NFLUENCE OF WEATHER CONDITIONS, SOIL PROCESSING SYSTEMS AND FERTILIZERS ON THE YIELD AND QUALITY STRUCTURE OF SPRING WHEAT

Full Text

Увеличение производства, повышение урожайности и качества зерна яровой пшеницы - одной из основных продовольственных культур Среднего Поволжья - является актуальной задачей в настоящее время. Но расширение объема ее производства сдерживается высокой вариабельностью урожайности яровой пшеницы, которая проявляется в зависимости от гидротермического режима вегетационного периода при возделывании культуры в регионе [1]. В связи с этим, особого внимания заслуживает исследование структуры урожая и урожайность в отдельные, различающиеся по метеорологическим условиям, периоды вегетации. Определено, что продуктивность пшеницы можно повысить путём улучшения структуры урожая [2, 3], но значение элементов продуктивности окончательно не выяснено. В одних случаях, основными элементами структуры урожая являются количество растений на единице площади, продуктивная кустистость, число зёрен в колосе, масса 1000 зёрен и др. [3], в других, большое значение имеет продуктивность колоса [4, 5]. В общем, максимальная урожайность сортов пшеницы возможна при оптимальном формировании всех элементов продуктивности, что создаст определённые возможности управления процессом формирования урожая за счет регулирования его элементов. Все эти слагаемые урожая зависят от условий возделывания яровой пшеницы: метеорологических, почвенных, агротехнических и других. Также важно при этом учитывать взаимозависимость элементов структуры урожая, их взаимосвязанность или возможность компенсаторных воздействий [6]. Исследования являются реализацией агротехнологических мероприятий и позволяют сформировать комплексы оптимизации аграрного производства в условиях изменяющихся неблагоприятных факторов внешней среды, таких, как климатические явления. Цель исследований - совершенствование агротехнологии возделывания яровой пшеницы для получения высоких урожаев и качественного зерна яровой пшеницы. Задачи исследований - оценить влияние гидротермического режима вегетационного периода, систем обработки почвы и удобрений при возделывании яровой пшеницы сорта Кинельская 59 с различными системами обработки почвы (вспашка на 20-22 см, рыхление на 10-12 см и без осенней механической обработки) на элементы структуры урожая, урожайность и белковость зерна. Материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2007-2010 гг., 2016 г., 2017 г. на опытных полях кафедры земледелия и лаборатории «Агроэкология» ФГБОУ ВО Самарского ГАУ, в центральной зоне Самарской области (или южной части лесостепи Заволжья). Почвенно-климатические условия в годы проведения исследований. Почвы в данной зоне выщелоченные, обыкновенные и типичные черноземы. Рельеф опытного поля выровненный. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусный глинистый, рН близка к нейтральной. Содержание гумуса среднее, легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия в слое почвы 0-30 см повышенное или высокое, сравнительно большая поглотительная способность [4]. Этот подтип черноземной почвы занимает свыше 20% всей территории Самарской области и преобладает в лесостепной зоне Заволжья. Эта почва по своим физико-химическим и водным свойствам отвечает требованиям успешного возделывания ведущих полевых культур. Изучались три различные системы основной обработки почвы: вспашка - отвальная с минимизацией, обработка почвы состояла из лущения стерни на 6-8 см дисковым орудием Catros и вспашки на 20-22 см плугом ПЛН-8-40, посев проводился сеялкой АУП-18 на 5-6 см; рыхление - вспашка безотвальная с минимизацией, обработка почвы состояла из лущения почвы на 6-8 см вслед за уборкой предшественника и рыхления на 10-12 см культиватором-плоскорезом КПИР-3,6 под яровую пшеницу, посев проводился сеялкой АУП-18 на 5-6 см; прямой посев - осенняя обработка почвы не применялась, после уборки предшественников применялся гербицид сплошного действия Торнадо, весной проводился прямой посев культуры сеялкой DMС Primera на 5-6 см с предварительным внесением удобрений в соответствии с вариантами опыта. Метеоусловия по наблюдениям метеостанции «Усть-Кинельская» в период исследований существенно отличались между собой. В 2007 году температурный режим был неустойчивый с обильными дождями, атмосферной засухой в конце июля и августе, не позволил получить высокие хозяйственные результаты ни по качеству зерна, ни по его количеству. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) за период май-август - 1,1, характеризует условия как влажные. Повышенный температурный режим 2008 года с очень низким количеством осадков. Гидротермический коэффициент за период май-август - 0,89, характеризует условия как засушливые, по значению близок к среднемноголетнему значению. 2009 год теплее обычного с количеством осадков, близким к среднему многолетнему количеству и с существенными отличиями внутри года. Гидротермический коэффициент за период май-август равен 0,59, позволяет считать год засушливым, по проявлению близок к среднемноголетним значениям. 2010 год - остро засушливый. Недостаточное количество осадков весной и в месяцы активной вегетации создало крайне неблагоприятные условия для посева, роста и развития яровых культур. ГТК равен 0,24. Погодные условия вегетационного периода 2016 года были сложными, но в целом оказались благоприятными для сельскохозяйственных культур. Гидротермический коэффициент Селянинова за период май-сентябрь, равный 0,73, характеризует условия как средне засушливые и близкие к среднемноголетним значениям за 1982-2010 гг. - 0,84. Атмосферная засуха в конце июля - августе не затронула вегетационный период яровой мягкой пшеницы. В 2017 г. гидротермический коэффициент оказался равным 1,06, характеризует условия как влажные. Так, период исследований можно охарактеризовать сложившимися метеоусловиями: 2016 г. близок по проявлению к 2008 и 2009 годам, 2017 г. близок к 2007 году. 2010 сельскохозяйственный год отличался от всех лет исследований как экстремально жаркий и сухой. За июнь и июль выпало 5,4 мм, за август-сентябрь - 49,4 мм, что крайне недостаточно, так как при температурах 25,0-27,0°С за одни сутки с 1 га посевов расходуется 60-70 м3 воды. Объект исследований - районированный сорт яровой мягкой пшеницы Кинельская 59. Посев яровой пшеницы в 2016 году проводился 11 мая, в 2017 и 2007 годах был проведен 8 мая, в 2008 году - 28 апреля, в 2009 году - 7 мая, в 2010 году - 6 мая. При посеве на соответствующих вариантах опыта в рядки вносили удобрения из расчета 1,6 ц азофоски на 1 га. Для изучения структуры урожая перед уборкой урожая на трех несмежных повторностях с закрепленных площадок отбирали снопы для структурного анализа. При анализе 25 типичных растений определяли показатели структуры урожая [7]. Учет урожая проводили путем сплошной уборки делянок комбайном «Енисей». Урожай приводили к 14 % влажности и базисным кондициям по содержанию сорной примеси (1 %) [8]. Результаты исследований. Результаты шестилетнего изучения элементов структуры урожая, урожайности и белковости зерна яровой пшеницы сорта Кинельская 59 в зависимости от гидротермических режимов вегетационных периодов, систем основной обработки почвы и удобрений представлены в таблице 1. Таблица 1 Влияние гидротермического коэффициента Селянинова и фона минерального питания на структуру урожая, урожайность и белковость зерна яровой пшеницы, 2016-2017 гг. Вариант опыта Кол-во растений, шт./м2 Кол-во зерен в главном колосе, шт. Масса зерна с главного колоса, г Масса 1000 зерен, г Урожайность, т/га, в среднем из трех повторностей Белок, % 2016 г. средне засушливый, ГТК 0,73, близкий к среднемноголетнему значению Без удобрений 455 16 0,54 29,1 1,21 12,3 Удобренный фон 458 19 0,56 30,5 1,50 13,1 2017 г., влажный, ГТК 1,06 Без удобрений 474 17 0,53 28,1 2,9 12,5 В среднем, за два года, без удобрений 464,5 16.5 0.54 28,6 2,05 12,8 В средне засушливом 2016 году (ГТК=0,73) были получены следующие значения количества растений, массы тысячи зерен, урожайности и содержания белка: 455 экз./м2, 0,54 г, 1,21 т/га и 12,3%. Применение удобрений положительно повлияло на эти показатели: произошло увеличение на 3 экз./м2, 1,4 г, 0,3 т/га и 0,8 %, соответственно, что в процентном соотношении: 0,7, 4,8, 24 и 6,5%. В более благоприятном влажном 2017 году (ГТК=1,06) изучаемые показатели были равны: 474 экз./м2, 28,1 г, 2,9 т/га и 13,8%, соответственно. Данные показатели имели величины большие, по сравнению с предыдущем годом, на 19 экз./м2, 1 г, 1,6 т/га и 1,5 %, соответственно, что в процентном соотношении выше на 4,2, 3,4, 39,1 и 12,2%, соответственно. Представленные результаты свидетельствуют, что погодные условия, сложившиеся в средне засушливый год, обеспечили средние величины показателей, но достаточные для получения урожая. При применении удобрений произошли изменения в сторону увеличения величин показателей. В более благоприятный по метеоусловиям, по величине влагообеспеченности 2017 год произошли более значительные изменения в сторону увеличения величин показателей. Следующий 4-летний период исследований (2007-2010 гг.) включал в себя как влажный, средне засушливый, так и остро засушливый год (табл. 2). За 4-летний период исследования количества растений и зерен в колосе, массы зерна с колоса и 1000 семян, а также урожайность яровой пшеницы в зависимости от применявшихся систем обработки почвы - вспашки, рыхления и без осенней механической обработки - не определило существенных отличий в их величинах. На сохранности растений отразились как погодные условия, так и применение удобрений. Наибольшее количество растений яровой пшеницы сохранилось во влажном 2007 году - 379,9-357,7 шт./м², наименьшее их количество - в острозасушливом 2010 году - 263,5-299,8 шт./м², удобрения обеспечили наибольшую сохранность в 2009-20010 гг. - на 34,6-36,3 шт./м² (или 11,2-13,7%) больше, чем в варианте с неудобренным фоном. Количество зерен в колосе, так же, как и количество растений, обеспечивающее урожайность в целом, проявлялись в зависимости от применения удобрений и погодных условий. Высокие показатели количества зерен в колосе отмечаются в годах исследования, близких к среднемноголетним, в 2008 и 2009 годах и на удобренном фоне - 20,5-21,8 шт., что на 2,9-5,9 шт. меньше, чем на аналогичных вариантах других лет. Таблица 2 Влияние гидротермического коэффициента Селянинова, способа обработки почвы и фона минерального питания на структуру урожая, урожайность и белковость зерна яровой пшеницы, 2007-2010 гг. Обработка почвы Фон минерального питания Кол-во растений, шт./м² Кол-во зерен в колосе, шт. Масса зерна с колоса, г Масса 1000 семян, г Урожайность, т/га Белок, % 2007 г., влажный, ГТК = 1,08 Вспашка на 20-22 см без удобрений 362,1 17,8 0,61 26,13 2,19 14,0 удобренный фон 387,5 22,3 0,66 26,51 2,34 14,8 Рыхление на 10-12 см без удобрений 354,3 16,0 0,52 26,50 2,08 13,9 удобренный фон 377,8 18,5 0,52 28,44 2,28 14,5 Без осенней механической обработки без удобрений 356,7 16,0 0,42 25,41 2,05 13,2 удобренный фон 374,5 16,0 0,51 30,05 2,25 13,6 В среднем без удобрений 357,7 16,6 0,54 26,0 2,11 13,7 удобренный фон 379,9 18,9 0,56 27,3 2,29 14,3 НСРобщ 0,039 2008 г., средне засушливый, ГТК = 0,89, близкий к среднемноголетнему Вспашка на 20-22 см без удобрений 315,8 22,0 0,59 37,52 2,31 12,6 Рыхление на 10-12 см без удобрений 305,3 17,4 0,63 36,93 2,17 12,4 Без осенней механической обработки без удобрений 314,2 22,5 0,73 42,94 2,09 12,2 В среднем 311,8 20,5 0,62 36,4 2,19 12,4 НСРобщ 0,040 2009 г., средне засушливый, ГТК = 0,59, близкий к среднемноголетнему Вспашка на 20-22 см без удобрений 318,6 21,5 0,71 33,22 1,68 12,3 удобренный фон 350,7 23,5 0,75 37,41 1,91 12,6 Рыхление на 10-12 см без удобрений 304,5 20,5 0,71 35,57 1,57 11,8 удобренный фон 343,1 23,5 0,78 38,32 1,90 12,4 Без осенней механической обработки без удобрений 302,7 11,5 0,61 35,48 1,50 11,3 удобренный фон 335,7 16,5 0,61 36,33 1,87 11,6 В среднем без удобрений 308,6 19,6 0,68 34,8 1,58 11,8 удобренный фон 343,2 21,8 0,74 37,4 1,89 12,2 НСРобщ 0,041 2010 г., остро засушливый, ГТК = 0,24 Вспашка на 20-22 см без удобрений 267,9 15,0 0,40 19,55 1,15 14,9 удобренный фон 302,3 15,5 0,43 19,86 1,36 14,9 Рыхление на 10-12 см без удобрений 260,6 17,5 0,44 22,14 1,46 14,5 удобренный фон 300,9 14,0 0,44 24,02 1,29 14,4 Без осенней механической обработки без удобрений 256,6 16,0 0,41 21,39 1,02 14,4 удобренный фон 296,3 11,9 0,41 23,04 1,21 14,3 В среднем без удобрений 263,5 14,5 0,41 21,2 1,21 14,5 удобренный фон 299,8 15,9 0,44 22,4 1,29 14,6 НСРобщ 0,041 Так, количество растений и зерен в колосе зависит от сложившихся погодных условий и применения удобрений. Показатели количества растений наивысшее значения имели во влажном году, а количество зерен в колосе в средне засушливых годах, на удобренных фонах. Масса зерна с колоса и 1000 зерен зависят от погодных условий и от фона минеральных удобрений. Так, наибольшие значения массы зерна с колоса и 1000 зерен, как на удобренном фоне, так и без удобрений, были в средне засушливом 2009 году, хотя сравнение данных показателей по фону удобрений выявило увеличение их значений при применении удобрений на 7,5-8,8%. Во влажном 2007 году, по сравнению с 2009 годом, масса зерна с колоса на удобренном фоне была меньше на 24,3%, без удобрений - на 20,6%, масса 1000 зерен на удобренном фоне была меньше на 27,0%, без удобрений - на 25,3%. В остро засушливом, 2010 году, масса зерна с колоса на удобренном фоне была меньше на 40,5%, без удобрений - на 39,7%, масса 1000 зерен на удобренном фоне была меньше на 40,1%, без удобрений - на 39,1% по сравнению с аналогичными показателями средне засушливого 2009 года. Урожайность при применявшихся системах обработки почвы - вспашка, рыхление и без осенней механической обработки - существенно не менялась. Максимальные значения были во влажном 2007 году, причем применение удобрений обеспечило прибавку урожая на 8,5 %. В средне засушливом 2009 году получено урожая зерна меньше на 25,1% в варианте без удобрений и на 21,2% - на удобренном фоне. В острозасушливом 2010 году - на 42,7 и 43,7%, соответственно. Содержание белка было наибольшим в зерне, полученном в острозасушливом 2010 году, незначительно увеличиваясь в варианте с использованием удобрений. По сравнению с влажным 2007 годом, содержание белка в зерне уменьшилось в варианте без удобрений на 5,5% и в варианте с удобрениями - на 2,1%, в средне засушливом 2009 году в варианте без удобрений - на 18,6%, при применении удобрений - на 16,4%. Для изученных показателей структуры урожая, урожайности и содержания белка в зерне яровой пшеницы сорта Кинельская 59 определены коэффициенты корреляции и их степени зависимости от гидротермического коэффициента Селянинова (табл. 3). Таблица 3 Корреляционный анализ показателей элементов структуры урожая яровой пшеницы сорта Кинельская 59 и метеоусловий вегетационных периодов, за годы проведенных исследований Признаки Фон минерального питания Коэффициент корреляции Степень зависимости (связность) 2007 г., 2017 г., влажные, ГТК = 1,08; 1,06 Количество растений, шт./м² без удобрений 0,45 средняя прямая удобренный фон 0,48 средняя прямая Урожайность, т/га без удобрений 0,40 средняя прямая удобренный фон 0,42 средняя прямая 2008-2009 гг., 2016 г., средне засушливые ГТК = 0,73; 0,89; 0,59 Количество зерен в колосе, шт. без удобрений -0,22 слабая обратная удобренный фон -0,23 слабая обратная Масса зерна с колоса, г без удобрений 0,22 слабая прямая удобренный фон 0,22 слабая прямая Масса 1000 семян, г без удобрений 0,54 сильная прямая удобренный фон 0,56 сильная прямая 2010 г., остро засушливый ГТК = 0,24 Белок, % без удобрений 0,58 сильная прямая удобренный фон 0,62 сильная прямая Между ГТК влажных 2007 и 2017 годов и количеством растений, а также урожайностью определена средняя прямая связь, выражаемая коэффициентом корреляции (r=0,48-0,42). Между ГТК средне засушливых 2008, 2009 и 2016 годов и количеством зерен в колосе, массой зерна с колоса и массой 1000 зерен величины степеней зависимости оказались от слабых обратных, слабых прямых до средних прямых (коэффициенты корреляции: r= -0,23, r=0,22, r=0,56, соответственно). Между ГТК остро засушливого 2010 года и содержанием белка определен максимальный коэффициент корреляции (r=0,62), степень зависимости признаков сильная прямая. Заключение. Исследование элементов структуры урожая, урожайности и содержания белка в зерне яровой пшеницы сорта Кинельская 59 в зависимости от метеоусловий вегетационных периодов, систем обработки почвы и удобрений показали, что величины изученных показателей в большой степени зависят от сложившихся гидротермических режимов вегетационных периодов, в меньшей степени - от применяющихся удобрений и совсем незначительно - от систем обработки почвы. Наибольшее количество растений и самая высокая урожайность зерна были получены во влажных 2007 и 2017 годах, количество зерен в колосе, масса зерна с колоса и 1000 зерен в средне засушливых 2008, 2009 и 2016 годах, наибольшее накопление белка в зерне отмечалось в острозасушливом 2010 году. Более значительные величины изученных показателей были отмечены в вариантах с применением удобрений. Максимальные величины показателей имеют степени зависимости от ГТК вегетационных периодов от слабых обратных (r= -0,23), слабых прямых (r=0,22) и средних прямых (r=0,48, r=0,42) до сильных прямых (r=0,56, r=0,62). Весьма высокой была степень зависимости между урожайностью зерна яровой пшеницы и гидротермическим режимом вегетационного периода (ГТК 1,08) во влажных 2007 и 2017 годах. Урожайность зерна яровой пшеницы сорта Кинельская 59 в зависимости от гидротермического коэффициента Селянинова формировалась различными показателями [9]. Во влажные годы (с ГТК, равным 1,06-1,08) в большей степени за счет увеличенного количества растений. В средне засушливые 2008, 2009 и 2016 годы (с ГТК, равным 0,59-0,89) урожайность формировалась за счет увеличения массы зерна с колоса, и, в большей степени, за счет увеличения массы 1000 семян. В остро засушливый 2010 год (ГТК=0,24) урожайность была низкой, реализовывалась высокая белковая продуктивность. Вариабельность метеорологических условий существенно отражается на формировании элементов структуры урожая [10]. Внесение удобрений позволяет повысить величины изученных показателей и тем самым сгладить влияние гидротермических режимов вегетационных периодов.

About the authors

N. P. Bakaeva

FSBEI HE Samara SAU

Email: bakaevanp@mail.ru
Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department «Gardening, Botany and Physiology of Plants» Samara region, settlement Ust-Kinelsky

References

Supplementary files