Кукурузный китайский зигзаг и азотная настройка меняют правила игры

Новый подход к производству кукурузы предложила группа китайских исследователей (Колледж агрономии Шэньянского сельскохозяйственного университета, Академия сельскохозяйственных наук Тунхуа, Институт растениеводства Китайской академии сельскохозяйственных наук, Государственная инженерная лаборатория кукурузы Института сельскохозяйственных ресурсов и окружающей среды Цзилиньской академии сельскохозяйственных наук, Бюро сельского хозяйства и животноводства Тонглиао) в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2023 на портале MDPI.

«Кукуруза – одна из важнейших культур для Китая, всего стране требуется 282 миллиона тонн кукурузы в год. Общее производство кукурузы в КНР составляло 257 млн ​​тонн в 2019 году с увеличением до 261 млн тонн и 272 млн тонн в 2020 и 2021 годах соответственно. Эти данные свидетельствуют о значительном увеличении производства кукурузы в 2021 году, что связано с расширением земель и внедрением новых сортов и гибридов. Однако по-прежнему остается незакрытой потребность в 10 миллионов тонн кукурузы в год при том, что количество пахотных земель ограничено, - пишут авторы. - Соответственно, важно улучшить стратегии посева для повышения урожайности на уже имеющихся площадях.

Существующая практика возделывания яровой кукурузы предполагает линейную посадку с междурядьями 60 см и внесение удобрений на глубину 10 см под каждое растение. И здесь есть возможности для оптимизации.

Оптимизировать расстояние между рядами растений можно двумя способами: I) схема посадки с широкими и узкими рядами; II) увеличение расстояния между растениями и сокращение междурядий. Меры направлены на улучшение ресурсов для культуры за счет настройки светопропускания и вентиляции. Так, ранее было отмечено, что в качестве альтернативы, увеличение расстояния между растениями и сокращение междурядий может повысить урожайность более чем на 10% при той же плотности растений кукурузы. Однако на пахотных землях сокращение междурядий может быть вредным, так как усиливает внутривидовую конкуренцию.

Зигзагообразная посадка в этом смысле выглядит лучшим вариантом, чтобы использовать преимущество широкорядной/узкорядной посадки и избежать внутривидовых конфликтов.

Помимо посадки важна и настройка удобрений, среди которых азот (N) является самым важным питательным веществом для улучшения роста на всех этапах производства зерна. В современной практике азот подается на поверхность почвы и в неглубокий слой (на глубину 10 см). Однако поверхностное внесение азота приводит к потерям азота, поэтому все чаще рекомендуется вносить азотные удобрения в глубокие слои почвы.

Глубокое внесение азотных удобрений не только снижает потери азота, но и способствует росту корней, повышает активность корневых ферментов и поддерживает высокую концентрацию NH 4 + -N в глубоком почвенном растворе. В одном исследовании внесение азотных удобрений на глубину 15 см увеличило поглощение азота растениями и эффективность использования азота на 8,07% и 17,79% по сравнению с глубиной 5 см.

Если зигзагообразная посадка сама по себе снижает конкуренцию между растениями в двойных рядах без изменения расстояния между рядами и плотностью, то внесение азота только в глубокие слои почвы хорошо вписывается в эту схему.

Поэтому мы провели манипулятивный эксперимент в течение двух лет (2018–2019 гг.) в Академии сельскохозяйственных наук Цзилинь в Северо-Восточном Китае, поскольку в этом регионе производится 40% от общего количества кукурузы во всей стране. Всего было 12 участков, каждый площадью 48 кв м (10 м × 4,8 м). Каждую делянку разделили на 8 рядов, состоящих из 45 растений кукурузы, в результате чего на каждой делянке было в общей сложности 360 растений. Использовали сорт яровой кукурузы XiangYu211, который широко выращивается в районе исследования, и посадили в общей сложности 75 000 растений кукурузы на га. В течение вегетационного периода все растения кукурузы были защищены гербицидами и пестицидами. Семена кукурузы сеяли 28 и 26 апреля, а урожай собирали 28 сентября в 2018 и 2019 годах соответственно.

Применили четыре варианта обработки:

(I) линейная посадка с азотными удобрениями на глубину 10 см (CK),

(II) линейная посадка с азотными удобрениями на глубину 20 см (LD20),

(III) зигзагообразная посадка с внесением азотных удобрений на глубину 10 см (ZD10),

(IV) зигзагообразная посадка с азотными удобрениями на глубину 20 см (ZD20).

Цель этого исследования состояла в том, чтобы изучить влияние глубокого азотного удобрения и зигзагообразного посева отдельно и в сочетании с распределением корней, свойствами почвы, структурой покрова и урожайностью кукурузы.

Наши результаты показали, что все улучшенные стратегии возделывания кукурузы (LD20, ZD10 и ZD20) увеличивали плотность длины корней по вертикали до глубины 10–30 см в почвенных слоях по сравнению с СК. Плотность длины корней относится к общей длине корней на единицу объема почвы. Для отбора корней брали по два растения, расположенных рядом друг с другом в разных рядах.

Выяснилось, что при зигзагообразной посадке корень активно растет и достигает глубоких слоев почвы, что позволяет использовать больше влаги и питательных веществ. Это улучшает рост и устойчивость кукурузы к вредителям, патогенам и экстремальным условиям окружающей среды.

Точно так же глубокое азотное удобрение увеличило скорость фотосинтеза и площадь, ориентацию листа, накопление сухого вещества средних листьев после стадии шелка. Урожайность кукурузы значительно увеличилась на участках ZD20, затем ZD10, LD20, и меньше всего на участке CK (традиционный метод возделывания) в оба года.

Таким образом, наше исследование показывает, что зигзагообразная посадка дает более высокий урожай, чем линейная. Кроме того, глубокое внесение азотных удобрений при зигзагообразной посадке значительно увеличивает коэффициент использования ресурсов популяции кукурузы и ее урожайность за счет оптимизации корневой структуры насаждения. Максимальный прирост составил 10,0% (2018 г.) и 14,4% (2019 г.) на участке ZD20 по сравнению с традиционным.

Эти улучшенные предлагаемые стратегии посадки кукурузы могут быть очень полезными для фермеров на местном и глобальном уровнях, помогая увеличить производство без необходимости расширения земель. Те же методы применимы и к другим культурам, которые сталкиваются с аналогичными проблемами и имеют такой же механизм вегетации, как кукуруза, и повышенный фотосинтез листьев в поздний период роста».

По статье группы авторов (Юнчжао Чжэн, Ян Юэ, Конгфэн Ли, Юнджун Ван, Хунью Чжан, Хонг Рен, Сянвэй Гонг, Ин Цзян, Хуа Ци), опубликованной на портале www.mdpi.com.

Фото: Наталья Шаповалова.

Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.