Árendás Tamás 1 Berzsenyi Zoltán 2 Marton L. Csaba 3 - Bónis Péter 4 Sugár Eszter 5 Fodor Nándor 6 Növekedési faktorok hasznosulásának javítása kukorica növényszám-reakció vizsgálatokkal Improving the utilization of growth factors in maize plant density experiments arendas.tamas@agrar.mta.hu 1 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, tudományos főmunkatárs 2 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, ny. tudományos tanácsadó 3 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, tudományos osztályvezető 4 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, tudományos főmunkatárs 5 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, tudományos munkatárs 1 Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont, tudományos osztályvezető Összefoglalás Martonvásáron több mint fél évszázada kezdődött és napjainkig folyamatosan fenntartott az a korszerű kisparcellás növényszám kísérlet, amelyben jelenleg 3 ezertől 1 ezer tő/ha sűrűségig, 1 ezer tő/ha kezelésenkénti különbséggel vizsgáljuk évente 17-2 kukoricahibrid tőszám-reakcióját. A 28-215 közötti időszakban tanulmányozott hibridek növényszám-reakciót másodfokú függvények illesztésével jellemeztük. 4 eltérő tenyészidejű martonvásári kukoricahibrid eredményei alapján meghatároztuk az évenkénti optimális növényszámot és elemeztük az évjárati változékonyságot. A tenyészterület csökkenésével a termesztés környezeti kockázatának növekedését figyeltük meg öntözetlen termesztési körülmények között. Ugyanakkor eredményeink megerősítették azokat kutatási ismereteket, melyek szerint az elmúlt évtizedeket világszerte az optimális növényszám növekedő trendje jellemzi. Bevezetés A szántóföldi növénytermesztés elsődleges környezeti faktorait, így a napsugárzást, a felvehető tápanyagok mennyiségét és a vízellátottságot tekintve jellemzően ez utóbbi tényező befolyásolja leginkább egy adott tenyészidőszakon és termőhelyen belül a hasznos termés mennyiségét, ezáltal a maximális produkcióhoz szükséges optimális növényszámot is. A kutatások igazolták, hogy a kukorica termésnövekedése elválaszthatatlan a sűrítéstől, és a csökkenő tenyészterületű állományokban is nagy termőképességgel rendelkező hibridek termesztésétől. Egy, a hazai hibridizáció kezdeti időszakában beállított martonvásári polifaktoriális tartamkísérlet 3 éves eredményei szerint a kukorica termésnövekedését 21-ban a növényszám határozta meg (Győrffy és Berzsenyi, 1993). Az állománysűrűség és az egyéb agronómiai faktorok közötti összefüggésrendszer szorosságát jól mutatja, hogy a talajok nagy felvehető tápanyag-tartalmának hasznosításához sűrű növényállományok szükségesek, illetve az optimálisnál nagyobb növényszám tápelem- és/vagy vízhiány szimptómák kialakulását idézheti elő (Berzsenyi, 213). Hosszabb vizsgálati periódusok összehasonlító elemzése azt mutatja, hogy az újabb hibridek fölénye a korábbiakkal összevetve egyrészt azzal magyarázható, hogy a nemesítésnek köszönhető nagyobb alkalmazkodóképességük révén jobban képesek tolerálni a kedvezőtlen környezeti hatásokat, kihasználni a rendelkezésre álló forrásokat. Az időjárási elemek igen nagy változékonysága évektől függően eltérő optimális növényszámot generálhat ugyanazon termőhelyen is. A nem, vagy csak kis találati valószínűségi szinten előre 14
jelezhető környezeti feltételek által előidézett kedvezőtlen hatások így a vízhiány mérséklésének hatékony eszköze lehet a növényszámtól kevésbé függő hibridek használata (Berzsenyi és Tokatlidis 212). Korlátozott vízfelhasználás, a termésképzés idején nagy valószínűséggel bekövetkező aszály esetén megkülönböztetett figyelmet kell fordítani az érésidő helyes megválasztására is. A rövidebb tenyészidejű hibridek potenciálisan nagyobb valószínűséggel elkerülhetik a generatív fejlődési szakaszban bekövetkező aszályt. Száraz körülmények között tehát a vetés idejének megválasztásán túl a hibrid tenyészidejének hossza, és az optimális növényszám ismerete is hozzájárul a termésstabilitás növeléséhez. Anyag és módszer A kísérletet az MTA ATK Mezőgazdasági Intézete lászlópusztai kísérleti terén, erdőmaradványos csernozjom talajon végeztük, öntözetlen körülmények között. A középkötött vályogtalaj művelt rétegének (-2 cm) laborvizsgálati eredménysorát az 1. táblázat ismerteti. Ezeket a MÉM NAK (1979) határértékei szerint értelmezve a humusztartalom alapján a kísérlet talajának N-ellátottsága jó. Az AL-oldható értékek szerint a foszfor- és kálium-ellátottság mindenütt igen jó. Annak érdekében, hogy a növények fejlődését, produktivitását a makroelem-ellátottság kevésbé korlátozza, az őszi alapművelés előtt 6-6 kg/ha P 2O 5- és K 2O-hatóanyagot, tavasszal, magágykészítés előtt 16 kg N-t dolgoztunk a talajba. A kisparcellás kísérletet 4 ismétlésben, osztott parcellás elrendezésben állítottuk be, ahol a főparcella a hibrid, az alparcella a növényszám volt. A vizsgált hibridek száma évente 17 volt, amelyek produktivitása átlagában határoztuk meg az egyes évek környezeti ét. A 8 évre kiterjedő elemzés során a hazai köztermesztés legelterjedtebb éréscsoportjaiba tartozó 4 eltérő tenyészidejű martonvásári kukoricahibrid reakcióit vizsgáltuk: Mv 277 (FAO 31), Mv Tarján (FAO 38), Mv Koppány (FAO 42), Miranda (FAO 46). Az alparcellákon beállítot növényszám 3.-1. tartományban változott, kezelésenként 1. eltéréssel. Az alparcellák mérete 12 m 2 volt. A vetést Wintersteiger parcella-vetőgéppel végeztük. A vetés a 28-215 közötti időszakban az egyes éveket tekintve április 28., 24., 28., 27., 25., 23., 18. és 15. napján történt. 1. táblázat A kukorica növényszám kísérlet talajának főbb agrokémiai jellemzői. Paraméter Érték ph KCl 6,93 K A 41 Sótartalom m/m,3 CaCO 3 m/m 1,98 Humusz m/m 3,3 NO 2 +NO 3 -N mg/kg 7,59 P 2 O 5 mg/kg 394 K 2 O mg/kg 345 Na mg/kg 68,1 Mg mg/kg 269 Cu mg/kg 3,1 Zn mg/kg 1,45 Mn mg/kg 21 SO 4 -S mg/kg 21,6 15
A vizsgált 8 éves időszak jellemző időjárási paraméterei szerint (2. táblázat) a kukorica tenyészidőszaka (IV-IX.) a sokéves átlagnál csapadékosabb volt Martonvásáron a 28., 21., és 214. években. Hosszabb idősor középértékével összevetve azzal azonos, vagy hűvösebb volt a nyári félév 21-ben, 213-ban és 214-ben. A megtermékenyülésre, szemtelítődésre kedvezőtlenül ható hőségnapok (napi maximum hőmérséklet 3 o C) számát tekintve az átlagosnál jóval kedvezőtlenebb körülmények között fejlődtek a kukoricák 212-ben és 215- ben. Speciális agrometeorológia feltételek jellemezték a 211. évet, a hazai kukoricatermesztés egyik rekordtermésű évjáratát, amikor a vegetációs periódus időjárási statisztikái Martonvásáron is száraz-aszályos karaktert mutattak. A sokéves átlagnál melegebb nyári félévben ugyan a megszokottnál sokkal kevesebb csapadékot mértünk, de a kukorica fejlődését nem korlátozta jelentős vízhiány, köszönhetően a 21-ben a talajba került extrém nagy vízmennyiségnek, és a kukorica kritikus fejlődési szakaszaiban érkező esőknek. 2. táblázat A kukorica vegetációs periódusának főbb meteorológiai jellemzői. Martonvásár, 28-215. Sokéves Hónap átlag* Csapadék, mm V. 43 56 36 63 2 13 41 176 8 27 27 51 22 58 28 83 8 64 VII. 73 53 174 77 7 23 124 37 51 57 4 53 32 12 39 67 29 39 VIII. 46 45 43 149 6 1 44 135 43 IX. 41 89 27 155 12 29 32 19 73 Összesen 312 483 177 681 159 2 2 461 256 Hőmérséklet, o C 11,3 11,8 14, 11,1 12,5 11,3 11,8 12,4 1,4 V. 16,4 19,7 17, 21,2 16,3 18,5 15,5 19, 15,6 2, 16,8 2,9 16,2 19,5 15,2 19,1 15,7 19,9 VII. VIII. 21,5 2,7 21,3 21, 21,8 21,5 22,6 2,2 2,2 21,4 23,1 21,9 22,1 21,9 21,5 19,5 23, 23, IX. Átlag 16,6 17,7 15,3 18, 18, 18,3 14,2 17,1 18,5 18, 17,6 18,6 14,7 17,7 16,4 17,4 17, 18,2 Hőségnapok száma V. 3 3 1 1 2 8 8 3 7 3 8 7 6 7 VII. 14 13 18 15 1 17 16 1 18 VIII. 12 13 1 7 13 16 14 5 18 IX. 1 5 2 9 4 4 Összesen 38 42 34 29 35 48 37 21 47 * - A csapadék és léghőmérséklet esetében 3 éves, a hőségnapok tekintetében 15 éves átlagok A vizsgált évek eredményeit két főcsoportba sorolva, száraz és nem száraz termesztési feltételek szerint hasonlítottuk össze. A kukorica fejlődése szempontjából száraz-aszályosnak tekintettük a 29., 212., 213. és 215., míg nem korlátozott vízellátottságúnak a 28., 21., 211. és 214. éveket. 16
A kísérleti adatok közötti összefüggések feltárásához a regresszióanalízis módszerét használtuk. A változók értékeihez másodfokú függvényt illesztve elemeztük hibridenként, évenként és évjárat-csoportonként a növényszám reakciókat, határoztuk meg az optimális növényszámot. Eredmények A regresszióanalízisek évenkénti eredményeit hibridenként, azok növekvő FAO-száma szerint mutatják be a 3-6. táblázatok. Ezekben a másodfokú függvényekkel számított optimális növényszámokat, a környezeti eket, a minden év optimális növényszámával becsült szemterméseit, valamint a legkisebb (sárga színnel jelölt) és legnagyobb (zöld színnel jelölt) termések közötti relatív különbségeket, vagyis a potenciális terméscsökkenés mértékét tüntettük fel. A vizsgált hibridek között a legkorábban érő, rövid tenyészidejű Mv 277 szemtermése kedvező, csapadékos években megközelítette a környezeti átlag szintét (97-99). A 1 -t meghaladó termésű években az optimális állománysűrűség meghaladta a 88. növényt hektáronként. Ugyanakkor a száraz években becsült legjobb növényszám sem csökkent 7. tő/ha alá (3. táblázat). Az Mv Tarján teljesítménye optimális sűrítéssel minden évben meghaladta a környezeti et (4. táblázat). Száraz években a maximumok növényszáma 74.4-8.7 között változott. Csapadékos években az agronómiai gyakorlat számára javasolt intervallumban reakciókaraktere lineáris volt. 3. táblázat Az Mv 277 (FAO 31) kukoricahibrid évjárattól függő szemtermés-reakciója növényszám kísérletben. Martonvásár, 28-215. Év Másodfokú függvény egyenlete R 2 1 Becsült termés 28 y = -,12x 2 +,257x + 5,357,9775 88,6 14,66 14,15 13,78 12,58 13,94 14,15 14,15 14,14 14,4 11,1 29 y = -,9x 2 +,1233x + 3,3956,8672 7,7 9, 7,47 7,75 5,14 6,88 7,49 7,39 7,36 7,7 33,8 21 y = -,4x 2 +,118x + 3,4721,9923 125,5 1,53 9,82 9,1 1,42 1,19 9,81 9,9 9,93 9,46 12,7 211 y = -,5x 2 +,13x + 5,235,992 12,3 11,52 1,38 9,97 1,2 1,47 1,37 1,41 1,42 1,19 4,8 212 y = -,4x 2 +,748x + 4,74,9359 88,1 8,38 8, 7,87 7,4 7,91 8, 7,99 7,99 7,96 7,4 213 y = -,5x 2 +,87x + 3,9431,9672 91, 8,39 7,9 7,71 7,34 7,84 7,9 7,9 7,9 7,83 7,2 214 y = -,8x 2 +,1522x + 3,7697,941 92, 1,95 1,77 1,4 9,85 1,69 1,76 1,77 1,77 1,63 8,6 215 y = -,5x 2 +,729x + 6,539,671 78,8 9,77 9,37 9,38 8,41 9,16 9,37 9,34 9,33 9,41 1,7 17
4. táblázat Az Mv Tarján (FAO 38) kukoricahibrid évjárattól függő szemtermés-reakciója növényszám kísérletben. Martonvásár, 28-215. Év Másodfokú függvény egyenlete R 2 1 Becsült termés 28 y = -,12x 2 +,236x + 6,6298,9775 85,9 14,66 15,37 15,22 n.é. 15,37 15,32 15,25 n.é. 15,34 1, 29 y = -,12x 2 +,1757x + 3,437,8729 74,4 9, 9,42 9,58 n.é. 9,34 9,55 9,58 n.é. 9,53 2,5 21 y = -,2x 2 +,666x + 6,7529,9213 27* 1,53 11,29 1,82 13,65 11,39 11,2 1,88 n.é. 11,8 2,7 211 y = -,11x 2 +,191x + 4,5711,9672 88,5 11,52 12,98 12,77 n.é. 12,98 12,89 12,81 n.é. 12,92 1,7 212 y = -,9x 2 +,1417x + 3,3456,8769 79,2 8,38 8,92 8,94 n.é. 8,88 8,96 8,95 n.é. 8,96,9 213 y = -,7x 2 +,162x + 4,4881,9711 75,7 8,39 8,44 8,51 n.é. 8,4 8,5 8,51 n.é. 8,49 1,3 214 y = -,3x 2 +,919x + 6,1827,9778 181,3* 1,95 12,21 11,62 n.é. 12,33 11,87 11,69 14,51 11,95 2, 215 y = -,9x 2 +,1373x + 4,6646,8983 8,7 9,77 1,18 1,17 n.é. 1,15 1,2 1,18 n.é. 1,2,5 n.é. agronómiailag nem értelmezhető, becsült reakció A FAO 42 érésidővel jellemzett Mv Koppány 1 szemtermést meghaladó produktivitásához nem volt szükség sűrű állományok kialakítására (5. táblázat). Teljesítménye a számára legkedvezőtlenebb aszályos években is meghaladta a 9 -t. Az ezekhez tartozó optimum növényszám 215-ben 54., a 29. évben 7.9 volt. A hibridre jellemző, hogy a legkisebb környezeti ű években (212, 213) szemtermés többlete a legkedvezőbb állománysűrűséggel 1,61, ill. 1,16 volt. Az optimumtól eltérő növényszámok alapján becsült terméscsökkenések mértéke ugyanakkor azt jelzi, hogy túlsűrítése az átlagosnál jobban növeli a vízhiány okozta stressz negatív hatásait. 5. táblázat Az Mv Koppány (FAO 42) kukoricahibrid évjárattól függő szemtermés-reakciója növényszám kísérletben. Martonvásár, 28-215. Év Másodfokú függvény egyenlete R 2 1 Becsült termés 28 y = -,18x2 +,266x + 6,8322,875 71,1 14,66 16,1 16,9 1,14 16,7 15,94 16,9 1,54 15,56 37, 29 y = -,12x2 +,1722x + 3,284,956 7,9 9, 9,31 9,31 5,33 9,29 9,2 9,31 5,6 8,96 42,7 21 y = -,3x2 +,89x + 6,5779,9466 128,1 1,53 11,15 11,14 12,28 11,28 11,49 11,17 12,28 1,37 15,5 211 y = -,8x2 +,1159x + 8,2259,9284 74,6 11,52 12,54 12,54 1,32 12,55 12,52 12,54 1,48 12,22 17,7 212 y = -,6x2 +,955x + 6,58,8953 8,3 8,38 9,84 9,84 8,53 9,87 9,89 9,85 8,64 9,48 13,7 213 y = -,1x2 +,1478x + 4,2652,8819 71,5 8,39 9,55 9,55 6,23 9,54 9,47 9,55 6,46 9,23 34,7 214 y = -,4x2 +,971x + 5,9713,9631 126,1 1,95 1,93 1,92 12,1 11,7 11,29 1,95 12,1 1,9 16,6 215 y = -,4x2 +,448x + 8,1839,2717 54, 9,77 9,27 9,28 7,12 9,22 9,11 9,27 7,24 9,39 24,2 A vizsgált martonvásári kukoricák között a leghosszabb tenyészidejű Miranda (FAO 46) hibrid produktivitása száraz években a környezeti átlag szintjére volt jellemző, de jó vízellátottság esetén jelentősen meghaladta azt (6. táblázat). Az adott nyolcéves periódusban a legkisebb optimális növényszámot ennél a kukoricánál mutattuk ki. A száraz 215. évben a maximális termés eléréséhez tartozó állománysűrűség számított értéke 45. tő/ha volt. 18
6. táblázat A Miranda (FAO 46) kukoricahibrid évjárattól függő szemtermés-reakciója növényszám kísérletben. Martonvásár, 28-215. Év Másodfokú függvény egyenlete R 2 1 Becsült termés 28 y = -,9x2 +,1425x + 1,512,6746 76,6 14,66 15,97 15,79 15,53 15,82 15,94 15,95 15,93 15,4 5,8 29 y = -,11x2 +,1394x + 4,4851,4121 62,9 9, 8,67 8,87 7,5 8,87 8,49 8,77 8,44 8,52 15,5 21 y = -,8x2 +,1656x + 6,986,9336 98,2 1,53 13,84 13,18 14,23 13,25 14, 13,68 14,3 11,85 16,8 211 y = -,8x2 +,118x + 8,1662,3359 64,2 11,52 11,31 11,43 1,51 11,43 11,19 11,38 11,16 11,14 8,1 212 y = -,9x2 +,1529x + 2,1683,9424 81,7 8,38 8,39 8,8 8,16 8,13 8,41 8,34 8,41 7,16 14,9 213 y = -,12x2 +,1691x + 2,2889,925 72,6 8,39 8,41 8,32 7,67 8,35 8,33 8,43 8,31 7,54 1,5 214 y = -,13x2 +,2223x + 3,662,9551 82,7 1,95 12,74 12,27 12,47 12,33 12,79 12,66 12,79 1,89 14,9 215 y = -,5x2 +,425x + 9,355,413 45, 9,77 9,84 1,16 8,98 1,14 9,68 9,95 9,64 1,31 13, A nővényszám-reakciókat a hibridek átlagában, a vizsgált évek vízellátottsági karaktere szerint is jellemeztük regresszióanalízis segítségével (1. ábra). Az évjárat hatások közötti eltérések összehasonlító elemzése során a nem száraz évek csoportjában a 28., 21., 211. és 214. évek adatait összesítettük. Ezt az évek időjárási jellemzésekor leírtakon túl az indokolja, hogy a növényszám kísérletben a 17 hibrid produktivitása alapján meghatározott környezeti ek rangsorrendje csökkenő szemtermések szerint a következő volt: 28, 211, 214, 21, 215, 29, 212, 213. Az 1. ábrán bemutatott függvények jól szemléltetik, hogy a környezeti feltételek meghatározó tényezői az agrotechnikai tényezők érvényesülésének. A legkisebb denzitásnál (3. tő/ha) mért minimális különbség is meghaladta a vizsgált évjárati csoportok között a 2 szemtermés mennyiséget. Száraz években az optimális növényszám 73.5, az ehhez tartozó szemtermés mennyisége 8,96 volt. Nem száraz években a négy eltérő érésidejű hibrid teljesítménye alapján számított maximum 12,63 volt, amit 9.2 sűrűségű kukorica állomány eredményezett. A pontokhoz illesztett függvények lefutása, a görbék közötti távolság szerint a tenyészterület csökkenésével a termesztés környezeti kockázata nőtt az öntözetlen termesztési körülmények között beállított kísérletünkben. A 73.5 növény/ha sűrűségű állományokban a vízellátottság javulása 12,41 termés elérését eredményezheti becsléseink szerint. Ugyanakkor a 9.2 tőszám alkalmazása esetén a száraz évekre számított termésmaximum értéke csak 8,74. A két optimum növényszám közötti környezeti kockázat növekedés tehát,44 (73.5 3,45 vs. 9.2 3,89 ). Az állománysűrűség hatását elemző vizsgálataink legfrissebb eredményei megerősítik azokat a korábban közölt kutatási ismereteket, melyek szerint az elmúlt évtizedeket világszerte az optimális növényszám időben növekedő trendje jellemzi. Ennek alapját a sűrű állományokban is nagy produktivitással rendelkező újabb és újabb hibridek szelekciója teremti meg. 19
1. ábra A kukorica növényszám-reakciója száraz és nem száraz évjáratokban. Martonvásár, 28-215. Felhasznált irodalom BERZSENYI Z., TOKATLIDIS I. S. (212): Density dependence rather than maturity determines hybrid selection in dryland maize production. Agr. Journal 14:(2) pp. 331-336. BERZSENYI Z. (213): Növénytermesztés., növekedési és termésreakciók. Agroinform Kiadó. Budapest. p. 384. BERZSENYI Z,. ÁRENDÁS T., BÓNIS P., MARTON L.CS. (213): A kukorica termésreakcióinak vizsgálata Győrffy Bélától napjainkig. In: Marton L.Cs., Spitkó T. (szerk.) 6 éves a magyar hibridkukorica. MTA ATK, Martonvásár. pp. 45-52. GYŐRFFY B., BERZSENYI Z. (1994): Növénytermesztési tényezők hatása a kukorica termésére tartamkísérletben. In: Debreczeni B., Debreczeni B-né (szerk.) Trágyázási kutatások (1966-199). Akadémiai Kiadó, Budapest. pp. 311-312. 2