Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.33 Агрохимия
В статье приведены результаты изучения влияния обработки почвы, минеральных удобрений и биофунгицида на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, а также экономические показатели. Исследования проводили в 2018–2020 гг. Почва опытного участка представлена слабовыщелоченным тяжелосуглинистым черноземом с содержанием гумуса 5,8 %. Объект исследований – яровая пшеница сорта Ульяновская 100. Предмет исследований – шесть вариантов обработки почвы: отвальная (вспашка на 20…22 см ПЛН-4-35, контроль); дифференцированная (вспашка на 25…27 см под предшествующую культуру, дискование на 6…8 см под яровую пшеницу); мульчирующая (на 10…12 см АПК-3 весной); гребнекулисная (ОП-3С на 13…15 см); дисковая (БДМу на 6…8 см); плоскорезная (КПШ-3 на 13…15 см). Эксперимент осуществляли на четырех фонах: N0P0K0 (контроль); N30P30K30 (фон) под предпосевную культивацию; препарат Фитотрикс; N30P30K30 + Фитотрикс. Повторность четырехкратная, расположение делянок систематическое, общая площадь делянки 250 м2, учетная – 125 м2. Наибольшая урожайность (3,73 т/га) достигнута при дифференцированной обработке почвы, рентабельность производства зерна в этом варианте составила 161 %, коэффициент энергетической эффективности – 3,51 ед., на фоне вспашки величины этих показателей были ниже соответственно на 0,15 т/га, 52 % и 0,43 ед.. Наибольшую отзывчивость на удобрения наблюдали при гребнекулисной обработке, после которой прибавка, относительно варианта без удобрений, на фоне N30P30K30 составила 0,49 т/га, N30P30K30 + «Фитотрикс» – 0,96 т/га. Качественные характеристики зерна не зависели от основной обработки почвы. Лучшее его качество отмечено в варианте с сочетанием биофунгицида с минеральными удобрениями, в котором содержание клейковины и белка в зерне было выше, чем на фоне естественного плодородия почвы, на 3,4 и 1,1 % соответственно
aestivum L.), обработка почвы, минераьные удобрения, биофунгицид, урожайность, длина колоса, озерненность, протеин, клейковина
Урожайность полевых культур – важнейший показатель, отражающий эффективность агроприёмов. Обработка почвы, несомненно, оказывает на нее значительное влияние [1, 2, 3]. Формирование высоких и стабильных урожаев возможно на основе дифференцированного подхода к использованию природных, техногенных и экономических ресурсов. В современных условиях в каждом конкретном климатическом, природно-экономическом регионе и даже в отдельном хозяйстве должны быть разработаны и введены адаптивные ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур [4, 5, 6].
Улучшение плодородия почвы и повышение продуктивности пахотных земель неразрывно связано с освоением ресурсосберегающих инновационных способов обработки почвы в сочетании с рациональным использованием минеральных удобрений и средств защиты растений [7, 8]. Важным направлением решения этой задачи может быть применение удобрений на фоне менее затратных почвозащитных способов обработки почвы. Высокие экологические требования к сельскохозяйственной продукции предусматривают совершенствование ассортимента пестицидов и поиск путей наиболее рационального их применения. В последние несколько лет активно развивается новое направление защиты сельскохозяйственных культур, основанное на применении биологических средств защиты растений или биофунгицидов, к числу которых относят микробиологические препараты на основе микроорганизмов (бактерии, грибы, вирусы и простейшие) и продуктов их жизнедеятельности [9, 10].
Для рационального использования удобрений и биофунгицидов, нужно знать, какое влияние они оказывают на повышение урожайности и улучшение качества продукции на фоне разных способов и систем основной обработки почвы. Результаты исследований по минимизации обработки почвы, в зависимости от почвенно-климатических условий, сильно различаются. Пока не выработано единого мнения о преимуществе технологий с минимальными приемами обработки почвы, по сравнению с классической вспашкой. Не определена роль сочетания механической обработки почвы, удобрений и биопрепаратов в продукционных процессах полевых культур. В связи с этим изучение ресурсосберегающих систем обработки почвы, а также приемов, обеспечивающих защиту растений от болезний и дополнительное питание растений, – актуальная задача науки и производства.
Цель исследований – изучить влияние основной обработки почвы, минеральных удобрений и биофунгицида на урожайность и качество зерна яровой пшеницы для оптимизации агротехники культуры.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в Ульяновском научно-исследовательском институте сельского хозяйства – филиале Самарского научного центра РАН в 2018–2020 гг. Почва опытного участка представлена слабовыщелоченным тяжелосуглинистым черноземом на желто-бурой карбонатной глине, который характеризуется следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-91) – 5,8 %, подвижного фосфора и калия (по Чирикову в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26204-91) – 220…280 и 70…90 мг/кг соответсвенно, сумма поглощенных оснований (по Каппену-Гильковицу, ГОСТ 26212-84) – 46…59 мг-экв./100 г. Мощность гумусового горизонта – 79 см, pНвод в верхнем горизонте 7,0 ед., вниз по профилю увеличивается до 8,1 ед.
Материалом для исследований служил сорт яровой пшеницы Ульяновская-100. Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов обработки почвы (фактор А): отвальная вспашка на 20…22 см ПЛН-4-35 (контроль); дифференцированная разноглубинная – под предшествующую культуру вспашка на 25...27 см, под яровую пшеницу дискование на 6…8 см; без основной осенней обработки, весной мелкая мульчирующая обработка на 10…12 см АПК-3; гребнекулисная на 13…15 см ОП-3С; дисковая на 6…8 см БДМу; плоскорезная на 13…15 см КПШ-3.
Перед посевом во всех вариантах опыта проводили культивацию на глубину заделки семян (ОПО-4,25). Посев осуществляли дисковой сеялкой СЗ-5,4, с нормой высева 5,5 млн всхожих семян на 1 га, после этого почву прикатывали 3ККШ-6А.
Эффективность основной обработки почвы изучали на четырех фонах минерального питания растений (фактор B): без удобрений (контроль); N30P30K30 рекомендованная в зоне исследования стартовая доза под предпосевную культивацию; препарат «Фитотрикс»; N30P30K 30 + «Фитотрикс».
«Фитотрикс» – биологический фунгицид на основе почвенного гриба Trichoderma ASPERELLUM М 18. Он оказывает положительное влияние на рост и развитие растений, улучшает фитосанитарное состояние почвы. Подавляет около 60 видов почвенных патогенов, вызывающих корневые гнили, семенные инфекции, макроспориоз, фузариозное и вертициллезное увядание, черную ножку, белую гниль, ризоктиниоз, аскохитоз, фитофтороз, паршу и др. [11].
Удобрения в дозе N30P30K30 вносили под предпосевную культивацию навесным разбрасывателем (AMAZONE-ZA-M), биофунгицид – опрыскивателем ОП-2000 в фазе выхода в трубку.
Наблюдения и учеты проводили по общепринятым методикам. Структуру урожая анализировали на постоянных площадках 1 м2 по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Массу 1000 зерен определяли по ГОСТ 28636-90, содержание клейковины, белка, засоренность – по ГОСТ 3040-55, ГОСТ 9404-60. Азот протеина определяли по методу Кьельдаля. Учет урожайности осуществляли путем сплошного обмолота всей массы с учетной делянки комбайном СК-5. Данные приводили к 100 %-ной чистоте и 14 %-ной влажности (ГОСТ 27548-97). Экономическую эффективность анализировали расчетно-нормативным методом по Методическим рекомендациям МСХ РСФСР.
Результаты исследований подвергали математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов по Доспехову Б. А. с использованием программ AGROS версия 2.06, STATISTIKA 1991 и Microsoft Excel 2007.
Вегетационные периоды во все годы исследований характеризовались повышенным температурным режимом. Превышение за период май–август (среднемноголетняя 17,07 оС) в 2018 г. составило 2,03 оС, в 2019 г. – 1,43 оС, в 2020 г. – 0,98 оС. Типизация лет исследований на основе ГТК теплого периода позволяет классифицировать 2018 г. как засушливый (ГТК = 0,5 при норме 1,0) – осадков выпало на 49 % ниже многолетней нормы. В 2019 г.
(ГТК = 1,0) увлажнение находилось на уровне многолетней нормы, сумма осадков составила 220,3 мм. Вегетационный период 2020 г.
(ГТК = 1,3) характеризовался прохладной и дождливой погодой в апреле, мае, июне и августе. Осадков выпало на 29 % выше многолетней нормы (223 мм).
Анализ и обсуждение результатов. Уровень потенциальной продуктивности яровой пшеницы определяется продуктивным стеблестоем, который в опытах зависел от обработки почвы. Весенняя мелкая обработка снижала величину этого показателя, по сравнению с осенней вспашкой, на 20 шт./м2. В вариантах с мелкой гребнекулисной обработкой и дискованием продуктивная кустистость перед уборкой яровой пшеницы составила 381…380 шт./м2, что находилось на уровне контроля. Увеличение продуктивного стеблестоя в зависимости от обработки почвы, минеральных удобрений и биофунгицида математически доказуемо. Множественный коэффициент корреляции между густотой продуктивного стеблестоя и изучаемыми факторами характеризовал ее как значимую тесную r=0,897±0,10. Доля влияния обработки почвы (фактор А) составила – 13,4 %, применения удобрений и фунгицида (фактор B) – 14 %, взаимодействие А×В – 34,4 %.
Наименьшая длина стебля 84,3 см зафиксирована в варианте с весенней мелкой обработкой. Самым высоким он был на фоне дисковой и плоскорезной обработки – 89,1…89,5 см. В остальных вариантах длина стебля различалась незначительно и составила 87,0…87,5 см.
Наибольшую длину колоса (8,4 см) и число зерен в нем (36,8 шт.) отмечали в варианте с дифференцированной обработкой. Близкие по величине показатели (8,3 см и 34,9…35,8 шт. соответственно) зафиксированы в вариантах с дисковой и гребнекулисной обработкой. Наименьшие длину колоса (8,0 см), число зерен в колосе (31,9 шт.) и массу зерна с колоса (1,24 г) наблюдали в варианте с мелкой весенней обработкой (табл. 1), в котором множественные коэффициенты корреляции между длиной колоса и факторами А и B составили соответственно r=0,732±0,07 и r=0,691±0,06.
Массу 1000 зерен определяли гидротермические условия периода активной вегетации. Она в большей степени зависела от метеоусловий отдельного года, чем от способов основной обработки почвы. В вариантах без вспашки масса 1000 зерен в среднем за годы исследований составила 38,5…38,9 г, с дифференцированной и отвальной обработкой –
39,0…39,1 г. Наибольшая масса 1000 зерен за весь период исследований отмечена в 2020 г. –
40,5 г. Этому способствовали лучшие условия влагообеспеченности этого года, которые привели к увеличению продолжительности всех фаз формирования зерна и стабильному накоплению сухого вещества. В 2018 г. из-за минимального за годы исследований количества осадков, наряду с повышенными температурами воздуха, зерно было самым мелким – масса 1000 шт. 37,9 г.
Отмечена тенденция к изменению элементов структуры урожая при использовании минеральных удобрений и биофунгицида Фитотрикс. Под влиянием минеральных удобрений масса зерна с колоса возрастала в среднем на 0,15 г, число зерен в колосе – на 2,5 шт. Наиболее высокими величины этих показатели были при сочетании биофунгицида с удобрением: соответственно на 0,23 г и 3,9 шт. выше, чем на фоне естественного плодородия почвы. Лучшие показатели зафиксированы варианте с дифференцированной обработкой и совместным применением минеральных удобрений (N30P30K30) с биофунгицидом «Фитотрикс». Отмечена высокая положительная связь между числом зёрен в колосе и урожайностью – r=0,76±0,09, между урожайностью и массой зерна с колоса – от r=0,63±0,07. Масса 1000 зёрен во все годы изучения положительно коррелировала с урожайностью, но связь была слабой.
Воздействие изучаемых элементов технологии возделывания на урожайность было значимым и неравноценным. Доля влияния фактора А составила 2,70 %, фактора В –
68,3 %, взаимодействия А×В – 20,7 %,. Исследуемые варианты основной обработки почвы не оказывали значительного влияния на продукивность. В годы исследований ее, прежде всего, определяли складывающиеся климатические условиями. Вклад фактора год в проявление признака составлял 23,7 %. В связи с тем, что поле, на котором проводили исследования, расположено в зоне неустойчивого увлажнения решающее значение в создании уровня продуктивности культуры имела обеспеченность посевов влагой. Суммарное количество осадков весенне-летнего периода вегетации достаточно четко определяло уровень урожайности зерна. Наибольшая урожайность яровой пшеницы сформировалось в 2020 г. при их сумме за май–август 287 мм (климатическая норме 223 мм), в среднем по вариантам сбор зерна составил 3,90 т/га. В 2019 г. при снижении суммы осадков до 220,3 мм урожайность была меньше, чем в 2020 г., на 0,15 т/га. В более засушливом 2018 г., когда сумма осадков за май–август не превышала 108,5 мм, она составила всего 2,99 т/га, что на 0,91 т/га ниже, чем в 2020 гг.
В среднем за годы исследований более эффективной по действию на продуктивность оказалась дифференцированная в севообороте обработка почвы, на фоне которой продуктивность в среднем по всем фонам удобрений и средств защиты растений составила 3,73 т/га, что выше, чем после осенней вспашки, на 0,15 т/га. В этом варианте удалось достичь лучших экономических и биоэнергетических показателей. Производственные затраты и себестоимость продукции, по отношению к вспашке, снизились в среднем на 18 и 25 % соответственно. Условно чистый доход и коэффициент энергетической эффективности возросли на 25 % и 16 % соответственно.
Из вариантов безотвальной обработки наибольший сбор зерна обеспечила гребнекулисная – 3,63 т/га. На фоне отвальной, дисковой и плоскорезной обработкой различий в урожайности зерна практически не отмечали – 3,52…3,58 т/га, что свидетельствуе о равноценности этих вариантов. Причем безотвальные мелкие и поверхностные обработки дешевле и должны находить большее применение. Так, при гребнекулисной, плоскорезной и дисковой обработках производственных затрат снижались, по сравнению с традиционной вспашкой, на 14, 15 и 18 % соответственно, что позволило уменьшить себестоимость продукции на 16, 13, 17 % и повысить рентабельность производства на 33, 26, 35 % соответственно.
Основные элементы минерального питания оказывают значительное влияние на биохимические и физиологические процессы, протекающие в растениях на протяжении всего периода вегетации и, следовательно, на величину и качество урожая. Внесение удобрений обеспечило достоверную прибавку урожайности изучаемой культуры. В среднем по способам обработки почвы на фоне естественного плодородия почвы она составила 3,23 т/га. Внесение N30P30K30 повышало продуктивность на 0,43 т/га. Обработка растений «Фитотриксом» увеличивала сбор зерна, по сравнению с не удобренным фоном, на 0,16 т/га, его совместное применение с N30P30K30 – на 0,67 т/га.
Наибольшую отзывчивость на удобрения наблюдали в варианте с гребнекулисной обработкой – урожайность возрастала с 3,20 т/га (без удобрения) до 4,16 т/га (N30P30K30 + «Фитотрикс»). При отвальной обработке прибавки составляли 0,20…0,30 т/га. В остальных вариантах результативность применения минеральных удобрений отдельно и в сочетании с биофунгицидом составила соответственно 0,42…0,55 и 0,59…0,75 т/га соответственно.
Качественные характеристики зерна были высокими, не зависели от основной обработки почвы. В среднем по вариантам содержание клейковины составляло от 28,0 до 29,1 %, протеина – от 12,5 до 13,1 % (табл. 2).
Известно, что между содержанием белка и клейковины в нормально развитом и созревшем зерне существует тесная связь, которая выражается высоким коэффициентом прямой корреляции и отношением клейковины к белку, равным 2,2 [12]. Это подтвердилось и в наших исследованиях. Отношение клейковины к белку в среднем по фонам удобренности составило 2,23.
Применение минеральных удобрений в дозе N30P30K30 повышало содержание клейковины и белка в зерне яровой пшеницы во всех вариантах в среднем на 2,7 и 0,9 %. Наилучшие показатели качества зерна отмечены при сочетании биофунгицида с минеральными
1. Забродин А. А. Влияние различных способов обработки почвы на урожайность и качество зерна озимой пшеницы // Вестник Орел ГАУ. 2012. Т. 2. № 12. С. 28-31.
2. Сабитов М. М. Возделывание яровой пшеницы при разных уровнях интенсификации // Защита и карантинрастений. 2017. № 3. С. 20-23.
3. Кузина Е. В. Изменение урожайности озимой пшеницы и качества зерна в зависимости от способов основной обработки почвы и уровня удобренности // Аграрный научный журнал. 2016. №11. С. 24-29.
4. Kulikova А. Kh., Nikitin S. N., Toigildin А. L. Biopreparations in the spring wheat fertilization system // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2017. No. 1 (8). Р. 1796-1800.
5. Солодовников А. П., Лёвкина А. Ю. Влияние способов обработки почвы и агрохимикатов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы в Саратовском Заволжье // Аграрный научный журнал. 2020. № 3. С. 29-35.
6. Кирюшин В. И. Задачи научно-иновационного обеспечения земледелия России // Земледелие. 2018. № 3. С. 3-8.
7. Lapshinov N. A., Pakul V. N., Bozhanova G. V., Kuksheneva T. P. Accumulation and preservation of productive moisture in resource-saving technologies / Research Jornal of international Studies // Mezdunarodnyj naueno-issledovatelskij zurnal. 2013. No. 4 (11). Р. 131-134.
8. Raimanova I. The effects of differentiated water supply after anthesis and nitrogen fertilization on 15N of wheat grain // Haberle. Rapid Commun: Mass Spectrom. 2010. Vol. 3. No. 24. P. 261-266.
9. Захаренко В. А. Экономическая целесообразность системы защиты зерновых культур в России // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 7. С. 5-8.
10. Манылова О. В., Чернышков B. Н., Карташов М. И. Эффективность биофунгицидов против корневых гнилей и септориоза озимой пшеницы в условиях лесостепи Алтайского Приобья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2018. №5 (163). С. 54-58.
11. ООО Научно-производственный институт «Биопрепараты»: Фитотрикс. URL: https://biopreparaty.ru/fitotriks/ (дата обращения 3.03.2021).
12. Коданев И. М. Агротехника и качество зерна. М.: Колос, 1970. 232 с.
