CC BY
32
УДК 631.587:633.16:631.559(571.1)
Ячмень яровой в орошаемых агроценозах лесостепи Западной Сибири
В.С. БОЙКО, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора (e-mail: [email protected]) А.Ю. ТИМОХИН, научный сотрудник Т.М. ХАСЕИНОВ, магистрант Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, пр. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация
В условиях лесостепи Западной Сибири в трехфакторных опытах на орошаемом стационаре проведены исследования с целью выявления возможности повышения и стабилизации урожайности ярового ячменя за счет улучшения условий минерального питания. Схемы опытов включали сочетание фонов с различной обеспеченностью подвижным фосфором: средняя (фон 0), повышенная (фоны I и II), высокая (фон III) с вариантами допосевного внесения азотных (N0 N30 и N0) и фосфорных удобрений (Рес и P0). Сорт Омский голозерный 1 (2004-2007 гг.) при внесении N30 и Р0 на фоне с повышенным содержанием фосфора формировал 4,0 т/га зерна при урожайности в контроле 2,9 т/га. Азотные удобрения повышали содержание белка с 12,3 до 14,3% при слабой зависимости количества крахмала и жира от уровня удобренности. В последующие годы (20082010 гг.) ячмень Сибирский Авангард в контроле обеспечил сбор 2,3 т/га зерна. На фонах с повышенным и высоким содержанием фосфора (I-III) урожайность увеличивалась до 4-4,5 т/га. Сочетание азотных и фосфорных удобрений (N^^ с фоном повышенной обеспеченности фосфором увеличивало урожайность ячменя Саша (2011-2015 гг.) с 2,13 до 4,72 т/га, то есть более чем в два раза. При этом белковость зерна в меньшей мере зависела от изучаемых факторов. Таким образом, для формирования 4,5-5,0 т/га зерна районированных сортов ячменя необходимо создание повышенного и высокого уровня обеспеченности фосфором за счет действия или последействия фосфорсодержащих удобрений с допосевным внесением минерального азота (N3060).
Ключевые слова: Западная Сибирь, орошение, азот, фосфор, калий, ячмень яровой, урожайность зерна, содержание белка в зерне, плодородие.
Для цитирования: Бойко В.С., Тимохин А.Ю., Хасеинов Т.М. Ячмень яровой в орошае-мьхагроценозахлесостепи Западной Сибири // Земледелие. 2016. № 3. С. 35-37.
Появление новых интенсивных сортов зерновых культур, адаптированных к условиям орошаемого земледелия, позволяет получать до 6 т/га яровой пшеницы, 5 т/га ячменя и 7 т/га зерна озимой пшеницы на юге Западной Сибири. При этом вполне возможно производство товарного и семенного зерна высокого качества [1].
Зерно ярового ячменя широко используют как основной компонент в концентрированных кормах, крупяной промышленности, а также в пивоварении. Из всех зерновых культур он наименее требователен к температуре и влаге, однако из-за слабого развития корневой системы плохо переносит весеннюю засуху. Особенно много влаги ячмень расходует в фазе кущения [2]. В этот период важно создать достаточные запасы влаги в пахотном горизонте с помощью ранних поливов небольшой нормой.
Цель исследований - выявить возможности повышения и стабилизации урожайности ярового ячменя на экономически приемлемом уровне при орошении путем улучшения условий азотно-фосфорного питания.
Исследования были проведены в 2004-2015 гг. на стационаре лаборатории орошаемого земледелия ФГБНУ «СибНИИСХ». Почва опытного участка - лугово-черноземная, тяжелосуглинистая, среднемощная, среднегумусная. Содержание гумуса в слое 0-0,4 м - 5,9-6,4%.
Ячмень выращивали в восьмиполь-ном севообороте: 1-4 - выводные поля разновозрастных многолетних трав; 5 - однолетние травы, поукосно озимая рожь; 6 - озимая рожь (зерно); 7 - ячмень яровой; 8 - горох посевной (бобы кормовые). Предшественником ярового ячме-
ня Омский голозерный 1 (2004-2007 гг) и Сибирский Авангард (2008-2010 гг) была озимая рожь на зерно, у сорта Саша (2011-2015 гг) - зернобобовые культуры (горох посевной, бобы кормовые) при той же схеме севооборота. В 2006-2008 гг в одном из полей севооборота высевали сорт ячменя немецкой селекции Аннабель. Минеральные удобрения (аммофос, селитра аммиачная) в соответствующих вариантах вносили до посева культуры сеялкой СЗ-3,6. Посев ячменя проводили 18-22 мая. Уборку зерна и учет урожайности осуществляли в третьей декаде августа - первой декаде сентября комбайном «Сампо-130». В период вегетации проводили от одного до трех вегетационных поливов по 300 м3/ га, что позволило регулировать водный режим почвы в интервале от влажности разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости во всех вариантах опыта. В остальном агротехника возделывания ячменя была общепринятой.
Эксперимент был трехфакторным: внесение фосфорных удобрений - фактор А, применение азотных удобрений -фактор В, обеспеченность подвижным фосфором (по Чирикову) - фактор С.
Изучали следующие градации факторов. Фактор А - Р60 и Р0; фактор В - Ы60, Ы30 и Ы0; фактор С - средняя обеспеченность, 70-80 мг/кг почвы (фон 0); повышенная, 120-140 мг/кг почвы (фоны I и
II); высокая, 160-180 мг/кг почвы (фон
III). В результате этого варианты М60Р60,
N„Р,, Р™ М-, N.. и М-Р., наложенные по-
30 60 60 60 30 0 0
перек четырех фонов по обеспеченности фосфором, образовали 24-вариантную схему опыта. Разная обеспеченность фонов фосфором сложилась к периоду проведения эксперимента за счет различного его баланса в соответствующих вариантах, в том числе фон II, находясь в одной градации с фоном I, более обеспечен фосфором. Такие градации позволили смоделировать различные условия азотно-фосфорного питания в сравнении с контролем (без удобрений).
Размер делянок 360 м2, учетной площади - 36 м2, повторность 3-кратная. Учеты и наблюдения проводили по общепринятым методикам: количество нитратного азота по Грандваль-Ляжу, подвижных форм фосфора и калия - по Чирикову в слоях 0-20 и 20-40 см [3, 4]. Весной определяли содержание азота в вариантах без удобрений, осенью -
1. Содержание N-NO3 в различных слоях орошаемой почвы под ячменем яровым, мг/кг почвы
Фон по обеспеченности Р2О5, слой почвы в см
Период отбора, вариант 0 I II III
0-20 20-40 0-40 0-20 I 20-40 I 0-40 0-20 1 20-40 0-40 0-20 20-40 1 0-40
2004-2010 гг.
Весна, без удобрений 12,1 6,5 9,3 12,6 4,8 8,7 11,2 4,3 7,8 12,0 3,9 7,9
Осень М60р60 Осень, без удобрений 10,7 8,1 9,4 8,4 6,6 7,5 15,7 6,7 11,2 11,0 4,6 7,8
4,9 3,9 4,4 3,5 2,9 3,2 4,3 2,9 3,6 4,7 2,8 3,7
2011-2015 гг.
Весна, без удобрений 9,6 6,0 7,8 11,9 5,8 8,9 12,7 7,3 10,0 11,3 5,1 8,2
Осень, N60P60 17,4 7,5 12,4 10,6 5,5 8,1 14,1 7,7 10,9 12,0 3,1 7,6
Осень, без удобрений 5,0 2,6 3,8 3,9 2,2 3,1 4,9 2,0 3,5 3,9 2,4 3,2
Ы (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
Ы 2
О ^
О)
2. Содержание доступных форм фосфора и калия в различных слоях орошаемой почвы под ячменем яровым, мг/кг почвы
(О
о
N «
Ш
S ^
ф
и
ш ^
2
ш м
Фон по обеспеченности Р2О5, слой почвы в см
Вариант 0 I II III
0-20 | 20-40 0-20 | 20-40 0-20 20-40 0-20 | 20-40
N P 60 60 Без удобрений Подвижный фосфор, 2004-2010 гг. 133 99 186 127 220 133 203 135
91 86 125 94 120 104 150 113
Обменный калий, 2004-2010 гг.
N P 60 60 Без удобрений 271 154 221 168 218 157 182 139
261 168 193 154 200 146 175 154
N P 60 60 Без удобрений Подвижный фосфор, 2011-2015 гг. 149 113 224 163 220 152 239 127
96 80 117 94 138 104 140 115
Обменный калий, 2011-2015 гг.
N P 60 60 280 225 305 265 280 235 290 225
Без удобрений 285 260 295 265 315 265 310 265
азота, фосфора и калия в наиболее контрастных вариантах - N60P60 и без удобрений на всех четырех фонах по обеспеченности фосфором. Статистическую обработку данных осуществляли по Б.А. Доспехову [5].
При посеве ячменя Омский голозерный 1, затем Сибирский Авангард (20042010 гг) содержание нитратного азота весной в варианте без удобрений было на уровне 7,8-9,3 мг/кг в слое почвы 040 см, снижаясь до 3,2-4,4 мг/кг в уборку. В удобренных вариантах остаточное количество нитратного азота в уборку составляло 7,5-11,2 мг/кг (табл. 1).
В последующий период (20112015 гг) под ячменем сорта Саша картина была аналогичной.
Режим фосфора в полях, занятых яровым ячменем, отражал общую закономерность, сложившуюся в восьми-польном севообороте за длительный период многовариантного использования. Очевидно различие между вариантами с ежегодным внесением фосфорсодержащих удобрений и без них.
При посеве ячменя Омский голозерный 1, далее Сибирский Авангард (2004-2010 гг) содержание Р2О5 в пахотном горизонте 0-20 см в вариантах без внесения удобрений составляло 91, 125, 120 и 150 мг/кг почвы на фонах 0, I, II и III соответственно. В вариантах же с ежегодным внесением P60 - 133, 186, 220 и 203 мг/кг соответственно различным фонам по обеспеченности подвижным фосфором (табл. 2).
В последующие годы (201 1 -2015 гг) эти различия сохранялись при увеличении содержания фосфора в удобренных вариантах за счет положительного его баланса.
Отмеченные закономерности в содержании подвижных форм фосфора более детально проанализированы за весь период длительного интенсивного использования орошаемой лугово-черноземной почвы и опубликованы ранее [6].
По калию сложно выявить какие-либо закономерности, как во времени, так и в зависимости от вариантов удобренности в опыте.
В период с 1999 по 2002 гг урожайность и качество сорта Омский 90 были
доза азотных удобрений Ы30 увеличивала продуктивность в среднем по фактору на 0,5 т/га, или на 15,8%.
Наибольшее содержание белка в зерне, 15,1-15,4%, что характерно только для голозерных сортов, отмечено при внесении азотныхудобрений (Ы30-60) на фоне со средним содержанием фосфора, но при урожайности, не превышающей 3 т/га зерна или при внесении Ы60 Р60 и урожайности около 4 т/га. В целом азотные удобрения достоверно повышали содержание белка с 12,3 до 14,3%. Во всех вариантах опыта содержание крахмала - 61-63% и жира - 2,9-3,2% слабо зависели от уровня удобренности.
В аналогичных условиях минерального питания более продуктивным был ячмень Сибирский Авангард, однако в контроле он формировал 2,3 т/га зерна, в то время как Омский 90 и Омский голозерный 1 - до 3 т/га. При слабой отзывчивости на азотные удобрения на фонах с повышенным или высоким содержанием фосфора урожайность повышалась до 4-4,5 т/га (табл. 4).
В среднем по фактору А внесение Р60 повышало урожайность на 1,19 т/га зерна, или на 37,7%, то есть в три раза больше, чем на ячмене Омский голозерный 1. Проявлялась различная реакция сортов на условия минерального питания, смоделированные в многофакторных опытах. 3. Урожайность и белковость зерна ячменя Омский голозерный 1 в зависимости от уровня удобренности, т/га, 2004-2007 гг.
тесно связаны с уровнем минерального питания. При сочетании Ы30 с повышенным и высоким фоном содержания фосфора урожайность составляла 4,034,37 т/га зерна с содержанием белка не более 11,5-12,0%. При увеличении дозы азота до 60 кг д.в./га урожайность существенно не повышалась, но содержание белка достигало 13% и более. Это было особенно заметно в вариантах без компенсации выноса фосфора, где урожайность стабилизировалась на уровне 2,88-3,21 т/га зерна [7].
Затем в севооборот был включен сорт Омский голозерный 1, который при внесении Ы30 и Р60 в сочетании с фоном повышенного содержания фосфора обеспечивал сбор 4 т/га зерна при урожайности в контроле 2,94 т/га (табл. 3).
Вариант Фон по обеспеченности Р2О5 (С) Среднее по фактору
фосфор (A), кг д.в./га азот (B), кг д.в./га 0 I II III А В
Р 60 N60 N6300 0 Урожайность, т/га 3,92 4,00 3,96 4,06 3,81*
3,73 4,03 3,88 4,00 3,73
3,39 3,49 3,18 3,14 3,67**
0 N60 N6300 0 3,05 3,87 3,77 3,86
3,04 3,34 3,59 3,77 3,37 3,17***
2,94 3,15 3,08 2,96
Среднее, С 3,34 3,65 3,58 3,63
НСР- А - 0,15; В 05 - 0,18; С - 0,21; для частных средних - 1,52
Белок, %
Р 60 N60 15,1 14,5 14,7 13,9 14,3*
N6300 0 14,3 13,7 13,4 13,7 13,4
12,8 11,5 11,8 11,7 14,0**
0 N60 N6300 0 15,2 15,4 13,9 14,4 14,2 12,7 13,8 13,8 12,2 12,8 13,1 11,5 13,6
12,3***
Среднее, С 14,4 13,5 13,3 12,8
НСР' А - 0,32; В 05 - 0,38; С - 0,46; для частных средних - 1,13
- среднее для N
- среднее для N
Предпосевное внесение фосфора наиболее эффективно на фоне со средним его содержанием, оно формирует прибавку 0,67 т/га зерна, или 22,2%, со снижением ее на фонах с более высокой обеспеченностью до 5,4-11,3%. В среднем по фактору увеличение составило 0,36 т/га, или 10,7%. Повышение дозы азота с Ы30 до Ы60 не привело к существенному росту урожайности, а минимальная для условий орошения
* - среднее для
Ячмень Аннабель немецкой селекции, предназначенный для пивоварения, в контроле формировал 2,31 т/га зерна с низким содержанием белка, так же как и сорт Сибирский Авангард. Однако повышение уровня удобренности не способствовало резкому увеличению урожайности. При слабой реакции на азотные удобрения повышение фосфатного потенциала почвы увеличило урожайность до 3,0-3,3 т/га зерна.
4. Урожайность зерна ячменя Сибирский Авангард в зависимости от уровня удобренности, т/га, 2008-2010 гг.
Вариант Фон по обеспеченности Р2О5 (С) Среднее по фактору
Фосфор (А), кг д.в./га азот (В), кг д.в./га 0 I II III А В
Р 60 N60 N30 0 N60 N6300 0 3,88 4,51 4,56 4,48 3,78*
4,04 4,43 4,61 4,54 4,34
0 4,13 2,64 4,38 3,36 4,38 3,30 4,16 3,52 3,78**
2,31 3,16 3,32 3,85 3,15 3,68***
2,30 3,29 3,29 3,50
Среднее, С 3,22 3,86 3,91 4,01
НСР05: А - 0,23; В - 0,29; 05 ' ' ' ' С - 0,33; для частных средних - 0,81
* - среднее для N ; ** - среднее для N;
- среднее для N0
Основным фактором, ограничивающим реализацию потенциала продуктивности данного сорта, была слабая устойчивость его к почвенным и листостеблевым инфекциям, что требовало дополнительных защитных мероприятий.
Ячмень яровой Саша также реагировал на различный уровень азотно-фосфорного питания. Достоверный рост урожайности обеспечило как предпосевное внесение фосфорсодержащих удобрений, так и последействие ранее созданных фонов с различной обеспеченностью фосфором. В среднем по фактору предпосевное внесение Р60 повышало урожайность на 0,77 т/га, при более высокой прибавке - 1,31 т/га к фону со средним содержанием фосфора, то есть к контролю по этому фактору, при снижении прибавки до 0,45-0,82 т/га на фонах с более высоким содержанием фосфора (табл. 5).
предпосевное внесение фосфора повышало белковость на 0,83% в среднем по фактору. То же можно сказать и о влиянии азотных удобрений, особенно Ы60. Содержание крахмала по вариантам составляло 57-58% и слабо зависело от уровня удобренности. Содержание жира в зерне ячменя ярового изменялось от 1,96 до 2,83%, с тенденцией снижения к фону с высоким содержанием фосфора.
Таким образом, районированные сорта ярового ячменя Омский 90, Омский голозерный 1, Сибирский Авангард, Саша и др. в орошаемых агроценозах на черноземных почвах юга Западной Сибири формируют 4,5-4,7 т/га и более высококачественного зерна. Сочетание в агротехнологии умеренного уровня химизации (М30-60Р60) с орошением позволяет реализовать высокий биологический потенциал основной зернофуражной культуры сибирского растениеводства.
5. Урожайность и белковость зерна ярового ячменя Саша в зависимости от условий минерального питания, 2011-2015 гг.
Вариант Фон по обеспеченности Р2О5 (С) Среднее по фактору
фосфор (A), кг д.в./га азот (B), кг д.в./га 0 I II III А В
N60 N6300 0 Урожайность, т/га 3,75 4,26 4,72 4,47 3,97*
Р 60 3,60 4,35 4,49 4,41 4,12
3,42 3,87 4,03 4,09 3,78**
N60 N6300 030 2,51 3,95 3,84 4,30
0 2,19 3,59 3,62 3,97 3,35 3,45***
2,13 3,42 3,32 3,33
Среднее, С 2,93 3,91 4,00 4,10
НСР05 - А - 0,17; В - 0,23; С 05 - 0,25; для частных средних - 0,60
Белок, %
N60 N6300 0 14,15 13,80 13,94 13,75 13,75*
Р 60 13,93 13,70 13,89 13,57 13,68
13,60 13,20 13,53 13,17 13,23**
N60 N6300 13,59 13,53 13,73 13,48
0 13,25 12,62 12,53 12,33 12,85 12,83***
030 12,89 12,08 12,19 12,02
Среднее, С 13,57 13,15 13,30 13,05
НСР05 - А - 0,29; В - 0,36; С 05 - 0,42; для частных средних - 1,02
* - среднее для N60;
- среднее для N30; *** -
Азотные удобрения на ячмене этого сорта были менее эффективными, однако достоверное повышение на 0,33 т/га обеспечило внесение Ы30 и 0,52 т/га - Ы60. Сочетание азотных и фосфорных удобрений повышало урожайность с 2,13 до 4,72 т/га, то есть более чем в два раза.
Белковость зерна в меньшей мере зависела от изучаемых факторов. Однако
среднее для Ы0
Литература.
1. Гоф В.Ф. Интенсификация земледелия при орошении на черноземных почвах Западной Сибири: автореф. ... дис. д-ра с.-х. наук. Омск, 1995. 32 с.
2. Аниськов Н.И., Поползухин П.В. Яровой ячмень в Западной Сибири (селекция, семеноводство, сорта): монография. Омск: Вариант-Омск, 2010. 388 с.
3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970. 487 с.
4. Кочергин А.Е. Потребность растений в азотных удобрениях: науч. тр. Омск: СибНИИСХ, 1973. Т. 5 (20). С. 33-37.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
6. Фосфатный режим длительно орошаемой лугово-черноземной почвы в лесостепи Западной Сибири / В.С. Бойко, С.П. Гавар, Е.Н. Морозова, А.Ю. Тимохин // Агрохимия. 2015. № 3. С. 10-16.
7. Бойко В.С., Кондакова Е.Н. Минеральное питание пивоваренного ячменя на орошаемых землях // Земледелие. 2006. № 2. С. 32.
Spring Barley in Irrigated Agricultural Cenosis of Forest-Steppe of Western Siberia
V.S. Boyko, A.Yu. Timokhin, T.M. Khaseinov
Siberian Research Institute of Agriculture, prospekt Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation
Summary. The investigation in order to identify opportunities to increase and stabilize the spring barley yield by improving the conditions of mineral nutrition was conducted in the three-factor experiment at irrigated research stationary in the forest-steppe of Western Siberia. Experimental design included a combination of backgrounds with different mobile phosphorus level: average (background 0), increased (backgrounds I and II), high (background III) with variants of presowing nitrogen (the N60, N30 and N0) and phosphate (P60, P0) fertilizing. Omsky golozerny 1 variety (2004-2007) with the application of N30 and P60 against the background of higher phosphorus content formed 4 t/ha of grain with the average yield in the control of 2.94 t/ha. Nitrogen fertilizer increased the protein content from 12.3 to 14.3%, with the weak dependence of the starch and oil content from the fertilizer level. In subsequent years (2008-2010) barley Sibirsky Avangard formed the grain yield of 2.3 t/ha in the control variant. Against the backgrounds with increased and high phosphorus content (I-III) the grain yield increased to 4-4.5 t/ha. The combination of nitrogen and phosphate fertilizers (N60P60) with the background of increased phosphorus content increased barley variety Sasha productivity (20112015) from 2.13 to 4.72 t/ha, that was more than two times. The grain protein content depended from the studied factors to a lesser degree. To obtain 4.5-5.0 t/ha of grain of the zoned barley varieties it was necessary to create an increased and a high level of phosphorus due to the effect or aftereffect of phosphorus fertilizerwith pre-sowing application of mineral nitrogen (N30-60).
Keywords: Western Siberia, irrigation, nitrogen, phosphorus, potassium, spring barley, grain 3 yield, protein content in grain, fertility.
Author Details: V.S. Boyko, D. Sc. (Agr.), | deputy director (e-mail: [email protected]); A.Yu. (D Timokhin, research fellow; T.M. Khaseinov, е graduate student. и
For citation: Boyko V.S., Timokhin A.Yu., ф Khaseinov T.M. Spring Barley in Irrigated z Agricultural Cenosis of Forest-Steppe of ф Western Siberia. Zemledelie. 2016. No 3. 2 Pp. 37-37 (in Russ.) 2
