Russian Federation
The purpose of research is to identify the effect of fertilizers and predecessors on the yield of spring wheat, to assess the nutritional value of grain for fodder purposes. The studies were carried out on dark gray forest soil under the conditions of the Sverdlovsk Region in a stationary long-term experiment. The object of observations was Krasnoufimskaya 100 spring wheat. The studies were performed on 3 food backgrounds: 1) without fertilizers; 2) mineral background – N30P30K36; 3) organomineral – N24P24K30 + green manure, straw. Azophosca was applied directly under wheat at a dose of N30P30K30. In 2016–2020 spring wheat was placed in crop rotations: grain fallow sideral – green manure fallow (rapeseed), wheat, oats, peas, barley; grain-grass (legumes 40 %) – peas, wheat + grasses, clover 1 gp, barley, oats; grain grass (perennial leguminous grasses 20 %) – annual grasses, rapeseed, barley + grasses, clover 1 gp, wheat, oats. Against the background of the use of fertilizers in 2017 with moderate moisture during the growing season, the yield of spring wheat was 4.6–5.7 t/ha, in arid conditions in 2016 it did not exceed 2.2–2.8 t/ha. On average, for the rotation of crop rotations with the use of mineral and organic fertilizers, grains were additionally obtained from 0.71 to 0.98 t/ha in relation to the control. Due to low productivity, clover yielded to green manure fallow as a predecessor in terms of wheat productivity. The use of fertiliz-ers contributed to the increase in the content of nitrogen, phosphorus and potassium in the grain. In wheat, placed on clover, nitrogen assimilation increased by 0.14–0.19 % compared to green manure fallow. On fertilized nutrition backgrounds, an increase in the accumulation of crude protein, fat, fiber, ash was re-vealed, and an inverse relationship was found in the content of nitrogen-free extractive substances. The supply of spring wheat grain with exchange energy was at the level of 13 MJ per 1 kg of dry matter, re-gardless of the type of predecessor and nutritional background.
nutritional background, hydrothermal coefficient, predecessor, nitrogen, phosphorus, potassium, protein, fiber, fat
Введение. В последние годы поголовье свиней и численность птиц в нашей стране стабилизировались, поэтому потребность в зернофураже заметно возросла, так как в структуре рациона свиней он занимает 50–60 %, у птиц – до 70 % [1]. Для увеличения производства зернофуражного зерна важно совершенствовать структуру посевных площадей, расширяя набор культур, которые обеспечивают повышение содержания сырого протеина и обменной энергии в товарной продукции.
Одним из компонентов комбикорма растительного происхождения является зерно яровой пшеницы. В Свердловской области посевы пшеницы в 2016–2018 гг. занимали в среднем около 143 тыс. га, или 40 % зернового клина [2]. В условиях Среднего Урала из-за недостаточного количества эффективных температур не всегда удается получить зерно, которое бы соответствовало хлебопекарным свойствам. Поэтому значительная часть урожая пшеницы в области используется на зернофураж.
Многочисленные исследования свидетельствуют, что применение минеральных удобрений остается главным приемом повышения продуктивности пшеницы и качества зерна [3, 4]. Установлено, что максимальное влияние на формирование урожая пшеницы и качества зерна оказывали средства химизации, на их долю приходится 31,2 %, на предшественники – около 22,7 % [5].
В увеличении сбора зерна яровых зерновых культур большую роль играет подбор сортов и предшественников в севооборотах. Селекционерами выведены сорта яровой пшеницы интенсивного типа, которые в условиях производства обеспечивают урожайность пшеницы при умеренном увлажнении в период вегетации на уровне 4,0–5,0 т/га, а на высоких агрофонах – свыше 6,0 т/га [6].
Цель исследований – выявить влияние удобрений и предшественников на урожайность яровой пшеницы, дать оценку питательности зерна на фуражные цели в условиях Среднего Урала.
Объекты и методы. Исследования проведены в стационарном длительном опыте Уральского НИИСХ – филиале ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН. Схема двухфакторного опыта приведена в таблице 1.
Таблица 1
Схема двухфакторного опыта в 2016–2020 гг.
|
Фактор А (севооборот) |
Фактор В (фон питания) |
|
Сидеральный: пар сидеральный (рапс), пшеница, овес, горох, ячмень |
Контроль (1) Минеральный фон – N30P30K36 (2) Органоминеральный фон – N24P24K30 + сидераты, солома (3) |
|
Зернотравяной (бобовые культуры 40 %): горох, пшеница + травы, клевер 1 г.п., ячмень, овес |
|
|
Зернотравяной (многолетние бобовые травы 20 %): однолетние травы, поукосно рапс, ячмень + травы, клевер 1 г.п., пшеница, ячмень |
Закладка севооборотов произведена в трехкратной повторности, культуры на местности размещены во времени и пространстве. Темно-серая лесная почва имела следующие показатели: рНсол. – 5,03–5,14; гумус – 4,34–5,06 %; легкогидролизуемый азот – 148–214; Р2О5 – 180–204 и К2О – 108–142 мг/кг почвы.
Объектом исследований являлась яровая пшеница Красноуфимская 100, выведенная в Красноуфимском селекционном центре [7]. Возделывание пшеницы в севооборотах проведено по общепринятой технологии [8]. Непосредственно под яровую зерновую культуру вносили сложные удобрения в виде азофоски, доза минерального удобрения составила N30P30K30.
Результаты и их обсуждение. Расчеты гидротермического коэффициента (ГТК) показали, что погодные условия в годы исследований за период с мая по август варьировали от засушливых до увлажненных. Наиболее низкие урожаи яровой пшеницы получены в 2016 г. (табл. 2), где недостаток влаги в течение вегетации пшеницы отрицательно повлиял на формирование продуктивных стеблей, генеративных органов и нарастание биомассы растений [9, 10]. В 2020 г., несмотря на то, что в 2/3 части вегетации яровой культуры отмечены засушливые условия, выпадение осадков во второй половине июня смягчило отрицательное воздействие засухи. Урожайность яровой пшеницы в контроле была выше на 0,29–0,88 т/га, на удобренных фонах питания – на 0,18–0,47 т/га по сравнению с 2016 г. Высокую зависимость урожая пшеницы от осадков июня отмечали и другие авторы [11].
Из всех лет наблюдений максимальный сбор зерна яровой пшеницы получен в 2017 г., в контрольном варианте он превысил 4,0 т по сидеральному пару, при сочетании минеральных и органических удобрений достиг максимума. По другим предшественникам урожайность пшеницы была ниже соответственно на 0,45–0,61 и 0,83–1,05 т/га. В 2018–2019 гг. с избытком влаги в отдельные фазы развития пшеницы заметной разницы в урожаях в зависимости от вида предшественников не установлено.
Усредненные данные по урожайности яровой пшеницы свидетельствуют, что на окультуренной темно-серой почве в третьей ротации севооборота сбор зерна в контроле достиг уровня 2,7–3,0 т/га, несмотря на многообразие погодных условий в годы исследований. Сидеральный пар как предшественник достоверно повысил продуктивность яровой зерновой культуры по отношению к гороху, независимо от фона питания. Различия в урожаях пшеницы по клеверу и сидеральному пару в контрольном варианте были в пределах наименьшей существенной разницы, а при внесении минеральных удобрений и их сочетании с запашкой рапса на сидерат получены достоверные прибавки зерна на уровне 0,40–0,42 т/га. Различия в основном обусловлены низкой продуктивностью клевера в 2016–2017 гг.
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы в зависимости от фона питания
и метеорологических условий, т/га
|
Предшественник |
Фон питания |
Год |
В среднем |
||||
|
2016 (ГТК – 0,6) |
2017 (ГТК – 1,6) |
2018 (ГТК – 1,4) |
2019 (ГТК – 1,8) |
2020 (ГТК – 1,1) |
|||
|
Сидеральный пар |
1 |
1,86 |
4,10 |
3,15 |
3,24 |
2,65 |
3,00 |
|
2 |
2,75 |
5,45 |
4,46 |
4,08 |
3,11 |
3,97 |
|
|
3 |
2,68 |
5,67 |
4,31 |
4,02 |
3,08 |
3,95 |
|
|
Горох |
1 |
1,56 |
3,65 |
3,17 |
3,06 |
1,85 |
2,66 |
|
2 |
2,46 |
4,63 |
4,29 |
4,17 |
2,64 |
3,64 |
|
|
3 |
2,33 |
4,63 |
4,08 |
4,10 |
2,80 |
3,59 |
|
|
Клевер 1 г. п. |
1 |
1,74 |
3,49 |
2,93 |
3,34 |
2,58 |
2,84 |
|
2 |
2,19 |
4,60 |
4,05 |
4,32 |
2,59 |
3,55 |
|
|
3 |
2,20 |
4,62 |
4,07 |
4,34 |
2,50 |
3,55 |
|
|
НСР05 фон питания |
– |
0,25 |
0,42 |
0,53 |
0,33 |
0,28 |
0,19 |
По результатам химического анализа зерна установлено, что применение удобрений повышало содержание основных элементов питания, в особенности азота. В зависимости от вида предшественника количество N в зерне пшеницы возросло на 0,13–0,31 % по сравнению с контролем (табл. 3). Выявлено, что в контрольном варианте и при сочетании минеральных и органических удобрений отмечено достоверное повышение азота в зерне пшеницы, размещенной по клеверу. Подобная закономерность обнаружена по гороху. В то же время на минеральном фоне количество N в зерне не зависело от предшественника.
Таблица 3
Содержание азота, фосфора и калия в зерне пшеницы,
% на сухое вещество (2016–2020 гг.)
|
Предшественник |
Фон питания |
Элемент питания |
||
|
N |
P2O5 |
K2O |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Сидеральный пар |
1 |
2,01 |
0,85 |
0,58 |
|
2 |
2,32 |
0,93 |
0,62 |
|
|
3 |
2,15 |
0,93 |
0,62 |
|
Окончание табл. 3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Горох |
1 |
2,09 |
0,86 |
0,59 |
|
2 |
2,34 |
0,91 |
0,62 |
|
|
3 |
2,27 |
0,90 |
0,61 |
|
|
Клевер 1 г. п. |
1 |
2,14 |
0,83 |
0,57 |
|
2 |
2,35 |
0,90 |
0,61 |
|
|
3 |
2,33 |
0,91 |
0,60 |
|
|
НСР05 фон питания |
– |
0,11 |
0,04 |
0,03 |
|
НСР05 предшественник |
– |
0,10 |
0,03 |
0,02 |
Многолетние данные в стационарном опыте подтвердили, что абиотические условия вегетационных периодов оказывают заметное влияние на содержание биогенных элементов в зерне пшеницы [11, 12]. Из всех лет наблюдений максимальное содержание азота обнаружено в 2020 г. при засушливых условиях, оно изменялось от 2,37 (контроль) до 2,84 %. В другие годы разница между вариантами по наличию азота в зерне была менее выражена. При умеренных условиях увлажнения, когда получен максимальный урожай пшеницы, накопление азота было наименьшим, особенно при внесении удобрений.
Среднее положение по накоплению элементов питания в зерне занимал фосфор. При внесении удобрений под яровую пшеницу его содержание возрастало на 0,04–0,08 % по отношению к контрольному варианту. В отличие от азота количество P2O5 в зерне не зависело от предшественника. Максимальное содержание данного элемента отмечено в 2017 г. при равномерном распределении атмосферных осадков в течение вегетации яровой пшеницы. Недостаток или избыток осадков в отдельные фазы развития яровой зерновой культуры в меньшей степени влияли на величину накопления фосфора в зерне.
При созревании зерна значительная часть калия остается в побочной продукции, в товарной продукции его содержание в среднем за ротацию севооборота было в пределах 0,58–0,63. Повышение содержания калия происходило при применении удобрений, оно не зависело от вида предшественника. Минимальное накопление K2O в сухой массе выявлено в 2020 г., оно варьировало на уровне 0,33–0,42 %, что заметно ниже по сравнению с другими годами наблюдений.
К основным компонентам комбикормов растительного происхождения для животных и птиц относят зернофураж ячменя, овса, тритикале, в т. ч. и зерно яровой пшеницы. Зерно фуражных культур является основным источником высокоэнергетического корма, в зерновой массе содержится около 2/3 крахмала, из которого в процессе переваривания корма образуется глюкоза [13].
В отличие от других зернофуражных культур (ячмень, овес) в зерне пшеницы заметно выше содержание сырого протеина, по накоплению клетчатки из-за пленчатости ячмень и овес заметно превосходили ее [14]. Также ячмень и овес имели более высокое содержание жира.
Анализируя химический состав зерна пшеницы, можно отметить положительное влияние удобрений на повышение питательности зернофуража. По сравнению с контролем зерно на удобренных фонах питания отличается более высокими показателями содержания сырого протеина, клетчатки, жира, золы (табл. 4). Повышение отдельных компонентов сухого вещества в зерне способствовало снижению доли безазотистых экстрактивных веществ на удобренных фонах питания по отношению к контролю.
По обеспеченности 1 кг сухого вещества кормовыми единицами и обменной энергии зерно яровой пшеницы в полной мере соответствует нормативным показателям для зернофуражного корма [13]. Накопление обменной энергии в зерне пшеницы не зависело от вида предшественника и фона питания, данный показатель в большей степени обусловлен биологическими особенностями возделываемых культур в севообороте.
Таблица 4
Биохимический состав зерна яровой пшеницы на фуражные цели
в 1 кг сухого вещества (2016–2020 гг.)
|
Показатель |
Фон питания |
||
|
без удобрений |
минеральный |
органоминеральный |
|
|
Сырой протеин, % |
13,1 |
14,6 |
14,2 |
|
Жир, % |
1,98 |
2,14 |
2,12 |
|
Клетчатка, % |
1,14 |
1,4 |
1,32 |
|
Зола, % |
1,85 |
1,96 |
1,95 |
|
БЭВ, % |
82,0 |
79,8 |
80,4 |
|
Кормовые единицы |
1,43 |
1,44 |
1,44 |
|
Обменная энергия, МДж |
13,3 |
13,3 |
13,3 |
|
Обеспеченность переваримым протеином, г/ корм. Ед. |
59,5 |
68,6 |
66,4 |
В целом для зернофуражных культур характерна невысокая обеспеченность переваримым протеином на 1 корм. ед., в среднем за ротацию данный показатель не превысил 70 г при применении удобрений. Максимальная обеспеченность протеином отмечена в 2020 г. при недостатке влаги в почве, при полной спелости зерна она равнялась 82–85 г.
Заключение
1. На естественном фоне плодородия воздействие предшественников сидерального пара и клевера на урожайность яровой пшеницы оказалось практически равноценным. На фоне N30P30K30 из-за низкой продуктивности клевера сидеральный пар имел заметное преимущество над ним, прибавка зерна составила 0,40–0,42 т/га.
2. В контрольном варианте и на органоминеральном фоне питания клевер как предшественник имел заметное преимущество перед сидеральным паром по накоплению азота в зерне, его усвоение возросло на 0,14–0,19 %. Независимо от вида предшественника применение удобрений повышало содержание фосфора и калия на 0,03–0,08 % по отношению к контролю.
3. Установлено положительное влияние минеральных удобрений на накопление в сухом веществе сырого протеина, жира, клетчатки и золы. Содержание в 1 кг сухого вещества 1,4 корм. ед. и 13 МДж обменной энергии соответствует нормативным показателям зернофуражного зерна.
1. Obespechenie prodovol'stvennoy i ekolo-gicheskoy bezopasnosti Rossii / I.A. Tro-fimov [i dr.] // Ot ekologicheskogo obrazo-vaniya do ekologii buduschego: sb. mat-lov i dokl. VI Vseros. nauch.-prakt. konf. (Moskva, 30 oktyabrya – 1 noyabrya 2019 g.). M., 2020. S. 1991–1995.
2. Nauchno obosnovannaya zonal'naya sistema zemledeliya Sverdlovskoy oblasti / N.N. Zezin [i dr.]; Ural'skiy NIISH – fi-lial FGBNU UrFANIC UrO RAN. Ekate-rinburg, 2020. 372 s.
3. Artem'ev A.A., Gur'yanov A.M., Hvostov E.N. Vozdelyvanie yarovoy pshenicy na fone raznyh priemov obrabotki pochvy i mineral'nogo pitaniya // Mezhdunarodnyy sel'skohozyaystvennyy zhurnal. 2021. № 4 (382). S. 69–76.
4. Volynkina O.V. Ekonomicheskie pravila effektivnogo primeneniya mineral'nyh udobreniy i tehnologiy vozdelyvaniya pshenicy // Agrohimicheskiy vestnik. 2021. № 3. S. 11–18.
5. Yushkevich L.V., Pahotina I.V., Schitov A.G. Effektivnost' ispol'zovaniya agrotehno-logicheskih priemov vozdelyvaniya myagkoy yarovoy pshenicy v povyshenii produktiv-nosti i kachestva zerna v Omskoy oblasti // Vestnik KrasGAU. 2021. № 7. S. 26–34.
6. Vorob'ev V.A., Vorob'ev A.V. Selekciya yarovoy pshenicy na Srednem Urale. Ekate-rinburg: Dzhi Laym, 2021. 194 s.
7. Sto sortov Ural'skogo NIISH: katalog / G.N. Potapova [i dr.]. Ekaterinburg, 2006. 104 s.
8. Rekomendacii po provedeniyu polevyh ra-bot v sel'skohozyaystvennyh predpriyatiyah Sverdlovskoy oblasti v 2015 godu / N.N. Zezin [i dr.]. Ekaterinburg, 2015. 78 s.
9. Bevz S.Ya. Vliyanie pogodnyh usloviy na biologicheskuyu urozhaynost' yarovoy psheni-cy v usloviyah Novgorodskoy oblasti Se-vero-Zapada Rossii // Tr. Kubanskogo gos. agrar. un-ta. 2021. № 91. S. 28–31.
10. Zezin N.N., Postnikov P.A. Formirovanie i naliv zerna s urozhaem pshenicy v raznyh meteousloviyah // Zernovoe hozyaystvo Ros-sii. 2021. № 6 (73). S. 57–62.
11. Muratov M.R., Gilyazov M.Yu. Korrelyacii urozhaynosti yarovyh zernovyh i zernobo-bovyh kul'tur ot agrohimicheskih paramet-rov pochv i pogodnyh usloviy // Vestnik Ka-zanskogo agrarnogo universiteta. 2015. T. 10, № 2 (36). S. 128–135.
12. Fatyhov I.Sh., Korepanova E.V., Bori-sov B.B. Reakciya yarovoy pshenicy Iren' na abioticheskie usloviya himicheskim sosta-vom zerna // Vestnik Kazanskogo gosudar-stvennogo agrarnogo universiteta. 2017. T. 12, № 2 (44). S. 42–47.
13. Normy potrebnostey molochnogo skota i sviney v pitatel'nyh veschestvah / R.V. Nek¬rasov [i dr.]. M.: Izd-vo RAN, 2018. 290 s.
14. Postnikov P.A., Popova V.V., Tihanskaya E.L. Urozhaynost' i sravnitel'naya ocenka kachestva zernofurazhnyh kul'tur v zerno-parosideral'nom sevooborote // Koordina-cionnyy sovet po selekcii i semenovod-stvu zernofurazhnyh kul'tur: mat-ly Mezh-dunar. nauch.-prakt. konf. (Ekaterinburg, 24–26 iyulya 2019 g.) / gl. red. G.A. Batalo-va. Cheboksary: Sreda, 2019. S. 118–125.
