разработать агротехнические приёмы повышения продуктивности кормовых культур и качества кормов (подбор гибридов кукурузы, густота стояния, система удобрения и орошение);

разработать математические модели взаимосвязи урожайности зелёной массы кукурузы и сбора переваримого протеина с основными показателями почвенного плодородия;

установить оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ;

определить степень влияния различных систем удобрения, известкования и биомелиорантов на водно-физические, агрохимические и физико-химические свойства почвы;

изучить микробиологическую активность дерново-подзолистой почвы при длительном применении бесподстилочного навоза;

биоэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.

Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Среднего Поволжья на основе учёта агрометеорологических условий и биологических особенностей кукурузы дано теоретическое обоснование формирования высокопродуктивных агрофитоценозов кормовых культур на уровне 8,4-12,6 т кормовых единиц с 1 га. Установлены оптимальные параметры густоты стояния растений в зависимости от скороспелости гибрида кукурузы и условий влагообеспеченности.

Выявлено влияние различных систем удобрения на плодородие почв.

Разработана математическая модель взаимосвязи параметров почвенного плодородия с продуктивностью кукурузы.

Определён оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ.

Установлены эффективные, экологически безопасные дозы бесподстилочного навоза в кормовом севообороте при возделывании кукурузы на дерново-подзолистой почве.

Дана агроэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.

Основные положения, выносимые на защиту:

агрометеорологические условия и лимитирующие абиотические и эдафические факторы, ограничивающие реализацию потенциальной продуктивности гибридов кукурузы различных групп спелости;

адаптивные ресурсосберегающие технологии создания высокопродуктивных агроценозов гибридов кукурузы различных групп спелости при оптимизации условий минерального питания и влагообеспеченности на чернозёмах выщелоченных, тёмно-серых лесных и дерново-подзолистых почвах;

эффективные, экологически безопасные системы удобрения, обеспечивающие максимальную продуктивность кормовых культур и сохранение почвенного плодородия;

моделирование формирования высокопродуктивных агрофитоценозов кукурузы с повышенной питательной ценностью;

оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ;

агроэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.

Практическая значимость. На основании проведённых исследований рекомендовано производству для получения высоких сборов кормовых единиц и зерна выращивать раннеспелые и среднеранние гибриды кукурузы, наиболее полно использующие почвенно-климатические условия региона.

Определена оптимальная густота стояния гибридов кукурузы различных групп спелости при возделывании на богаре и орошении.

В условиях неустойчивого увлажнения важным приёмом повышения продуктивности кукурузы является орошение с оросительной нормой 1000-1500м3/га.

Разработаны и апробированы в производстве адаптивные ресурсосберегающие технологии возделывания кормовых культур, обеспечивающие получение 8,4-12,6 т/га кормовых единиц, 380-512 кг/га протеина и 9,9-11,0 МДж обменной энергии в 1 кг сухого вещества.

Показана высокая эффективность экологически чистых низкозатратных приёмов предпосевной обработки семян бактериальными удобрениями и стимуляции электромагнитным полем СВЧ в режиме 40 и 50 с, продуктивность кукурузы при этом повышается на 10,1-24,6%.

Установлены эффективные и экологически безопасные дозы бесподстилочного навоза при возделывании кукурузы в кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве (350-400 кг/га азота).

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» «Разработка и совершенствование энергосберегающих экологически чистых технологий возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Среднего Поволжья».

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Московской, Пензенской области. Они вошли в: рабочую тетрадь и методические указания для лабораторных работ по программированию урожаев сельскохозяйственных культур (1989), Методические рекомендации «Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза» (Москва,1990), учебное пособие «Сортовое и видовое разнообразие кормовых культур» (Пенза,1993), Методические указания для выполнения лабораторных заданий по семеноведению (1993), Рекомендации по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур электромагнитным полем СВЧ (Пенза,1998), Краткий справочник агронома (Пенза,2002), используются в учебном процессе при изучении специальных дисциплин.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации были доложены на Международных, Всероссийских и региональных научных и научно-практических конференциях: Ташкент,1985; Москва,1985-1987,2007; Алма-Ата,1989; Волгоград,1989; Смоленск,2002; Саратов,2004; Ульяновск,2004,2006; Пенза,1990-2007.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 341 странице компьютерного текста, состоит из введения, 9 глав, выводов, экспериментальный материал приведён в 83 таблицах, 61рисунке, 66 приложениях. Список литературы включает 541 наименование, в том числе 47 на иностранных языках.

Условия, объект и методика проведения исследований

Экспериментальная работа проводилась в учебно-опытном хозяйстве Пензенской государственной сельскохозяйственной академии, которое расположено в Вадинско-Мокшанской агропочвенной зоне, на Центральной опытной станции ВНИИА (бывшая ВИУА) Московской области, Домодедовского района, часть опытов и производственная проверка проводились в хозяйствах Пензенской и Московской области.

Почвенный покров опытного участка, где проводилось сортоиспытание гибридов кукурузы различных групп спелости в богарных и орошаемых условиях, а также определялась оптимальная густота стояния растений в зависимости от условий выращивания, представлен темно-серыми лесными почвами тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое 2,3 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 40 мг/кг и 120 мг/кг почвы соответственно, рНксl – 5,1 – 5,4, Нг – 7,12 – 7,65 мг-экв/100 г почвы, общее количество поглощенных оснований 25,0 – 26,1 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями – 80,3 – 82,6%.

Опыт по формированию оптимальной густоты стояния кукурузы в зависимости от нормы высева семян размещался на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса в пахотном слое 4,5 – 7,1 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 38 – 65 мг/кг почвы, 101 – 172 мг/кг соответственно, рНксl 5,1 – 5,3, Нг – 7,11 – 7,75 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями 81,3 – 82,8 %.

Изучение влияния минеральных удобрений на продуктивность гибридов различных групп спелости проводилось на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое 5,5 – 7,1 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) – 75 – 90 мг/кг и 103 – 137 мг/кг соответственно, рНксl 5,0 – 5,3, Нг 7,21 – 7,89 мг-экв/100 г, общее количество поглощенных оснований 28,4 – 37,0 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями 82,7 – 83,0%.

Исследования по изучению влияния различных систем удобрения, пожнивной сидерации и известкования на продуктивность кукурузы и плодородие почв проводили на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистом со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: рНксl – 4,70 – 4,76, Нг – 7,60 – 7,90, степень насыщенности основаниями 74,0 – 79,5 %, содержание гумуса 6,36 – 6,80%, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 53,0 – 94,6 мг/кг и 92,0 – 134,0 мг/кг соответственно, N гидрол. (по Тюрину – Кононовой) – 7,05 – 13,60 мг/100г, общее количество поглощенных оснований 28,7 – 33,6 мг-экв/100 г почвы.

Почва опытного участка, где изучались возрастающие дозы бесподстилочного навоза, окультуренная дерново-подзолистая тяжелосуглинистая на тяжелом покровном суглинке со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя перед закладкой опыта: гумус 1,90 – 2,24 %, общий азот 0,112 – 0,129%; подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) соответственно 111 – 176 и 112 – 148 мг/кг почвы; рНkcl – 5,1 – 5,7; гидролитическая кислотность –2,7-4,4 мг--экв/100г почвы; сумма поглощенных оснований 10,1-12,4 мг-экв/100г; степень насыщенности основаниями 71,4-82,0 %.

Опыты по изучению биологических и физических аспектов формирования продуктивности кукурузы закладывались на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава, содержание гумуса в пахотном слое 4,7 – 6,5 %, подвижного фосфора (по Чирикову) 8,1 – 11,3 мг/кг, обменного калия – 93 – 121 мг/кг почвы, рНксl 5,4 - 5,6, Нг – 6,73 – 7,12 мг-экв/100 г, общее количество поглощенных оснований 26,0 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями – 80,7 – 83,5%.

Центральные районы Нечерноземной зоны России характеризуются, как известно, достаточной (но неравномерной) обеспеченностью сельскохозяйственных культур влагой и умеренным температурным режимом. По данным метеопоста Центральной опытной станции ВНИИА среднемноголетнее количество осадков составляет 607 мм. Наиболее благоприятными для роста и развития растений были годы, когда за вегетационный период выпало достаточное количество осадков и распределение их по месяцам и декадам было равномерное (ГТК 0,9-1,3). Повышенным количеством осадков и пониженной температурой воздуха в весенне-летний период характеризовались 1976, 1978 и 1980 гг. Осадки в указанные годы имели ливневый характер.

В лесостепной зоне Среднего Поволжья реализация потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур тесно связана с метеорологическими факторами, среди которых наряду с тепловым режимом важное значение имеет влагообеспеченность посевов.

В годы проведения исследований среднесуточная температура за вегетационный период колебалась от 15,1 до 20,6оС. Сумма положительных температур больше 10оС изменялась от 1614оС до 2324оС, сумма осадков за вегетацию – от 134,3 мм до 376,9 мм, гидротермический коэффициент (ГТК) от 0,6 до 2,0. 1986, 1988, 1995, 1996, 1998 годы были недостаточно увлажненные (ГТК < 0,9); 1991, 2001 годы – умеренно увлажненные (ГТК = 0,9 – 1,0). Остальные годы исследований характеризовались как достаточно увлажненные (ГТК > 1,0).