Введение. В последние годы поголовье свиней и численность птиц в нашей стране стабилизировались, поэтому потребность в зернофураже заметно возросла, так как в структуре рациона свиней он занимает 50–60 %, у птиц – до 70 % [1]. Для увеличения производства зернофуражного зерна важно совершенствовать структуру посевных площадей, расширяя набор культур, которые обеспечивают повышение содержания сырого протеина и обменной энергии в товарной продукции.
Одним из компонентов комбикорма растительного происхождения является зерно яровой пшеницы. В Свердловской области посевы пшеницы в 2016–2018 гг. занимали в среднем около 143 тыс. га, или 40 % зернового клина [2]. В условиях Среднего Урала из-за недостаточного количества эффективных температур не всегда удается получить зерно, которое бы соответствовало хлебопекарным свойствам. Поэтому значительная часть урожая пшеницы в области используется на зернофураж.
Многочисленные исследования свидетельствуют, что применение минеральных удобрений остается главным приемом повышения продуктивности пшеницы и качества зерна [3, 4]. Установлено, что максимальное влияние на формирование урожая пшеницы и качества зерна оказывали средства химизации, на их долю приходится 31,2 %, на предшественники – около 22,7 % [5].
В увеличении сбора зерна яровых зерновых культур большую роль играет подбор сортов и предшественников в севооборотах. Селекционерами выведены сорта яровой пшеницы интенсивного типа, которые в условиях производства обеспечивают урожайность пшеницы при умеренном увлажнении в период вегетации на уровне 4,0–5,0 т/га, а на высоких агрофонах – свыше 6,0 т/га [6].
Цель исследований – выявить влияние удобрений и предшественников на урожайность яровой пшеницы, дать оценку питательности зерна на фуражные цели в условиях Среднего Урала.
Объекты и методы. Исследования проведены в стационарном длительном опыте Уральского НИИСХ – филиале ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН. Схема двухфакторного опыта приведена в таблице 1.
Таблица 1
Схема двухфакторного опыта в 2016–2020 гг.
|
Фактор А (севооборот) |
Фактор В (фон питания) |
|
Сидеральный: пар сидеральный (рапс), пшеница, овес, горох, ячмень |
Контроль (1) Минеральный фон – N30P30K36 (2) Органоминеральный фон – N24P24K30 + сидераты, солома (3) |
|
Зернотравяной (бобовые культуры 40 %): горох, пшеница + травы, клевер 1 г.п., ячмень, овес |
|
|
Зернотравяной (многолетние бобовые травы 20 %): однолетние травы, поукосно рапс, ячмень + травы, клевер 1 г.п., пшеница, ячмень |
Закладка севооборотов произведена в трехкратной повторности, культуры на местности размещены во времени и пространстве. Темно-серая лесная почва имела следующие показатели: рНсол. – 5,03–5,14; гумус – 4,34–5,06 %; легкогидролизуемый азот – 148–214; Р2О5 – 180–204 и К2О – 108–142 мг/кг почвы.
Объектом исследований являлась яровая пшеница Красноуфимская 100, выведенная в Красноуфимском селекционном центре [7]. Возделывание пшеницы в севооборотах проведено по общепринятой технологии [8]. Непосредственно под яровую зерновую культуру вносили сложные удобрения в виде азофоски, доза минерального удобрения составила N30P30K30.
Результаты и их обсуждение. Расчеты гидротермического коэффициента (ГТК) показали, что погодные условия в годы исследований за период с мая по август варьировали от засушливых до увлажненных. Наиболее низкие урожаи яровой пшеницы получены в 2016 г. (табл. 2), где недостаток влаги в течение вегетации пшеницы отрицательно повлиял на формирование продуктивных стеблей, генеративных органов и нарастание биомассы растений [9, 10]. В 2020 г., несмотря на то, что в 2/3 части вегетации яровой культуры отмечены засушливые условия, выпадение осадков во второй половине июня смягчило отрицательное воздействие засухи. Урожайность яровой пшеницы в контроле была выше на 0,29–0,88 т/га, на удобренных фонах питания – на 0,18–0,47 т/га по сравнению с 2016 г. Высокую зависимость урожая пшеницы от осадков июня отмечали и другие авторы [11].
Из всех лет наблюдений максимальный сбор зерна яровой пшеницы получен в 2017 г., в контрольном варианте он превысил 4,0 т по сидеральному пару, при сочетании минеральных и органических удобрений достиг максимума. По другим предшественникам урожайность пшеницы была ниже соответственно на 0,45–0,61 и 0,83–1,05 т/га. В 2018–2019 гг. с избытком влаги в отдельные фазы развития пшеницы заметной разницы в урожаях в зависимости от вида предшественников не установлено.
Усредненные данные по урожайности яровой пшеницы свидетельствуют, что на окультуренной темно-серой почве в третьей ротации севооборота сбор зерна в контроле достиг уровня 2,7–3,0 т/га, несмотря на многообразие погодных условий в годы исследований. Сидеральный пар как предшественник достоверно повысил продуктивность яровой зерновой культуры по отношению к гороху, независимо от фона питания. Различия в урожаях пшеницы по клеверу и сидеральному пару в контрольном варианте были в пределах наименьшей существенной разницы, а при внесении минеральных удобрений и их сочетании с запашкой рапса на сидерат получены достоверные прибавки зерна на уровне 0,40–0,42 т/га. Различия в основном обусловлены низкой продуктивностью клевера в 2016–2017 гг.
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы в зависимости от фона питания
и метеорологических условий, т/га
|
Предшественник |
Фон питания |
Год |
В среднем |
||||
|
2016 (ГТК – 0,6) |
2017 (ГТК – 1,6) |
2018 (ГТК – 1,4) |
2019 (ГТК – 1,8) |
2020 (ГТК – 1,1) |
|||
|
Сидеральный пар |
1 |
1,86 |
4,10 |
3,15 |
3,24 |
2,65 |
3,00 |
|
2 |
2,75 |
5,45 |
4,46 |
4,08 |
3,11 |
3,97 |
|
|
3 |
2,68 |
5,67 |
4,31 |
4,02 |
3,08 |
3,95 |
|
|
Горох |
1 |
1,56 |
3,65 |
3,17 |
3,06 |
1,85 |
2,66 |
|
2 |
2,46 |
4,63 |
4,29 |
4,17 |
2,64 |
3,64 |
|
|
3 |
2,33 |
4,63 |
4,08 |
4,10 |
2,80 |
3,59 |
|
|
Клевер 1 г. п. |
1 |
1,74 |
3,49 |
2,93 |
3,34 |
2,58 |
2,84 |
|
2 |
2,19 |
4,60 |
4,05 |
4,32 |
2,59 |
3,55 |
|
|
3 |
2,20 |
4,62 |
4,07 |
4,34 |
2,50 |
3,55 |
|
|
НСР05 фон питания |
– |
0,25 |
0,42 |
0,53 |
0,33 |
0,28 |
0,19 |
По результатам химического анализа зерна установлено, что применение удобрений повышало содержание основных элементов питания, в особенности азота. В зависимости от вида предшественника количество N в зерне пшеницы возросло на 0,13–0,31 % по сравнению с контролем (табл. 3). Выявлено, что в контрольном варианте и при сочетании минеральных и органических удобрений отмечено достоверное повышение азота в зерне пшеницы, размещенной по клеверу. Подобная закономерность обнаружена по гороху. В то же время на минеральном фоне количество N в зерне не зависело от предшественника.
Таблица 3
Содержание азота, фосфора и калия в зерне пшеницы,
% на сухое вещество (2016–2020 гг.)
|
Предшественник |
Фон питания |
Элемент питания |
||
|
N |
P2O5 |
K2O |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Сидеральный пар |
1 |
2,01 |
0,85 |
0,58 |
|
2 |
2,32 |
0,93 |
0,62 |
|
|
3 |
2,15 |
0,93 |
0,62 |
|
Окончание табл. 3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Горох |
1 |
2,09 |
0,86 |
0,59 |
|
2 |
2,34 |
0,91 |
0,62 |
|
|
3 |
2,27 |
0,90 |
0,61 |
|
|
Клевер 1 г. п. |
1 |
2,14 |
0,83 |
0,57 |
|
2 |
2,35 |
0,90 |
0,61 |
|
|
3 |
2,33 |
0,91 |
0,60 |
|
|
НСР05 фон питания |
– |
0,11 |
0,04 |
0,03 |
|
НСР05 предшественник |
– |
0,10 |
0,03 |
0,02 |
Многолетние данные в стационарном опыте подтвердили, что абиотические условия вегетационных периодов оказывают заметное влияние на содержание биогенных элементов в зерне пшеницы [11, 12]. Из всех лет наблюдений максимальное содержание азота обнаружено в 2020 г. при засушливых условиях, оно изменялось от 2,37 (контроль) до 2,84 %. В другие годы разница между вариантами по наличию азота в зерне была менее выражена. При умеренных условиях увлажнения, когда получен максимальный урожай пшеницы, накопление азота было наименьшим, особенно при внесении удобрений.
Среднее положение по накоплению элементов питания в зерне занимал фосфор. При внесении удобрений под яровую пшеницу его содержание возрастало на 0,04–0,08 % по отношению к контрольному варианту. В отличие от азота количество P2O5 в зерне не зависело от предшественника. Максимальное содержание данного элемента отмечено в 2017 г. при равномерном распределении атмосферных осадков в течение вегетации яровой пшеницы. Недостаток или избыток осадков в отдельные фазы развития яровой зерновой культуры в меньшей степени влияли на величину накопления фосфора в зерне.
При созревании зерна значительная часть калия остается в побочной продукции, в товарной продукции его содержание в среднем за ротацию севооборота было в пределах 0,58–0,63. Повышение содержания калия происходило при применении удобрений, оно не зависело от вида предшественника. Минимальное накопление K2O в сухой массе выявлено в 2020 г., оно варьировало на уровне 0,33–0,42 %, что заметно ниже по сравнению с другими годами наблюдений.
К основным компонентам комбикормов растительного происхождения для животных и птиц относят зернофураж ячменя, овса, тритикале, в т. ч. и зерно яровой пшеницы. Зерно фуражных культур является основным источником высокоэнергетического корма, в зерновой массе содержится около 2/3 крахмала, из которого в процессе переваривания корма образуется глюкоза [13].
В отличие от других зернофуражных культур (ячмень, овес) в зерне пшеницы заметно выше содержание сырого протеина, по накоплению клетчатки из-за пленчатости ячмень и овес заметно превосходили ее [14]. Также ячмень и овес имели более высокое содержание жира.
Анализируя химический состав зерна пшеницы, можно отметить положительное влияние удобрений на повышение питательности зернофуража. По сравнению с контролем зерно на удобренных фонах питания отличается более высокими показателями содержания сырого протеина, клетчатки, жира, золы (табл. 4). Повышение отдельных компонентов сухого вещества в зерне способствовало снижению доли безазотистых экстрактивных веществ на удобренных фонах питания по отношению к контролю.
По обеспеченности 1 кг сухого вещества кормовыми единицами и обменной энергии зерно яровой пшеницы в полной мере соответствует нормативным показателям для зернофуражного корма [13]. Накопление обменной энергии в зерне пшеницы не зависело от вида предшественника и фона питания, данный показатель в большей степени обусловлен биологическими особенностями возделываемых культур в севообороте.
Таблица 4
Биохимический состав зерна яровой пшеницы на фуражные цели
в 1 кг сухого вещества (2016–2020 гг.)
|
Показатель |
Фон питания |
||
|
без удобрений |
минеральный |
органоминеральный |
|
|
Сырой протеин, % |
13,1 |
14,6 |
14,2 |
|
Жир, % |
1,98 |
2,14 |
2,12 |
|
Клетчатка, % |
1,14 |
1,4 |
1,32 |
|
Зола, % |
1,85 |
1,96 |
1,95 |
|
БЭВ, % |
82,0 |
79,8 |
80,4 |
|
Кормовые единицы |
1,43 |
1,44 |
1,44 |
|
Обменная энергия, МДж |
13,3 |
13,3 |
13,3 |
|
Обеспеченность переваримым протеином, г/ корм. Ед. |
59,5 |
68,6 |
66,4 |
В целом для зернофуражных культур характерна невысокая обеспеченность переваримым протеином на 1 корм. ед., в среднем за ротацию данный показатель не превысил 70 г при применении удобрений. Максимальная обеспеченность протеином отмечена в 2020 г. при недостатке влаги в почве, при полной спелости зерна она равнялась 82–85 г.
Заключение
1. На естественном фоне плодородия воздействие предшественников сидерального пара и клевера на урожайность яровой пшеницы оказалось практически равноценным. На фоне N30P30K30 из-за низкой продуктивности клевера сидеральный пар имел заметное преимущество над ним, прибавка зерна составила 0,40–0,42 т/га.
2. В контрольном варианте и на органоминеральном фоне питания клевер как предшественник имел заметное преимущество перед сидеральным паром по накоплению азота в зерне, его усвоение возросло на 0,14–0,19 %. Независимо от вида предшественника применение удобрений повышало содержание фосфора и калия на 0,03–0,08 % по отношению к контролю.
3. Установлено положительное влияние минеральных удобрений на накопление в сухом веществе сырого протеина, жира, клетчатки и золы. Содержание в 1 кг сухого вещества 1,4 корм. ед. и 13 МДж обменной энергии соответствует нормативным показателям зернофуражного зерна.
