Повышение биоресурсного потенциала гибридов кукурузы под влиянием гербицидов в степной зоне Чеченской Республики

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Специальность: 03.02.14. - Биологические ресурсы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Повышение биоресурсного потенциала гибридов кукурузы под влиянием гербицидов в степной зоне Чеченской Республики

Каварнукаева Мадина Хамзатовна

Владикавказ, 2013 г

Работа выполнена в ГНУ « Северо - Кавказский научно - исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук и ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Адиньяев Эмануил Данаевич

Заслуженный работник Высшей школы РФ, служенный деятель науки Северо-Осетинской, Кабардино-Балкарской и Чеченской Республик, заведующий кафедрой земледелия и землеустройства Горского государственного аграрного университета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Фарниев АлександрТимофеевич

Заслуженный работник Высшей школы РФ, заслуженный деятель науки Северной-Осетии,

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заведующий кафедрой

агроэкологии и защиты растений Горского

государственного аграрного университета

Мусаев Магамед Расулович

Заслуженный работник сельского хозяйства Республики Дагестан, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой землеустройства и кадастров Дагестанского государственного аграрного университета им. М.М. Джамбулатова

Ведущая организация - ГНУ Всероссийский научно исследовательский институт кукурузы Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится 29 июня 2013 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 220.023.04 при ФГОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, г. Владикавказ, ул. Кирова 37, Горский ГАУ, зал заседаний диссертационного совета. Тел./факс: (8672) 53-99-26; Е-mail: ggaubiores@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет», с авторефератом на официальном сайте www.gorskigau.ru.

Текст объявления о защите диссертации и автореферат диссертации отправлены в Минобрнауки РФ по адресу: referat vak@mon.gov.ru «_28_» мая 2013 г.

Автореферат диссертации разослан 28 мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент Гревцова Светлана Алексеевна

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из актуальных задач повышения биоресурсного потенциала кукурузы (особенно на орошаемых землях) является борьба с сорняками. Их вредоносность не исчерпывается конкуренцией с культурой за свет, влагу и питательные вещества. Они являются еще и резерваторами различных инфекционных заболеваний. Учитывая, что в условиях рыночной экономики, когда научно обоснованному севообороту сплошь и рядом противопоставляют укороченный плодосмен, а цены на энергоносители, сельскохозяйственную технику, минеральные удобрения и другие сырьевые ресурсы постоянно растут, гербицидам нет альтернативы по уровню целесообразности среди мероприятий по борьбе с сорной растительностью. Использование гербицидов - это обязательный элемент технологии возделывания кукурузы. Поэтому разработка эффективных мер борьбы с сорняками является актуальной задачей науки, обеспечивающая рациональное использование биоресурсного потенциала возделываемых гибридов кукурузы.

Цель исследований состояла в реализации биологического потенциала гибридов кукурузы различных групп спелости, в зависимости от сроков внесения гербицидов на орошаемых землях степной зоны Чеченской Республики. гербицид почва биоресурсный кукуруза

Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи:

- изучить динамику влажности почвы с установлением суммарного водопотребления и затрат воды на создание единицы продукции (сухого вещества и зерна) в зависимости от сроков внесения гербицидов;

- исследовать в динамике засоренность посевов и гибель сорняков;

- определить влияние различных сроков внесения гербицидов на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений (площадь листьев и фотосинтетический потенциал) различных гибридов кукурузы;

- установить влияние сроков внесения гербицидов на продуктивность и качество зерна различных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции;

- дать экономическую оценку применяемым гербицидам;

- разработать и внедрить в производство рекомендации по оптимальным срокам внесения гербицидов.

Научная новизна заключатся в проведении исследований по выявлению оптимальных сроков внесения гербицидов и установлению их влияния на продуктивность и качество зерна высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции для повышения их биоресурсного потенциала.

Апробация работы. Основные материалы исследований докладывались на заседаниях кафедры защиты растений Чеченского государственного университета; кафедры общего и мелиоративного земледелия Горского государственного аграрного университета; на заседаниях ученых советов ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» РАСХН и Чеченского НИИСХ РАСХН в 2010-2012 гг.; первой Международной дистанционной конференции ученых и аспирантов «Перспективы развития территории» (г. Цхинвал 2011г.); второй Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые ученые агропромышленному комплексу» (Владикавказ 2011г.); 3-й Международной научно-практической конференции Горского ГАУ (по итогам НИР 2011г) «Перспективы развития АПК в современных условиях» (Владикавказ 2012г.). По результатам исследований опубликовано 16 научных работ, в том числе 7 работ в журналах, рекомендованных ВАК и получен патент на изобретение.

Личный вклад автора. Аспирантом совместно с научным руководителем разработана программа исследований и схема опытов, самостоятельно проведена закладка опытов, отбор почвенных и растительных образцов и их анализы. Более 85% данных получены самим автором, часть из них имеет соавторство с сотрудниками Чеченского государственного университета и Горского ГАУ. Диссертант выражает благодарность работникам, оказавшим научную, методическую и практическую помощь в проведении исследований.

Место и годы проведения опытов. Исследования выполнялись в 2010-2012 гг. в ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» РАСХН и на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского ГАУ. Полевые опыты закладывались на полях ГНУ «Чеченский НИИСХ» РАСХН на лугово-черноземных почвах в степной зоне Чеченской Республики.

Исследования по диссертационной работе проведены с использованием современных аналитических методов, которые обработаны статистически с помощью электронных таблиц Microsoft Excel и достоверны по существу.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 163 страницах и состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Она включает 12 рисунков, 25 таблиц в тексте и 34 в приложениях. Список литературы насчитывает 134 наименований, в том числе 10 иностранных авторов.

На защиту выносятся следующие положения:

1 Влияние сроков внесения гербицидов на особенности роста и развитие фотосинтетического аппарата, различных по скороспелости гибридов кукурузы;

2. Влияние сроков внесения гербицидов на засоренность посевов и гибель сорняков;

3. Формирование урожая зерна различных по скороспелости гибридов кукурузы в зависимости от сроков внесения гербицидов и удобрений;

4. Комплексная оценка возделываемых гибридов кукурузы по урожаю, его структуре, качеству и питательной ценности зерна;

5.Экономическая эффективность возделывания гибридов кукурузы в зависимости от изучаемых агротехнических приемов.

Содержание работы

Глава 1. Краткий обзор литературы

Защита сельскохозяйственных культур от сорной растительности - одна из неотложных и насущных задач научного земледелия. Сорняки нуждаются в тех же факторах жизни, что и культурные растения. Поэтому они являются конкурентами растений и резко снижают урожай (В.В. Яковлев, В.И. Усенко, Н.И. Дробышева, 2003; Э.Д. Адиньяев, Н.Л. Адаев, 2006; А.Ф. Устинова, 2008; О.А. Долженко, 2009; Сотченко В.С., Горбачева А.Г., 2011 и др.).

Анализ литературных источников показал, что современная система защиты кукурузы от сорняков должна иметь концепцию, исходящую из понимания, что защита растений от всех вредных организмов, включая и сорняки, одновременно с ее высокой эффективностью должна быть максимально экологически и экономически совершенной.

Глава 2. Условия и методика проведения опытов

Опыты закладывались на полях Чеченского НИИСХ на лугово-черноземных почвах с неглубоким (0-60 см) залеганием галечника. Климатические условия в целом благоприятны для возделывания кукурузы различных групп спелости. Среднегодовая температура воздуха в данной зоне составляет 9,6-10,4°С, а общая сумма температур за теплый период колеблется от 3200 до 3400°С. В отдельные годы имеют место засухи и суховеи из-за неравномерного распределения осадков по времени. По водному режиму эта зона относится к недостаточному увлажнению. Общее количество осадков за год составляет 506 мм., а испаряемость - 1055 мм. Выпадающие осадки распределяются в течение вегетации неравномерно. Большая часть их выпадает в виде ливневых дождей, которые приводят к бесполезному стеканию значительной их части - за пределы поля.

Гумуса в пахотном слое этих почв содержится от 3 до 5%. Пахотный слой характеризуется: средними запасами валового азота; небольшими - фосфора и высокими калия. Они обладают высокой нитрификационной способностью и слабой обеспеченностью доступными формами фосфора и калия. Средняя мощность гумусовых горизонтов - пахотного и подпахотного (А+В) не превышает 49 см, а горизонтов А+В+ВС - 104 см. От воздействия 10% соляной кислоты отмечается сильное вскипание. РН почвенного раствора = 6,9 - 7,1. По механическому составу они тяжелосуглинистые.

По результатам исследований (Адиньяев Э.Д., Адаев Н.Л., 2006) установлены следующие водно-физические показатели: полевая влагоемкость (НВ) метрового слоя - 27,7%; объемная масса - 1,24 г/см3, плотность - 2,73 г/см3, общая скважность - 51,8-54,8%, максимальная гигроскопичность - 8,5 - 11,5%, влажность завядания - 10,6 - 15,4%. Поэтому дефицит влаги, создаваемый отсутствием продолжительного периода времени во время вегетации кукурузы обусловливает необходимость дополнения недостающего объема воды за счет проведения искусственного орошения.

Объектами исследований были высокопродуктивные гибриды кукурузы отечественной и зарубежной селекции различной скороспелости: КР-385МВ, КР-382МВ, ПР-38А24, ПР-37В05 и ПР-38х67.

Опыт включал следующие варианты:

1 .Ранневесеннее боронование + 2 предпосевные культивации (контроль).

2. Контроль + баковая смесь из 0,08 кг/га Мерлина + 1,25 кг/га Трофи (до всходов);

3. Контроль + + 0,04 кг/га Титус (по всходам)

4. Контроль + баковая смесь из 0,08 кг/га Мерлина + 1,25 кг/га Трофи (до всходов) + 0,04 кг/га Титус (по всходам).

Опыт закладывался на двух фонах 1.Без удобрений; 2. N90P120K60 + листовая подкормка баковой смесью - кристалона (3 кг/га), брексил Zn (0,15 кг/га) и карбамида (7 кг/га). Фосфорные и калийные удобрения вносились под зяблевую вспашку (P120K60), а азотные - весной, заделывая их в почву дисковыми боронами (N60) + подкормка (N30) в фазу 3-5 листьев + листовая подкормка - в фазу 7-10 листьев.

Способ посева - широкорядный (70 х 21см) с густотой - 65-75 тыс./га растений.

В ходе вегетации растений отбирались почвенные и растительные образцы, проводились наблюдения и учеты:

1. Фенологические наблюдения, в которых отмечались следующие фазы: всходы, образование 7-10 листьев, выметывание соцветий - цветение и созревание (молочная, восковая, полная спелости);

2. Влажность почвы определялась на глубине 0-20, 20-40, 40-60 см - термостатно - весовым методом.

3. Учет засоренности посевов кукурузы проводился количественно-весовым методом в три срока: по всходам, в фазу 5-7 листьев и за неделю до уборки урожая в которых определяли видовой состав, количество и массу сорняков.

4. Площадь листовой поверхности определяли по формуле: S = a х b х 0,68, где: а - длина листа, см; b - ширина листа, см.

5. Прирост зеленой и сухой массы определяли по всем фазам, а густоту стояния растений - после полных всходов и перед уборкой.

6. Линейный рост растений, фотосинтетический потенциал (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) определяли по тем же фазам - общепринятыми методами.

7. Приход и использование ФАР посевами определяли по отношению количества энергии, запасаемой в продуктах фотосинтеза, к количеству падающей на посев ФАР (Адиньяев Э.Д., Саламов А.Б., 1984).

8. Содержание азота, фосфора и калия в сухой биомассе растений кукурузы и сорняков определяли в одной навеске путем озоления концентрированной серной кислотой и перекисью водорода. В полученном растворе азот (N) определяли по методу Къельдаля, фосфор (Р2О5) - калориметрически, калий (К20) - пламенно-фотометрически;

9. Структуру урожая и качество зерна (белок, жир, крахмал, фосфор, калий) определяли общепринятыми методами.

10. Установление экономической эффективности проводилось по типовым нормам.

11. Статистическая обработка проводилась методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) и с использованием компьютерных программ Microsoft Excel.

Глава 3. Результаты исследований

Установлено, что продолжительность вегетационного периода у среднеспелых гибридов - КР-385МВ и КР-382МВ (в ср. за 3 года) составила 116 дней, среднепозднего - ПР-38А24 - 135 дней и позднеспелых - ПР-37В05 и ПР-38х67 - 143 дня.

Наблюдения за динамикой влажности почвы показали, что применение баковой смеси гербицидов повышало влажность почвы в слое 0-60 см на 6%, а с последующим опрыскиванием Титусом - на 14,4%.

Без внесения гербицидов у среднеспелых гибридов отечественной селекции затраты воды на 1 т сухой биомассы составили (табл.1) 411 - 497 м3, при внесении Титуса - 319 - 415 м3, баковой смеси - 241 - 261 м3 , а при их сочетании - 203 - 205 м3, т.е. гербициды способствовали снижению затрат воды на 1т биомассы на 206 - 295 м3, а на 1 т зерна - соответственно на 935 -965; 773 -749; 565 - 613 и 493 -526 м3.

Таблица 1- Влияние сроков внесения гербицидов на водопотребление различных по скороспелости гибридов кукурузы (ср. за 2010-2012 гг.)

У зарубежных гибридов потребность в воде была выше и составила на 1 т сухой биомассы: на контрольном варианте - от 375 до 474 м3; при внесении Титуса - 319 - 415 м3; баковой смеси - 272 -295 м3 и двукратной обработке гербицидами - 209 - 224 м3/т, а на создание 1 т зерна соответственно: 900 - 1138; 865 - 875; 541 -604 м3.

Следовательно, коэффициенты водопотребления значительно снижались по мере усиления борьбы с сорняками.

Выявлено, что наибольшее влияние на величину листового аппарата оказала двукратная обработка посевов гербицидами. По сравнению с контролем площадь листьев увеличивалась на 10,9 - 14,1 тыс. м2/га - у отечественных гибридов и на 8,0 - 14,5 тыс. м2/га - у зарубежных.

Применение гербицидов оказывало значительное влияние и на продолжительность работы листьев. Самый большой ФП сформировывали среднеспелые - КР-385МВ и КР-382МВ (3432,4; 3336,6 тыс. м2/га дней) и среднепоздний - ПР-38А24 (3421,6 тыс. м2/га дней) гибриды кукурузы - при сочетании баковой смеси гербицидов с Титусом. При этом суммарный ФП был выше контроля у КР-385МВ на 960,6 ед., КР-382МВ - на 666,8 ед., ПР-38А24 - на 927,2 ед, ПР-37В05 - на 612,2 ед. и ПР-38х67 - на 674,8 тыс. м2/га дней.

Наибольший урожай сухой биомассы формировался при обработке почвы после посева баковой смесью гербицидов с дополнительным внесением Титуса в фазе всходов.

Полученные данные по засоренности посевов и их сухой биомассе представлены в табл.2. Выявлено, что наибольшая засоренность (без внесения удобрений) отмечалась в 2012 году, когда на 1 м2 посевов приходилось - 217,0 сорняков с сухой биомассой - 144,1г.

Установлено, что на контрольном варианте возрастало количество таких сорняков как дурнишник обыкновенный (Chantium strumarium), амброзия полыннолистная (Ambrosia artetemilifolia L), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.) и гумай (Sorgum halepense).

Внесение баковой смеси гербицидов (Мерин + Трофи) способствовало (ср. за 3 года) снижению засоренности посевов на 69,3% с одновременным уменьшением их сухой биомассы на 73,9% (рис.1 - 2, табл. 3).

Обработка посевов кукурузы Титусом сопровождалось уменьшением количества сорняков на 1м2 до 58,3 шт/м2 и гибелью их на 59,0%. Самый высокий эффект по уничтожению сорняков установлен при двукратной обработке посевов.

При таком сочетании их количество снижалось на 92,7% с уменьшением сухой биомассы на 91,0%. Внесение удобрений под кукурузу оказало существенное влияние на засоренность посевов и гибель сорняков. Если общее количество сорняков (ср. за 3 года) на неудобренных посевах составила 183,2 шт./м2, то на удобренных их было 224,3 шт./м2 , или больше на 12,2%, а сухая биомасса соответственно - 112,5 и 75,6 г.

Таким образом, внесение гербицидов под кукурузу способствовало гибели сорняков на: 59 - 71% - при внесении Титуса; 73 -81 % - при обработке почвы баковой смесью гербицидов и 91 - 94 % - при двукратной их обработке.

Таблица 2 - Динамика формирование ФП гибридами кукурузы в зависимости от сроков внесения гербицидов (ср. за 3 года), тыс. м2/га дней

Полученные данные по влиянию гербицидов и удобрений на урожай зерна кукурузы показали (табл. 4), удобрения обеспечили прибавку урожая (на контроле) по гибриду КР-385МВ - 1,1т/га (12,2%), а по гибриду КР-382МВ - 1,3 т/га (12,6%).

Рис.1.Влияние гербицидов на засоренность и гибель сорняков - без внесения удобрений

Рис.2.Влияние гербицидов на засоренность и гибель сорняков - при внесении удобрений.

При внесении Титуса прибавка урожая по гибридам КР385МВ и КР382МВ составила 0,80 т (15,1%) и 0,70 т (12,1%) без удобрений и 1,79 (27,8%) - 2,4 (46,8%) т/га - при их применении.

Внесение баковой смеси почвенных гербицидов обеспечила прибавку урожая у отечественных гибридов (КР385МВ и КР382МВ) - на 2,4 т/га (47,0 и 46,8%) без удобрений и - на 4,1 т/га (67,7%) - 3,1 т/га (49,7%) - на удобренном фоне.

Таблица 3 - Влияние гербицидов на засоренность посевов и гибель сорняков

При двукратной обработке посевов гербицидами урожай зерна среднеспелых гибридов возрос (по сравнению с контролем) на 3,6 - 3,4 т, среднепозднего - на 2,7 т и позднеспелых - на 2,6 - 2,4 т/га (без удобрений), а с удобрениями - на 5,9 - 5,4; 4,5 и 3,9 - 4,4 т/га. У среднепозднего гибрида (ПР-38А24) это превышение составило: 0,9; 1,5 и 4,5 т/га, а у позднеспелых (ПР-37Б05 и ПР-38х67) соответственно: 0,6 - 0,7; 1,3 - 2,2 и 2,6 - 3,9 т/га.

Таблица 4 - Урожай зерна кукурузы в зависимости от изучаемых приемов, т/га

На контрольных вариантах наименьшее содержание крахмала в зерне выявлено у среднеспелых гибридов отечественной селекции (КР- 385МВ и КР- 382МВ), составившие 49,15 - 49,40% - без внесения удобрений и 51,30 - 51,70% - на фоне удобрений, то есть удобрения повышали содержание крахмала в зерне на 2,15 - 2,30%.

Высокой крахмалистостью зерна выделялся среднепоздний (ПР-38А24 - 56,45 - 57,10%) и позднеспелый (ПР-38х67 - 52,85 - 56,95%) гибриды на фоне N90P120K60 + листовая подкормка.

Таблица 5 - Химический состав зерна гибридов кукурузы и сбор питательных веществ с 1 га в зависимости от применения гербицидов и удобрений (ср. за 3 года).

Лабораторные анализы зерна показали, что самое высокое содержание крахмала отмечено у всех возделываемых гибридов при двукратной обработке посевов гербицидами. В зерне отечественных гибридов содержание крахмала при этом составило 63,16 - 65,96 % (без удобрений) и 64,66 - 66,40% (с удобрением), а у зарубежных - соответственно - 64,33 - 69,96 и 67,13 - 71,10 %.

Высокой крахмалистостью зерна отличались среднепоздний (ПР-38А24 - 56,45 - 57,10%) и позднеспелые (ПР-38х67 и ПР-37Б05 - 52,85 - 56,95%) гибриды на фоне N90P120K60 + листовая подкормка.

Самый высокий сбор крахмала установлен при сочетании до всходового и послевсходового внесения гербицидов. Если у среднеспелых гибридов этот показатель без внесения удобрений составил 5,41 - 5,74 т, среднепозднего - 4,85 - 6,01 т и позднеспелых - 4,76 т/га, то внесение удобрений приводило к дальнейшему увеличению его сбора соответственно до 7,55 - 7,95 т, 8,06 т и 6,76 - 6,91 т/га. Наибольший сбор крахмала установлен у отечественных гибридов (ПР-38А24 - 8,06 т/га и КР-385МВ - 7,95 т/га) при двукратной обработке посевов гербицидами на фоне внесения удобрений.

Общее содержание жира в зерне составило от 3,32 до 4,86%. Самым низким оно было у гибридов, выращенных без внесения гербицидов и удобрений (3,32- 3,80%). Наибольшей жирностью характеризовалось зерно кукурузы при двукратной обработке посевов гербицидами. Оно содержало жира без внесения удобрений - от 4,27 до 4,81%, а при их внесении - от 4,50 до 4,86%. При этом общий сбор жира с 1 га колебался от 0,17 т (на контроле) до 0,54 т (при двукратной обработке посевов гербицидами на фоне удобрений).

Содержание азота (N) в зерне является индикатором сырого протеина. На контрольном варианте без внесения гербицидов и удобрений N содержалось в зерне 1,03 - 1,16%, а при внесении удобрений 1,04 - 1,23%. Заметное увеличение содержания N в зерне отмечено при обработке почвы баковой смесью гербицидов, а также Мерлина + Трофи с Титусом на удобренных вариантах. Содержание N при этом колебалось в пределах от 1,17 - 1,39 до 1,43 - 1,49%. Это о...