Цель исследования – изучение формирования урожайности яровой пшеницы и ее элементов структуры урожая на разных агрофонах. Исследование проводилось в лесостепной зоне Тюмен- ской области на опытном участке кафедры почвоведения и агрохимии Аграрного университета Северного Зауралья в период 2018–2020 гг. Почва – чернозем выщелоченный маломощный тяжело- суглинистый. Высеваемая культура – яровая пшеница, сорт Новосибирская 29. Схема опыта: кон- троль (без внесения удобрений); внесение минеральных удобрений на планируемые урожайности: на 3,0 т/га зерна – N40P75; 4,0 – N95P110; 5,0 – N150P200 и 6,0 т/га – N185P160 кг действующего вещества. За годы исследования на естественном агрофоне урожайность яровой пшеницы варьировала в пределах от 1,85 до 2,24 т/га. Минеральное питание на 3,0 т/га зерна обеспечило формирование прибавки в размере 1,10 т/га зерна относительно контроля. Внесение минеральных удобрений на получение планируемой урожайности 4,0 т/га зерна также дало возможность получить фактиче- скую урожайность. В 2018 и 2019 гг. она составила 4,35 и 4,01 соответственно, в 2020 г. – 4,45, что на 0,45 т/га (11 %) выше неудобренного варианта. Системный и научно обоснованный подход применения минеральных удобрений дает возможность стабильно получать планируемый уро- жай до 5,0 т/га зерна. Получение более высокой урожайности связано с риском изза особенностей климата региона. Урожайность яровой пшеницы формируется за счет дополнительного кущения (r = 0,91), образования продуктивных побегов (r = 0,87) и массы 1000 зерен (r = 0,89). Получение уро- жаев свыше 5,0 т/га зерна требует использования сортов пшеницы интенсивного типа, устой- чивых к колебаниям температуры и влажности почвы.
минеральные удобрения, планируемая урожайность, структура урожая, чер- нозем выщелоченный, лесостепная зона.
Введение. Современное сельское хозяйство предусматривает активное использование раз- личных агрохимикатов. Наиболее известными являются минеральные удобрения, применение которых позволяет увеличить продуктивность пашни в очень короткие сроки. Оптимизация минерального питания под определенные сель- скохозяйственные культуры наиболее полно раскрывает потенциал почвенного плодородия. Особенно это актуально для земель с низким со- держанием питательных веществ и гумуса. Ми- неральные удобрения наиболее эффективны на подзолистых и серых лесных почвах.
Как показывают многочисленные исследова- ния, черноземы характеризуются очень высоким потенциальным плодородием, которое не всегда сопоставимо с фактической продуктивностью пашни [1–4]. Применение различных элементов системы земледелия (механические обработки, защита растений, севообороты) способно ча- стично увеличить продуктивность пашни, но не решает проблемы несбалансированного мине- рального питания на черноземах [5–7].
Научно обоснованный подход к системе удо- брений способен максимально эффективно рас- крыть потенциал чернозема, что в совокупности с правильным выбором сельскохозяйственной культуры и сортов является гарантией высоких урожаев [8–10].
Западная Сибирь считается перспективным регионом для ведения сельского хозяйства, не- смотря на неблагоприятные природно-климати- ческие условия. Суровые зимы и короткое лето требуют индивидуального подхода к разработке системы удобрений под зерновые культуры [11, 12]. Также необходимо создание адаптивно- ландшафтной системы земледелия, поскольку
проблема повышения урожаев комплексная и не может быть решена применением только мине- ральных удобрений [13–15].
Необоснованное применение минеральных удобрений может иметь и негативные эффек- ты. Некоторые из них давно знакомы аграриям: невызревание зерновых культур на высоком агрофоне в условиях короткого лета Западной Сибири; полегание посевов в период налива зер- на [8, 16]. Существует мнение, что высокие дозы удобрений способны усилить процесс минерали- зации растительных остатков и гумуса пахотных земель, тем самым существенно ухудшить агро- физические и физико-химические свойства почв [17–19]. Также удобрения имеют определенное влияние на почвенную биоту, что необходимо учитывать при прогнозировании почвообразова- ния пахотных земель [19].
Цель исследования: изучение формирова- ния урожайности яровой пшеницы и ее элемен- тов структуры урожая на разных агрофонах.
Объекты и методы исследования. Иссле- дование проводилось в лесостепной зоне Тю- менской области, на опытном участке кафедры почвоведения и агрохимии Аграрного универси- тета Северного Зауралья в период 2018–2020 гг. Почва опытного участка – старопахотный чер- нозем выщелоченный. Высеваемая культу- ра – яровая пшеница Новосибирская 29. Сорт среднеранний, вегетационный период – 80–90 дней. Устойчив к полеганию, но восприимчив к твердой головне и стеблевой ржавчине. Вноси- ли азотно-фосфорные удобрения (аммиачную селитру и аммофос) из расчета на планируе- мую урожайность зерна по следующей схеме опыта: контроль, без удобрений; NP на 3,0 т/га
зерна (N40P75); на 4,0 (N95P110); на 5,0 (N150P200)
и на 6,0 т/га (N185P160).
Дозы удобрений рассчитывали балансовым методом, с учетом общепринятых для региона коэффициентов использования питательных элементов из почвы, азота текущей нитрифи- кации и выносом элементов питания яровой пшеницей. Содержание калия, согласно прове- денным исследованиям на опытном поле, очень высокое (>180 мг/кг почвы по Чирикову), поэто- му данный элемент питания в опыте не вноси- ли. Повторность опыта 3-кратная, размещение делянок – последовательное во времени и на территории, учетная площадь – 50 м2. Осенью после уборки предшественника проводилась от- вальная обработка почвы плугами ПЛН-3-35 на глубину 20–22 см. Весной по физически спелой почве боронили БЗСС-1,0, вносили минеральные удобрения согласно расчетным дозам под пред- посевную культивацию, которая велась КПС-4. Посев пшеницы – ЗСП-3, после прикатывали – 3ККШ-6. Уборку вели поделяночно комбайном SAMPO-500.
Статистическая обработка результатов про- ведена с использованием программы MS Excel по методике Б.А. Доспехова.
Результаты исследования и их обсуж- дение. В среднем за годы исследования густо- та посева варьировала по вариантам от 462 до 472 шт/м2 (табл. 1). Отклонение от среднего значения составляло не более 2 %. Норма высе- ва яровой пшеницы соответствовала общереко- мендованной для лесостепной зоны Зауралья – 6,2 млн всхожих зерен на гектар. Невысокая полевая всхожесть, которая в среднем за годы исследования была равна 76 %, объясняется в большей степени внешними факторами в ходе прорастания: влажностью и температурой на глубине заделки семян [20]. К моменту уборки на всех вариантах количество растений на ква- дратном метре уменьшилось. На контроле вы- живаемость пшеницы составила 80 %, что для Западной Сибири считается довольно высоким показателем. Данный факт объясняется тем, что на естественном агрофоне яровая пшеница вырастает незначительной высоты – в среднем 57±3 см и редко более чем с одним продуктив- ным стеблем. Поэтому серьезной борьбы за пло- щадь питания и освещения в таких посевах не происходит. На варианте с внесением удобрений на планируемую урожайность 3,0 т/га сохран- ность яровой пшеницы в течение вегетации ока-
залась выше, в среднем за годы исследования 88 %. Это объясняется улучшением минерально- го питания, но при этом сами растения не были существенно выше относительно контроля.
К уборке на варианте, где вносили NP на 4,0 т/га зерна, количество растений уменьшилось с 469 до 419 шт/м2, что соответствовало 89 % вы- живаемости. Средняя высота яровой пшеницы возросла до 75 см, что на 32 % больше контроля. В этом случае конкуренция между растениями существенно увеличивается. Высокий уровень питания в течение вегетации позволяет выжить даже отстающим в развитии растениям. На ва- риантах с внесением удобрений на планируемую урожайность 5,0 и 6,0 т/га зерна выживаемость яровой пшеницы незначительно снизилась – 84 и 82 % соответственно. Это указывает, что на высоких агрофонах при рядовом посеве конку- ренция между растениями усиливается. Продук- тивность зерновых культур зависит не только от густоты посева, но и кущения, при котором может образовываться до 4–7 стеблей. На контроле 371 растение сформировало 391 стебель, из которых 381 были с колосом. Продуктивная кустистость в среднем за годы исследования была равна 1,0, что соответствует модели сорта интенсивного типа [8].
На варианте, где внесли N40P75 кг д.в./га (на 3,0 т/га зерна), количество стеблей состави- ло 450 шт/м2 при той же продуктивной кусти- стости, что и на контроле. Дальнейшее по- вышение уровня минерального питания (NP на 4,0 т/га) стимулировало кущение яровой пше- ницы – 419±7 растений дали 607±11 шт/м2. На долю продуктивных стеблей приходилось 85 %, тогда как на предыдущем варианте – 98 %. На ва- рианте с внесением удобрений на планируемую урожайность 5,0 т/га зерна количество стеблей в среднем было 606±38 шт/м2, тогда как густо- та стояния перед уборкой равна 396 шт/м2. Доля продуктивных стеблей уменьшилась до 82 %. На этом варианте отмечалось вторичное кущение, вызванное очень высоким уровнем минерально- го питания и достаточным увлажнением во вто- рой половине вегетации. При внесении N185P160 кущение было максимально сильным – к уборке на каждом квадратном метре образовалось 670 стеблей при густоте стояния 384 растения. На долю продуктивных стеблей приходилось 84 %, что сопоставимо с предыдущим вариантом. Так- же отмечалось появление подгона, который за- трудняет уборочные работы.
Таблица 1
Элементы структуры урожая яровой пшеницы на разном агрофоне (2018–2020 гг.)
|
Показатель |
Вариант внесения NP |
||||
|
Контроль |
на 3,0 т/га |
на 4,0 т/га |
на 5,0 т/га |
на 6,0 т/га |
|
|
Количество растений в фазу кущения, шт/м2 |
462±11 |
467±4 |
469±6 |
472±13 |
466±20 |
|
Количество растений перед уборкой, шт/м2 |
371±14 |
413±10 |
419±7 |
396±8 |
384±13 |
|
Количество стеблей, шт/м2 |
391±12 |
450±22 |
607±11 |
606±38 |
670±12 |
|
Количество продуктивных стеблей, шт/м2 |
381±14 |
440±11 |
522±39 |
499±47 |
562±27 |
|
Высота растений, см |
57±3 |
64±2 |
75±3 |
80±3 |
82±2 |
|
Количество зерен в колосе, шт. |
27±4 |
26±2 |
27±3 |
31±2 |
30±2 |
|
Масса 1000 зерен, г |
21±2 |
27±3 |
33±2 |
34±1 |
34±2 |
|
Масса зерна с одного колоса, г |
0,49±0,11 |
0,65±0,03 |
0,97±0,05 |
1,07±0,12 |
1,07±0,08 |
Несмотря на утверждения селекционеров, что стеблеобразование зерновых культур контроли- руется генетически [21], мы отмечали в опытах влияние уровня минерального питания. Корреля- ция между содержанием нитратного азота в почве в фазу кущения и количеством стеблей состав- ляет 0,91 ед.
Урожайность яровой пшеницы также зависит от озерненности колоса, которая определяется на генетическом уровне [8]. В наших опытах мы не смогли установить достоверного влияния ми- неральных удобрений на количество зерен в ко- лосе. На вариантах с удобрениями их количество варьировало от 26±2 до 31±2 шт., тогда как на контроле – 27±4 шт. Расчет корреляции между со- держанием нитратного азота и количеством зер- на в колосе составил 0,56 ед., что соответствует средней связи.
Налив зерна яровой пшеницы требует сочета- ния определенных факторов: достаточное количе- ство питательных веществ в растении, влажность почвы и повышенная температура воздуха [12]. Наше исследование показало, что на контроле формируется зерно с минимальной массой 1000 зерен – 21±2 г. Это доказывает, что естествен- ного плодородия лесостепных черноземов не- достаточно для формирования крупного зерна яровой пшеницы. Внесение низких доз удобрений (N40P75 кг д.в./га) увеличивает массу 1000 зерен на 28 % относительно контроля. Повышение уровня питания на планируемую урожайность 4,0 т/га зерна (N95P110) способствует формирова- нию крупного зерна – масса 1000 зерен достигает 33 г. Дальнейшее увеличение доз удобрений эф- фекта не дало – крупность зерна оставалась на
уровне 34±2 г. Коэффициент корреляции соста- вил 0,77 ед., что соответствует сильной степени связи между содержанием нитратов в почве в фазу кущения и массой 1000 зерен.
Такой элемент в структуре урожая, как масса зерна с одного колоса, является одним из важ- нейших, поскольку он определяет не только уро- жайность культуры в целом, но и тесно связан с вероятностью полегания посевов. Для Западной Сибири проблема полегания зерновых культур на высоком агрофоне наиболее актуальна. Селек- ционеры постоянно ведут работу над созданием неполегающих сортов интенсивного типа. Однако в наших опытах были случаи полегания пшеницы на вариантах с внесением удобрений на плани- руемую урожайность свыше 5,0 т/га. Обычно это происходило в фазу налива зерна – молочной спе- лости. Масса зерна с одного колоса на вариантах с NP на 5,0 и 6,0 т/га в среднем за годы иссле- дования была равна 1,07 г. тогда как на контро- ле – 0,49±0,11 г. Создание уровня минерального питания, необходимого для получения 3,0 т/га зер- на, привело к увеличению массы зерна с одного колоса до 0,65 г.
С момента закладки стационара (1995 г.) и до настоящего времени на контроле минеральные удобрения не вносили, поэтому продуктивность зернопарового севооборота формировалась только за счет естественного плодородия. Этим объясняется низкая урожайность яровой пше- ницы, даже в благоприятные по погодным усло- виям годы исследования. В среднем урожайность яровой пшеницы на контроле была на уровне 2,04 т/га и варьировала от 1,85 до 2,24 т/га (табл. 2). Внесение удобрений на 3,0 т/га зерна
обеспечило формирование прибавки в размере 1,10 т/га зерна относительно контроля. Планиру- емая урожайность была достигнута во все годы исследования – отклонения были в пределах НСР05, за исключением 2020 г. В этом году факти- ческий сбор зерна превысил расчетные значения на 17 %, при ошибке опыта 0,3 т/га. Данный факт объясняется более высокой микробиологической активностью почвы в 2020 г. и высвобождением большего количества доступного растениям азота.
На варианте, где вносили удобрения из расче- та получения 4,0 т/га зерна, также была отмечена эта особенность. В 2018 и 2019 гг. фактическая
урожайность была 4,35 и 4,01 соответственно, но в 2020 г. она превысила план на 0,45 т/га (11 %). В среднем за годы исследования урожайность на этом варианте составила 4,27 т/га, что на 2,23 т выше контроля.
Дальнейшее повышение уровня минераль- ного питания за счет расчетных доз удобрений в сочетании с благоприятными погодными усло- виями позволило получить урожай в среднем за годы исследования 5,27 т/га, что на 158 % выше контроля. Однако превышение плана было от- мечено в 2019 г., где фактическая урожайность была на 10 % выше и составила 5,49 т/га, при НСР05, равном 0,2 т.
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы при различном уровне минерального питания
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Прибавка относительно контроля |
||||
|
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
Средняя |
|||
|
т/га |
% |
|||||
|
Контроль |
1,85 |
2,04 |
2,24 |
2,04 |
– |
– |
|
NP на 3,0 т/га |
2,88 |
3,04 |
3,52 |
3,15 |
1,10 |
54 |
|
NP на 4,0 т/га |
4,35 |
4,01 |
4,45 |
4,27 |
2,23 |
109 |
|
NP на 5,0 т/га |
5,14 |
5,49 |
5,17 |
5,27 |
3,22 |
158 |
|
NP на 6,0 т/га |
5,54 |
5,07 |
6,24 |
5,62 |
3,57 |
175 |
|
НСР05 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
– |
– |
– |
Вариант с максимальным уровнем внесения удобрений (NP на 6,0 т/га зерна) характеризо- вался нестабильным сбором урожая по годам. В среднем фактическая урожайность была близ- ка к плановой – 5,62 т/га, что для юга Тюмен- ской области считается отличным результатом. Однако анализ сбора зерна по годам показал, что в 2019 г. урожай был на уровне предыдуще- го варианта – 5,07 т/га при НСР05, равном 0,2 т. В 2018 г. недобор зерна составил 8 % – фактиче- ская урожайность 5,54 т/га. По нашему мнению, причиной неполучения планируемого урожая яв- ляется отклонение от оптимума водного и темпе- ратурного режимов в критические периоды раз- вития яровой пшеницы.
Вегетационный период 2020 г. характеризо- вался оптимальным сочетанием погодных усло- вий и уровня минерального питания. Фактический сбор зерна соответствовал планируемой урожай- ности – 6,24 т/га в пересчете на 14 % влажность и 100 % чистоту. Прибавка урожая относительно контроля составила 3,57 т/га. Данный факт ука- зывает на то, что Новосибирская 29 является сортом интенсивного типа, который способен в
условиях юга Тюменской области формировать высокие урожаи.
Выводы. В лесостепной зоне Зауралья пло- дородие пахотных черноземов выщелоченных обеспечивает формирование урожая яровой пшеницы от 1,85 до 2,24 т/га вследствие неу- стойчивого азотного режима. Научно обоснован- ная система удобрений, учитывающая запасы питательных веществ в почве, климатические особенности региона и генетический потенциал сорта, позволяет получать стабильные урожаи до 5,0 т/га. Формирование урожая яровой пше- ницы при внесении минеральных удобрений происходит за счет дополнительного кущения (r = 0,91), образования продуктивных побегов (r = 0,87) и массы 1000 зерен (r = 0,89). Уровень минерального питания не оказывает существен- ного влияния на озерненность колоса (r = 0,54). Для получения стабильных урожаев яровой пше- ницы свыше 5,0 т/га в условиях Северного Заура- лья требуется подбор сорта с высокой озернен- ностью колоса (> 30 шт.), крупным зерном (масса 1000 зерен – не менее 34 г), ограниченным куще- нием и высотой не более 75 см.
1. Синявский И.В., Еликбаева С.А. Влияние сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы в звене зернопарового се- вооборота // Вестник Курганской ГСХА. 2019.№ 2 (30). С. 34–37.
2. Демин Е.А., Еремин Д.И. Азотный режим ку- курузы, выращенной по зерновой технологии в лесостепной зоне Зауралья // Вестник Ал- тайского государственного аграрного универ- ситета. 2017. № 12 (158). С. 10–16.
3. Комиссарова И.В. Плодородие и продуктив- ность обыкновенных черноземов Зауралья при разных уровнях интенсификации: дис. … канд. биол. наук. Курган, 2009. 142 с.
4. Постников П.А., Попова В.В., Тиханская Е.Л. Влияние биологических факторов на нако- пление элементов питания и на урожайность зерновых // Агрохимический вестник. 2020.№ 2. С. 32–36.
5. Sherstobitov S. The results of the differential mineral fertilization in the automatic mode according to the task map // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 537.
6. Миллер С.С., Рзаева В.В. Урожайность яро- вой пшеницы по способам обработки почвы в зернопропашном севообороте северной лесостепи Тюменской области // АгроЭкоИн- фо. 2018. № 4 (34). С. 13.
7. Еремина Д.В., Моисеев А.Н. Агроэкономи- ческая оценка наиболее распространенных севооборотов в сельскохозяйственной зоне Тюменской области // Аграрный вестник Ура- ла. 2014. № 3 (121). С. 85–88.
8. Казак А.А., Логинов Ю.П. Научные основы разработки модели сорта яровой мягкой пшеницы для Западной Сибири // Вестник Курганской ГСХА. 2019. № 3 (31). С. 9–12.
9. Любимова А.В., Еремин Д.И. Изучение ге- нетического разнообразия сортов овса Си- бирской селекции по авенин-кодирующим локусам // Агропродовольственная политика России. 2017. № 9 (69). С. 70–74.
10. Тоболова Г.В. Изменение биотипного соста- ва сорта мягкой пшеницы Тюменская 80 в процессе семеноводства // Аграрный вестник Урала. 2009. № 10. С. 12–14.
11. Еремина Д.В. Агроэкономическая оценка применяемых в Тюменской области мине- ральных удобрений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (72). С. 26–30.
12. Романенков В.А., Павлова В.Н., Беличен- ко М.В. Оценка климатических рисков при возделывании зерновых культур на основе региональных данных и результатов дли- тельных опытов Геосети // Агрохимия. 2018.№ 1. С. 77–86.
13. Казак А.А., Логинов Ю.П. Сравнительное изучение среднеспелых и среднепоздних со- ртов сильной пшеницы сибирской селекции в лесостепной зоне Тюменской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018.№ 6 (67). С. 33–41.
14. Рзаева В.В. Урожайность культур зернового севооборота с занятым паром по приемам основной обработки почвы // Вестник Мичу- ринского государственного аграрного уни- верситета. 2018. № 4. С. 88–91.
15. Фисунов Н.В., Шулепова О.В. Влияние кулис и основной обработки почвы на засоренность и урожайность яровой пшеницы в Западной Сибири // Вестник Мичуринского государ- ственного аграрного университета. 2020.№ 2 (61). С. 64–68.
16. Амиров М.Ф., Толокнов Д.И. Формирование урожая яровой пшеницы в зависимости от использования минеральных удобрений, микроэлементов и гербицида в условиях республики Татарстан // Плодородие. 2020. № 3 (114). С. 6–9.
17. Еремин Д.И., Ахтямова А.А. Минерализация гумуса в пахотном черноземе при использо- вании минеральных удобрений // Земледе- лие. 2018. № 7. С. 16–18.
18. Еремин Д.И., Попова О.Н. Влияние мине- ральных удобрений на интенсивность раз- ложения целлюлозы в пахотном черноземе лесостепной зоны Зауралья // Вестник Го- сударственного аграрного университета Се- верного Зауралья. 2016. № 4 (35). С. 27–33.
19. Демина О.Н., Еремин Д.И. Влияние мине- ральных удобрений на микрофлору черно- зема лесостепной зоны Зауралья // Вестник КрасГАУ. 2020. № 2 (155). С. 63–71.
20. Васько В.Т. Основы семеноведения полевых культур. СПб.: Лань, 2012. 304 с.
21. Ostapenko A.V., Tobolova G.V. Polymorphism of avenin species A. sativa L., A. Byzantina C. Koch. and A. Strigossa Schreb. // Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics and Biotechnology. The 3rd International Conference. Abstract book. 2015. С. 39.
