from 01.01.2011 to 01.01.2017
Omsk, Omsk, Russian Federation
Russian Federation
The purpose of research is to give a comparative assessment of the agricultural technologies of spring wheat in crop rotation without fallow after the leguminous predecessor in the forest-steppe zone of Western Siberia. Research objective: in the field crop rotation (soybean – spring wheat – rapeseed – spring wheat) to study the effectiveness of tillage systems and intensification means, including control and complex (fertilizers, herbicides, fungicides, retardants). The study was carried out in a stationary crop rotation (soybean – spring wheat – rapeseed – spring wheat) in the laboratory of resource-saving agricultural technologies of the Omsk ARC in 2011–2019. The climate of the forest-steppe is continental with a rainfall of 350–400 mm. Average long-term precipitation during the growing season is 200–210 mm, air temperature is 16.8 °C, HTC is 1.10. The soil is meadow-chernozem medium-thick with a humus content of up to 7–8 %. It has been established that in the crop rotation, the reduction in the intensity of tillage for wheat after the soybean predecessor from moldboard to shallow (to a depth of 10–14 cm) flat-cut reduces the yield by 0.43 t/ha (15.8 %). With complex chemicalization, there is a decrease in spring wheat water consumption to 70 mm per 1 ton of grain (by 2.3 times), an increase in crop biomass – up to 2843 g/m2 (by 1.8 times), a decrease in the number and biomass of weeds (by 3.3–3.9 times), infection of plants with root rot (3.6–4.1 %), leaf and stem diseases, which contributes to an increase in crop yield by 0.73–1.86 t/ha, improvement of technological parameters of grain to the third quality class. In field crop rotations for grain production, the share of leguminous crops and predecessors, including soybeans, should be increased by 2.5–3 times.
spring wheat, soybeans, crop rotation, tillage, chemicalization, productivity, grain quality
Введение. Яровая пшеница в Западной Сибири – ведущая культура, занимающая более 6 млн га, в Омской области – 1,4 млн га, или 73 % от зерновых и зернобобовых, и выращивается она в основном в зернопаровых севооборотах. В настоящее время недостаточная продуктивность (менее 2,0 т/га) связана с засушливостью климата (320–400 мм осадков), ограниченным применением удобрений (10–15 кг/га), нарушением зональных агротехнологий. Значительную площадь (35–40 %) занимают повторные и бессменные посевы яровой пшеницы с негативными последствиями для плодородия черноземных почв, урожайности и технологических свойств зерна [1–3].
В последние 12–15 лет в регионе наметилась тенденция сокращения паров и освоения плодосменных полевых севооборотов (без парового поля) с насыщением посевов зерновыми, зернобобовыми и масличными культурами. Зернобобовые, включая сою, – наиболее продуктивные предшественники и могут, особенно в почвенно-климатических зонах с благоприятным увлажнением (более 400–450 мм осадков), быть заменой паровому полю для основной зерновой культуры – яровой пшеницы.
Соя как предшественник оказывает положительное влияние на азотный режим зональных почв за счет клубеньковых бактерий, обеспечивая не только себя, но и последующие культуры накоплением на 1 га от 90–100 кг азота.
Глубокая и разветвленная стержневая корневая система повышает разрыхление, особенно уплотненных нижних горизонтов почвы, а добавление биомассы в виде корней и опавших листьев улучшает агрофизические свойства, экологическое состояние агрофитоциноза [4–9].
Цель исследования – дать сравнительную оценку агротехнологий яровой пшеницы в плодосменном севообороте без пара после зернобобового предшественника в лесостепной зоне Западной Сибири.
Задачи: в полевом плодосменном севообороте (соя – яровая пшеница – рапс – яровая пшеница) изучить системы обработки почвы (отвальная, комбинированная и ресурсосберегающая мелкая (глубина 10–14 см) плоскорезная) и 5 вариантов применения средств химизации, включая контроль и комплексную (удобрения, гербициды, фунгициды, ретарданты).
Объекты и методы. Изучение агротехнологий возделывания яровой пшеницы раннеспелого сорта Омская 36 проводилось в лесостепной зоне области ФГБНУ «Омский АНЦ» (2011–2019 гг.).
Площадь делянок 1-го порядка (обработка почвы) – 2184 м2, 2-го порядка (химизация) – 308 м2, учетная – 35 м2. Повторность – 4-кратная. Срок посева 20–24 мая, норма 4,5–5,0 млн зерен ПК Selford, который более соответствует агротехнологиям [8, 9]. Уборка Campo-130 с внесением соломы.
Учеты и наблюдения проводились по общепринятым методикам: развитие и распространение корневых гнилей [10]; развитие аэрогенных инфекций [11]; определение засоренности посевов [12]; статистическая обработка полученных данных [13]; технологические показатели и качество зерна [14].
Результаты и их обсуждение. Погодные условия весны, инфицированность верхнего слоя почвы и семян создают проблему получения полноценных всходов. Наблюдения показали, что увеличение растительных остатков на варианте комплексной химизации способствовало снижению всходов яровой пшеницы до 276–285 шт/м2 при повышении сохранности растений к уборке на 11 %.
В засушливых условиях региона влага – ведущий элемент почвенного плодородия, лимитирующий урожайность яровой пшеницы [15]. Установлено, что в плодосменом севообороте в метровом слое наибольшее увлажнение почвы отмечалось на ресурсосберегающей комбинированной обработке – 203 мм, с превышением над плоскорезной на 18 мм (9,7 %). Наиболее экономный расход влаги на 1 т зерна при экстенсивной технологии складывался на отвальной обработке – 134 мм. Интенсивная технология способствовала повышению продуктивности культуры и снижению коэффициента водопотребления до 70 мм, или в 2,3 раза, при наименьшем показателе на вспашке (65 мм /т) в основном из-за снижения засоренности и улучшения питательного режима. Установлено, что в зернопаровых севооборотах Западной Сибири при минимальной обработке, особенно на повторных посевах, отмечается нарастание засоренности агрофитоциноза [15–17].
В плодосменном севообороте агротехнология возделывания оказала заметное влияние на состояние сорного компонента в посевах яровой пшеницы (табл. 1).
Таблица 1
Влияние агротехнологии яровой пшеницы на засоренность агрофитоценоза (2011–2019 гг.)
|
Вариант |
Биомасса пшеницы, г/м2 |
Засоренность агрофитоценноза |
От биомассы снопа, % |
||||
|
Всего |
В т. ч.: |
||||||
|
мятликовые |
двудольные |
корнеот-прысковые |
|||||
|
Обработка почвы |
|||||||
|
Отвальная |
2393 |
72/468 |
58/176 |
14/292 |
3/254 |
16,4 |
|
|
Комбинированная |
2306 |
81/525 |
63/167 |
18/358 |
9/314 |
18,5 |
|
|
Плоскорезная |
2286 |
103/564 |
82/174 |
21/390 |
12/343 |
19,8 |
|
|
Уровень химизации |
|||||||
|
Контроль |
1561 |
146/984 |
112/314 |
34/670 |
24/580 |
38,7 |
|
|
Удобрения + гербициды |
2602 |
66/321 |
54/115 |
12/206 |
8/181 |
11,0 |
|
|
Комплексная химизация |
2843 |
44/251 |
37/88 |
7/163 |
6/151 |
8,1 |
|
|
НСР05 |
178 |
28/88 |
26/61 |
4/81 |
3/88 |
3,0 |
|
Примечание: в числителе – сорняки, шт/м2; в знаменателе – биомасса сорняков, г/м2.
При плоскорезной обработке почвы в среднем по фактору химизации отмечалось снижение биомассы культуры до 2286 г/м2 и нарастание численности и биомассы двудольных сорняков соответственно на 43,1 и 20,5 %.
Интенсивная технология возделывания способствовала росту биомассы культуры до 2843 г/м2, или в 1,8 раза, и уменьшению численности и биомассы сорняков в посевах культуры в 3,3–3,9 раза до слабой градации – 8,1 %.
В Западной Сибири на зерновых предшественниках минимальная обработка почвы, как правило, способствует повышению заселенности верхнего слоя конидиями B. Sorokiniana выше ПВ (порога вредоносности), особенно при повторных посевах культуры. Плодосменное чередование культур снижает развитие патогенов [17–20].
Исследованиями установлено, что в плодосменном севообороте после соевого предшественника степень развития (4,2–4,5 %) и распространение инфекции корневой гнили по системам обработки почвы различались незначительно – от 47 до 49 %. Интенсивная технология уменьшила развитие инфекции на корневой системе растений до 3,6–4,1 %, или в 1,5 раза.
Из воздушно-капельных листостеблевых инфекций значительный ущерб яровой пшенице наносят: бурая ржавчина (возбудитель Puccinia Striticina), септориоз (Septoria Stritici), мучнистая роса (Erusiphe graminis), в последние годы (2015, 2017, 2020 гг.) – наиболее вредоносная стеблевая ржавчина (Puccinia graminis Rers).
Несмотря на работу селекционеров по созданию более продуктивных иммунных сортов, сложившиеся устойчивые агрофитоценозы в регионе ограничены и подвержены сукцессионным процессам, усиливающимся за последние годы, а устойчивость местных сортов культуры к фитопатогенам сохраняется в основном до 10 лет [19].
Выявлено, что применение системных фунгицидов способствовало сохранению фотосинтетической активности верхнего яруса листьев и минимизировало потери урожайности зерна от аэробной инфекции (табл. 2).
Таблица 2
Фитосанитарное состояние посевов в зависимости от агротехнологии яровой пшеницы (2011–2019 гг.)
|
Вариант |
Листостеблевая болезнь |
|||||
|
ржавчина |
септориоз |
мучнистая роса |
||||
|
R* |
P** |
R* |
P** |
R* |
P** |
|
|
Вариант обработки почвы |
||||||
|
Отвальная |
12,1 |
67,4 |
18,2 |
74,2 |
2,4 |
35,9 |
|
Комбинированная |
8,7 |
49,5 |
19,0 |
71,6 |
2,5 |
37,7 |
|
Плоскорезная |
13,6 |
64,3 |
18,1 |
72,5 |
1,9 |
27,6 |
|
Уровень химизации |
||||||
|
Контроль |
13,7 |
80,0 |
23,6 |
89,3 |
3,58 |
44,2 |
|
Удобрения + гербициды |
20,3 |
88,4 |
26,6 |
87,1 |
3,12 |
47,8 |
|
Интенсивная технология |
0,9 |
12,7 |
5,01 |
41,9 |
0,2 |
9,3 |
|
НСР05 |
3,1 |
10,4 |
2,7 |
11,7 |
0,7 |
7,9 |
* Развитие, %.
** Распространение, %.
Система обработки после соевого предшественника не оказала, кроме бурой ржавчины, существенного влияния на развития листостеблевых инфекций.
Установлено, что поражение верхнего яруса листьев бурой ржавчиной и септориозом на контрольном варианте было выше порога вредоносности инфекции. Совместное применение удобрений и гербицидов способствовало нарастанию фитомассы и уменьшению развития листостеблевых болезней, за исключением мучнистой росы, на 12,7–48,2 %.
Обработка посевов системными фунгицидами на фоне комплексной химизации снижала развитие инфекций в 5,1–22,3 раза, что оказало существенное влияние на продуктивность культуры.
Урожайность зерновых культур – интегральный показатель, который во многом определяется зональной агротехнологией и гидротермическими условиями вегетационного периода (рис.).
Выявлено, что в севообороте от вспашки до плоскорезной обработки почвы урожайность уменьшалась до 0,43 т/га (15,8 %). При интенсивной агротехнологии комбинированная обработка уступала отвальной лишь на 0,22 т/га, или на 6 %.
Влияние агротехнологии яровой пшеницы на урожайность зерна, т/га (2011–2019 гг.)
Наблюдения показали, что экстенсивный вариант возделывания обеспечивает низкую продуктивность культуры – 1,46 т/га, полуинтенсивный, с внесением ограниченных доз удобрений (N30P30) и гербицидов, – 2,59 т/га, а интенсивная агротехнология возделывания – в среднем 3,32 т/га, что превышает экстенсивную в 2,3 раза. В различных гидротермических условиях вегетации насыщение агротехнологий средствами интенсификации способствовало повышению устойчивости продуктивности яровой пшеницы к стрессовым абиотическим факторам, показатель ее изменчивости по годам (коэффициент вариации, %) уменьшался. Так, при варианте экстенсивной агротехнологии (без химизации) коэффициент вариации по годам урожайности зерна достигал 40 %; при применении удобрений и гербицидов – 26; комплексной химизации с дополнительным применением фунгицидов – 23 %, или устойчивость к абиотическим факторам возрастала в 1,7 раза.
Вследствие негативных причин в Омской области в последние 20–25 лет заготовка сильного зерна яровой пшеницы прекратилась, а 3-го класса снизилась до 35–40 %, удельный вес зерна 4–5-го классов достиг 60–65 % [13, 14, 21–23].
На улучшение параметров качественного зерна сибирской пшеницы заметное влияние, кроме сорта, оказывают технологические приемы возделывания яровой пшеницы, особенно применение средств химизации.
Интенсивная агротехнология способствовала формированию более высокой продуктивности яровой пшеницы и улучшению технологических параметров зерна. Так, масса 1000 зерен на варианте комплексной химизации повышалась на 5,9 г (18 %) относительно контроля, натура зерна – на 16 г, стекловидность – на 6 %, содержание белка – на 1,8 % и клейковины – на 4,1 %, что соответствовало качеству 3-го класса, что позволило стабилизировать технологические свойства зерна по годам. Выявлено, что при улучшении питания, защите растений от сорняков и инфекций различия между ресурсосберегающей комбинированной и энергоемкой отвальной системами обработки почвы в плодосменном севообороте сглаживались до 4,7–6,2 % при технологических параметрах зерна 3-го класса качества [24, 25].
Заключение: таким образом, в плодосменном севообороте южной лесостепной зоны Западной Сибири соевый предшественник и агротехнология оказали существенное влияние на состояние агрофитоценоза, продуктивность и качественные параметры зерна яровой пшеницы. Сокращение интенсивности обработки почвы от вспашки до мелкой (10–14 см) плоскорезной приводило к снижению продуктивности культуры на 0,43 т/га, или 15,8 %. При комплексной химизации ресурсосберегающая комбинированная система обработки уступала энергоемкой отвальной только на 0,22 т/га (6,2 %) и была агроэкономически целесообразна. На данном варианте наблюдалось снижение водопотребления культурой до 70 мм на 1 т зерна (в 2,3 раза), нарастание биомассы яровой пшеницы до 2843 г/м2 (в 1,8 раза), уменьшение численности и биомассы сорняков (в 3,3–3,9 раза) до слабой степени (8,1 %), снизилось поражение растений корневыми гнилями (3,6–4,1 %), листостеблевыми болезнями, что способствовало повышению урожайности культуры на 0,73–1,86 т/га, улучшению технологических параметров зерна. Удельный вес зернобобовых предшественников в зональных полевых севооборотах должен быть увеличен в 2,5–3 раза.
1. Sistema adaptivnogo zemledeliya Omskoy oblasti / I.F. Hramcov [i dr.]. Omsk, 2020. 522 s.
2. Nauchnye osnovy proizvodstva vysokokachestvennogo zerna pshenicy. M.: Rosinformagroteh, 2018.396 s.
3. Optimizaciya polevyh sevooborotov i struktury pashni pri vozdelyvanii yarovoy pshenicy v Omskoy oblasti: rekomendacii / L.V. Yushkevich [i dr.]. Omsk, 2020. 44 s.
4. Galimshin R. Aktivnost' simbioza u soi v zavisimosti ot fona pitaniya // Zernovoe hozyaystvo. 2006. № 7. S. 31–32.
5. Tehnologiya vozdelyvaniya soi Omskoy oblasti: rekomendacii / L.V. Yushkevich [i dr.]. Omsk: Variant, 2014. 32 s.
6. Vasyakin N.I. Zernobobovye kul'tury v Zapadnoy Sibiri / RASHN. Sib. otd-nie. ANIIZiS. Novosibirsk, 2002. 184 s.
7. Gamzikov G.P., Shott P.R., Litvincev P.A. Produktivnost' soi v zavisimosti ot istochnikov azotnogo pitaniya / Sib. vest. s.-h. nauki. 2007. № 7. S. 21–28.
8. Kem A.A., Yushkevich L.V., Schitov A.G. Sovershenstvovanie sposobov poseva zernovyh v Zapadnoy Sibiri // Zernovoe hozyaystvo. 2007. № 1. S. 17–19.
9. Kem A.A., Yushkevich L.V. Sravnitel'naya ocenka posevnyh kompleksov pri vozdelyvanii zernovyh kul'tur v Zapadnoy Sibi¬ri // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015. № 4 (20). S. 61–65.
10. Chulkina V.A. Metodicheskie ukazaniya po uchetu obyknovennoy kornevoy gnili hlebnyh zlakov v Sibiri differencirovanno po organam. Novosibirsk, 1972. 23 s.
11. Diagnostika osnovnyh gribnyh bolezney hlebnyh zlakov / Vseros. in-t zaschity rasteniy. 3-e izd., ispr. SPb., 2008. 76 s.
12. Smirnov B.M. Metodika i tehnika ucheta sornyakov. Saratov, 1969. 197 s. (Nauch. tr. NIISH Yugo-Vostoka; vyp. 26).
13. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy). 4-e izd., pererab. i dop. M., 1979. 416 s.
14. Kolmakov Yu.V. Ocenka materiala pshenicy v selekcii i povyshenie potenciala ego kachestva v zernoproizvodstve i hlebopechenii: monografiya. Omsk: Izd-vo OmGAU, 2007. 268 s.
15. Makarov A.R., Cherepanov M.E., Yushkevich L.V. Resursy pochvennoy vlagi v zasushlivom zemledelii Zapadnoy Sibiri. Omsk, 1992. 146 s.
16. Sineschekov V.E., Vasil'eva N.V. Faktory, vliyayuschie na chislennost' sornyh rasteniy v posevah yarovoy pshenicy, na primere lesostepi Zapadnoy Sibiri / Vestnik Krasnoyarskogo GAU. 2020. № 6 (159). S. 62–70.
17. Yushkevich L.V., Schitov A.G., Lomanovskiy A.V. Povyshenie produktivnosti yarovoy pshenicy v povtornyh posevah v yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2015. № 11. S 70–73.
18. Toropova E.Yu. Ekologicheskie osnovy zaschity rasteniy ot bolezney v Sibiri. Novosibirsk, 2005. 370 s.
19. Fitosanitarnye posledstviya priemov obrabotki pochvy v lesostepi Zapadnoy Sibiri / E.Yu. Toropova [i dr.] // Tr. Buryatskoy s.-h. akademii im V.R. Filipova. 2012. № 3 (28). S. 86–91.
20. Fitosanitarnaya diagnostika agroekosistem / pod red. E.Yu. Toropovoy. Barnaul: Izd-vo NGAU, 2017. 32 s.
21. Yushkevich L.V., Korchagina I.A., Lomanovskiy A.V. Sovershenstvovanie tehnologii vozdelyvaniya yarovoy pshenicy v lesostepi Zapadnoy Sibiri // Zemledelie. 2014. № 6. S. 30–32.
22. Pahotina I.V. Formirovanie kachestva zerna yarovoy myagkoy pshenicy v zavisimosti ot predshestvennika i sredstv himizacii // Izvestiya Orenburskogo GAU. 2018. № 1 (69). S. 28–31.
23. Uvelichenie i stabilizaciya proizvodstva vysokokachestvennogo zerna pshenicy v Omskoy oblasti: kratkoe rukovodstvo / Yu.V. Kolmakov [i dr.] Omsk: Litera, 2015. 60 s.
24. Reckling M., Hecker J.-M., Bergkvist G., Watson C., Zander P., Stoddard F., Eory V., Topp K., Maire J., Bachinger J. (2016). A cropping system assessment framework – evaluating effects of introducing legumes into crop rotations. European Journal of Agronomy 76:186-197.Corpus ID: 86132502. DOI:https://doi.org/10.1016/J.EJA.2015.11.005.
25. Shaplygin M.E., Tronev S.V., Davydova S.A. Soybean harvesting using current dedicated headers and adapters. Earth and Environmental science 2021. S. 12–14.
