Дослідники з провінції Альберта, Канада, провели експеримент, спрямований на виявлення найефективніших агротехнічних прийомів для вирощування зернової кукурудзи на богарі на півдні Альберти. Вони оцінювали різні методи обробітку ґрунту, строки посіву, густоту посівів, ширину міжрядь та норми внесення азотних добрив.
Це багаторічне дослідження, що охоплювало кілька локацій, тривало з 2015 по 2017 рік та з 2020 по 2022 рік на півдні Альберти. Польові випробування проводилися у семи різних місцях, представляючи ключові ґрунтові зони та кліматичні умови регіону.
Експеримент 1: Густота посіву та ширина міжряддя
Цей експеримент проводився на трьох ділянках: Летбридж, Медисин-Гет та Боу-Айленд з 2015 по 2017 рік. Він включав п’ять різних норм висіву (насінин/га)
- 37 065,
- 49 420,
- 61 775,
- 74 130
- 86 485
Та дві ширини міжрядь (51 та 76 см).
Експеримент 2: Норма та час внесення азотних добрив
Цей експеримент проводився в Летбриджі, Медисин-Геті, Боу-Айленді та Воксголлі у 2016 та 2017 роках. Азот вносився у п’яти різних дозах (0, 56, 113, 180 та 214 кг/га) під час сівби, а також у трьох варіантах дробного внесення:
(І) 56 кг/га під час сівби + 56 кг/га під час вегетації на стадії росту V4–V6,
(ІІ) 56 кг/га під час сівби + 113 кг/га під час вегетації,
(ІІІ) 113 кг/га під час сівби + 113 кг/га під час вегетації.
Азот для внесення під час вегетації використовували у формі КАС, стабілізованої інгібітором уреази.
Експеримент 3: Система безполицевого обробітку та рештки попередника
Цей експеримент проводився в Летбриджі, Медисин-Геті та Воксголлі з 2015 по 2017 рік. Досліджувалися дві системи обробітку ґрунту: безвідвальний та класичний, з урахуванням 7 типів попередників: пшениця, соя, горох, сочевиця, гірчиця, ріпак та кукурудза.
Експеримент 4: Система смугового обробітку ґрунту, термін сівби кукурудзи та відносна стиглість гібридів кукурудзи
Цей експеримент проводився в Летбриджі, Інчанті, Боу-Айленді, Медисин-Геті, Стерлінгу та Тейбері з 2019 по 2022 рік. Досліджувалися дві системи обробітку ґрунту (смуговий та безполицевий) та три терміни сівби кукурудзи: ранній (між 18 та 30 квітня); звичайний (між 7 та 14 травня) та пізній (між 17 та 28 травня).
Через значну мінливість погодних умов у Канадських преріях навесні, дати посіву коригувалися щорічно в межах визначених термінів для зменшення втрат сходів. Були оцінені два типи гібридів кукурудзи (ранньостиглий та пізньостиглий) щодо їх росту та врожайності в шести виробничих системах (два типи обробітку ґрунту × три терміни посіву).
Елементи технології вирощування
- Ділянки складалися з чотирьох рядів і були розділені буферними рядами для запобігання крайовим ефектам.
- Для експериментів 1, 2 та 3 використовували ранньостиглий гібрид кукурудзи Pioneer P7332R (2050 CHO). Для експерименту 4 використовували ранньостиглий та пізньостиглий гібриди кукурудзи P6909R (1950 CHO) та P7940AM (2255 CHO).
- В експериментах 2 та 3 кукурудзу висаджували з міжряддям 76 см та нормою висіву 50 000 насінин/га.
- В експерименті 4 кукурудзу сіяли з міжряддям 51 см та густотою посіву 74 100 насінин/га.
- Перед сівбою визначався початковий вміст поживних речовин у ґрунті для розрахунку потреби в добривах. На основі цих даних сечовина (46-0-0) вносилася під час сівби боковим способом для досягнення загального доступного азоту 168 кг/га в експериментах 1, 2 та 4.
- Додатково, рідкий фосфат амонію (10-34-0) вносився в рядок для досягнення цільового рівня доступного фосфору 67 кг/га.
- В експерименті з КАС (28-0-0) добриво вносили під час вегетації на стадіях росту кукурудзи V4–V6 за допомогою обприскувача.
- Для очищення поля перед сівбою застосовували гліфосат та карфентразон-етил у кількості 1,35 кг/га та 17,3 г/га відповідно.
- Для контролю бур’янів у посівах використовували гліфосат окремо або в баковій суміші з топрамезоном на стадіях V2 та/або V4–V6, залежно від інтенсивності засмічення.
Погода та потенціал урожайності
Кількість опадів за вегетаційний період значно варіювалася протягом усього періоду досліджень. Опади за вегетаційний період (травень–вересень) коливалися від 90 до 363 мм, що становило від 41% до 161% від середньої багаторічної норми.
Умови були відносно сухими порівняно зі середніми значеннями протягом періоду дослідження; лише в окремі роки спостерігалася нормальна або вища кількість опадів для відповідних регіонів. Сума ефективних температур коливалася від 2264 до 2918, що становить від 99% до 116% від їхніх середніх багаторічних значень. Цього було достатньо для досягнення стиглості гібридами кукурудзи, включеними до цього дослідження, у всі роки.
Таблиця 1. Опис дослідних ділянок
|
Місце розташування / підгрупа ґрунту |
Рік |
Опади (мм) |
Сума ефективних температур |
Середня врожайність (т/га) |
Дата сівби |
Дата збирання |
|
Боу Айоенд — Типовий бурий чорнозем (Orthic Brown Chernozem) |
2016 |
276,3 |
2648 |
5,32 |
27 травня |
8 листопада |
|
|
2017 |
127,2 |
2677 |
5,19 |
5 травня |
17 жовтня |
|
|
2022 |
186,0 |
2857 |
2,12 |
19 квітня / 10 травня / 17 травня |
12 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
210,0 |
2465 |
— |
— |
— |
|
Інчант — Типовий бурий чорнозем |
2021 |
122,1 |
2753 |
1,91 |
6 травня / 14 травня / 28 травня |
9 жовтня |
|
|
2022 |
205,6 |
2537 |
1,03 |
19 квітня / 10 травня / 17 травня |
12 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
217,7 |
2384 |
— |
— |
— |
|
Летбрідж — Чорнозем типовий чорно-бурий (Orthic Dark Brown Chernozem) |
2015 |
156,4 |
2494 |
4,52 |
30 квітня / 27 травня |
16–19 жовтня |
|
|
2016 |
267,3 |
2291 |
3,72 |
26 травня |
22 жовтня |
|
|
2017 |
127,8 |
2576 |
4,21 |
3–9 травня |
11 жовтня |
|
|
2020 |
248,9 |
2524 |
6,41 |
22 квітня / 7 травня / 26 травня |
27 жовтня |
|
|
2021 |
105,9 |
2687 |
2,67 |
6 травня / 13 травня / 28 травня |
8 жовтня |
|
|
2022 |
248,2 |
2569 |
4,45 |
18 квітня / 25 травня / 16 травня |
11 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
255,7 |
2303 |
— |
— |
— |
|
Medicine Hat — Типовий бурий чорнозем (Orthic Brown Chernozem) |
2015 |
142,5 |
2784 |
1,43 |
22–29 травня |
29 жовтня |
|
|
2016 |
363,0 |
2774 |
4,70 |
29 травня |
5 листопада |
|
|
2017 |
140,5 |
2889 |
3,84 |
5–19 травня |
17–18 жовтня |
|
|
2021 |
125,3 |
2919 |
1,14 |
6 травня / 14 травня / 28 травня |
8 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
225,2 |
2576 |
— |
— |
— |
|
Stirling — Чорнозем типовий чорно-бурий |
2022 |
223.5 |
2599 |
3.79 |
20 квітня / 10 травня / 17 травня |
13 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
263.7 |
2264 |
— |
— |
— |
|
Taber — Чорнозем типовий бурий |
2020 |
238.2 |
2614 |
2.68 |
22 квітня / 8 травня / 26 травня |
30 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє |
239.8 |
2456 |
— |
— |
— |
|
Vauxhall — Чорнозем типовий бурий |
2016 |
241.8 |
2589 |
5.18 |
27 травня |
25 жовтня |
|
|
2017 |
89.9 |
2588 |
1.43 |
4 травня |
18 жовтня |
|
|
Багаторічне середнє значення |
208.7 |
2409 |
— |
— |
— |
Міжряддя та норма висіву
У середньому, схожість посівів збільшилася з 85% до 97%, а врожайність зерна зросла на 15% при вужчому міжрядді (51 см) порівняно з ширшим (76 см) (Таблиця 2).
Вплив ширини міжрядь на врожайність зерна кукурудзи, вирощеної на богарі, був змінним і залежав від кліматичного регіону та пов’язаної з ним доступності вологи. Вузькі міжряддя сприяють швидкому змиканню крон і можуть покращити інсоляцію. Це також може покращити контроль бур’янів, збереження вологи та зменшити вітрову ерозію. Ефект змикання крон може бути більш вираженим для низькорослих гібридів кукурудзи з коротким періодом появи сходів, які зазвичай вирощуються на півдні Альберти.
Таблиця 2. Вплив ширини міжрядь і норми висіву на появу сходів, висоту рослин, фенологічний розвиток і врожайність кукурудзи
|
Фактор |
Значення фактора |
Сходи (%) |
Висота (см) |
Днів до викидання волоті |
Днів до появи «шовку» |
Днів до стиглості |
Урожайність (т/га) |
|
Ширина міжрядь (см) |
51 |
97 |
191 |
70 |
72 |
134 |
4,39 |
|
76 |
85 |
194 |
70 |
73 |
134 |
3,82 |
|
|
Норма висіву (насінин/га) |
37 065 |
98 |
192 |
69 |
73 |
133 |
3,55 |
|
49 420 |
95 |
191 |
69 |
72 |
134 |
3,87 |
|
|
61 775 |
91 |
193 |
69 |
72 |
134 |
4,24 |
|
|
74 130 |
87 |
193 |
70 |
73 |
133 |
4,53 |
|
|
86 485 |
87 |
193 |
71 |
74 |
134 |
4,34 |
Спостерігався значний вплив норми висіву: найнижча норма (37 065 насінин/га) показала нижчу врожайність порівняно з трьома вищими нормами (61 775 насінин/га і більше). Взаємодія між нормою висіву та шириною міжрядь була незначною.
Вузька відстань між рядами також сприяє зменшенню конкуренції між рослинами та формуванню рівновіддаленої конфігурації, що оптимізує розподіл кореневої системи. Ці фактори, ймовірно, призвели до підвищення ефективності використання та поглинання ресурсів, таких як доступна вода та поживні речовини, що є дуже корисним в умовах дощового живлення або дефіциту води, подібних до тих, що спостерігалися під час цього дослідження.
Схожість посівів мала тенденцію до зниження зі збільшенням густоти посіву (з 98% до 87%), однак цей вплив не був статистично значущим. Вища густота посіву збільшила кількість днів до формування волоті та появи приймочок, що може бути пов’язано з повільнішим ростом і розвитком рослин через посилену конкуренцію в рядку та водний стрес за високої густоти посіву.
Вища густота посіву, а саме 74 130 та 86 485 насінин/га, призвела до зростання врожайності зерна, в середньому на 22–28% порівняно з найнижчою нормою висіву. Три роки з нормальною або високою кількістю опадів (105%–161% від середньої багаторічної норми) показали статистично значущу залежність між урожайністю та густотою. Залежність між урожайністю та густотою в ці роки мала нелінійний характер з асимптотичною експоненціальною моделлю зростання (тобто врожайність зростала та наближалася до максимального рівня зі збільшенням щільності рослин; Рис. 1). “Асимптотична” густота рослин не була досягнута в жодному з років у межах оціненого діапазону норм висіву для цього дослідження.
Кореляційні зв’язки були від помірних до сильних, що свідчить про те, що вища норма висіву може збільшити врожайність зерна в умовах дощового живлення на півдні Альберти в роки з нормальною та високою кількістю опадів. Однак за умов низької кількості опадів (50–63% від середньої багаторічної норми) статистично значущого зв’язку між густотою рослин та врожайністю зерна не спостерігалося (Рис. 1). За таких умов дефіцит ґрунтової вологи може обмежувати врожайність кукурудзи, особливо за вищих норм висіву, мінімізуючи таким чином позитивний вплив підвищеної густоти посіву на врожайність.
Азотне живлення кукурудзи
Загалом, вплив рівня азотних добрив на врожайність зерна кукурудзи був незначним. Ні норма, ні строки внесення (одноразове та дробне) азоту не мали статистично значущого впливу на ріст та врожайність культури порівняно з контрольним варіантом. Параметри росту культури, включаючи приживлюваність та висоту рослин, не показали покращення порівняно з контрольними ділянками без внесення азотних добрив (Таблиця 3).
Обмежена реакція кукурудзи, вирощеної на богарі, на азотне удобрення в цьому дослідженні може бути пов’язана з низькою вологістю ґрунту за умов недостатніх опадів.
Чотири ділянки, включені до цього експерименту, отримали менше опадів, ніж зазвичай: від 43% до 62% від середньої багаторічної кількості опадів на цих ділянках (Таблиця 1). Недостатній рівень вологості ґрунту може обмежувати поглинання азоту через зниження його транслокації до коренів та погіршення здатності коренів поглинати азот.
Інші дослідження вже повідомляли про нижчу реакцію врожайності кукурудзи на внесення азоту в умовах дефіциту води та вищу реакцію за умови достатнього водозабезпечення. Навпаки, врожайність зерна знизилася на 6% за умов найвищого внесення азоту (113 кг/га N під час сівби та 113 кг/га N під час вегетації) (Таблиця 3).
Вищі рівні азоту в ґрунті (включаючи внесення 180 та 214 кг/га N) під час сівби спричинили незначну затримку у формуванні китиць, появи шовку та дозріванні врожаю, що може призвести до того, що зелені та слабкі стебла потребуватимуть додаткового часу для висихання. Приживлюваність сходів показала зниження на 18% порівняно з контролем за внесення 214 кг/га N під час сівби.
Загалом, тенденції розвитку культур та врожайності вказують на те, що внесення азоту в нормі 113 кг/га під час сівби або розділене внесення 56 кг/га під час сівби та 56–113 кг/га під час вегетації були найбільш сприятливими для виробництва кукурудзи. Натомість, внесення азоту у вищих нормах під час сівби може бути шкідливим для культури. Перевага внесення азоту під час вегетації може бути пов’язана з більш доступними джерелами азоту для рослин у рідкому добриві у формі амонію та нітрату, що може підвищити врожайність.
Безорний обробіток ґрунту
Класичний обробіток ґрунту збільшив приживлюваність рослин кукурудзи на 4–25% порівняно з безорним обробітком (Таблиця 4).
У системі безорного обробітку ґрунту рослини кукурудзи гірше приживалися за сівби у стерню кукурудзи, ріпаку, гірчиці, сої та пшениці. Однак культури з низьким вмістом пожнивних решток, такі як сочевиця та горох, не мали негативного впливу на схожість.
Середня схожість кукурудзи на стерні кукурудзи становила 76%, на стерні гірчиці, гороху, сої, пшениці та ріпаку — 85–88%, а на стерні сочевиці — 94%. Це контрастувало з класичним обробітком ґрунту, де середня схожість рослин на стерні всіх попередників залишалася вище 95% від цільової густоти сходів.
Було відзначено, що високий вміст залишків попередників у системах безорного обробітку ґрунту знижує схожість рослин кукурудзи через прохолодніші та вологіші ґрунтові умови. Поверхневі залишки також можуть створювати фізичні перешкоди для появи сходів кукурудзи — це означає, що рештки можуть призводити до нерівномірної глибини посіву, тим самим зменшуючи схожість кукурудзи.
Відносно нижча схожість на стерні кукурудзи може бути пов’язана з алелопатичним ефектом фітотоксичних екстрактів із кукурудзяних решток, які пригнічують ранній ріст коренів та сходів кукурудзи. Проте, врожайність зерна продемонструвала здатність компенсувати низьку приживлюваність рослин і не показала відповідного зменшення висоти та фенологічного розвитку за системи безорного обробітку.
З іншого боку, в середньому, культура, вирощена за умов безорного обробітку, мала тенденцію до збільшення врожайності зерна порівняно з ділянками з класичним обробітком. Середня врожайність кукурудзи за безорного обробітку була вищою, ніж за класичного, після стерні кукурудзи (на 14% вище), сочевиці (на 9% вище), гірчиці (на 20% вище), гороху (на 10% вище), сої (на 7% вище) та пшениці (на 8% вище). Однак, відмінності не були статистично значущими (Таблиця 4).
Ці результати дещо суперечать іншим дослідженням, які повідомляли про вищу врожайність кукурудзи за систем оранки порівняно з безорним обробітком. Незначна перевага врожайності, пов’язана з системою безорного обробітку в цьому дослідженні, може бути пояснена збільшеним збереженням ґрунтової вологи завдяки покриттю поверхні рослинними рештками, що може мати вирішальне значення при вирощуванні кукурудзи на богарі. Збільшення запасів води в ґрунтах без оранки могло бути особливо корисним у цьому дослідженні через обмежену кількість опадів, що призвело до спекотних і сухих умов протягом 3 з 6 років на ділянці (43%–62% від середньої багаторічної кількості опадів; Таблиця 2), включених до цього експерименту.
Таблиця 4. Вплив попередників та систем обробітку ґрунту на основі даних, зібраних у трьох локаціях Альберти (2015–2017)
|
Попередник |
Система обробітку |
Густота, шт./м² |
Висота, см |
Днів до волоті |
Днів до «шовку» |
Урожайність, т/га |
|
Ріпак |
Класична |
5 |
170 |
70 |
74 |
3,49 |
|
Ріпак |
Безорна |
5 |
170 |
71 |
75 |
3,29 |
|
Кукурудза |
Класична |
5 |
169 |
70 |
73 |
3,32 |
|
Кукурудза |
Безорна |
4 |
169 |
70 |
74 |
3,77 |
|
Сочевиця |
Класична |
5 |
175 |
70 |
73 |
3,52 |
|
Сочевиця |
Безорна |
5 |
175 |
70 |
73 |
3,83 |
|
Гірчиця |
Класична |
5 |
167 |
70 |
74 |
3,05 |
|
Гірчиця |
Безорна |
4 |
173 |
71 |
74 |
3,66 |
|
Горох |
Класична |
5 |
173 |
70 |
73 |
3,41 |
|
Горох |
Безорна |
5 |
172 |
70 |
73 |
3,75 |
|
Соя |
Класична |
5 |
168 |
70 |
73 |
3,69 |
|
Соя |
Безорна |
5 |
177 |
70 |
73 |
3,95 |
|
Пшениця |
Класична |
5 |
171 |
70 |
73 |
3,29 |
|
Пшениця |
Безорна |
5 |
173 |
70 |
73 |
3,56 |
Смуговий обробіток ґрунту та дата сівби
На основі результатів експерименту з безорним обробітком ґрунту було проведено подальше дослідження для оцінки смугового обробітку ґрунту як альтернативного варіанту для виробництва кукурудзи на богарі в південній Альберті.
Крім того, оцінювався вплив дати сівби на продуктивність врожаю з використанням гібридів кукурудзи з низьким та високим CHU (ранньостиглі та пізньостиглі). Вплив обробітку ґрунту на приживлюваність рослин змінювався залежно від дати сівби кукурудзи, що підтверджується статистично значущою взаємодією цих змінних щодо їхнього впливу на густоту рослин (Таблиця 5).
Схожість рослин покращилася за смугового обробітку порівняно з безорним на ранніх та звичайних термінах сівби; пізня сівба не мала значущого впливу на приживлюваність рослин для обох систем обробітку ґрунту (Рис. 2). Цікаво, що густота популяції рослин була нижчою для кукурудзи, посіяної на початку травня, порівняно з кукурудзою, посіяною наприкінці квітня або наприкінці травня за безорної системи (Рис. 2).
Це могло бути частково пов’язано з настанням заморозків приблизно через тиждень після сівби на початку травня 2021 року, що могло вплинути на виживання сходів того року. Відносно сухі зими 2020–2021 та 2021–2022 років призвели до виснаження запасів ґрунтової вологи навесні, що сприяло зниженню приживлюваності. Покращення сходів рослин на ранніх термінах сівби за смугового обробітку пояснюється вищою температурою ґрунту, що стало можливим завдяки мінімізації відбиття сонячного тепла від поверхні ґрунту через порушення ґрунту у смугових рядках.
Системи обробітку ґрунту не впливали на параметри продуктивності сільськогосподарських культур, включаючи висоту рослин, кількість днів до утворення волоті, кількість днів до появи «шовку» (приймочок) та врожайність (Таблиця 5).
Таблиця 5. Вплив термінів сівби, системи обробітку ґрунту та ступеня стиглості гібрида на густоту рослин кукурудзи, висоту, кількість днів до появи приймочок («шовку»), кількість днів до появи волоті та середню врожайність у шести локаціях Альберти (2019–2022)
|
Фактор |
Густота, шт./м² |
Висота, см |
Днів до волоті |
Днів до «шовку» |
Урожайність, т/га |
|
Ранній строк сівби |
6 |
200 |
90 |
93 |
3,36 |
|
Оптимальний строк сівби |
5 |
203 |
78b |
81 |
3,18 |
|
Пізній строк сівби |
6 |
203 |
69 |
72 |
3,03 |
|
Strip-till |
6 |
202 |
78 |
82 |
3,19 |
|
Безорний |
5 |
203 |
79 |
82 |
3,20 |
|
Пізньостиглі гібриди |
5 |
207 |
82 |
85 |
3,41 |
|
Ранньостиглі гібриди |
6 |
197 |
76 |
79 |
2,98 |
Різні терміни сівби призвели до варіацій у фенологічному розвитку кукурудзи. У середньому, рано посіяна кукурудза досягала стадії появи шовку на 11,9 дня довше порівняно зі звичайним посівом, тоді як пізно посіяна кукурудза досягала стадії появи шовку на 9,1 дня раніше, ніж звичайний посів (Таблиця 5).
Спостерігалася тенденція до зниження врожайності кукурудзи зі зміщенням термінів сівби на пізніші. У середньому, врожайність зерна зменшилася на 5% при сівбі на початку травня та на 10% при сівбі наприкінці травня порівняно з сівбою на початку квітня (Таблиця 5).
Навіть якщо дата сівби незначно вплинула на врожайність кукурудзи, рекомендується проводити більш ранню сівбу, щоб забезпечити фізіологічну стиглість до осінніх заморозків.
Пізньостиглі гібриди кукурудзи були на 5% вищими порівняно з ранньостиглими. Цим гібридам знадобилося на 6,9 календарних днів більше часу, щоб досягти стадії появи шовку, порівняно з ранньостиглими. Хоча врожайність гібриду з високим CHU була на 14% вищою, ніж гібриду з низьким CHU, ефект був статистично порівнянним. Цікаво, що вплив відносної стиглості гібридів на розвиток та врожайність кукурудзи не змінювався залежно від термінів сівби.
Висновок
- Рання сівба наприкінці квітня не мала негативного впливу на сходи, ріст рослин і врожайність зерна.
- Вузькі міжряддя (51 см) сприяли підвищенню врожайності кукурудзи.
- Норма висіву понад 60 тис. насінин/га забезпечувала вищу врожайність за умов достатнього зволоження.
- Низька забезпеченість вологою є одним із головних факторів, що обмежують стабільність урожайності зернової кукурудзи.
- Оптимізація витрат на насіння є важливою умовою економічної ефективності виробництва.