Способ повышения продуктивности кукурузы Российский патент 2024 года по МПК A01G22/20 C05F3/00 C05G1/00 C05D9/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству, и может быть использовано при выращивании кукурузы на силос в агроклиматических условиях Верхневолжья.

Кукуруза (Zeamays L.) - высокопродуктивное растение многостороннего использования, обладающее мощным генетическим потенциалом и ценными биологическими особенностями. Она является основной силосной культурой мирового земледелия. Благодаря селекционным достижениям созданы раннеспелые гибриды I поколения с высокими антистрессовыми свойствами, позволяющие при возделывании их по инновационным технологиям формировать высокую урожайность даже в северных районах кукурузосеяния, к которым относится Тверская область (56-58°СШ). Здесь кукуруза является основной силосной культурой, обеспечивающей создание прочной кормовой базы для крупных молочных комплексов. Как показали исследования [Усанова, З.И. Технология возделывания кукурузы на силос с початками в молочно-восковой спелости в Центральном Нечерноземье: учебное пособие под общей редакцией З.И. Усановой / З.И. Усанова, П.И. Мигулев, Ю.Т. Фаринюк, М.Н. Павлов - Тверь: Тверская ГСХА. - 2022. - 124 с.; Усанова, З.И. Технология возделывания кукурузы на силос с початками в молочно-восковой спелости в условиях Верхневолжья: учебное пособие под общей редакцией З.И.Усановой / З.И. Усанова, Ю.Т. Фаринюк, М.Н. Павлов - Тверь: Редакционно-издательский центр ТвГТУ. - 2018. - 111 с.; Шульгин, И.А. Растение и солнце / И.А. Шульгин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 251 с.], в условиях Верхневолжья отдельные гибриды способны формировать урожайность с КПД ФАР 2,5-3,5%.

Анализ источников научной литературы выявил значимость проблемы увеличения производства зеленой массы и зерна кукурузы за счет оптимизации минерального питания путем внесения высоких доз органических удобрений, в том числе подстилочного навоза крупного рогатого скота (КРС), использования некорневых подкормок и высокопродуктивных гибридов отечественной селекции.

Известно множество способов повышения урожайности и качества зеленой массы кукурузы.

Известен способ возделывания кукурузы (Патент РФ №2473201, кл. А01С 21/00, 2011), включающий внесение удобрений и гербицидов. До всходов вносят смесь гербицидов «Мерлин» и «Торфи» из расчета 0,08 кг/га и 1,25 л/га. В фазе 3-5 листьев проводят подкормку растений смесью брексил-цинка в дозе 0,15-0,25 кг/га, «Кристалона» - 2,5-3 кг/га и карбамида нормой 5-6 кг/га. Способ способствует повышению продуктивности и качества кукурузы.

Известны способы повышения урожайности кукурузы, предусматривающие обработку растений кукурузы в фазы 2-4 и 5-6 листьев следующими соединениями в количестве 30 г/га - 3-амино-4,5,6-триметилтиено[2,3-6]пиридил-2-карбоновой кислоты (фуран-2-ил-метил)-амидом [патент РФ №2654589, кл. A01N43/90, А01Р21/00, 2017], 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-4-(нитробензилиден)]гидразино}никотинонитрилом [патент РФ №2683533, кл. A01N43/40, А01Р21/00, 2017], 3-[(3-метилфенил)-карбоксамидо]-1,4,6-триметил-5-хлорпиразоло[4,5-b]пиридином [патент РФ №2690884, кл. A01N37/18, А01Р21/00, 2018] и 4,6-диметилтриазоло-[1,5-а]пиримидил-2-сульфанил)-2-трифторацетнилидом [патент РФ №2726431, кл. A01N31/04, А01Р21/00, 2019].

К недостаткам известных способов повышения урожайности кукурузы с применением вышеописанных химических препаратов следует отнести сложность в приготовлении этих препаратов, использование дорогостоящих компонентов, использование органических растворителей, представляющих экологическую опасность, достаточно высокий расход препаратов на единицу посевной площади.

Кроме того, в последние годы наблюдается ускоренное развитие органического сельского хозяйства и его продукции во многих странах мира. Темпы прироста производства органического продовольствия в настоящее время составляют более 30%. Реализация агротехнологий с учетом требований к ведению органического сельского хозяйства требует особого внимания к ассортименту применяемых удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений [Сычев В.Г. Современное состояние плодородия почв и основные аспекты его регулирования. - М.: РАН, 2019. - 328 с.].

Известен способ повышения урожайности и качества зеленой массы кукурузы (Патент РФ №2775655, кл. A01G22/20, 2021, прототип). Способ предусматривает совместное действие макроэлементов в основное допосевное внесение под предпосевную культивацию - азофоска 200 кг/га + аммиачная селитра 650 кг/га + сульфат калия 830 кг/га и органоминерального микроудобрения Батр Zn в листовую подкормку в фазу 8 листьев культуры, 1 л/га.

Способ обеспечивает повышение урожайности и качества зеленой массы кукурузы, однако допосевное внесение высоких доз минеральных удобрений не всегда обоснованно и экономически оправдано. Не менее значимым в экономическом аспекте является полнообъемное использование в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур таких видов удобрений, как навоз - источник питательных веществ для получения высоких урожаев, в том числе кукурузы.

В крупных животноводческих комплексах до 40% выхода органических удобрений не используется и хранится на прифермерских площадках или размещается на полях утилизации, вследствие чего возможно загрязнение грунтовых и поверхностных вод. При этом потребность в удобрениях для обеспечения бездефицитного баланса элементов питания удовлетворяется на 15-20 процентов. За последние 25 лет применение органических удобрений в России сократилось в 7 раз. Для оптимизации режима органического вещества в почвах необходимо вносить навоза в среднем по России 6-7 т/га, а с учетом чистых паров - 500 млн т в год. В настоящее время выход органических удобрений в пересчете на навоз подстилочный составляет 211 млн т [Еськов, А.И. Современное состояние и перспективы использования органических удобрений в сельском хозяйстве России / А.И. Еськов, С.М. Лукин, Г.Е. Мерзлая // Плодородие, 2018. - №1. - С.20-23].

Применение навоза КРС позволяет решить не только вопросы хозяйственного использования скопившихся вокруг крупных животноводческих ферм значительных объемов ценных органических удобрений, но и создает благоприятный фон для земледелия в целом, повышая плодородие почв при использовании значительно меньшего количества минеральных удобрений, следствием чего является улучшение экологического состояния окружающей среды.

Известно, что научно обоснованный подход к системе удобрения -залог получения высоких урожаев кукурузы. Эта культура очень требовательна к питательным веществам, что связано с высокой интенсивностью протекающих химических реакций ростовых процессов, а также формированием большой вегетативной массы. [Еремин, Д.И. Научно - обоснованный подход к системе удобрений - залог получения зерна кукурузы в лесостепной зоне Зауралья (аналитический обзор) / Д.И.Еремин, Е.А. Демин // Вестник ГАУ Северного Зауралья, 2016. - №3 (34). - С.6-13].

Одним из наиболее эффективных способов применения удобрений в технологии возделывания полевых культур является программирование урожая, способное обеспечить получение высоких урожаев современных гибридов с низкой себестоимостью продукции и высоким уровнем рентабельности производства [Усанова, З.И. Методика выполнения научных исследований по растениеводству / Учебное пособие / З.И.Усанова. - Тверь: Тверская ГСХА, 2015. - 143 с.].

При этом программирование урожая предполагает разработку комплекса технологических приемов, обеспечивающих оптимизацию регулируемых факторов среды для получения заданного высокого уровня урожайности полевой культуры (Шатилов И.С., 1973), откуда следует, что запрограммированный урожай (запрограммированная урожайность) урожай полевой культуры, который предполагается получить в результате реализации комплекса технологических приемов, разработанных при программировании урожая, а запрограммированный фон минерального питания - это фон, который рассчитан на получение запрограммированной урожайности с учетом наличия питательных веществ в почве и вносимых органических и минеральных удобрений».

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа повышения продуктивности кукурузы путем оптимизации хода продукционного процесса гибридов кукурузы отечественной селекции за счет применения навоза КРС, макро- и микроэлементных удобрений при выращивании на запрограммированном фоне минерального питания.

Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в повышении урожайности и качества урожая гибридов кукурузы отечественной селекции за счет оптимизации хода продукционного процесса путем внесения высоких доз подстилочного навоза крупного рогатого скота с компенсацией недостающих в нем элементов питания (N, Р, K) минеральными удобрениями и некорневой подкормки растений кукурузы водорастворимым комплексным удобрением с хелатными формами микроэлементов Акварин 5 при выращивании на запрограммированном фоне минерального питания, что позволяет создать прочную кормовую базу для крупных молочных комплексов. Использование удобрительного сырья - навоза КРС, лежит в основе экономической и экологической целесообразности способа, чем достигается снижение себестоимости получаемой экологически чистой продукции кукурузы. Использование для некорневой подкормки в заявленном способе повышения продуктивности кукурузы нового препарата Акварин 5 расширяет ассортимент экологически чистых удобрений, применяемых в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур, в частности высокопродуктивных гибридов отечественной селекции кукурузы в агроклиматических условиях Верхневолжья.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что способ повышения продуктивности кукурузы предусматривает основное допосевное внесение удобрений и некорневую подкормку растений кукурузы в фазу выхода в трубку комплексным удобрением. Возделывают отечественные гибриды кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ. Основное допосевное внесение удобрений включает внесение навоза КРС путем равномерного распределения его по поверхности почвы с последующим запахиванием на глубину 18-20 см и минеральных удобрений под предпосевную культивацию. При этом минеральными удобрениями компенсируют недостающие элементы питания (N, Р, K) в навозе КРС. Доза навоза КРС 80 т/га и минеральные удобрения, представленные аммиачной селитрой в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади, рассчитана на получение урожайности растений кукурузы с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5%. В качестве комплексного удобрения для некорневой обработки растений кукурузы применяют препарат Акварин 5 с концентрацией его в рабочем растворе 1% и нормой расхода рабочего раствора 300 л/га. Растения кукурузы обрабатывают путем мелкодисперсного орошения в сухую безветренную погоду.

В ходе разработки нового способа повышения продуктивности отечественных гибридов кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ, адаптированных к агроклиматическим условиям Верхневолжья, изучено влияние различных доз навоза КРС с компенсацией недостающих в навозе КРС элементов питания (N, Р, K) минеральными удобрениями, рассчитанных на получение урожайности растений кукурузы с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5% и 3,5%, и водорастворимого комплексного удобрения с микроэлементами в хелатной форме Акварин 5 для некорневой подкормки растений кукурузы на ход продукционного процесса. С учетом экологической направленности и экономической целесообразности способа сделан выбор доз удобрений и способы удобрения растений кукурузы каждым из них. Доказано, что хорошее развитие растений и желаемая прибавка урожая получаются только при полноценном, многоэлементном комплексном питании растений.

В настоящее время во всем мире резко возрос интерес к органическим удобрениям, что объясняется, прежде всего, повышенными требованиями рынка потребления продуктов питания к их качеству и экологичности, в связи с чем сельхозпроизводитель вынужден особое внимание уделять плодородию почвы. Почвы под зерновыми культурами, в том числе кукурузы, ежегодно теряют 0,5-1 т/га гумуса. С потерями гумуса наблюдается ухудшение водно-физических, химических и биологических свойств почвы и снижение урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур.

Традиционно расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия добивались при использовании органических удобрений: навоза КРС, различных видов компостов, торфа, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы, пожнивных остатков (патент РФ №2286666, кл. A01G 1/00, 2005; патент РФ №2044453, кл. A01G 1/00, 1993; патент РФ №2041585, кл. А01 В 79/02, A01G 1/00, А01С 1/00, 1993 и др.). Однако длительный срок разложения органических веществ в доступную для питания растений форму, потребность в дополнительном количестве азота для эффективного разложения (в противном случае используется доступный азот из почвы) требуют дополнительного обеспечения растений микроэлементами, важная роль которых в жизни растений общепризнанна. Их недостаток в почве или нахождение в недоступной для растений форме приводит к снижению количества и качества урожая, поражаемости различными заболеваниями, в связи с чем высокоэффективным приемом агротехники является некорневая подкормка растений в период вегетации. Еще больший эффект достигается, если микроэлементы для некорневых подкормок используют не в форме простых солей, а в хелатной форме. Микроэлементы в хелатной форме - биологически активной форме, способны легко транспортироваться и быстро усваиваются растениями. Попадая на поверхность листьев, хелаты микроэлементов легко проникают в растительную клетку, где активизируют деятельность ферментов, а через них воздействуют на биохимические процессы, протекающие в клетках, стимулируют рост и развитие растений. Отмечена высокая эффективность некорневых подкормок хелатированными формами микроэлементов, характеризующихся пролонгированностью действия на растительные ткани, продлевающего жизнедеятельность листового аппарата, и способствующих увеличению урожая и повышению его качества.

Хелаты для растений - неоценимые помощники, позволяющие усваивать микроэлементы практически на 90%, что в несколько раз снижает химическую нагрузку на почву. Хелат (от греческого chele, "клешня") - сложный органический комплекс, химическое соединение микроэлемента с хелатирующим (захватывающим) агентом. Такой агент прочно удерживает ионы микроэлементов в растворимом состоянии вплоть до момента поступления в растение, а затем высвобождает его, переводя в биологически доступную форму, и сам распадается на химические соединения, легко усваиваемые растениями. Комплексы эти биологически активны и близки по своей структуре к природным веществам (например, хлорофилл или витамин B₁₂ по своей природе являются хелатами), поэтому безвредны и эффективны для растения, особенно молодого. Они не связываются в почве и не вступают в сторонние реакции. Именно на основе хелатов созданы препараты нового поколения для некорневых подкормок растений (https://www.ogorod.ru/ru/now/fertilizers/13967/udobrenia-v-helatnoi-forme-chto-eto-takoe-i-chem-polezno-dlya-rastenii.htm).

К таким препаратам относится препарат для некорневой подкормки растений Акварин 5 - водорастворимое комплексное минеральное удобрение с микроэлементами в хелатной форме. Предназначено для питания полевых, садовых, декоративных, овощных культур в открытом и защищенном грунте с использованием любых систем полива и орошения, для корректирующих некорневых подкормок, в качестве антистрессанта при пестииидных обработках и неблагоприятных погодных условиях.

Состав: N - 18%; P₂O₅ - 18%, K₂O - 18%, MgO - 2%, S - 1.5%; Микроэлементы: Fe (ДТПА) - 0,054%; Zn (ЭДТА) - 0,014%; Cu (ЭДТА) -0,01%; Mn (ЭДТА) - 0,042%; Мо - 0,004%; В - 0,02%. Внешний вид: смесь порошка и гранул от белого до зеленого цвета [Акварин 5.URL: https://bhz.ru/catalog/akvarin/akvarin-5/ Дата обращения 25.01.2023]; Некорневую подкормку растений кукурузы производят путем опрыскивания растений кукурузы свежеприготовленным рабочим раствором препарата Акварин 5 в фазу выхода в трубку, что соответствует фазе 8 листьев. Опытным путем установлено и экспериментально подтверждено, что оптимальной дозой расхода препарата Акварин 5 является 3 кг препарата в виде порошка и гранул, растворенных в 300 л поливной воды, при норме расхода 300 л полученного рабочего раствора на 1 га.

Кукуруза предъявляет высокие требования к уровню плодородия почв и содержанию в них основных элементов питания - азота, фосфора, калия и микроэлементов, но в течение вегетации потребляет питательные вещества неравномерно. Наибольшее количество азота (40%), фосфора (31%) и калия (65%) она потребляет в фазу 7-8 листьев, тогда как в фазу 9-10 листьев - всего лишь, соответственно 4; 3 и 4%. [Муравин, Э.А. Агрохимия / Э.А. Муравин, В.И. Титова. - М.: Колос С, 2009. - 463 с.].

Опрыскивание растений кукурузы в фазу выхода в трубку наиболее предпочтительно. Кукуруза (по Ю.И. Чиркову, 1966) проходит 9 этапов органогенеза метелки (I - всходы, IX - цветение) и 12 этапов органогенеза початков. I и II этапы органогенеза початков совпадают с V этапом органогенеза метелки. За VI-IX этапы органогенеза метелки початок проходит IV, V, VI, VII, VIII, IX этапы. В это время идет генеративное развитие, формирование органов початка до цветения и оплодотворения. Это короткий период (около 30 дней: 10 дней до выметывания и 20 дней после выметывания), но очень важный. Он является критическим периодом роста и развития растений кукурузы, когда недостаток тепла, влаги, света и пищи приводит к невосполнимым потерям урожая. Срок некорневой подкормки в фазу выхода в трубку (фаза 8 листьев) выбран, чтобы обеспечить кукурузу дополнительными элементами питания в критический период.

Совместное действие органических удобрений, представленных навозом КРС в дозе 80 т/га, минеральных удобрений, представленных аммиачной селитрой в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади и макро- и микроэлементов в хелатной форме в водном растворе препарата Акварин 5 с концентрацией его в рабочем растворе 1% и расходом рабочего раствора 300 л/га при возделывании раннеспелых отечественных гибридов кукурузы на кормовые цели Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ, адаптированных к агроклиматическим условиям Верхневолжья, позволяет получить запрограммированную урожайность растений кукурузы с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5%, высокого качества, что является основой для создания прочной кормовой базы для крупных молочных комплексов.

Заявленный способ повышения продуктивности кукурузы поясняется таблицами, в которых представлены средние значения исследуемых показателей за 2021-2022 годы.

В таблице 1 представлена технология возделывания кукурузы в опытных посевах; в таблице 2 показана полевая всхожесть и густота стояния кукурузы; в таблице 3 - фотосинтетическая деятельность кукурузы в разных посевах, где ФПП - фотосинтетический потенциал посева; в таблице 4 - урожайность кукурузы в разных вариантах опыта; в таблице 5 приведены результаты анализа початков кукурузы, где MB - молочно-восковая спелость, В - восковая спелость, М- молочная спелость; в таблице 6 - качество урожая зеленой массы и початков, %, на абсолютно сухое вещество.

Заявленный способ повышения продуктивности кукурузы включает следующие операции:

- основное допосевное внесение удобрений: навоза КРС в дозе 80 т/га путем равномерного распределения его по поверхности почвы с последующим запахиванием на глубину 18-20 см и аммиачной селитры в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади под предпосевную культивацию; при этом минеральными удобрениями, представленными аммиачной селитрой, компенсируют недостающие N, Р, K в навозе КРС, причем доза навоза КРС с компенсацией в нем недостающих N, Р, K минеральными удобрениями рассчитана на получение урожайности отечественных гибридов кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5%;

- приготовление 1% -го рабочего раствора препарата Акварин 5 для некорневой подкормки растений кукурузы путем растворения 10 г препарата Акварин 5 в ~300 мл H₂O_dest с температурой 18-22°С в мерной колбе с последующим доведением объема раствора до 1 л дистиллированной водой;

- опрыскивание вегетирующих растений кукурузы свежеприготовленным рабочим раствором в фазу выхода в трубку путем мелкодисперсного орошения в сухую безветренную погоду при норме расхода рабочего раствора 300 л/га.

Пример конкретного выполнения заявленного способа.

Деляночные опыты проводили в ООО «Скопа» Сонковского района Тверской области в 2021 и 2022 годах на отечественных гибридах кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ. Почва опытного участка -дерново-подзолистая, сформированная на лессовидном суглинке. До закладки опыта в почве содержалось органического вещества - 2,4%, N щелочно-гидролизуемого - 68,0 мг/кг (по Корнфилду), P₂O₅ - 265,0 мг/кг и K₂O - 117,4 мг/кг (по Кирсанову), рН_сол. - 5,3.

Основную потребность в питательных веществах удовлетворяли за счет навоза КРС, недостающее в нем количество N, Р, K компенсировали внесением минеральных удобрений. Расчет программируемой урожайности и норм удобрения проведены по методикам М.К. Каюмова [Каюмов, М.К. Программирование урожаев / М.К. Каюмов // Московский рабочий, 1986. - 180 с.], З.И.Усановой [Усанова З.И. Методика выполнения научных исследований по растениеводству / Учебное пособие. - Тверь: Тверская ГСХА, 2015 - 143 с.].

Ниже приведен расчет программируемой урожайности растений кукурузы с КПД ФАР 2,5% и КПД ФАР 3,5% на дерново-подзолистой почве опытного участка в ООО «Скопа» Сонковского района Тверской области, сформированной на лессовидном суглинке, в котором до закладки опыта содержалось органического вещества - 2,4%, N щелочно-гидролизуемого - 68 мг/кг (по Корнфилду), P₂O₅ - 265 мг/кг и K₂O - 117,4 мг/кг (по Кирсанову), рН_сол. - 5,3 и минеральный фон питания растений кукурузы, соответствующий получению запрограммированной урожайности растений кукурузы с КПД ФАР 2,5% и КПД ФАР 3,5%.

В тексте использованы следующие сокращения:

КПД ФАР - коэффициент использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности. Измеряется в процентах;

ФАР - фотосинтетически активная радиация - видимая часть солнечного спектра с длиной волны от 380 до 720 нанометров (НМ) или 0,38-0,72 мкм (микрометров). Измеряется в МДж/м² или кДж/см².

Для расчета условно брали планируемую дату посева 11.05, дата уборки - 10.09.

Потенциальный урожай (ПУ) определяли по формуле:

Убиол.=104 × (ΣQ×КПД ФАР)/q, где

Убиол. - потенциальный урожай (ПУ) сухой фитомассы, ц/га;

ΣQ - суммарный приход ФАР от посева до полного созревания культуры в кДж/см², который берут из Агрометеорологических бюллетеней. Перевод МДж/м² в кДж/см²: 1 МДж/м²=10 кДж/см².

q - теплотворная способность единицы урожая.

Для определения урожая основной (товарной) продукции (зерна, клубней, корнеплодов) при стандартной влажности пользовали формулу:

Утов. (зел.м.)=(Убиол. * 100)/(содержание абсолютно сухого вещества в зеленой массе);

на фоне с КПД ФАР - 2,5%;

на фоне с КПД ФАР - 3,5%.

1. Приход ФАР с 11.05 по 10.09 равен 103,71 кДж/см².

2. q кукурузы=16328 кДж/кг.

3. Убиол.=(ΣQ*КПД ФАР*10⁴)/q=(103,71*3,5*10⁴)/ 16328=222,31ц/га.

4. У тов. (зел.м.)=(Убиол.* 100)/(содержание абсолютно сухого вещества в зеленой массе)=(222,31*100)/(25*1)=889,2ц/га или 88,9 т/га ≈85 т/га (взято для простоты расчета).

Фактически для простоты расчета удобрения вносили на урожайность 65 т/га зеленой массы - фон I и 85 т/га - фон II, хотя по приходу ФАР можно было получить 63,5 т/га - I-й фон и 88 т/га - II-й фон.

Расчет доз навоза КРС и NPK на запрограммированные уровни урожайности выполняли следующим образом.

Расчет производили исходя из того, чтобы использовать максимальное количество навоза и за счет навоза покрыть большую потребность в NPK. Оставшуюся потребность компенсировали за счет минеральных удобрений.

Расчет дозы минеральных удобрений выполняли по формуле для каждого основного недостающего элемента питания (N - азота, фосфора в форме Р₂О₅, калия в форме K₂O):

Д д.в.=((У*В)-(П*Км*Кп)-(Дн*Сн*Кн))/Ку, где

Д - расчетная норма элемента питания, кг действующего вещества;

У - планируемый урожай основной продукции, ц/га;

В - биологический вынос элемента питания на 1 ц зеленой массы, кг;

П - содержание элемента питания в мг/100 г почвы;

Км - коэффициент перевода из мг/100 г питательного вещества в кг/га;

Кп - коэффициент использования питательных веществ из почвы;

Дн - норма внесения органических удобрений, т/га;

Сн - содержание питательных веществ в 1 т органических удобрений, которые планируется вносить;

Кн - коэффициент использования NPK из органических удобрений;

Ку - коэффициент использования питательных веществ из удобрений.

Использовали следующие показатели выноса: N - 3,2; P₂O₅ - 1,9, K₂O - 4,0.

Содержание в почве составило: N - 68,0 мг/кг; P₂O₅ - 265,0 мг/кг, K₂O - 117,4 мг/кг.

Содержание в навозе составило: N - 3,80 кг/т; P₂O₅ - 2,37 кг/т, K₂O - 3,10 кг/т.

Км=3,0;

Кп (N)=0,3;Кп (Р₂О₅)=0,06;

Кп (K₂О)=0,28;

Кн (N)=0,3;

Кн (Р₂О₅)=0,4;

н (K₂О)=0,65;

Ку (N)=0,7;

Ку (Р₂О₅)=0,3;

Ку (K₂О)=0,85.

Коэффициенты взяты из учебного пособия: Усанова З.И. Методика выполнения научных исследований по растениеводству / Учебное пособие. - Тверь: Тверская ГСХА, 2015 - 143 с.

В случае, если бы мы вносили исключительно минеральные удобрения, их доза составила бы:

Расчет на 65 т/га зеленой массы:

Дд.в.N=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((65*3,2)-(68*3*0,3))/0,7=146,8/0,7=209,7 кг азота (N_209,7).

Дд.в.Р₂O₅=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((65*1,9)-(265*3*0,06))/0,3=75,8 / 0,3=252,7 кг P₂O₅ (Р_252,7).

Дд.в.K₂O=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((65*4)-(П7,4*3*0,28))/0,85=161,384/0,85=189,9 кг K₂O (К_189,9).

Расчет на 85 т/га зеленой массы:

Дд.в.N=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((85*3,2)-(68*3*0,3))/0,7=210,8/0,7=301,1 кг азота (N_301,1).

Дд.в.Р₂O₅=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((85*1,9)-(265*3*0,06))/0,3=113,8/0,3=379,3 кг P₂O₅ (Р_379,3).

Дд.в.K₂O=((У*В)-(П*Км*Кп))/Ку=((85*4)-(П7,4*3*0,28))/0,85=241,384/0,85=284,0 кг K₂O (K_284,0).

Применение навоза КРС позволит скомпенсировать большую часть элементов питания за счет органических удобрений, тем самым снизив загрязнение природной среды минеральными удобрениями и позволив использовать навоз КРС, в больших объемах скапливающийся вблизи животноводческих комплексов, и, кроме того, снизить себестоимость возделываемой культуры за счет снижения стоимости удобрений.

Расчет дозы навоза КРС и NPK выполняют следующим образом:

1. Дозу навоза КРС, необходимую для удовлетворения потребности в каждом из элементов питания при разных уровнях программируемой урожайности, вычисляют по формуле:

Дн=((У*В)-(П*Км*Кп)) / (Сн*Кн);

Она составила:

Дн по N=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((65*3,2)-(68*3*0,3))/(3,8*0,3)=146,8/1,14≈128 т;

Дн по Р₂O₅=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((65*1,9)-(265*3*0,06))/(2,37*0,4)=75,8/0,948≈80 т;

Дн по K₂O=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((65*4)-(117,4*3*0,28))/(3,1*0,65)=161,384/2,015≈80 т;

Расчет на 85 т/га зеленой массы:

Дн по N=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((85*3,2)-(68*3*0,3))/(3,8*0,3)=210,8/0,7≈185 т;

Дн по Р₂O₅=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((85*1,9)-(265*3*0,06))/(2,37*0,4)=113,8/0,948≈120 т;

Дн по K₂O=((У*В)-(П*Км*Кп))/(Сн*Кн)=((85*4)-(117,4*3*0,28))/(3,1*0,65)=241,384/2,015≈120 т.

2. Выбирают наименьшую дозу навоза КРС, недостающую часть NPK компенсируют минеральными удобрениями. В данном случае минимальная доза навоза КРС по P₂O₅ и K₂O составляет на фоне с КПД ФАР 2,5% - 80 т, на фоне с КПД ФАР 3,5% - 120 т.

3. Рассчитывают дозу недостающих минеральных удобрений: Расчет на 65 т/га зеленой массы - 80 т навоза КРС+NPK:

Дд.в. N=((У*В)-(П*Км*Кп)-(Дн*Сн*Кн))/Ку=((65*3,2)-(68*3*0,3)-(80*3,8*0,3))/0,7=55,6/0,7=79,4 кг азота (N_79,4).

Расчет на 85 т/га зеленой массы - 120 т навоза КРС+NPK:

Дд.в. N=((У*В)-(П*Км*Кп)-(Дн*Сн*Кн))/Ку=((85*3,2)-(68*3*0,3)-(120*3,8*0,3))/0,7=74,0/0,7=105,7 кг азота (N_105,7).

Таким образом, на фоне программируемой урожайности (ПУ) с КПД ФАР 2,5% доза навоза КРС составляет 80 т/га, доза азота N_79,4 (для простоты расчета берем N₈₀), на фоне программируемой урожайности (ПУ) с КПД ФАР 3,5% доза навоза КРС составляет 120 т/га, доза азота N_105,7 (для простоты расчета берем N₁₀₆).

Исследования, подтверждающие технический результат заявленного способа повышения продуктивности кукурузы, проведены в трехфакторном полевом опыте по схеме:

Фактор А - норма удобрения (фон), рассчитанная на получение урожайности кукурузы (зеленая масса с початками в молочно-восковой спелости):

A₁ - ПУ с КПД ФАР 2,5% (65 т/га) (80 т/га навоза КРС+N₈₀) - фон I;

А₂ - ПУ с КПД ФАР 3,5% (85 т/га) (120 т/га навоза КРС+N₁₀₆) - фон II.

Фактор В - отечественные гибриды кукурузы:

B₁ - Росс 199 MB (ККЗ «Кубань», Россия);

В₂ - Воронежский 158 СВ (Россошьгибрид, Россия).

Фактор С - некорневая подкормка растений кукурузы препаратами:

С₁ - вода дистиллированная (контроль);

С₂- препарат Акварин 5 (рабочий раствор).

Площадь делянок (с защитками):

по С=5,6 м × 10 м=56 м²;

по В=56×2=112 м²;

поА=112×2=224 м².

Общая площадь под опытом с защитками - 448 м².

Площадь делянок (учетная):

по С=5,6 м × 6 м=33,6 м²;

по В=33,6 м² × 2=67,2 м²;

по А=201,6 м² × 2=134,4 м².

Объекты исследований:

1. Отечественные гибриды кукурузы:

Росс 199 MB (ФАО 190) - двойной межлинейный гибрид, созданный в ФГБНУ «Национальный центр зерна имени П.П. Лукьяненко»;

Воронежский 158 СВ (ФАО - 170) - двойной межлинейный гибрид, созданный на Воронежском филиале ГНУ ВНИИ Кукурузы Россельхозакадемии.

2. Водорастворимый препарат Акварин 5. Для проведения полевых опытов рабочий раствор препарата Акварин 5 готовят путем растворения 10 г препарата Акварин 5 в ~300 мл H₂O_dest с температурой 18-22°С в мерной колбе с последующим доведением объема раствора до 1 л дистиллированной водой. В случае масштабирования процесса и осуществления его в промышленных условиях 3 кг препарата в виде порошка и гранул растворяют в 300 л поливной воды при температуре 18-22°С. Норма расхода - 300 л полученного рабочего раствора на 1 га посевов кукурузы.

Кукуруза возделывалась по интенсивной инновационной технологии по предшественнику картофель. В таблице 1 представлены технологические операции и соответствующие им средства осуществления данных технологических операций. Приведены временные показатели проведения каждой технологической операции в регионе возделывания изучаемых гибридов кукурузы - Тверская область (Верхневолжье).

По предшественнику картофель зяблевая вспашка осенью не проводилась. Весной вносили органические и минеральные удобрения в расчетных дозах на запрограммированную урожайность в 65 и 85 т/га зеленой массы с початками молочно-восковой (MB) спелости: I фон - 80 т/га навоза КРС+N₈₀, II фон - 120 т/га навоза КРС+N₁₀₆. Органические удобрения (навоз КРС, соломистый) вносили навозоразбрасывателем ПРТ-10, минеральные удобрения N₈₀ и N₁₀₆ - Amazone ZAM 1500, заделку навоза КРС производили на глубину 18-20 см плугом Евро Опал 8 5+1 в день внесения. До посева провели две культивации: первую на глубину 8-10 см, вторую, предпосевную, на глубину 7-8 см культиватором КБМ-10,8. Высевали кукурузу с нормой 90 тыс.всхожих семян/га сеялкой РИТМ-1МТ. Уход за посевами кукурузы включал обработку растений гербицидом Супер-Корн (МД) машиной РСМ-ТС 3200 в фазу 5 листа и некорневой подкормки растений кукурузы в фазу выхода в трубку (фаза 8 листьев) ранцевым опрыскивателем.

Визуально на обработанных растениях кукурузы наблюдалось увеличение листового аппарата по сравнению с контролем. Ход продукционного процесса кукурузы зависел от всех изучаемых факторов: возможности формирования урожая зеленой массы с початками в молочно-восковой спелости с КПД ФАР 2,5% и КПД ФАР 3,5% отечественными гибридами кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ, фона минерального питания, вида некорневой подкормки.

Учет урожая проводили сплошным методом вручную в фазу молочно-восковой спелости. Вегетационный период в 2021-2022 годах (посев-уборка) составил 116 дней. Уборка урожая в разных вариантах совпала с серединой и концом восковой спелости зерна в початках. Анализ структуры урожая кукурузы определяли по методике З.И. Усановой (2013) (Усанова З.И. Методика выполнения научных исследований и курсовой работы по растениеводству: Учебное пособие. / З.И. Усанова. - Тверь: ТГСХА, 2013. - 112 с. ). Данные по густоте стояния на разном фоне удобрений, урожайности, структуре урожая, фотосинтетической деятельности гибридов кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ приведены в таблицах 2, 3, 4, 5, 6.

Анализ полученных результатов исследований позволяет сделать выводы:

1. В условиях Верхневолжья современные отечественные гибриды кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ способны сформировать урожайность с КПД ФАР 2,5% - 65 т/га зеленой массы с початками в молочно-восковой спелости. Генетический потенциал этих гибридов не позволяет сформировать урожайность с КПД ФАР 3,5% - 85 т/га зеленой массы с початками в молочно-восковой спелости.

2. Высота растений кукурузы зависит от фона минерального питания, биологических особенностей гибрида и вида некорневой подкормки. Усиление фона удобрений увеличивает высоту растений у обоих гибридов. Внесение более высокой дозы навоза КРС - 120 т/га снижает полевую всхожесть растений кукурузы в среднем на 15,8%, что объясняется ухудшением физических свойств почвы за счет внесения высокой дозы соломистого навоза крупного рогатого скота, а также, по-видимому, повышенной концентрации почвенного раствора, отрицательным влиянием продуктов разложения соломы на проростки кукурузы (табл.2). Уменьшение густоты стояния на фоне II оказало отрицательное влияние на получение запрограммированной урожайности обоих гибридов кукурузы.

3. Величина средней площади листьев и ФПП в одинаковой степени зависят от фона минерального питания, биологических особенностей гибрида и некорневой подкормки. Результатом фотосинтетической деятельности является урожай сухой фитомассы. Этот показатель находится в той же зависимости от изучаемых агротехнических факторов, что и ФПП. Более высокие значения площади листьев посева, ФПП, урожая сухой фитомассы обоими гибридами получены на фоне I. Усиление фона удобрения снизило среднюю площадь листьев посева у обоих гибридов, при этом уменьшился и ФПП (табл.3).

4. Максимальную урожайность зеленой массы с початками в молочно-восковой спелости (MB) сформировал гибрид Воронежский 158 СВ при внесении 80 т/га навоза КPC+N₈₀ (фон I) в варианте с некорневой подкормкой комплексным удобрением Акварин 5. Она была больше запрограммированного урожая с КПД ФАР 2,5% на 4,3 т/га. Урожайность 85 т/га с КПД ФАР 3,5% не получена вследствие невысокого генетического потенциала гибридов, слабой их стрессоустойчивости и отрицательной реакции на высокие дозы органических удобрений - 120 т/га навоза КРС (табл.4).

5. Некорневые подкормки водным раствором препарата Акварин 5 увеличивают накопление сухой фитомассы, рост площади листьев растения, накопление фотосинтетических пигментов. Более интенсивно этот процесс проходил на фоне I у обоих гибридов, что оказало положительное влияние на формирование урожайности гибридов кукурузы при выращивании на фоне I. Получены прибавки урожая зеленой массы по обоим гибридам (табл.4). Данное обстоятельство связано с увеличением средней площади листьев и фотосинтетического потенциала посева (ФПП) (табл.3).Повышение фона минерального питания растений за счет внесения дополнительно 40 т/га навоза КPC+N₂₆ не обеспечило достоверной прибавки урожая зеленой массы у обоих гибридов вследствие снижения густоты стояния.

6. Некорневая подкормка водным раствором препарата Акварин 5 оказала положительное влияние на качество урожая и, в конечном счете, на получение качественного корма из обоих гибридов полученного урожая кукурузы. За счет некорневой подкормки растений кукурузы гибрида Росс 199 MB в фазу выхода трубки содержание сырого протеина в надземной массе и початках увеличилось, но снизилось содержание крахмала в них. Применение некорневой подкормки растений кукурузы гибрида Воронежский 158 СВ, наоборот, способствовало повышению содержания крахмала в початках, но при этом снизило количество сырого протеина в зеленой массе и початках (табл.6). Видимо, эффективность и направленность действия данного препарата неодинакова и зависит от генетической особенности гибрида.

Известно, что повышение содержания сырого протеина и снижение содержания крахмала связано с поглощением азота растениями кукурузы данного гибрида, окислением углеводов и расходом энергии на синтез азотистых соединений. Повышение содержания крахмала и снижение содержания сырого протеина, напротив, связано с большим поглощением фосфора, снижением синтеза аминокислот и белков и повышением синтеза углеводов [Клечковский, В.М. Агрохимия: Учебник / В.М. Клечковский, А.В. Петербургский. М: Колос, 1964. 527 с.; 104. Петербургский, А.В. Агрохимия и физиология питания растений / А.В. Петербургский. - М.: Агропромиздат, 1987. - 486 с.].

Анализируя данные таблицы 6, следует сделать вывод о положительном влиянии некорневой обработки растений кукурузы обоих гибридов в фазу выхода в трубку, способствующей повышению качества урожая из кукурузы: содержание крахмала в початках увеличилось на 9,78 - 9,99%, сырого протеина в стеблях с листьями и початках - на 1,71 -1,73%, что обеспечивает получение качественного корма из урожая отечественных гибридов кукурузы Воронежский 158 СВ и Росс 199 MB в условиях Верхневолжья.

7. Использование препарата Акварин 5 для некорневой подкормки растений кукурузы отечественных гибридов Воронежский 158 СВ и Росс 199 MB в технологии возделывания их в условиях Верхневолжья способствует реализации их генетического потенциала, повышению устойчивости к факторам окружающей среды, фитопатогенным микроорганизмам, росту урожайности и улучшению качества продукции.

8. Эффективность навоза в качестве органического удобрения с дополнительной поставкой в растения микро- и макроэлементов в хелатной форме с помощью некорневой подкормки водным раствором препарата Акварин 5 надежно обеспечивает получение высококачественного корма для сельскохозяйственных животных.

9. Данные таблиц 2-6 свидетельствуют о преимуществе варианта способа повышения продуктивности отечественных гибридов кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ за счет внесения навоза КРС в дозе 80 т/га, аммиачной селитры в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади и применения некорневой подкормки растений кукурузы в фазу выхода в трубку водным раствором препарата Акварин 5 с концентрацией его 1% в рабочем растворе при норме расхода рабочего раствора 300 л/га.

10. Данные таблиц 2-6 подтверждают, что одним из наиболее эффективных способов применения удобрений в технологии возделывания отечественных гибридов кукурузы является программирование урожая, способное обеспечить получение высоких качественных урожаев с низкой себестоимостью продукции. Расчеты показали, что в зависимости от гибрида она изменялась в меньшей мере, чем от других факторов. Наиболее дешевой оказалась зеленая масса гибрида Воронежский 158 СВ на фоне I минерального питания - 113,3 руб./ц. При этом уровень рентабельности производства зеленой массы кукурузы с початками молочно-восковой спелости в среднем по обоим гибридам составляет 144,6%, а себестоимость 1 центнера зеленой массы - 104,1 руб.

Заявленный способ повышения продуктивности кукурузы является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях. Способ повышения продуктивности кукурузы может быть рекомендован сельхозтоваропроизводителям в технологии возделывания на силос отечественных гибридов Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ в агроклиматических условиях Верхневолжья.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения продуктивности кукурузы характеризуется тем, что возделывают отечественные гибриды кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ путем основного допосевного внесения удобрений, которое предусматривает внесение навоза КРС под вспашку на глубину 18-20 см и минеральных удобрений под предпосевную культивацию, при этом навоз КРС вносят в дозе 80 т/га, минеральные удобрения, представленные аммиачной селитрой в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади из расчета получения урожайности растений кукурузы с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5%, некорневую подкормку растений кукурузы производят в фазу выхода в трубку водным раствором препарата Акварин 5 с концентрацией его в рабочем растворе 1% и нормой расхода рабочего раствора 300 л/га мелкодисперсным орошением в сухую безветренную погоду. Изобретение позволяет повысить урожайность и качество урожая гибридов кукурузы отечественной селекции. 6 табл., 1 пр.

Способ повышения продуктивности кукурузы, характеризующийся тем, что возделывают отечественные гибриды кукурузы Росс 199 MB и Воронежский 158 СВ путем основного допосевного внесения удобрений, которое предусматривает внесение навоза КРС под вспашку на глубину 18-20 см и минеральных удобрений под предпосевную культивацию, при этом навоз КРС вносят в дозе 80 т/га, минеральные удобрения, представленные аммиачной селитрой в дозе N₈₀ действующего вещества на 1 га посевной площади из расчета получения урожайности растений кукурузы с коэффициентом использования посевом фотосинтетически активной радиации, поступающей к его поверхности 2,5%, некорневую подкормку растений кукурузы производят в фазу выхода в трубку водным раствором препарата Акварин 5 с концентрацией его в рабочем растворе 1% и нормой расхода рабочего раствора 300 л/га мелкодисперсным орошением в сухую безветренную погоду.