CC BY
22
УДК 631.51:633.11
Е.В. Кузина
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
УЛЬЯНОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА -ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ НАУКИ САМАРСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, УЛЬЯНОВСК, РОССИЯ
E.V. Kuzina
COMPARATIVE ASSESSMENT OF THE IMPACT OF AGRICULTURAL TECHNIQUES ON THE PRODUCTIVITY AND QUALITY OF WINTER WHEAT GRAIN IN THE MIDDLE VOLGA
FOREST-STEPPE
ULYANOVSK RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE - BRANCH OF FEDERAL STATE BUDGET INSTITUTION OF SCIENCE OF THE SAMARA FEDERAL RESEARCH CENTER RUSSIAN ACADEMY
OF SCIENCES, ULYANOVSK, RUSSIA
Елена Викторовна Кузина
Elena Viktorovna Kuzina
кандидат сельскохозяйственных наук
Аннотация. Приведены результаты исследований по влиянию способов обработки почвы, минеральных удобрений и биофунгицида на физические свойства почвы, формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы. Исследования выполнены на базе Ульяновского научно-исследовательского института сельского хозяйства - филиала СамНЦ РАН. Выявлено, что основные элементы технологии возделывания озимой пшеницы (обработка почвы, минеральные удобрения и биофунгицид) не оказывали существенного влияния на структуру почвы и плотность её сложения. В среднем за три года эти показатели были практически равнозначными и находились в оптимальных параметрах для возделывания озимой пшеницы. Достоверной разницы по накоплению и использованию почвенной влаги между вариантами с различной обработкой почвы также не установлено. Способы обработки почвы не оказали существенного влияния на уровень урожайности культуры, разница между изучаемыми вариантами была незначительной и находилась в пределах ошибки опыта. На контроле (вспашка на 20-22 см) средняя урожайность составила 4,53 т/га, на вариантах мелкой гребнекулисной и плоскорезной обработки - 4,63-4,64 т/га, поверхностной дисковой обработки -4,56 т/га. Минеральные удобрения в дозе N^P^K^ обеспечивали повышение урожайности озимой пшеницы по сравнению с неудоб ренным фоном в среднем на 0,42 т/га. Обработка растений фито триксом повысила производство зерна на неудобренном фоне на 0,22 т/га, на фоне N^P^K^ на 0,56 т/га. Наибольшая отзывчивость в сборе зерна от удобрений наблюдалась на вариантах гребнекулисной обработки и поверхностного дискования, где прибавки составили на фоне внесения N^P^K^ - 0,54-0,60 т/га, на фоне N30P30K30+ фитотрикс - 0,70-0,73 т/га относительно неудобренного фона соответствующих обработок. Качественные характеристики зерна имели высокие показатели и были близкими по значению независимо от способов основной обработки почвы. Применение минеральных удобрений в сочетании с биофунгицидом обеспечи-
Введение. В технологиях возделывания сельскохозяйственных культур механическая обработка является одним из энергоемких и в то же время эффективных факторов антропогенного воздействия на биосферу. Она существенно
вало максимальный прирост клейковины и белка в зерне на 1,3 и 0,5 % в сопоставлении с неудобренным фоном.
Ключевые слова: обработка почвы, урожайность, удобрения, биофунгицид, качество зерна.
Abstract. The results of studies on the influence of soil cultivation methods, mineral fertilizers and biofungicide on the physical properties of the soil, the formation of yield and grain quality of winter wheat are presented. The studies were carried out on the basis of the Ulyanovsk Scientific Research Institute of Agriculture - a branch of the SamSC RAS. It was revealed that the main elements of the winter wheat cultivation technology (soil cultivation, mineral fertilizers and biofungicide) did not have a significant effect on the structure of the soil and its density. On average, over three years, these indicators were almost equivalent, and were in the optimal parameters for the cultivation of winter wheat. There is also no significant difference in the accumulation and use of soil moisture between the variants with different tillage. The methods of tillage did not have a significant effect on the level of the crop yield, the difference between the studied options was insignificant and was within the experimental error. On the control (plowing by 20-22 cm) the average yield was 4.53 t/ha, on the variants of shallow ridge and flat-cut processing 4.63-4.64 t/ha, surface disc tillage 4.56 t/ha. Mineral fertilizers in a dose of N30P30K30 provided an increase in the yield of winter wheat in comparison with the unfertilized background by an average of 0.42 t/ha. The treatment of plants with phytotrix increased grain production on a non-fertilized background by 0.22 t/ha. It is against a background of N30P30K30 by 0.56 t/ha. The greatest responsiveness in grain harvesting from fertilizers was observed in the variants of ridge cultivation and surface disking, where the increments were 0.54-0.60 t/ha against the background of N30P30K30 application, against the background of N30P30K30 + phytotrix - 0.70 - 0.73 t/ha relative not fertilized background of the corresponding treatments. The quality characteristics of the grain had high rates and were similar in value regardless of the methods of the main tillage. The use of mineral fertilizers in combination with biofungicide provided the maximum increase in gluten and protein in grain by 1.3 and 0.5% in comparison with the non-fertilized background.
Keywords: tillage, yield, fertilizers, chemical fertilizers, grain quality.
влияет на водно-физические, химические, биологические свойства и урожайность сельскохозяйственных культур [1, 2, 3]. Переход на внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия является первоочередной задачей, основан-
xf ч Сельскохозяйственные науки
Вестник Курганской ГСХА_№ 3 2020_Agricultural Sciences
ной на принципах ресурсоэнергоэкономичности, экологической безопасности и рентабельности [4, 5]. Вопрос минимализации обработки почвы представляет в настоящее время большой практический интерес. Но наиболее распространенным является мнение о том, что единой системы обработки почвы, одинаково пригодной для различных почвенно-климатических условий, нет и не может быть, что каждый из приемов обработки почвы может оказаться хорошим или плохим в зависимости от того, насколько он соответствует конкретным требованиям и природным условиям региона [6, 7]. В связи с этим технологии и системы обработки почвы являются предметом активного изучения, а поиск более эффективных, экономичных и почвозащитных приемов и способов основной обработки почвы приобретает большое практическое значение.
Целью наших исследований являлось изучение влияния способов основной обработки почвы, удобрений и средства биологической защиты растений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы.
Методика. Исследования проводились на опытном поле Ульяновского НИИСХ, расположенном в центральной зоне области в 20172019 гг. Для посева использовался районированный сорт озимой пшеницы «Марафон». В опыте изучались пять способов основной обработки почвы. Фактор А: 1. Вспашка на 20-22 см (ПЛН-4-35) - контроль; 2. Дифференцированная разноглубинная (чередование вспашки на 25-27 см ПЛН-4-35 и дискования на 6-8см); 3. Гребне-кулисная (ОП-3С на 13-15 см); 4. Дискование (БДМу на 6-8 см); 5. Плоскорезная обработка (КПШ-3 на 13-15 см).
Предпосевная и послепосевная обработка почвы на вариантах опыта состояла из предпосевной культивации на глубину заделки семян (ОПО-4,25) и послепосевного прикатывания почвы (ЗККШ-6А). Для посева использовалась дисковая сеялка СЗ-5,4.
Исследования проводятся в зернопаро-вом севообороте со следующим чередованием культур; 1 - чистый пар; 2 - озимая пшеница; 3 - яровая пшеница; 4 - горох; 5 - озимая пшеница; 6 - ячмень. Общая площадь делянки - 250 м2, учётная - 125 м2. Повторность четы-
рехкратная. Расположение делянок систематическое, размер вариантов по основной обработке почвы - 500 м2, размер посевной площади делянки - 250 м2 (10 х 25), учётная площадь - 125м2 (5 х 25).
Наблюдения, определения и учёты проводились по общепринятым методикам. Уборка урожая озимой пшеницы проводилась прямым комбайнированием комбайном СК-5 "Нива". Данные по учёту приводились к 100 % чистоте и 14 % влажности (ГОСТ 27548-97). Средние урожайные данные использовались за три года (2017-2019 гг.)
Эффективность различных способов основной обработки почвы изучалась на четырех фонах.
Фактор Б: 1. Без удобрений (контроль); 2. ^0Р30Кз0; 3. Фитотрикс; 4. ^0Р30 К« + Фитотрикс.
Удобрения вносились под предпосевную культивацию навесным распределителем (АМА-ZONE-ZA-M), биофунгицид опрыскивателем ОП-2000 по вегетирующим растениям в фазу выхо да в трубку.
Почва опытного участка представлялась слабовыщелоченным тяжелосуглинистым черноземом на желто-бурой карбонатной глине. Пахотный слой характеризовался следующими показателями: механический состав почв тяже лосуглинистый (частиц 0,01мм - 45%). Мощность гумусового горизонта 79 см, содержание гумуса - 5,8 %, реакция ph водной вытяжки верх него горизонта 7,0 вниз по профилю увеличивается до 8,1. Почвы не засолены легкорастворимыми солями, сухой остаток не превышает 0,98%. Питательными веществами почва высо-кообеспечена.
Агрометеорологические условия для зимовки растений в годы исследований были преимущественно удовлетворительными, так как низких температур, опасных для зимующих культур, не наблюдалось.
Типизация лет периода исследований на основе ГТК теплого периода свидетельствуют о том, что 2018 г. был умеренно-засушливым (на 6% ниже многолетней нормы - 193 мм) с превышением температурного режима над средней многолетней нормой (+14,2 оС) на 1,2 оС, 2019 г. был засушливым (на 38% ниже многолетней
нормы) с превышением температурного режима на 1,6 оС. Повышенным увлажнением отличался 2017 г. (на 87% выше многолетней нормы), здесь температурный режим был ниже среднемно-голетних показателей на 0,5 оС.
Результаты. Уровень потенциальной продуктивности озимой пшеницы определялся количеством продуктивного стеблестоя. На вариантах с мелкой и поверхностной обработкой продуктивная кустистость перед уборкой озимой пшеницы составила 359-369 шт./м2, что было на уровне контроля.
Наибольшая длина колоса 7,16 см и, соответственно, наибольшее число зёрен в нем 39,9 шт. отмечались на варианте с мелкой гребнеку-лисной обработкой. Наименьшая длина колоса 6,83 см, а соответственно, и наименьшие число зёрен в колосе и масса зерна с колоса, 37,4 шт. и 1,56 г были сформированы на варианте с обычной вспашкой.
В наших опытах отмечена тенденция к изменению элементов структуры урожая при использовании минеральных удобрений и биофунгицида «Фитотрикс». Наибольшей вариабельности были подвержены такие показатели роста и развития растений, как сохранность к уборке и продуктивная кустистость. Количество колосо-носных стеблей и кустистость к уборке озимой пшеницы на фоне применения ^0Р30Кз0 составили в среднем 368,5 стеблей/м2 и 2,16, что на 7% и 8% больше, чем на естественном фоне. Применение биофунгицида повысило изучаемые показатели на неудобренном фоне на 4%, на удобренном фоне - на 10% по сравнению с естественным фоном.
Под влиянием минеральных удобрений масса зерна с колоса увеличивалась в среднем на 0,11 г, число зёрен в колосе повысилось на 1,5 шт. Под влиянием биофунгицида число и масса зёрен в колосе увеличились на 1,4 шт. и 0,07 г относительно естественного фона. Наиболее высокими эти показатели были при внесении биофунгицида на удобренном фоне соответственно на 2,6 шт. и 0,14 г выше, чем на неудобренном фоне.
Кроме проведения снопового анализа озимой пшеницы, в задачу исследований входил учёт фактического урожая прямым комбайниро-
ванием делянок. Анализ полученных нами экспериментальных данных позволяет заключить, что элементы технологии возделывания по влиянию на урожайность озимой пшеницы проявлялись не в одинаковой степени. Способы обработки почвы не оказали существенного влияния на уровень урожайности озимой пшеницы. Отмеченные колебания урожайных данных на всех изучаемых вариантах не превышали 0,11 т/га, при этом все бесплужные обработки по величине урожая озимой пшеницы не уступали контролю (вспашке на 20-22 см), что говорит о возможности применения на низком фоне засоренности любого из изучаемых вариантов обработки.
В среднем по способам обработки почвы урожайность культуры на естественном фоне плодородия составила 4,28 т/га. При внесении ^0Р30К30 продуктивность повысилась относительно естественного фона на 0,42 т/га, Применение биологического фунгицида (фитотрикс) самостоятельно, а также в сочетании с минеральными удобрениями активизировало рост и развитие растений озимой пшеницы, повышало их устойчивость к стрессам и подавляло фито-патогенную микрофлору, что в конечном итоге способствовало повышению её продуктивности (таблица). Обработка растений фитотриксом повысила производство зерна на неудобренном фоне на 0,22 т/га, на фоне ^0Р30К30 на 0,56 т/га.
Таблица - Изменение урожайности озимой пшеницы в зависимости от способов обработки почвы и внесения удобрений, т/га (2017-2019 гг.)
№ варианта Фон Ср. по варианту
неудобренный фон гГ Б/ф (биофунгицид) б/ + аТ ¿Г
1 4,22 4,64 4,45 4,82 4,53
2 4,50 4,76 4,53 4,79 4,64
3 4,27 4,81 4,48 4,97 4,63
4 4,13 4,73 4,53 4,86 4,56
5 4,35 4,69 4,67 4,88 4,64
Среднее 4,28 4,70 4,50 4,84
НСР0,05А-0,124 (обработки)В-0,236 (фоны)АВ-0,473
xf ч -^n-^n Сельскохозяйственные науки
Вестник Курганской ГСХА_№ 3 2020_Agricultural Sciences
На варианте глубокой вспашки была отмечена самая низкая отзывчивость культуры на внесение минеральных удобрений в дозе Ы30Р30К30-0,26 т/га. Здесь же были отмечены минимальные прибавки урожая при обработке растений озимой пшеницы фитотриксом -0,03 т/га. Совместное применение удобрений и биофунгицида повысило производство зерна на 0,29 т/га. Наибольшая отзывчивость в сборе зерна от удобрений наблюдалась на вариантах гребнекулисной обработки и поверхностного дискования, где прибавки составили при внесении М30Р30К30 - 0,54-0,60 т/га, при внесении минеральных удобрений и биофунгицида на их фоне- 0,70-0,73 т/га относительно неудобренного фона соответствующих обработок. На контроле результативность применения минеральных удобрений и биофунгицида составила соответственно 0,42 и 0,60 т/га.
Получение качественного зерна в условиях лесостепи Поволжья с плодородными почвами является основополагающим фактором эффективности его производства и рентабельности ведения земледельческой отрасли в целом. Как известно, основные элементы питания растений оказывают существенное влияние на биохимические и физиологические процессы, протекающие в растениях на протяжении всего периода вегетации и, следовательно, не только на величину, но и на качество урожая.
Лимитирующим показателем высокой классности зерна часто является содержание сырой клейковины, которое для первого класса должно быть не менее 28%. Проанализировав показатели качества зерна за период исследований, можно сделать вывод, что его качественные характеристики имели высокие показатели и были близкими по значению независимо от способов основной обработки почвы. В среднем по вариантам обработки содержание клейковины варьировало от 28,7 до 29,7%, протеина - от 12,7 до 13,2%. Отношение клейковины к белку в среднем по фонам удобренности составило 2,3 и оставалось пропорциональным уровню клейковины по всем вариантам.
Применение минеральных удобрений в дозе М30Р30К30 позволило повысить содержание клейковины и белка в зерне озимой пшеницы на
всех изучаемых вариантах в среднем на 1,1 и 0,3%. На фоне внесения биофунгицида прибавка составила 0,3 и 0,1%. Максимальные показатели были получены при сочетании биофунгицида с минеральными удобрениями, где прирост клейковины и белка составил 1,3 и 0,5% по сравнению с неудобренным фоном.
Масса 1000 зёрен - это сортовой признак, и в годы исследований под влиянием факторов, которые изучались в опыте, не было отмечено значительных изменений её показателей. Они определялись гидротермическими условиями периода активной вегетации и в большей степени зависели от погодных условий отдельного года, чем от способов основной обработки почвы. Наибольшая масса 1000 зёрен за весь период исследований была отмечена в 2017 г. и составила в среднем 44,9 г. Лучшие условия влагообеспеченности этого года способствовали удлинению всех фаз зернообразования, стабильному накоплению сухого вещества и, как следствие, формированию большей массы 1000 зёрен. В 2019 г. из-за минимального количества осадков в засушливый период наряду с повышенными температурами воздуха было получено самое мелкое зерно с массой 1000 зёрен - 38,3 г. В среднем за годы исследований на беспахотных вариантах масса 1000 зёрен составила 40,6-41,1 г, на вспашке - 41,3-42,1 г.
Выводы. Исследования показали, что способы основной обработки почвы под озимую пшеницу не оказали существенного влияния на водно-физические свойства почвы и уровень урожайности культуры. Это свидетельствует о том, что в чистом пару есть возможность замены традиционной отвальной зяблевой обработки почвы на мелкую и поверхностную, без существенного снижения урожайности возделываемой культуры. Максимальные показатели урожайности и качества зерна были получены при сочетании биофунгицида с минеральными удобрениями, где прирост клейковины и белка составлял 1,3 и 0,5%, прибавка в урожайности достигала 0,56 т/га, по сравнению с неудобренным фоном. Наиболее эффективное сочетание удобрений и способов основной обработки почвы проявилось на вариантах гребнекулисной обработки и поверхностного дискования, где
прибавка исчислялась при внесении N30P30K30 -0,54-0,60 т/га при внесении минеральных удобрений и биофунгицида на их фоне - 0,700,73 т/га относительно неудобренного фона соответствующих обработок.
Список литературы
1 Дорожко Г.Р., Тивиков А.И. Продуктивность звеньев зернопропашного севооборота на выщелоченном черноземе в зависимости от способов основной обработки почвы // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 1. С. 426- 430.
2 Кузина Е.В. Изменение урожайности озимой пшеницы и качества зерна в зависимости от способов основной обработки почвы и уровня удобренности // Аграрный научный журнал. 2016. № 11. С. 24-29.
3 Lapshinov N.A., Pakul V.N., Bozhano-va G.V., Kuksheneva T.P. Accumulation and pres ervation of productive moisture in resource-saving technologies / Research Jornal of internat ional Studies // Mezdunarodnyj nauchno-issledov atelskij zurnal. 2013. № 4 (11). ISSN2303-9868. Рр. 131 -134.
4 Минакова О.А., Александрова Л.В., Под-вигина Т.Н. Урожайность культур и продуктивность зерносвекловичного севооборота при длительном применении удобрений в центральном черноземном районе // Вестник Курганской ГСХА. 2019. № 2 (30). С. 16-19.
5 Иванюшин Е.А. Влияние интенсивности земледелия на продуктивность и плодородие выщелоченных черноземов Зауралья // Вестник Курганской ГСХА. 2018. № 4 (28). С. 17-21.
6 Шабаев А.И., Жолинский Н.М., Демьянова Т.В., Кораблева И.Н., Цветков М.С. Повышение продуктивности зерновых культур за счёт почвозащитных ресурсосберегающих технологий // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 5 (72). С. 13-15.
7 Raimanova, I. The effects of differentiat ed water supply after anthesis and nitrogen fertilization on 15N of wheat grain / I. Raimanova, J. Haberle. Rapid Commun: Mass Spectrom. 24, 2010. Pр. 261-266.
8 Полняков М.А., Куликова А.Х., Заха-
ров Н.Г. Влияние систем обработки почвы на урожайность культур и качество продукции в звене севооборота горох-овес // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 1 (25). С. 29-37.
List of references
1 Dorozhko G.R., Tivikov A.I. Productivity of links of grain-tillage crop rotation on leached Chernozem depending on the methods of basic soil treatment // Modern problems of science and education. 2013. № 1. Pр. 426-430.
2 Kuzina E.V. Changes in winter wheat yield and grain quality depending on the main tillage methods and the level of fertilization // Agricultural scientific journal. 2016. № 11. Pр. 24-29.
3 Lapshinov N.A., Pakul V.N., Bozhano-va G.V., Kuksheneva T.P. Accumulation and preservation of productive moisture in resource-saving technologies / Research Jornal of international Studies // Mezdunarodnyj nauchno-issledovatelskij zurnal. 2013. № 4 (11). ISSN2303-9868. Рр. 131 -134.
4 Minakova O.A., Alexandrova L.V., Podvi-gina T.N. Crop yield and productivity of grain-beet crop rotation during long-term application of fertilizers in the Central Chernozem region // Vestnik Kur-ganskoy GSKhA. 2019. № 2 (30). Pp. 16-19.
5 Ivanyushin E.A. Influence of agricultural intensity on productivity and fertility of leached chernozems of the TRANS-Urals // Vestnik Kur-ganskoy GSKhA. 2018. № 4 (28). Pp. 17-21.
6 Shabaev A.I., Zholinskii N.M., Demy-anovаa T.V., Korableva I.N., Tsvetkov M.S. Increasing the productivity of grain crops due to soil-protecting resource-saving technologies // Achievements of Science and Technology of AIC. 2010. № 5 (72). Pp. 13-15.
7 Raimanova, I. The effects of differentiat ed water supply after anthesis and nitrogen fertilization on 15N of wheat grain / I. Raimanova, J. Haberle. Rapid Commun: Mass Spectrom. 24, 2010. Pр. 261-266.
8 Polnyakov M.A. Kulikova A.Kh., Zakha-rov N.G. Influence of soil treatment systems on crop productivity and quality of products in the pea-oat crop rotation link // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2014. № 1 (25). Pp. 29-37.
