CC BY
21DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-36-43 УДК 631.582:632.51
ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
О.С. ЧЕРНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, (e-mail: ivan.shchukin@ mail.ru)
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. На серых лесных почвах Верхневолжья в длительном стационарном опыте изучено влияние севооборотов и удобрения на урожайность озимой пшеницы и структуру ее урожая, запас продуктивной влаги, подвижных форм азота в полях озимой пшеницы и предшествующих ей культур (чёрного пара, однолетних и многолетних трав). Показано преимущество чёрного пара в вопросе обеспечения продуктивной влагой и подвижными формами азота растений озимой пшеницы. В возобновление вегетации культуры отмечен высокий запас продуктивной влаги: 94,0 мм в слое 0-40 см и 234,2 мм в слое 0-100 см. Запасы азота нитратной формы составили 32,6 кг/га в слое 0-20 см и 29,8-47,2 кг/га в слое 20-40 см. Урожайность культуры в вариантах опыта была на уровне 54,2-55,0 и/га. Пласт многолетних трав двух лет пользования и однолетние травы значительно иссушали почву. При посеве культуры по этим предшественникам отмечен низкий показатель азота нитратной формы в слое 0-40 см в течение вегетации озимой пшеницы. Применение органоминеральных систем удобрения (по сравнению с минеральной) обеспечило более экономный расход влаги на 1 ц зерновых единиц - 6,5-6,8 мм продуктивной влаги, и более высокий показатель запаса влаги в возобновление вегетации озимой пшеницы -89,2-94,0мм продуктивной влаги. Увеличение нормы удобрения в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах обеспечило лучшие показатели озернённости колоса - с 18,2-19,6 до 20,2-22,7 штук, увеличило количество продуктивных стеблей - с 255-281 до 313-419 шт./м2. Это позволило повысить урожайность в зернотравянопропашном севообороте с 23,1 до 29,8 ц/га и с 23,8 до 36,6 ц/га в плодосменном.
Ключевые слова: озимая пшеница, предшественник, продуктивная влага, азот нитратов, азот аммония, урожайность, структура урожая.
Для цитирования: Чернов О.С. Озимая пшеница в агроэкосистемах Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2022. № 1. С. 36-43. DOI:10.24412/2225-2584-2022-1-36-43.
С переходом к земледелию в развитом обществе наступало господство приёмов хозяйственного использования природных ресурсов, направленных преимущественно на удовлетворение населения в продуктах питания и обеспечения сырьём. Уже на ранних этапах развития растениеводства стали широко культивироваться зерновые культуры, в том числе пшеница.
С развитием искусственного выращивания растений и приручения животных повседневная жизнь общества в производстве пищи стала зависеть от умения человека использовать растительные ресурсы и погодные условия. По словам В.И. Вернадского, «открытие земледелия, сделанное более чем за 600 поколений до нас, решило всё будущее человечества» [1].
Среди зерновых культур, возделываемых в
Нечерноземье, озимая пшеница обладает наиболее высоким биологическим потенциалом продуктивности. В настоящее время появилась тенденция увеличения площадей под этой культурой, как более стрессовыносливой в сравнении с яровыми зерновыми культурами. В лаборатории адаптивно - экологической селекции Верхневолжского федерального аграрного научного центра ведётся работа по селекции озимой пшеницы, которая строится по экологическому принципу. Существующие сорта требуют улучшения по зимостойкости и засухоустойчивости, остаётся актуальной селекция на толерантность к болезням [2].
В ряде районов страны, в том числе и в ополье, по своей продуктивности озимые зерновые превосходят другие сельскохозяйственные культуры. При увеличении посевов зерновых культур возникают трудности с размещением их в севооборотах, отмечается увеличение засорённости и поражение болезнями [3, 4]. Важная роль предшественника в повышении урожаев озимых зерновых показана Д.В. Прянишниковым на основе обобщения исследований ценотического влияния и питания растений в агроэкосистеме, особое внимание в этом отводилось клеверу [5].
Цель исследований - определить оптимальные агротехнические условия, необходимые для получения устойчивых урожаев озимой пшеницы в агроэкосистемах Верхневолжья.
Условия, материалы и методы. С целью изучения влияния систем удобрения и севооборотов при формировании устойчивых урожаев озимой пшеницы проводились исследования в многолетнем комплексном стационарном эксперименте. Полевой опыт заложен в 1996 году на серых лесных почвах Владимирского ополья.
Исследования проводились в 2018 - 2021 гг. в 6-польных севооборотах. Зернопаротравяной: пар чёрный -озимая пшеница - овёс с подсевом многолетних трав -многолетние травы двух лет пользования - ячмень; зернотравянопропашной: картофель - яровая пшеница -ячмень с подсевом многолетних трав - многолетние травы двух лет пользования - озимая пшеница; плодосменный: картофель - ячмень с подсевом клевера - клевер 1 года пользования (пар) - однолетние травы на зелёный корм -озимая пшеница - горох - яровая пшеница. В опытах высевался сорт озимой пшеницы Поэма.
Поля однолетних трав готовились под посев озимых зерновых культур по типу занятого пара, в условиях уборки зелёной массы в первой половине вегетации. Подстилочный навоз в чёрный и занятый пар вносился сразу после уборки зелёной массы в занятом пару.
В севооборотах изучались органоминеральные и минеральная системы удобрения, норма внесения удобрений в паровых полях указана в таблице 1.
1. Схема размещения культур и нормы удобрения в
Почва опытного участка имела следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса варьировало от 1,98 до 3,85 %, рНкс1 - 5,2 - 5,6; Нг -2,27 - 3,95 и сумма поглощенных оснований 17,85 - 23,96 мг-экв./100 г почвы; содержание подвижных форм фосфора (по Кирсанову) - 86 - 176 мг/кг; калия (по Масловой) - 163 - 375 мг/кг почвы, что соответствует повышенному и высокому классам обеспеченности.
Исследования проводились на фоне общепринятой для зоны отвальной обработки почвы. После уборки каждой культуры производилось дисковое лущение на глубину 10-12 см в сочетании со вспашкой почвы плугом с культурным отвалом на глубину 20-22 см через 10-15 дней после лущения стерни и внесённого навоза. Основное минеральное удобрение вносилось под вспашку почвы.
Период активной вегетации 2018 года (апрель-август) характеризовался повышенным температурным режимом в сочетании с недостатком осадков, показатель ГТК составил 0,85. Температура воздуха за вегетацию была выше среднемноголетней на 2,2 0С. Две трети ее периода проходили при дефиците осадков, которых выпало на 100 мм меньше в сравнении со средними многолетними показателями. В 2019 году за период май - август выпало 290,3 мм осадков при средней температуре 16,7 0С, что несколько выше среднемноголетних показателей; ГТК по
Селянинову составил 1,41. Однако осадки выпадали крайне неравномерно, основное их количество пришлось на вторую половину вегетации изучаемых культур, что явилось определяющим в показателях уровня их урожайности. В мае 2020 года погодные условия характеризовались как нормальные, температура выше средних многолетних данных на 10С наблюдалась, начиная с июня, весь июль и август. Осадки за период активной вегетации выпадали неравномерно, значительное их количество пришлось на середину июля месяца, при недостатке выпадения в июне и августе. По причине повышенных температур воздуха, показатель влагообеспеченности периода активной вегетации 2020 г. составил 1,32, хотя осадков выпало лишь на 10 мм меньше в сравнении со средними многолетними показателями. Период активной вегетации в 2021 году устойчиво начался с мая месяца и был теплее на 3 0С в сравнении со среднемноголетними показателями. Осадки в течение мая-августа выпадали неравномерно. В мае и августе их было больше, а третья декада июня и весь июль отличались резким дефицитом - выпало всего 30,4 % от среднемноголетних показателей. Гидротермический коэффициент за период май - август равнялся 1,0 (по Селянинову), что характеризовало засушливые условия.
Статистическую обработку полученных данных проводили методом дисперсионного анализа с помощью пакета программ Statistica 6.
Результаты и обсуждение. Величина урожая озимой пшеницы в значительной степени зависит от подготовки предшествующего поля в севообороте, не только механического воздействия на почву, но и занимающей поле культуры. Озимая пшеница в опыте высевалась после чёрного пара, однолетних трав и пласта многолетних трав двух лет пользования. Условия увлажнения в 2018 и 2020 гг. значительно различались, что, в сочетании с проведением агротехнических приёмов в этих полях, создало различные условия для накопления влаги в почве (табл. 2,3). Исследования показали, что в поле чёрного пара с мая месяца по август происходило накопление влаги во всём 0-100 см слое почвы благодаря выпадению осадков, сокращению испарения в отсутствие растительности и созданию мульчирующего слоя механическими обработками на глубину 6 - 8 см. Так, если после закрытия влаги запас её в слое почвы 0 - 40 см составлял 75,4 мм продуктивной влаги, то за 14 недель этот показатель
2. Изменение запаса продуктивной влаги (мм) в чёрном пару, 2020 г.
Севооборот Слой почвы, см После закрытия влаги Первая декада июля Перед внесением навоза 01.08
Зернопа-ротравя-ной 0-40 75,4 70,2 69,4
0-100 183,0 - 193,8
Примечание. Осадки за период составили 223,6 мм.
севооборотах
Севообороты
зернотравя- плодосмен- зернопаротра-
Год нопропашной ный вяной
Фоны удобрения 1 и 2
1 2 1 2 1 2
2018 Мн. травы 2 г.п. Однолетние травы Мн. травы 2 г.п.
Норма
удоб- N60 N60 - - - -
рения
2019 Озимая пшеница Озимая пшеница Ячмень
N60 N110
Норма N60 N90 P60 P80 N30
удоб- P60 P90 K60 + K80 + - P30
рения K60 K90 Навоз 60 т Навоз 80 т K30
2020 Картофель Горох Чёрный пар
Норма N90 N120 N40 N40
удоб- P90 P120 P30 P50 - -
рения K90 K120 K30 K70
2021 Яровая Яровая Озимая
пшеница пшеница пшеница
Норма N60 N90 N60 N90 Навоз Навоз
удоб- P60 P90 P40 P60 40 т + 40 т +
рения K60 K90 K40 K60 N30 N60
3. Изменение запаса продуктивной влаги (мм) в поле занятого пара и многолетних трав 2 года пользования, 2018 г.
Севооборот, норма удобрения Слой почвы, см Перед посевом, начало отрастания Перед уборкой
Однолетние травы
Плодосменный, без удобрений 0-40 74,2 43,2
0-100 185,6 130,8
Многолетние травы 2 года пользования
Зернотравяно-пропашной, N60 0-40 78,4 34,0
0-100 189,4 127,2
Примечание. Количество выпавших осадков за период посев -уборка -115,9 мм; за период возобновление вегетации - уборка -108,5 мм.
снизился незначительно (до 69,4 мм). В слое почвы 0-100 см запас продуктивной влаги увеличился с 183,0 мм до 193,8 мм, то есть ко времени внесения органических удобрений были созданы благоприятные условия как для обработки почвы при заделке органических удобрений, так и для последующего использования влаги озимой пшеницей.
Запас продуктивной влаги в почве перед посевом однолетних трав и в начале отрастания многолетних трав составлял 74,2-78,4 мм в слое почвы 0-40 см, в слое 0-100 см - 185,6-189,4 мм, то есть под всеми изучаемыми предшественниками весенние запасы влаги в 0-100 см слое почвы имели близкие значения (табл. 3). К периоду уборки трав, запас продуктивной влаги в почве под ними снизился до 127,2-130,8 мм в слое 0-100 см. Наиболее значительным снижение запаса влаги в слое 0-40 см отмечено под многолетними травами - до 34,0 мм. Учитывая их значительное водопотребление, под однолетними травами показатель составлял 43,2 мм продуктивной влаги, если учесть, что развитие культур в 2018 году проходило в засушливых условиях выращивания.
Автором представлялись результаты исследований о преимуществе аккумулирования влаги в чёрном пару в засушливом 2018 году [6]. Показано, что запас влаги в 0-40 см слое почвы перед посевом озимой пшеницы по
4. Влияние удобрения и обработки почвы на изменение
чёрному пару был выше на 76 % в сравнении с посевом по пласту многолетних трав двух лет пользования и на 101 % - в слое почвы 0-100 см.
Благоприятные условия увлажнения с мая месяца по август в поле чёрного пара способствовали продуцированию микробиоценозом почвы нитратного и аммонийного азота. Запас азота нитратов в 0-20 см слое почвы, определённый после ранневесеннего боронования, составил в вариантах опыта 20,9-36,5 кг/га, в слое почвы 20-40 см - 18,1-20,0, или до 39,0-56,5 кг/га в слое 0-40 см (табл. 4). Повышение температуры почвы и благоприятное ее увлажнение обеспечило увеличение запаса нитратного азота в первой декаде июля соответственно до 91,3-135,0 и 59,2-87,2 кг/га, учитывая отсутствие потребления элементов питания растениями. За месяц до посева озимой пшеницы, по причине осадков ливневого характера, отмечено снижение показателей запаса азота нитратов в слое почвы 0-20 см до 50,2-57,6 кг/га, в слое почвы 20-40 см - до 53,7-64,7 кг/га, что обусловлено миграцией азота нитратной формы в нижележащие слои почвы. Однако, благодаря созданию благоприятных условий для микробиологической активности в поле чёрного пара, показатели запаса азота нитратов оставались на высоком уровне с мая по август, ещё до внесения элементов питания с органическими удобрениями.
Запас азота аммонийной формы в чёрном пару отмечен высокими показателями в период ранневесеннего боронования, который в слое почвы 0-20 см составил 37,7-57,3 кг/га, в слое 20-40 см - 69,9-79,6 кг/га. К первой декаде июля отмечено снижение указанных показателей соответственно до 31,7-36,8 кг/га и 26,5-42,8 кг/га. Выпадение осадков существенно не повлияло на запасы азота аммонийной формы, значения его составили 24,0-43,1 и 26,3-36,1 кг/га соответственно слоям почвы. Аммоний почвы обменно поглощается отрицательно заряженными коллоидами, и этот процесс замедляет передвижение его по профилю почвы.
По результатам исследований можно заключить, что для снижения потерь подвижного азота из почвы, особенно его нитратной формы, не следует вносить органические удобрения в поле чёрного пара после уборки предшественника или с весны с применением операции запаса различных форм азота в чёрном пару, кг/га
Доза удобрения под культуру, кг д.в./га
после закрытия влаги первая декада июля перед внесением навоза после закрытия влаги первая декада июля перед внесением навоза
Без удобрений 36,5 135,0 50,2 37,7 31,7 24,0
20,0 87,2 53,7 79,6 26,5 26,3
N30P30K30 под предшественник 20,9 91,3 57,6 57,3 36,8 43,1
18,1 59,2 64,7 69,9 42,8 36,1
Примечание к таблицам 4 и 5. Верхняя строка - показатели в слое почвы 0-20 см, нижняя - в слое почвы 20-40 см.
5. Изменение запасов подвижных форм азота в посевах однолетних трав и многолетних трав 2 года пользования, кг/га, 2018 г.
N-N4 4
Дозы удобрения, кг д.в. /га перед посевом начало цветения гороха, клевера перед уборкой перед посевом начало цветения гороха, клевера перед уборкой
Плодосменный севооборот, однолетние травы, предшественник - клевер
1 фон 13,2 6,3 3,2 27,7 33,1 31,4
не вносились 11,7 4,5 5,1 35,2 19,1 27,5
2 фон 16,2 15,6 5,8 40,5 36,6 32,6
не вносились 9,7 7,8 4,2 28,0 27,0 21,0
Зернотравянопропашной севооборот, многолетние травы 2 года пользования
1 фон 10,9 3,5 3,9 41,7 37,5 55,9
N60 10,1 3,6 3,3 38,0 31,7 21,4
2 фон 7,5 3,3 3,3 43,3 31,7 30,3
N60 8,7 3,2 2,9 34,5 26,1 22,1
двоения пара.
Определение запаса азота нитратной и аммонийной формы в посевах однолетних и многолетних трав показало, что их величина отмечена более низкими значениями в течение всего периода вегетации, чем в поле пара, но без значительной зависимости от вида культуры предшественника, что можно связать с высоким потреблением азота травами, вплоть до их уборки (табл. 5). Так, при возобновлении вегетации многолетних трав 2 года пользования запас нитратов в 0-20 см слое почвы составлял 7,5-10,9 кг/га, в слое 20-40 см - 8,7-10,1 кг/га. В фазу цветения клевера отмечено его снижение до 3,3-3,5 и 3,2-3,6 кг/га соответственно, который сохранилися до уборки многолетних трав.
Перед посевом однолетних трав запас азота нитратов имел более высокие значения. В слое почвы 0-20 см он составлял 13,2-16,2 кг/га, а в слое 20-40 см - 9,7-11,7 кг/га, в фазу цветения бобовых соответственно 6,3-15,6 и 4,57,8 кг/га. К уборке культуры показатель запаса нитратов снижался до значений, сравнимых с показателями в посевах многолетних трав.
К тому же здесь следует учитывать химический состав корневого опада многолетних трав, который изменяется с возрастом растения. Чем старше растения, тем меньше в их корнях процентное содержание азота и зольных элементов. В начале разложения свежего опада преобладает иммобилизация азотистых соединений, пока дыхательная активность не достигает уровня, достаточного для того, чтобы снизить отношение С : N до 20 : 1 или 22 : 1 [7]. Посев однолетних трав производился после запашки клевера 1 года пользования, растительные остатки которого богаты азотом с более узким соотношением С : N чем опад многолетних трав. Вероятно, поэтому в почве под ними имели место более высокие показатели запаса азота нитратов.
Величина запаса азота аммонийной формы в почве
характеризовалась более высокими значениями и слабо изменялась в течение вегетации под обеими культурами. Так, перед посевом однолетних трав показатели запаса азота аммонийной формы составили 27,7-40,5 кг/га в слое почвы 0-20 см, в слое 20-40 см - 28,0-35,2 кг/га, в возобновление вегетации многолетних трав соответственно 41,7-43,3 кг/га и 34,5-38,0 кг/га. В фазу цветения бобовых и вплоть до уборки однолетних трав показатели запаса азота аммонийной формы изменялись незначительно и оставались на высоком уровне весь период вегетации. Снижение указанных показателей наблюдалось в фазу цветения клевера в посевах многолетних трав: в слое почвы 0-20 см - до 31,7-37,5 кг/га, в слое 20-40 см - 26,131,7 кг/га, которые сохранились до уборки зелёной массы многолетних трав.
Исследованиями установлено влияние
предшественников и систем удобрения на величину запаса продуктивной влаги и подвижных форм азота в почве под озимой пшеницей.
Величина запаса продуктивной влаги в 0-40 см слое почвы под озимой пшеницей в возобновление вегетации (предшественник - чёрный пар) составила 94,0 мм, в слое 0-100 см - 234,2 мм. При посеве по пласту многолетних трав эти значения составили соответственно 80,2 и 219,4 мм, при посеве после однолетних трав - 89,2 и 224,6 мм продуктивной влаги (табл. 6). Наиболее низкие показатели запаса влаги отмечены в зернотравянопропашном севообороте, в котором применяется минеральная система удобрения. К фазе колошения культуры запас влаги в слое 0-40 см значительно снизился - до 33,8-43,2 мм продуктивной влаги. В условиях 2021 года это можно связать со значительным водопотреблением в условиях достаточного увлажнения и формированием большого объёма вегетативной массы культурой, в условиях 2019 года - с недостатком выпадения осадков в начале вегетации озимой пшеницы. Выпавшие осадки во второй
6. Изменение запаса продуктивной влаги в посевах озимой пшеницы
Севооборот, год, фон удобрения под культуру Слой почвы, см Возобновление вегетации Колоше-ние Перед уборкой Расход пр. влаги мм/1 ц зерн. ед.
Зернопаротра-вяной, 2021 год 0-40 94,0 33,8 19,4 -
0-100 234,2 - 49,0 6,5
Зернотравяно-пропашной, 2019 год N90P90K90 0-40 80,2 36,4 84,4 -
0-100 219,4 - 200,2 8,3
Плодосменный, 2019 год 80т навоза +N1^80^0 0-40 89,2 43,2 89,0 -
0-100 224,6 - 202,8 6,8
Примечание. В 2021 году осадки за период «возобновление вегетации - уборка» составили 172,1 мм; в 2019 году количество осадков за тот же период - 228,3 мм.
7. Влияние удобрения и предшественника на динамику запаса азота в посевах озимой пшеницы
Доза удобрения под культуру, кг д.в. /га N-N0^ кг/га N-NH4, кг/га
возобновление вегетации колошение перед уборкой возобновление вегетации колошение перед уборкой
Севооборот зернопаротравяной
Навоз 40т+N30 32,6 5,2 13,8 17,5 114,8 21,8
29,8 4,9 7,2 23,0 104,2 24,1
Навоз 40т+N60 32,6 4,9 22,0 22,3 62,8 28,8
47,2 5,3 24,8 19,3 69,7 30,9
Севооборот зернотравянопропашной
N60P60K60 15,3 26,7 27,3 28,9 30,3 44,0
8,9 22,2 23,4 14,0 21,0 36,6
N90P90K90 9,9 34,6 31,5 25,2 40,3 54,5
3,2 20,6 9,9 13,0 27,0 23,8
Севооборот плодосменный
Навоз 60 т + N60P60K60 11,7 30,6 51,6 26,1 38,9 39,1
14,0 24,3 40,2 15,8 20,7 36,5
Навоз 80 т + N1^80^0 14,0 33,3 40,0 28,9 58,7 46,7
9,3 24,9 11,4 19,1 24,0 17,0
Примечание. Верхняя строка - показатели в слое почвы 0-20 см; нижняя - в слое почвы 20-40 см перед внесением азотной подкормки.
половине вегетации в 2019 году в сочетании со снижением водопотребления культурой после фазы колошения обеспечили увеличение запаса продуктивной влаги в слое 0-40 см до 84,4-89,0 мм, а в слое 0-100 см - до 200,2202,8 мм. Однако этот фактор недостаточно повлиял на уровень урожайности в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах. Следует отметить,
что при недостатке увлажнения во второй половине вегетации 2021 года запас влаги в 0-40 см слое почвы составил всего 19,4 мм, в слое 0-100 см - 49,0 мм продуктивной влаги, что, в конечном счёте, повлияло на выполненность зерна в урожае, и отрицательно повлияло на уровень урожайности озимой пшеницы, высеваемой в зернопаротравяном севообороте.
Исследования показали, что на продуктивность использования влаги под озимой пшеницей значительное влияние оказали применяемые системы удобрения в севооборотах. Так, при применении органоминеральных систем удобрения расход влаги на 1 ц зерновых единиц в плодосменном севообороте составил 6,8 мм/ц, в зернопаротравяном севообороте - 6,5 мм продуктивной влаги на 1 ц. Расход влаги в зернотравянопропашном севообороте с применением в нём минеральной системы удобрения отмечен более высоким показателем - 8,3 мм продуктивной влаги на 1 ц зерновых единиц.
Исследования показали, что на величину запаса подвижных форм азота в почве в посевах озимой пшеницы оказали влияние как предшественник и система удобрения в севообороте, так и погодные условия (табл. 7).
При возобновлении вегетации озимой пшеницы при посеве её по чёрному пару запас азота нитратной формы отмечен высокими значениями и составил 32,6 кг/га в 0-20 см слое почвы, 29,8-47,2 кг/га в слое 20-40 см почвы. Величина запаса азота аммонийной формы имела более низкие значения - 17,522,3 и 19,3-23,0 кг/га соответственно. В фазу колошения культуры запас нитратов существенно снижался, учитывая значительный прирост биомассы культуры, и составил 4,95,2 кг в слое 0-20 см и 4,9-5,3 кг/га в слое почвы 20-40 см. При этом отмечено значительное увеличение запаса азота аммонийной формы до 62,8-114,8 кг и 69,7-104,2 кг/га соответственно, служащего резервом питания азотом. К уборке культуры отмечено некоторое увеличение показателей запаса азота нитратов, соответственно до 13,8-22 кг и 7,2-24,8 кг/га. Более высокие показатели отмечены при подкормке минеральным азотом в норме 60 кг/га в сравнении с 30 кг/га. Показатели запаса азота аммонийной формы снизились до уровня, определённого в возобновление вегетации
8. Некоторые элементы структуры урожая озимой пшеницы в севооборотах, на 1 м2
Севооборот Доза удобрения под культуру Продуктивных стеблей, шт./м2 Соотношение зерна к соломе Число зёрен в колосе, шт. Масса 1000 зёрен, г Масса зерна с 1 колоса, г
2021 год
Зернопаротравяной Навоз 40 т/га + N30 548 1:2,7 30,0 33,4 1,0
Навоз 40 т/га + N60 542 1:2,9 28,2 35,4 1,0
2019 год
Зернотравянопро-пашной N60P60K60 281 1:0,8 19,6 41,8 0,82
N90P90K90 313 1:0,8 22,7 41,8 0,95
Плодосменный Навоз 60 т/га + N60P60K60 255 1:0,7 18,2 40,2 0,73
Навоз 80 т/га + N1^80^0 419 1:1,0 20,2 43,0 0,87
культуры. Вероятно, развитие азотфиксирующих и аммонифицирующих бактерий в паровом поле оказало своё положительное влияние и на размер запаса подвижных форм азота в почве под озимой пшеницей, что согласуется с результатами исследований лаборатории микробиологии Верхневолжского ФАНЦ [8].
Изменение запаса азота в почве под озимой пшеницей при посеве её после однолетних трав и по пласту многолетних трав в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах имели близкие тенденции и отличались от динамики подвижных форм азота под озимой пшеницей, высеваемой по чёрному пару. Так, в возобновление вегетации культуры запас азота нитратов составил всего 11,7-15,3 кг/га в слое почвы 0-20 см и 3,2-14,0 кг/га в слое 20-40 см. В фазу колошения озимой пшеницы отмечено увеличение азота нитратов до 26,7-34,6 и 20,624,9 кг/га соответственно слоям почвы. При благоприятных погодных условиях в последующий период вегетации и снижении потребности растений культуры в азоте, наблюдалось некоторое увеличение запаса азота нитратов к уборке до 51,6 кг/га в слое почвы 0-20 см и до 40,2 кг/га в слое 20-40 см.
Запасы азота аммонийной формы под озимой пшеницей в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах от возобновления вегетации до уборки культуры изменялись в сторону увеличения и имели высокие значения в течение всего периода вегетации. Так, если запас азота аммония в возобновление вегетации озимой пшеницы составлял 25,2-28,9 кг/га в слое почвы 0-20 см и 13,0-19,0 кг/га в слое 20-40 см, то в колошение культуры показатели возросли до 30,3-58,7 и 20,7-27,0 кг/га. К уборке культуры показатели запаса азота аммонийной формы составили 39,1-54,5 и 17,0-36,6 кг/га соответственно.
Анализ структуры урожая показал значительное влияние систем севооборотов и удобрения на величину урожайности озимой пшеницы в опыте (табл. 8).
Высокий запас влаги и азота нитратной формы в почве при тёплой весне обеспечили нормальный стеблестой
озимой пшеницы при посеве её по чёрному пару. Количество продуктивных стеблей к уборке составило в вариантах опыта 542-548 шт./м2, отмечено завязывание в колосе до 28,2-30,0 зерновок. При запасе подвижных форм азота до 100 кг/га в начале вегетации (слой почвы 0-40 см) отмечается значительный рост вегетативной массы: соотношение в урожае зерна и соломы составило 1:2,7-2,9 и наблюдалось впервые за годы исследований. Однако недостаток влаги от фазы колошения культуры и до уборки не обеспечил нормальной выполненности зерна, показатель массы 1000 зёрен составил 33,4-35,4 г, то есть потенциал сорта сформировался в пределах 80 %. Но благодаря высокой озернённости колоса, показатель массы одного колоса составил 1,0 г.
Вегетация озимой пшеницы в 2019 году, высеянной после пласта многолетних трав и однолетних трав в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах, началась в засушливых погодных условиях, что могло повлиять на эффективность подкормки культуры азотом. Растения озимой пшеницы раскустились слабо, количество продуктивных стеблей к уборке составило при применении минеральной системы удобрения 281-313 шт./м2, при применении органоминеральной системы удобрения -255-419 шт./м2. Условия питания и погоды определили низкую соломистость биомассы урожая, показатель соотношения зерна и соломы колебался от 1:0,7 до 1:1,0. Выпавшие осадки второй половины вегетации позволили сформировать полновесное зерно. Показатель массы 1000 зёрен озимой пшеницы при посеве её по пласту многолетних трав составлял 41,8 г, при посеве после однолетних трав - 40,2-43,0 г. Показатель числа зёрен в колосе значительно ниже, чем при посеве культуры по чёрному пару и был на уровне 18,2-22,7 штук. Условия питания и погоды определили полновесность колоса. Показатель массы зерна с 1 колоса озимой пшеницы при посеве её по пласту многолетних трав отмечен более высокими значениями - 0,82-0,95 г, при посеве по однолетним травам - 0,73-0,87 г. Важно отметить, что на
9. Влияние предшественников и уровня питания на урожайность озимой пшеницы в севооборотах
указанные показатели озернённости колоса и массы зерна с 1 колоса оказала влияние норма применения удобрения, т.е. увеличение нормы подкормки азотом с 60 до 90 кг/га и с 60 до 110 кг/га.
Урожайность, её величина, наиболее значимый результат и итог достигнутого уровня интенсивности ведения сельскохозяйственного производства, при условии соблюдения экологической безопасности применения удобрений, пестицидов, технологии обработки почвы и создания оптимального уровня её плодородия. На урожайность озимой пшеницы в вариантах опыта оказывали влияние многие факторы (табл. 9).
Озимая пшеница высевалась в трёх севооборотах по различным предшественникам и фонам удобрения. Посев озимой пшеницы по чёрному пару, в который вносился навоз в сочетании с ранневесенней подкормкой азотными удобрениями в дозе 30 и 60 кг/га в зернопаротравяном севообороте, обеспечил самые высокие показатели урожайности культуры в вариантах опыта - 54,2-55,0 ц/га зерна. Влияния на урожайность озимой пшеницы от
применения азотных удобрений в подкормку не выявлено.
Посев озимой пшеницы в зернотравянопропашном севообороте по пласту многолетних трав двух лет пользования по минеральной системе удобрения позволил получить урожайность 23,1-29,8 ц/га зерна. Отмечена чувствительность культуры по урожайности на увеличение дозы минерального удобрения - применение дозы N90P90K90 в сравнении с N60P60K60 обеспечило увеличение урожайности на 6,7 ц/га зерна.
Посев озимой пшеницы в плодосменном севообороте по однолетним травам при применении органоминеральной системы удобрения обеспечил урожайность культуры 23,8-36,6 ц/га. Прибавку в урожайности 12,8 ц/га обеспечили различия по фонам применения удобрения, в частности, при различных дозах подкормки азотными удобрениями (30 и 80 кг азота на 1 га и навоза - 60 и 80 т/га). Этим подтверждается эффективность применения высоких доз удобрения при весенней подкормке культуры, по своей биологии чувствительной к обеспечению азотным питанием в первые фазы развития.
Выводы. 1. Чёрный пар следует признать лучшим предшественником для озимой пшеницы, благодаря созданию благоприятных условий для аккумуляции влаги и подвижных форм азота в почве, обеспечению высокого уровня урожайности культуры -54,2-55,0 ц/га.
2. Подстилочный навоз под озимую пшеницу предпочтительнее вносить за 1,5-1,0 месяц до посева культуры, во избежание потерь азота нитратов из верхнего 0-40 см слоя почвы, ввиду его высокой мобильности.
3. Применение органоминеральных систем удобрения под озимую пшеницу способствовало более экономному
использованию влаги из почвы культурой - 6,5-6,8 мм продуктивной влаги на 1 ц зерновых единиц в сравнении с 8,0 мм/ц при применении минеральной системы удобрения.
4. При применении минеральной системы удобрения отмечены более низкие значения запаса продуктивной влаги в почве. В возобновление вегетации культуры они составили 80,2 мм в слое почвы 0-40 см, в сравнении с вариантами органоминеральной системы - 89,2-94,0 мм продуктивной влаги.
5. При посеве озимой пшеницы после многолетних и однолетних трав наблюдался низкий запас азота нитратной формы в почве под культурой в 0-40 см слое почвы в течение всего периода её вегетации. Поэтому формирование урожая в этих вариантах значительно зависело от нормы внесения минерального удобрения.
6. Посев озимой пшеницы по чёрному пару обеспечил 542-548 штук продуктивных стеблей к уборке, при показателе озернённости колоса 28,2-30,3 штук и при
Севооборот, год Фактор А Уровень питания на 1 га Фактор В Урожайность Прибавка от
пред-шест-венника удо-бре-ний
Чёрный пар -озимая пшеница -овёс + мн. травы - мн. травы 1 г. п. - мн. травы 2 г. п. - ячмень 2021 год 40 т навоза +N30 55,0 - -
40 т навоза +N60 54,2 -
Среднее 54,6 24,428,6 -
НСР05 фактор В Fфакт. ^теор.;
Картофель -яровая пшеница - ячмень + мн. травы - мн. травы 1 г. п. - мн. травы 2 г. п. -озимая пшеница 2019 год N60P60K60 23,1 - -
N90P90K90 29,8 - +6,7
Среднее 26,0 - -
НСР05 фактор В 4,0 ц
Картофель - ячмень + клевер - клеверный пар -однолетние травы - озимая пшеница - горох - яровая пшеница 2019 год 60 т навоза + N60P60K60 23,8 - -
80 т навоза + N1^80^0 36,6 - +12,8
Среднее 30,2 +4,2 -
НСР05 фактор В 3,7 ц НСР05 фактор А 3,2 ц (2019 год) НСР05 фактор А 6,7 ц
соотношении массы зерна и соломы 1:2,7-2,9.
7. Увеличение нормы применения удобрения под озимую пшеницу в зернотравянопропашном и плодосменном севооборотах способствовали лучшей озернённости колоса, увеличению количества продуктивных стеблей, увеличению урожайности соответственно на 6,7 и 12,8 ц/га зерна.
Литература.
1. Вернадский В.И. Автотрофность человечества //Химия и жизнь. 1970. №2. С. 17-22.
2. Скатова С.Е. Селекционная работа службе сельскохозяйственного производства //Владимирский земледелец. 2013. №2. С. 34-36.
3. Волощук А.Т. Современные севообороты для перспективных технологий//Владимирский земледелец. 2002. №1. С. 3-9.
4. Винокуров И.Ю., Чернов О.С., Корчагин АА., Ильин Л.И. Оптимизация севооборотов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Владимирского ополья//Владимирский земледелец. 2016. №3. С. 2-8.
5. Прянишников Д.Н. Севооборот и его значение в деле поднятия наших урожаев: Изб. соч. Т. 3. М.: Изд - во сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1963. С. 166-193.
6. Чернов О.С. Влияние систем обработки на агрофизические показатели серой лесной почвы и урожайность культур // Владимирский земледелец. 2020. №1. С. 12-17.
7. Коулман Д.К., Коул К.В., Эллиотт Э.Т. Распад и круговорот органического вещества и динамика питательных веществ в агроэкосистемах//Сельскохозяйственные экосистемы/ под ред. Л.О. Карпачевского. М.: Агропромиздат, 1987. С. 12-18.
8. Зинченко М.К. Мониторинг численности бактериальной микрофлоры в агроэкосистемах серой лесной почвы Верхневолжья// Достижения науки и техники АПК. 2019. Т.33. №12. С. 10-14.
References.
1. Vernadsky V.I. Autotrophy of mankind //Chemistry and life. 1970. No. 2. pp. 17-22.
2. Skatova S.E. Selection work of the agricultural production service // Vladimirsky agricolist. 2013. No. 2. pp. 34-36.
3. Voloshchuk A.T. Modern crop rotations for promising technologies// Vladimirsky agricolist. 2002. No. 1. pp. 3-9.
4. Vinokurov I.Yu., Chernov O.S., Korchagin AA., Ilyin L.I. Optimization of crop rotations in adaptive landscape farming systems of the Vladimir Opole//Vladimiragricolist. 2016. No. 3. pp. 2-8.
5. Pryanishnikov D.N. Crop rotation and its significance in raising our harvests: Selected Op. Vol. 3. M.: Publishing House of agricultural Literature, magazines and posters, 1963. pp. 166-193.
6. Chernov O.S. The influence of processing systems on agrophysical indicators of gray forest soil and crop yield//Vladimirsky agricolist. 2020. No. 1. pp. 12-17.
7. Coleman D.K., Cole K.V., Elliott E.T. Decay and circulation of organic matter and dynamics of nutrients in agroecosystems//Agricultural ecosystems/edited by L.O. Karpachevsky. M.: Agropromizdat, 1987. pp. 12-18.
8. Zinchenko M.K. Monitoring of bacterial microflora abundance in agroecosystems of gray forest soil of the Upper Volga region//Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2019. Vol.33. No. 12. pp. 10-14.
WINTER WHEAT IN AGRICULTURAL ECOSYSTEMS OF UPPER VOLGA
O.S. CHERNOV
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. This article presents the results of long-term stationary experiment on the grey forest soils of the Upper Volga. It estimates the impact of crop rotations and fertilizers on winter wheat yield and crop structure, content of productive moisture and labile nitrogen in soil with cultivated winter wheat and its forecrops (black fallow, annual and perennial grasses). The advantage of black fallow in terms of providing productive moisture and mobile forms of nitrogen to winter wheat plants is shown. Over continuation of crop growth, there is a high level of productive moisture: 94.0 mm in the layer 0-40 cm and 234.2 mm in the layer 0-100 cm. Reserves of nitrate nitrogen amounts to 32.6 kg/ha in the layer 0-20 cm and 8-47.2 kg/ha in 20-40 cm layer. Yielding capacity of the crop is 54.2-55.0 dt/ha. A layer of perennial grasses of two years of use and annual grasses dried up the soil significantly. Sowing crops after these grasses results in low content of nitrate nitrogen in a layer of 0-40 cm over the vegetation of winter wheat. Application of organomineral fertilizers (in comparison with mineral one) provides more efficient moisture consumption per 1 dt crop - 6.5-6.8 mm of productive moisture and higher moisture content over continuation of growth - 89.2-94, 0 mm. Greater use of fertilizer within grain-grass-row and rotation farming provides the best rate of ear grain content - from 18.2-19.6 to 20.2-22.7 pieces, increases the number of yielding stems - from 255-281 to 313-419 pieces/m2. This allows to increase the yield within grain-grass-row rotation from 23.1 to 29.8 dt/ha and from 23.8 to 36.6 dt/ha in the rotational farming.
Keywords: winter wheat, forecrop, productive moisture, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen, yielding capacity, crop structure.
Author details: O.S. Chernov, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow (e-mail: ivan.shchukin@mail.ru).
For citation: Chernov O.S. Winter wheat in agricultural ecosystems of Upper Volga // Vladimir agricolist. 2022. №1. pp. 36-43. D0I:10.24412/2225-2584-2022-1-36-43.
