Введение. В условиях растущей антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные почвы и продолжающегося роста стоимости минеральных удобрений и пестицидов, возникает необходимость в разработке приемов, позволяющих существенно повысить экологическую безопасность производства продукции растениеводства [1]. К числу таких приемов относится биологизация земледелия, которая предполагает максимально полное использование природных ресурсов и процессов с целью получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур при сохранении уровня почвенного плодородия, а также позволяет снизить объемы применения или полностью заместить минеральные удобрения и синтетические пестициды [2,3,4]. Применение приемов биологизации земледелия, за счет снижения производственных затрат на средства химизации, способствует повышению экономической эффективности производства в АПК [5,6]. Перспективность данного направления отмечается и в мировой наук, особенно с учетом необходимости к переходу к устойчивому развитию сельского хозяйства [7,8].
Среди приемов, обеспечивающих повышение биологической активности почвы и улучшение ее агрофизических и агрохимических свойств, особое место занимают различные сидеральные культуры [9,10], в том числе и парозанимающие [10,11]. Значительное место в биологизированном земледелии отводится и ресурсосберегающим системам обработки почвы [12,13].
В Республике Татарстан, исследования по изучению эффективности использования приемов биологизации земледелия ведутся с начала 90-х годов прошлого века [14]. В ходе развития данного направления, в ФГБОУ ВО Казанский ГАУ, были проведены исследования по оценке эффективности использования при биологизации земледелия таких приемов как: использование многолетних трав [15]; применение различных сидератов и заделки соломы [16]; применение ресурсосберегающих технологий обработки почвы [17,18,19]; применение различных биопрепаратов. [20,21, 22]. Для дальнейшего развития данного направления, в 2022 году на полях Агробиотехнопарка Казанского ГАУ был заложен многолетний стационарный опыт по изучению эффективности применения приемов биологизации с учетом отмечаемых климатических изменений.
Целью работы было изучение влияния приемов биологизации (парозанимающих сидератов) и систем обработки почвы на формирование урожая и качественные характеристики озимой пшеницы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в период вегетации озимой пшеницы 2023-2024 гг. на высокоокультуренной серой лесной почве опытных полей Агробиотехнопарка ФГБУ ВО Казанский ГАУ на многолетнем стационарном производственном опыте. Общая площадь делянки для каждого варианта составляла 0,5 га, повторность трехкратная (суммарная площадь каждого варианта опыта 1,5 га)
Осенью 2023 году отмечались засушливые явления, что привело к замедлению развития растений озимой пшеницы. В мае, в период весеннего кущения, отмечалась холодная погода с большим количеством осадков (в 1,28 раза больше нормы), причем в начале месяца были заморозки. Такие условия несколько замедлили развитие растений. В июне сложились острозасушливые условия. Дефицит влаги усугублялся высокими среднесуточными температурами воздуха. (среднесуточная температура за июнь составила 21,7ºС при среднемноголетних показателях 18,1ºС). В результате этого, погодные условия для вегетативного роста озимой пшеницы были не совсем благоприятными, но значительные запасы почвенной влаги способствовали хорошему развитию растений. В июле условия были благоприятными для развития растений и формирования зерна. В целом, несмотря на периодическое развитие засушливых явлений, агроклиматические условия вегетации в год исследований были благоприятными для развития озимой пшеницы, однако в отдельные периоды отмечались периодически засушливые явления.
Были заложены следующие варианты опыта:
Фактор А: тип пара
|
1. |
Чистый пар (контроль). |
|
2. |
Гречиха (сорт Батыр, норма высева 50 кг/га). |
|
3. |
Редька масличная (сорт Альфа, норма высева 15 кг/га). |
|
4. |
Горчица белая (сорт Рапсодия, норма высева 20 кг/га). |
|
5. |
Овес+ вика (овес сорт Рысак, вика – сорт Льговская 22, весовая норма высева овса – 90 кг/га, вики – 40 кг/га). |
|
6. |
Горох (сорт Усатый кормовой, норма высева – 200 кг/га). |
Фактор В: система обработки почвы
1. Отвальная обработка почвы (заделка сидератов путем двукратного дискования (на 10-12 см) в разных направления + основная обработка почвы плугом ПЛН-4-35 (на 22 см) + предпосевная культивация (на 5-6 см). Посев проводился зерновой сеялкой СЗ-5,4.
2. Безотвальная обработка почвы (заделка сидератов путем двукратного дискования дискатором БДМ 4 х 4 (на 15 см) и предпосевная культивация (на 5-6 см)). Посев проводился зерновой сеялкой СЗ-5,4.
3. Нулевая обработка почвы (измельчение и разбрасывание сидератов на поверхности без обработки почвы, прямой посев посевным комплексом ПК «Агромастер» AGRATOR DISK-9000).
Сорт озимой пшеницы – Скипетр. Норма высева семян – 5,0 млн. в.с./га. Агротехнология возделывания озимой пшеницы – рекомендованная для Предкамья Республики Татарстан. Система удобрений включала в себя внесение под предпосевную культивацию (отвальная и безотвальная обработка) или при посеве (нулевая обработка) 1,5 ц/га азофоски (16 : 16 :16), а также ранневесеннюю подкормку аммиачной селитрой (1,0 ц/га). Для защиты растений от болезней использовали обработку растений фунгицидом Колосаль Про (0,4 л/га), для контроля вредителей (трипсов) инсектицид Борей (0,1) с обработкой в фазу колошения.
Посев всех сидератов проводился в первую декаду мая 2023 года. Заделка сидератов проводилась в оптимальные сроки (гречиху – в начале цветения; редьку масличную, горчицу белую, горох кормовой – в фазу бутонизации; вико-овсяную смесь – в фазу бутонизации вики).
Оценка агрофизический параметров почвы проводилась в лаборатории кафедры Общего земледелия, защиты растений и селекции Казанского ГАУ по общепринятым методикам [23]. Отбор почвенных проб проводился согласно правилам отбора проб для агрохимического и микробиологического анализов. Лабораторные исследования проводились в лабораторном комплексе Агроэкологического Центра ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ» с использованием соответствующих методик. Для оценки биологической активности, в почву закладывали стекла с льняной тканью (метод аппликаций Мишустина, Вострова и Петровой). Определение качества зерна проводилось по ГОСТ Р 54478-2011, ГОСТ 10840-2017, ГОСТ 10987-76 и др.
Обработку экспериментальных данных проводили с применением дисперсионного анализа с использованием методики, представленной Б.А. Доспеховым (1985).
Результаты и обсуждения. Одним из важнейших агрофизических показателей, характеризующих состояние почв является плотность сложения. Перед посевом и в ходе вегетации озимой пшеницы, проводилось определение данного показателя в слое почвы 0-20 см. Средние за наблюдения результаты оценки приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Средняя плотность сложения почвы (в слое 0-20 см) под озимой пшеницей при использовании сидератов и различных систем обработки почвы, г/см3 , 2024 год
|
Вариант |
Система обработки почвы (фактор В) |
В среднем по сидерату (фактор А) |
||
|
отвальная |
безотвальная |
нулевая |
||
|
Чистый пар |
1,12 |
1,11 |
1,20 |
1,14 |
|
Гречиха |
1,15 |
1,20 |
1,42 |
1,26 |
|
Редька масличная |
0,96 |
1,25 |
1,28 |
1,16 |
|
Горчица белая |
1,01 |
1,25 |
1,27 |
1,18 |
|
Вико-овсяная смесь |
1,09 |
1,18 |
1,15 |
1,14 |
|
Горох кормовой |
1,07 |
1,25 |
1,29 |
1,20 |
|
Средняя по обработке |
1,06 |
1,20 |
1,27 |
|
|
НСР 05
|
Фактор В = 0,05 |
Фактор А=0,06 |
||
|
Взаимодействие АВ =0,09 |
||||
Примечание: оптимальные показатели – 1,0-1,3 г/см3
Результаты оценки показали, что использование для основной обработки отвальной вспашки вело к достоверному снижению плотности сложения почвы по сравнению с безотвальной и нулевой обработок где происходило увеличение данного показателя. Однако, в целом, во всех вариантах опыта значения плотности сложения в пахотном горизонте были в пределах оптимальных параметров для озимой пшеницы. При сравнении вариантов с различными видами паров, можно отметить, что по величине НСР05 на уровне показателей для чистого пара были значения в варианте с использованием в качестве сидератов – вико-овсяной смеси, редьки масличной и горчицы белой. Максимальные значения плотности сложения почвы отмечались при применении в качестве сидерата гречихи, особенно на фоне нулевой обработки почвы, по данному показателю она достоверно уступала всем другим вариантам опыта.
Для характеристики влияния изучаемых факторов на водно-физические свойства почвы, проводилось определение запасов продуктивной влаги в верхнем слое почвы (табл. 2) в фазу колошения, как имеющую важное значение для формирования урожая озимой пшеницы.
Таблица 2 – Запас продуктивной влаги в слое 0-20 см
в фазу колошения озимой пшеницы (25.06.2024 г) при использовании
сидератов и различных систем обработки почвы, мм , 2024 г.
|
Вариант |
Система обработки почвы |
В среднем по сидерату |
||
|
отвальная |
безотвальная |
нулевая |
||
|
Чистый пар |
6,25 |
12,39 |
10,18 |
9,61 |
|
Гречиха |
3,54 |
7,64 |
2,35 |
4,51 |
|
Редька масличная |
10,45 |
3,69 |
6,66 |
6,93 |
|
Горчица белая |
13,51 |
9,51 |
9,72 |
10,91 |
|
Вико-овсяная смесь |
4,74 |
7,1 |
6,39 |
6,08 |
|
Горох кормовой |
15,47 |
10,74 |
4,02 |
10,08 |
|
Средняя по обработке |
8,99 |
8,51 |
6,55 |
|
|
НСР 05
|
Фактор В = 0,40 |
Фактор А=0,34 |
||
|
Взаимодействие АВ =0,61 |
||||
Шкала оценки: хорошая – более 20 мм, удовлетворительная – 16-20 мм, недостаточная – 10-15 мм, плохая – менее 10 мм (шкала оценки по И.П. Васильеву и др., 2004).
Во всех вариантах, запас продуктивной влаги был низким и оценивался как плохой или недостаточный, что свидетельствует о развитии почвенной засухи. Среди систем обработки почвы, максимальные значения запаса продуктивной влаги были при использовании отвальной системы обработки, а минимальные при нулевой. Среди сидератов, в среднем по фонам обработки почвы, выделялись – горчица белая и горох кормовой при использовании которых содержание влаги в пахотном слое было выше, чем по чистому пару. Максимальные значения содержания продуктивной влаги в почве были при использовании в качестве сидеральной культуры гороха кормового на фоне отвальной обработки почвы.
Для оценки биологической активности почвы в опытах определялся показатель степени разложения льняной ткани (табл. 3).
Таблица 3 – Степень разложения льняной ткани при использовании различных сидератов и систем обработки почвы (время экспозиции – 30 дней), %, 2024 г.
|
Вариант |
Система обработки почвы |
В среднем по сидерату |
||
|
отвальная |
безотвальная |
нулевая |
||
|
Чистый пар |
22,2 |
24,6 |
21,9 |
22,9 |
|
Гречиха |
26,5 |
23,9 |
36,9 |
29,1 |
|
Редька масличная |
30,2 |
35,9 |
36,3 |
34,1 |
|
Горчица белая |
13,9 |
29,3 |
48,7 |
30,6 |
|
Вико-овсяная смесь |
14,3 |
40,7 |
48,1 |
34,4 |
|
Горох кормовой |
20,6 |
44,4 |
36,5 |
33,8 |
|
Средняя по обработке |
21,3 |
33,1 |
38,1 |
|
При сравнении фонов с разной системой обработки почвы оказалось, что наибольшая степень разложения льняной ткани была при применении нулевой системы. На фоне безотвальной и нулевой систем обработок почвы, использование сидеральных паров приводило к значительному росту активности целлюлозоразлагающих бактерий, по сравнению с показателями для чистого пара. Среди изучаемых парозанимающих сидератов наибольшая биологическая активность почвы была при использовании в качестве сидерата редьки масличной (на фоне вспашки), гороха кормового и вико-овсяной смеси (на фоне безотвальная обработки), а на фоне нулевой обработки – для горчицы белой и вико-овсяной смеси. В последних вариантах показатели были максимальными среди всех вариантов опыта.
Интегральным показателем влияния тех или иных приемов агротехнологии является урожайность (табл. 4).
Таблица 4 – Урожайность озимой пшеницы сорта Скипетр при использовании различных сидератов и систем обработки почвы, т/га, 2024 г.
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Отклонение от чистого пара |
|
|
т/га |
% |
||
|
Отвальная обработка |
|||
|
Чистый пар |
4,11 |
|
|
|
Гречиха |
4,34 |
0,23 |
5,6 |
|
Редька масличная |
3,96 |
-0,15 |
-3,6 |
|
Горчица белая |
4,60 |
0,49 |
11,9 |
|
Вико-овсяная смесь |
4,40 |
0,29 |
7,1 |
|
Горох кормовой |
4,75 |
0,64 |
15,6 |
|
В среднем по фону: |
4,36 |
|
|
|
Безотвальная обработка |
|||
|
Чистый пар |
4,09 |
|
|
|
Гречиха |
3,32 |
-0,77 |
-18,8 |
|
Редька масличная |
3,26 |
-0,83 |
-20,3 |
|
Горчица белая |
4,58 |
0,49 |
12,0 |
|
Вико-овсяная смесь |
4,87 |
0,78 |
19,1 |
|
Горох кормовой |
4,89 |
0,80 |
19,6 |
|
В среднем по фону: |
4,16 |
|
|
|
Нулевая обработка |
|||
|
Чистый пар |
4,47 |
|
|
|
Гречиха |
2,28 |
-2,19 |
-49,0 |
|
Редька масличная |
2,79 |
-1,68 |
-37,6 |
|
Горчица белая |
3,53 |
-0,94 |
-21,0 |
|
Вико-овсяная смесь |
1,86 |
-2,61 |
-58,4 |
|
Горох кормовой |
4,62 |
0,15 |
3,40 |
|
В среднем по фону: |
3,25 |
|
|
|
НСР05 А |
0,21 |
|
|
|
НСР05 В |
0,19 |
|
|
|
НСР05 АВ |
0,34 |
|
|
При применении в качестве предшественника озимой пшеницы чистого пара, некоторое преимущество по урожайности имела нулевая обработка почвы (прибавка к показателям к вспашке на 0,36 т/га).
На фоне отвальной основной обработки, за исключением применения сидерального пара с редькой масличной, использование всех других парозанимающих сидератов вело к росту урожайности озимой пшеницы. Причем особенно существенным рост урожайности был достигнут при использовании в качестве парозанимающего сидерата кормового гороха и горчицы белой.
При использовании безотвальной системы обработки почвы, достоверный рост урожайности был получен при применении в качестве сидерата гороха, вико-овсяной смеси и горчицы белой. На фоне с нулевой системой обработкой почвы, достоверный рост урожайности был при использовании в качестве сидерата только кормового гороха, тогда как в других вариантах урожайность даже падала. В целом по опыту, наибольшая урожайность озимой пшеницы (4,89 т/га) была получена при применении в качестве сидеральной культуры гороха кормового на фоне безотвальной обработки почвы, но и на других фонах с разными система обработки почвы применение данного сидерата обеспечивала наибольшую урожайность в сравнении с другими сидеральными культурами и чистым паром.
Результаты оценки качества зерна озимой пшеницы в опытах приведены таблице 5.
Таблица 5 – Качество зерна озимой пшеницы при использовании различных сидератов и систем обработки почвы, 2024 г.
|
Вариант |
Содержание белка, % на абс. сухое в-во |
Содержание клейковины, % |
ИДК |
Масса 1000 зерен, г |
|
|
Отвальная обработка |
|||||
|
Чистый пар |
14,9 |
34,3 |
90 |
42,1 |
|
|
Гречиха |
15,1 |
36,2 |
93 |
40,7 |
|
|
Редька масличная |
14,5 |
35,8 |
91 |
39,8 |
|
|
Горчица белая |
13,3 |
38,7 |
96 |
40,9 |
|
|
Вико-овсяная смесь |
15,8 |
38,1 |
90 |
40,5 |
|
|
Горох кормовой |
16,0 |
44,8 |
90 |
42,3 |
|
|
В среднем по фону: |
14,9 |
38,0 |
91,7 |
41,0 |
|
|
Безотвальная обработка |
|||||
|
Чистый пар |
14,6 |
33,1 |
74 |
40,2 |
|
|
Гречиха |
14,5 |
41,6 |
80 |
44,0 |
|
|
Редька масличная |
15,0 |
41,4 |
86 |
42,8 |
|
|
Горчица белая |
14,5 |
33,4 |
92 |
40,9 |
|
|
Вико-овсяная смесь |
15,2 |
34,5 |
85 |
43,6 |
|
|
Горох кормовой |
15,9 |
33,9 |
59 |
45,3 |
|
|
В среднем по фону: |
15,0 |
36,3 |
79,3 |
42,8 |
|
|
Нулевая обработка |
|||||
|
Чистый пар |
16,1 |
41,9 |
89 |
42,2 |
|
|
Гречиха |
14,5 |
37,2 |
70 |
34,0 |
|
|
Редька масличная |
14,4 |
34,1 |
80 |
40,4 |
|
|
Горчица белая |
14,8 |
41,3 |
88 |
41,8 |
|
|
Вико-овсяная смесь |
14,9 |
35,6 |
66 |
35,9 |
|
|
Горох кормовой |
14,5 |
36,4 |
85 |
41,9 |
|
|
В среднем по фону: |
14,9 |
37,8 |
79,7 |
39,4 |
|
|
НСР05 А |
0,7 |
|
|
1,9 |
|
|
НСР05 В |
0,5 |
|
|
2,1 |
|
|
НСР05 АВ |
1,0 |
|
|
3,4 |
|
По показателю содержания клейковины во всех вариантах зерно соответствовало требованиям ГОСТ 9353-2016 к 1 классу (более 32 %) продовольственной пшеницы, однако по показателю ИДК (в большинстве случаев) зерно относилось ко 2 классу. С учетом стекловидности и натуры зерна, зерно, соответствующее требованиям для второго класса продовольственной пшеницы было получено при использовании в качестве сидерата гороха кормового на фоне безотвальной обработки и вико-овсяного сидерата по системе нулевой обработки.
На фоне с безотвальной обработкой почвы, сформировались наиболее крупные семена. При оценке влияния различных сидеральных паров на массу 1000 зерен можно отметить, что на всех трех фонах преимущество имел сидеральный пар с кормовым горохом. Наибольшая масса 1000 зерен (45,3 г) была получена при применении сидерального пара с кормовым горохом на фоне с безотвальной обработкой почвы.
В качестве показателя для экономической оценки был взят показатель себестоимости 1 т зерна, который определялся по прямым затратам по технологической карте. Результаты оценки показали, что при сравнении различных фонов основной обработки минимальная себестоимость зерна была при использовании отвальной обработки, что связано с высоким уровнем урожайности зерна. В тоже время, низкая урожайность при применении нулевой обработки привела к значительному росту себестоимости зерна, несмотря на снижение производственных затрат, связанных с основной обработкой почвы.
При сравнении различных парозанимающих сидератов, можно отметить значительное преимущество использования кормового гороха. Минимальная себестоимость зерна (7,65 тыс. руб./т) озимой пшеницы сорта Скипетр была получена при использовании данного парозанимающего сидерата на фоне безотвальной системы обработки почвы.
Выводы.
В условиях 2024 года с периодически засушливыми явлениями в период вегетации, независимо от системы обработки почв, наибольшая урожайность озимой пшеницы сорта Скипетр была получены при использовании в качестве парозанимающего сидерата гороха кормового. Особенно преимущество данного сидерата проявилось на фоне безотвальной системы обработки почвы. Так, в данном вариант сформировалась урожайность на уровне 4,89 т/га , причем полученное зерно соответствовало требованиям ко второму классу продовольственной пшеницы , а масса 1000 зерен достигла 45,3 г.
Установлено, что при использовании нулевой системы обработки почвы отмечается повышение биологической активности (по показателю степени разложения льняной ткани).
