Агрохимия, 2023, № 1, стр. 33-38

ВВЕДЕНИЕ

Применение минеральных удобрений под кукурузу является эффективным приемом увеличения не только урожайности, но и их окупаемости зерном [1–3]. Среди минеральных удобрений азотные играют главную роль в питании кукурузы [4–6]. В свою очередь, исследования показывают, что удобрения оказывают неодинаковое действие на урожайность разных гибридов кукурузы. Это обусловлено прежде всего заложенным в гибриде агрохимическим эффективным потенциалом. В ходе проведенных исследований выявлена генотипическая специфика сортов и гибридов кукурузы в отношении отзывчивости на азотные удобрения [7].

В связи с этим стоит задача разработки и использования метода оценки кукурузы, который позволил бы повысить эффективность селекции при создании гибридов кукурузы, хорошо использующих минеральные вещества удобрений.

Научных исследований по методике отбора ценного в данном направлении исходного селекционного материала кукурузы в России нет. Известен способ отбора высокопродуктивных растений ячменя на ранних этапах онтогенеза [8]. Оценку отзывчивости образцов ячменя проводили в лабораторных условиях по величине прироста корней между 12-ми и 7-ми сут при выращивании проростков на среде Кнопа, обогащенной азотом. Другая методика ранней диагностики отзывчивости зерновых злаков на дозы минеральных удобрений, основанная на использовании рулонного метода, предложена в работе [9]. В работе [10] в лабораторных условиях был разработан способ отбора генотипов кукурузы, отзывчивых на азотное удобрение, по скорости реакции фотофосфорилирования в хлоропластах, выделенных из 2-го яруса листьев растений кукурузы 2-недельного возраста.

Недостатком названных способов является то, что отбор производили на начальных этапах онтогенеза растений и в контролируемых условиях.

Наиболее точным и упрощенным техническим решением в проведении отбора образцов и их оценки является способ, предложенный в работе [11]. Данный метод основан на учете изменчивости количественных признаков, определяющих продукционную способность растений. У зерновых культур для определения реакции сорта на высокий фон питания авторы брали такие количественные признаки как число продуктивных побегов на единице площади, зерен в колосе или метелке и массу 1000 зерен. К недостаткам описанного способа оценки реакции растений на удобрения относится невозможность его применения на кукурузе. Цель работы – разработать способ оценки отзывчивости кукурузы на азотное удобрение, который должен быть основан на количественной оценке степени влияния удобрения на хозяйственно ценные признаки кукурузы, являющиеся ключевыми для создания новых высокопродуктивных гибридов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института кукурузы в Ставропольском крае. В 2012–2015 гг. изучили гибриды кукурузы разных групп спелости по признаку отзывчивости на азотное удобрение.

В полевом опыте гибриды кукурузы выращивали на 2-х фонах: 1 – контроль без удобрения и 2 – N60. Азотное удобрение в форме аммиачной селитры вносили весной под первую культивацию. Почва опытного участка – чернозем обыкновенный карбонатный мощный тяжелосуглинистый. Объемная масса 1-метрового слоя почвы в среднем составляла 1.25 г/см³. Реакция почвенного раствора гумусового горизонта – щелочная (рН$_{{{{{\text{Н}}}_{{\text{2}}}}{\text{О}}}}$ 7.5). Содержание гумуса в слое 0–20 см почвы было равно ≈4.7%.

Содержание элементов питания в почве определяли, когда кукуруза была в фазе 5-ти листьев. В среднем за 2012–2015 гг. в слое 0–20 см почвы содержание нитратного азота по Грандваль–Ляжу в варианте без удобрения (контроле) было равно 21.2, подвижного фосфора по Мачигину – 14, обменного калия по Мачигину – 259 мг/кг почвы, в варианте с удобрением (N60) – соответственно 33.7, 14 и 279 мг/кг.

Предшественником кукурузы была озимая пшеница, высеянная после сои. Кукурузу сеяли в 2012–2015 гг. 25–29 апреля. На всех делянках опыта в фазе 2–3-х листьев формировали оптимальную для каждого гибрида густоту стояния растений – 60–80 тыс. шт./га. Для защиты от сорных растений применяли гербициды Мерлин 0.150 кг/га или Аденго 0.5 л/га.

В течение вегетации проводили измерение высоты растений (в фазе цветения), учет урожая зеленой массы (в фазе молочно-восковой спелости) и зерна (в фазе полной спелости). Полученные данные количественных признаков использовали в расчете показателя реакции на азотное удобрение, на основе чего давали оценку отзывчивости гибридов кукурузы на азотное удобрение.

Учеты и наблюдения выполняли в соответствии с методикой ВНИИ кукурузы [12]. Статистическая обработка данных осуществлена по методике [13].

В зоне проведения опыта среднее многолетнее количество осадков за период вегетации кукурузы (май–сентябрь) составляет 343 мм, в том числе: в мае – 79, июне – 87, июле – 70, августе – 59, сентябре – 48 мм. Сумма осадков за период вегетации в 2012 г. составила 378 мм, в 2013 г. – 507 мм, в 2014 г. – 367 мм, в 2015 г. – 286 мм. Решающее значение для кукурузы имеют осадки, выпадающие в июле (критический период развития). По годам исследования условия увлажнения в этом месяце самыми благоприятными для кукурузы были в  2013 г. (201 мм), благоприятными – в 2012 г. (157 мм), относительно благоприятными – в 2014 г. (35 мм) и неблагоприятными – в 2015 г. (3 мм).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Увеличение высоты растений от внесения азотного удобрения к фазе цветения наблюдали у всех гибридов кукурузы (табл. 1). В 2012 г. высота растений в среднем для гибридов кукурузы на фоне без удобрения составила 235, в 2013 г. – 218, в 2014 г. – 224 и в 2015 г. – 248 см. Под влиянием внесения N60 она существенно увеличилась до 242, 226, 230 и 258 см соответственно. Наибольший прирост наблюдали в 2015 г., за счет обилия осадков в период активного роста растений (май–июнь). В среднем за 4 года, как и по годам исследования, гибриды по-разному реагировали на азот. Наибольшее увеличение высоты отмечено у среднеранних гибридов Ньютон и Машук 250 СВ – на 9 см и среднепозднего Бештау – на 11 см, наименьшее – раннеспелого Машук 170 МВ – на 6 см и среднеспелого Машук 390 МВ – на 5 см.

Применение азотного удобрения оказывало существенное влияние на увеличение урожайности зеленой (вегетативной) массы кукурузы за исключением гибридов: Машук 170 МВ (в 2012–2014 гг.), Машук 250 СВ (в 2013–2014 гг.), Машук 360 МВ (в 2012–2013 гг.), Машук 175 МВ (в 2012 г.), Машук 350 МВ (в 2015 г.) и Бештау (в 2015 г.) (табл. 2).

В 2012 г. прибавка урожайности зеленой массы гибридов варьировала от 4.8 (Ньютон) до 11.5 т/га (Машук 250 СВ), в 2013 г. – от 3.7 (Машук 390 МВ) до 9.3 т/га (Машук 355 МВ), в 2014 г. – от 4.3 (Машук 350 МВ) до 7.8 т/га (Ньютон), в 2015 г. – от 0.2 (Машук 350 МВ) до 9.8 т/га (Машук 250 СВ). В среднем за 4 года за счет удобрения наибольшее существенное увеличение зеленой массы наблюдали у среднеспелых форм кукурузы Машук 355 МВ и Машук 390 МВ (на 17%), среднеранних – Ньютон (на 16%), Машук 250 СВ (на 14%). Несущественной была прибавка у гибридов Машук 170 МВ и Машук 360 МВ.

Одним из лимитирующих факторов, оказывающих влияние на урожайность зеленой массы кукурузы, является количество осадков, выпавших в июле: чем меньше осадков выпадало за этот месяц, тем меньше была урожайность, что подтверждено ранее проведенным исследованием [14]. В среднем в зависимости от фона удобренности в 2012 г. вегетативная масса гибридов кукурузы составила 47.9, в 2013 г. – 46.5, в 2014 г. – 43.9, в 2015 г. – 39.5 т/га.

В среднем для всех гибридов прибавка урожая зерна от удобрения в 2012 г. составила 0.37 (4%), в 2013 г. – 0.41 (4%), в 2014 г. – 0.40 (6%), в 2015 г. – 0.30 т/га (5%). В 2012 г., несмотря на несущественное влияние удобрения, наибольшую достоверную прибавку урожая зерна дали гибриды Машук 175 МВ и Ньютон – 9%. Наибольшее увеличение урожайности зерна от азотного удобрения в 2012 г. наблюдали у раннеспелого гибрида Машук 175 МВ и среднераннего гибрида Ньютон (на 9%) в 2013 г. – среднераннего гибрида Машук 250 СВ (на 8%) и среднепозднего гибрида Бештау (на 7%), в 2014 г. – среднеспелых гибридов Машук 355 МВ и Машук 360 МВ (на 8%) и среднепозднего гибрида Бештау (на 12%), в 2015 г. – среднераннего гибрида Ньютон (на 7%) и среднеспелых гибридов Машук 355 МВ и Машук 390 МВ (на 8%).

В среднем за 4 года исследования максимальная прибавка урожайности зерна (0.64 т/га или 6%) отмечена у гибрида Бештау. Можно также отметить, что за счет внесения азотного удобрения прибавка урожайности зерна в пределах 0.40–0.47 т/га (5–6%) выявлена у гибридов среднеранней группы (Ньютон, Машук 250 СВ) и среднеспелой – Машук 355 МВ и Машук 390 МВ (табл. 3).

В ходе исследования установлено, что гибриды кукурузы различались между собой по приросту высоты растений, а также прибавкам урожая зеленой массы в фазе молочно-восковой спелости и урожая зерна в фазе полной спелости от удобрения [15]. Выявлены образцы, восприимчивые и невосприимчивые к внесению азотного удобрения.

На основании полученных данных для каждого гибрида рассчитаны показатели реакции на азотное удобрение. В качестве количественных признаков отзывчивости на удобрение использовали высоту растений в фазе цветения, урожай зеленой массы в фазе молочно-восковой спелости и зерна в фазе полной спелости. Показатель реакции кукурузы на азотное удобрение рассчитывали по формуле:

где Пр – показатель реакции на азотное удобрение; вр₁, вр₂ – высота растений кукурузы соответственно в контроле и на удобренном фоне; зм₁, зм₂ – урожай зеленой массы в молочно-восковой спелости кукурузы соответственно в контроле и на удобренном фоне; уз₁, уз₂ – урожай зерна гибридов кукурузы соответственно в контроле и на удобренном фоне. Чем выше был показатель реакции на азотное удобрение, тем больше отзывчивость гибрида и соответственно его агрохимическая эффективность [16]. Сравнительная оценка отзывчивости гибридов кукурузы приведена в табл. 4. Судя по показателям реакции на азотное удобрение, самым высокоотзывчивым гибридом кукурузы является Машук 355 МВ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, использование данного способа оценки отзывчивости гибридов кукурузы на азотное удобрение при достаточно простой технологии проведения позволяет получить сведения о потребности каждого гибрида в азотном питании. Новый метод можно использовать также для оценки исходного материала и отбора отзывчивых форм при создании агрохимически эффективных гибридов кукурузы. Способ оценки отзывчивости кукурузы на азотное удобрение защищен патентом № 2744730 от 15 марта 2021 г.