Прогнозирование урожайности кукурузы в условиях Ростовской области

 

2.1.2 Растительность

На территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области выделено два типа степей:

1) Разнотравно - дерново злаковая степь,

2) Сухая степь выраженная в поймах рек, вдоль обочин;

В состав степной  растительности входит ковыли украинский и Лессинга, пырей, типчак луговой, мятлик. Только на склонах встречается тысячелистник, эфедра, типчак, мятлик.

На черноземах обыкновенных встречаются дубровник, чабрец, молочай, из сорняков на полях  изредка встречается овсюги, вьюнок полевой, донник, сурепка, паслен черный.

Следует добавить, что естественная растительность распахана  и заменена культурной растительностью. Основными сельскохозяйственными  культурами являются: озимая пшеница, яровой ячмень, кукуруза на зерно и силос, подсолнечник, многолетние травы. Урожайность сельскохозяйственных культур очень неустойчива по годам.

Дерново - кустарникавая растительность состоит из лесонасаждений вдоль лесополос. Основными породами в лесополосах являются ясень, абрикос, лох серебристый, гледичия, акация желтая, боярышник и другие насаждения.

 

2.1.3 Рельеф

Территория  Ростовской области представляет собой  в различной степени волнистую  равнину, прорезанную долинами реки Дон и его притоков.

Это самый  равнинный район области. Целинский район, а в частности ГСУ «Целинский» относится к Доно - Егорлыкской аккумулятивной равнине. Высоты небольшие, достигают 3-4 метра. Расчленена низменность слабо, около 0,5- 1 метров. Неглубокие речные долины почти не нарушают ее плоской поверхности. Эта особенность рельефа способствует развитию водной и ветровой эрозии почвы: на повышенных ветроударных склонах – дефляции.

 

2.1.4 Почвенный покров и почвообразующие породы ГСУ «Целинский»

Основными почвообразующими породами на территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области являются лессовидные глины и суглинки, а также аллювиальные глины. Они характеризуется значительным содержанием карбонатов, рыхлым сложением, пористостью.

Преобладающими  почвами ГСУ «Целинский» является чернозем обыкновенный карбонатный, различной мощности и степени эродированности, среди которых пятнами различной величины и формы залегают выщелоченные черноземы и лугово-черноземные почвы.

Черноземы формируются  в условиях бореального и суббореального климата под травянистой степной растительностью. На территории Евразии образуют широкую полосу от венгерских пушт через юг Молдавии, Украины, России до реки Обь к востоку от Оби черноземы залегают в виде крупных островных массивов вплоть до западных склонов Малого Хингана (Китай).

Черноземы подразделяются на лесостепные и степные. К первой группе относятся следующие подтипы: оподзоленные, выщелоченные и типичные. Для первого подтипа характерно формирование железисто-марганцевых новообразований в горизонте В₁ и накопление СаСО₃ в горизонте С. Для выщелоченных и типичных черноземов характерны только карбонатные новообразования. Ко второй группе относятся черноземы обыкновенные, черноземы южные и черноземы обыкновенные карбонатные (предкавказские). В степных черноземах формируется на той или иной глубине иллювиальный карбонатный горизонт. В предкавказском черноземе выделяются две формы карбонатов: конкреционная (белоглазка) и миграционная мицеллярная (карбонатная плесень). В черноземах южных, наряду с карбонатными новообразованиями, формируется и гипсоносный горизонт (Крыщенко В.С., Минкина Т.М., Бирюкова О.А., Самохин А.П., 2006).

Для черноземов характерны следующие элементарные почвообразующие процессы:

1. Дерновый процесс. Образование и накопление гуматного насыщенного кальцием гумуса (С_гк:С_фк=1,5-2 и выше);
2. Выщелачивание легкорастворимых солей и гипса за пределы почвенного профиля;
3. Иллювиирование карбонатов кальция и образование иллювиального карбонатного горизонта белоглазки. В черноземах теплой фации четко выраженная миграция карбонатов по профилю и выделение миграционных новообразований карбоната кальция;
4. Оглинивание почвенной толщи с максимум в переходном горизонте АВ с образованием гидрослюд, монтмориллонита, каолинита, галлуазита;
5. Слабое оподзоливание верхней части профиля в подтипе черноземов оподзоленных.

Диагностические особенности  и признаки.

1. Всем черноземам свойственно следующее строение профиля:

А-В₁-В₂-В_Са (С_Са)- С, где А-гумусово-аккумулятивный горизонт, В₁ (АВ)- нижняя часть гумосово-аккумулятивного горизонта, В₂-горизонт гумусовых затеков, В_Са- карбонатно-иллювиальный горизонт, С- материнская порода. В целинных условиях выделяют А0- горизонт степного войлока и Ад-дернину, в пахотных почвах- Апах и Ап/пах

2. Зернистая, комковато-зернистая структура горизонта А. При распашке появляется комковато-пылеватая структура, а характерная для черноземов зернистость диагностируется только в гор. Ап/пах.
3. Реакция среды  в перегнойно-аккумулятивных горизонтах близка к нейтральной (рН 6,5-7,5), в Вк (Ск)- слабощелочная (7,5-8,5).
4. Емкость катионного обмена в разных подтипах и в зависимости от гранулометрического состава находится в пределах 35-55 мг-экв/100 г почвы. В составе ППК преобладает Са (до 75-80 % от ЕКО).
5. Валовой состав минеральной части не изменяется по профилю, только в черноземах оподзоленных наблюдается увеличение количества SiО2 в верхней части профиля с параллельним обеднением R2O3. Остальная диагностика зависит от подтипа, рода, вида чернозема.

Признаки подтипа чернозема  обыкновенного:

Глубина вскипания (см)- 50-60

Мощность (А+В)-65-80

Содержание гумуса в гор.А (в %)- 6-10, в гор А+В (т/га) -350-600 (Безуглова О.С., 2008).

2.2 Схема опыта

Для выявления  наиболее оптимальной агротехнологии возделывания кукурузы в условиях Ростовской области, позволяющей получить урожайность максимально приближенную к прогнозируемой, были заложены следующие варианты опыта:

1) N₃₀P₄₀ до посева (ТАХ-N) - Типичная агротехнология хозяйств, включая азотное удобрение;

2) N₉P₄₀ до посева (ТАХ-N0) - Типичная агротехнология хозяйств, исключая азотное удобрение;

3) N₈₀P₇₀K₄₀ + Zn (обработка семян): N₅₀P₅₀K₂₀ до посева, P₂₀К₂₀ при посеве, N₃₀ в подкормку (ЭИ-N) - «Экологическая интенсификация», включая азотное удобрение;

4) N₁₂P₇₀K₄₀ + Zn (обработка семян): N₁₂P₅₀K₂₀ до посева, P₂₀К₂₀ при посеве (ЭИ-N0) - Экологическая интенсификация», исключая азотное удобрение.

Размер делянки: 10 м в длину при 6 рядах кукурузы в ширину. Повторность: 4-х кратная. В качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, аммофос и калий хлористый, цинк сернокислый.

Расположение экспериментальных делянок представлено на рис. 1.

Рис. 1 – Схема полевого опыта

2.3 Характеристика используемого гибрида кукурузы

Высевался гибрид кукурузы Фурио - простой среднеспелый гибрид зернового направления. Высокоурожайный, стабильный. Его непревзойденная гибкость и прекрасная приспособляемость к различным климатическим условиям делают его основным гибридом для большинства хозяйств.

ФАО 360-390. Зернозубовидное, отличного качества, высокая энергетическая ценность, подходит для производства крахмала и патоки. Вес 1000 зерен свыше 330 грамм. Высокая энергетическая ценность зерна, подходит для производства крахмала и патоки. Вегетационный период до момента физиологической спелости 115-120 дней.

Гибрид имеет  хорошую приспособляемость к  почвенно-климатическим условиям. В Ростовской области с успехом может высеиваться на зерно в Южной орошаемой и Приазовской зонах, а на силос по области (http://imgix.ru).

Растения  высотой 230-240 см, а в условиях орошения- 260-280 см, довольно устойчивы к полеганию и ломкости стебля. Гибрид устойчив к фузариозу початка и стебля, пузырчатой и пыльной головне. Засухоустойчив, однако хорошо реагирует на орошение и внесение повышенных доз минеральных удобрений. Отличное развитие на ранней стадии роста. Быстрая отдача влаги на последней стадии развития. Отличная сопротивляемость стрессам. Зерно зубовидное, отличного качества. Эффективно усваивает имеющиеся в почве питательные вещества.

Дает стабильный урожай даже без удобрений, одновременно дает хорошую прибавку при их использовании (Рис. 2).

Рис.2 - Урожайность гибрида Фурио в серии демонстрационных опытов, 2009г.

 

2.4  Методика и методы исследования

Полевые опыты  проведены согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур на территории госсортоучастка «Целинский» Ростовской области.

Потенциал урожайности  определяется, как урожай сельскохозяйственной культуры при выращивании в агроклиматических  условиях, для которых она адаптирована, когда элементы питания и вода не являются лимитирующими факторами, вредители и болезни эффективно контролируются (Evans, 1993). Следовательно, для конкретного сорта или гибрида потенциал урожайности в заданных условиях определяется количеством падающей солнечной радиации. Температурой и густотой стояния растений - от последний зависит скорость. С которой развивается листовая поверхность при данной солнечной радиации и температурном режиме. Разница между потенциальным и фактическим урожаем характеризуется, как «разрыв» в урожайности, который может быть сокращен. Следовательно, генотип, солнечная радиация, температура, густота стояния растений и степень нехватки воды определяют лимитированный увлажнением потенциал урожайности. Вдобавок к снижению урожая при недостаточной обеспеченности водой, фактические урожаи фермеров определяются размерами снижения урожая или его потерями, вызываемыми другими факторами, такими как недостаток элементов питания или их несбалансированность, плохое качество почвы, поражение корней и/или надземной части болезнями и насекомыми-вредителями, конкуренция с сорняками. Полегание, в том числе и переувлажнение.

Такие агротехнологические  решения, как выбор гибрида, даты посева и густоты стояния растений могут оказывать влияние на потенциал урожайности в конкретном месте, воздействуя на утилизацию доступной солнечной радиации и резервов почвенной влаги за сезон вегетации.

Потенциал урожайности  также несколько колеблется по годам (типично 10-15%) из-за нормальной вариабельности солнечной радиации и температурного режима. Для достижения потенциала урожайности культура должна оптимальна обеспечиваться водой и элементами питания и быть полностью защищена от сорняков, вредителей, болезней и других факторов, которые могут ограничить рост растений. Подобные условия редко достигаются в поле, также вероятно, что стремление к такому совершенству в агротехнике является нерентабельным для фермеров. Вместо этого, понимание потенциала урожайности для конкретного места и нормального варьирования данного потенциала по годам может помочь выявить агротехнологические параметры, а также потребность в средствах химизации, которые  в совокупности снижают недобор урожая, и, в то же время способствуют рентабельному и высокоэффективному ведению производства.

Модель «Hybrid-maize» имитирует рост кукурузы по дням от появления всходов до физиологической спелости. Данная версия программы имитирует потенциал урожайности кукурузы и/или лимитированный увлажнением урожай, предполагая в обоих случаях оптимальную обеспеченность элементами питания и отсутствие потерь урожая, вызванных другими факторами. Для имитации моделью потенциала урожайности требуется ежедневные погодные данные для солнечной радиации и максимальной и минимальной температур. Для имитации моделью лимитированного водой урожая при естественном увлажнении или при орошении в конкретном месте с оптимальной обеспеченностью элементами питания требуются ежедневные погодные данные для солнечной радиации, максимальной и минимальной температур, осадков, эвапотранспирации и относительной влажности воздуха; такжк как основные почвенные параметры, влияющие на доступность влаги, такие как класс почвы по грансоставу и плотность почвы.

Важно подчеркнуть, что не все метеостанции имеют  полные погодные наблюдения для многолетнего временного периода, и, что пространственное покрытие территории может измениться. В особенности, часто бывают недоступны данные по солнечной радиации, за исключением недавних лет и относительно новых сетей. Для имитации многолетних потенциалов урожайности с помощью «Hybrid-maize» пользователи должны иметь, по крайней мере, 10 или более лет с погодными данными.

Программный комплекс «Hybrid Maize» разработан Университетом Небраски-Линкольна (США) для прогнозирования потенциальной урожайности гибридной кукурузы с использованием почвенно-климатических данных и особенностей агротехники.

Исследования  проведены совместно с Международным  Институтом Питания (International Plant Nutrition Institute) на госсортоучастке «Целинский» Ростовской области в соответствии с договором №3853 и с использованием программного комплекса «Hybrid Maize». 

 

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Ежедневные  погодные наблюдения представлены в приложении 1.

Согласно  полученным данным погодные условия  в 2011 году в целом были благоприятными для выращивания сельскохозяйственных культур (табл. 1).

Таблица 1

Климатические условия вегетационного периода 2011 года

Показатели/месяц	5	6	7	8	9
Среднемесячная температура, оС	21,8	22,6	26,2	22,6	16,7
Сумма осадков/норма по ГСУ, мм	90,6/40	68,5/59	23,8/51	36,6/34	13,8/34
Относительная влажность, %	-	64,8	55,6	57,5	65,4

 

За май  – сентябрь осадков выпало 233,3 мм, среднесуточная температура воздуха  – 20,3 ^оС. Погодные условия в первой половине вегетации кукурузы были очень благоприятными. За первые 2 месяца вегетации возделываемых культур отмечено превышение количества осадков над среднестатистическими данными на 101 % и 8,7 % соответственно. При этом среднее количество осадков в сутки выше в 2,2 и 1,9 раза. Однако в июле количество осадков было ниже нормы на 27,2 мм, а именно этот период является критическим при возделывании кукурузы на зерно и сои, так как на него приходится максимум водопотребления. Недостаток влаги в это время приводит к опадению бутонов, цветков и завязей, и может снизить урожай семян сои на 50% и более. Недостаток осадков сочетался с высокой дневной температурой (35,9 ^оС) и низкой относительной влажностью (менее 50 %) воздуха, негативно отразившейся на процессе опыления початков. Кроме того, недобор осадков отмечен и для сентября, но к этому времени основной урожай уже был сформирован, и растения находились в стадии восковой спелости зерна.