CC BY
19
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 ■ № 5 (85)
indicators of photosynthetic activity and mineral nutrition of plants. Thus, the correlation between grain yield and the sum of chlorophylls (a + b) in the bars was r = 0.99, the nitrogen content in the leaves in the colony was r = 0.98. Using the fertilizer Controlfit Cu, the weight fraction of raw gluten in the grain is increased to 2.0 % without deteriorating its quality. The amount of gluten in the soft grain of winter wheat is positively correlated with the weight of 1000 grains r = 0.91, the content of the sum of chlorophylls (a + b) in in leaves and spikelets r = 0.92 and r = 0.84 respectively, nitrogen content in leaves and spikelets r = 0.89 and r = 0.98 respectively, phosphorus content in leaves and spikelets r = 0.96 and r = 0.83 respectively. However, difficult weather conditions during the ripening of the grain did not allow to fully realize the potential of plants.
Key words: winter wheat, organomineral copper-containing fertilizers, yield.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-85-5-47-52
-♦-
УДК 633.16:631.445.4:631.84(470.56)
Урожайность ярового ячменя в сопряжении с биологической активностью почвы и содержанием нитратного азота на чернозёмах южных в Оренбургском Предуралье*
В.Ю. Скороходов, канд. с.-х. наук
ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
В статье рассматривается взаимодействие содержания нитратного азота, биологической активности почвы и урожайности ярового ячменя. Для оценки микробиологического состояния почвы чернозёма южного использован метод разложения льняного полотна. В период с 2002 по 2019 г максимальная урожайность ячменя (32,5 ц с 1 га) сформировалась в зернопаровом севообороте с просом на удобренном фоне питания. Ячмень проявляет положительную реакцию на применение минеральных удобрений. На ячмене в последействии севооборота с просом на удобренном фоне отмечается самый высокий процент разложения льняного полотна (в 2003 г он составил 30 %). В среднем за 18 лет исследований самая низкая биоактивность почвы выявлена в монопосевах ячменя - 6,3 % на двух фонах питания. Возделывание ярового ячменя в зернопаровом севообороте с горохом имеет преимущество в накоплении нитратного азота. Результаты исследований позволили установить положительную динамику урожайности при использовании минеральных удобрений, прибавка составила от 0,9 до 2,1 ц с 1 га по вариантам опыта.
Ключевые слова: ячмень, фон питания, нитратный азот, биологическая активность почвы, урожайность, монопосев, предшественник.
В аридной зоне южноуральских степей с изменением вектора развития животноводства на молочно-мясное скотоводство присутствует потребность в приготовлении сбалансированных кормов. Одним из источников увеличения питательности кормов являются концентраты на основе зерновых и зернобобовых культур. Основной зернофуражной культурой, имеющей большой удельный вес в формировании кормов, является ячмень.
В Оренбургской области, по мнению Н.И. Тишкова [1], доля ячменя в посевах зерновых культур значительна и составляет 20 - 25 %. Также из-за своих биологических особенностей ячмень является хорошим компонентом полевых севооборотов [2].
На территории Оренбуржья ячмень в севооборотах размещают последней культурой, но даже в условиях повышенной засорённости и при низком плодородии он превосходит по продуктивности яровую пшеницу на 3 - 4 ц с 1 га.
Применение минеральных удобрений в севообороте повышает плодородие почвы и увеличивает продуктивность ячменя [3]. Органическое вещество в почве, разлагаемое микроорганизмами на постоянной основе, необходимо для нормального роста и развития ячменя [4]. Изменение биомассы и активности биохимических процессов происходит при воздействии различных природных факторов [5].
Жизнедеятельность различных микроорганизмов в почве играет особую роль в транзите доступных питательных веществ в аридных условиях земледелия Оренбургского Предуралья [6]. При разложении органики увеличивается взаимосвязь с ростом содержания нитратов в почве, а пик биоактивности прослеживается в июне [7, 8].
Цели исследования:
- выявить влияние последействия предшественников и биологической активности почвы на урожайность ячменя на двух фонах питания;
* Исследования выполняются в соответствии с планом НИР на 2018 - 2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0761-20190003).
АГРОНОМИЯ
- выявить зависимость биоактивности почвы под посевами ячменя от количественного содержания нитратного азота при применении минеральных удобрений.
Материал и методы исследования. Объектами исследований были моноячмень и ячмень, возделываемый в севообороте по разным предшественникам, а также почвообразцы этих вариантов.
Координаты расположения опытного участка -51.775125° с.ш., 55.306547° в.д.
Опыт представлен следующими схемами:
I: 1) пар чёрный кулисный - 2) твёрдая пшеница - 3) мягкая пшеница - 4) разделение поля (кукуруза на силос, просо, горох) - 5) мягкая пшеница - 6) ячмень.
II: монопосев ячменя.
Ячмень возделывался на разных уровнях минерального питания в последействии различных предшественников. Размер делянок обычного (без удобрения) фона составляет 3,6 х 60 м (216 м2); 7,2 х 60 м (432 м2) и удобренного (с применением минеральных удобрений в дозе НвдР80К40 д.в.) - 3,6 х 30 (108 м2); 7,2 х 30 м (216 м2).
Результаты исследования. Для оценки микробиологического состояния почвы чернозёма южного использован метод разложения льняного полотна, позволяющий делать выводы о биоактивности целлюлозоразлагающей микрофлоры по убыли массы ткани, располагаемой в пахот-
ном слое почвы. Исследования проводились на многолетнем стационаре ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агро-технологий Российской академии наук».
В результате проведённых 18-летних исследований получены данные урожайности ярового ячменя по разным предшественникам и в монокультуре на двух фонах питания, которые при многообразии погодных условий в течение 18 лет представляют особую ценность.
За годы исследования (с 2002 по 2019 г.) яровой ячмень реагировал на множество факторов, отрицательно или положительно влияющих на его рост и развитие, и формировал различную урожайность. В процессе исследований нами рассмотрено влияние на продуктивность ячменя применения минеральных удобрений, биоактивности почвы, содержания нитратного азота и последействия различных предшественников.
В 2017 г. наибольшая урожайность ячменя (3,25 т с 1 га) сформировалась в севообороте с просом на удобренном фоне питания (табл. 1).
В сильно засушливый 2010 г. (ГТК вегетационного периода = 0,15) ячмень сформировал наименьшую урожайность на всех вариантах опыта, которая составила от 0,12 т на удобренном фоне в последействии гороха до 0,32 т с 1 га на удобренном фоне при монопосеве.
Применение минеральных удобрений вызывало положительную реакцию у ячменя в большинстве лет исследований. В зернопаропропашном
1. Урожайность ячменя в сопряжении с предшественником и фоном питания по годам исследований
Год Предшественник
яровая мягкая пшеница ячмень (монопосев)
по кукурузе на силос по просу по гороху
А В А В А В А В
2002 1,70 2,33 1,88 2,37 1,92 2,32 1,64 1,59
2003 1,83 2,25 2,10 2,55 2,32 2,97 2,41 3,26
2004 1,41 1,48 1,26 2,12 1,83 2,43 1,26 0,96
2005 0,52 0,59 0,93 1,34 0,90 1,20 0,80 0,81
2006 0,68 0,40 0,87 0,63 1,03 0,61 2,13 1,64
2007 1,22 1,40 1,60 1,93 1,59 2,20 1,35 1,42
2008 1,69 2,09 1,96 2,33 1,90 2,23 1,38 1,65
2009 1,16 1,30 0,96 1,37 1,17 1,41 0,76 0,83
2010 0,14 0,19 0,17 0,13 0,15 0,12 0,16 0,32
2011 1,72 1,45 1,83 2,07 1,81 1,79 1,94 2,09
2012 0,69 0,59 0,79 0,66 0,75 0,57 0,32 0,98
2013 0,94 0,86 0,84 0,74 1,01 0,85 1,00 0,81
2014 0,88 0,61 0,85 0,54 0,81 0,66 0,79 0,73
2015 0,24 0,25 0,26 0,23 0,22 0,23 0,26 0,23
2016 1,08 1,23 1,03 1,36 0,92 0,98 0,53 0,61
2017 2,65 3,17 2,79 3,25 2,65 3,10 2,48 2,85
2018 0,50 0,34 0,52 0,20 0,44 0,40 0,44 0,37
2019 1,27 1,42 1,20 1,69 1,15 1,67 0,80 1,45
НСР005 0,33 0,43 0,35 0,47 0,36 0,48 0,38 0,43
0,13 0,17 0,16 0,17
Примечание: А - неудобренный фон; В - удобренный фон.
севообороте с кукурузой на силос использование минеральных удобрений увеличивало продуктивность ячменя в 12 из 18 лет. В зернопаровых севооборотах с горохом и просом, а также при монопосеве ячменя в 11 из 18 лет отмечалось эффективное использование минеральных удобрений.
Отрицательный эффект от применения удобрений зафиксирован в 2006, 2011 - 2014 и 2018 гг., что связано с неблагоприятными погодными условиями, негативно влияющими на активизацию микробиологической среды.
В годы с низким гидротермическим коэффициентом при высокой концентрации почвенного раствора биопроцессы замедлены, при этом создаются дискомфортные условия для размножения полезных бактерий, следствием чего является дефицит доступных для культурных растений питательных веществ.
Во влажный 2003 г. (ГТК за вегетационный период = 1,09) биологическая активность почвы достигла наибольших значений. В последействии севооборота с просом на удобренном фоне был отмечен самый высокий процент (30 %) разложения льняного полотна (табл. 2). Всплеск биоактивности почвы проявился в 2003 и 2006 гг. на всех опытных вариантах.
Скорость микробного разложения растительных остатков зависит от наличия в почве источников питания для микроорганизмов в виде азота и фосфора, а также от влажности, температуры и аэрации среды [9, 10].
От периода посева до уборки ячменя по всем вариантам опыта на двух фонах питания фиксировалось снижение содержания нитратного азота в почве. В засушливые 2002 и 2010 гг. при
подавлении почвенных биопроцессов погодными факторами внесённые минеральные удобрения не использовались культурными растениями и имели накопительный характер.
В засушливые годы нитратный азот накапливается в почве к периоду уборочных работ в 2 и более раза.
В среднем за 18 лет исследований урожайность ячменя на разных уровнях минерального питания в севооборотах с горохом составила 1,34 т, с просом - 1,31 т, с кукурузой - 1,17, в монокультуре - 1,25 т с 1 га (табл. 3).
Последействие проса и гороха на удобренном фоне оказывает положительное влияние на урожайность ячменя, и за годы исследований по этим предшественникам была получена самая большая его урожайность - 1,42 и 1,43 т с 1 га соответственно вариантам.
Затухание биологических процессов наблюдается по мере удаления культуры от парового поля. Поле, занятое посевом кукурузы на силос, имеет схожее с паровым влияние на микробиологическую деятельность. В наших исследованиях отмечалась высокая степень разложения льняного полотна в последействии кукурузы, составив в среднем за 18 лет на обычном фоне 9,2, на удобренном - 8,8 %. При бессменном возделывании ярового ячменя на двух фонах питания выявлена низкая (6,3 %) биоактивность за годы исследований.
Замедление биоактивности почвы в монопосевах ячменя не приводит к снижению урожайности, которая не уступает полученной в зернопаропропашном севообороте с кукурузой на силос и составляет на обычном фоне 1,14 т, на удобренном - 1,25 т с 1 га.
2. Разложение льняного полотна (биоактивность почвы) под посевами ячменя в монокультуре и шестипольных севооборотах, %
ГТК (вегетационный) Предшественник
Год яровая пшеница по гороху яровая пшеница по просу яровая пшеница по кукурузе на силос Монопосев ячменя
А В А В А В А В
2002 0,46 9,5 4,5 9,5 5,0 11,1 11,1 19,0 5,3
2003 1,09 6,2 6,7 11,8 30,0 25,0 18,7 16,7 18,2
2006 0,63 16,7 27,1 13,5 9,2 20,0 18,0 - -
2008 0,70 8,3 16,9 8,3 16,9 6,8 5,5 7,1 11,8
2009 0,56 2,9 4,2 4,7 4,6 8,8 4,8 4,5 7,0
2012 0,34 5,4 6,2 8,5 7,8 15,7 6,7 - -
2013 0,82 2,0 2,9 4,0 3,7 1,9 3,9 6,5 2,5
2014 0,24 8,3 5,0 6,0 6,2 2,7 6,5 6,7 6,0
2015 0,57 5,9 8,3 7,1 4,7 4,7 5,8 1,1 1,2
2016 0,33 2,6 2,6 4,5 3,0 3,1 8,2 - -
2017 0,46 4,7 3,3 5,0 3,4 3,5 4,8 3,3 3,3
2018 0,34 6,1 4,2 6,4 6,5 9,1 9,3 6,2 6,5
2019 0,65 9,8 13,0 7,7 7,5 7,3 10,9 16,4 15,1
НСР005 2,38 4,33 1,76 4,55 4,35 2,94 4,05 3,60
2,63 3,72 2,66 2,66
Примечание: А - неудобренный фон; В - удобренный фон.
АгрОнОМИЯ
3. Урожайность ячменя в сопряжении с содержанием нитратного азота в почве и биологической активностью на двух фонах питания, в среднем за 2002 - 2019 гг.
Предшественник Фон питания Показатель
содержание нитратного азота мг на 100 г почвы биоактивность почвы, % урожайность, т с 1 га
посев уборка расход
Яровая пшеница по кукурузе на силос А 5,8 5,0 0,8 9,2 1,13
В 7,0 6,0 1,0 8,8 1,22
Среднее А + В 6,4 5,5 0,9 9,0 1,17
Яровая пшеница по просу А 5,5 5,1 0,4 7,5 1,21
В 7,5 5,2 2,3 8,3 1,42
Среднее А + В 6,5 5,1 1,3 7,9 1,31
Яровая пшеница по гороху А 6,2 4,8 1,4 6,8 1,25
В 7,7 6,2 1,5 8,1 1,43
Среднее А + В 6,9 5,5 1,4 7,4 1,34
Ячмень (монопосев) А 6,8 5,8 1,0 6,3 1,14
В 7,5 6,1 1,4 6,3 1,25
Среднее А + В 7,1 5,9 1,2 6,3 1,19
Примечание: А - неудобренный фон; В - удобренный фон.
На рисунке 1 представлен уровень содержания нитратного азота в среднем за 18 лет исследований по различным предшественниками на двух фонах питания в периоды посева и уборки ячменя. Рисунок наглядно иллюстрирует преимущество зернопарового севооборота с горохом в накоплении нитратного азота.
Содержание нитратного азота в посевах ячменя, возделываемого в зернопаровом севообороте с просом, невысокое на двух фонах питания в два срока определения и даже уступает уровню в монопосевах.
На рисунке 2 представлен уровень урожайности ярового ячменя, возделываемого по разным вариантам предшественников, и биологическая
активность почвы на двух фонах питания. На графике видно, что в среднем за 18 лет наблюдений наибольший уровень биоактивности почвы отмечается в посевах ячменя по мягкой пшенице в последействии кукурузы на силос, наименьший процент биоактивности - в монопесевах ячменя на двух фонах питания.
Выводы
1. Результаты исследований позволили установить положительную реакцию ячменя на применение минеральных удобрений. Прибавка урожайности ярового ячменя от удобрений составила от 0,9 до 2,1 ц с 1 га по вариантам опыта. В засушливые годы эффект от применения удобрений в посевах ячменя отсутствовал.
10
.о со т О
О
о
о
т ТО
.0
ТО
а
5 X
мягкая пшеница по кукурузе
мягкая пшеница по просу
мягкая пшеница по гороху
ячмень (монопосев)
Предшественники ячменя
И Неудобренный фон в период посева ЕЭ Неудобренный фон в период уборки
И Удобренный фон в период посева ЕЛИ Удобренный фон в период уборки
Рис. 1 - Содержание нитратного азота в периоды посева и уборки ячменя на двух фонах питания по различным предшественникам в действии и последействии
8
6
4
2
0
мягкая пшеница мягкая пшеница мягкая пшеница ячмень
по кукурузе по просу по гороху (монопосев)
Предшественники ячменя
ЕЭ Биоактивность почвы на неудобренном фоне ЕЗ Биоактивность почвы на удобренном фоне Ш Урожайность ячменя на неудобренном фоне ЕЗ Урожайность ячменя на удобренном фоне
Рис. 2 - Урожайность ячменя и биологическая активность почвы на двух фонах питания
2. Проведённые исследования свидетельствуют о снижении содержания нитратного азота в почве от периода посева до уборки ячменя на всех вариантах опыта, исключение составили засушливые годы.
3. В среднем за годы исследований самая низкая биоактивность почвы (6,3 %) отмечалась в монопосевах ячменя на двух по интенсивности фонах питания.
4. Возделывание ярового ячменя в зернопаро-вом севообороте с горохом имеет преимущество в накоплении нитратного азота.
Литература
1. Тишков Н.И., Тимошенкова Т.А. Результаты и перспективы селекции ярового ячменя в Оренбуржье // Повышение эффективности сельскохозяйственного производства в степной зоне Урала. Оренбург, 2012. С. 221 - 231.
2. Урожайность ячменя в шестипольных севооборотах и при бессменном возделывании на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов [и др.] // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филипова. 2015. № 2 (39). С. 72 - 78.
3. Скороходов В.Ю. Урожайность ячменя в шестипольных севооборотах на чернозёмах южных степной зоны Южного Урала // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. №5 (79). С. 93 - 97.
4. Марковская Г.Л., Чугунова О.А. Влияние способа обработки почвы на биологическую активность при возделывании яро-
вого ячменя в севообороте с чистым и сидеральным паром // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 22 - 27.
5. Влияние обработки почвы и минерального питания на динамику биологической активности и №К при возделывании ярового ячменя / С.В. Микитин, А.В. Шуравилин, В.В. Боро-дычев [и др.] // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия. 2017. Т. 12. № 4. С. 295 - 304.
6. Бесалиев И.Н., Крючков А.Г. Обеспеченность растений яровой твёрдой пшеницы азотом в зависимости от условий агротехники и её урожайность // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С. 27 - 30.
7. Микробиологические процессы в ризосфере при различных обработках почвы / Н.Н. Терещенко, Н.А. Лапшинов,
B.Н. Пакуль [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 12. С. 12 - 15.
8. Скороходов В.Ю. Накопление и использование нитратного азота различными видами пара в период их парования на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья // Животноводство и кормопроизводство. 2018. Т. 101. № 1. С. 204 - 212.
9. Юшкевич Л.В., Холмов В.Г., Корчагин И.А. Продуктивность яровой пшеницы при минимализации обработки чернозёмных почв и длительном применении соломы в Западной Сибири // Управление почвенным плодородием и питанием культурных растений. Экологические аспекты природопользования: сб. матер., посвящ. 80-летию со дня рожд. профессора, основателя и руководителя научной школы Ю.И. Ермохина. Омск, 2015.
C. 191 - 197.
10. Хамова О.Ф., Шулико Н.Н., Дороненко В.Д. Роль биологического азота в формировании качества зерна ячменя при длительном применении удобрений и инокуляции семян в южной лесостепи Западной Сибири // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (28). С. 82 - 86.
Скороходов Виталий Юрьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Россия, 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1 E-mail: [email protected]
Spring barley yields taking into account the soil biological activity and nitrate nitrogen content of southern chernozems in the Orenburg Preduralye
агрономия
Skorokhodov Vitaliy Yuryevich, Candidate of Agriculture, Leading Researcher
Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of
Sciences
27/1, Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia
E-mail: [email protected]
The article discusses the interaction of nitrate nitrogen, soil biological activity and spring barley yield. To assess the microbiological state of the southern chernozem soil, the method of decomposition of linen cloth was used. In the period from 2002 to 2019, the maximum yield of barley (32.5 centners per 1 ha) was formed in a grain-crop rotation with millet on a fertilized nutrition background. Barley shows a positive reaction to the use of mineral fertilizers. In barley after crop rotation with millet on a fertilized background, the highest percentage of flax decomposition is noted (in 2003 it was 30 %). On average, over 18 years of research, the lowest soil bioactivity in barley monosowing is 6.3 % on two nutritional backgrounds. The cultivation of spring barley in a grain-crop rotation with peas has the advantage of accumulating nitrate nitrogen. The results of our studies allowed us to establish a positive yield dynamics when using mineral fertilizers, the increase ranged from 0.9 to 2.1 centners per 1 ha according to the experimental options.
Key words: barley, nutrition background, nitrate nitrogen, soil biological activity, productivity, mono-sowing, predecessor.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-85-5-52-57
-♦-
УДК 633.16:551.5(470.56)
Продуктивность ячменя и его роль в борьбе с засухой в степной зоне Южного Урала*
Д.В. Митрофанов, канд. с.-х. наук; Н.А. Максютов, д-р с.-х. наук;
A.А. Зоров, канд. с.-х. наук; Ю.В. Кафтан, канд. с.-х. наук;
B.Ю. Скороходов, канд. с.-х. наук; Н.А. Зенкова, канд. с.-х. наук
ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
В статье приводятся результаты длительных стационарных исследований по основной зернофуражной культуре ячменю, которая является самой урожайной из ранних зерновых и играет важную роль в борьбе с засухой. Период исследований (1990 - 2019 гг) охватывает всё многообразие погодных условий, из них пять хорошо известных и изученных засух, а за последние годы появился новый вид - холодная засуха, которая не наблюдалась в засушливом Оренбуржье ранее. В условиях этих засух из всех ранних яровых зерновых культур ячмень оказался самым продуктивным и устойчивым к ней. Большим достоинством этой культуры является его отзывчивость на применение минеральных удобрений как в действии предшественников, так и в их исследовании. Несмотря на то что ячмень в 6-польном севообороте занимает последнее место, его реакция на удобрение на паровых полях, особенно сидерального пара, была существенной. Кроме того, зелёное удобрение в сравнении с чёрным удобренным паром повышает в зерне содержание заменимых и незаменимых аминокислот. Впервые в засушливых условиях на чернозёмах южных была установлена основная причина снижения урожайности ячменя при бессменном его возделывании - почвоутомление, которое проявлялось в сильной степени. Лучшими предшественниками ячменя в последействии являются сорго на силос, просо и горох. Кукуруза на силос вследствие высокого урожая и выноса питательных веществ и влаги из почвы снижала урожайность ячменя.
Ключевые слова: ячмень, продуктивность, предшественник, удобренный фон, севооборот, погодные условия, засуха, почвоутомление.
В засушливых условиях Оренбуржья в борьбе с засухой из ранних яровых зерновых культур ячмень занимает ведущее место, так как по урожайности он уступает только озимым, но с учётом отсутствия её на паровом поле и по этому показателю превосходит их. Кроме того, следует отметить, что ячмень в севооборотах занимает последнее поле, где самое низкое плодородие почвы.
Важным достоинством этой культуры является и очень высокая отзывчивость на применение минеральных удобрений как в их действии, так и в последействии.
Ценность ячменя заключается ещё в том, что он является самой засухоустойчивой культурой из ранних зерновых, экономно расходует влагу и отличается коротким вегетационным периодом, рано освобождает занятые площади. Как пред-
* Исследования выполняются в соответствии с планом НИР на 2018 - 2020 гг ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0761-20190003).
