Температурный режим пахотного слоя при выращивании кукурузы в лесостепной зоне Зауралья
Ерёмин Дмитрий Иванович, доктор биологических наук, профессор;
Дёмин Евгений Александрович, аспирант
Государственный аграрный университет Северного Зауралья (г. Тюмень)
Проведено исследование по изучению температуры почвы при возделывании кукурузы. Изучено влияние температуры почвы на прохождение межфазных периодов.
Ключевые слова: кукуруза, температура почвы, температура воздуха, межфазный период
Кукуруза — культура, которая способна формировать урожай зерна существенно выше пшеницы, ячменя и овса. Зерно кукурузы содержит уникальное сочетание аминокислот и углеводов, которые являются незаменимым компонентом для производства комбикормов. Оно относится к высокоэнергетическому корму, которое пригодно для кормления всех видов животных и птиц, в нем содержится большое количество белков, жиров и клетчатки.
Уборка сельскохозяйственных культур в Тюменской области всегда затруднена в связи с большим количеством осадков осенью. В зависимости от группы спелости период вегетации кукурузы длиннее на 20-40 суток, чем пшеницы, ячменя и овса. Это позволяет дождаться первых заморозков и провести уборку, которая обеспечит уменьшение влажности зерна и тем самым снизит экономические затраты на сушку зерна.
Кукуруза теплолюбивая культура, поэтому определяющим фактором при ее возделывании, является температура причем, как воздуха, так и почвы. Низкая температура воздуха отрицательно влияет на развитие кукурузы. При температуре 8-10 0С, развитие растений затормаживается, увеличивая тем самым межфазные периоды. Температура воздуха ниже 8 0С приводит к незначительному повреждению растений, что так же негативно сказывается на дальнейшем развитии. Непродолжительные заморозки до -3 0С значительно повреждают кукурузу, но растения способны отрастать, так как конус нарастания остается неповрежденным, при этом урожай кукурузы в несколько раз снижается. Весенние заморозки продолжительностью более 3 часов способны полностью уничтожить всходы [1, с.8; 2 с.22].
Недостаточно прогретая почва в период посева увеличивает довсходовый период до 20 суток. При температуре почвы до 6 0С кукуруза не прорастает, и семена загнивают в почве. Низкая температура почвы в начальные периоды роста кукурузы также затрудняет потребление элементов питания, что приводит к голоданию растений. Особенно сильно это сказывается на усвоении фосфора и микроэлементов. Биологический минимум температуры почвы для появления жизнеспособных всходов кукурузы составляет 10-12 0С, тогда как оптимальная температура почвы для появления всходов — 12-14 0С. Она обуславливает хорошее развитие всего растения, а также благоприятно влияет на формирование початков в будущем. Для образования генеративных органов биологический минимум лежит в пределах 12-15 0С, (оптимальная 16-20 0С). Созревание зерна начинает проходить при температуре 10-12 0С, повышение среднесуточной температуры воздуха до 18-24 0С значительно сокращает срок созревания зерна кукурузы [3 с.19; 4 с.19].
Сроки посева кукурузы в Сибири долгое время были смещены в начало июня, в связи с опасностью попадания посевов под весенние заморозки, а также с низкой температурой почвы, в которой проростки кукурузы загнивали и погибали. Протравливание семян кукурузы обеспечивает защиту проростков от загнивания при низкой температуре почвы, что позволяет сместить посев кукурузы на 1-2 декаду мая, когда температура почвы подходит к биологическому минимуму [5 с. 68].
Объекты и методика исследований. Исследования проведены в 2016 г. на территории сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Центральное» Заводоуковского района Тюменской области, (координаты: 56019ʼ07.71" С 66035ʼ21.69"). В. Схема опыта предусматривала два срока посева: 15 и 25 мая с вариантами: 1. Без удобрений (контроль); 2. NPK 4 т/га (N80P60K60); 3. NPK 5 т/га (N110P80K80); 4. NPK 6 т/га (N150P100K100).
Осенью после уборки предшественника проводили отвальную обработку почвы плугами с предплужниками на глубину 23-25 см. Весной по физиологически спелой почве осуществлялось боронование в два следа боронами БЗСС-1,0. Перед посевом вносили удобрения под предпосевную культивацию сеялками СЗП-3,6. Предпосевную культивацию проводили культиватором КПС-4. Посев проводили сеялками точного высева СУПН-8А с междурядьем 70 см и нормой высева 70 тыс. семян на гектар. Элементы технологии защиты растений были предложены фирмой «Планта». В опыте высевался гибрид кукурузы Ладожский 148 (ФАО 150).
Почва — чернозем сильновыщелоченный, маломощный, тяжелосуглинистый с запасами нитратного азота 40 кг/га, подвижного фосфора 300 кг/га и подвижного калия 595 кг/га [6 с. 348; 7 с. 63]. Измерение температуры почвы проводили почвенным термометром ТПВ-50 в 12 кратной повторности.
Результаты исследований. По средним многолетним данным температура почвы в Заводоуковском районе Тюменской области в начале мая крайне низкая. В наших исследованиях температура почвы за 10 суток до посева в слое почвы 0-10 и 10-20 см она составила 7,5 и 7,0 0С соответственно (рис. 1).
За 5 дней до посева температура почвы увеличилась по всему пахотному горизонт. В слое 20-30 см температура составила 7,6 0С, тогда как слой 0-10 и 10-20 за 5 суток прогрелся лишь на 1,4 и 1,3 0С соответственно. Увеличение температуры почвы в начале мая напрямую связано с интенсивностью солнечной радиации и увеличением температуры воздуха, которая в первой декаде мая 2016 г. на 25 % превысила средние многолетние значения.
Посев проводили при температуре почвы в слое 0-10 см 10,1 0С. Температура почвы в слое 10-30 см составляла 8,3-8,7 0С. Разница с температурой почвы за 5 суток до посева была незначительной (0,5 0С), что связано со снижением теплопроводности верхнего слоя почвы, из-за малого количества осадков в мае, а также предпосевной обработке почвы.
Рис. 1. Температура почвы под кукурузой в 2016 г. ºС
К появлению всходов температура пахотного слоя (0-30 см) превысила биологический минимум на 2,3-3,7 ºС. Существенное увеличение температуры воздуха в третьей декаде мая (на 45 % выше средних многолетних данных) обеспечил прогрев почвы в слое 20-30 см в период от посева до всходов до 12,7 ºС.
К концу июня пахотный горизонт прогрелся до температуры 23-25 ºС, этому способствовали температура воздуха 21,2 ºС и большое количество осадков, выпавших в июне (+ 37 % к средним многолетним данным).
Вследствие, значительного развития листовой поверхности кукурузы препятствующей проникновению солнечных лучей до поверхности почвы к середине июля почва начала постепенно охлаждаться до 18-19 ºС — несмотря на увеличение среднесуточной температуры воздуха на 2-3 ºС.
Увеличение среднесуточной температуры воздуха в августе, что на 14-16 % выше средних многолетних данных, оказало положительное влияние на температурный режим почвы. Температура пахотного слоя увеличилась до 19-22 0С. Снижение температуры воздуха в сентябре до 10-18 ºС привело к закономерному охлаждению пахотного слоя до 14-15 0С.
Данными В.И. Балюра (1968), Э.А. Панфилов (2015) установлено, что температурный режим почвы влияет на скорость прохождения межфазных периодов [8 с. 26; 9 с. 103]. Аналогичная тенденция отмечена и в наших опытах.
Рис. 2. Скорость прохождения межфазных периодов, суток
Посев кукурузы в нашем опыте осуществлялся в два срока, температура слоя почвы в слое 0-10 см перед посевом 25 мая составляла 13,7 ºС, что на 3,6 ºС выше, чем при первом сроке. Более благоприятный температурный режим почвы на втором сроке посева не оказал существенного влияния на скорость появления всходов.
Разница в прохождении межфазного периода всходы-цветение отсутствовала — разница составила 1-2 суток. Такая же закономерность наблюдалась по вариантам на втором сроке посева, тогда как на вариантах первого срока посева разница составляет до 3 суток. Это объясняется тем, что в начальные периоды развития растений на первом сроке посева температура почвы достигла лишь биологического минимума, что затрудняло потребление фосфора и микроэлементов. Несмотря на относительно невысокую температуру почвы и затруднения усвоения питательных веществ, внесенные удобрения на урожайность 4,0 т/га обеспечили растения необходимыми элементами питания и способствовали сокращению межфазного периода. Внесение высоких доз азотных удобрений на урожайность 5,0 и 6,0 т/га способствовало, лучшему усвоению азота, что в совокупности с затруднением усвоения фосфора в начальные периоды развития растений увеличило межфазный период.
Межфазный период цветение-молочная спелость на первом сроке посева составлял 28-30 суток в зависимости от доз внесенных удобрений, тогда как на втором сроке посева межфазный период сократился на 3-5 суток по отношению к первому сроку. Разница же по вариантам на втором сроке посева была незначительна. Уменьшение межфазного периода на втором сроке связано с высокой температурой воздуха и почвы, а также достаточным количеством осадков выпавших в конце третьей декады июля, которые создали оптимальные условия для развития растений. На первом сроке посева начало межфазного периода проходило при недостатке влаги в почве, тем самым замедлило потребление питательных веществ и увеличило межфазный период.
Межфазный период молочная-восковая спелость на всех сроках посева проходил при одинаковом температурном режиме и одинаковом количестве осадков. Это объясняет незначительную разницу в прохождении межфазного периода, как по вариантам, так и по срокам посева. Разница наблюдалась лишь во влажности зерна, которая составила 30 % на первом сроке посева и 38 % на втором.
Заключение
Изменение температуры почвы под кукурузой в начальные этапы развития напрямую зависит от солнечной активности, температуры воздуха и количества выпавших осадков. С фазы трубкования кукурузы солнечная радиация перестает оказывать влияние, на температуру почвы уступая температуре воздуха.
Варьирование температуры почвы изменят скорость прохождения межфазных периодов. Незначительное увеличение температуры почвы при посеве на втором сроке, что на 3,6 ºС выше, чем при первом сроке не оказало существенного влияния на скорость появление всходов. Повышение температуры почвы в период всходы-цветение на втором сроке посева по сравнению с первым способствует сокращению межфазного периода на 2-3 суток. Увеличение температуры почвы на втором сроке посева в фазу цветение-молочная спелость зерна сократило межфазный период на 5 дней. В межфазный период молочная — восковая спелость увеличение температуры почвы не оказывает значительного влияния на сокращение межфазного периода.
Литература:
1. Ерёмин Д.И. Агроэкологическое обоснование выращивания кукурузы на зерно в условиях лесостепной зоны Зауралья / Д.И. Ерёмин, Е.А. Дёмин // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 1(32). С. 6-12.
2. Горбачева А.Г. Реакция гибридов кукурузы на температурный режим в период прорастания / А.Г. Горбачева, И.А. Ветошкина, А.Э. Панфилов, Е.С. Иванова // Кукуруза и сорго. 2014. № 2. С. 20-24.
3. Ерёмин Д.И. Агроклиматическое обоснование погодных условий лесостепной зоны Зауралья для выращивания кукурузы на зерно (аналитический обзор) / Д.И. Ерёмин, Е.А. Дёмин, Е.И. Евдокимова // Молодой ученый. 2016. № 6.5. С. 18-20.
4. Казакова Н.И. Органогенез и продуктивный процесс кукурузы в Зауралье / Н.И. Казакова / Челябинск: ЧГАА. 2015. 132 с.
5. Сидякина Е.В. Влияние современных комплексных препаратов на урожайность зерна гибридов кукурузы разных групп спелости / Е.В. Сидякина, Т.В. Глушко // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2015. № 58-2. С.66-70.
6. Ерёмин Д.И. Агрогенная трансформация чернозема выщелоченного Северного Зауралья: дис. … д-ра биол. наук. Тюмень. 2012. 479 с.
7. Абрамов Н.В. Морфогенетические особенности черноземных почв восточной окраины зауральской лесостепи / Н.В. Абрамов, Д.И. Еремин // Аграрный вестник Урала. 2008. № 2. С. 62-64.
8. Балюра В.И. Температура и скороспелость кукурузы / В.И. Балюра, А.К. Щагина // Кукуруза. 1968. № 1. С. 25-27.
9. Панфилов Э.А. Норма и стабильность реакции гибридов кукурузы на температуру почвы в период прорастания / А. Э. Панфилов, А. Г. Горбачева, И. А. Ветошкина, Н.А. Колесникова // АПК России. 2015. Т. 71. С. 102-106.
