Введение. Решение продовольственной проблемы в современных условиях определяется, прежде всего, уровнем развития зернового производства [1, 2, 3]. От него во многом зависит не только эффективность функционирования всего агропромышленного комплекса, но и уровень жизни населения Российской Федерации [4, 5, 6].
Повышением продуктивности зерновых культур отдельно и в севообороте с внесением различных норм удобрений и приемов основной обработки почвы в Республике Татарстан занимались многие ученые [7, 8, 9].
Ключевые положения этих исследований технически и практически обоснованы, прошли широкую производственную проверку [10, 11, 12]. Однако проблемы снижения энергозатрат, степень адаптивности различных систем удобрений и обработки почвы к конкретным условиям, накопления и сохранения продуктивной влаги, снижения засоренности и оптимизации фитосанитарного состояния посевов, аргофизических и агрохимических показателей почвы продолжают волновать ученых и практиков [13, 14, 15]. Вместе с тем, комплексные исследования с внесением различных норм удобрений на плановую урожайность яровой пшеницы по различным приемам основной обработки в условиях выщелоченного чернозема Тетюшского муниципального района Республики Татарстан проводились в недостаточной степени. Это послужило основанием для проведения исследований по оценке влияния фонов питания и основной обработки почвы на продуктивность яровой пшеницы, что и определило актуальность исследований.
Формирование высокой урожайности яровой пшеницы с хорошими показателями качества зерна во многом зависит от почвенно-климатических условий зоны и агротехнических приемов возделывания [16, 17, 18]. Особую актуальность принимают вопросы изучения оптимизация питания растений при различных способах основной обработки почвы, на продукционные процессы, протекающие при росте и развитие растений [19, 20, 21].
В связи с этим целью исследований были направлены на оптимизацию питания растений при различных приемах основной обработки почвы на получения высокой урожайности с высокими показателями качества зерна яровой пшеницы.
Условия, материалы и методы. Исследования проведены на выщелоченном черноземе в АФ «Колос» Тетюшского муниципального района Республики Татарстан в зернопаропропашном севообороте с чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница, картофель, ячмень.
Агроклиматические условия вегетационного периода 2022 года были благоприятными для роста и развития яровой пшеницы.
Содержание гумуса 6,2, подвижного фосфора 153 и обменного калия 149 мг на
Повторность в опыте трехкратная, размещение делянок последовательное. Посевная площадь первого порядка (обработка почвы)
Посев пшеницы проводили 5 мая сортом Казанская юбилейная с нормой высева 6 млн всхожих зерен на
Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на продукционные процессы яровой пшеницы проводили по следующей схеме:
Фактор А - Основная обработка почвы:
1. Отвальная вспашка;
2. Безотвальное рыхление.
Фактор В - Фон питания:
1. Без удобрений;
2. NРК на 3,0 т/га;
3. NРК на 4,0 т/га.
Отвальную вспашку выполняли плугом ПН-4-35, безотвальное рыхление - КТС-3,8. Весной проводили закрытие влаги, предпосевную культивацию, посев и прикатывание почвы общепринятыми орудиями при возделывании зерновых культур. Для посева использовали сорт Казанская юбилейная, семена 1 класса посевного стандарта. Для уничтожения сорняков в фазе кущения зерновых применяли гербицид Гранстар (15-20 г/га).
Результаты и обсуждение. Нормы удобрений на 3,0 и 4,0 т/га рассчитывали балансовым методом с учетом результатов почвенной карты и картограмм содержания подвижного фосфора и обменного калия. Расчетные нормы удобрений вносили под предпосевную культивацию в дозе на 3,0 т/га – N59Р43К28, на 4,0 т/га - N117Р103К70 (табл. 1).
Таблица 1 - Расчет норм минеральных удобрений на урожайность 3,0 и 4,0 т зерна пшеницы с 1 га
|
Показатели |
Азот |
Р2О5 |
К2О |
|
|
1. Вынос питательных веществ с урожаем на 1 т, кг |
35 |
12 |
25 |
|
|
*2. Вынос питательных веществ на весь урожай, кг/га |
105 / 140 |
36 / 48 |
75 / 100 |
|
|
3. Содержится в почве мг, |
на |
9,3 |
15,3 |
14,9 |
|
кг на га |
279 |
459 |
447 |
|
|
4. Коэффициент использования элементов питания из почвы, % |
25 |
6 |
13 |
|
|
5. Будет использовано из почвы, кг/га |
69,8 |
27,5 |
58,1 |
|
|
*6. Требуется внести с минеральными удобрениями, кг/га |
35,2 / 70,2 |
8,5/ 20,5 |
16,9 / 41,9 |
|
|
7. Коэффициент использования минеральных удобрений, % |
60 |
20 |
60 |
|
|
*8. Будет внесено минеральных удобрений с учетом коэффициента использования, кг/га |
58,7 / 117 |
42,5 / 102,5 |
28,2 / 69,8 |
|
*Примечание: в числителе на 3,0 т, в знаменателе на - 4,0 т зерна с 1 га
Сроки наступления фенологических фаз, продолжительность межфазных периодов не зависели от приемов основной обработки почвы, а удобрения удлинили вегетационный период на 3 дня. Посев яровой пшеницы в 2022 г. проводили 5 мая, полные всходы появились на 9 день, кущение наступила через 10 дней, выход в трубку – через 26 дней после всходов. Колошение яровой пшеницы наступила 24 июня, молочная спелость 8 июля и полная спелость зерна 3 августа.
Продолжительность вегетационного периода без удобрений составила 90 дней, на удобренном фоне - 93 дня.
На полевую всхожесть семян яровой пшеницы большее влияние оказали способы основной обработки почвы, меньше фоны питания. Среднее увеличение числа всходов на вариантах безотвального рыхления, по сравнению с отвальной вспашкой на фоне без удобрений составило 7 шт./м2, на расчетном фоне NРК на 3 т/га – на 8 и на фоне NРК на 4 т/га на 12 шт./м2. Следовательно, безотвальная обработка и удобренные фоны способствовали повышению полевой всхожести семян (табл. 2).
Таблица 2 - Полевая всхожесть яровой пшеницы по приемам основной обработки почвы и удобрений, шт./м2
|
Фоны питания |
Полевая всхожесть |
+ от удобрений, шт./м2 |
+ от отвальной вспашки, шт./м2 |
|
|
шт./м2 |
% |
|||
|
Отвальная вспашка |
||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
459 461 463 |
76,5 76,8 77,2 |
- 2 4 |
- - - |
|
Безотвальное рыхление |
||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
466 469 470 |
77,7 78,2 78,3 |
- 3 4 |
7 8 12 |
На вариантах безотвального рыхления в связи с созданием лучшего мульчирующего слоя, удерживающий влагу в верхнем слое почвы и с большей степенью уплотнения почвы, проявился эффект подтягивания влаги из более низких слоев, что способствовало лучшему прорастанию семян, чем по отвальной вспашке. Полевая всхожесть семян на вариантах отвальной вспашки в зависимости от фонов питания составила 76,5-77,2 %, по безотвальной обработке – 77,7-78,3 %.
Среднее увеличение числа всходов на вариантах безотвального рыхления, по сравнению с отвальной вспашкой на фоне без удобрений составило 7 шт./м2, на расчетном фоне NРК на 3 т/га – на 8 и на фоне NРК на 4 т/га на 12 шт./м2. Расчетные нормы удобрений увеличивали число всходов на 2-4 шт./м2.
На вариантах безотвального рыхления в связи с созданием лучшего мульчирующего слоя, удерживающий влагу в верхнем слое почвы и с большей степенью уплотнения почвы, проявился эффект подтягивания влаги из более низких слоев, что способствовало лучшему прорастанию семян, чем по отвальной вспашке. Полевая всхожесть семян на вариантах отвальной вспашки в зависимости от фонов питания составила 76,5-77,2 %, по безотвальной обработке – 77,7-78,3 %.
Среднее увеличение числа всходов на вариантах безотвального рыхления, по сравнению с отвальной вспашкой на фоне без удобрений составило 7 шт./м2, на расчетном фоне NРК на 3 т/га – на 8 и на фоне NРК на 4 т/га на 12 шт./м2. Расчетные нормы удобрений увеличивали число всходов на 2-4 шт./м2.
Следовательно, безотвальная обработка и удобренные фоны способствовали повышению полевой всхожести семян.
Варианты с безотвальной обработкой в условиях 2022 года имели преимущество в накоплении сухой биомассы растений по всем фонам питания, а максимальное накопления сухой биомассы растений яровой пшеницы (5,87 т/га) произошло на фоне внесения расчетных норм удобрений на 4,0 т/га.
Максимальная численность сорняков в фазе полных всходов пшеницы отмечалось на вариантах безотвального рыхления: - без удобрений насчитывалось 55 шт./м2, на фоне внесения NРК на 3 т/га - 52 шт. и на фоне внесения NРК на 4 т/га 48 шт./м2. По отвальной вспашке соответственно - 51, 46 и 41 шт./м2.
К уборке численность сорняков уменьшилось в связи с применением гербицидов, но оставалось достаточно высокой, а по вариантам основной обработки и фонам питания закономерность сохранялась та же, а внесение расчетных норм удобрений увеличивала воздушно-сухую массу сорняков.
При внесении удобрений наблюдалась тенденция к увеличению воздушно-сухой массы сорняков, так как удобрения усиливают развитие не только культурных, но и сорных растений. Например, на фоне без удобрений по отвальной вспашке воздушно-сухая масса сорняков составила 13,8 г/м2, по удобрениям соответственно 26,3 и 28,7 г/м2. По безотвальному рыхлению происходило незначительное превышение воздушно-сухой массы сорняков по сравнению с отвальной вспашкой и по фонам питания составила соответственно 16,5, 31,7 и 30,2 г/м2 (табл. 3).
Таблица 3 - Засоренность посевов яровой пшеницы по приемам основной обработки почвы и фонам питания, шт./м2
|
Фоны питания |
Всходы |
Уборка |
Воздушно-сухая масса, уборка, г/м2 |
|
Отвальная вспашка |
|||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
51 46 41 |
21 18 20 |
13,8 26,3 28,7 |
|
Безотвальное рыхление |
|||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
55 52 48 |
24 25 23 |
16,5 31,7 30,2 |
Следовательно, проведенные исследования по оценке воздействия приемов основной обработки почвы и фонов питания на засоренность посевов выявили общую закономерность – при использовании безотвальной обработки уровень засоренности повышался, а внесение расчетных норм удобрений увеличивал воздушно-сухую массу сорняков.
Интенсивный прирост сухого вещества происходил от фазы колошения до молочной спелости (табл. 4). К концу вегетации отмечалось некоторое снижение величины сухой биомассы растений, что связано с отмиранием и потерей нижних листьев.
Таблица 4 - Динамика накопления сухой биомассы растений яровой пшеницы по приемам основной обработки почвы и фонам питания, т/га
|
Фоны питания |
Выход в трубку |
Колошение |
Молочная спелость |
|
Отвальная вспашка |
|||
|
Без удобрений |
1,07 |
2,18 |
3,87 |
|
NРК на 3,0 т/га |
1,22 |
3,66 |
5,59 |
|
NРК на 4,0 т/га |
1,34 |
3,81 |
5,71 |
|
Безотвальное рыхление |
|||
|
Без удобрений |
1,09 |
2,25 |
3,98 |
|
NРК на 3,0 т/га |
1,26 |
3,78 |
5,72 |
|
NРК на 4,0 т/га |
1,37 |
3,91 |
5,87 |
Результаты определения накопления сухой органической массы по фазам развития растений показывают, что варианты с отвальной вспашкой приводят к снижению их по всем фонам питания. Максимальное накопление сухой биомассы происходило на вариантах внесения расчетных норм минеральных удобрений на 4,0 т/га. В фазе выхода в трубку на фоне NРК на 4,0 т/га прирост сухой биомассы по отвальной вспашке составил 1,34 т/га, в фазе колошения – 3,81 т, в фазе молочной спелости – 5,71 т/га или больше, чем на фоне без удобрений соответственно на 0,27, 1,63 и 1,84 т с
Наибольшая урожайность в зависимости от фона питания получена по вариантам безотвального рыхления 1,99 - 3,87 т/га (табл. 5).
Таблица 5 - Урожайность яровой пшеницы в зависимости от фонов питания и приемов основной обработки почвы, т/га
|
Фоны питания |
Урожай- ность, т/га |
Прибавка от удобрений, кг/га |
+, к отвальной обработке, кг/га |
Внесено NРК, кг д. в |
Оплата |
|
Отвальная вспашка (В) |
|||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
1,77 2,35 3,66 |
- 580 1890 |
- - - |
- 130 290 |
- 4,46 6,51 |
|
Безотвальное рыхление |
|||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
1.99 2,63 3,87 |
- 640 1880 |
220 280 210 |
- 130 290 |
- 4,92 6,48 |
В результате проведения безотвального рыхления, на фоне без удобрений превышение урожайности пшеницы по сравнению с отвальной вспашкой составило 220 кг/га, а на удобренных фонах – соответственно на 280-210 кг/га.
На фоне внесения расчетных доз удобрений на 3,0 и 4,0 т/га урожайность повысилась по сравнению с фоном без удобрений по отвальной вспашке на 0,58-1,89 т/га, по безотвальному рыхлению на 0,64-1,88 т/га. Оплата единицы удобрений зерном по отвальной вспашке соответственно фонам питания составила 4,46 и 6,51 по безотвальной обработке – 4,92 и 6,48 кг д.в. NPK.
Следовательно, наибольшая урожайность (3,87 т/га) получено на вариантах безотвального рыхления с внесением расчетных норм удобрений на 4,0 т зерна с
Варианты основной обработки почвы существенного влияния на показатели качества зерна яровой пшеницы не оказали, а внесенные удобрения существенно их повышали. Лучшие показатели качества зерна получены на варианте безотвального рыхления, на фоне NРК на 4,0 т/га (табл. 6).
Таблица 6 - Структура урожая пшеницы по приемам основной обработки и фонам питания
|
Фоны питания |
Количество растений, шт./м2 |
Сохранность, % |
Число продуктивных стеблей, шт./м2 |
Продуктивная кустистость |
Число зерен и масса зерна с 1 колоса |
Масса 1000 зерен, г |
|||
|
всходы |
уборка |
шт. |
г |
||||||
|
Отвальная вспашка |
|||||||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
459 461 463 |
309 320 326 |
67,4 69,5 70,4 |
312 326 332 |
1,01 1,02 1,02 |
20 23 25 |
0,56 0,72 1,04 |
28,0 31,1 41,6 |
|
|
Безотвальное рыхление |
|||||||||
|
Без удобрений NРК на 3,0 т/га NРК на 4,0 т/га |
466 469 470 |
321 335 340 |
68,9 71,5 72,3 |
327 345 350 |
1,02 1,03 1,03 |
20 24 26 |
0,60 0,76 1,10 |
30,0 31,7 42,3 |
|
Лучшие показатели структуры урожая получены на варианте безотвального рыхления на фоне NРК на 4,0 т/га количество всходов составило 470 шт./м2, больше чем на фоне без внесения удобрений на 4 шт./м2, количество растений к уборке – 340 шт./м2, (больше на 19 шт./м2), число продуктивных стеблей – 350 шт./м2 (больше на 23 шт./м2), масса зерна с 1 колоса
Следовательно, лучшие показатели структуры урожая отмечались в варианте безотвального рыхления на фоне NРК на 4,0 т/га.
Выводы. 1. Приемы основной обработки почвы не оказывали влияние на продолжительность вегетационного периода яровой пшеницы, внесенные удобрения увеличили вегетационный период на 3 дня.
2. Увеличение числа всходов по безотвальному рыхлению по сравнению с отвальной вспашкой на фоне без удобрений составило 7 шт./м2, на расчетном фоне NРК на 3 т/га – на 8 и на фоне NРК на 4 т/га на 12 шт./м2.
3. Варианты с безотвальной обработкой имели преимущество в накоплении сухой биомассы растений, по сравнению с отвальной вспашкой по всем фонам питания. Максимальное накопление сухой биомассы происходило на фоне внесения NРК на 4 т/га.
4. При использовании безотвальной обработки уровень засоренности повышалась, а внесение расчетных норм удобрений увеличивала воздушно-сухую массу сорняков.
5. Наибольшая урожайность (3,87 т/га) получено на вариантах безотвального рыхления с внесением расчетных норм удобрений на 4,0 т зерна с
6. Лучшие показатели структуры урожая и качества зерна получены на вариантах безотвального рыхления с внесением расчетных норм удобрений на 4,0 т/га.
