CC BY
10
Зависимость формирования элементов структуры урожая яровой твёрдой пшеницы от погодных факторов и минерального питания в условиях Оренбургского Предуралья
В.И. Елисеев, к.с.-х.н., Г.Н. Сандакова, к.т.н., ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
Увеличение производства яровой твёрдой пшеницы имеет важное народнохозяйственное значение. Сокращение посевных площадей в Оренбургской области до 265 тыс. га отразилось на объёмах производства данной культуры. Одной из причин является высокая вариабельность урожайности по годам. В связи с этим разработка вопросов, связанных с повышением урожайности, является актуальной задачей в области.
Многие исследователи считают, что продуктивность пшеницы можно повысить путём совершенствования структуры урожая [1—3]. Одни учёные полагают, что основными элементами структуры урожая являются количество растений на единице площади, продуктивная кустистость, число зёрен в колосе, масса 1000 зёрен и др. [4]. По мнению других, большое значение имеет продуктивность колоса [5—7]. И.Н. Ковтун отмечает, что максимальная урожайность сортов пшеницы возможна при оптимальном формировании всех элементов продуктивности, при этом необходимо учитывать их тесную (компенсаторную) взаимосвязь [8]. Это создаёт определённые возможности управления процессом формирования урожая путём регулирования его элементов. Все эти слагаемые урожая зависят от различных условий выращивания (метеорологических, почвенных и агротехнических факторов). Об этом свидетельствуют работы учёных Оренбуржья М.П. Долгалёва, В.Е. Тихонова [9], О.Е. Цинцадзе [10] и др.
Вышеизложенное определило цель настоящего исследования — выделить основные элементы структуры урожайности яровой твёрдой пшеницы в длительном (42 года) стационарном опыте, выявить степень влияния на них метеорологических и агротехнических (различных доз минерального питания) факторов в условиях степной зоны Оренбургского Предуралья.
Материал и методы исследования. Исследование проведено на многолетнем (1974—2016 гг.) стационаре с удобрениями в пятипольном зернопаровом севообороте. Схема проведения исследования — общепринятая, включала десять вариантов минерального питания растений в различные фазы их роста и развития:
I — без удобрений (контроль); II — ^0Р40; III — N40X20; IV - р«км; V - ^,Р«Км; VI - ^Р«,К«; VII - ^РЛ; VIII - N^40X20; IX - ^РЛ; X - N^2^40 [11].
В севообороте культуры чередовались следующим образом: пар, озимая рожь, яровая твёрдая пшеница, просо, яровая мягкая пшеница.
Почвы опытного поля представлены черно -зёмом обыкновенным среднемощным, тяжелосуглинистым с содержанием гумуса в слое 0-30 см 4,7-5,5%, подвижного фосфора - 2,3-2,8 мг, обменного калия - 26,7-38,4 мг на 100 г почвы.
Повторность вариантов четырёхкратная, общая площадь делянки - 450 м2 (7,5x60 м), учётная -300 м2.
Под вспашку вносили мочевину, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий.
Агротехника в опыте - традиционная для центральной зоны области.
При проведении исследования руководствовались методикой Б. А. Доспехова и другими методиками, принятыми в агрохимии [12].
Для оценки воздействия погодных факторов на структуру урожая были привлечены агрометеорологические данные Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 1974-2016 гг.
Методом нелинейного корреляционного и множественного регрессионного анализов на ПЭВМ с помощью прикладных программ Ехве1 и Statistika определяли связь элементов структуры урожая с погодными факторами и урожайностью.
Результаты исследования. За период исследования в Оренбургском Предуралье 20% лет характеризовались как засушливые (ГТК=0,71), 46% -очень засушливые (ГТК=0,33 ед.), что сильно повлияло на формирование элементов структуры урожая яровой твёрдой пшеницы на обыкновенном чернозёме.
Колебания погоды привели к средней и значительной вариабельности (У= 15,82-34,78%) элементов структуры урожая по годам, при среднемноголетнем их значении на контроле: количества растений - 243+59 шт/1 м2, количества продуктивных стеблей - 283+63 шт/1 м2, высоты растений - 76+17 см, количества зёрен в колосе -18+5 шт., массы зерна с 1 колоса - 0,70+0,23 г, массы 1000 зёрен - 34,33+5,43 г. В связи с этим важно было оценить роль погодных факторов в формировании элементов структуры урожая, выявить их параметры и найти величины, оптимальные для их формирования.
Поиск количественных связей элементов структуры урожая яровой твёрдой пшеницы с погодными факторами методом нелинейного корреляционно-регрессионного анализа позволил
получить математические регрессионные модели погода — элемент структуры по периодам вегетации и в целом за весь период вегетации. Установлено существование сильных зависимостей между этими факторами = 0,75—0,97).
Выявлено, что оптимальными параметрами для формирования максимальных значений элементов структуры урожая (теоретических), а именно высоты растений 93—109 см в изученных пределах 41—109 см, числа зёрен в колосе 23—27 шт. (14— 27 шт.), массы зерна с 1 колоса 0,91 — 1,10 г (0,24-1,10 г), массы 1000 зёрен 35,16-40,0 г (19,90-40,0 г), являются минимальные значения средней температуры воздуха за период вегетации посев — полная спелость 16,81°С в изученных пределах 16,81—23,92°С, за межфазные периоды вегетации посев — колошение — 15,71°С (15,71— 23,28°С) и колошение — полная спелость — 17,41°С (17,41—26,74°С); максимальная относительная влажность воздуха — 67% (37—67%) за период вегетации посев — полная спелость и межфазный период посев — колошение и 74% (37—74%) за период колошение — полная спелость; минимальные значения среднего дефицита влажности воздуха — 6,0 мбар в изученных пределах (6,0—23 мбар).
Для формирования максимального количества (теоретического) сохранившихся к уборке растений 254—270 шт/м2 (73—340 шт/м2) оптимальными являются максимальные значения минимальной температуры воздуха за период вегетации посев — полная спелость 14,20°С (7,74°14,20°С) и межфазный период посев — колошение — 13,15°С (4,49—13,15°С).
Выявлены количественные связи (^ = 0,71—0,98) урожайности яровой твёрдой пшеницы с элементами структуры методом нелинейного корреляционно-регрессионного анализа, получены математические регрессионные модели элемент структуры — урожайность (табл.).
Установлено, что формированию высокой урожайности (теоретической) в количестве 15,95— 21,65 ц с 1 га в изученных пределах (2,3—27,4 ц с 1 га) способствовали максимальные значения элементов структуры: количество сохранившихся к уборке растений — 340 шт/м2 (73—340 шт/м2), количество продуктивных стеблей — 396 шт/м2 (126—396 шт/м2), высота растений — 106 см (42— 106 см), число зёрен в колосе — 28 шт. (8—28 шт.), масса зерна с 1 колоса — 1,16 г (0,15—1,16 г), масса 1000 зёрен — 43,90 г (23,50—43,90 г).
С помощью уравнений множественной регрессии удалось выявить вклад каждого элемента в структуру урожая.
В первом уравнении регрессии урожайность (У1) яровой твёрдой пшеницы в 83% случаев формировалась за счёт следующих элементов структуры: высоты растений, числа продуктивных стеблей, числа зёрен в колосе и массы зерна с 1 колоса.
Наибольший вклад (70,7%) в дисперсию урожайности вносят высота растений и число продуктивных стеблей, меньший — масса зерна с 1 колоса (11,9%) и число зёрен в колосе (0,4%). При изменении на одно стандартное отклонение всех элементов структуры, входящих в уравнение, урожайность изменяется на 5,6 ц с 1 га.
Во втором уравнении дисперсия урожайности (У2) в 52% случаев описывается двумя элементами структуры — числом продуктивных стеблей (30,1% дисперсии) и массой 1000 зёрен (22,3% дисперсии). При изменении числа продуктивных стеблей на одно стандартное отклонение — 62,52 шт/м2 и массы 1000 зёрен на 5,43 г урожайность изменяется на 5,1 ц с 1 га.
Все изученные варианты удобрений способствовали увеличению количества растений к уборке на 7—15 шт/1 м2, продуктивных стеблей — на 7— 20 шт/1 м2, высоты растений — на 1—5 см, числа зёрен в колосе — на 1—2 шт., массы зерна с 1
Регрессионные модели влияния элементов структуры на урожайность яровой твёрдой пшеницы в Оренбургском Предуралье (1974—2016 гг.)
Независимая переменная Коэффициент регрессии Стандартная ошибка Т-значение Уровень значимости В- коэффициент Доля влияния, %
Урожайность, ц с 1 га (У^
Свободный член Число продуктивных стеблей, шт. /1 м2 (х1) Высота растения, см (х2) Число зёрен в колосе, шт. (хз) Масса зерна с 1 колоса, г (*) -7,517 0,018 0,187 -0,697 20,527 2,564 0,008 0,042 0,236 4,807 -2,932 2,184 4,426 -2,953 4,271 0,006 0,038 0,000 0,006 0,000 0,196 0,592 -0,643 0,864 30,1 40,6 0,4 11,9
У1 =-7,52+ 0,02х1+0,19х2-0,70х3+20,53х4± 2,50 ц/га, Я=0,91, Я2=0,83
Урожайность, ц с 1 га (У2)
Свободный член Число продуктивных стеблей, шт. /1 м2 (х1) Масса 1000 зёрен, г (х2) -14,896 0,036 0,514 5,106 0,012 0,142 -2,917 2,938 3,624 0,007 0,007 0,001 0,401 0,495 30,1 22,3
У2 = -14,89 + 0,04х1+ 0,51х2±4,03 ц/га, Я = 0,72, Я2= 0,52
колоса - на 0,01-0,07 г, массы 1000 зёрен - на 0,83-1,70 г.
Наибольшее количество растений к уборке и продуктивных стеблей на 1 м2 в сравнении с контролем сформировалось на вариантах с применением удобрений в дозах ^0Р40К20 (+15 и +20 шт. соответственно), ^оРгоКю (+15 и +19 шт.) и ^0Р260К140 (+13 и +19 шт.). Из парных сочетаний элементов питания выделились варианты ^0Р40 (+14 и + 19 шт.), Н,0К20 (+11 шт.).
Наибольшее превышение над контролем по высоте растений наблюдалось на фонах удобрений N^40X20 (+5 см), N^260X140 (+5 см), N^80^0 (+4 см) и парных сочетаний элементов удобрений N40^0 (+2 см), N4^« (+3 см).
Увеличению числа зёрен в колосе способствовали дозы удобрений ^0Р40К20 (+2 шт.), ^0Р40К20 (+2 шт.), ^0Р260К140 (+2 шт.) и парные сочетания элементов питания ^0Р40 (+2 шт.), ^0К20 (+2 шт.).
Наибольшая масса зерна с 1 колоса отмечалась на вариантах ^0Р40К20 (+0,05 г), ^0Р40К20 (+0,07 г) и парных сочетаний элементов ^0Р40 (+0,04 г), ^0К20 (+0,05 г), превышение над контролем составляло 5,7-10%.
Масса 1000 зёрен была наибольшей на вариантах с дозами удобрений ^0Р80К20 (+1,70 г), ^0Р40К20 (+1,67 г), N^40X20 (+1,52 г), N^260^40 (+1,39) и превышала контроль на 4,1-5,0%.
Вывод. В засушливых условиях Оренбургского Предуралья продуктивность яровой твёрдой пшеницы в 83% случаев формируется за счёт следующих элементов структуры урожая: высоты растений, числа продуктивных стеблей, числа зёрен в колосе и массы зерна с 1 колоса.
Наибольший вклад (70,7%) в дисперсию урожайности вносят высота растений и число продуктивных стеблей, меньший - масса зерна с 1 колоса (11,9%) и число зёрен в колосе (0,4%).
Связь урожайности с элементами продуктивности колоса (число зёрен в колосе и масса зерна с 1 колоса) более сложная и имеет нелинейный характер.
Вариабельность погодных условий существенно (-q = 0,75—0,97) отражается на формировании элементов структуры урожая. Внесение различных доз минеральных удобрений позволяет сгладить негативное влияние погодных факторов.
Литература
1. Дмитриев В.Е. Динамика формирования продуктивного стеблестоя и зерна яровой пшеницы // Зерновое хозяйство. 2006. № 7. С. 20-21.
2. Долгалёв М.П., Крючков А.Г. Зависимость урожайности сортов яровой мягкой пшеницы от хозяйственно-ценных биологических признаков // Вестник Оренбургского государственного университета. 2003. № 1. С. 74-80.
3. Панфилов А.Л. Влияние элементов продуктивности колоса на урожайность яровой мягкой пшеницы на склоновых землях Оренбургского Предуралья // Вестник Оренбургского государственного университета. 2017. № 5 (67). С. 26-31.
4. Ремесло В.Н., Василенко И.И. Важнейшие проблемы селекции яровой пшеницы // Селекция яровой пшеницы. М., 1977. С. 3-9.
5. Дорофеев В.Ф. и др. Пшеницы мира. Л.: Колос, 1976. 487 с.
6. Коваленко С.А., Грабовец А.И., Кадушкина В.П. Корреляционные взаимосвязи между урожаем и элементами его структуры у сортов яровой твёрдой пшеницы донской селекции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 5 (67). С. 31-33.
7. Цымбеков Б.Б., Билтуев А.С. Связь урожайности яровой пшеницы с элементами продуктивности в аридных условиях Бурятии // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 3 (34). С. 75-79.
8. Ковтун И.Н., Гойса Н.И., Митрофанов Б.А. Оптимизация условий возделывания озимой пшеницы по интенсивной технологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 288 с.
9. Долгалёв М.П., Тихонов В.Е, Адаптивная селекция яровой пшеницы в Оренбургском Приуралье. Оренбург, 2005. 290 с.
10. Цинцадзе О.Е. Совершенствование элементов технологии выращивания сортов яровой мягкой пшеницы в степной зоне Южного Урала: дисс. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2014. 192 с.
11. Сандакова Г.Н., Елисеев В.И. Оценка влияния погодных условий и минерального питания на урожайность яровой сильной пшеницы в Оренбургском Приуралье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 19-22.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1986. 351 с.
Влияние приёмов возделывания на урожайность яровой тритикале в условиях обыкновенных чернозёмов
В.Е. Зинченко, к.с.-х.н., В.А. Кулыгин, к.с.-х.н., А.В. Гринько,
к.с.-х.н., Н.Н. Вошедский, к.с.-х.н., ФГБНУ ФРАНЦ
Тритикале является перспективной зерновой культурой при возделывании в засушливых условиях юга России, обладает высоким потенциалом урожайности. Как показывает практика, тритикале хорошо переносит засуху и заморозки, устойчива к вирусам и грибкам, данную культуру можно выращивать на таких участках, где произрастание традиционных сортов пшеницы весьма затруднительно [1]. Основная часть урожая применяется при изготовлении комбикормов для вскармливания животных.
Тритикале является перспективной культурой для получения хлебопекарной муки, её зерно -ценное сырьё для спиртовой промышленности, из него производят биологическое жидкое топливо. Однако фактическая урожайность тритикале, возделываемой в Ростовской области, значительно ниже проектных показателей [2]. По данным Минсельхо-за, в 2011-2015 гг. средняя урожайность тритикале в области не превышала 19,4 ц/га. При этом по сравнению с периодом 2006-2010 гг. наметилась тенденция к снижению продуктивности культуры на 10,6% [3]. Среди причин низкой урожайности тритикале - несовершенство применяемых техно-
