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

Abstract

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