Influence of the predecessor, sowing period and fertilizer in wheat productivity in three-field crop rotations

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

В разных регионах России и почвенно-климатических зонах внутри регионов влияние и роль факторов, определяющих урожайность яровой мягкой пшеницы, отличается в связи с разнообразием условий ее выращивания. Например, анализ результатов многолетних опытов Курского ФАНЦ показал [1], что урожайность пшеницы на 54.3% определялась сложившимися погодными условиями, на 17.1% – применением удобрений и на 11.6% – местом культуры в севообороте. Данные эксперимента на Шадринском опытном поле Курганского НИИСХ, материалы которого представлены в настоящей статье, свидетельствуют о более значимой роли места пшеницы в севообороте.

По результатам исследований [2], полученным в 1984–2019 гг. в лесостепной зоне Омской обл., на фоне естественного плодородия почвы повторяемость урожаев >3 т/га составила 7.1% лет в посеве после пара, что отсутствовало в звене после пшеницы и при бессменном ее возделывании. Уровень урожайности 2.5–3.0 т/га в тех же полях был получен в течение 12.5–3.6–0% лет. Урожаи 2.0–2.5 т/га были получены с частотой 35.7% лет после пара, 26.8% – после пшеницы и 11.1% лет – бессменной пшеницы; 1–2 т/га – в течение 32.2–42.9–55.6% лет и <1 т/га – отмечены в течение 12.5–19.6–25.0% лет соответственно.

Среди элементов технологии возделывания пшеницы срок сева и сорт также вызывают существенные изменения урожайности и качества зерна. Например, в опытах Омского АНЦ [3] после парового предшественника у среднераннего сорта урожайность оказалась больше в посевах, осуществленных 7, 14 и 21 мая (3.0–3.2 т/га), у среднеспелого сорта – 14–21 мая (3.49–3.36 т/га) и у среднепозднего – 21 мая (3.77 т/га). После зернового предшественника у среднераннего сорта в посевах 21 и 28 мая получено 2.52 и 2.40 т/га, в те же сроки среднеспелый сорт дал 2.69 и 2.72 т/га. Среднепоздний сорт имел урожайность 2.89 т/га при посеве 21 мая. Эти данные свидетельствовали о возможности расширения периода посева яровой пшеницы в мае в полях после пара при их равноценности.

Исследование [4] показало, что в Красноярской лесостепи испытано 3 срока посева с расстоянием 7 сут, начиная с 7 мая. Два ранних срока обеспечили самый высокий урожай пшеницы сорта Тулунская 12–23–25.7 ц/га, при следующих сроках сева теряли 4–5 ц/га. У сорта Омская 32 проигрыш 3-го срока еще больше: первые 2 срока посева дали 32.9 и 35.8 ц/га, а 3-й – только 24.5 ц/га. Контрастными были различия в урожайности у сорта Тройка: 26.1, 25.5 и 14.9 ц/га.

В производственных условиях Курганской обл. большое значение для срока посева имеет весенняя физическая спелость почвы. Тяжелосуглинистые почвы северо-запада области и особенно глинистые почвы востока области прогреваются позднее, что вынуждает применять на части полей июньские сроки посева. Анализ производственных сводок сельскохозяйственных предприятий Курганской обл. за 2015–2019 гг., сделанный [5], показал, что в среднем в 1-й срок засевали лишь 15% полей, во 2-й – 47 и 3-й – 38%. В статье [6] обсудили эффективность очень позднего срока посева в опыте лаборатории селекции Курганского НИИСХ. Например, при сравнении 3-х сроков посева (14 мая–25 мая–7 июня) в благоприятном 2017 г. у пшеницы сорта Омская 36 отмечено существенное снижение урожайности при июньском сроке: 3.83, 3.33 и 0.56 т/га. У сорта Радуга различия были с меньшим проигрышем позднего сева: 4.49, 4.57 и 2.22 т/га.

Внесение удобрений меняло указанные закономерности. Например, благодаря длительным опытам [7] с помощью комплексной химизации заметно повысилась продуктивность повторных посевов пшеницы, за счет чего сбор зерна 2-й и 3-й культуры после пара увеличивался с 1.43–1.11 до 3.40–2.56 т/га. Об этом свидетельствовали результаты других исследователей [8–11], в опытах которых были достигнуты прибавки зерна от средств химизации 7–10 ц/га и более.

Применение любого элемента технологии возделывания пшеницы преследует 2 цели – повышение сбора зерна и улучшение его качества. Внесение азотного или азотно-фосфорного удобрения способствует достижению той и другой цели. Однако общая экономическая оценка в разных типах севооборотов может заметно отличаться. Например, в опытах [12] в 2014–2020 гг. в Челябинской обл. в севооборотах с паром и бобовыми культурами средней севооборотной дозой азота было N17, а в посев бессменной пшеницы вносили N40. Содержание клейковины в зерне пшеницы повышалось после горохоовсяной смеси с 18–22 до 24–26%, бессменной пшеницы – с 22.8 до 26.1%, но сбор зерна в повторных посевах был наименьшим: в контроле получено 1.59, на фоне внесения азота – 2.01 т/га. Гораздо выше урожайность пшеницы была в севооборотах: 1.97–2.07 – без азота и 2.48–2.67 т/га – на его фоне. В результате прибыль в бессменном посеве составила 10 304 руб./га и рентабельность 86%, в севооборотах – соответственно 14–16 тыс. руб./га и 126–196%.

Даже на богатом типичном черноземе Каменной степи признано [13], что для выращивания зерна пшеницы 35 ц/га из списка сильных сортов необходимо вносить удобрение N60Р60K60, несколько варьируя дозу в полях севооборота. Авторы разработали шкалу почвенной диагностики по содержанию весной нитратов для уточнения дозы азота в разных посевах, а также растительной диагностики для выявления потребности пшеницы в азотной подкормке в целях повышения содержания клейковины в зерне.

Для улучшения качества зерна пшеницы большое значение имеет сорт. На трех сортах сильной пшеницы Омскими учеными [14] выявлены технологические условия, необходимые для повышения белковости зерна. В их опытах в 4-польном зернопаровом севообороте на 1 га пашни вносили N24Р36, за счет чего содержание клейковины в зерне повышалось на 2–3% и снижался коэффициент вариации этого показателя по годам с 12.7 до 7.9% у 1-й пшеницы и с 13–14 до 11% в следующих полях. По данным Красноярских ученых [15], в опыте в лесостепи содержание клейковинных белков в зерне увеличилось на 10% в повторных посевах пшеницы за счет полного минерального удобрения N60Р60K60 в сочетании со средствами защиты растений от вредных объектов. Цель работы – анализ влияния удобрения, предшественника и срока посева в 3-польных севооборотах в формировании урожая и качества яровой мягкой пшеницы в условиях эксперимента на Шадринском опытном поле Курганского НИИСХ (северо-западная зона Курганской обл.).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевой стационарный эксперимент заложен на Шадринском опытном поле Курганского НИИСХ в 1988 г. руководителем опытного поля, заслуженным агрономом России Ю.Г. Холмовым. Почва – чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый со следующими показателями: рН_KCl 6.4–6.6 ед. при закладке опыта в 1988 г. и 4.9–5.8 ед. через 18 лет в 2005 г.; содержание гумуса – 6.0–7.4%, сумма поглощенных оснований – 35–37 мг-экв/100 г, количество подвижных Р₂О₅ и К₂О (по Чирикову) – 63–95 и 120–180 мг/кг; накопление нитратного азота в 1-метровом слое почвы в пару – 80–90, после непаровых предшественников – 50–58 кг/га. Агротехника предусматривала осеннюю вспашку на глубину 22 см, весеннее задержание влаги в несколько следов, предпосевную обработку почвы на глубину заделки семян 5–6 см, сев сеялкой СЗ-3,6 в 2 срока – в 1-й и 3-й декадах мая, прикатывание и защиту растений от сорняков в фазе кущения. Удобрение – аммиачная селитра. Сорта пшеницы: Жигулевская в 1988–1991 гг., Ария – в 2002 г. и остальные 13 лет – Новосибирская 89. За 18 лет сумма осадков за май–август в течение 12 лет была достаточной при их количестве 250–359 мм, 3 года выпадало 193–201 и 3 более засушливых года – 103–136 мм.

Урожай убирали напрямую комбайном Сампо-500 с отбором образца зерна для определения влажности и чистоты бункерной массы, урожайность приведена к 100%-ной чистоте и 14%-ной влажности. В опыте сравнили продуктивность и качество зерна 1-й и 2-й пшеницы после пара, вико-овсяной смеси и овса. Площадь делянки 180 м² (50 × 3.6 м)^, повторность трехкратная.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Первые культуры после 3-х предшественников обеспечивали в оба срока посева бóльшую урожайность пшеницы после пара как на естественном фоне, так и при внесении N40. Лишь с повышением дозы до N80 урожайность стала выравниваться. Однако целесообразность увеличения дозы азота была только в посеве после овса (табл. 1).

 

Таблица 1. Влияние удобрения и срока посева на урожайность первых культур после пара, вико-овсяной смеси и овса (Шадринское опытное поле, 18 лет, 1988–2005 гг.), ц/га

Срок сева	Доза азота
	N0			N40			N80
	предшественник
	пар	Викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес
1-я декада НСР05 = 1.8 ц/га	24.8	16.8	15.8	26.4	22.2	21.2	26.5	21.2	24.2
<15 ц/га, лет	2	9	9	2	3	5	2	3	3
3-я декада НСР05 = 2.1 ц/га	30.3	21.1	20.5	30.8	27.4	25.9	31.3	28.7	29.1
<15 ц/га, лет	1	2	2	1	1	1	1	1	1

 

Азотное удобрение при раннем посеве 1-й пшеницы после пара несущественно изменяло урожайность, а после непаровых предшественников прибавки урожайности при внесении N40 равнялись 5.4 ц/га. Удвоение дозы азота только после овса дополнительно повысило урожайность на 3 ц/га с общим приростом 8.4 ц/га. При оптимальном сроке посева пшеницы в 3-й декаде мая сбор зерна при применении всех технологий был больше на 4–5 ц/га и более. Удобрение также не влияло на урожайность в поле после пара, но в посевах после вико-овсяной смеси и овса обеспечивало прибавки, которые были несколько больше при севе в 3-й декаде мая, чем при раннем сроке сева, и равнялись 6.3–5.4 при внесении N40 и 7.6–8.6 ц/га при внесении N80. В севооборотах без пара урожайность <15 ц/га повторилась 9 раз за 18 лет опыта при раннем посеве и только 2 раза – при оптимальном сроке сева. Урожайность пшеницы после пара по годам изменялась от 51 ц/га в благоприятном 1997 г. до 8 ц/га – в сухом 1989 г. Коэффициент вариации для 18 лет составил 39.6%. При меньших уровнях урожайности после непаровых предшественников сохранилось различие их величины по годам. Оно выражалось в лучших сборах зерна в том же 1997 г. на уровне 22–27 ц/га и низких (7–8 ц/га) – при засухе. В неудобренном посеве после овса коэффициент вариации урожайности равнялся 36.9%, в удобренных вариантах различия были равны 54–7 ц/га после пара и 35–7 ц/га - после вико-овсяной смеси и овса с коэффициентами вариации 41.7 и 36.3% соответственно.

Разнообразие эффекта срока посева за 18 лет у первых культур заключалось в том, что изредка ранний посев был продуктивнее на 2–3–5 ц/га, как было в течение 4-х лет в 1988, 1993, 1997 и 2000 г., гораздо чаще более урожайным был оптимальный срок посева. Поэтому средняя урожайность при позднем севе в 3-й декаде мая была на 4–5 ц/га больше, чем при севе в 1-й декаде. При севе в 3-й декаде мая без удобрения варьирование урожайности было 34.9% после пара и 27.7% после овса, на фоне N40 – 32.6 и 28.8% соответственно. С удвоением дозы азота в посеве после овса варьирование урожайности повысилось до 33.3%.

Иным было сравнение продуктивности пшеницы в посевах 2-х культур. Среди 3-х предшественников не было большого преимущества пара перед вико-овсяной смесью и овсом. В этом случае тоже лишь 4 года при раннем севе сбор зерна был больше на 4–7 ц/га, чем при севе в 3-й декаде мая. По средней урожайности и частоте проявления преимущество имел оптимальный срок посева. В действии удобрений после непаровых предшественников прибавки оказались близкими полученным у первых культур севооборота. После пара в посевах 2-х культур азот заметнее действовал при втором сроке сева, обеспечив прирост урожайности 6–9 ц/га и доведя ее величину до 24.3–29.1 ц/га. Без удобрения снижение продуктивности до 7–12 ц/га повторилось 6 раз при раннем сроке посева и 1–2 раза – при оптимальном. На фонах N40–80 низкая урожайность была лишь 2 раза при раннем севе и 1 раз – при оптимальном сроке сева (табл. 2).

 

Таблица 2. Влияние удобрения и срока сева на урожайность 2-х культур после пара, вико-овсяной смеси и овса (1988–2005 гг.), ц/га

Срок сева	Доза азота
	N0			N40			N80
	предшественник
	пар	викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес
1-я декада НСР05 = 1.7 ц/га	17.5	16.8	15.1	22.0	22.9	20.5	25.2	24.2	23.0
<15 ц/га, лет	7	7	9	4	2	3	3	3	3
3-я декада НСР05 = 2.3 ц/га	19.5	20.2	18.9	25.8	26.2	24.3	29.1	28.2	27.7
<15 ц/га, лет	5	2	3	1	1	1	1	1	1

 

На качество зерна пшеницы влияли все 3 изученные элементы технологии, но самыми сильными в воздействии на содержание клейковины в зерне для первых культур севооборота были паровой предшественник и внесение азотного удобрения после непаровых предшественников. Вико-овсяная смесь ряд лет способствовала накоплению клейковинных белков в зерне на уровне варианта пара. Варьирование содержания клейковины у пшеницы после пара было равно 19.0% при раннем севе и 25.0% – при севе в 3-й декаде мая, после овса – 26.0 и 26.6% соответственно. Удобрение в дозе N40 несколько изменяло содержание клейковины в зерне пшеницы после овса при вариации показателя 27.5 и 22.9% в зависимости от срока сева. В этом поле от удвоения дозы азота ряд лет прирост содержания клейковины достигал 6–8% к варианту внесения N40, за счет чего коэффициент вариации этого показателя по годам снизился с 27.5 до 18.2% при первом сроке сева и с 23 до 19% при 2-м сроке. Влияние предшественника на качество зерна наглядно показало число лет, в которых отсутствовало качество, соответствующее 3-му классу. Например, у первых культур при раннем севе 3-й класс был не отмечен 1 год после пара, 5 лет после викоовсяной смеси и 7 лет после овса, на фоне внесения N40 – соответственно 1–4–6 лет и N80 – 1–1–1 год. В связи с более высокими урожаями при оптимальном сроке сева даже после пара 5 лет на неудобренном фоне и 2–3 года при внесении 2-х доз азота не был отмечен 3-й класс качества пшеницы, что относилось к влажным урожайным годам. После остальных предшественников у первых культур без удобрения 3-й класс качества отсутствовал 6–7 лет, 4 года – при внесении N40 и 1–3 года – при внесении двойной дозы азота (табл. 3).

 

Таблица 3. Влияние срока посева и удобрения на содержание клейковины в зерне пшеницы после 3-х предшественников (1988–2005 гг.), %

Срок сева	Доза азота
	N0			N40			N80
	предшественник
	пар	викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес	пар	викоовсяная смесь	овес
1-я пшеница
1-я декада НСР05 = 1.9%	29.8	27.1	25.3	30.2	27.0	26.2	31.0	30.5	30.0
<23%, лет	1	5	7	1	4	6	1	1	1
3-я декада НСР05 = 2.2%	28.7	27.3	25.5	29.7	27.5	27.0	29.4	29.9	29.3
<23%, лет	5	6	7	3	4	4	2	1	3
2-я пшеница
1-я декада НСР05 = 2.9%	26.0	26.0	25.8	26.4	26.5	26.0	30.0	29.9	30.1
<23%, лет	6	5	7	4	5	6	2	1	1
3-я декада НСР05 = 3.1	25.9	25.7	25.1	26.4	27.0	26.5	29.0	30.1	29.6
<23%, лет	5	6	6	5	5	6	2	2	2

 

В зерне 2-й пшеницы севооборота среднее содержание клейковины после всех предшественников было меньше, чем первой. Отсутствие 3-го класса качества зерна в этом случае было близким при разных сроках сева. Паровой предшественник для 2-й пшеницы не имел преимущества в накоплении клейковины в зерне. Удобрение уменьшало число лет без качества 3-го класса заметнее при удвоении дозы азота (табл. 3).

На фоне внесения N80 в посеве 2-й пшеницы после овса очень часто отмечено существенное повышение содержания клейковины к варианту N40. За счет этого коэффициент вариации накопления клейковины снизился с 30 до 18% при первом сроке сева и с 27.5 до 19.6% – при втором.

Для выявленных закономерностей изменения урожая и качества пшеницы большое значение имели погодные условия, особенно для 1-й и 2-й культур после овса и при обоих сроках сева в вариантах без удобрения. Сделано разделение лет на группы по характеру погоды и ее влиянию на наличие 3-го класса качества зерна для разных сроков посева. Разделение оказалось одинаковым за исключением одного года, поэтому показатели погодных условий июня, когда закладывались основы продуктивности пшеницы, были близкими для групп лет с 3-м классом качества зерна и его отсутствием при 2-х сроках сева. Температура воздуха на уровне 16.1–16.9°C и достаточные осадки в июне (86–98 мм) вели к формированию более высокой урожайности при меньшем накоплении клейковины в зерне, а теплая июньская погода с умеренными осадками стимулировала повышенное качество зерна, но с меньшей урожайностью (табл. 4).

 

Таблица 4. Зависимость продуктивности пшеницы и количества клейковины в зерне от погодных условий июня в неудобренных 1-м и 2-м полях севооборота после овса (1988–2005 гг.)

Срок сева	3-й класс	Число лет	Содержание клейковины в зерне, %	Урожайность, ц/га	W06, мм	t06, °C
1-я культура
Ранний	Нет	7	19.3	15.4	93	16.4
Ранний	Есть	11	29.1	14.0	52	19.3
Оптимальный	Нет	7	19.9	23.9	92	16.1
Оптимальный	Есть	11	29.1	18.4	53	19.8
2-я культура
Ранний	Нет	7	19.8	14.4	86	16.9
Ранний	Есть	11	29.7	15.5	57	19.0
Оптимальный	Нет	6	18.3	20.2	98	16.2
Оптимальный	Есть	12	28.4	18.2	53	19.2

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, установлено, что среди 3-х факторов, определявших урожайность яровой мягкой пшеницы, в эксперименте на Шадринском опытном поле в условиях северо-западной зоны Курганской обл., для первых культур 3-польных севооборотов главным была предшествующая культура в совокупности с погодными условиями. Для первых культур севооборота паровой предшественник имел большее преимущество перед вико-овсяной смесью и овсом на фонах без удобрения, которое было равно прибавке 8–9 ц/га при сроке сева в 1-й декаде мая и 9–10 ц/га при оптимальном сроке сева в 3-й декаде мая. Урожайность зерна яровой пшеницы при 1-м сроке сева после 3-х предшественников без удобрения была равна 24.8–16.8–15.8 и 30.3–21.1–20.5 ц/га – при 2-м сроке сева. На удобренных фонах повышение урожайности после пара равнялось 2–3–5 ц/га. После непаровых предшественников внесение N40–80 было более эффективным и обеспечивало при 1-й дозе прибавки 6 ц/га при обоих сроках сева и 8–9 ц/га – при удвоении дозы азота. При благоприятном количестве осадков урожайность увеличивалась в 1.5–2.0 раза к средней ее величине.

Для продуктивности 2-х культур севооборота не отмечено положительного влияния пара. Урожайность была близкой как без применения удобрений, так и при их внесении. Без удобрения после 3-х предшественников было получено 17.5–16.8–15.1 ц/га при 1-м сроке сева и 19.5–20.2–18.9 ц/га при 2-м сроке. Во всех полях удобрение было эффективным при обоих сроках сева, обеспечивая прибавки 5–6 ц/га при внесении N40 и 7–8 ц/га на фоне внесения N80. Ранний срок сева тоже лишь 4 года имел преимущество в урожайности, в среднем оптимальный срок сева повышал урожайность на 5–6 ц/га первой культуры севооборота и на 2–4 ц/га второй культуры.

Влияние исследованных факторов роста пшеницы на накопление в зерне клейковинных белков: ранний срок сева первых культур севооборота имел некоторое преимущество, более заметное в поле после пара. Например, отсутствие 3-го класса качества зерна при раннем севе после пара отмечено один раз за 18 лет, а при более урожайном севе в 3-й декаде – 5 раз. Действие удобрения сильнее проявилось при дозе N80 после непаровых предшественников: повышение среднего содержания клейковины происходило до 29–30%. У первой культуры при раннем посеве 3-й класс качества зерна не отмечен всего 1 год после пара, 5 лет после вико-овсяной смеси и 7 лет после овса, на фоне применения N40 – соответственно 1–4–6 лет и N80 – 1–1–1 год.

Для 2-й культуры среднее содержание клейковины в зависимости от срока сева было одинаковым как без удобрения, так и на фоне N40. Число лет без 3-го класса качества зерна в зависимости от срока сева также было почти равным (5–6 лет). Близким было содержание клейковины в зерне пшеницы и после предшественников с существенным повышением только при дозе N80 с 25–26 до 29–30%. За счет этой дозы азота при обоих сроках сева наблюдали снижение коэффициента вариации показателя с 27–29 на фоне N40 до 18–19% на фоне N80.

При сравнении погодных условий по группам лет с 3-м классом качества зерна и без него выявлено, что большое значение имели погодные условия июня. Пониженная температура воздуха (16.1–16.9°C) и достаточное количество осадков (86–98 мм) в июне, когда формировались основы урожая, вели к более высокой урожайности при меньшем накоплении клейковины в зерне. Теплая погода в этом месяце с умеренными осадками стимулировала повышенное качество зерна, но при меньшей урожайности.

Авторлар туралы

O. Volynkina

Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre–Ural Branch of the RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: kniish@ketovo.zaural.ru
Ресей, ul. Belinskogo 112a, Ekaterinburg 620142

A. Pritchin

Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre–Ural Branch of the RAS

Email: kniish@ketovo.zaural.ru
Ресей, ul. Belinskogo 112a, Ekaterinburg 620142

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар