CC BY
10
УДК 631.5:633:633.11(571.1)
Л.В. ЮШКЕВИЧ, О Ф. ХАМОВА, А.Г. ЩИТОВ, Е В. ТУКМАЧЕВА, С В. КОНОНОВ
Омский аграрный научный иентр, Омск
ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ВТОРОЙ ПШЕНИЦЫ ПОСЛЕ ПАРА В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В лесостепных агроландшафтах Западной Сибири в длительном стационарном опыте (закладки 1972 года) установлена результативность воздействия агроприемов обработки почвы и средств интенсификации на элементы почвенного плодородия, фитосанитарное состояние агрофитоценоза, продуктивность и качество зерна второй культуры после пара. Чередование отвальной и мелкой плоскорезной обработок (комбинированная обработка) повышает коэффициент оструктуренности верхнего слоя почвы. В сочетании с комплексным применением средств интенсификации улучшается агрегатный состав почвы, снижается дефляция и водопотребление на единицу продукции, усиливается биологическая активность почвы до 27%. При сокращении интенсивности обработки верхнего слоя отмечается нарастание сорного компонента агрофитоценоза, как по численности (170 шт./м2), так и по биомассе (398 г/м2), при доминировании в посевах мятликовых сорняков. Установлена сильная отрицательная сопряженность урожайности зерна второй пшеницы после пара и засоренности агрофитоценоза (г = 0,74-0,98). Комплексное применение средств интенсификации повышает устойчивость культуры к стрессовым абиотическим факторам при снижении вариации урожайности за 14-летний период с 30,4 до 18,6-19,7%, или в 1,4-1,6 раза, с преимуществом ресурсосберегающей комбинированной обработки почвы - 3,39 т/га.
Ключевые слова: яровая пшеница, система, обработки почвы, средства интенсификации, биологическая активность, arpo фитоценоз, засоренность, урожайность, качество зерна.
Введение
В Омской области яровая пшеница - ведущая зерновая культура, которая занимает в засушливых агроландшафтах 1,27 млн га, или 73% от площади посевов зерновых и зернобобовых культур. В настоящее время зерновое производство региона практически исчерпало резервы экстенсивных технологий возделывания яровой пшеницы при стабилизации продуктивности культуры за последние 20-25 лет на уровне 1,40-1,60 т/га и менее. Основными причинами снижения урожайности и качества зерна являются нарушения зональных агротехнологий, структуры использования пашни, выбора предшественников и севооборотов, критически низкое внесение удобрений, потери урожайности от листостеблевых инфекций и сорняков, недостаточная ресурсная обеспеченность товаропроизводителей [1-4].
Отказ от чистого пара, который сегодня занимает в области 462 тыс. га (13,5%), может привести к снижению урожайности пшеницы в засушливых агроландшафтах до 20-50%. Наибольшая эффективность чистого пара отмечается в засушливые годы (2008, 2010, 2012, 2014) [5; 6].
В 2019 году, исходя из сложившейся структуры использования пашни в засушливых агроландшафтах Омской области, посевы яровой пшеницы по чистому пару составили около 320 тыс. га (26%), второй культуры - до 250 тыс. га (20%) и повторно (более двух лет) - более 600 тыс. га, или до 50%.
Урожайность и качество зерна в непаровых, особенно повторных, посевах, в первую очередь на полях без удобрений и средств защиты от листостеблевых инфекций, резко снижаются из-за ухудшения почвенного плодородия, повышения засоренности и усиления инфекционного фона [7; 8].
О Юшкевич Л.В., Хамова О.Ф., Щитов А.Г., Тукмачева Е.В., Кононов C.B., 2020
Цель исследований - установить результативность воздействия агроприемов с применением средств интенсификации на почвенное плодородие, фитосанитарное состояние агрофитоценоза и продуктивность яровой пшеницы при возделывании в зерно-паровом севообороте второй культурой после пара.
Объекты и методы
Изучение агротехнологий проведено в лесостепной зоне Омской области в стационарном опыте отдела земледелия ФГБНУ «Омский АНЦ» в 2005-2018 гг. Объект изучения - вторая пшеница после пара в пятипольном зернопаровом севообороте.
Почва опытного участка - лугово-черноземная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Годовое количество осадков 370-400 мм, из них 200-220 мм выпадает за вегетационный период, ГТК = 1,10.
Варианты обработки почвы под вторую пшеницу после пара (фактор А) различались по степени интенсивности воздействия на верхний слой почвы: 1 - отвальная обработка - вспашка на глубину 20-22 см ежегодно (контроль); 2 - комбинированная обработка (чередование отвальной и плоскорезной обработок на глубину 10-12 см; под 2-ю пшеницу плоскорезная обработка на глубину 10-12 см); 3 - плоскорезная обработка на глубину 10-12 см ежегодно; 4 - минимально-нулевая обработка (без осенней, в пару - на глубину 8-10 см).
Схема применения средств химизации (фактор В): контроль (без средств химизации), удобрения (Кг4Рзб на га пашни), гербициды и их баковые смеси, фунгициды и ретарданты. Вариант комплексного применения средств химизации включал совместное применение удобрений, гербицидов, фунгицидов и ретардантов. Среднеранние сорта яровой пшеницы Памяти Азиева, Омская 36 высевали сеялкой С3-3,6, с 2012 г. - ПК «БеИЪгс!» 20-25 мая с нормой высева 4,5 млн всхожих зерен на га. Уборка однофазная
комбайнами «Сампо-500, 130» с оставлением измельченной соломы на поле. Площадь
2 2 2 делянок первого порядка 2700 м , второго — 450 м , учетная - 36 м . Размещение вариантов систематическое в четырехкратной повторности. Биологическая активность почвы определялась общепринятыми стандартными методами [9].
Погодные условия за годы исследований (2005-2018) в целом были близки к среднемноголетним (ГТК = 1,12).
Результаты исследований
Продуктивный предшественник и зональный севооборот - важные звенья в системе адаптивного земледелия. В засушливых агроландшафтах качественный пар является наилучшим предшественником, гарантирующим повышение урожайности и технологических свойств зерна. Повторные посевы яровой мягкой и твердой пшеницы, гороха, рапса, подсолнечника, проса и ряда других культур снижают их продуктивность на 30-40% и более [5; 6; 10]. В длительных (2004-2017) исследованиях установлено, что относительно парового гюля вторая пшеница на экстенсивном фоне и с комплексной химизацией снижает урожайность на 0,45-0,78 т/га (19,5-22,7%), а третья -до 0,90-1,37 т/га, или на 34,2-45,5% при ухудшении технологических свойств зерна.
В настоящее время, учитывая значительные площади предшественника в засушливых агроландшафтах (более 250 тыс. га), необходимо совершенствование технологии возделывания яровой пшеницы, размещенной второй культурой после пара. Требуется комплексная оценка влияния приемов обработки почвы и средств интенсификации на элементы почвенного плодородия, состояние агрофитоценоза, продуктивность и качество зерна яровой пшеницы.
Исследования показали, что на второй пшенице после пара применение ресурсосберегающих технологий обработки почвы оптимизирует к посеву сложение верхнего
3 V
(0-30 см) слоя черноземных почв - до 1,12 г/см" с превышением над вспашкой на 1115%.
Длительное применение средств комплексной химизации с более значительным накоплением измельченной соломы способствовало увеличению оструктуренности верхнего (0-20 см) слоя на 13% при уменьшении дефляции на 21,0%. Ресурсосберегающая комбинированная система обработки почвы (чередование отвальной и мелкой плоскорезной обработок) в сочетании со средствами интенсификации оптимизирует состояние агрофитоценоза яровой пшеницы, что снижает водопотребление до 94,4 мм на 1 т зерна, или в 2,2-2,8 раза меньше, чем на контроле (без химизации) [3].
Наблюдения показали, что при комбинированной обработке относительно ежегодной вспашки отмечалась тенденция повышения биологической активности почвы с увеличением численности почвенных грибов на почвозащитных вариантах на 23-46%. Комплексное применение средств интенсификации положительно влияло на параметры биологической активности почвы при преимуществе комбинированной и плоскорезной обработок (табл. 1). Дальнейшее продолжение исследований в этом же стационарном опыте подтвердило полученные выводы [12].
Таблица 1
Численность микроорганизмов в 0-20 см слое почвы в зависимости от технологии возделывания
второй пшеницы после пара (М ± т, п = 9)
Вариант Микроорганизмы, КОЕ/г
Утилизирующие азот органический на МПА, млн Утилизирующие азот минеральный на КАА млн Нитрифи-каторы, тыс. Грибы, тыс. Общее кол-во микроорганизмов, млн
Контроль (без химизации) Отвальная 30,0 + 3,8 23,9 ±2,3 4,0 ± 0,5 36,5 ± 3,2 53,9 ±5,6
Комбинированная 31,4 + 3,1 27,6 + 3,1 4,3 + 0,5 50,7 ± 4,5 59.1 ±4,8
Плоскорезная 29,0 + 3,4 24,0 + 2,4 3,8 ± 0,5 45,3 ±3,4 53,1 ±4,7
Комплексная химизация Отвальная 29,4 ± 4,3 24,6 ± 3,3 3,3 ± 0,3 47,4 ± 6,4 54,0 ± 6,9
Комбинированная 32,1 + 3,5 25,1 ±2,8 6,6 ± 1,1 68,7 ±8,9 57.2 ±5.5
Плоскорезная 29,8 ± 3,4 24,2 ± 2,5 5,0 ± 1,0 70,5 ± 7,6 54,0 ± 5,6
Суммарная биологическая активность, определяемая по Л. А. Карягиной, возрастала в слое 0-20 см в ряду: отвальная - плоскорезная - комбинированная. Применение средств химизации усиливало биологическую активность почвы на вариантах с минимальной обработкой относительно контроля до 27%.
Содержание нитратного азота к посеву яровой пшеницы в слое 0-40 см снижалось по мере сокращения интенсивности обработки почвы от отвального к минимально-нулевому варианту с 14,2 до 8,8 мг/кг, или на 38%. На комбинированной обработке почвы к посеву содержание N-N03 было лишь на 8% меньше, чем на отвальной обработке, но на 48% выше, чем на мелкой плоскорезной. Содержание подвижного фосфора на контроле (без средств химизации) было повышенным (118-128 мг/кг) без различий
между вариантами обработки почвы, повышаясь при систематическом применении удобрений (К24Рзб) в среднем с 124 до 174 мг/кг, или на 40%.
Засоренность агрофитоценоза посевов второй пшеницы после пара во многом определялась интенсивностью обработки почвы в севообороте и применением средств интенсификации, существенно изменяясь по вариантам от слабой (9,6% от биомассы) до очень сильной (32,9%) на контроле, или в 3,4 раза.
Применение комплексной химизации способствовало увеличению биомассы снопа в среднем до 1882 г/м2, или в 1,8 раза относительно контроля (без химизации). В сорном компоненте агрофитоценоза численность сорняков снижалась в 1,83 раза, а их биомасса в 3,0 раза в основном за счет подавления двудольных растений. Внесение удобрений без химической прополки посевов провоцировало нарастание как численности, так и биомассы сорняков до уровня контроля, что снижало результативность применения на второй пшенице после пара.
Отмечалась четкая закономерность нарастания как численности (170 шт. /м2), так и биомассы (398 г/м ) сорного компонента по мере сокращения интенсивности обработки верхнего слоя чернозема от отвального до минимально-нулевого варианта при доминировании в посевах мятликовых сорняков.
Длительные (2004-2017) исследования позволили установить сильную отрицательную сопряженность (г = -0,74.. .-0,94) уровня урожайности зерна второй пшеницы после пара и засоренности агрофитоценоза, причем наибольшие потери как по численности, так и по биомассе определялись в мятликовом семействе сорняков (Роасеае).
Поражение яровой пшеницы корневыми гнилями, в основном из-за повышения инфицированности растительных остатков, увеличивалось от отвальной к почвозащитным обработкам в 1,6-1,9 раза при распространении инфекции до 38%.
Применение в фазу «трубкование - начало колошения» яровой пшеницы фунгицидов способствовало снижению развития листостеблевых инфекций в 11-17 раз, усиливало фотосинтетическую активность верхнего яруса листьев и обеспечивало повышение продуктивности растений.
Исследования показали, что продуктивность яровой пшеницы, возделываемой второй культурой после парового предшественника, определялась системой обработки почвы в севообороте и применением средств интенсификации (табл. 2).
При возделывании второй пшеницы после пара как на контроле (без химизации), так и при ограниченном применении гербицидов и удобрений, что близко к реальным условиям производства, отмечается снижение урожайности при сокращении интенсивности обработки почвы от отвального до предельно минимального варианта на 0,280,35 т/га, или 13-21% [11].
При комплексном применении средств интенсификации и существенном повышении продуктивности культуры оптимальные агроэкономические параметры отмечаются на ресурсосберегающей комбинированной системе обработки почвы - до 3,39 т/га с превышением над минимально-нулевой на 10-12%.
Наблюдения показали, что на второй пшенице комплексное применение средств интенсификации повышает устойчивость культуры к стрессовым абиотическим факторам, о чем свидетельствует снижение вариации урожайности с 30,4% на контроле и раздельном применении гербицидов и удобрений (26,9-29,3%) до 18,6-19,7%, или в 1,4-1,6 раза.
На предельно-минимальном варианте обработки почвы в севообороте отмечалась тенденция уменьшения устойчивости и стабильности урожайности зерна яровой пшеницы до 27,1%.
Таблица 2
Урожайность зерна (т/га) второй пшеницы после пара в зависимости от технологии возделывания, среднее за 2005-2018 гг.
Система обработки почвы в севообороте(фактор А)
Средства химизации (фактор В) Отвальная Комбинированная Плоскорезная Минимально-нулевая Среднее по фактору В НСР,;,5= 0,09 т/га Варьирование урожайности, %
Контроль (без химизации) 1,72 1,60 1,44 1,37 1,53 30,4
Гербициды 2,09 2,13 1,88 1,75 1,96 26,9
Удобрения 2,17 2,08 1,94 1,89 2,02 29,3
Удобрения + гербициды 2,71 2,69 2,44 2,41 2,56 23,4
Удобрения + гербициды + фунгициды 3,34 3,39 3,18 3,01 3,23 18,6
Удобрения + гербициды + фун-гидиды + ретарданты 3,38 3,36 3,25 3,04 3,26 19,7
Среднее по фактору А НСР,15= 0,09 т/га 2,57 2,54 2,35 2,24
Варьирование урожайности зерна, % 22,4 24,1 24,9 27,1
Наибольшая масса 1000 зерен (34,3 г), содержание белка (13,2%) и клейковины в зерне (26,2%) определены на комбинированном варианте обработки почвы. Комплексное применение средств химизации способствовало повышению массы 1000 зерен с 32,4 до 36,1 г (11,4%), натуры - до 761 г/л, белковости - до 13,50%, клейковины - до 27,0%.
Доминирующими факторами, оказывающими влияние на урожайность зерна, были средства интенсификации (30,6%), вклад предшественников в зерновом севообороте (22,0%), абиотических факторов (19,3%) и систем обработки почвы (до 10%). Остатки пестицидов в зерне отсутствуют, содержание тяжелых металлов в почве и конечной продукции (зерно) были в 6,1-18,2 раза ниже ПДК.
Выводы
Таким образом, продуктивность яровой пшеницы, возделываемой второй культурой после пара в лесостепи Западной Сибири, определяется уровнем агротехнологий, применением средств интенсификации, системой обработки почвы в севообороте. Технологические приемы оказывают влияние на изменение почвенного плодородия и состояние агрофитоценоза.
Применение ресурсосберегающей комбинированной системы обработки почвы способствовало оптимизации сложения верхнего слоя, в сочетании с комплексной химизацией снижало водопотребление до 94,4 мм на 1 т зерна, увеличивало численность нитрификаторов до 7,6 тыс. КОЕ/г и суммарную биологическую активность почвы относительно контроля на 26%, содержание к посеву нитратного азота в сравнении с мелкой плоскорезной обработкой на 48%. Установлена сильная отрицательная сопряженность (г = -0,74.. .-0,94) уровня урожайности зерна второй пшеницы и засоренности агрофитоценоза мятликовыми сорняками.
При комплексном применении средств интенсификации и существенном повышении урожайности яровой пшеницы (в среднем 3,26 т/га) преимущество имеет ресурсосберегающая комбинированная система обработки почвы (3,39 т/га при увеличении устойчивости культуры к стрессовым абиотическим факторам в 1,4-1,6 раза).
L.V. Yushkevich, О.F. Khcimova, A.G. Shchitov, E.V. Titkmacheva, S.V. Kononov Omsk Agrarian Scientific Center, Omsk
Increasing the productivity of second wheat after fallow in the forest-steppe
of Western Siberia
In the forest-steppe agrolandscape of Western Siberia within the framework of long-term experience (starting in 1972) the effective impact of tillage agrotechniques and intensification means on the elements of soil fertility, phytosanitary condition of the agrophytocoenosis. productivity and quality of wheat as the second crop after fallow. The alternation of dump and shallow flat-cut tillage (combined tillage) increases the coefficient of topsoil stracturality. In combination with the complex application of intensification means, the aggregate composition of the soil improves, deflation and water consumption per unit of production decreases and the biological activity of the soil increases by up to 27%. When reducing the intensity of tillage of the upper layer, an increase can be observed in the weed component of agrophytocoenosis, both in number (170 pcs./m2) and in biomass (398 g/m2) with the dominance of bluegrass-type weeds in the soil. A strong negative correlation was established between the grain yield of wheat as the second culture after fallow and the contamination of agrophytocoenosis (r = 0.74-0.98). The complex application of intensification means increases the crop resistance to stress abiotic factors while reducing the yield variation over a 14-year period from 30.4 to 18.6-19.7% or by 1.4-1.6 times, with the advantage of resource-saving combined tillage amounting to 3.39 t/lia.
Keywords: spring wheat, system, soil tillage, intensification means, biological activity, agrophytocoenosis, weediness, yield, grain quality.
Список литературы
1. Земледелие на равнинных ландшафтах и агротехнологии зерновых в Западной Сибири (на примере Омской области) // Сиб. НИИ сел. хоз-ва. -Новосибирск : РАСХН СО, 2003. - 412 с.
2. Научные основы производства высококачественного зерна пшеницы / под ред. В.Ф. Федо-ренко, A.A. Завалина, Н.З. Милащенко. - М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. - 396 с.
3. Холмов В.Г. Интенсификация и ресурсосбережение в земледелии лесостепи Западной Сибири : монография / В.Г. Холмов, Л.В. Юшкевич. — Омск : ОмГАУ, 2006. - 396 с.
4. Юшкевич .П.В. Совершенствование технологии возделывания яровой пшеницы в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич, И.А. Корчагина, А.В Ломановский // Земледелие. - 2014. -№6.-С. 30-32.
5. Неклюдов А.Ф. Севообороты - основа урожая / А.Ф. Неклюдов. - Омск : Зап.-сиб. кн. изд-во, 1990. - 128 с.
6. Храмцов II. Ф. Ресурсы парового поля в лесостепи Западной Сибири : монография / И.Ф. Храмцов. Л.В. Юшкевич. - Омск, 2013. - 184 с.
7. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика / В.И. Кирюшин. -М. : МСХА, 2000. - 473 с.
References
1. Zemledelie na ravninnyh landshaftah i agro-tekhnologii zernovyh v Zapadnoj Sibiri (na primere Omskoj oblasti) // Sib. N11 sel. hoz-va. - Novosibirsk : RASKHN SO, 2003. -412 s.
2. Nauchnve osnovy proizvodstva vysokoka-chestvennogo zerna pshenicy / pod red. V.F. Fedoren-ko, A.A. Zavalina, N.Z. Milashchenko. - M. : FGBNU "Rosinfonnagrotekh", 2018. - 396 s.
3. Holmov I'.(}. Intensifikaciya i resursosbe-rezhenie v zemledelii lesostepi Zapadnoj Sibiri : mo-nografiya / V.G. Holmov, L.V. Yushkevich. - Omsk : OmGAU, 2006. - 396 s.
4. Yushkevich L.V. Sovershenstvovanie tekh-nologii vozdelyvaniya varovoj pshenicy v lesostepi Zapadnoj Sibiri / L.V. Yushkevich, I.A. Korchagina, A.V. Lomanovskij // Zemledelie. - 2014. - №6. -S. 30-32.
5. Neklyudov A.F. Sevooboroty - osnova urozhaya / A.F. Neklyudov. - Omsk : Zap.-sib. kn. izd-vo, 1990. - 128 s.
6. Hramcov I.F. Resursy parovogo polya v lesostepi Zapadnoj Sibiri : monografiya / I.F. Hramcov, L.V. Yushkevich. - Omsk, 2013. - 184 s.
7. Kirvushin V.I. Ekologizaciya zemledeliya i teklinologicheskaya politika / V.I. Kiryushin. - M. : MSKHA. 2000. - 473 s.
8. Динамика плодородия почвы при возделывании яровой пшеницы в севооборотах и бессменно в зависимости от системы удобрений и обработки / С.Д. Гилев, И.Н. Цимбаленко, Ю.В. Суркова, И.В. Нестерова // Земледелие. - 2017. - № 4. -С. 22-26.
9. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии : учеб. пособие для вузов / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова ; под ред. В.К. Шильниковой. -М. : Дрофа, 2004. - 256 с.
10. Ratz D. Pflutose Bodenbearbeiting aus praktishen Sicht // Zandeteclmik 1988. - Bd. 43, № 9. -S. 366-369.
IL Юшкевич JI.B. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от технологии возделывания в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич, А.Г. Щитов, И.В. Пахотина // Земледелие. -2019. -№ 1. - С. 32-34.
12. Биологическая активность лугово-черно-земных почв Омского Прииртышья / О.Ф. Хамова, Л.В. Юшкевич, H.A. Воронкова, B.C. Бойко, H.H. Шулико. - Омск: Омскбланкиздат, 2019. - 94 с.
Юшкевич Леонид Витальевич, д-р с.-х. наук, профессор. Омский АНЦ, [email protected]; Хамова Ольга Федоровна, канд. биол. наук. Омский АНЦ. [email protected]; Щитов Александр Григорьевич, канд. с.-х. наук. Омский АНЦ, [email protected]; Тукмачева Елена Васильевна, канд. биол. наук. Омский АНЦ, [email protected]; Кононов Сергей Владимирович, м.н.с., Омский АНЦ, [email protected].
8. Dinamika plodorodiva pochvy pri vozdely-vanii yarovoj pshenicy v sevooborotali i bessmenno v zavisimosti ot sistemy udobrenij i obrabotki / S.D. Gilev, IN. Cimbalenko, Yu.V. Surkova, I.V. Nesterova // Zemledelie. - 2017. - № 4. - S. 22-26.
9. Tepper E.Z. Praktikum po mikrobiologii : ucheb. posobie dlya vuzov / E.Z. Tepper, V.K. ShiTiii-kova ; pod red. V.K. Shil'nikovoj. - M. : Drofa. 2004. -256 s.
10. Ratz D. Pflutose Bodenbearbeiting aus praktishen Sicht // Zandeteclmik, 1988. - Bd. 43, № 9. -S. 366-369.
11. Yushkevich L.V. Urozhajnost' i kachestvo zerna yarovoj pshenicy v zavisimosti ot teklinologii voz-delyvaniya v lesostepi Zapadnoj Sibiri / L.V. Yushkevich, A.G. Shchitov, I.V. Pahotina // Zemledelie. -2019. -№ l.-S. 32-34.
12. Biologicheskava aktivnost' lugovo-cherno-zemnyh pochv Omskogo Priirtvsh'ya / O.F. Hainova, L.V. Yushkevich, N.A. Voronkova, V.S. Bojko, N.N. Shuliko. - Omsk : Omskblankizdat, 2019. - 94 s.
Yushkevich Leonid Vitalievich, Doc. Agr. Sei., Prof., Omsk ASC, [email protected]; Khamova Olga Fedorovna, Cand. Biol. Sei., Omsk ASC, [email protected]; Shchitov Alexander Grigor'evich, Cand. Agr. Sei., Omsk ASC, [email protected]; Tukma-cheva Elena Vasil'evna, Cand. Biol. Sei.. Omsk ASC, [email protected]; Kononov Sergey Vladimirovich, Junior researcher, Omsk ASC, [email protected].
