Comparative productivity of various types of spring wheat on the gray forest soil of the Republic of Tatarstan

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article considers the influence of different backgrounds and nutrition area on the yield of double-grain wheat (spelt) and soft wheat in the Republic of Tatarstan. The aim of the research is to study the reaction of new varieties of spring soft wheat and double-grain wheat (spelt) to area and background nutrition in the conditions of gray forest soil of the region. Field studies were carried out on the territory of LLC «Agrobiotechnopark» Kazan State Agrarian University. The object of research was spring soft wheat (Triticum aestivum) with varieties Ulyanovskaya 105 and Tulaikovskaya Nadezhda and spelt wheat (Triticum diccocum) sample k-10456 (Collection sample VIR named after Vavilov ‘k-10456’) and variety Runo. In 2022, favourable meteorological conditions with sufficient soil moisture and moderate temperature regime were observed during the growing season of spring wheat. The total precipitation for this period was 158.9 mm (GTK-1.35 In 2023, the critical phases of growth and development of spring wheat took place under conditions of acutely dry weather, which was unfavourable for crop formation (GTC for vegetation 0.8). On average, when reducing the feeding area by increasing the number of seeds sown per 1 ha from 4 to 7 million, there was an increase in the number of sprouts in both soft and spelt wheat. On the background without fertiliser (control) in the variety Ulyanovskaya 105 the number of sprouts increased from 343 to 526 pieces/m2, and on the fertilised variant - from 340 to 527 pieces/m2, and in the variety Tulaikovskaya Nadezhda increased from 336-520 to 334-516 pieces/m2 respectively. On the background with the application of calculated rates of fertilisers, an increase in yield at all seeding rates was observed. In the variety Ulyanovskaya 105 yield increase to the control was - 0.55; 0.67; 0.72 and 0.70 tonnes/ha at sowing 4, 5, 6 and 7 million germinated seeds per hectare. Tulaikovskaya Nadezhda variety showed yield gains of 0.69; 0.79; 0.70 to 0.76 tonnes/ha, respectively. Spelt wheat of sample k-10456 showed yield gains of 0.19; 0.27; 0.33 and 0.28 tonnes/ha at 4, 5, 6 and 7 million germinated seeds per hectare, while Runo variety showed yield gains of 0.25; 0.24; 0.22 and 0.21 tonnes/ha, respectively. The best yield of both types of spring soft wheat was observed when sowing 5 million germinated seeds per hectare in both control and fertilised variant of the experiment under growing conditions in 2022. Under dry growing conditions in 2023, the best yield results were achieved at a seeding rate of 5 million grains per hectare in the control and 6 million grains per hectare in the fertilised variant of the experiment under drought conditions.

Full Text

В долгосрочной программе развития сельского хозяйства Российской Федерации на период до 2030 года акцент делается на развитии производства зерна как одного из важнейших направлений в растениеводстве. Дальнейшее укрепление этого сектора играет стратегическую роль в обеспечении продовольственной безопасности страны и поддержании стабильности на рынке продуктов зерновых культур. [1, 2, 3].

Важным аспектом в растениеводстве является увеличение разнообразия зерновых культур, включая расширение доли крупяных и уникальных зерновых культур для различных направлений использования. Эти задачи направлены на улучшение качества и разнообразия зерновой продукции, что важно для повышения конкурентоспособности отечественного зерна на рынке. [4, 5, 6].

Яровая пшеница является ключевой продовольственной культурой в Республике Татарстан и играет важную роль в социально-экономическом развитии региона. Ограниченное использование химических средств, нарушение научно обоснованного чередования культур и структуры посевов могут привести к снижению урожайности зерновых культур. Для улучшения ситуации необходимо разработать эффективные методы улучшения почвенного состояния, внедрение современных технологий возделывания и удобрения, а также обеспечить доступ к инновационным сельскохозяйственным практикам. [7, 8, 9].

Внедрение новых сортов яровой пшеницы и усовершенствование агротехнических приемов играют ключевую роль в повышении эффективности производства этой культуры. Это может включать в себя использование биологических удобрений, улучшение обработки почвы, и другие инновационные подходы. [10, 11, 12].

Полба является перспективной культурой с широкой генетической адаптивной базой. Ее способность к адаптации условиям произрастания очень важна при биологизации сельского хозяйства и делает ее важным компонентом комплексных решений по адаптивной интенсификации земледелия. В связи с этим, важно продолжать исследования и разработки, направленные на повышение урожайности и качества полбы, а также на разработку эффективных агротехнических методов ее выращивания. [13, 14, 15].

В современных условиях, увеличение производства зерна невозможно без интенсификации производства сельскохозяйственных культур. Это означает, что только использование инновационных методов возделывания зерновых культур и применение дифференцированного подхода может решить эту проблему [16, 17, 18].

Основываясь на вышесказанном, цель данной работы состоит в изучении воздействия различных уровней минеральных удобрений на разновидности яровой пшеницы при различных нормах высева в условиях серой лесной почвы Предкамья Республики Татарстан.

Материалы и методы исследований. В 2022-2023 годах были проведены полевые исследования на территории ООО «Агробиотехнопарк» Казанского ГАУ. Почва опытного участка относится к серой лесной среднесуглинистой почве и имеет следующие агрохимические характеристики: содержание гумуса (по Тюрину) – 3,4 %, сумма поглощенных оснований – 27,0 мг-экв/1000 г. почвы, содержание легкогидролизуемого азота – 110 мг/1000 г. почвы (по Корнфилду), содержание подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) соответственно 240 и 189 мг/1000 г почвы, рН соли – 5,7.

Материалом для исследований послужили яровая мягкая пшеница (Triticum aestivum) сортов Ульяновская 105 и Тулайковская Надежда, а также пшеница полба (Triticum diccocum) образца к-10456 (Коллекционный образец ВИР им. Вавилова «к-10456» Triticum dicoccum var. serbicum) и сорт Руно. В рамках опыта предусматривалось внесение определенных доз минеральных удобрений для достижения предполагаемого уровня урожайности − 3 тонны зерна с гектара. Удобрения вносились перед посевом в количестве N80P54K40 килограмм на гектар, в качестве контроля использовался фон без удобрений.

Испытания проводились на фонах питания с четырьмя нормами высева: 4, 5, 6 и 7 млн. всхожих семян на 1 га. Опыт был в четырёхкратной повторности, а площадь каждой делянки составляла 52 м² (1,15×45). Размещение делянок с различными фонами питания было рандомизированным, а нормами высева последовательно. Исследования с яровой пшеницей были проведены после предшественника озимая рожь.

Оба вида пшеницы высевали в один день в 2022 году − 4 мая, 2023 году − 7 мая. Полученные результаты были обработаны статистически с использованием методики Б. А. Доспехова (2012) и программы Microsoft Excel. [19].

Результаты исследований. В 2022 году метеорологические условия, характеризовались достаточным увлажнением почвы и повышенным температурным режимом в определенные периоды вегетации яровой пшеницы. Весна началась с опозданием, почва медленно поспевала из-за частых осадков. В мае отмечалось понижение температуры воздуха на 3,3°C в сравнении со средними значениями, и количество осадков превысило норму на 40 мм, составив 78 мм.

Июнь характеризовался теплой погодой со среднесуточной температурой в пределах среднегодовых данных (18,2°C). Осадки составили 19,3 мм, что составляло 34% от нормы. В июле отмечалось повышение температурного режима (среднесуточная температура воздуха составила 21,3°C), превышающее средние значения на 1,0°C, и количество осадков было 26 мм, что на 30% больше средних значений. Весь август был засушливым и жарким, превышение среднесуточного температурного режима составило 4°C, и осадков вообще не наблюдалось.

За вегетационный период яровой пшеницы выпало 158,9 мм осадков (ГТК – 1,35). В мае 2023 года сложилась теплая погода с обильными осадками – 46,8 мм. Среднемесячная температура на 2 °С выше среднемноголетних. В июне температура воздуха превысила средние многолетние значения: в первой декаде на 0,9 °С, во второй на 1,7 °С, в третей на 2,8 °С. Осадков выпало только 6 мм за месяц, поэтому был отмечен дефицит влаги в почве и в воздухе.

В июле средняя месячная температура была выше нормы на 1,3°C, и количество осадков составило 33,2 мм, что на 30% ниже нормы. В августе количество осадков составило 20,4 мм, среднесуточная температура воздуха превысила норму на 2,2°C.

Сильная летняя засуха оказала негативное влияние на урожай яровой пшеницы (ГТК – 0,8).

В ходе исследований была установлена связь между нормами посева, всхожестью и биологической устойчивостью различных сортов и видов яровой пшеницы. Увеличение нормы посева с 4 до 7 миллионов всхожих семян на 1 га привело к повышению количества всходов как сорта Ульяновская 105, так и сорта Тулайковская Надежда (табл. 1).

 

Таблица 1

Всхожесть высеянных семян яровой пшеницы в полевых условиях в зависимости от фона питания и нормы высева (данные Казанского ГАУ, среднее за 2022-2023 гг.)

Фонпитания

Высеяно семян шт/м2

Мягкая пшеница

Пшеница двузернянка (полба)

Ульяновская 105

Тулайковская Надежда

К-10456

Руно

Взошло растений шт/м2

% полевой всхожести

Взошло растений шт/м2

% полевой всхожести

Взошло растений шт/м2

% полевой всхожести

Взошло растений шт/м2

% полевой всхожести

В среднем за 2022-2023 гг.

Естественный фон

(контроль)

400

343

85,8

336

84,0

346

86,5

336

84,0

500

406

81,2

399

79,8

406

81,1

377

75,3

600

461

76,8

465

77,5

481

80,2

433

72,2

700

526

75,1

520

74,3

554

70,2

498

71,1

Планируемая урожайность на 3 т. зерна с 1 га.

400

340

85,0

334

83,5

345

86,3

340

84,9

500

409

81,8

402

80,4

411

82,1

376

75,3

600

461

76,8

455

75,8

483

80,4

435

72,4

700

527

75,4

516

73,7

556

79,4

500

71,3

НСР05

А

В

АВ

 

 

1,704

2,793

2,793

 

 

2,431

2,697

2,697

 

 

5,343

3,259

3,259

 

 

1,875

2,264

2,264

 

 

В среднем за 2 года, на контрольном варианте для сорта Ульяновская 105 количество всходов увеличилось с 343 до 526 шт./м2, а на удобренном варианте – от 340 до 527 шт./м2. Для сорта Тулайковская Надежда соответствующие значения составили 336-520 шт./м2 и 334-516 шт./м2.

Повышенная плотность посева пшеницы полбы приводит к уменьшению полноты всходов. Тем не менее, образец пшеницы полбы K-10456 демонстрирует более высокие адаптивные способности к агрометеорологическим условиям года.

Показатель полноты всходов для пшеницы полбы при посеве 6 миллионов зерен на гектар, удобренной почвы (80,4%) превышает соответствующий показатель для мягкой пшеницы на 3,6-4,6%. Увеличение плотности посева не существенно снижает густоту стеблестоя обеих видов пшеницы, несмотря на уменьшение полноты всходов.

Таким образом, норма посева оказывает значительное влияние на регулирование густоты стеблестоя и является одним из основных элементов технологии выращивания яровой пшеницы. У обоих видов пшеницы уменьшение доступной площади питания вследствие увеличения плотности посева приводит к снижению уровня биологической устойчивости растений.

В среднем за 2 года выпадение растений от числа всходов у мягкой пшеницы сорта Ульяновская 105 составил − 8,8-9,3%, Тулайковская Надежда − 8,5-8,6%. У пшеницы полбы образца к-10456 −10,8-11% и сорт Руно − 9-10,7% (табл. 2).

 

Таблица 2

Выпадение растений во время вегетации в опыте с нормами высева при различных фонах питания (данные Казанского ГАУ, среднее за 2022-2023 гг.)

Фон питания

Норма высева млн шт. на га.

Мягкая пшеница

Пшеница двузернянка (полба)

Ульяновская 105

Тулайковская Надежда

К-10456

Руно

Растений к уборке шт/м2

выпадение

Сохранность, %

Растений к уборке шт/м2

выпадение

Сохранность, %

Растений к уборке шт/м2

%

выпадение

Сохранность, %

Растений к уборке шт/м2

выпадение

Сохранность, %

Растений на м2/шт

%

Растений на м2/шт

%

Растений на м2/шт

%

Растений на м2/шт

%

2022-2023 гг.

Естественный фон (контроль)

4

307

36

10,5

89,5

318

17

5,1

94,9

319

26

7,6

92,3

285

51

13,2

84,7

5

349

58

14,2

85,8

367

33

83

91,7

363

42

10,4

89,6

307

69

18,4

81,6

6

381

81

18,0

82,5

409

48

10,4

89,6

406

75

15,6

84,4

335

98

22,6

77,3

7

425

101

19,3

80,8

443

76

13,6

85,3

453

102

18,4

81,3

379

118

23,9

76,1

Планируемая урожайность на 3 т. зерна с 1 га.

4

313

27

8,1

91,2

324

9

2,7

97,3

329

16

4,7

95,3

297

46

12,5

87,7

5

361

48

11,8

86,2

377

24

6,1

93,9

372

38

9,3

90,7

318

58

15,4

84,5

6

394

67

14,6

85,4

418

41

8,2

91,8

417

66

13,7

86,3

347

88

19,8

79,5

7

436

91

17,4

82,6

458

57

11,3

88,7

468

87

15,7

84,2

393

106

21,5

78,3

НСР05

А

В

АВ

 

 

2,943

2,789

2,789

 

 

 

 

3,381

2,437

2,437

 

 

 

 

0,547

1,921

1,921

 

 

 

 

3,893

1,518

1,518

 

 

 

 

Средние данные по урожайности испытуемых видов пшеницы представлены в таблице 3.

 

Таблица 3

Урожай зерна видов яровой пшеницы в опытах с нормами высева на различных фонах питания (данные Казанского ГАУ, среднее за 2022-2023 гг.)

Фон питания

Норма высева

Мягкая пшеница

Пшеница двузернянка (полба)

Отклонение от контроля т\га

Ульяновская 105

Тулайковская Надежда

К-10456

Руно

Ульяновская 105

Тулайковская Надежда

К-10456

Руно

Среднее за два года

Естественный фон (контроль)

4

2,73

2,94

2,77

2,31

-

-

-

-

5

2,86

2,99

2,98

2,55

-

-

-

-

6

2,90

3,20

2,84

2,56

-

-

-

-

7

2,82

2,89

2,79

2,51

-

-

-

-

Планируемая урожайность на 3 т. зерна с 1 га.

4

3,28

3,63

2,96

2,56

0,55

0,69

0,19

0,25

5

3,53

3,78

3,25

2,79

0,67

0,79

0,27

0,24

6

3,62

3,90

3,17

2,77

0,72

0,70

0,33

0,21

7

3,52

3,65

3,07

2,72

0,70

0,76

0,28

0,21

НСР05

А

В

АВ

 

0,019

0,022

0,022

 

0,026

0,028

0,028

 

0,034

0,028

0,028

 

0,021

0,018

0,018

 

 

 

 

 

Внесение расчетных норм удобрений для обоих видов пшеницы оказало положительное воздействие на формирование урожая. Средние данные за два года показывают, что при норме посева 6 млн. зерен на 1 га прибавка к контролю сорта Ульяновская 105 составила 0,72 т. с 1 га, Тулайковская Надежда – 0,70; пшеницы полбы образца к-10456 – 0,33 и сорта Руно – 0,21 т/га соответственно.

Оптимальной нормой высева на неудобренном фоне для обоих видов пшеницы оказалось 5 млн. всхожих зерен на 1 га, а на удобренном фоне для мягкой пшеницы как сорта Ульяновская 105, так и Тулайковская Надежда − 6 млн. зерен. Для пшеницы двузернянка (полба) – 5 млн. всхожих зерен на 1 га.

Усредненные данные за 2 года показывают, что наиболее адаптированные к условиям региона из мягкой пшеницы оказался сорт Тулайковская Надежда. Разница в урожае сравнению с сортом Ульяновская 105 на неудобренном фоне при норме высева 6 млн. составила 0,3 т. с 1 га, на удобренном фоне соответственно 0,28 т/га.

Среди изучаемых сортов полбы преимущество имел образец к-10456. Разница в урожае по сравнению сортом Руно при норме высева 6 млн. всхожих семян на гектар на фоне без удобрений составила 0,28 т/га, на расчетном фон 0,4 т/га.

Заключение. В течение двух лет исследований условия вегетации изучаемых видов и сортов яровой пшеницы оказали влияние на всхожесть и уровень выпадения растений, что, вероятно, связано с их адаптивной способностью.

Оптимальной нормой высева на неудобренном фоне для обоих видов пшеницы оказалось 5 млн. всхожих зерен на 1 га, а на удобренном фоне у мягкой пшеницы как сорта Ульяновская 105, так и Тулайковская Надежда − 6 млн. всхожих зерен. Для пшеницы двузернянка (полба) – 5 млн. всхожих зерен на 1 га.

Внесение расчетной нормы удобрений при норме посева 6 млн всхожих зерен привело к приросту урожайности сорта Ульяновская 105 на 0,72 т/га, Тулайковская Надежда − 0,70 т/га, пшеницы двузернянки (полбы) по образцу к-10456 − 0,33 т/га и Руно − 0,21 т/га.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

×

About the authors

Pavel G. Semenov

Kazan State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: sem_pavel_97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-4994-5037

post-graduate student

Russian Federation, Kazan

Marat F. Amirov

Kazan State Agrarian University

Email: m.f.amirof@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8585-1186

Doctor of Agricultural Sciences, professor

Russian Federation, Kazan

Igor M. Serzhanov

Kazan State Agrarian University

Email: igor.serzhanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1758-0622

Doctor of Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Kazan

Farit Sh. Shaykhutdinov

Kazan State Agrarian University

Email: faritshay@kazgau.com
ORCID iD: 0009-0006-1423-4846

Doctor of Agricultural Sciences, professor

Russian Federation, Kazan

Razil I. Garaev

Kazan State Agrarian University

Email: rass112@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-7774-6553

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Kazan

References

  1. Fayzrakhmanov, D. I., Valiev, A. R., Ziganshin, B. G., Subaeva, A. K., & Zalaltdinov, M. M. (2021). Current state of grain production in the Russian Federation. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Bulletin of Kazan State Agrarian University), 16(2), 138-142. (in Russ.).
  2. Sineshchekov, V. E., Vasilyeva, N. V., & Dudkina, E. A. (2018). Economic efficiency of grain production. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Bulletin of Kazan State Agrarian University), 13(4), 160-167. (in Russ.).
  3. Sabitov, M. M. (2021). Economic efficiency of crop cultivation technologies in a grainpair crop rotation. Dostizheniya nauki i tekhniki APK (Achievements of Science and Technology of the agroindustrial complex), 35(2), 13-18. (in Russ.).
  4. Avkhadiev, F. N., Mukhametgaliev, F. N., & Sitdikova, L. F. (2016). Improving the sustainability of grain production (based on the materials of the Republic of Tatarstan). Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Bulletin of Kazan State Agrarian University), 11(4 (42)), 104. (in Russ.).
  5. Valiev, A. R., Gabdrakhmanov, I. Kh., Safin, R. I., & Ziganshin, B. G. (2014). Agricultural system of the Republic of Tatarstan. (in Russ.).
  6. Shaikhutdinov, F. Sh., Serzhanov, I. M., Minikaev, R. V., & Zinnatullin, D. Kh. (2019). Features of photosynthetic activity of wheat dicoccum (spelt) plants at different sowing periods, precursors and nutrition background. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Bulletin of Kazan State Agrarian University), 14(1), 58-64. (in Russ.).
  7. Amirov, M. F., & Toloknov, D. I. (2020). Formation of spring wheat yield depending on the use of mineral fertilizers, trace elements and herbicide in the conditions of the Republic of Tatarstan. Plodorodie (Fertility), (3 (114)), 6-9. (in Russ.).
  8. Amirov M. F., Vladimirov V. P., Serzhanov I. M. & Shaykhutdinov F. (2018). Adaptive technologies of cultivation of field crops. Kazan. (in Russ.).
  9. Minikayev, R., & Gaffarova, L. (2020). The effect of bacterial preparations on the growth, development and quality indicators of sugar beet yield. In BIO Web of Conferences (Vol. 17, p. 00250). EDP Sciences.
  10. Ganieva, I. S., Blokhin, V. I., & Serzhanov, I. M. (2019). Comparative evaluation of spring barley varieties by protein quantity and quality. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Bulletin of Kazan State Agrarian University), 14(1), 17-21. (in Russ.).
  11. Lukmanov, A. A., Loginov, N. A., & Safiollin, F. N. (2021). Methods for increasing the resource potential of leached chernozems of the Middle Volga region. Niva Povolzhiia (Niva Povolzhya), (3 (60)), 22-28. (in Russ.).
  12. Sabitov, M. M., & Naumetov, R. V. (2022). Influence of oatmeal and yellow sow thistle contamination on spring wheat yield in the Middle Volga foreststeppe. Zernovoe hozyajstvo Rossii (Grain Economy of Russia), (1), 70-76. (in Russ.).
  13. Bista, P., Machado, S., Ghimire, R., Del Grosso, S. J., & Reyes‐Fox, M. (2016). Simulating soil organic carbon in a wheat–fallow system using the Daycent model. Agronomy journal, 108(6), 2554-2565.
  14. Petrov, S. V., Serzhanov, I. M., & Shaikhutdinov, F. Sh. (2014). Formation of the spring wheat crop Dicoccum (spelt) in the conditions of the Pre-Kama zone of the Republic of Tatarstan. Zernovoe hozyajstvo Rossii (Grain Economy of Russia), (6), 31-38. (in Russ.).
  15. Muslimov, M. G., & Ismailov, A. B. (2012). Spelt is a valuable grain crop. Zernovoe hozyajstvo Rossii (Grain Economy of Russia), (3), 40-42. (in Russ.).
  16. Shakirov, R. S., & Tagirov, M. Sh. (2009). Resourcesaving technologies of cultivation of the main grain crops. Dostizheniya nauki i tekhniki APK (Achievements of Science and Technology of the agroindustrial complex), (11), 8-10. (in Russ.).
  17. Skorokhodov, V. Yu., Zorov, A. A., Maksyutov, N. A., Mitrofanov, D. V., Kaftan, Yu. V., & Zenkova, N. A. (2022). Cultivation of spring durum wheat in conditions of unstable moisture in the Orenburg region. Zemledelie (Agriculture), (1), 19-22. (in Russ.).
  18. Lekomtsev, P. V., Rutkovskaya, T. S., Pasynkov, A.V., & Khomyakov, Yu. V. (2022). Efficiency of nitrogen fertilizers in the cultivation of spring wheat on sandy loam soils. Plodorodie (Fertility), (1 (124)), 9-13. (in Russ.).
  19. Dospekhov, B. A. (1985). Methodology of field experience. Moscow: Agropromizdat (in Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Semenov P.G., Amirov M.F., Serzhanov I.M., Shaykhutdinov F.S., Garaev R.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies