Оптимизация подачи воды и азота для повышения урожайности кукурузы

Оптимизация подачи воды и азота является ключевым фактором, влияющим на динамику накопления сухого вещества (ДСВ) в кукурузе и, соответственно, на её урожайность. В данном исследовании использовалась модель Ричардса для анализа динамических механизмов накопления сухого вещества и формирования урожая кукурузы.

1. Влияние орошения и азота на фотосинтез

Подача воды и азота влияет на скорость фотосинтетических процессов, что, в свою очередь, влияет на накопление сухого вещества. При орошении на уровне 100 % от расчетного потребления воды (ETc) и внесении 186 кг азота на гектар наблюдается наивысший уровень как накопления сухого вещества, так и урожайности. Это подчеркивает важность оптимального сочетания водоснабжения и удобрений для достижения максимальных результатов.

2. Динамика накопления сухого вещества

Накопление сухого вещества (НСВ) является критически важным для формирования урожая кукурузы. Для изучения влияния орошения и внесения азота на НСВ и урожайность проводились полевые эксперименты в течение двух лет с различными уровнями орошения и нормами внесения азота:

- Уровни орошения: 75 %, 100 %, 125 % от ETc.
- Нормы внесения азота: 0, 93, 186 и 279 кг/га.

3. Модель Ричардса и её применение

На основе полученных данных была создана модель Ричардса для анализа динамики роста кукурузы при различных уровнях подачи воды и азота. Параметры модели использовались для количественного анализа влияния этих факторов на урожайность:

- Коэффициент детерминации (R²): превышает 0,99, что указывает на высокую точность модели.
- Нормализованная среднеквадратичная ошибка (NRMSE): менее 10 %, что подтверждает надежность предсказаний модели.

4. Результаты экспериментов

Результаты исследования показали, что оптимальное сочетание орошения и внесения азота для данной территории — это орошение на уровне 100 % от ETc и внесение 186 кг/га азота:

- Максимальное накопление сухого вещества: 32 756 кг/га и 33 750 кг/га за два года.
- Максимальная урожайность: 19 650 кг/га и 18 576 кг/га соответственно.

5. Динамика роста и корреляция с урожайностью

При уровне орошения 100 % от ETc и норме внесения азота 186 кг/га кукуруза демонстрировала наивысший средний показатель динамического роста, быстрее вступая в фазу быстрого роста и поддерживая её дольше:

- Динамический рост в фазе быстрого роста (Y2) и фазе медленного роста (Y3) показали значимую положительную корреляцию с урожайностью (P < 0,05) с коэффициентами корреляции 0,71 и 0,57 соответственно.
- Масса 1000 зёрен и количество зёрен в колосе также показали значительную положительную корреляцию с Y2 и Y3 (P < 0,05), с коэффициентами корреляции 0,68, 0,59 и 0,76, 0,58 соответственно.

Оптимизация подачи воды и азота может эффективно регулировать накопление сухого вещества в кукурузе, что способствует повышению урожайности. Результаты этого исследования предоставляют теоретическую основу для управления подачей воды и азота, а также для регулирования накопления сухого вещества и формирования урожая. Это может помочь фермерам и агрономам в разработке более эффективных стратегий управления ресурсами для достижения максимальных результатов в производстве кукурузы.


Исследование: Field Crops Research