Оптимізація азотного живлення посівів гібридів  кукурудзи різних груп стиглості в умовах північно східного Лісостепу  України

Наумов, Євгеній Олександрович; Naumov, Ye. O.

Оптимізація азотного живлення посівів гібридів кукурудзи різних груп стиглості в умовах північно східного Лісостепу України

Наумов, Євгеній Олександрович; Naumov, Ye. O.

URI: https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/12634

Дата: 2024

Короткий опис(реферат):

Анотація У складних реаліях сьогодення, спричинених війною, аграрний сектор України забезпечує 53% обсягу зовнішньої торгівлі, і є основним джерелом валютних надходжень. У 2022 загальна вартість реалізованої сільськогосподарської продукції році склала понад 23 млрд. дол., де 5,94 млрд. дол. або 25,8% належить кукурудзі, яка стала лідером торгівлі. Завдяки сприятливому географічному положенню та відповідно високому експортному продовольчому потенціалу аграрне виробництво України відіграє ключову роль у забезпеченні продовольчої безпеки як нашої держави, так і у вирішенні глобальної продовольчої кризи, а також впливає на якість харчування та відповідно на здоров’я людей. Одним із напрямків національної економічної стратегії на період до 2030 року передбачено збільшення обсягів експорту агропродукції до 40 млрд. дол. та зростання урожайності сільськогосподарських культур на 30%. Серед існуючих технологічних заходів вирощування сільськогосподарських культур в цілому, так і кукурудзи зокрема, найбільш дієвим є внесення мінеральних добрив, перш за все азотних. За обсягами виносу нітрогену з урожаєм на 1 га посіву саме кукурудза посідає провідне місце серед інших рослин, що свідчить про її нітрофільність. У контексті декарбонізації як світового сільського господарства, так і аграрного виробництва України, оптимізація азотного живлення кукурудзи є актуальним питанням, особливо в умовах глобальних змін клімату, які знайшли своє віддзеркалення і в умовах північно-східного Лісостепу України. Відповідно підставою для дисертації стали матеріали науково-дослідної роботи, яка ввійшла до складу завдань тематичних планів та державної наукової теми Сумського національного аграрного університету на 2019–2024 рр. – «Удосконалити елементи технологій вирощування зернових і круп’яних культур з урахуванням оптимізації агротехнічних заходів та агробіологічного контролю росту та розвитку рослин в умовах північно-східного Лісостепу України» (номер державної реєстрації 0119U103779). Мета дослідження полягала у встановленні агробіологічних особливостей росту та розвитку гібридів кукурудзи різних груп стиглості залежно від азотного живлення та розробки на їхній основі шляхів управління продуційним процесом формування зернової продуктивності в умовах північно-східного Лісостепу України. Для досягнення поставленої мети були поставлені такі завдання: виявити особливості впливу способів удобрення на тривалість вегетаційного періоду гібридів кукурудзи різних груп стиглості; встановити залежність динаміки густоти посівів від норм і форм внесення мінерального азоту; дослідити вплив досліджуваних факторів на формування площі фотосинтетично-активної поверхні посівів кукурудзи та показника NDVI; з’ясувати особливості лінійного росту рослин залежно від удобрення та біологічних особливостей досліджуваних гібридів; визначити залежність формування елементів структури урожаю кукурудзи від норм і форм мінерального азоту; оцінити вплив досліджуваних факторів на зернову продуктивність досліджуваної культури та якість вирощеної продукції; дати біоенергетичну та економічну оцінки досліджуваних технологічних факторів вирощування кукурудзи і виявити найбільш конкурентоспроможні варіанти досліду; обґрунтувати рекомендації виробництву для формування високопродуктивних посівів кукурудзи в умовах північно-східного Лісостепу України. Об’єктом дослідження став аналіз процесів росту, розвитку та формування зернової продуктивності гібридів кукурудзи різних груп стиглості залежно від моделей технології вирощування в умовах північно-східного Лісостепу України. Предметом дослідження були гібриди кукурудзи ДКС 3050, ДКС 3730 та ДКС 4178, мінеральні добрива, урожайність, якість зерна, економічна та енергетична ефективність. Уперше для умов північно-східного Лісостепу України розроблено модель системи удобрення кукурудзи, в якій обґрунтовано параметри норм і форм внесення мінерального азоту; встановлено особливості розвитку біомаси посівів кукурудзи за показником NDVI залежно від норм і форм внесення мінерального азоту; виявлено вплив досліджуваних факторів на зміну показників приладу N-тестер – накопичення вмісту хлорофілу в листках. Удосконалено технологію вирощування кукурудзи на зерно для умов північно-східного Лісостепу України Набули подальшого розвитку наукові положення щодо питання формування врожайності та якості зерна кукурудзи різних груп стиглості залежно від удобрення. Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці оптимального способу удобрення гібридів кукурудзи різних груп стиглості, який забезпечує одержання у виробничих умовах 9-10 т/га зерна, із рівнем рентабельності більше 54,2-60,2%. Основні результати досліджень впроваджено в агроформуваннях Сумської області на загальній площі 796 га. Встановлено, що тривалість вегетаційного періоду досліджуваних гібридів кукурудзи залежала від їх біологічних особливостей та способів удобрення. У ранньостиглого гібриду ДКС 3050 від появи сходів до настання фізіологічної стиглості пройшло 89-108 днів; середньораннього ДКС 3730 – 95-112 днів і середньостиглого ДКС 4178 − 99-115 днів. Внесення азотних добрив подовжувало вегетацію рослин кукурудзи на 10-17 днів залежно від норми та форми внесення. Виявлено вплив форм мінерального азоту на формування посівів кукурудзи. Найвищі показники густоти рослин на час збирання зафіксовано при внесенні безводного аміаку 71,5-72,6 тис/га у гібриду ДКС 3050; 71,4-72,8 тис/га у гібрида ДКС 3730 та 71,8-73,2 у середньостиглого гібрида ДКС 4178. Варіанти із використанням карбаміду та КАС-32 поступалися безводному аміаку за вказаним показником. Досліджено особливості лінійного росту рослин кукурудзи під впливом норм мінерального азоту. На початкових етапах вегетації VE-V5 значного впливу удобрення на ріст рослин не спостерігається. У фазі V8 відмічене збільшення лінійних розмірів кукурудзи, при цьому на варіантах із внесенням КАС-32 та безводного аміаку висота рослин становила відповідно 76,0-87,5 та 75,3-87,1 см, тоді як при застосуванні карбаміду – 72,6-86,6 см. У фазу викидання волотей VT найбільша висота рослин відмічена при застосуванні карбаміду 240,3-263,3 см, дещо меншою вона була на варіантах із внесенням безводного аміаку – 242,6-259,9 см і найменшою із КАС-32 – 239,5-249,3 см. Встановлено тісну пряму кореляційну залежність між висотою рослин та нормою внесення мінерального азоту. Коефіцієнт кореляції становить 0,8960-0,9985. Виявлено вплив способів удобрення кукурудзи на формування фотосинтетично-активного листового апарату. Максимальна площа листків у посівах кукурудзи відмічена у фазу викидання волотей (VT) і становила 40,9-45,0 тис. м2/га при внесенні безводного аміаку, 41,2-45,8 тис. м2/га на варіантах із застосуванням карбаміду та 40,0-44,8 тис. м2/га при використанні КАС-32. Було продемонстровано залежність показника NDVI посівів кукурудзи гібридів різних груп стиглості від способів удобрення. Найбільші значення вегетаційного індексу зафіксовано у період викидання волотей (VT) – 0,62-0,78. Зафіксовано, що максимум хлорофілу в рослинах за даними приладу N-Tester BT відмічається у фазу викидання волотей (VT) – 430-760. Варіанти із внесенням форм азоту пролонгованої дії (безводний аміак та карбамід) відзначаються кращою інтенсивністю зеленого забарвлення (вищим вмістом хлорофілу), порівняно із КАС-32. Встановлено, що в гібридів кукурудзи різних груп стиглості кількість рядів в качані та кількість зерен в ряду не залежить від норм і форм внесення мінерального азоту, а визначається азотним живленням в цілому. Проте, формування маси 1000 насінин залежить від особливостей використаного нітрогену – найвищі показники були при внесенні 150 кг/га д.р. – 291-318 г. Серед форм мінерального азоту перевага була у безводного аміаку – 293-318 г залежно від норми внесення. Продемонстровано вплив способів удобрення кукурудзи на формування зернової продуктивності посівів. Найвищою урожайністю за роки досліджень відзначилися варіанти із внесенням 150 кг/га д.р. азоту – 8,90-10,3 т/га залежно від форми нітрогену та досліджуваного гібриду. Встановлено, що вміст протеїну в зерні кукурудзи визначався азотним живленням – із збільшенням норми внесеного азоту спостерігалося його зростання. Найвищі показники були на варіантах із використанням безводного аміаку (10,7-12,2%) та карбаміду (10,5-12,2%), тоді як на варіантах із КАС-32 його вміст становив 9,29-11,5%. Виявлено кращі варіанти досліду за показниками економічної ефективності. Найвищі показники рівня рентабельності 26,8-68,0% відмічено при використанні середніх норм мінерального азоту (150 кг/га). Серед досліджуваних форм нітрогену кращим виявився безводний аміак, рівень рентабельності якого становив 61,3-68,0%. Кращі показники енергетичної ефективності способів удобрення кукурудзи зафіксовано на варіантах досліду із використанням безводного аміаку 5,58-6,47, а серед досліджуваних норм внесення мінерального азоту – при 150 кг/га д.р. – 5,92-6,47 залежно від форми азоту

Суть розробки, основні результати:

Today, in a time when Ukraine is in a state of war, the agricultural sector accounts for the bulk of our country's exports. It accounts for 53% of foreign trade and is the main source of foreign exchange earnings. The total value of agricultural products sold in 2022 is more than USD 23 billion. Among them, the leading position is occupied by maize - USD 5.94 billion or 25.8%. Due to its favourable geographical position and high export food potential, Ukraine's agricultural production plays a crucial role in ensuring food security in our country and in addressing the global food crisis, nutrition quality and, consequently, human health. The National Economic Strategy for the period up to 2030 foresees, among other things, an increase in agricultural exports up to USD 40 billion and a 30% increase in crop yields. Among the currently available technological measures for growing crops in general and maize in particular, mineral fertilizers, primarily nitrogen fertilizers, are the most effective. In terms of nitrogen removal per hectare of crops, maize is the leading crop among other plants, which indicates its nitrophilicity. In the context of decarbonisation of both global agriculture and agricultural production in Ukraine, optimisation of nitrogen nutrition of maize is an extremely important and urgent issue, especially in the context of global climate change, which is also reflected in the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine. The dissertation is based on the materials of the research work, which was part of the task of the thematic plans and the state scientific theme of Sumy National Agrarian University for 2019-2024 - "To improve the elements of technologies for growing cereals and cereal crops, taking into account the optimisation of agrotechnical measures and agrobiological control of plant growth and development in the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine" (state registration number 0119U103779). The purpose of the study is to establish agrobiological features of growth and development of maize hybrids of different maturity groups depending on nitrogen nutrition and to develop on their basis ways to control the production process of grain productivity formation in the conditions of the northeastern Forest-Steppe of Ukraine. To achieve this aim, the following tasks were solved: to identify the peculiarities of the influence of fertilization methods on the duration of the growing season of maize hybrids of different maturity groups; to establish the dependence of crop density dynamics on the rates and forms of mineral nitrogen application; to examine the influence of the studied factors on the formation of the photosynthetically active surface area of maize crops and the NDVI index; to find out the peculiarities of linear plant growth depending on fertilization and biological characteristics of the studied hybrids; to determine the dependence of the formation of elements of the maize crop structure on the norms and forms of mineral nitrogen; to assess the impact of the studied factors on the grain productivity of the crop under study and the quality of the grown products; to give bioenergy and economic assessments of the studied technological factors of maize cultivation and to identify the most competitive variants of the experiment; to substantiate recommendations for production for the formation of highly productive maize crops in the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine. The object of research is the processes of growth, development and formation of grain productivity of maize hybrids of different maturity groups depending on the models of cultivation technology in the conditions of the northeastern Forest-Steppe of Ukraine. The subject of the study is maize hybrids DKС 3050, DKC 3730 and DKC 4178, mineral fertilizers, yield, grain quality, economic and energy efficiency. First for the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine, a model of the maize fertilization system is developed, which substantiates the parameters of the rates and forms of mineral nitrogen application; the peculiarities of the development of maize biomass according to the NDVI index depending on the rates and forms of mineral nitrogen application are established; the influence of the studied factors on the change in the N-tester device indicators - the accumulation of chlorophyll content in the leaves is revealed. The technology for growing maize for grain for the conditions of the north eastern Forest-Steppe of Ukraine is improved. The scientific provisions on the formation of yield and quality of maize grain of different maturity groups depending on fertilization are further developed. The practical significance of the results is to develop an optimal method of fertilizing maize hybrids of different maturity groups, which ensures the production of 9-10 t/ha of grain under production conditions, with a profitability level of more than 54.2-60.2%. The main research results have been implemented in agricultural formations in Sumy region on a total area of 796 ha. The study finds out that the duration of the growing season of the studied maize hybrids depended on their biological characteristics and fertilization methods. In the early-ripening hybrid DKC 3050, 89-108 days passed from emergence of maize seedlings to physiological maturity; in the medium-early hybrid DKC 3730, 95-112 days; and in the mid-ripening hybrid DKC 4178, 99-115 days. The application of nitrogen fertilizers prolonged the vegetation of maize plants by 10-17 days, depending on the rate and form of application. The influence of mineral nitrogen forms on the formation of maize crops is revealed. The highest plant density indicators at the time of harvesting are recorded when anhydrous ammonia is applied: 71.5-72.6 thousand/ha in the hybrid DKC 3050; 71.4-72.8 thousand/ha in the hybrid DKC 3730 and 71.8-73.2 in the mid ripening hybrid DKS 4178. The variants with Urea and UAN-32 were inferior to anhydrous ammonia in this indicator. This paper investigates the peculiarities of linear growth of maize plants under the influence of mineral nitrogen rates and norms. At the initial stages of vegetation VE-V5, no significant effect of fertilization on plant growth was observed. In the V8 phase, an increase in the linear dimensions of maize was noted, with the plants in the variants with the application of UAN-32 and anhydrous ammonia having a height of 76.0-87.5 and 75.3-87.1 cm, respectively, while with the urea application, the height of the plants was 72.6-86.6 cm. In the phase of ejection of panicles VT, the highest plant height was observed with the urea application - 240.3-263.3 cm, slightly lower in the variants with the application of anhydrous ammonia - 242.6-259.9 cm and the lowest with UAN-32 - 239.5-249.3 cm. A close direct correlation between plant height and the rate of mineral nitrogen application is established. The correlation coefficient is 0.8960-0.9985. The study reveales the influence of maize fertilization methods on the formation of photosynthetically active leaf apparatus. The maximum leaf area in maize crops is observed in the phase of panicle ejection (VT) and amountes to 40.9-45.0 thousand m2 /ha when anhydrous ammonia is applied, 41.2-45.8 thousand m2 /ha in variants with urea and 40.0-44.8 thousand m2 /ha when UAN-32 is used. This paper demonstrates the dependence of NDVI indicator of maize crops of hybrids of different maturity groups on fertilization methods. The highest values of the vegetation index are recorded in the period of panicle ejection (VT) - 0.62- 0.78. The study records that the maximum chlorophyll in plants, according to the N-Tester BT device, is observed in the phase of panicle ejection (VT) - 430-760. Variants with the application of prolonged-acting forms of nitrogen (anhydrous ammonia and urea) are characterised by a better intensity of green colour (higher chlorophyll content) compared to UAN-32. The author finds out that in maize hybrids of different maturity groups, the number of rows in the cob and the number of grains in a row does not depend on the norms and forms of mineral nitrogen application, but is determined by nitrogen nutrition in general. However, the formation of the mass of 1000 seeds depends on the characteristics of the nitrogen used - the highest rates were at the application of 150 kg/ha of a.s. - 291-318 g. Among the forms of mineral nitrogen, anhydrous ammonia has the advantage - 293-318 g, depending on the application rate. The paper demonstrates influence of maize fertilization methods on the formation of grain productivity of crops. The highest yield over the years of research is recorded for variants with 150 kg/ha of nitrogen fertilizer - 8.90-10.3 t/ha, depending on the form of nitrogen and the studied hybrid. The author finds out that the protein content in maize grain is determined by nitrogen nutrition - with an increase in the rate of nitrogen application, its growth is observed. The highest rates are in the variants with anhydrous ammonia (10.7- 12.2%) and urea (10.5-12.2%), while in the variants with UAN-32 its content is 9.29-11.5%. The study identifies the best variants of the experiment in terms of economic efficiency. The highest rates of profitability of 26.8-68.0% are observed when using average rates of mineral nitrogen (150 kg/ha). Among the studied forms of nitrogen, anhydrous ammonia is the best, with a profitability level of 61.3-68.0%. The best indicators of energy efficiency of maize fertilization methods are recorded in the experimental variants using anhydrous ammonia - 5.58-6.47, and among the studied rates of mineral nitrogen application - at 150 kg/ha of a.s. - 5.92-6.47, depending on the form of nitrogen.

Показати повний опис матеріалу