В лаборатории агроландшафтного земледелия ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» в течение 2014–2022 гг. проводили исследования с целью обоснования эффективности возделывания ярового ячменя на черноземе выщелоченном в условиях лесостепного агроландшафта Южного Урала. Получена высокая продуктивность ярового ячменя сорта Челябинский 99 на фоне систематического прямого посева при размещении последней культуры в четырехпольных севооборотах на различных фонах минерального питания. Потенциал урожайности ярового ячменя в регионе в производственных условиях в основном реализуется на 30–40 % от заявленного селекционерами и имеет сильную варьируемость в зависимости от условий вегетации года. Определено влияние четырехпольных полевых севооборотов на урожайность и экономическую эффективность на естественном фоне плодородия и с внесением азотного минерального удобрения в дозах N40-50 в зависимости от предшественника. Производство зерна ярового ячменя было рентабельно в полевых севооборотах независимо от фона минерального питания и составило на естественном фоне от 40 до 63 %, при внесении азотного удобрения 53–73 %. Обеспечение потребности ярового ячменя в азотном питании позволяет в условиях прямого посева максимально увеличить потенциал урожайности в среднем на 58 %. Дополнительное азотное питание способствовало снижению варьируемости урожайности на 10 % и позволило раскрыть предъявленный селекционерами потенциал культуры в среднем за девять лет до 56 %, в наиболее благоприятные годы – до 84 %.
адаптация, яровой ячмень, севооборот, прямой посев, урожайность, окупаемость, рентабельность
Введение. Применение технологий производства растениеводческой продукции, без учета пространственной и временной изменчивости факторов среды, непосредственно влияет на продуктивность севооборота [1–3]. Специфические особенности сельскохозяйственных культур и условия окружающей среды определяют их экологическую устойчивость в технологии возделывания. Экологически обоснованное размещение культуры с учетом средообразующего влияния в технологии возделывания существенно увеличивает продуктивность агроландшафта. В настоящее время развитие систем земледелия в России идет по пути минимизации обработки почвы и применения прямого посева. Прямой посев имеет как достоинства, так и недостатки, которые по-разному проявляются в зависимости от почвенных и метеорологических условий. Одним из недостатков, выявленных исследователями, является снижение микробиологической активности почвы и соответственно пониженное азотное питание растений. Поэтому при минимизации обработки почвы и интенсификации производства главным вопросом является обеспечение растений минеральным питанием. Высокая пластичность и скороспелость культуры ярового ячменя делают ее незаменимой в условиях разнообразного по климатическим и почвенным условиям региона Южного Урала. Поэтому существует необходимость определить экологическую устойчивость ярового ячменя на фоне минимизации обработки почвы и системы прямого посева в условиях лесостепного агроландшафта Южного Урала.
Селекционерами выведены новые высокопродуктивные сорта ярового ячменя, которые в условиях лесостепного агроландшафта Челябинской области способны формировать урожайность до 6,5–7,0 т/га и выше на высоком уровне агротехнологии. В производстве сборы зерна значительно ниже, что в основном связано с нарушением агротехники возделывания сорта и составляет в среднем 1,4 т/га. Одним из основных резервов повышения производства продукции ярового ячменя является реализация потенциала продуктивности культуры путем обеспечения благоприятными условиями в период вегетации для ее роста и развития [1, 2, 4, 5].
Низкий уровень продуктивности на практике обусловлен, наряду с другими причинами, в значительной степени низкой обеспеченностью почвы минеральным питанием. Восполнить этот недостаток можно дополнительным внесением минеральных, особенно азотных удобрений. При этом актуальным вопросом остается рациональное применение минеральных удобрений, стоимость которых в последние годы значительно возросла.
По мнению ряда исследователей, для повышения урожая ячменя окультуривание и углубление пахотного слоя имеют большое значение. Применение минимальных и нулевых обработок почвы под посев ярового ячменя не рекомендуется [6–8].
Лабораторией агроландшафтного земледелия ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» в 2008–2010 гг. на опытном поле (выщелоченный чернозем лесостепного агроландшафта) был получен самый высокий урожай ячменя (3,28 т/га) при применении отвальной системы обработки почвы. Минимизация обработки почвы (безотвальная обработка, культивация, дискование) способствовала получению более низкого урожая ячменя по сравнению с отвальной обработкой почвы. В среднем за три года эти различия составили 0,38–0,54 т/га.
Следовательно, по результатам исследования можно сделать вывод, что с уменьшением интенсивности обработки почвы и ее глубины урожайность ячменя снижается. Это говорит о требовательности этой культуры к качеству обработки почвы.
Совершенствование систем обработки почвы в современных условиях идет по направлению к минимизации и прямому посеву [9–11]. В связи с этим необходимо изучение реакции сорта зерновых культур, в частности ярового ячменя, и их адаптации к условиям прямого посева, что является актуальным и обладает элементом новизны.
Цель исследования – обоснование эффективности возделывания ярового ячменя на черноземе выщелоченном в системе нулевой обработки почвы с применением прямого посева в условиях лесостепного агроландшафта Южного Урала.
Объекты и методы. Лабораторией агроландшафтного земледелия ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» с 2014 г. заложен полевой опыт. На опытном поле изучали сельскохозяйственные культуры в полевых севооборотах на фоне систематического прямого посева, при котором механическая обработка почвы не проводилась. Весной за 7 дней до посева культур, при наличии сорняков и проросшей падалицы, применяли обработку гербицидом сплошного действия (глифосат) в рекомендуемых дозах. Посев сельскохозяйственных культур осуществляли стерневой сеялкой СС-6 в третьей декаде мая. В период кущения зерновых культур посевы обрабатывали рекомендуемыми селективными гербицидами. Защиту полевых культур от вредных объектов проводили при превышении порога вредоносности. В опыте применялось два уровня минерального питания: азотное удобрение под ячмень N40-50 и без удобрений. Яровой ячмень сорта Челябинский 99 размещался в трех различных четырехпольных севооборотах. Учет урожая проводили прямым комбайнированием Sampo-500. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 6,0 %. Площадь элементарной делянки 154 м2. Учетная площадь 64,4 м2 (2,3 × 28 м). Повторность в опыте четырехкратная, делянки ориентированы с севера на юг, расположены в четыре яруса, рендомизация ограниченная.
Результаты и их обсуждение. Технология возделывания ярового ячменя сорта Челябинский 99 в различных полевых севооборотах, с применением систематического прямого посева на естественном и удобренном фонах минерального питания, обеспечивала высокую урожайность зерна (табл. 1).
Таблица 1
Урожайность ярового ячменя, т/га, и вариабельность, %, в зависимости от вида севооборота
и фона минерального питания (2014–2022 гг.)
|
Севооборот |
Фон минерального питания |
Среднее |
V, % |
|
|
без удобрений |
N40-50 |
|||
|
Люпин-пшеница-пшеница-ячмень |
2,73 |
3,91 |
3,32 |
46,9 |
|
Соя-пшеница-горох+овес-ячмень |
2,32 |
3,45 |
2,88 |
50,3 |
|
Пар-рапс-пшеница-ячмень |
2,39 |
3,44 |
2,91 |
43,8 |
|
В среднем |
2,48 |
3,60 |
3,04 |
47,0 |
|
НСР05 севообороты 0,199 т/га; НСР05 удобрения 0,163 т/га; Sх = 1,53 % |
|
|||
|
Коэффициент вариации урожайности по годам (V), % |
50,1 |
40,0 |
– |
10,1 |
|
НСР05 севообороты 6,72 %; НСР05 удобрения 5,49 %; Sх = 3,45 % |
||||
Разнообразие агроклиматических условий вегетации на Южном Урале в годы исследований в разной степени раскрывали потенциал урожайности сельскохозяйственных культур, и в частности ярового ячменя. Максимальная урожайность культуры в благоприятные по агроклиматическим условиям годы достигала до 4,25 т/га на естественном фоне минерального питания, а при внесении азотного удобрения до 5,89 т/га. Изменчивость урожайности в зависимости от условий вегетации года на фоне естественного плодородия почвы составила 50,1 %, а при внесении удобрения 40 %. Азотное минеральное удобрение способствовало снижению варьируемости урожайности ячменя на 10,1 %. Обеспечение потребности культуры в азотном питании при применении прямого посева позволило реализовать потенциал урожайности ярового ячменя к параметрам созданного сорта в среднем за девять лет на 84 %.
По данным агрохимслужбы РФ, нормативная окупаемость килограмма минеральных удобрений в действующем веществе зерном возделываемой культуры составляет от 3,5 до 5,6 кг, в условиях интенсивной агротехнологии 8–10 кг [12, 13]. В наших исследованиях наибольшая прибавка от дополнительного азотного питания получена в полевых четырехпольных севооборотах – 1,13 и 1,18 т/га (табл. 2).
Таблица 2
Окупаемость азотного удобрения увеличением урожайности зерна ярового ячменя
в зависимости от вида севооборота (2014–2022 гг.), кг / кг д. в.
|
Севооборот |
Доза, кг / га д. в. |
Прибавка, т / га + |
Окупаемость зерном, кг/кг |
|
Люпин-пшеница-пшеница-ячмень |
N50 |
1,18 |
23,6 |
|
Соя-пшеница-горох+овес-ячмень |
N40 |
1,13 |
28,2 |
|
Пар-рапс-пшеница-ячмень |
N50 |
1,05 |
21,0 |
|
В среднем |
N46,7 |
1,12 |
24,3 |
Самая высокая окупаемость зерном была в зерновом севообороте с чередованием культур соя – пшеница – горох+овес – ячмень и составила 28,2 кг зерна ячменя на 1 кг внесенных удобрений. В результате расчета нами определена агрономическая эффективность использования азотных минеральных удобрений по формуле: ОУ = ± У / ± З, где ОУ – окупаемость удобрений; ± У – разница в урожайности вариантов; ± З – разница в затратах. В зерновом севообороте с люпином она достигала 72 %, зерновом севообороте с соей – 65 и зернопаровом – 54 %. Более низкая агрономическая эффективность применения минеральных удобрений в зернопаровом севообороте предположительно связана с наличием парового предшественника.
Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах менялась по годам в зависимости от агрометеорологических условий вегетационного периода и изменения цен на сельскохозяйственном рынке Уральского региона. В наших исследованиях получены самые высокие чистый доход (12 168 руб/га) и рентабельность (73 %) при возделывании ярового ячменя в севообороте с чередованием культур: люпин – пшеница – пшеница – ячмень на фоне внесения азотного минерального удобрения в дозе N50 (табл. 3).
Таблица 3
Экономическая эффективность возделывания ярового ячменя в полевых севооборотах
при применении систематического прямого посева (2014–2022 гг.)
|
Севооборот |
Фон |
Чистый доход, руб/га |
Затраты, руб/га |
Рентабельность, % |
|
Люпин-пшеница-пшеница-ячмень |
N0 |
7841 |
12360 |
63 |
|
N50 |
12168 |
16765 |
73 |
|
|
Соя-пшеница-горох+овес-ячмень |
N0 |
4914 |
12253 |
40 |
|
N40 |
8883 |
16646 |
54 |
|
|
Пар-рапс-пшеница-ячмень |
N0 |
5414 |
12271 |
44 |
|
N50 |
8812 |
16643 |
53 |
Увеличение затрат на технологию возделывания ярового ячменя в основном связано с ростом цен на средства защиты растений и минеральные удобрения, который составил около 23 %. Рентабельность производства ячменя в изучаемых полевых севооборотах на фоне естественного плодородия почвы была на уровне 40–63 %. Применение азотного удобрения способствовало существенному росту рентабельности производства зерна на 10–14 % и увеличению чистого дохода на 3398–4327 руб. на 1 га пашни.
Заключение. Таким образом, технология возделывания ярового ячменя сорта Челябинский 99 в условиях лесостепного агроландшафта Южного Урала на выщелоченном черноземе с применением систематического прямого посева на различных фонах минерального питания в полевых севооборотах обеспечивала высокую урожайность и рентабельное производство зерна. Внесение азотного удобрения в дозе N40=50 кг д. в. снижало вариабельность урожайности по годам на 10,1 % в сравнении с естественным фоном минерального питания. Реализация потенциала урожайности ярового ячменя местной селекции в благоприятные по метеоусловиям годы достигала 84 %. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что яровой ячмень сорта Челябинский 99 хорошо адаптирован к условиям лесостепного агроландшафта на фоне прямого посева. Научно обоснованный переход на новые элементы системы земледелия, включающие минимизацию обработки почвы и применение прямого посева в технологии возделывания зерновых культур, определяет перспективу их применения в современных агроэкологических и хозяйственных условиях земледелия Южного Урала.
1. Погода и урожай. Основы растениеводства зерновых культур в Зауралье (пособие для фермеров и агротехнолога): монография / Е.И. Шиятый [и др.]; под ред. Е.И. Шиятого. Челябинск: Южно-Уральский ГАУ, 2020. 264 с.
2. Рекомендации по агротехнологиям возделывания сельскохозяйственных культур в Челябинской области / Челябинский НИИСХ. Челябинск: Искра-Профи. 2021. 56 с.
3. Фоминцева Н.С., Гринец Л.В. Эффективность возделывания ярового ячменя на Среднем Урале // Молодежь и наука. 2019. № 7-8. С. 84.
4. Технологии возделывания ярового ячменя в засушливых условиях Поволжья / О.И. Горянин [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34, № 9. С. 42–47.
5. Анисимов Ю.Б., Агеев А.А. Оценка плодородия чернозема выщелоченного на фоне прямого посева зерновых культур в Южном Зауралье // Вестник КрасГАУ. 2021. № 10 (175). С. 68–73. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-10-68-73.
6. Биоэнергетическая эффективность возделывания сортов ярового ячменя в зависимости от технологии возделывания / И.А. Горяинов [и др.] // Рисоводство. 2018. № 1 (38). С. 61–65.
7. Плескачев Ю.Н., Воронов С.И., Грабов Р.С. Совершенствование системы основной обработки почвы при возделывании ярового ячменя // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 1 (57). С. 88–95.
8. Горяйнов И.А., Бельтюков Л.П., Бершанский Р.Г. Формирование урожайности сортов ярового ячменя в зависимости от технологии обработки почвы // Новости науки в АПК. 2018. № 1 (10). С. 33–37.
9. Дридигер В.К. Состояние проведения исследований по минимизации обработки почвы и прямому посеву // Сельскохозяйственный журнал. 2019. № 5 (12). С. 8–16. DOI:https://doi.org/10.25930/0372-3054/001.5.12.2019.
10. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Кудашкин П.И. Эффективность No-till технологии на черноземных пчвах северной лесостепи Западной Сибири // Сельскохозяйственный журнал. 2021. № 5 (14). С. 6–13. DOI:https://doi.org/10.25930/2687-1254/001.5.14.2021.
11. Освоение технологии прямого посева на черноземах России / А.Л. Иванов [и др.] // Сельскохозяйственный журнал. 2021. № 2 (14). С. 18–36. DOI:https://doi.org/10.25930/2687-1254/003. 2.14.2021.
12. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия / под ред. А.Л. Иванова, Л.М. Державина; Минсельхоз РФ. М.: РАСХН, 2008. 390 с.
13. Эффективность возрастающих доз минеральных удобрений при возделывании ярового ячменя сорта Новичок / Ф.А. Попов [и др.] // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. Т. 22, № 2. С. 254–263.
