CC BY
41
УДК 631.581.2:631.582:633.11:631.147(470.44/47)
ЗанятыЕ пары как предшественники озимой пшеницы в органическом
ЗЕМЛЕДЕЛИИ нижнего Поволжья
Зеленев Александр Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры земледелия и агрохимии
е-таИ: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет»
Ключевые слова: органическое земледелие, предшественники, приемы био-логизации, озимая пшеница.
Аннотация. Приводятся результаты исследований по изучению эффективности занятых сидеральными культурами паров как предшественников озимой пшеницы в воспроизводстве плодородия светло-каштановых почв, урожайности и качества зерна изучаемой культуры в органическом земледелии Нижнего Поволжья. Исследования показали, что замена чистого пара занятым фацелией на сидерат обеспечивает увеличение поступления органического вещества в почву по сравнению с контрольным вариантом на 3,09 т/га, положительный баланс органического вещества - +4,05 т/га, самое высокое поступление в почву с органическим веществом озимой пшеницы азота, фосфора и калия соответственно 41,2; 8,6 и 13 кг/ га, наибольший положительный баланс основных элементов питания в почве: по азоту, фосфору и калию соответственно +16,2; +2 и +11,2 кг/га, более экономное расходование почвенной влаги растениями озимой пшеницы: коэффициент водопотребления составил 147,5 мм/т, повышение качества зерна этой культуры и урожайности на 7,5 %.
Введение
В результате применения в земледелии Нижнего Поволжья интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур возрастают объемы используемых средств защиты растений, минеральных удобрений, стимуляторов роста, ингибиторов почвенной биоты, что приводит к изменениям экологического равновесия агроландшафтов, падению плодородия почв, снижению количества и качества выращиваемой сельскохозяйственной продукции, развитию водной эрозии и дефляции, ухудшению рентабельности производства зерновых культур [1, 2].
В засушливых условиях подзоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья экономически выгодным путем восстановления их плодородия и увеличения производства зерна озимой пшеницы является биологизация земледелия, включающая введение в севооборот занятых паров с посевом сидеральных культур, выводных полей многолетних бобовых трав, зерновых, зернобобовых, масличных и пропашных культур с различной корневой системой, а также заделку в почву их пожнивно-корневых остатков и соломы. Это будет способствовать увеличению пополнения запасов органического вещества и гумуса в почве, получению стабильного урожая зерновых культур при минимальном экологическом риске [3, 4].
При переходе на органическое земледелие, элементом которого являются полевые биологизированные севообороты с занятыми сидеральными парами в качестве предшественников озимой пшеницы, необходимо решить главный вопрос воспроизводства органического вещества и гумуса в почве. Использование чистого пара как предшественника озимой пшеницы способствует ухудшению экологических свойств, структуры, усилению минерализации гумуса и эрозии почвы [5, 6, 7].
Цель исследований - изучить эффективность занятых сидеральными культурами паров как предшественников озимой пшеницы в повышении основных показателей плодородия светло-каштановых почв, урожайности и качества зерна данной культуры в органическом земледелии Нижнего Поволжья.
Материал и методика исследований
Исследования проводили в сухостепной зоне каштановых подзоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья в 2018-2019 гг. Почва опытного участка светло-каштановая иловатокрупнопылеватая тяжелосуглинистая - содержание физического песка - 49,3 % и физической глины - 50,7 %, гумуса в пахотном 0-0,3 м слое почвы 1,74-2 %, общего азота 0,12 %, фосфора - 0,11 %. Сумма обменных оснований составляет 25,7 мг-экв./100 г почвы, т. е. почва обладает невысокой обменной активностью. Степень обеспеченности гидролизуемым азотом низкая -3,2-4 мг, подвижным фосфором средняя - 1,7-3 мг и обменным калием повышенная - 30-40 мг/100 г почвы. Реакция почвенного раствора слабощелочная. В пахотном слое рН-8,1. Засоленность почвообразующей породы и различная степень солонцеватости почвенного профиля обусловливают неблагоприятные водно-физические свойства почвы.
Для подзоны светло-каштановых почв характерна сухая осень и влажная весна. Среднегодовая температура воздуха около 10 0С, среднегодовое количество осадков составляет 339,2 мм. Сумма осадков за 2017-2018 и 2018-2019 сельскохозяйственные годы соответственно составила 391 и 388,3 мм. Продолжительность безморозного периода колеблется в пределах 180-200 дней. Зима малоснежная, теплая, однако нередки пониженные температуры до -35 0С. Ежегодно во время вегетации растений озимой пшеницы наблюдаются продолжительные засушливые периоды. Наиболее часты они в июле и августе. Опыт заложен в соответствии с
общепринятой методикой полевого опыта по Б.А. Доспехову. Размещение вариантов опыта рендомизированное. Повторение трехкратное. Общая площадь опытной делянки 900 м2 (18х50 м), учетной - 728 м2.
Предшественники и приемы биологизации как элементы органического земледелия изучали в следующих полевых специализированных сидеральных севооборотах:
1) зернопаровой четырехпольный: пар чистый - пшеница озимая - нут - ячмень яровой (контроль);
2) зернопаровой пятипольный: пар занятый (донник на сидерат) - пшеница озимая - нут - ячмень яровой - горчица + донник;
3) зернопаротравяной семипольный: пар занятый (овес на сидерат) - пшеница озимая - горчица - нут - сафлор красильный - ячмень яровой - эспарцет (выводное поле);
4) зернопаротравянопропашной семипольный: пар занятый (фацелия на сиде-рат) - пшеница озимая - пшеница яровая - нут - сорго зерновое - ячмень яровой - люцерна (выводное поле).
В севооборотах применяли общепринятую для Нижнего Поволжья технологию возделывания полевых культур за исключением изучаемых приемов. В первом контрольном четырехпольном севообороте предшественником озимой пшеницы был чистый пар. В этом варианте солома всех выращиваемых культур убиралась с поля, а запахивались в почву только их пожнивно-корневые остатки. Во втором, третьем и четвертом севооборотах предшественниками озимой пшеницы были занятые сидеральные пары соответственно с донником, овсом и фацелией на зеленое удобрение. Донник Колдыбанский высевали бинарным способом с горчицей нормой 6 млн. шт./га, а овес Астор нормой 3,5 млн. и фацелию Рязанская нормой 4 млн. шт./га чистым посевом весной. В июне донник и фацелию в фазе бутонизации, овес в фазе выметывания измельчали тяжелой дисковой бороной БДТ-3 и заделывали в верхний слой почвы на глубину 0,1-0,12 м в качестве сидерального удобрения. Помимо этого, в этих севооборотах солома выращиваемых зерновых культур измельчалась и также заделывалась в почву. В сентябре после предпосевной культивации высевали озимую пшеницу Камышанка 5 нормой высева 3 млн. штук всхожих семян на 1 га обычным рядовым способом с междурядьями 0,21 м при запасах продуктивной влаги в посевном слое не менее 10 мм и температуре 17-19 0С зерновой сеялкой Дон-114 на глубину 0,06-0,08 м, которая способна работать по традиционной, минимальной и нулевой технологиям обработки почвы.
Исследования проводили по общепринятым методикам: влажность почвы определяли термостатно-весовым методом; засоренность посевов учитывали количественно-весовым методом; учет массы корневых и пожнивных остатков - методом монолитов по Н.З. Станкову; содержание общего азота, фосфора и калия в растительных остатках и зерне, соответственно, - методом мокрого озоления по Къельдалю, колометрически и на пламенном фотометре; качество зерна: содержание сырого протеина (белок) по ГОСТ 10846-91, содержание клейковины и ее качество по ГОСТ 13586.1-68, стекловидность согласно ГОСТ 10987-76, натура - литровая Пурка ГОСТ 10840-64; учет хозяйственной урожайности проводили методом сплошной комбайновой уборки поделяночно с последующим пересчетом на 100 % чистоту и стандартную 14 % влажность. Урожайные данные были статистически обработаны методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову на компьютере.
Результаты исследований
Многолетними исследованиями установлено, что регулирование органического вещества в севооборотах, поступающего от возделываемых культур, является залогом воспроизводства плодородия почв. Зеленые удобрения, пожнивно-корне-вые остатки и солома полевых культур являются единственным и ничем не заменимым источником поступления органического вещества в почву. Чистая первичная продукция агроценозов зависит от выращиваемой культуры, погодных условий, применяемой технологии и меняется в пределах 6-20 т/га. По мере насыщения севооборотов ранними яровыми зерновыми и зернобобовыми культурами годовое количество растительных остатков снижается, увеличение площади под озимыми и пропашными зерновыми культурами приводит к их возрастанию [8].
Важное значение имеет то количество органического вещества, которое поступает в верхний 0,1-0,12 м слой почвы с сидеральной массой донника, овса и фацелии в занятых парах - предшественниках озимой пшеницы (табл. 1).
Таблица 1 - Количество поступившего органического вещества с надземной и корневой воздушно-сухой массой сидеральных культур в почву под озимую пшеницу, т/га (среднее за 2018-2019 гг.)
№ варианта Культура Воздушно-сухая масса
надземная корневая всего
2 Донник 2 г. ж. 0,68 0,38 1,06
3 Овес 0,63 0,2 0,83
4 Фацелия 0,63 0,39 1,02
Из данных таблицы видно, что в среднем за два года исследований в почву поступает с надземной воздушно-сухой массой сидеральных культур примерно одинаковое количество органического вещества 0,63-0,68 т/га. Самое большое количество органического вещества поступает в почву с корневой воздушно-сухой массой донника и фацелии соответственно 0,38 и 0,39 т/га. Наибольшее общее количество органического вещества поступает в почву с сидеральной массой донника - 1,06 т/га, несколько ниже с фацелией - 1,02 т/га и самое низкое с овсом - 0,83 т/га.
В дальнейшем различное количество органического вещества, которое поступает в почву с сидеральной массой донника, овса и фацелии в занятом пару под озимую пшеницу влияет на образование и поступление его в почву с растительными остатками этой культуры (табл. 2).
Таблица 2 - Баланс органического вещества у озимой пшеницы в зависимости от предшественников и приемов биологизации, т/га (среднее за 2018-2019 гг.)
№ варианта Предшественник, прием биологизации Органическое вещество Баланс, +
Накопилось Отчужде-но Поступило в почву
1(к) Пар чистый 5,03 3,07 1,96 -1,11
2 Пар занятый (донник на сидерат) 5,42 0,96 4,46 + 3,5
3 Пар занятый (овес на сидерат) 4,81 0,94 3,87 + 2,93
4 Пар занятый (фацелия на сидерат) 6,05 1 5,05 +4,05
Из данных таблицы видно, что в среднем за два года исследований самое высокое количество органического вещества накапливается у озимой пшеницы, которая выращивается по занятому пару с фацелией на сидерат - 6,05 т/га, что выше контрольного варианта, где эта культура выращивается по чистому пару на 1,02 т/ га или 20,3 %. При размещении озимой пшеницы по занятому сидеральному пару с
донником его накапливается по сравнению с контролем выше на 0,39 т/га или 7,7 %. По предшественнику занятый пар с овсом накопление органического вещества у растений озимой пшеницы было меньше контроля на 0,22 т/га или 4,4 %.
Так как в контрольном варианте зерно и солома озимой пшеницы отчуждаются с поля, то здесь отмечаются большие потери органического вещества - 3,07 т/га. В остальных вариантах они составляют 0,94-1 т/га.
Самое высокое количество органического вещества поступает в почву с растительными остатками озимой пшеницы, размещенной в севообороте по занятому пару с фацелией - 5,05 т/га, что выше контрольного варианта на 3,09 т/га. При размещении этой культуры по предшественникам занятый пар с донником и овсом на сидерат в почву возвращается соответственно 4,46 и 3,87 т /га органического вещества, что выше контроля на 2,5 и 1,91 т/га.
Положительный баланс органического вещества достигается во всех вариантах, где озимая пшеница размещается в севооборотах по предшественникам занятый сидеральный пар: с фацелией +4,05; донником +3,5 и овсом +2,93 т/га. В контрольном варианте, где предшественником этой культуры был чистый пар наблюдается отрицательный баланс органического вещества -1,11 т/га.
Запас продуктивной влаги в посевах полевых культур является главным лимитирующим фактором в формировании урожая. Предшественники озимой пшеницы по-разному влияют на его величину, способствуют накоплению, сохранению и рациональному потреблению почвенной влаги. Сидеральные пары по запасам влаги в почве уступают чистым, так как сидеральные культуры иссушают почву в результате использования влаги на транспирацию. Сидеральные пары перед уходом в зиму имеют на 12 мм меньше запасов доступной влаги по сравнению с чистым паром. Но данные о количестве влаги в почве в предзимний и весенний периоды говорят о преимуществе сидерального пара перед чистым в усвоении осадков. В чистых парах за счет осадков запасы влаги в почве увеличиваются всего на 11-16 мм, тогда как в сидеральных на 26-43 мм [9]. Отмечается, что при весеннем возобновлении вегетации растений озимой пшеницы запасов продуктивной влаги было достаточно для получения высокой урожайности. Только по предшественнику занятый пар ее количество в почве было на 10 мм ниже, чем по паровым предшественникам. К концу вегетации озимой пшеницы запасы продуктивной влаги в почве снизились до 45-54 мм, но это не повлияло на урожайность этой культуры [10].
В засушливых условиях подзоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья поступление в занятом пару органического вещества в виде сидеральной массы донника, овса и фацелии способствует более экономному расходованию почвенной влаги на формирование урожая озимой пшеницы (табл. 3).
Таблица 3 - Запас продуктивной влаги в 1 м слое почвы, суммарное водопотребление озимой пшеницы и его коэффициенты в зависимости от предшественников и приемов биологизации (среднее за 2018-2019 гг.)
Показатель № варианта
1(к) 2 3 4
Предшественник, п |рием биологизации
Пар чистый Пар занятый (донник) Пар занятый (овес) Пар занятый (фацелия)
Запас влаги перед посевом, мм 38,5 29,6 33,7 29,6
Запас влаги перед уходом в зиму, мм 94,5 84,3 89,5 85,3
Осадки периода, мм 67,6 67,6 67,6 67,6
Показатель № варианта
1(к) 2 3 4
Предшественник, п |рием биологизации
Пар чистый Пар занятый (донник) Пар занятый (овес) Пар занятый (фацелия)
Осеннее водопотребление, мм 11,6 12,9 11,8 11,9
Запас влаги при весеннем отрастании, мм 81,7 75,5 80,8 79,9
Запас влаги в уборку, мм 17,4 18,2 17,9 17,4
Осадки периода, мм 73,1 73,1 73,1 73,1
Весенне-летнее водопотребление, мм 137,4 130,4 136 135,6
Суммарное водопотребление, мм 149 143,3 147,8 147,5
Коэффициент водопотребления, мм/т 160,2 149,3 157,2 147,5
Окупаемость водных ресурсов урожайностью, кг/мм 6,2 6,7 6,3 6,8
Из данных таблицы видно, что в среднем к посеву озимой пшеницы по чистому пару в метровом слое почвы запас продуктивной влаги был самым высоким и составлял 38,5 мм. По занятым сидеральным парам этот показатель снижался и колебался от 29,6 мм по предшественникам занятый пар с донником и фацелией до 33,7 мм по предшественнику занятый пар с овсом. К уходу в зиму растений озимой пшеницы запасы влаги в почве пополняются в результате выпавших осенних осадков. В метровом слое почвы они составляли 84,3-94,5 мм в зависимости от предшественников. Самые высокие запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при весеннем возобновлении вегетации озимой пшеницы обеспечивались при размещении по чистому пару - 81,7 мм и занятому пару с овсом на сидерат - 80,8 мм. К уборке озимой пшеницы эти показатели снижаются до минимальных значений из-за потребления растениями.
Самое высокое суммарное водопотребление у растений озимой пшеницы обеспечивалось по предшественнику чистый пар в контрольном варианте - 149 мм. При размещении этой культуры по занятым парам с овсом и фацелией на сидерат в семипольных севооборотах суммарное водопотребление составляло соответственно 147,8 и 147,5 мм, что ниже контроля на 1,2 и 1,5 мм или 0,8 и 1 %. Самое низкое суммарное водопотребление обеспечивалось при размещении озимой пшеницы в пятипольном севообороте по занятому пару с донником на сидерат - 143,3 мм, что ниже, чем в контрольном варианте на 5,7 мм или 3,8 %.
Самый низкий коэффициент водопотребления у озимой пшеницы обеспечивается при возделывании по занятому пару с фацелией на сидерат - 147,5 мм/т, что ниже контрольного варианта на 12,7 мм/т или 7,9 %, где этот показатель был самым высоким и составлял 160,2 мм/т. Окупаемость водных ресурсов урожайностью озимой пшеницы колебалась от 6,2 кг/мм по предшественнику чистый пар в контроле до 6,8 кг/мм по занятому пару с фацелией на сидерат.
Самое сильное фитосанитарное воздействие в борьбе с сорной растительностью оказывают чистые пары, в которых в течение одного периода парования уничтожается до 60 % сорняков [11, 12]. Однако некоторые ученые утверждают, что наибольшее снижение засоренности посевов озимой пшеницы обеспечивали занятые сидеральные пары по сравнению с чистым паром на 31,9 %, что объясняется высокой конкурентной способностью сидеральных культур [10].
Наши исследования показывают, что использование занятых сидеральных па-
ров в качестве предшественников озимой пшеницы повышает численность и воздушно-сухую массу сорной растительности к ее уборке (табл. 4).
Таблица 4 - Засоренность посевов озимой пшеницы (среднее за 2018-2019 гг.)
№ варианта Предшественник, прием биологизации Группа сорняков Количество, шт./ м2 Сырая масса, г/м2 Воздушно-сухая масса,г/ м2
1(к) Пар чистый Малолетние Многолетние Всего 7 7 14 75,6 77,8 153,4 18.4 19.5 37,9
2 Пар занятый (донник) Малолетние Многолетние Всего 23 13 36 82,2 116,3 198,5 27,1 32.5 59.6
3 Пар занятый (овес) Малолетние Многолетние Всего 15 6 21 78,3 50,2 128,5 17,6 18,4 36
4 Пар занятый (фацелия) Малолетние Многолетние Всего 15 10 25 113,9 100,4 214,3 35,9 30,6 66,5
Анализ таблицы показывает, что в среднем за два года исследований засоренность посевов озимой пшеницы к уборке по предшественникам занятые пары выше, чем по паровому предшественнику. Так самый высокий показатель наблюдается по занятому пару с донником на сидерат - 23 шт./м2, что выше контроля, где озимая пшеница возделывается по чистому пару на 16 шт./м2. По предшественникам занятый пар овсом и фацелией на сидерат засоренность малолетними сорняками была также выше, чем в контроле на 8 шт./м2. Однако следует отметить, что по классификации А.С. Шинкаренко и А.П. Силкина засоренность посевов озимой пшеницы малолетними сорняками по чистому пару равная 7 шт./м2 считается слабой, по занятым парам - средней.
Засоренность посевов озимой пшеницы к уборке многолетними сорняками самая низкая в варианте, где она возделывается по занятому пару с овсом на сидерат - 6 шт./м2, что ниже, чем в контрольном варианте на 1 шт./м2 или 14,3 %. В остальных вариантах засоренность многолетними сорняками была выше контроля. Так по предшественнику занятый пар с фацелией на сидерат она выше контроля на 3 шт./м2 или 42,9 %, по занятому пару с донником на сидерат на 6 шт./м2 или 85,7 %. Однако засоренность многолетними сорняками посевов озимой пшеницы по предшественникам чистый пар и занятый овсом на сидерат была сильной, а по занятому пару с донником и фацелией на сидерат очень сильной.
Максимальное общее количество сорной растительности к уборке озимой пшеницы наблюдается в варианте, где предшественником этой культуры является занятый пар с донником на сидерат - 36 шт./м2, что выше контрольного варианта, где озимая пшеница размещается по чистому пару на 22 шт./м2. Занятые пары с овсом и фацелией на сидерат как предшественники озимой пшеницы по этому показателю также превышают контроль соответственно на 14 и 11 шт./м2. Такая же закономерность прослеживается по сырой и воздушно-сухой массе сорняков к уборке озимой пшеницы.
Исследованиями установлено, что замена чистого пара на занятый обеспечивает улучшение режима питания почвы за счет более рационального расхода основных макроэлементов [13, 14]. Расширенное воспроизводство плодородия почв, положительный и бездефицитный баланс питательных веществ в почве достига-
ется при использовании органических удобрений: пожнивно-корневых остатков и соломы культур, сидератов, многолетних трав (табл. 5).
Таблица 5 - Количество основных элементов питания, поступивших в почву с органическим веществом сиде-ральных культур под озимую пшеницу, кг/га (среднее за 2018-2019 гг.)
№ Надземная масса Корни Всего
варианта Культура N P2O5 К20 N P2O5 К20 N P2O5 К20
2 Донник 2 г. ж. 22,1 3,1 5 4,6 1 4,2 26,7 4,1 9,2
3 Овес 10,4 1,9 7,7 2,1 0,6 1,6 12,5 2,5 9,3
4 Фацелия 15,7 2,5 12,5 4,9 1,1 8,3 20,6 3,6 20,8
Из данных таблицы видно, что в среднем за два года исследований больше всего основных элементов питания поступает в почву с надземной массой сиде-ральных культур. Так, самое высокое количество азота и фосфора поступает с надземной массой донника - соответственно 22,1 и 3,1 кг/га, калия - с надземной массой фацелии - 12,5 кг/га. С корнями больше всего азота, фосфора и калия в почву поступает у фацелии соответственно 4,9; 1,1 и 8,3 кг/га. В общем больше всего в почву поступает азота и фосфора с органическим веществом донника соответственно 26,7 и 4,1 кг/га, калия с фацелией - 20,8 кг/га.
Динамика основных элементов питания, поступивших в почву с органическим веществом озимой пшеницы в зависимости от предшественников и приемов био-логизации в полевых севооборотах, представлена в таблице 6.
Таблица 6 - Круговорот основных элементов питания, поступивших в пахотный слой почвы с органическим веществом озимой пшеницы в зависимости от предшественников и приемов биологизации, кг/га севооборотной площади (среднее за 2018-2019 гг.)
№ Предше- Накопилось Отчуждено Поступило Баланс, +
варианта ственник, прием биологизации N P2O5 К20 N P2O5 К20 N P2O5 К20 N P2O5 К20
1(к) Пар чистый 55,1 11,7 9,8 38,8 8,4 6,3 16,3 3,3 3,5 -22,5 -5,1 -2,8
2 Пар занятый (донник) 59,3 14 12,6 23,7 6,3 1,6 35,6 7,7 11 + 11,9 + 1,4 + 9,4
3 Пар занятый (овес) 52,8 12,2 9,8 22,7 5,8 1,5 30,1 6,4 8,3 +7,4 +0,6 + 6,8
4 Пар занятый (фацелия) 66,2 15,2 14,8 25 6,6 1,8 41,2 8,6 13 + 16,2 + 2 + 11,2
Из данных таблицы видно, что в среднем больше всего накапливается азота, фосфора и калия у озимой пшеницы, возделываемой по занятому пару с фацелией на сидерат - соответственно 66,2; 15,2 и 14,8 кг/га, что выше контрольного варианта, где эта культура возделывается по чистому пару, на 11,1; 3,5 и 5 кг/га или 20,1; 29,9 и 51 %.
Отчуждается с поля больше всего элементов питания с органическим веществом озимой пшеницы в контрольном варианте, где она возделывается по чистому пару: азота - 38,8 кг/га, фосфора - 8,4 кг/га и калия 6,3 кг/га. Меньше всего отчуждается основных элементов питания с органическим веществом озимой пшеницы, которая размещается в севообороте по занятому пару с овсом на сидерат: азота, фосфора и калия соответственно 22,7; 5,8 и 1,5 кг/га.
Самое высокое количество азота, фосфора и калия поступает в почву с органическим веществом озимой пшеницы, возделываемой по предшественнику занятый сидеральный пар с фацелией - соответственно 41,2; 8,6 и 13 кг/га, что выше
контрольного варианта, где эта культура возделывается по чистому пару, на 24,9; 5,3 и 9,5 кг/га. Размещение в севообороте озимой пшеницы по занятым парам с донником и фацелией на сидерат также способствует возвращению элементов питания в почву выше контроля: азота соответственно на 19,3 и 13,8 кг/га, фосфора - на 4,4 и 3,1 кг/га, калия - на 7,5 и 4,8 кг/га.
Положительный баланс основных элементов питания обеспечивается во всех вариантах, где озимая пшеница возделывается по занятым парам, отрицательный только в контрольном варианте, где предшественником этой культуры является чистый пар. Так самый высокий положительный баланс по азоту, фосфору и калию обеспечивается в варианте, где озимая пшеница размещается по предшественнику занятый пар с фацелией на сидерат соответственно +16,2; +2 и +11,2 кг/га. Этому варианту уступает вариант, где озимая пшеница возделывается по занятому пару с донником на сидерат: баланс по азоту составлял +11,9 кг/га, фосфору - +1,4 кг/га и калию - +9,4 кг/га. Самый низкий положительный баланс обеспечивался у озимой пшеницы по предшественнику занятый пар с овсом на сидерат: по азоту -+ 7,4; фосфору - +0,6 и калию - +6,8 кг/га.
Исследованиями установлено, что содержание клейковины в зерне озимой пшеницы колеблется от 23,4 % по предшественнику занятый неудобренный пар до 28,6 % по чистому унавоженному пару и до 28,8 % по сидеральному бобовому пару [15, 16]. Погодные условия при вегетации озимой пшеницы, характерные для данной зоны, дополнительное поступление в почву органического вещества с сидеральной массой, а с ним и элементов питания, особенно азота, значительно влияли на качество зерна этой культуры (табл. 7).
Таблица 7 - Качество зерна озимой пшеницы в зависимости от предшественников и приемов биологизации (среднее за 2018-2019 гг.)
№ варианта Предшественник, прием биологизации Сырой протеин (белок), % Количество сырой клейковины, % Качество сырой клейковины, ИДК Стекло-вид- ность, % Натура, г/л
1(к) Пар чистый 14,2 27 90 74 733
2 Пар занятый (донник) 15,5 31,6 97 85 748
3 Пар занятый (овес) 14,7 29,1 98 79 740
4 Пар занятый (фацелия) 16,2 30,6 94 85 742
Из данных таблицы видно, что в среднем за два года исследований содержание белка в зерне озимой пшеницы зависит от предшественников и приемов биологизации. Самое высокое его содержание обеспечивается при возделывании этой культуры по занятому пару с фацелией на сидерат в семипольном севообороте - 16,2 %, что выше контрольного варианта на 2 %. Также по этому показателю превышают контроль варианты, где озимая пшеница возделывается по предшественникам занятые пары с донником и овсом на сидерат соответственно на 1,3 и 0,5 %. Следует отметить, что содержание белка в зерне озимой пшеницы во всех вариантах опыта соответствовали оптимальному значению, которое находится в пределах 11-17 %.
Важным показателем, характеризующим качество зерна озимой пшеницы, является содержание сырой клейковины в нем. Оно было самым высоким в варианте возделывания озимой пшеницы по занятому пару с донником на сидерат в пятипольном севообороте - 31,6 %, что выше контрольного варианта на 4,6 %. Размещение озимой пшеницы по занятым парам с фацелией и овсом на сидерат в семи-
польных севооборотах способствовало повышению содержания сырой клейковины в зерне по сравнению с контролем соответственно на 3,6 и 2,1 % и составило 30,6 и 29,1 %. По предшественникам занятые пары качество зерна озимой пшеницы по количеству сырой клейковины соответствует второму классу, в контроле по предшественнику чистый пар оно третьего класса.
Зерно озимой пшеницы по качеству сырой клейковины в единицах ИДК соответствовало третьему классу и колебалось от 90 до 98 единиц в зависимости от вариантов опыта.
С показателем стекловидности связывают особенности консистенции эндосперма зерна, химического состава, физико-химических и технологических свойств. Стекловидность в определенной степени связана с содержанием белка и клейковины. К числу основных факторов, определяющих стекловидность, относятся сортовые особенности озимой пшеницы, погодные условия, предшественники и приемы биологизации. Так, самая высокая стекловидность зерна обеспечивается у озимой пшеницы, которая возделывается в пяти- и семипольном севооборотах по занятому пару с донником и фацелией на сидерат - 85 %, что выше контрольного варианта, где эта культура возделывается по чистому пару, на 11 %. Выращивание озимой пшеницы по занятому пару с овсом на сидерат в семипольном севообороте повышает стекловидность зерна по сравнению с контролем на 5 %. Следует отметить, что по стекловидности зерно озимой пшеницы по предшественникам занятый пар с донником и фацелией на сидерат соответствовало второму классу, а по занятому пару с овсом на сидерат и чистому пару - третьему.
Важным показателем качества зерна озимой пшеницы является его натура, т. е. выполненность. Чем выше натура зерна, тем больше в нем эндосперма и меньше оболочек. Из высоконатурного зерна - больший выход муки. Так, более выполненное зерно было у озимой пшеницы, возделываемой по занятому пару с донником на сидерат - 748 г/л, менее выполненное при выращивании по чистому пару в контрольном варианте - 733 г/л. Однако зерно во всех вариантах соответствовало высокому третьему классу.
Многолетними исследованиями установлено, что наименьшая урожайность зерна озимой пшеницы получается в неудобренном занятом кукурузном пару. Урожайность зерна озимой пшеницы в чистом неудобренном пару была на 0,94 т/га или на 35,7 % выше, чем в занятом. Все неудобренные сидеральные пары обеспечили урожайность зерна озимой пшеницы выше урожайности, полученной на неудобренном занятом и чистом пару. Прибавка составила 0,21-0,36 т/га или 5,9 и 10,1 %. При возделывании озимой пшеницы по сидеральному донниковому пару урожайность составляет 1,46 т/га, что на 0,27 т/га превышает таковую при выращивании ее по черному пару [17]. Данные по урожайности озимой пшеницы в зависимости от различных предшественников и приемов биологизации представлены в таблице 8.
Таблица 8 - Урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественников и приемов биологизации, т/га
№ варианта Предшественник, прием биологизации 2018 г. 2019 г. Средняя
1(к) Пар чистый 0,59 1,28 0,93
2 Пар занятый (донник на сидерат) 0,71 1,22 0,96
3 Пар занятый (овес на сидерат) 0,64 1,24 0,94
4 Пар занятый (фацелия на сидерат) 0,71 1,3 1
№ варианта Предшественник, прием биологизации 2018 г. 2019 г. Средняя
НСР05 0,11 0,18 0,06
Из данных таблицы видно, что в 2018 г. сформировалась более низкая урожайность озимой пшеницы, чем в 2019 г. Причем в 2018 г. существенная прибавка урожайности озимой пшеницы по сравнению с контрольным вариантом обеспечивалась только по предшественникам занятый пар с донником и фацелией на сиде-рат - 0,12 т/га. В 2019 г. прибавка урожайности этой культуры по занятым парам по сравнению с контролем была несущественной. В среднем за два года исследования существенной прибавка в урожайности озимой пшеницы была только в варианте размещения ее по предшественнику пар занятый сидеральный с фацелией - 0,07 т/га. По другим предшественникам прибавка в урожайности этой культуры была несущественной, математически недоказанной, т. е. по урожайности эти варианты были равноценны друг другу.
Выводы
В органическом земледелии сухостепной зоны каштановых подзоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья занятые сидеральные пары являются одним из эффективных элементов воспроизводства ее плодородия. Из изучаемых занятых паров, как предшественников озимой пшеницы, наибольшее значение имеет занятый пар с фацелией на сидерат, по которому обеспечивается увеличение поступления органического вещества в почву в 2,6 раза, основных элементов питания: азота в 2,5 раза, фосфора в 2,6 раза и калия в 3,7 раза, более экономное расходование почвенной влаги растениями, повышение урожайности и качества зерна изучаемой культуры.
Список литературы:
1. Несмеянова, М.А. Занятый пар как предшественник озимой пшеницы в условиях Юго-Востока ЦЧР / М.А. Несмеянова, А.В. Дедов, А.А. Дедов // Вестник НГАУ. - 2015. - № 3. - С. 31-37.
2. Перекрестов, Н.В. Почвенно-климатические условия Дубовского района Волгоградской области / Н.В. Перекрестов // Вестник Прикаспия. - 2019. - № 1 (24). - С. 25-30.
3. Дедов, А.В. Бинарные посевы в ЦЧР / А.В. Дедов, М.А. Несмеянова, Т.Г. Кузнецова. - Воронеж: Воронежский ГАУ, 2015. - 139 с.
4. Зеленев, А.В. Биологизированные приемы повышения плодородия почвы в органическом земледелии Нижнего Поволжья / А.В. Зеленев, Е.В. Семинченко // Вестник Курганской ГСХА. - 2019. - № 1 (29). - С. 4-6.
5. Антоненко, Д.А. Использование сложных компостов на основе отходов в системе органического земледелия / Д.А. Антоненко, Ю.Ю. Никифоренко, О.А. Мельник // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные науки. - 2019. - № 11. - С. 7-11.
6. Зеленев, А.В. Влияние предшественников, биологизированных приемов на продуктивность и качество зерна озимой пшеницы в условиях Нижнего Поволжья / А.В. Зеленев, Е.В. Семинченко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2019. - № 3 (55). - С. 65-72.
7. Коржов, С.И. Сидераты и их роль в воспроизводстве плодородия черноземов / С.И. Коржов, В.В. Верзилин, Н.Н. Королев. - Воронеж: Воронежский ГАУ,
2011. - 98 с.
8. Журбенко, А.К. Последействие применения органических и минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы на светло-каштановых почвах ВолгоДонского междуречья / А.К. Журбенко, Ю.А. Лаптина, Н.А. Куликова // Инновационные решения в аграрной науке - взгляд в будущее: материалы Международной научно-производственной конференции. Т. 1 / ФГБОУ ВО Белгородский ГАУ. - п. Майский, 2019. - С. 14-15.
9. Рулева, О.В. Влияние предшественников на формирование элементов продуктивности озимой пшеницы в условиях Нижнего Поволжья / О.В. Рулева, Е.В. Семинченко // Аграрная наука. - 2019. - № 4. - С. 68-72.
10. Долгополова, Н. В. Сидеральные пары как предшественники озимой пшеницы в Центральном Черноземье: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Н.В. Долгополова. - Курск, 2006. - 19 с.
11. Роль агротехнических приемов в технологии возделывания озимой пшеницы в условиях черноземных почв Среднего Поволжья / С.В. Богомазов, О.А. Тка-чук, Е.В. Павликова, А.Г. Кочмин // Нива Поволжья. - 2014. - № 2 (31). - С. 2-8.
12. Бородина, Н.Н. Продуктивность и качество озимой пшеницы в зависимости от способов основной обработки и складывающихся метеоусловий / Н.Н. Бородина, Л.П. Андриевская, В.И. Павленко // Научно-агрономический журнал. - 2019. - № 3 (106). - С. 16-18.
13. Болдырь, Д.А. Пищевой режим в паровых полях при различных обработках в условиях засушливого климата Нижнего Поволжья / Д.А. Болдырь, В.Ю. Селиванова // Научно-агрономический журнал. - 2019. - № 2 (105). - С. 4-6.
14. Урожайность зерна озимой ржи, вынос культурой элементов питания при применении удобрений в Вологодской области / О.В. Чухина, О.Д. Обряева, И.Е. Кулакова, Д.Е. Смирнов // Молочнохозяйственный вестник. - 2019. - № 2 (34). - С. 62-71.
15. Плескачев, Ю.Н. Урожайность и качество зерна различных сортов озимой пшеницы / Ю.Н. Плескачев, П.В. Ильяшенко // Научно-агрономический журнал. -2019. - № 4 (107). - С. 30-31.
16. Тихонов, Н.Н. Влияние предшественников на урожайность и качество зерна озимой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья / Н.Н. Тихонов // Молодой ученый. - 2016. - № 23. - С. 192-196.
17. Гребенников, В.Г. Урожайность озимой пшеницы и средообразующий потенциал многолетних бобовых трав как фактор биологизации земледелия / В.Г. Гребенников, И.А. Шипилов, О.В. Хонина // Аграрный вестник Урала. - 2019. - № 10 (189). - С. 2-8.
References:
1. Nesmeyanova M.A., Dedov A.V., Dedov A.A. Sown fallow land as a forecrop of winter wheat in the south-east of the Central Black Earth Economic Region. Vestnik Novosibirskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. [Bulletin of the Novosibirsk State Agricultural University], 2015, no. 3, pp. 31-37. (In Russian)
2. Perekrestov N.V. Soil and climatic conditions of the Dubovsky district of the Volgograd region. Vestnik Prikaspiya. [Bulletin of the Caspian Sea Region], 2019, no. 1(24), pp. 25-30. (In Russian)
3. Dedov A.V., Nesmeyanova M.A., Kuznetsova T.G. Binarnye posevy v Tsentral'nom Chernozemnom Regione [Binary crops in the Central Black Earth Economic Region].
Voronezh, Voronezhskiy State Agricultural University Publ., 2015. 139 p.
4. Zelenev A.V., Seminchenko E. V. Biologized methods of increasing soil fertility in organic crop farming of the Lower Volga Region. Vestnik Kurganskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii [Bulletin of the Kurgan State Agricultural Academy], 2019, no. 1(29), pp. 4-6. (In Russian)
5. Antonenko D.A., Nikiforenko Yu.Yu., Melnik O.A. Use of complex waste-based compost in organic farming system. Sovremennaya nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Estestvennie nauki. [Modern Science: Actual Problems in Theory and Practice. Series: Natural Science], 2019, no 11, pp. 7-11. (In Russian)
6. Zelenev A.V., Seminchenko E.V. Effect of forecrops, biological techniques on productivity and grain quality of winter wheat in the Lower Volga Region. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa [Proceedings of the Lower Volga Agrarian University Complex], 2019, no. 3(55), pp. 65-72. (In Russian)
7. Korzhov S.I., Verzilin V.V., Korolev N.N. Sideraty i ikh rol' v vosproizvodstve plodorodiya chernozemov [Cover crops and their role in Black Soil fertility reproduction]. Voronezh, Voronezhskiy State Agricultural University Publ., 2011. 98 p.
8. Zhurbenko A.K., Laptina Yu.A., Kulikova N.A. Aftereffect of organic and mineral fertilizers on winter wheat yield on light-chestnut soils of the Volga-Don Interfluve. Innovatsionnye resheniya v agrarnoy nauke - vzglyad v budushchee: materialy Mezhdunarodnoy nauchno-proizvodstvennoy konferentsii [Proc. of Int. Scientific and Production Conf. "Innovative solutions in agricultural science - a look into future"]. FGBOU VO Belgorodskiy Gosudarstvennyy Agrarnyy Universitet, 2019, vol.1, pp. 1415. (In Russian)
9. Ruleva O.V., Seminchenko E.V. Effect of forecrops on the formation of productivity elements in winter wheat in the Lower Volga region. Agrarnaya nauka [Agrarian science], 2019, no. 4, pp. 68-72. (In Russian)
10. Dolgopolova N.V. Sideral'nye pary kak predshestvenniki ozimoy pshenitsy v Tsentral'nom Chernozem'e. Kand. Dis. [Fallows with green manure as forecrops of winter wheat in the Central Black Soil region. Cand. Dis.]. Kursk, 2006. 19 p.
11. Bogomazov S.V., Tkachuk O.A., Pavlikova E.A, Kochmin A.G. Role of agrotechnical techniques in winter wheat cultivation in the Black Earth region of the Middle Volga region. Niva Povolzh'ya [Niva of the Volga Region], 2014, no. 2 (31). pp. 2-8. (in Russian)
12. Borodina N.N., Andrievskaya L.P., Pavlenko V.I. Productivity and quality of winter wheat depending on the main processing methods and developing weather conditions. Nauchno-agronomicheskiy zhurnal [Scientific and Agronomic Journal], 2019, no. 3, pp. 16-18. (In Russian)
13. Boldyr' D.A., Selivanova V.Yu. Food regime in fallow fields under various treatments in the arid climate of the Lower Volga region. Nauchno-agronomicheskiy zhurnal [Scientific and Agronomic Journal], 2019, no. 2 (105), pp. 4-6. (In Russian)
14. Chukhina O.V., Obryaeva O. D., Kulakova I.E., Smirnov D. E. Productivity of winter rye grain, yield of food elements when applying fertilizers in the Vologda region. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2019, no. 2 (34), pp. 62-71. (In Russian)
15. Pleskachev Yu.N., Il'yashenko P.V. Productivity and quality of grain of winter wheat varieties. Nauchno-agronomicheskiy zhurnal [Scientific and Agronomic Journal], 2019, no. 4 (107), pp. 30-31. (In Russian)
16. Tikhonov N.N. Effect of forecrops on productivity and quality of winter wheat
grain in the forest-steppe of the Middle Volga region. Molodoy uchenyy. [Young scientist], 2016, no. 23, pp. 192-196. (In Russian)
17. Grebennikov V.G., Shipilov I.A., Honina O.V. Productivity of winter wheat and environmental potential of perennial legumes as a factor of biologization of crop farming. Agrarnyy Vestnik Urala [Agricultural Bulletin of the Urals], 2019, no. 10 (189), pp. 2-8. (In Russian)
Sown fallow land as a predecessor of winter wheat in organic crop farming of the Lower Volga region
Zelenev Aleksandr Vasil'yevich, Doctor of Science (Agriculture), Associate Professor, Professor of Agriculture and Agricultural Chemistry Chair
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Volgograd State Agricultural University
Keywords: organic crop farming, predecessor, biologization techniques, winter wheat.
Abstract. The article presents the research results on the effectiveness of fallow lands with green manure crops as predecessors for winter wheat in reproducing the fertility of light chestnut soils, productivity and quality of winter wheat grains in organic crop farming of the Lower Volga region. The research has shown that replacing summer fallow with a fallow with phacelia as a green manure crop increases the supply of organic matter to the soil in comparison with the control variant by 3.09 t / ha, ensures a positive balance of organic matter +4.05 t / ha. In this case, the largest amount of nitrogen, phosphorus and potassium enters the soil with organic matter of winter wheat, respectively, 41.2; 8.6 and 13 kg / ha. It provides the highest positive balance of basic nutrients of nitrogen, phosphorus and potassium in the soil, +16.2; +2 and +11.2 kg / ha, respectively and more economical consumption of soil moisture by winter wheat plants: the water consumption coefficient is 147.5 mm / t; the grain quality of this crop and productivity has improved by 7.5 %.
