CC BY
65
УДК 633.1:631.51:631.8 (470.331)
Особенности продукционного процесса озимых зерновых культур в зависимости от условий основной обработки почвы и минерального питания
Васильев Александр Сергеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой технологии производства, переработки и хранения продукции растениеводства
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»
Аннотация. В результате комплексных исследований, проведенных в Тверской области, на дерново-среднеподзолистой супесчаной хорошо окультуренной почве изучены особенности формирования урожайности озимых зерновых культур (пшеница, рожь, тритикале) под влиянием различных приемов основной обработки почвы и фонов минерального питания. Схема опыта включала следующие варианты: озимая зерновая культура (фактор А): пшеница, рожь, тритикале; прием основной обработки почвы (фактор В): отвальная вспашка на глубину 21-22 см, двукратное дискование на глубину 14-16 см; фон минерального питания (фактор С): без удобрений, расчетные дозы удобрений на 3,5 и 4,5 т зерна с 1 га. В результате исследований установлено, что более предпочтительным является возделывание озимой тритикале, посевы которой обеспечивают максимальную урожайность зерна как на фоне эффективного плодородия (2,31-2,56 т/га), так и на фонах расчетных доз удобрения (3,35-3,65 и 4,26-4,68 т/га соответственно). Более эффективным для озимой пшеницы являлось применение отвальной вспашки, обеспечивающей формирование дополнительно 0,15 т зерна с 1 га (9,0%), а для озимых ржи и тритикале двукратного дискования, повышающего продуктивность на 0,25-0,31 т/га (10,8-15,6%). Расчетные дозы минеральных удобрений повышали урожайность в среднем по культурам на фоне NPK на 3,5 т/га на 0,81-1,13 т/га (42,6-56,8%), на фоне NPK на 4,5 т/га - на 1,61-2,12 т/га (82,8-102,5%).
Ключевые слова: озимые зерновые культуры, прием основной обработки почвы, фон минерального питания, водопотребление, фотосинтетическая деятельность, продукционный процесс, урожайность.
Введение. Российская Федерация является традиционным лидером по объемам производства зерновых культур и, по экспертным оценкам, входит в число крупнейших мировых производителей зерна, занимая 5-е место после Китая, Индонезии, США и Индии [1, 2]. На внутригосударственном уровне о важности зерна, как одном из главных продуктов питания, говорится в Федеральном законе РФ «О зерне и продуктах его переработки» [6].
Среди хлебов первой группы, наиболее продуктивными, благодаря своему агробиологическому потенциалу, являются озимые зерновые культуры, именно поэтому повышение их урожайности имеет большое значение в наращивании объемов производства высококачественного зерна [2-5, 7]. К числу важнейших резервов роста продуктивности эксперты относят: внедрение наиболее урожайных культур и сортов, оптимизацию минерального питания и совершенствование системы обработки почвы [3-5, 7-12]. При этом большинство авторов справедливо отмечает, что наиболее трудоемким процессом в технологиях возделывания является основная обработка почвы, на которую может расходоваться свыше 50% общего количества топлива, более 50% рабочего времени и 25% трудовых затрат [11-13]. В связи с указанным, на первый план в земледелии выдвигается проблема изучения, разработки и внедрения в производство экономически эффективных ресурсосберегающих способов обработки почвы, что особенно актуально при условии регулирования режима минерального питания растений в посевах.
Цель наших исследований - изучить особенности хода продукционного процесса интенсивных сортов озимых зерновых культур (пшеница, рожь, тритикале) в зависимости от приемов основной обработки почвы и фонов минерального питания; выявить наиболее эффективные варианты.
Условия, материалы и методы. Комплексные исследования проводили в 20122015 гг. в полевом опыте в научном севообороте Тверской ГСХА на окультуренной дерново-среднеподзолистой остаточно карбонатной глееватой почве на морене, супесчаной по гранулометрическому составу. До закладки опыта в почве опытных участков содержалось: гумуса 2,11-2,30% (по Тюрину), Р2О5 - 183-266 мг/кг и К2О - 98-107 мг/кг (по Кирсанову), N л.г. - 65,8-72,6 мг/кг (по Корнфилду), рНсол - 6,88-7,16.
В опыте изучалось три фактора.
Озимая зерновая культура (фактор А): А1 - озимая пшеница (сорт Галина), А2 - озимая рожь (сорт Татьяна), А3 - озимая тритикале (сорт Немчиновская 56).
Прием основной обработки почвы (фактор В): В1 - отвальная вспашка на глубину 21-22 см, В2 - дискование на глубину 14-16 см в 2 следа.
Фон минерального питания (фактор С): С1 - без удобрений (по эффективному плодородию), С2 - NPK на урожай 3,5 т зерна с 1 га, С3 - NРК на урожай 4,5 т зерна с 1 га.
Учетная площадь делянки - 95,7 м2, повторность - трехкратная. Размещение вариантов - расщепленными делянками в рендомизированных блоках.
Наблюдения и определения в опытах проводили по существующим методикам [14-16]: фенологические наблюдения и водопотребление, З.И. Усанова (2015); показатели фотосинтетической деятельности растений в посевах, И.С. Шатилов, М.К. Каюмов (1978); анализ структуры урожая, З.И. Усанова (2015); учет урожая проводили поделяночно с помощью комбайна Тетоп^атро SR2010; натуру зерна по ГОСТ 10840-64; массовую долю азота и сырого протеина в пересчете на абсолютно сухое вещество (а.с.в.) - по ГОСТ 13496.4-93; массовую долю калия в пересчете
на а.с.в. - по ГОСТ 30504-97; массовую долю фосфора в пересчете на а.с.в. - по ГОСТ 26657-97; статистическую обработку данных наблюдений и учетов, Б.А. Доспехов (1985).
Расчет доз удобрений проводился балансовым методом, предложенным М.К. Ка-юмовым [17]. Дозы туков составляли: для пшеницы - на 3,5 т/га - N52-59Р0К27-31; на 4,5 т/га - N90-98Р0-3К48-52; для ржи - на 3,5 т/га - N48-56Р0К62-67; на 4,5 т/га - N87-95Р0-3К95-99; для тритикале - на 3,5 т/га - N41-49Р0К64-68; на 4,5 т/ га - N77-84Р0-18К96-100.
Уровень агротехнологий (согласно «Федеральному регистру», 1999) озимых зерновых культур соответствовал интенсивным [18]. Предшественник озимых -занятый пар (вика-овес на зеленый корм). Основная обработка включала в себя опрыскивание гербицидом Ураган Форте, К.Э., 2,0-2,5 л/га (д.в. глифосата кислоты, 500 г/л) через 10-12 дней после уборки предшественника с последующим (через 14 дней) 2-х-кратным перекрестным дискованием (борона БПДТ-3,0) или зяблевой вспашкой (плуг ПЛН-3-35). Предпосевная обработка состояла из 2-х куль-тиваций с боронованием. Под первую культивацию вносились предусмотренные схемой опыта фосфорные (простой суперфосфат) и калийные (хлористый калий) удобрения. На посев использовали семена категории ЭС, которые заблаговременно были протравлены фунгицидом Ламадор, К.С., 0,15 л (д.в. тебуконазол, 250 г/л + протиоконазол, 150 г/л) в 10 л воды на 1 т семян. Рядовой посев осуществлялся в оптимальные сроки с нормой высева 6 млн. всхожих семян на 1 га. Уход за посевами включал опрыскивание посевов баковой смесью гербицидов Гранстар Про, ВДГ., 0,015 кг/га (д.в. трибенурон-метил, 750 г/кг) и Дианат, В.Р., 0,15 л/га (д.в. дикамбы кислоты, 480 г/л) в 300 л воды на 1 га, подкормки азотом в виде аммиачной селитры (в начале весеннего возобновления роста или 22-23 микрофазы по коду ВВСН).
Метеоусловия в годы исследований по своим параметрам отличались от сред-немноголетней нормы. Так, сумма эффективных температур за период активной вегетации в 2012/2013, 2013/2014 и 2014/2015 гг. составляла 2421,8; 2211,2; 1939,8 °С или 116,6; 110,6; 102,3% нормы, сумма осадков 352; 223; 374 мм или 99,1; 65,0; 104,8% нормы. ГТК по Селянинову равнялся: в 2012/2013 г. - 1,45 (84,7% нормы), в 2013/2014 г. - 1,01 (58,7% нормы), в 2015 г. - 1,93 (102,6% нормы). В целом сложившееся в годы исследований распределение тепла и влаги за период посев-уборка способствовало выполнению реализации программы по формированию урожайности зерна заданных уровней.
Результаты и обсуждение. Продуктивность сельскохозяйственных культур в современной агрономии рассматривается прежде всего как наиболее ценное свойство растений, требующее научно-обоснованных контроля и своевременной корректировки посредством оптимизации условий выращивания. Непосредственно урожай и его уровень являются отражением эффективности хода продукционного процесса растений в ценозах, представляющего собой сложный комплекс биохимических реакций, происходящих при непосредственном участии солнечной радиации, диоксида углерода и воды. Дефицит любого из указанных компонентов вызывает стрессовые явления различного характера, приводящие, как правило, к недобору урожая и снижению качества продукции.
Нами в ходе комплексного анализа влагообеспеченности растений проводился расчет хозяйственных коэффициентов водопотребления, иллюстрирующих расход воды на единицу зерна (табл. 1). Данный показатель носит неконсервативный
характер и определяется суммарным водопотреблением за вегетационный период каждого конкретного года, а также биолого-физиологическими особенностями культур и сортов. Исследования показали, что наибольшим расходом влаги на единицу зерна в опыте характеризовалась озимая пшеница, выращиваемая на фоне дискования и эффективного плодородия. Этот факт объясняется худшей направленностью продукционного процесса вследствие дефицита питательных веществ и меньшей устойчивости данной культуры к стрессорам абиотического характера. В то же время озимые тритикале и рожь, выращиваемые в аналогичных условиях, отличались наиболее экономичным использованием доступных влагозапасов, создавая в годы исследований лучшие условия для формирования максимального урожая сухого вещества и зерна.
Интегрированная оценка результатов исследований, связанных с водопотреблением, выявила также, что по всем изучаемым озимым культурам улучшение обеспеченности растений макроэлементами способствовало существенному снижению расхода влаги на создание урожая, достигая наименьших в опыте значений на фоне расчетных доз удобрений на 4,5 т/га.
Таблица 1. Хозяйственные коэффициенты водопотребления озимых зерновых культур, м3/т
Прием основной обработки почвы Фон минерального питания Озимая пшеница Озимая рожь Озимая тритикале
годы выращивания
2012 2013 2013 2014 2014 2015 2012 2013 2013 2014 2014 2015 2012 2013 2013 2014 2014 2015
Отвальная вспашка на глубину 21-22 см БУ 2255 1714 2828 2065 1556 2561 1729 1333 2293
На 3,5 т/га 1477 1127 1970 1330 994 1606 1228 936 1497
На 4,5 т/га 1119 855 1401 1010 781 1253 1000 724 1152
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 2371 1836 3269 1804 1318 2260 1621 1209 1962
На 3,5 т/га 1590 1244 2195 1242 911 1506 1156 826 1397
На 4,5 т/га 1245 974 1526 954 712 1122 918 640 1082
Одним из базовых критериев оценки хода продукционного процесса культурных растений служит анализ их фотосинтетической деятельности, которая описывается целой группой системных показателей, значения которых, как показали исследования, существенно изменяются от факторов опыта (табл. 2). Так, основные параметры ассимиляционной поверхности (площадь листьев, фотосинтетический потенциал посева) достигли наибольших размеров у озимой тритикале и составляли в количественных эквивалентах в среднем по культуре: площадь листьев средняя за вегетацию ^ср.) - 22,2 тыс.м2/га, площадь листьев максимальная за вегетацию ^макс.) - 35,0 тыс.м2/га, фотосинтетический потенциал посева (ФПП) - 1,92 млн. м2хсутки/га. Такие закономерности в формировании фотосинтезирую-щей поверхности объясняются лучшими облиственностью и архитектоникой растений в посевах, что способствовало созданию в период их максимального развития листового индекса равного в лучших вариантах - 4,6 м2/м2, что свойственно, по мнению специалистов [19], только посевам обладающим высоким потенциалом продуктивности.
Анализ влияния вариантов основной обработки почвы на формирование оптического аппарата показал различную реакцию озимых зерновых культур. Так, для озимой пшеницы была более преимущественна отвальная вспашка, повыша-
ющая Lср. - на 1,1 тыс. м2/га (11,0%), Lмакс. - на 1,2 тыс. м2/га (7,2%), ФПП - на 0,10 млн. м2хсутки/га (11,6%); для озимых ржи и тритикале, напротив, более эффективным было двукратное дискование, обеспечившее увеличение относительно вспашки Lср. - на 1,0-2,5 тыс. м2/га (7,6-16,5%), Lмакс. - на 1,6-2,8 тыс. м2/га (7,7-11,7%), ФПП - на 0,09-0,19 млн. м2хсутки/га (8,1-14,7%).
Таблица 2. Показатели фотосинтетической деятельности растений в посевах в разных посевах, в среднем
за 3 года
Культура (фактор А) Прием основной обработки Фон минерального питания (фактор С) Площадь листьев, тыс. м2/га Урожай сухой фито-массы, т/га *ЕФПП, млн. м2хсут./ га **ЧПФ, г/м2х КПД ФАР, ***Кхоз
почвы (фактор В) средняя макси- маль- ная сут. %
Озимая пшеница Отвальная вспашка на глубину 2122 см ****БУ 11,1 17,9 5,06 0,96 5,30 0,69 0,36
3,5 т/га 16,6 27,0 7,05 1,47 4,86 0,95 0,38
4,5 т/га 22,4 35,6 9,18 2,00 4,61 1,24 0,39
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 10,0 16,7 4,60 0,86 5,38 0,62 0,36
3,5 т/га 14,3 24,0 6,45 1,27 5,12 0,87 0,38
4,5 т/га 19,2 31,7 8,41 1,71 4,94 1,14 0,39
В среднем 15,6 25,5 6,79 1,38 5,04 0,92 0,38
Озимая рожь Отвальная вспашка на глубину 2122 см БУ 13,1 20,8 7,27 1,11 6,56 0,97 0,28
3,5 т/га 19,9 32,3 9,65 1,73 5,57 1,29 0,32
4,5 т/га 25,1 40,9 10,85 2,19 4,98 1,46 0,37
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 14,1 22,4 8,18 1,20 6,88 1,09 0,28
3,5 т/га 21,1 33,2 10,60 1,83 5,80 1,42 0,32
4,5 т/га 26,8 43,0 11,71 2,34 5,05 1,57 0,38
В среднем 20,0 32,1 9,71 1,73 5,81 1,30 0,33
Озимая тритикале Отвальная вспашка на глубину 2122 см БУ 15,1 24,0 5,89 1,29 4,62 0,79 0,39
3,5 т/га 20,7 33,2 8,19 1,80 4,57 1,10 0,41
4,5 т/га 26,6 42,3 10,04 2,33 4,33 1,36 0,42
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 17,6 26,8 6,63 1,48 4,53 0,89 0,39
3,5 т/га 23,9 37,4 9,12 2,06 4,47 1,23 0,40
4,5 т/га 29,3 46,3 10,82 2,54 4,28 1,46 0,43
В среднем 22,2 35,0 8,45 1,92 4,47 1,14 0,41
НСР05 (урожай сухой фитомассы, т/га) частных различий = 0,39; для А = 0,43; для В = 0,33; для С = 0,47; для АВ = 0,38; для ВС = 0,33; для АС = 0,51; для АВС =0,45
Примечание: *£ФПП - суммарный фотосинтетический потенциал посева, **ЧПФ - чистая продуктивность фотосинтеза, ***Кхоз - коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза, ****БУ - без удобрений
(по эффективному плодородию).
Одним из самых «мощных» факторов опыта был фон минерального питания, усиление которого приводило к значительному росту оптических параметров по-
севов у всех исследуемых культур. Увеличение значений показателей в разрезе по фонам составляло: у озимой пшеницы Lср. - от 4,3 до 11,3 тыс. м2/га (43,0101,8%), Lмакс. - от 7,3 до 17,7 тыс. м2/га (43,7-98,9%), ФПП - от 0,41 до 1,04 млн. м2хсутки/га (47,7-108,3%); у озимой ржи Lср. - от 6,8 до 12,7 тыс. м2/га (49,6-91,6%), Lмакс. - от 10,8 до 20,6 тыс. м2/га (48,2-96,6%), ФПП - от 0,62 до 1,14 млн. м2хсутки/га (52,5-97,3%); у озимой тритикале Lср. - от 5,6 до 11,7 тыс. м2/га (35,8-76,2%), Lмакс. - от 9,2 до 19,5 тыс. м2/га (38,3-76,3%), ФПП - от 0,51 до 1,06 млн. м2хсутки/га (39,2-80,6%). Несколько лучшим ходом формирования площади под влиянием усиления фона минерального питания характеризовалась озимая пшеница.
Наилучшим ходом формирования ассимиляционной поверхности в годы исследований характеризовалась озимая тритикале в 2014 году (рис.), где на фоне дискования и расчетных доз удобрений на 4,5 т/га был получен урожай зерна на уровне 5,25 т/га с реализацией программы 116,7%. График формирования площади листьев в данном варианте можно считать «эталонным» при создании высокопродуктивных посевов озимых хлебов.
тыс.ы.кв.''га
ГЧ ГЧ П Г^ — — « <-ч) 1-4) СЧ <4 « « — (М (VI ГЧ (N(N(N1^
Условные обозначения
-----Эффект, плод.(вспашка)--На 3,5 т/га (вспашка) На 4,5 т/га (вспашка)
-Эффект, плод.(дисков.)---На 3,5 т га (дисков.) — •-На 4,5 т га (дисков.)
Рисунок. Графики формирования площади листьев посевами озимой тритикале в 2014 году
Для оценки эффективности функционирования ассимилирующей поверхности в растениеводстве принято использовать такой показатель, как чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), который выражается в количественном синтезе ассими-лянтов на единицу площади листьев. Выявлено, что величина ЧПФ в среднем за вегетацию варьировала в вариантах опыта от 4,28 до 6,88 гхм2/сутки. Наибольшими значениями ЧПФ характеризовались посевы озимой ржи.
Корреляционно-регрессионный анализ показал сильную отрицательную функциональную связь между чистой продуктивностью фотосинтеза и суммарным фотосинтетическим потенциалом посева, где коэффициент корреляции (г) по культурам варьировал в диапазоне - 0,937...-0,965 при tфакт.= -5,41...-7,39 и Ю5 = 2,80. Дан-
ный факт свидетельствует о том, что для создания наиболее высокопродуктивных посевов озимых хлебов, необходимо стремиться к ослаблению взаимосвязи между ФПП и ЧПФ посредством подбора сортов и дальнейшей оптимизации агротехноло-
Эффективность продукционного процесса полевых культур оценивается по конечному сбору сухой фитомассы с гектара. Исследования показали, что среди озимых зерновых культур наилучшим накоплением сухого вещества характеризовалась озимая рожь, обеспечившая в лучшем варианте сбор фитомассы свыше 11,0 т/га. Из вариантов основной обработки более преимущественными были для озимой пшеницы - отвальная зяблевая вспашка, повышающая сбор сухого вещества на 10,0%, для озимых ржи и тритикале - двукратное дискование, обеспечившее прибавки на уровне 12,5 и 12,6% соответственно. Высоким вкладом в накопление урожая сухой фитомассы характеризовались минеральные удобрения, повышающие сбор сухого вещества в среднем по культурам на фоне NPK на 3,5 т/ га - от 1,85 до 2,49 т/га (от 29,6 до 40,2%), на фоне NPK на 4,5 т/га - от 3,53 до 4,19 т/га (43,2 до 82,8%).
Максимальный урожай сухой фитомассы, равный 11,71 т/га, был накоплен посевами озимой ржи на фоне применения для основной обработки - двукратного дискования почвы, для удобрения - расчетных доз туков на урожай 4,5 т/га (N87-95Р0-3К95-99). Усиление хода продукционного процесса в данном варианте способствовало также получению наибольшего КПД ФАР посевов - 1,57%, что свидетельствует о близкой к оптимальным параметрам фотосинтетической деятельности растений.
Улучшение фотосинтеза за счет варьирования обработок почвы и фона минерального питания частично изменило направленность продукционного процесса, которая характеризуется коэффициентом хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз). Установлено, что обработка почвы практически не влияла на Кхоз, в отличие от фона минерального питания, усиление которого повышало значения показателя на 0,01-0,10 ед. Наибольшей реакцией на удобрения характеризовались посевы озимой ржи, где Кхоз увеличился на фоне NPK на 3,5 т/га относительно неудобренных вариантов на 0,4 ед. (14,3%), а на фоне NPK на 4,5 т/га на 0,09-0,10 ед. (32,1-35,7%) соответственно. Наибольшим коэффициентом хозяйственной эффективности (0,39-0,43 ед.) среди озимых хлебов характеризовалась озимая тритикале, что, вероятно, объясняется хозяйственно-биологическими свойствами культуры и сорта.
Результатами корреляционно-регрессионного анализа установлена наиболее сильная теснота связи между урожаем зерна и ФПП, где коэффициент корреляции (г) по культурам колебался в диапазоне 0,996-0,997, при tфакт. = 24,91-28,95, Ю5 = 2,80).
Максимальная урожайность культур в посевах создается посредством контролируемой оптимизации параметров структуры урожая, в изменении значений которых в нашем опыте прослеживался ряд определенных закономерностей (табл. 3). Выявлена наиболее тесная взаимосвязь урожайности зерна с такими параметрами, как число зерен в колосе и масса зерна с колоса. Коэффициенты корреляции (г) по культурам варьировали в диапазоне 0,991-0,999, при tфакт = 15,44-53,52 и Ю5 = 2,80. Наилучшими показателями структуры урожая, которые обеспечили получение запрограммированной урожайности, характеризовалась озимая тритикале, возделываемая на фоне сочетания двукратного дискования в системе основной
обработки почвы с внесением NРК в расчете на получение 4,5 т зерна с гектара. В этом варианте сформировались: густота продуктивного стеблестоя 450 шт./м2, масса зерна с колоса 1,109 г, число зерен в колосе 26 шт., что позволило получить наибольшую в опыте урожайность - 4,68 т/га.
Таблица 3. Структура урожая, урожайность и качество зерна озимых зерновых культур в зависимости от изучаемых факторов, в среднем за 3 года
Культура (фактор А) Прием основной об- Фон минерального питания (фактор С) Число, шт./м2 Число зерен Масса зерна с колоса, г Натура зерна, г/л Сырой протеин, % Урожай-
работки почвы (фактор В) растений к уборке про-дук-тивных стеблей в колосе, шт. ность, т/га
Озимая пшеница Отвальная вспашка на глубину 2122 см БУ 263 391 13 0,500 786 13,99 1,81
3,5 т/га 274 422 16 0,685 800 14,75 2,71
4,5 т/га 281 434 20 0,879 808 15,13 3,64
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 254 371 13 0,486 771 13,27 1,66
3,5 т/га 265 398 16 0,659 784 13,88 2,47
4,5 т/га 271 412 19 0,841 788 14,37 3,27
В среднем 268 405 16 0,675 790 14,23 2,59
Озимая рожь Отвальная вспашка на глубину 2122 см БУ 277 367 20 0,588 680 10,17 1,99
3,5 т/га 288 390 28 0,846 692 10,89 3,12
4,5 т/га 296 404 34 1,051 701 11,73 4,03
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 290 384 22 0,654 690 10,82 2,30
3,5 т/га 303 406 30 0,887 702 11,56 3,36
4,5 т/га 309 421 35 1,110 708 12,40 4,39
В среднем 294 395 28 0,856 696 11,26 3,20
Озимая тритикале Отвальная вспашка на глубину 2122 см БУ 279 400 16 0,618 699 11,95 2,31
3,5 т/га 290 419 22 0,859 714 12,51 3,35
4,5 т/га 297 428 26 1,058 719 12,91 4,26
Дискование на глубину 14-16 см в 2 следа БУ 289 421 17 0,661 706 12,26 2,56
3,5 т/га 304 442 22 0,898 719 12,76 3,65
4,5 т/га 309 450 26 1,109 727 13,18 4,68
В среднем 295 427 22 0,867 714 12,60 3,47
НСР05 (урожайность зерна, т/га) частных различий = 0,14; для А =0,17; для В = 0,12; для С = 0,24; для АВ = 0,17; для ВС = 0,13; для АС = 0,20; для АВС = 0,18
Исследованиями установлено, что озимые зерновые культуры характеризовались разнокачественной реакцией на усиление фона минерального питания и прием обработки почвы. Более предпочтительным для озимой пшеницы являлось
применение отвальной вспашки, обеспечивающей формирование дополнительно 0,15 т зерна с 1 га (9,0%), а для озимых ржи и тритикале двукратного дискования, повышающего продуктивность на 0,25-0,31 т/га (10,8-15,6%).
Расчетные дозы минеральных удобрений повышали урожайность в среднем по культурам на фоне NPK на 3,5 т/га - на 0,81-1,13 т/га (42,6-56,8%), на фоне NPK на 4,5 т/га - на 1,61-2,12 т/га (82,8-102,5%). Большей отзывчивостью на туки характеризовались озимые рожь и тритикале.
Анализ процента реализации программы показал перевыполнение программируемого уровня (104,0-104,3%) посевами озимой тритикале на обоих фонах при возделывании их по двукратному дискованию. По остальным культурам и вариантам опыта наблюдался недобор до программируемого уровня от 4,3 до 29,4%. Наибольший недобор отмечен у озимой пшеницы, что объясняется ее меньшей стрессоустойчивостью и относительно высокой требовательностью к условиям выращивания.
Отдельно стоит отметить, низкую продуктивность и высокую разнокачествен-ность соцветий озимой пшеницы в посевах в годы исследований. Известно, что элементы колоса закладываются у растений в течение 3 и 4 этапов органогенеза, совпадающих с кущением - началом выходу в трубку. Для благоприятного формирования соцветия в указанный выше период необходимы высокая обеспеченность растений элементами питания, а также теплом и влагой. В то же время в нашем случае анализируемые годы на фоне общего соответствия среднемноголетним агроклиматическим параметрам характеризовались в отдельные периоды высокой частотной пестротой по теплу и осадкам, что способствовало ослаблению усвояемости питательных веществ (в том числе и внесенных с туками) и снижению их направленности в продукционном процессе, способствуя сокращению длины колосового стержня, количества бугорков и, в конечном счете, продуктивности колоса. Не последнюю роль в снижении показателей соцветий сыграл и «фосфорный» режим питания растений. Данный элемент, будучи компонентом АТФ, и, следовательно, важным элементом фотосинтетической деятельности растений, является незаменимой частью эффективного органогенеза. Фосфор, содержащийся в пахотном слое в значительном объеме, как правило, находится в труднорастворимом состоянии, объясняемом высокой поглотительной способностью почв. Данный факт делает преимущественным при программируемом выращивании зерновых использование в агротехнологиях жидких фосфорсодержащих удобрений (в форме фосфита РО3) посредством фолиарных обработок, что, например, было наглядно показано нашими исследованиями по применению препарата Нутри-Файт РК на овсе [20].
Одними из важнейших критериев оценки хода продукционного процесса у растений и эффективности агроприемов являются показатели качества продукции. Так, анализ натуры зерна выявил, что более выполненные семена у озимой пшеницы были сформированы на фоне отвальной вспашки, а у озимых ржи и тритикале на фоне двукратного дискования. Лучшая объемная масса зерна при указанных агроприемах подтверждается также и анализом массы 1000 семян. Улучшение минерального питания повышало натуру зерна по культурам в сопоставимых значениях, которые равнялись на фоне NPK на 3,5 т/га - 12-13 г/л, а на фоне NPK на 4,5 т/га - 17-22 г/л.
Тенденционность, свойственная технологическим качествам, сохранялась и при оценке содержания сырого протеина в зерне, наибольшим количеством которого в опыте характеризовалась озимая пшеница при выращивании на фоне от-
вальной вспашки и расчетных доз туков на 4,5 т/га - 15,13%. Наименьшее содержание сырого протеина выявлено в зерне озимой ржи и составляло в лучшем варианте 12,40%.
Одним из показателей эффективности хода продукционного процесса сельскохозяйственных культур является вынос питательных веществ с урожаем (табл. 4). Анализ результатов исследований показал ряд важных закономерностей в формировании выноса макроэлементов продукцией озимых хлебов. Так, отвальная обработка почвы по всем культурам в сравнении с дискованием увеличивала вынос фосфора, снижая при этом вынос азота и калия. Данный факт объясняется увеличением содержания подвижного фосфора в пахотном горизонте, вызванном пространственным перемещением почвенных слоев в пространстве. Азот и калий, напротив, как менее связанные элементы [21] увеличивают свои лабильность и синергетические свойства при безотвальном рыхлении, сопровождаемом лучшими оструктуренностью и аэрацией почвы (что в нашем случае достигалось путем дискования).
Наибольший вынос элементов питания по всем культурам отмечен на повышенном фоне минерального питания (4,5 т/га), что обусловлено лучшей обеспеченностью питательными веществами. При этом максимальный вынос с 1 т продукции по азоту выявлен у озимой пшеницы (30,2 кг), по фосфору - у озимой тритикале (14,8 кг), по калию - у озимой ржи (31,5 кг).
Таблица 4. Вынос элементов питания с 1 т продукции (зерно + солома) озимыми зерновыми культурами,
в среднем за 3 года, кг
Прием основной обработки по- Фон минерального Озимая пшеница Озимая рожь Озимая тритикале
чвы питания N P2О5 ^О N P2О5 ^О N P2О5 ^О
Отвальная вспаш- БУ 26,1 11,8 23,6 22,6 11,5 26,2 22,5 13,1 22,6
ка на глубину На 3,5 т/га 27,9 12,9 25,8 24,6 13,2 28,6 24,6 14,2 25,8
21-22 см На 4,5 т/га 29,2 13,3 26,5 26,1 13,6 30,0 26,4 14,8 27,5
Дискование на БУ 27,4 10,9 24,2 23,9 10,7 27,0 23,2 12,1 22,8
глубину 14-16 см На 3,5 т/га 29,1 11,7 26,6 26,2 12,0 29,7 26,0 13,1 26,1
в 2 следа На 4,5 т/га 30,2 12.3 27,2 27,5 12,5 31,5 27,5 13,9 28,2
Заключение. Таким образом, в целях получения наибольшего урожая дешевого и качественного зерна озимых хлебов первой группы в условиях дерново-средне-подзолистых супесчаных почв Центрального Нечерноземья более предпочтительным является возделывание озимой тритикале, посевы которой обеспечивают максимальную урожайность зерна, как на фоне эффективного плодородия (2,31-2,56 т/га), так и на фонах расчетных доз удобрения с процентом реализации программы до 104,3%.
Для оптимизации ресурсоемкости агротехнологий возделывания озимых культур производству рекомендуется применять в системе основной обработки почвы под озимые по занятому пару: для пшеницы - отвальную вспашку на глубину 2122 см, для ржи и тритикале - двукратное дискование на глубину 14-16 см. Данные приемы позволяют повысить продуктивность посевов на 9,0-15,6%, улучшить качество зерна.
При разработке систем удобрения озимых зерновых культур следует учитывать, что более полной реализацией при программировании характеризуются озимые рожь и тритикале. Также исследованиями было подтверждено, что выпол-
нение программы поддается избирательному регулированию за счет оптимизации приемов обработки почвы.
Список литературных источников:
1. Алтухов, А.И. Развитие зернового хозяйства и рынка зерна в России: проблемы и пути решения / А.И. Алтухов // Научное обозрение: теория и практика. -
2014. - №1. - С. 15 - 21.
2. Мамеев, В.В. Состояние производства зерна озимых зерновых культур в Российской Федерации и Брянской области / В.В. Мамеев, В.Е. Ториков, И.В. Сычева // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016.
- №1. - С. 3 - 9.
3. Хусаинов, Р.Р. Влияние приемов основной обработки почвы и расчетных доз удобрений на продуктивность озимой ржи в условиях Республики Татарстан: ав-тореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01 / Хусаинов Руслан Рустемович. - Саранск, 2013. - 16 с.
4. Найденов, А.А. Действие предшественников в сочетании с приемами обработки и удобрениями на плодородие почвы, урожайность и качество зерна озимой пшеницы в ЦЧР: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01 / Найденов Александр Александрович. - Москва, 2013. - 18 с.
5. Третьякова, Ю.Ю. Продуктивность озимых зерновых культур (ржи, пшеницы, тритикале) при программированном выращивании в условиях Верхневолжья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.09 / Третьякова Юлия Юрьевна. - Тверь, 2009. - 23 с.
6. Федеральный закон от 14.05.1993 г. №4973-1 «О зерне» (в ред. Федеральных законов от 02.12.1994 № 53-ФЗ, от 10.01.2003 № 15-ФЗ, от 02.02.2006 № 19-ФЗ, от 16.03.2006 № 41-ФЗ, с изменениями, внесенными Указом Президента РФ от 21.12.1993 №2232).
7. Козлова, Л.М. Озимая рожь: фитосанитарное состояние посевов, урожайность и эффективность возделывания в зависимости от применения биопрепаратов, способов основной и предпосевной обработки почвы / Л.М. Козлова, Ф.А. Попов, Е.Н. Носкова, В.Л. Иванов // Достижения науки и техники АПК. - 2014. - №12.
- С. 9-12.
8. Лощилина, А.Э. Сравнительная оценка агротехнологий разной интенсивности и урожайность полевых культур в условиях Верхневолжья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01 / Лощилина Алина Эдуардовна. - Москва, 2017. - 23 с.
9. Черкасов, Г.Н. Возможность применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в различных регионах / Г.Н. Черкасов, И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев // Земледелие. - 2014. - №5. - С. 13-16.
10. Алабушев, А.В. Изменение продуктивности сельскохозяйственных культур под воздействием однотипных способов основной обработки почвы / А.В. Алабушев, А.А. Сухарев, А.С. Попов, С.И. Камбулов, А.Я. Логвинов // Земледелие. -
2015. - №8. - С. 25-28.
11. Доспехов, Б.А. Научные основы интенсивного земледелия в Нечерноземной зоне / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1976. - 208 с.
12. Жидков, В.М. Основная обработка почвы в орошаемых севооборотах Нижнего Поволжья: монография / В.М. Жидков, О.Г. Чамурлиев. - Волгоград: ИПК ФГБОУ ВПО ВГАУ «Нива», 2013. - 152 с.
13. Pimentel, D. Soil Erosion Threatens Food Production / D. Pimentel, M. Burgess
// Agriculture. - 2013. - No 3. - Р. 443-463.
14. Усанова, З.И. Методика выполнения научных исследований по растениеводству: учебное пособие / З.И. Усанова. - Тверь, 2015. - 143 с.
15. Шатилов, И.С. Постановка опытов и проведение исследований по программированию урожайности полевых культур: методические рекомендации / И.С. Шатилов, М.К. Каюмов. - М.: ВАСХНИЛ, 1978. - 91 с.
16. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
17. Каюмов, М.К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур / М.К. Каюмов. - М.: Агропромиздат, 1989. - 316 с.
18. Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства. Система технологий. - М.: Информагротех, 1999. - 517 с.
19. Гатаулина, Г.Г. Системный подход к анализу динамических характеристик продукционного процесса у зерновых бобовых культур / Г.Г. Гатаулина, С.С. Соколова, М.Е. Белышкина // Известия ТСХА. - 2014. - №2. - С. 69-95.
20. Усанова, З.И. Влияние фона минерального питания и некорневой подкормки препаратом Нутри-Файт РК на продуктивность овса / З.И. Усанова, А.С. Васильев // Достижения науки и техники АПК. - 2017. - №2. - С. 15-18.
21. Научные основы систем земледелия Бурятии / В.Б. Бохиев, А.П. Батулаев, Т.П. Лапухин, А.К. Уланов. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2008. - 480 с.
References:
1. Altuhov A.I. Development of grain economy and grain market in Russia: problems and solutions. Nauchnoe obozrenie [Scientific review], 2014, no.1, pp. 15 - 21. (in Russian)
2. Mameev V.V., Torikov V.E., Sycheva I.V. State of grain production of winter crops in the Russian Federation, Bryansk region. Vestnik Brjanskoj gosudarstvennoj sel'skohozjajstvennoj akademii [Bryansk State Agricultural Academy Bulletin], 2016, no.1, pp. 3 - 9. (in Russian)
3. Husainov R.R. Vlijanie priemov osnovnoj obrabotki pochvy i raschetnyh doz udobrenij na produktivnost' ozimoj rzhi v uslovijah Respubliki Tatarstan. Diss. Kand. [Influence of receptions of the main processing of the soil and the calculated doses of fertilizers on productivity of winter rye in the conditions of the Republic of Tatarstan. Diss. Cand.]. Saransk, 2013. 16 p.
4. Najdenov A.A. Dejstvie predshestvennikov v sochetanii s priemami obrabotki i udobrenijami na plodorodie pochvy, urozhajnost' i kachestvo zerna ozimoj pshenicy v CChR. Diss. Kand. [Effect of precursors in combination with the methods of processing and fertilizers on soil fertility, yield and quality of winter wheat in the Central Chernozem region. Diss. Cand.]. Moscow, 2013. 18 p.
5. Tret'jakova Ju.Ju. Produktivnost' ozimyh zernovyh kul'tur (rzhi, pshenicy, tritikale) pri programmirovannom vyrashhivanii v uslovijah Verhnevolzh'ja Diss. Kand. [Productivity of winter crops (rye, wheat, triticale) under programmed cultivation in the conditions of the upper Volga region. Diss. Cand.]. Tver', 2009. 23 p.
6. Federal'nyj zakon «0 zerne» [Federal law "On grain"].1993 no. 2232.
7. Kozlova L.M., Popov F.A., Noskova E.N., Ivanov V.L. Winter rye: phytosanitary condition of crops, the productivity and efficiency of cultivation depending on the application of biological products, methods of basic and presowing soil treatment.
Dostizhenija nauki i tehniki APK [Science and Technology of APC], 2014, no.12, pp. 9 - 12. (in Russian)
8. Loshhilina A.Je. Sravnitel'naja ocenka agrotehnologij raznoj intensivnosti i urozhajnost' polevyh kul'tur v uslovijah Verhnevolzh'ja Diss. Kand. [Comparative evaluation of agricultural technologies of varying intensity and productivity of field cultures in the conditions of the upper Volga region. Diss. Cand.]. Moscow, 2017. 23 p.
9. Cherkasov G.N., Pyhtin I.G., Gostev A.V. Possibility to use the zero and surface methods of basic treatment of soil in different regions. Zemledelie [Soil cultivation],
2014, no. 5, pp. 13 - 16. (in Russian)
10. Alabushev A.V., Suharev A.A., Popov A.S., Kambulov S.I., Logvinov A.Ja. Change in the productivity of agricultural crops under the influence of the same methods of basic treatment of soil. Zemledelie [Soil cultivation], 2015, no. 8, pp. 25 - 28. (in Russian)
11. Dospehov B.A. Nauchnye osnovy intensivnogo zemledelija v Nechernozemnoj zone [Scientific bases of intensive agriculture in the Nonchernozem zone]. Moscow: Kolos Publ., 1976. 208 p.
12. Zhidkov V.M., Chamurliev O.G. Osnovnaja obrabotka pochvy v oroshaemyh sevooborotah Nizhnego Povolzh'ja [Main tillage in irrigated crop rotations in the Lower Volga region]. Volgograd: IPC FSBEI HPE VGAU «Niva» Publ., 2013. 152 p.
13. Pimentel D., Burgess M. Soil Erosion Threatens Food Production. Agriculture. 2013, no 3, pp. 443 - 463.
14. Usanova Z.I. Metodika vypolnenija nauchnyh issledovanij po rastenievodstvu: uchebnoe posobie [Methodology of the scientific research on crop production]. Tver',
2015. 143 p.
15. Shatilov I.S., Kajumov M.K. Postanovka opytov i provedenie issledovanij po programmirovaniju urozhajnosti polevyh kul'tur: metodicheskie rekomendacii [Experiments and research on programming yields of field crops: methodical recommendations]. Moscow: VASHNIL Publ., 1978. 91 p.
16. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledovanij) [Methodology of field experiment (with bases of statistical processing of research results)]. Moscow: Agropromizdat Publ., 1985. 351 p.
17. Kajumov M.K. Programmirovanie urozhaev sel'skohozjajstvennyh kul'tur [Programming yields of crops]. Moscow: Agropromizdat Publ., 1989. 316 p.
18. Federal'nyj registr tehnologij proizvodstva produkcii rastenievodstva. Sistema tehnologij [Federal register of technologies for crop production]. Moscow: Informagroteh Publ., 1999. 517 p.
19. Gataulina G.G., Sokolova S.S., Belyshkina M.E. Systematic approach to the analysis of dynamic characteristics of production process from grain legumes. Izvestija TSHA [TAA Review], 2014, no. 2, pp. 69 - 95. (in Russian)
20. Usanova Z.I., Vasil'ev A.S. Scientific bases of farming systems of Buryatia. Dostizhenija nauki i tehniki APK [Achievements of science and technology of agriculture], 2017, no.2, pp. 15-18. (in Russian)
21. Bohiev V.B., Batulaev A.P., Lapuhin T.P., Ulanov A.K. Nauchnye osnovy sistem zemledelija Burjatii [Scientific bases of farming systems of Buryatia]. Ulan-Udje: BGAA Publ., 2008. 480 p.
Peculiarities of winter crops productional process depending on conditions of main soil processing and
mineral nutrition
Vasifev Alexandr Sergeevich, Candidate of Science (Agriculture), head of the department of the production technology, processing and storage of plant growing production
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Tver State Agricultural Academy
Abstract. As a result of comprehensive studies conducted in the Tver region, on sod-medium sandy loam well cultivated soil peculiarities of yield formation of winter crops (wheat, rye, triticale) under the influence of different methods of main tillage and backgrounds of mineral nutrition are studied. Scheme of experiment included the following options: winter crops (factor A): wheat, rye, triticale; receiving main soil tillage (factor B): moldboard plowing to a depth of 21-22 cm, double disking to a depth of 1416 cm; background of mineral nutrition (factor C): without fertilizers, calculated doses of fertilizers on the 3.5 and 4.5 t of grain from 1 hectare. As a result of experiments it is established that the cultivation of winter triticale, the crops of which provide the maximum yield of grain, both on the background of effective fertility (2.31-2.56 t/ ha) and estimated doses of fertilizer (3.35-3.65 and 4.26-to 4.68 t/ha, respectively) is more preferable. More effective for winter wheat was the use of moldboard plowing, providing the formation of further 0.15 t of grain from 1 ha (9.0 percent), and for winter rye and triticale a double disking, increasing productivity by 0.25-0.31 t/ha (10.815.6%). The estimated doses of mineral fertilizers increased the yield in average by crop on the background of NPK by 3.5 t/ha -by 0.81- 1.13 t/ha (42.6-56.8%), on the background of NPK 4.5 t/ha 1.61- 2.12 t/ha (82.8-102.5%).
Keywords: winter crops, method of main soil processing, background of mineral nutrition, water consumption, photosynthetic activity, productional process, crop yield.
