Влияние систем обработки почвы и удобрений на структуру урожая и качество зерна ярового ячменя
- Авторы: Бакаева Н.П.1, Васильев А.С.1, Кутилкин В.Г.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный аграрный университет
- Выпуск: Том 8, № 2 (2023)
- Страницы: 3-9
- Раздел: СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
- URL: https://bulletin.ssaa.ru/1997-3225/article/view/568147
- DOI: https://doi.org/10.55170/19973225_2023_8_2_3
- ID: 568147
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель исследований – повышение урожайности и качества зерна ярового ячменя различными системами обработки почвы и внесением удобрений. Проведенные исследования влияния способа обработки почвы и применения азотного удобрения N30 на элементы структуры урожая ярового ячменя свидетельствуют о положительном действии на количество растений и стеблей, их высоту, массу зерна с главного колоса ярового ячменя, увеличивая значение данных показателей до 2,2-3,2%. Урожайность, содержание белка и стекловидность эндосперма в зависимости от условий опыта имели наибольшие значения в варианте вспашка с удобренном фоном, наименьшие – в вариантах мелкая обработка, без осенней механической обработки и без удобрений. Натурная масса зерна, определенная в зависимости от систем обработки почвы и удобрений, имела близкие значения, изменяясь незначительно. Уровень рентабельности производства зерна ярового ячменя при применении систем обработки почвы – вспашка и минерального удобрения – понизился на 11 и 15%, соответственно, по сравнению с вариантами без осенней механической обработки и без удобрений. Внесение минеральных удобрений менее эффективно, а использование способа обработки почвы – без осенней механической обработки – при возделывании ярового ячменя является экономически целесообразным. Корреляционный анализ урожайности и содержания белка в зерне ячменя показал, что степень зависимости признаков является средней или сильной, как прямой, так и обратной. Коэффициент детерминации в уравнении регрессии близок к единице и хорошо описывает зависимость признаков. При анализе зависимости стекловидности от содержания белка установлена существенная близкая по значениям корреляция, которая показывает, что увеличение одного показателя сопряжено с увеличением другого.
Ключевые слова
Полный текст
В современных агротехнологиях возделывания сельскохозяйственных культур для реализации их потенциала продуктивности с сохранением высокого качества продукции необходим тщательный подбор сортов и агроприемов – систем обработок почвы, предшественников, оптимизированных систем удобрений и др. [1, 2]. Подбор сорта ярового ячменя определяется целями использования зерна (зернофуражные, крупяные или пивоваренные). Однако использование зерна ограничивается некоторыми требованиями. Одними из самых значительных требований к пищевому потреблению являются высокие показатели содержания белка в зерне и стекловидности эндосперма [2-4]. Поэтому актуальным является выращивания пищевого сорта ярового ячменя, как замыкающей культуры в звене зернопарового севооборота, с использованием различных систем обработок почвы и с внесением азотных удобрений для получения повышенной урожайности зерна с высоким содержанием белка и другими качественными показателями.
Цель исследований – повышение урожайности и качества зерна ярового ячменя различными системами обработки почвы и внесением удобрений.
Задачи исследований – изучить элементы структуры урожая ярового ячменя; урожайность зерна, содержание белка, стекловидность, натурную массу; рентабельность производства в зависимости от систем обработки почвы и удобрений.
Материал и методы исследований. Зерно ярового ячменя широко используют в сельском хозяйстве в качестве корма для животных, в пивоваренной, а также в пищевой промышленности для изготовления ячневой и перловой крупы и муки [5].
Исследования проводили в 2020-2022 гг. на опытном поле лаборатории «Агроэкология» кафедры «Агрохимия, почвоведение и агроэкология», которое находится в центральной зоне Самарской области (или южной части лесостепи Заволжья) [6, 7]. Осадков за год выпадает в среднем 410 мм, в том числе за тёплый период (апрель – октябрь) 257 мм, за время наиболее интенсивного развития растений (май – июнь) – 75 мм. Среднегодовая температура воздуха составляет 3,7°С, почва промерзает на глубину 100-120 см. Атмосферные засухи и суховеи средней интенсивности наблюдаются ежегодно, интенсивные – 9 лет из 10, очень интенсивные 4-6 лет из 10 [5].
Погодные условия, сложившиеся за годы исследований, не в полной мере соответствовали нормальному развитию сельскохозяйственных культур, особенно яровых зерновых культур. Их можно охарактеризовать не совсем благоприятными [8].
Почвы в зоне проведения исследований, в основном, выщелоченные, обыкновенные и типичные черноземы среднегумусные среднемощные тяжелосуглинистые. Такая почва имеет реакцию среды (рН), близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса, сравнительно большую поглотительную способность. Эта почва по своим физико-химическим и водным свойствам вполне отвечает требованиям успешного возделывания ведущих полевых культур [9, 10]. Агрохимические показатели почвы поля до начала исследований: нитратный азот – 4,47 мг/кг, легкогидролизуемый азот – 42,4 мг/кг, органическое вещество – 4,6%, Р2О5 – 96,8 мг/кг, K2O – 86,6 мг/кг, рН – 7,82 [11].
Яровой ячмень выращивался в звене парозернового севооборота: чистый пар – озимая пшеница – яровая пшеница – яровой ячмень. Яровой ячмень является холодостойкой культурой, высевался в первой декаде мая, при норме высева 5,0 млн всхожих семян на га. Объект исследований – яровой ячмень сорта Беркут.
Ячмень яровой Беркут. Характеристика сорта. Родословная: (Целинный 5 х Донецкий 4) х (Донецкий 4 х Донецкий 8). Включен в Госреестр по Средневолжскому (7) региону. Разновидность субмедикум. Растение среднерослое. Колос цилиндрический. Зерновка крупная. Масса 1000 зерен 42-49 г. Средняя урожайность в регионе 27,7 ц/га, на уровне стандартных сортов. Сорт среднеспелый, вегетационный период 72-84 дня. Засухоустойчивость на уровне или несколько выше стандарта. Зернофуражный, пищевой. Сорт ценный для получения ячневой и перловой круп.
В годы исследований схема опыта включала следующие варианты основной обработки почвы в севообороте:
- вспашка: обработка почвы состоит из лущения на 6-8 см вслед за уборкой предшественников и вспашки на 20-22 см под пар;
- мелкая обработка: состоит из лущения почвы на 6-8 см вслед за уборкой предшественника и безотвального рыхления на 10-12 см под зерновые колосовые культуры и пар;
- без механической обработки: осенняя обработка почвы не проводилась, после уборки предшественников применялся гербицид сплошного действия Торнадо в дозе 3 л/га. Весной осуществлялся прямой посев культур [12].
К традиционным приемам воспроизводства плодородия почвы относятся внесение минеральных удобрений. При посеве вносилась аммиачная селитра, N30 действующего вещества. Расчет доз удобрений проводили в зависимости от уровня содержания азота в почве и под планируемый урожай [13]. В фазу кущения ярового ячменя на всех вариантах опыта против однолетних двудольных сорняков применялся гербицид Прима в дозе 500 мл/га.
Уборку проводили селекционным комбайном «TERRION» в фазу полной спелости зерна. Перед уборкой проводили отбор снопов с делянок (площадка 0,25 м2). Сноповой материал служил для определения структуры и качества урожая. Урожай приводили к 100% чистоте и к 14% влажности [14]. Учёт элементов структуры урожая проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию [15]. Содержание белка в зерне определяли по В. А. Ермакову [16, 17], Х. Н. Починку [12].
Стекловидностъ ячменя определяли по ГОСТу 10987 76 «Зерно. Методы определения стекловидности» или на диафаноскопе ДСЗ 2 путем просвечивания зерна. Из очищенного зерна выделяли без выбора 100 целых зерен. Просматривали зерна на разрез в проходящем свете.
Стекловидными зернами называют такие, которые слабо преломляют лучи света и поэтому при просвечивании прозрачны. Излом их похож на излом стекла.
Мучнистые зерна при рассмотрении на свету непрозрачны, при просвечивании кажутся темными.
В зависимости от консистенции зерно распределяли на стекловидное – зерно полностью просвечивалось, полустекловидное или частично стекловидное – зерно просвечивалось частично и мучнистое – зерно не просвечивалось совсем. Стекловидность ячменя ярового характеризовали показателем, выраженным в процентах по отношению к 100 зернам [10, 12].
Отбор растений для проведения биохимических исследований проводился согласно методу отбора средних проб [13].
Урожайные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову [14] с применением компьютерной программы STAT-1.
Результаты исследований. Изучение систем обработки почвы, внесения удобрений и их влияния на элементы структуры урожая, такие как количество растений, стеблей, колосьев, их высота и масса зерна с главного колоса, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Элементы структуры урожая ярового ячменя в зависимости от систем обработки почвы и удобрений, в среднем за три года исследований
Вариант опыта | Фон минерального питания | Количество растений, шт./м2 | Количество стеблей, шт./м2 | Количество колосьев, шт./м2 | Высота растений, см | Масса зерна с главного колоса, г |
Вспашка | Без удобрений | 473 | 664 | 657 | 59,0 | 0,87 |
Удобренный фон | 485 | 691 | 660 | 63,4 | 0,93 | |
Среднее по вспашке | 479 | 677 | 658 | 61,2 | 0,90 | |
Мелкая обработка | Без удобрений | 469 | 662 | 655 | 57,5 | 0,87 |
Удобренный фон | 481 | 679 | 661 | 60,8 | 0,90 | |
Среднее по мелкой обработке | 675 | 670 | 613 | 59,2 | 0,89 | |
Без осенней механической обработки | Без удобрений | 468 | 663 | 651 | 57,8 | 0,89 |
Удобренный фон | 480 | 682 | 663 | 61,3 | 0,91 | |
Среднее | 474 | 672 | 657 | 59,6 | 0,94 | |
В среднем без удобрений | 470 | 663 | 654 | 58,1 | 0,88 | |
В среднем по удобренному фону | 482 | 684 | 662 | 61,8 | 0,91 | |
Коэффициент корреляции, V, % | 21 | 18 | 23 | 12 | 9 |
Результаты исследований показали, что наибольшее значение имеют такие показатели, как количество растений и стеблей, их высота, масса зерна с главного колоса, полученные в вариантах со вспашкой и по удобренному фону. Эти значения превосходят средние значения по удобренному фону, достигая 2,2-2,5%. Количество колосьев наибольшим было в варианте без осенней механической обработки почвы и удобренном фоне и превышало средние значения по удобренному фону на незначительную величину. При анализе влияния способа обработки почвы – вспашка оказала наибольшее влияние на количество растений и стеблей, а также на количество колосьев, без осенней механической обработки – на высоту растений и массу зерна с главного колоса.
Применение удобрений способствовало увеличению значений всех показателей элементов структуры урожая, достигая наибольшего значения количеств растений и стеблей на 2,6-3,2%.
Таким образом, способ обработки почвы – вспашка, мелкая обработка и без осенней механической обработки, применение азотных удобрений в количестве действующего вещества N30 положительно повлияло на изучаемые элементы структуры урожая ярового ячменя, увеличивая значение показателей до 2,2-3,2%.
Влияние систем обработки почвы и удобрений на урожайность, содержание белка и стекловидность зерна, натурную массу зерна и рентабельность производства ярового ячменя представлены в таблице 2.
Таблица 2. Урожайность, содержание белка и стекловидность зерна, натура зерна и рентабельности ярового ячменя в зависимости от систем обработки почвы и удобрений, в среднем за три года исследований
Вариант опыта | Фон минерального питания | Урожайность, т/га | Белок, % | Стекловид-ность, % | Натура | Рентабель-ность, % | |
Вспашка | Без удобрений | 2,26 | 13,6 | 57 | 690 | 69 | |
Удобренный фон | 2,96 | 14,4 | 68 | 694 | 59 | ||
Среднее по вспашке | 2,61 | 14,0 | 63 | 692 | 64 | ||
Мелкая обработка | Без удобрений | 2,17 | 13,2 | 51 | 688 | 76 | |
Удобренный фон | 2,75 | 14,2 | 65 | 693 | 64 | ||
Среднее по мелкой обработке | 2,46 | 13,7 | 58 | 690 | 71 | ||
Без осенней механической обработки | Без удобрений | 2,08 | 13,2 | 52 | 688 | 84 | |
Удобренный фон | 2,75 | 13,9 | 65 | 690 | 75 | ||
Среднее | 2,42 | 13,6 | 59 | 689 | 80 | ||
В среднем без удобрений | 2,17 | 13,3 | 53 | 689 | 76 | ||
В среднем по удобренному фону | 2,82 | 14,2 | 66 | 692 | 66 | ||
Коэффициент корреляции, V, % | 14 | 8 | 11 | 18 | - |
Значения таких показателей, как урожайность, белок и стекловидность в зависимости от условий опыта распределились следующим образом: наибольшие значения были в варианте вспашка на удобренном фоне, наименьшие – в вариантах мелкая обработка, без осенней механической обработки и без удобрений. Натурная масса зерна, определенная в зависимости от систем обработки почвы и удобрений, имела близкие значения, изменяясь незначительно. Уровень рентабельности производства зерна ярового ячменя при применении систем обработки почвы – вспашка и минерального удобрения понизился на 11 и 15%, соответственно, по сравнению с вариантом без осенней механической обработки и без удобрений. Таким образом, внесение минеральных удобрений менее эффективно, а использование способа обработки почвы – без осенней механической обработки – при возделывании ярового ячменя является экономически целесообразным.
По результатам исследований был проведён корреляционный анализ данных по урожайности и содержанию белка в зерне ячменя. Коэффициенты корреляции показывают, что зависимость между урожайностью и содержанием белка в зерне ярового ячменя является средней (r = 0,48) или сильной (r = 0,68), причем как прямой, так и обратной (r = –0,38). Присутствующий в уравнении регрессии коэффициент детерминации близок к единице, следовательно, представленные уравнения линейной регрессии хорошо описывает существующую зависимость изученных признаков. При анализе зависимости стекловидности от содержания белка установлена существенная близкая по значениям от средней до сильной корреляция (r = 0,58, r = 0,65, r = 0,63). Положительная корреляция, близкая по значениям, это корреляция признаков, при которой увеличение одного показателя сопряжено с увеличением другого, определяется высоким уровнем как содержания белка, так и стекловидности.
Заключение. Проведенные исследования влияния систем обработки почвы – вспашка, мелкая обработка и без осенней механической обработки с применением азотных удобрений N30 действующего вещества в звене зернопарового севооборота пар – озимая пшеница – яровая пшеница – яровой ячмень, на посевах ячменя сорта Беркут свидетельствуют о положительном действии на элементы структуры урожая. Такие показатели, как количество растений и стеблей, их высота, масса зерна с главного колоса, увеличили значения до 2,2-3,2% на вариантах вспашка с применением удобрений, по сравнению с вариантами без осенней механической обработки и без удобрений.
Величины урожайности, белка и стекловидности имели наибольшие значения в варианте вспашка на удобренном фоне, наименьшие – в вариантах мелкая обработка, без осенней механической обработки и без удобрений. Натурная масса зерна, определенная в зависимости от систем обработки почвы и удобрений, имела близкие значения, изменяясь незначительно.
Уровень рентабельности производства зерна ярового ячменя при применении систем обработки почвы – вспашка и минерального удобрения – понизился на 11 и 15%, соответственно, по сравнению с вариантами без осенней механической обработки и без удобрений. Таким образом, внесение минеральных удобрений менее эффективно, а использование способа обработки почвы – без осенней механической обработки – при возделывании ярового ячменя является экономически целесообразным.
Об авторах
Наталья Павловна Бакаева
Самарский государственный аграрный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: bakaevanp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4784-2072
доктор биологических наук, профессор
Россия, Усть-КинельскийАлександр Сергеевич Васильев
Самарский государственный аграрный университет
Email: vasiliev167@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-2005-4797
аспирант
Россия, Усть-КинельскийВасилий Григорьевич Кутилкин
Самарский государственный аграрный университет
Email: kutilkin_vg65@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3142-6608
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Россия, Усть-КинельскийСписок литературы
- Евдокимова М. А. Влияние предшественников и минеральных удобрений на урожайность ярово-го ячменя // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 1(29). С. 11–14.
- Кошеляев В. В., Кудин С. М., Кошеляева И. П. Влияние гербицидов с различным спектром дей-ствия на стрессовую устойчивость и урожайность семян озимой пшеницы // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. №1. С. 51–56. doi: 10.12737/18330.
- Зудилин С. Н., Чухнина Н. В. Влияние инновационных органических удобрений на урожайность озимой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья // Известия Самарской государственной ака-демии. 2021. №2.
- С. 3–9. doi: 10.12737/44164.
- Оленин О. А., Зудилин С. Н. Влияние инновационных органических удобрений и биопрепаратов на урожайность ярового ячменя в лесостепи среднего Поволжья // Известия Самарской госу-дарственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 4. С. 17–23.
- Кошеляев В. В., Кудин С. М., Кошеляева И. П. Применение регуляторов роста при возделыва-нии озимой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Известия Самарской государ-ственной академии. 2017. №1. С. 6–10. doi: 10.12737/24513.
- Бакаева, Н. П. Васильев А. С. Влияние карбонидно-аммиачной удобрительной смеси на струк-туру, урожайность и физические свойства зерна озимой пшеницы // Инновационные достижения науки и техники АПК : сборник научных трудов Международной научно-практической конферен-ции. Кинель: РИО Самарского ГАУ, 2020. С. 7–11.
- Ивойлов, А. В. Копылов В. И., Самойлова О. Н. Реакция сортов ячменя на внесение минераль-ных удобрений в зоне неустойчивого увлажнения // Агрохимия. 2003. № 9. С. 30–41.
- Бакаева, Н. П. Амилолитическая активность и углеводная составляющая зерна ярового ячменя в агротехнологии среднего Поволжья // Достижения и перспективы научно-инновационного раз-вития АПК. Курган: Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Маль-цева, 2022. С. 469–474.
- Тойгильдин А. Л., Морозов В. И., Подсевалов М. И., Хайртдинова Н. А. Формирование урожай-ности зерновых бобовых культур в условиях лесостепи Заволжья // Известия Самарской госу-дарственной академии. 2017. №1. С. 16–22. doi: 10.12737/24515.
- Федюшкин, А. В. Влияние минеральных удобрений на урожайность и содержание белка в зерне ярового ячменя // Аллея науки. 2018. Т. 1, № 9(25). С. 238–242.
- Bakaeva N. P., Chugunova O. A., Saltykova O. L., Prikazchikov M. S. Components of the biotope soil and yield of barley // AGRITECH-III-2020. Earth and Environmental Science : IOP Conference Series. Volgograd ; Krasnoyarsk: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. 548(4). P. 042062. doi: 10.1088/1755-1315/548/4/042062.
- Бакаева Н. П., Васильев А. С. Фракционный состав белка зерна ярового ячменя сорта Поволж-ский 65 в агротехнологии среднего Поволжья // Наука и Образование. 2021. Т. 4, № 2. Порядко-вый номер 225.
- Зацепина, В. А. Действие удобрений на кормовую ценность зерна ярового ячменя // Вклад мо-лодых ученых в аграрную науку : материалы Международной научной студенческой конферен-ции. Кинель : РИО СамарскогоГАУ, 2020. С. 16–19.
- Бакаева Н. П., Салтыкова О. Л., Васильев А. С. Формирование урожая ярового ячменя и со-держание крахмала в зависимости от способов основной обработки почвы // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК : материалы XIV Международной научно-практической Интернет-конференции. М. : Российский научно-исследовательский инсти-тут информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспече-нию агропромышленного комплекса, 2022. С. 124–130.
- Зудилин С. Н., Гниломедов Ю. А. Эффективность основной обработки почвы при возделыва-нии яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья // Известия Самарской государственной академии. 2017. №4.
- С. 11–15. doi: 10.12737/18542.
- Немцев С. Н., Шарипова Р. Б. Оценка агрометеорологических показателей атмосферных засух и урожайности зерновых культур в изменяющихся условиях регионального климата // Известия Самарской государственной академии. 2020. №1. С. 10–17. doi: 10.12737/36518.
- Салтыкова О. Л., Зудилин С. Н. Возделывание озимой пшеницы для получения зерна высокой белковости в условиях Среднего Поволжья // Известия Самарской ГСХА. 2020. №1. С. 3–9. doi: 10.12737/36516.