Формирование зерновой продуктивности раннеспелых гибридов кукурузы в условиях Среднего Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ФОРМИРОВАНИЕ ЗЕРНОВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ РАННЕСПЕЛЫХ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

В.В. КОШЕЛЯЕВ

FORMATION OF CORN PRODUCTIVITY IN EARLY RIPE MAIZE HYBRIDS IN THE CONDITIONS OF MIDDLE POVOLZH'E

V.V. Koshelyaev

The variety's peculiarities of growth, development and photosynthesis in early ripe hybrids of maize in the conditions of forest-steppe zone of Middle Povolzh'e were studied. The effect of different factors on productivity of maize hybrids and formation of elements of crop structure were estimated. It was shown, that hybrids of the ripeness group ФАО100-150 is characterized the stable high photosynthetic activity. The biggest adaptation capacity during investigated years was revealed in the hybrids Росс 145 MB and ЗПТК 196, their productivity was 5,3-6,1 and 5,3-6,8 t/ha, respectively.

Изучали сортовые особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности раннеспелых гибридов кукурузы при возделывании в лесостепной зоне Среднего Поволжья. Оценивали степень влияния различных факторов на урожайность гибридов кукурузы и формирование элементов структуры урожая.

В мировом земледелии кукурузу возделывают в основном на зерно. В нашей стране посевы кукурузы предназначены прежде всего для получения листостебельной массы на силос (1, 2). Однако современные раннеспелые гибриды кукурузы способны формировать спелое зерно в районах с ограниченными тепловыми ресурсами. Так, показано, что в природно-климатических условиях Ульяновской, Тульской, Тамбовской и Пензенской областей правильно подобранные раннеспелые гибриды кукурузы при соблюдении технологии их возделывания достигают фазы физиологической спелости зерна за 104-120 сут вегетации и формируют урожайность 5-9 т/га (3-7). Сотченко с соавт. пришли к выводу, что в настоящее время реально ставить вопрос об увеличении посевов кукурузы на зерно не только в традиционных районах возделывания этой культуры, но и в Центрально-Черноземных областях, Поволжье, на Южном Урале, Алтае и др. (8).

Лесостепь Среднего Поволжья, и, в частности, Пензенская область, относится к зоне, где кукурузу традиционно выращивали на силос. Поэтому существует объективная необходимость сортоизучения раннеспелых гибридов кукурузы для возделывания на зерно в местных почвенно-климатических условиях.

Целью нашей работы было исследование сортовых особенностей формирования продуктивности раннеспелых гибридов кукурузы на зерно и выделение форм, наиболее приспособленных к почвенно-климатическим условиям Среднего Поволжья.

Методика. Опыты проводили в 1999-2001 годы в учебно-опытном хозяйстве Пензенской государственной сельскохозяйственной академии. Площадь делянки составляла 10 м², повторность опыта -- 4-кратная, размещение делянок -- рендомизированное. Почва опытного участка -- чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое -- 6,8 %; легкогидролизуемого азота -- 12,5-13,0, подвижного фосфора -- 7,5-8,2, обменного калия -- 16,5-18,7 мг/100 г почвы; реакция почвенного раствора слабокислая, гидролитическая кислотность -- 3,65 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований -- 37,0 мг-экв/100 г почвы.

Объектом исследований служили районированные гибриды кукурузы группы спелости ФАО 100-150 и 150-200: Нарт 150 СВ, Кинбел 144 СВ, Росс 144 МВ, Росс 145 МВ, Росс 151 МВ, Кинбел 181 СВ, Катерина СВ, Коллективный 172 МВ, Самбез 165 МВ, Росс 191 МВ, Росс 197 МВ, Росс 199 МВ, Коллективный 181, Краснодарский 200, ЗПТК 196.

Определяли следующие показатели: сроки прохождения отдельных фаз роста и развития при различных суммах эффективных температур; фотосинтетический потенциал (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) (9); элементы структуры урожая и урожайность зерна. Площадь поверхности листьев замеряли на 10 растениях каждого варианта в двух несмежных повторениях и рассчитывали посредством умножения длины листа на максимальную ширину и на коэффициент 0,75.

Фенологические наблюдения проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (10), статистическую обработку данных -- по Доспехову (11) с использованием пакета прикладных программ Excel 2000, Statistica 4.5, Statgraphics Plus for Windows 2.1.

Климат зоны умеренно теплый, за год выпадает 450-500 мм осадков; сумма осадков за вегетационный период (май-сентябрь) составляет 250-280 мм, продолжительность безморозного периода -- 125-138 сут. Сумма осадков за вегетационный период в 1999 году составляла 400,2 мм (средняя многолетняя -- 249 мм), что на 60,7 % выше нормы; сумма активных температур -- 2600 ^оС (превышала среднюю многолетнюю на 13 %). Последующие годы исследований -- 2000 и 2001 -- характеризовались как прохладные, но достаточно влагообеспеченные: сумма активных температур составляла соответственно 2153 и 2200 ^оС (на 7,0 и 4,5 % ниже средней), сумма осадков за вегетационный период -- соответственно 326,9 и 275 мм (на 77,9 и 26,0 мм выше среднемноголетней).

Результаты. Наиболее короткий период вегетации был отмечен в 1999 году: он колебался от 112 сут у гибридов Росс 144 МВ и Росс 145 МВ до 118 сут у гибридов Росс 191 МВ, Росс 197 МВ, Росс 199 МВ, Коллективный 181 и Краснодарский 200. В 2000 и 2001 годах продолжительность вегетационного периода увеличилась на 8-10 сут и составляла соответственно 120-128 и 122-128 сут. С увеличением вегетационного периода у всех гибридов значительно возрастала продолжительность отдельных фаз развития: период от всходов до цветения початков был больше на 5-8 сут по сравнению с таковым в 1999 году.

Между продолжительностью вегетационного периода и межфазных периодов, с одной стороны, и продуктивностью растений, -- с другой, выявлена высокая корреляционная зависимость. Считается, что сумма положительных температур для гибридов практически не изменяется в зависимости от сроков посева или года выращивания, поэтому мы проанализировали продолжительность фаз роста и развития у гибридов кукурузы группы спелости ФАО 100-150 при различных суммах эффективных температур и гидротермических коэффициентах. При этом было установлено, что сумма эффективных температур по годам до наступления той или иной фазы существенно менялась (рис.). Так, в 1999 году сумма эффективных температур в периоды всходы--цветение початков (53 сут) и цветение початков--физиологическая спелость зерна (60 сут) составляла соответственно 695 (ГТК = 1,1) и 610 ^оС (ГТК = 1,1); за весь период вегетации (113 сут) -- 1316 ^оС. В 2000 и 2001 годах эти показатели составляли в период всходы--цветение початков (59-63 сут) соответственно 485 (ГТК = 1,7) и 433 ^оС (ГТК = 1,0), в период цветение початков--физиологическая спелость зерна (63 сут) -- 330 (ГТК = 1,4) и 365 ^оС (ГТК = 1,0); за весь период вегетации (соответственно 122 и 126 сут) -- 815 и 798 ^оС. В наибольшей степени изменялась продолжительность периода всходы--цветение початков. Поскольку продолжительность периода цветение--физиологическая спелость зерна была относительно стабильной, то различные сроки цветения початков обусловливали неодинаковую длину вегетационного периода.

Продолжительность фаз вегетации гибридов кукурузы при различных суммах эффективных температур по годам исследований: А, Б и В -- соответственно 1999, 2000 и 2001 годы; I -- посев--всходы; II -- всходы--цветение метелок; III -- цветение метелок--цветение початков; IV -- цветение початков--физиологическая спелость зерна.

Вегетационный период гибридов кукурузы в местных условиях может продолжаться 125-138 сут. Поэтому, учитывая, что посев и уборка длятся несколько суток, предпочтение следует отдавать гибридам с вегетационным периодом 122-124 сут, к которым относятся Нарт 150 СВ, Кинбел 144 СВ, Росс 144 МВ, Росс 145 МВ, Росс 151 МВ.

Высота растений, интенсивность образования листьев, общая площадь листовой поверхности и ее фотосинтетическая деятельность оказывают решающее влияние на продуктивность растений, так как до 95 % сухой массы формируется из органических веществ, первично образующихся в листьях. В 1999 году растения гибридов в среднем были выше на 29,7 и 15,9 см, а площадь поверхности листьев на 10,8 и 4,9 дм²/раст. больше, чем соответственно в 2000 и 2001 годах. Максимальные показатели отмечены у гибридов Росс 191 МВ, Росс 197 МВ, Росс 199 МВ, Краснодарский 200 и ЗПТК 196.

Число листьев для каждого гибрида в среднем за годы исследований было относительно постоянным, что обусловлено генотипом растений и косвенно отражает их скороспелость. В то же время число фотосинтезирующих (зеленых) листьев в период цветения метелок зависело от погодных условий года выращивания. По площади поверхности листьев можно судить, насколько генотип приспособлен к меняющимся условиям выращивания. Таким критерием может служить площадь поверхности листьев в неблагоприятный для роста и развития гибридов 2000 год. Относительно 1999 года этот показатель снижался у гибридов на 7,6-14,0 дм²/раст. Наименьшая разница по площади поверхности листьев выявлена у гибридов Нарт 150 СВ и Росс 145 МВ -- соответственно 7,6 и 8,0 дм²/раст.

Известно, что при урожайности зерна 10 т/га посевы кукурузы должны сформировать листовую поверхность площадью не менее 40-45 тыс. м²/га. В условиях Среднего Поволжья максимальная площадь поверхности листьев за все годы исследований сформировалась в фазе цветения метелок у гибрида ЗПТК 196 -- 28,0-34,4 тыс. м²/га; несколько меньший показатель отмечен у гибридов Росс 191 МВ (28,0-34,3), Росс 199 МВ (27,5-33,2), Коллективный 181 (27,1-33,1) и Краснодарский 200 (27,1-34,4 тыс. м²/га). В менее благоприятный по погодным условиям 2000 год у растений гибрида Росс 145 МВ площадь поверхности листьев составляла 26,6 тыс. м²/га (средний показатель по всем гибридам -- 25,3 тыс. м²/га), что свидетельствует о более высокой адаптационной способности этого гибрида по сравнению с другими.

Наибольший фотосинтетический потенциал выявлен у гибридов Катерина СВ, Росс 191 МВ, Росс 197 МВ, Росс 199 МВ, Коллективный 181, Краснодарский 200 и ЗПТК 196, характеризующихся также наибольшими показателями по площади поверхности листьев и длине вегетационного периода (табл. 1). Однако ФП не отражает ЧПФ: в 1999 году высокая ЧПФ наблюдалась у гибридов Росс 145 МВ, Росс 141 МВ, Росс 151 МВ, Катерина СВ, Краснодарский 200 и ЗПТК 196, причем ФП гибридов

1. Фотосинтетический потенциал (ФП) и чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) гибридов кукурузы в зависимости от погодных условий по годам исследований

Росс 145 МВ и Росс 151 МВ был низким, то есть для последних характерна более продуктивная работа листьев. В 2000 году по показателям ЧПФ выделились гибриды Росс 145 МВ, Кинбел 144 СВ, Росс 151 МВ, Росс 144 МВ и ЗПТК 196, у которых (за исключением Кинбел 144 СВ) в 2001 году выявлена наиболее высокая ЧПФ.

По данным оценки ФП и ЧПФ гибридов кукурузы, мы пришли к выводу, что стабильно высокой активностью работы листового аппарата в местных почвенно-климатических условиях обладают гибриды кукурузы Росс 145 МВ, Росс 144 МВ, Росс 151 МВ и ЗПТК 196: на каждую тысячу единиц ФП у них формируется соответственно 1,66-1,71; 1,50-1,66; 1,61-1,66 и 1,50-1,72 кг зерна.

Урожайность зерна зависит от количества и индивидуальной продуктивности растений, которая определяется влиянием факторов внешней среды и обусловлена нормой реакции генотипа, как следствие адаптации. Поэтому при оценке гибридов важно знать, как меняются основные элементы структуры урожая в зависимости от погодных условий (2).

Характер изменчивости абсолютных средних показателей элементов структуры урожая имел определенную закономерность (табл. 2). Так, по длине початков, числу рядов зерен, числу зерен в ряду и початке коэффициент вариации (V) был выше 10, но ниже 20 % независимо от года выращивания и генотипа гибрида, причем масса початка и зерна с одного растения характеризовались высокой изменчивостью -- V = 19,626,9 %. Стабильно низкая изменчивость (V = 6,47,8 %) наблюдалась по выходу зерна, что обусловлено генотипом гибридов. Абсолютные показатели по массе зерна с початка и стержня, определяющие выход зерна, могут значительно изменяться, о чем свидетельствует высокий коэффициент вариации по массе зерна с одного растения (V = 20,423,6 %); однако соотношение показателей этих признаков всегда оставалось постоянным. Выход зерна может существенно уменьшаться только в тех случаях, когда в период цветения растений погодные условия вызывают гибель пыльцы (через повышенную или пониженную температуру воздуха) или создают большой разрыв между цветением генеративных органов (7 сут и более), что приводит к образованию череззерницы. В наших исследованиях таких явлений не наблюдалось.

2. Оценка изменчивости элементов структуры урожая у гибридов кукурузы группы спелости ФАО 100-150 в зависимости от погодных условий по годам исследований

В почвенно-климатических условиях Среднего Поволжья связи между элементами зерновой продуктивности у раннеспелых гибридов ранее не оценивали, что, однако, представляет научный интерес. Как и следовало ожидать, индивидуальная продуктивность растений в большей степени определяется массой початков (r = 0,8010,927). Судя по коэффициенту детерминации (r²), зерновая продуктивность растений на 64,2-85,9 % обусловлена массой початка. Высокая корреляционная зависимость выявлена между массой зерна с одного растения и числом зерен в початке и в ряду, а также длиной початка (r = 0,3130,703). Необходимо отметить, что взаимосвязь между длиной початка и зерновой продуктивностью не всегда была устойчивой по годам исследований: коэффициент корреляции в 2001 году оказался недостоверным. Неустойчивый вклад в формирование продуктивности растений вносил признак «число рядов зерен»: в одни годы этот признак обусловливал зерновую продуктивность растений на 27,5-38,8 %, в другие -- на 0-7,3 %. Не наблюдалось прямой взаимосвязи между продуктивностью и выходом зерна с початка.

В связи с тем, что у гибридов кукурузы между массой зерна с одного растения и массой початка выявлена наиболее тесная взаимосвязь, целесообразно было проанализировать корреляции между последним и другими элементами зерновой продуктивности. Средняя, но стабильная взаимосвязь, а в отдельных случаях (2000 год) высокая (r = 0,713), прослеживалась между массой початка и числом зерен в нем. Так, коэффициент детерминации, определяющий долю влияния числа зерен в початке на его массу, колебался по годам и гибридам от 20,2 до 50,8 %. Несколько меньшая, но стабильная корреляция была отмечена между массой початка и числом зерен в ряду (r = 0,3360,604). На первый взгляд, такой же характер носили корреляционные связи между массой початка и его длиной, однако при определенных условиях они были неустойчивыми. У гибридов в группе спелости ФАО 100-150 взаимосвязь между массой и числом рядов зерен на початке характеризовалась как положительная слабая, но стабильная, а в группе ФАО 150-200 она либо отсутствовала (1999 год), либо была отрицательной (2000 год), лишь в 2001 году r = 0,543.

Поскольку между массой початка и числом зерен в початке существует средняя положительная достаточно стабильная по годам взаимосвязь, мы проанализировали корреляции между последним признаком и другими элементами структуры урожая. У гибридов ранней группы спелости (ФАО 100-150) число зерен в початке существенно зависело от числа рядов зерен: в 1999, 2000 и 2001 годах коэффициенты корреляции составляли соответственно 0,804; 0,736 и 0,733. Высокий коэффициент корреляции между числом зерен в початке и в ряду отмечен в 2000 году -- r = 0,771; в 1999 и 2001 годах этот показатель не превышал средних значений. Между числом зерен в початке и его длиной взаимосвязь носила неустойчивый характер, а в 2001 году практически отсутствовала.

Следовательно, индивидуальная зерновая продуктивность гибридов кукурузы определяется массой початка. В свою очередь масса початка не имеет однозначной сильной взаимосвязи с другими признаками продуктивности, которые могли бы служить косвенными маркерами для отбора форм, оптимально адаптированных к местным почвенно-климатическим условиям. Вместе с тем масса початка обусловлена числом зерен в нем, а для таких гибридов, как Нарт 150 СВ, Кинбел 144 СВ, Росс 144 МВ, Росс 145 МВ и Росс 151 МВ, число зерен в початке -- числом рядов зерен.

Внешние факторы среды, а также приемы возделывания оказывают существенное влияние на изменчивость результирующего признака -- урожайность гибридов. В связи с этим определенный интерес представляет степень, или доля, влияния того или иного фактора на урожайность зерна:

По степени влияния на урожайность гибридов кукурузы первое место занимали погодные условия, складывающиеся в год выращивания, -- 52,5 %; второе место -- генотип, то есть при правильном подборе гибридов урожайность зерна можно повысить на 22,4 %. Взаимодействие год--гибрид обусловливало варьирование урожайности на 12,5 %.

По урожайности гибриды кукурузы были сгруппированы на основе данных двухфакторного дисперсионного анализа (табл. 3). При этом в

3. Урожайность различных гибридов кукурузы и содержание сухого вещества в зерне на момент уборки по годам исследований

первую группу вошли гибриды, у которых разница по урожайности зерна относительно среднего значения по опыту (5,5 т/га) была положительной и больше НСР₀₅; во вторую группу -- гибриды, у которых эти отклонения не выходили за пределы НСР₀₅; в третью группу -- гибриды, отклонения которых имели отрицательный знак и по абсолютному значению были больше НСР₀₅. По усредненным за 3 года исследований данным в первую группу вошел только один гибрид ЗПТК 196; во вторую -- гибриды Росс 145 МВ, Росс 151 МВ, Катерина СВ, Самбез 165 МВ, Росс 191 МВ, Росс 197 МВ, Росс 199 МВ, Коллективнный 181 и Краснодарский 200; в третью -- гибриды Нарт 150 СВ, Кинбел 144 СВ, Росс 144 МВ, Кинбел 181 СВ и Коллективнный 172 МВ. Наибольшей адаптационной способностью обладали гибриды Росс 145 МВ и ЗПТК 196: за годы исследований урожайность этих гибридов дважды достоверно превышала среднюю по опыту и только один раз была на уровне средней урожайности всех гибридов.

Таким образом, с учетом суммы эффективных температур, почвенно-климатических условий Среднего Поволжья и агротехнических приемов возделывания гарантированное получение спелого зерна способны обеспечивать гибриды группы спелости ФАО 100-150, период вегетации которых составляет 112-124 сут. Для гибридов этой группы (за исключением ЗПТК 196, который можно отнести к группе спелости ФАО 150-200) характерна стабильная и высокая фотосинтетическая активность; зерновая продуктивность определяется массой початка, которая зависит от числа зерен и числа рядов зерен. Поскольку эти признаки обусловлены генотипом, можно предположить, что для возделывания в условиях Среднего Поволжья наиболее эффективным будет использование раннеспелых гибридов кукурузы, характеризующихся многорядностью початков; урожайность зерна этих гибридов в зависимости от погодных условий составляет 4,3-6,8 т/га.

кукуруза зерно почвенный урожай

Литература

К р а м а р е в С.М. Мировое производство зерна кукурузы и его дальнейшее развитие. Кукуруза и сорго, 1999, 3: 4-6.

Ш п а а р Д., Д р е г е р Д., К р а ц ш Г. и др. Кукуруза. Минск, 1999.

Ш п а к о в А.С., Г а л и а к б е р о в А.Г., В л а с о в В.Г. Возделывание кукурузы по ресурсосберегающим технологиям в Среднем Поволжье. Кукуруза и сорго, 1998, 1: 8-10.

Г а л и а к б е р о в А.Г. Агроклиматические и биологические основы совершенствования технологии возделывания сахарной свеклы и кукурузы в лесостепи Среднего Поволжья. Докт. дис. Ульяновск, 1998.

Т е л и х К.М. Продуктивность кукурузы в Тульской области. Кукуруза и сорго, 1999, 5: 8-10.

К о ш е л я е в В.В., С е р к о в В.А. Селекция раннеспелых линий кукурузы в Пензенской области. Кукуруза и сорго, 2000, 5: 11-15.

А ф о н и н Н.М. Особенности выращивания кукурузы на зерно в Тамбовской области. Кукуруза и сорго, 2002, 3: 2-4.

С о т ч е н к о В.С., М у с о р и н а Л.И. Состояние и перспективы возделывания кукурузы в России. Кукуруза и сорго, 2000, 4: 2-5.

К а ю м о в М.К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. М., 1989.

Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1971; 1972: 1-3.

Д о с п е х о в Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985.

Размещено на Allbest.ru