 1000 зерен (в среднем 500-600). Выход зерна 75-85% массы початка 40-45% сухой массы всего растения. В эндосперме зерна кукурузы есть мучнистая и роговидная части. Роговидный эндосперм имеет более плотное строение и повышенное содержание белка. У мучнистого эндосперма строение рыхлое, а содержание крахмала повышенное (Вавилов П.П., Гриценко В.В., Кузнецов В.С., 1983).

Основные  типы кукурузы. До появления гибридной кукурузы в США выращивалось свыше тысячи ее сортов, многие из которых постепенно исчезли, вытесненные более перспективными линиями. Однако, поскольку трудно предвидеть свойства, которые потребуются в будущем, сейчас стараются сохранить как можно больше традиционных сортов, потенциально ценных для селекции. В хозяйственном плане все сорта кукурузы классифицируются в зависимости от формы зерна и характеристик эндосперма.

Наиболее  распространенная группа – зубовидная кукуруза, отличающаяся углублением  на вершине зрелого зерна. Ее эндосперм  содержит примерно поровну твердый  и мягкий крахмал. Это основной тип  кукурузы, выращиваемый в Кукурузном поясе США.

У кремнистой кукурузы нет зубчиков и углубления на вершине зерна, а ее эндосперм  почти полностью состоит из твердого крахмала. Этот тип кукурузы возделывают главным образом на севере США, где она вызревает в условиях короткого вегетационного периода благодаря своей скороспелости.

Кукуруза  лопающаяся – вариант кремнистой, отличающийся мелкими зернами, которые лопаются при нагревании из-за быстрого теплового расширения крахмалистого эндосперма. В США этот тип кукурузы также распространен.

У кукурузы крахмалистой нет зубца на вершине  зерен, а эндосперм содержит только мягкий крахмал, в связи с чем ее легко перемалывать в муку. Этот тип кукурузы выращивают во многих странах Центральной и Южной Америки.

У сахарной кукурузы эндосперм содержит близкое  к сахарам вещество – декстрин и меньше крахмала, чем у кукурузы других типов. Зрелое зерно более  или менее сморщенное. Этот тип  занимает в США более половины всех посевных площадей под кукурузу; зерна его потребляются в свежем виде и идут на переработку.

У пленчатой  кукурузы не только весь початок, но и  каждое зерно в нем окружены индивидуальной обверткой. Этот тип кукурузы считается новым и в производственных посевах не используется.

Болезни. Самые  известные болезни кукурузы –  пыльная и пузырчатая головня, поражающие початок и стебель. Кукуруза страдает также от стеблевой гнили, фузариоза, нигроспороза и бели початков. Главные меры борьбы – профилактические, в частности подбор оптимальных сроков сева и схемы севооборота, не позволяющей накапливаться в почве болезнетворным агентам, выведение устойчивых гибридов, использование сертифицированных (проверенных на отсутствие патогенов) семян и их предпосевная фунгицидная обработка (http://www.ukragroconsult.com).

 

1.3 Технология выращивания кукурузы

Предшественники. Кукуруза лучше всего растет после озимых, зернобобовых, сахарных и кормовых свекл, гречихи, картофеля. Кукуруза не принадлежит к культурам, очень привередливым к предшественникам, ее можно выращивать как монокультуру. На черноземах возможное бессменное выращивание при условии ежегодного внесения органических удобрений на протяжении 6—10 лет, а на менее плодородных почвах — 3—5 лет. Не следует кукурузу сеять после проса, чтобы предотвратить распространению общего вредителя — кукурузного мотылька. Обработка почвы. После ранних предшественников (зерновых, зернобобовых) почву сразу после собирания дискують на глубину 6—8 см. Вносят минеральные и органические удобрения и проводят пахоту на глубину 27—30 см., чтобы обеспечить развитие корневой системы. Лучше пахать оборотными плугами. Через две—три недели проводят поверхностное возделывание для уничтожения всходов сорняков с помощью культиватора, дисковой бороны, тяжелых борон или других орудий. Возделывание повторяют в меру появления второй и третьей волны всходов сорняков. После поздних предшественников (свеклы, многолетние травы, кукуруза) важно задисковать поле тяжелыми боронами БДТ-7 для лучшего измельчения растительных остатков. Затем вносят удобрения и обрабатывают ярусными плугами (ПЯ-3-35; ПНЯ-4-40) на глубину 27—30 см. Основной задачей предпосевного возделывания есть сохранение влаги в почве, уничтожения сорняков, создания благоприятных условий для прорастания семян и получения своевременных всходов. Общепринятым обязательным приемом есть ранневесеннее боронование и выравнивания поверхности физически спелой почвы с помощью тяжелых борон, которые двигаются под углом 45° к направлению пахоты. После появления сорняков проводят первую культивацию на глубину 12 см. Вторую волну проросших сорняков уничтожают предпосевным возделыванием, которые проводят на глубину заделки семян.

Подкормка. Кукуруза требует значительно высших норм внесения удобрений, чем другие зерновые культуры. На формирование 1 т. зерна с соответствующим количеством стеблей и листвы используется 24—30 кг азота, 10—12 кг фосфора, 25—30 кг калия, по 6—10 кг магния и кальция. Норма минеральных удобрений рассчитывается на запланированный урожай и изменяется в зависимости от типа почвы, предшественника, наличия органических удобрений. Для Лесостепи она составляет N80—140P80—100K70—120. Все фосфорные и калийные удобрения следует внести осенью под пахоту, азотные вносят под весеннюю культивацию (80—90%), остаток используют для подкорма во время вегетации. Сложные удобрения (нитроамофоска) вносят весной под культивацию.

Подготовка  семян. Сортировка, калибрование и инкрустация семян гибридов, рекомендованных для той или иной зоны. Семена к севу наикачественнее готовят на семеноводческих заводах. Оно должно иметь всхожесть до 95%, а энергию прорастания — до 90%, что в особенности важно для получения дружных всходов, формирования выравненных посевов. Способ сева. Широкорядный пунктирный с шириной междурядий 70 см.

Сроки сева. Кукурузу на зерно и силос сеют, когда температура почвы на глубине 10 см. составляет 10—12°С. Холодоустойчивые гибриды можно высеивать раньше: при температуре 8—10°С на протяжении трех дней. В недостаточно прогретую почву сеять рискованно. Календарные сроки сева приходятся на период с 1 по 15 мая. Раньше на 6—10 дней можно высеивать инкрустированные семена.

Норма высева. Зависит от особенностей гибрида. Оптимальная густота растений для раннеспелых гибридов — 60—70 тыс. шт./га, среднеранних — 55—65 тыс. шт./га. Важное значение имеет не только оптимальное количество растений, а и равномерное размещение их на площади.

Глубина заделки семян. 4—6 см в зависимости от наличия влаги в верхнем посевном пласте почвы. Важное значение для получения дружных, выравненных всходов имеет соблюдение равномерной глубины заделки семян, которые обеспечивается тщательным выравниванием почвы и правильным регулированием сеялки на заданную глубину.

Уход  за посевами. Довсходовое боронование проводят через 5—6 дней после сева, когда сорняки проросли и находятся в фазе „белой ниточки“. Боронуют поперек рядков легкими или средними боронами. Послевсходовое боронование проводят в фазе 2—3 и 4—5 листочков. Сорняки уничтожают также междурядным возделыванием: первое неглубокое (6—8 см.), а следующие — в зависимости от частоты осадков и прорастание сорняков, обязательное подгортание рядков во время последнего рыхления или применение гербицидов.

Уборка  урожая. Кукурузу на зерно собирают при физиологической зрелости, когда влажность зерна не превышает 35—40%. Если влажность зерна не превышает 30%, кочаны сразу обмолачивают зерновым комбайном с приспособлениями. В конце молочно-восковой зрелости, когда влажность зеленой массы не превышает 65—70%, а содержимое сухих веществ составляет 25—30%, кукурузу собирают на силос. Измельченную до 2—3 мм. (не более чем 4 мм.) массу силосуют с следующим интенсивным трамбованием в траншеях и укрывают пленкой, соломой. Влажность силоса не должна превышать 75% (http://www.agromage.com).