с 01.01.2011 по 01.01.2017
Омск, Омская область, Россия
Цель исследований – установить закономерности формирования засоренности посевов в зависимости от агротехнологий и сортового состава ячменя в лесостепных агроландшафтах Омской области. Исследования проводились в длительном (2006–2021 гг.) стационарном зернопаровом севообороте на замыкающей культуре – ячмене и краткосрочных опытах. Высевали сорта ярового ячменя Омский 90, Саша, 5 пивоваренных сортов. Установлено, что более засоренный агрофитоценоз формируется на экстенсивной агротехнологии при нулевой обработке почвы (в среднем до 620 г/м2 – 44,2 %). При комплексной химизации биомасса ячменя повышается в 2 раза (с 752 до 1534 г/м2) при снижении сорного компонента в 4,2 раза (с 44,1 до 10,6 %) с преобладанием мятликовых – 81–83 %. Сопряженность урожайности ячменя с биомассой и численностью двудольных сорняков имеет отрицательную направленность (до 67–81 %). При комплексном применении средств химизации поражение растений корневыми гнилями снижается на 19,8 %, листовыми болезнями верхнего яруса листьев ячменя уменьшение развития сетчатой пленчатостью – с 20,6 до 11,4 %, гельминтоспориозом – с 10,3 до 5,8 %, бурой ржавчиной – с 5,9 до 1,6 %. При интенсивной агротехнологии выигрывает ресурсосберегающая комбинированная обработка почвы в севообороте (чередование отвальной и плоскорез
лесостепь, ячмень, засоренность, инфицированность, обработка почвы, химизация, сорт, урожайность
Введение. Ячмень – ценная продовольственная, зернофуражная, техническая древняя культура, возделываемая в мировом земледелии на четверти зернового клина – около 90 млн га. В России посевы ячменя занимают 8,0 млн га с производством до 20 млн т, в т. ч. до 40 % занимают пивоваренные сорта.
В Сибирском ФО посевы и валовые сборы культуры составляют 11–14 % от объемов России (3–4-е место), что почти в 2 раза меньше необходимой потребности из-за недостаточной урожайности ячменя. В засушливых почвенно-климатических зонах Омской области ячмень выращивается на площади 321 тыс. га, в южно-лесостепной зоне – 118 тыс. га (37 %), занимает второе место после посевов яровой пшеницы (1,44 млн га). В 2022 г. урожайность ячменя составила 1,59 т/га, в т. ч. в южной лесостепи 1,92 т/га, что недостаточно и не соответствует бонитету пашни. Причина – экстенсивные агротехнологии с ограниченным применением удобрений (менее 18 кг/га), высокая засоренность и инфицированность посевов, засушливость климата территории [1–3].
В настоящее время, по оценке ученых и специалистов по защите растений, в Западной Сибири из 24 млн га пашни корнеотпрысковыми существенно засорено 5–6 млн, овсюгом – 3–4, просовидными (злаковыми) около 5 млн гектаров, из-за чего регион недополучает ежегодно более 3 млн т зерна. В Омской области в четырех почвенно-климатических зонах площадь посевов, засоренных в сильной и средней градации, составляет 2,5–3,0 млн га, из них корнеотпрысковыми более 1,0 млн, овсюгом и мятликовыми – до 1,5 млн га. В посевах яровой пшеницы и ячменя преобладают более 10 видов сорняков, из них: щирицы, просовидные, гречишки, пикульники, смолевки, подмаренники и другие, из которых 3–5 доминирующих, что приводит к потере более 500 тыс. тонн зерна [4, 5].
В зернопаровых севооборотах, наиболее распространенных в регионе, в посевах зерновых культур и в замыкающем поле ячменя при плоскорезной обработке почвы отмечается повышение засоренности агрофитоценоза от засушливой степной к более увлажненной лесостепной зоне [6]. Засоренность ячменя относительно посевов пшеницы по пару в степной зоне повышается в 2,3 раза (с 10,8 до 24,5 %), в южной лесостепи в 1,7 раза (с 17,4 до 29,9 %) и в северной лесостепи в 1,8 раза (с 21,1 до 37,7 %).
Применение удобрений провоцирует рост засоренности посевов, так как сорняки конкурируют сильнее с зерновыми культурами за потребление элементов питания. Исследования, выполненные в СибНИИСхозе с помощью меченых атомов, показали, что сорняки из вносимых удобрений усваивали подвижный фосфор в 2,5–3,0 раза быстрее, чем зерновые культуры, изменялась биологическая активность лугово-черноземной почвы под посевами ячменя [7].
Цель исследований – установить закономерности формирования засоренности посевов в зависимости от агротехнологий и сортового состава ячменя в лесостепных агроландшафтах Омской области.
Объекты и методы. Стационарный зернопаровой севооборот (пар–пшеница–пшеница– пшеница–ячмень) заложен в 1972 г. на полях Омского АНЦ (ГНУ СибНИИСХ). Двухфакторный опыт включает 4 системы обработки почвы и 4 варианта средств химизации. Агротехника зональная для лесостепной зоны. Посев ячменя – СН-16, ПК Selford, обеспечивающий более равномерное распределение семян по глубине и площади питания [8]. Высевали сорта ярового ячменя Омский 90, Саша, 5 пивоваренных сортов. Засоренность и инфицированность посевов ячменя определяли по общепринятым методикам. Повторность 4-кратная [9, 10].
Почва лугово-черноземная с содержанием гумуса 6,5–7,2 %. В южно-лесостепной почвенно-климатической зоне вегетационный период 160–165 сут, температура более 10 °С – 2050–2100 °С, осадки 360–380 мм, ГТК 1,02-1,08.
Результаты и их обсуждение. Установлено, что в зернопаровом севообороте (без парового поля) наибольшая засоренность посевов отмечается на ячмене (37,9–56,7 %) и при продвижении от южных степных к северным лесостепным агроландшафтам от 23,1 до 36,0 % (табл. 1).
Таблица 1
Засоренность посевов зерновых культур (от биомассы, %)
в зерновом севообороте (средняя за 5 лет)
|
Чередование зерновых культур в севообороте (А) |
Почвенно-климатическая зона (В) |
Среднее (А) |
||
|
Степная |
Южная лесостепь |
Северная лесостепь |
||
|
Овес |
12,1 |
18,2 |
19,7 |
16,7 |
|
Яровая пшеница |
17,3 |
20,3 |
28,9 |
22,4 |
|
Яровая пшеница |
25,2 |
28,6 |
38,8 |
30,9 |
|
Ячмень |
37,9 |
41,7 |
56,7 |
45,4 |
|
Среднее (В) |
23,1 |
27,4 |
36,0 |
|
Наблюдения показали, что обработка почвы и средства химизации в севообороте оказали влияние на формирование сорного компонента в посевах ячменя. Сокращение интенсивности обработки почвы до нулевого варианта повышает уплотнение верхнего (0–30 см) слоя до оптимальных параметров (1,06–1,15 г/см3), нитратонакопление к посеву ячменя снижается до низкого и очень низкого уровня (4,2–6,8 мг/кг), повышается засоренность и ухудшается фитосанитарное состояние посевов замыкающей культуры севооборота.
Так, засоренность посевов ячменя имеет устойчивую направленность повышения от вспашки к нулевой обработке, как по биомассе (в среднем в 1,5 раза, до 451 г/м2), так и по доле сорняков в посевах – с 16,8 до 27,0 % (табл. 2).
Таблица 2
Засоренность ячменя в зависимости от обработки почвы
и применения средств химизации (среднее за 2006–2021 гг.)
|
Обработка почвы |
Варианты (В) |
Среднее |
||||||
|
Экстенсивная технология |
Гербициды |
Интенсивная технология |
||||||
|
г/м2 |
биомасса, % |
г/м2 |
биомасса, % |
г/м2 |
биомасса, % |
г/м2 |
биомасса, % |
|
|
Вспашка |
492 |
29,1 |
244 |
13,1 |
180 |
8,2 |
305 |
16,8 |
|
Плоскорезная |
541 |
42,3 |
342 |
17,9 |
262 |
10,8 |
382 |
23,6 |
|
Нулевая |
620 |
44,2 |
414 |
22,8 |
318 |
14,1 |
451 |
27,0 |
|
Среднее (В) |
551 |
38,5 |
333 |
17,9 |
253 |
11,0 |
– |
|
В видовом составе сорняков в посевах ячменя на экстенсивной агротехнологии (без химизации) доминировали двудольные многолетние и устойчивые к 2,4-Д (64 %), на варианте интенсивной технологии преобладали мятликовые (Avena fatua, Panicum miliaceum ruderale, Echinochloa crus – galli L).
Обработка посевов зерновых культур, включая ячмень, баковой смесью гербицидов (дикотициды + граминициды) при систематическом (более 25 лет) применении способствовала нарастанию биомассы культуры в 2 раза (с 752 до 1534 г/м2). Удельная масса сорняков в агрофитоценозе снизилась при применении гербицидной прополки в 2,4 раза – до средней градации (с 44,1 до 18,1 %), при интенсивной технологии возделывания ячменя, с комплексным применением средств химизации, в 4,2 раза – до 10,6 % с преобладанием мятликовых – 81–83 % (табл. 3). Применение только удобрений (без гербицидной прополки посевов), при оптимизации питательного режима, приводило к увеличению культуры ячменя в 1,7 раза (1402 г/м2), а также численности на 10,3 % и биомассы сорняков в 2,4 раза. Конкуренция между сорняками и культурой повышается в основном из-за азота и калия. При дефиците влаги в изреженных посевах засоренность возрастает.
Таблица 3
Видовой состав сорняков в посевах ячменя в зависимости
от агротехнологии (среднее за 2006–2021 гг.)
|
Уровень химизации (А) |
Культура, г/м2 |
Биомасса, г/м2 (В) |
Доля сорняков в посевах, % |
||
|
Всего |
Двудольные |
Мятликовые |
|||
|
Без химизации |
752 |
594 |
380 |
214 |
44,1 |
|
Гербициды |
1534 |
338 |
58 |
280 |
18,1 |
|
Интенсивная технология |
2048 |
244 |
47 |
197 |
10,6 |
|
Среднее по А |
1445 |
392 |
162 |
230 |
21,3 |
|
Коэффициент сопряженности с урожайностью (Rкрит = 0,95) |
0,96 |
–0,72 |
-0,82 |
0,12 |
–0,94 |
|
НСР05 |
144 |
91 |
78 |
82 |
5,4 |
При систематическом применении комплексной химизации и защите растений от сорного компонента существенное уменьшение численности, биомассы и видового состава в посевах ячменя проявляется и в смене видового состава: более чувствительные к пестицидам на более устойчивые.
Длительными исследованиями установлено, что высокая степень засоренности агрофитоценоза, конкуренция за ограниченные водные и питательные ресурсы приводит к снижению урожайности ячменя. Сопряженность урожайности замыкающей в севообороте культуры со степенью засоренности посевов имеет отрицательную направленность. Наибольшая отрицательная сопряженность урожайности ячменя проявляется с биомассой и численностью двудольных сорняков 67–81 %. Снижение урожайности зерна ячменя в зависимости от степени засоренности посевов повышается от вспашки к нулевой обработке – с 26 до 36 %.
Сортовая особенность культуры – один из главных факторов повышения и стабильного производства зерна в почвенно-климатических условиях. В Омской области из общей площади посевов ячменя в настоящее время пивоваренные сорта занимают около 40 %, причем пивоваренные заводы предпочитают работать с сортами иностранной селекции, обладающими, к сожалению, более качественными солодовыми свойствами.
Установлено, что в агрофитоценозе различных пивоваренных сортов ячменя удельная масса сорного компонента в значительной степени зависела от густоты стеблестоя и кущения, сортовых особенностей культуры и применения средств интенсификации (табл. 4).
Таблица 4
Влияние агротехнологии пивоваренных сортов ячменя
на засоренность агрофитоценоза (среднее за 4 года)
|
Структура агрофитоценоза |
Вариант |
Сорта ячменя |
Среднее |
||||
|
Омский 90 |
Аннабель |
Ксанаду |
Беатрис |
Сигнал |
|||
|
Биомасса ячменя, г/м2 |
Без химизации |
1256 |
950 |
901 |
112-5 |
1293 |
1105 |
|
У+Г |
1823 |
1317 |
1556 |
2002 |
2100 |
1760 |
|
|
К/Х |
2218 |
1705 |
1918 |
2115 |
2205 |
2032 |
|
|
Среднее |
1765 |
1324 |
1462 |
1747 |
1856 |
|
|
|
Биомасса сорняков, % |
Без химизации |
28,8 |
23,9 |
28,6 |
26,2 |
16,7 |
24,8 |
|
У+Г |
8,9 |
4,6 |
8,5 |
4,8 |
3,1 |
6,0 |
|
|
К/Х |
6,2 |
5,8 |
5,0 |
4,3 |
3,3 |
4,9 |
|
|
Среднее |
14,6 |
11,4 |
14,0 |
11,8 |
7,7 |
|
|
Примечание: У+Г – удобрения + гербициды; К/Х – комплексная химизация.
Наименьшая доля сорного компонента, как на контроле (без химизации), так и в целом по вариантам, наблюдалась на отечественном сорте ячменя Сигнал (16,7 и 7,7 %). Применение комплексной химизации способствовало нарастанию биомассы культуры в среднем с 1105 до 2032 г/м2 (в 1,8 раза) и снижению доли сорняков в посевах в 5,1 раза (с 24,8 до 4,9 %). При применении комплексной химизации в агрофитоценозе сортов ячменя доминируют мятликовые 95–99 %.
Наблюдениями выявлено, что в зернопаровом севообороте поражение растений ячменя корневыми инфекциями было выше порога вредоносности (10,2 %) и проявлялось в 1,7–2,0 раза сильнее, чем на посевах первой, второй и третьей яровой пшеницы после парового предшественника (до 6 %) при росте распространения инфекции с 49 до 67 %. Как правило, в засушливые вегетационные периоды заселенность почвы конидиями корневой гнили на отвальной обработке возрастает, на плоскорезной – снижается. Во влажные годы отмечается обратная закономерность, что во многом сопряжено с численностью антагонистических групп микроорганизмов в разные по гидротермическим условиям годы. Применение комплексной химизации со временем способствует оздоровлению верхнего слоя почвы и снижению развития инфекции в среднем по вариантам на 19,8 %.
Выявлено, что в отличие от корневых гнилей посевы ячменя листостеблевыми болезнями поражаются меньше, чем яровая пшеница, однако снижение продуктивности, особенно во влажные годы и у пивоваренных сортов, достигает 0,15–0,20 т/га и более.
Степень развития сетчатой пятнистости, наиболее распространенной листостеблевой инфекции на посевах ячменя, была выше порога вредоносности и составляла в среднем на варианте экстенсивной агротехнологии 20,6 % при ее распространении до 88 %, повышение болезни от отвального до нулевого варианта – с 19,4 до 22,8 %. Развитие гельминтоспориоза и бурой ржавчины на верхнем ярусе листьев ячменя проявлялось в меньшей степени – 5,9–10,3 % с повышением инфекции на нулевой обработке в 1,3–2,2 раза (табл. 5).
Таблица 5
Влияние агротехнологий на фитосанитарное состояние посевов ячменя (среднее за 7 лет), %
|
Вариант |
Листостеблевая инфекция |
||||||
|
Сетчатая пятнистость |
Бурая ржавчина |
Гельмин-тоспориоз |
Сетчатая пятнистость |
Бурая ржавчина |
Гельминтоспориоз |
||
|
развитие |
распространение |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Без химизации |
Отвальная |
19,4 |
3,6 |
9,2 |
90 |
32 |
72 |
|
Плоскорезная |
19,6 |
6,4 |
9,3 |
84 |
40 |
73 |
|
|
Нулевая |
22,8 |
7,8 |
12,4 |
90 |
31 |
76 |
|
|
Среднее |
20,6 |
5,9 |
10,3 |
88 |
34 |
74 |
|
Окончание табл. 5
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Интенсивная технология |
Отвальная |
9,8 |
1,8 |
5,8 |
66 |
16 |
74 |
|
Плоскорезная |
11,6 |
1,4 |
5,2 |
70 |
16 |
76 |
|
|
Нулевая |
12,8 |
1,7 |
6,4 |
74 |
18 |
74 |
|
|
Среднее |
11,4 |
1,6 |
5,8 |
70 |
17 |
75 |
При комплексном применении средств химизации с фунгицидной обработкой посевов поражение верхнего яруса листьев сетчатой пятнистостью уменьшалось с 20,6 до 11,4 % (в 1,8 раза), гельминтоспориозом с 10,3 до 5,8 % (в 1,7 раза), бурой ржавчиной с 5,9 до 1,6 % (в 3,7 раза), что оказало существенное влияние на повышение урожайности культуры.
Урожайность ячменя определялась обработкой почвы и применением средств химизации (табл. 6).
Таблица 6
Урожайность ячменя в зависимости от агротехнологии возделывания
(среднее за 2006–2021 гг.), т/га
|
Система обработки почвы в севообороте |
Уровень агротехнологий |
Среднее НСР05 – 0,09 т/га |
||
|
Экстенсивная |
Нормальная |
Интенсивная |
||
|
Отвальная |
1,20 |
2,46 |
3,42 |
2,36 |
|
Комбинированная |
1,14 |
2,42 |
3,40 |
2,32 |
|
Плоскорезная |
1,02 |
2,08 |
3,22 |
2,11 |
|
Нулевая |
0,86 |
2,04 |
3,08 |
1,97 |
|
Среднее (НСР05 – 0,12 т/га) |
1,06 |
2,25 |
3,28 |
|
При экстенсивной агротехнологии без средств химизации, при низкой (в среднем 1,06 т/га) урожайности, отмечалась устойчивая тенденция снижения продуктивности ячменя от вспашки до нулевой обработки почвы с 1,20 до 0,86 т/га (на 28,3 %).
При систематическом комплексном применении удобрений (N24P36 на 1 га пашни), гербицидов, фунгицидов против листостеблевых инфекций наблюдается улучшение питательного режима, снижение засоренности, инфицированности посевов и повышение продуктивности ячменя до 3,08–3,42 т/га.
На вариантах агротехнологий с применением средств химизации различие по продуктивности ячменя между обработками почвы сглаживалось, но не устранялось. Так, снижение урожайности ячменя на нулевой обработке относительно ресурсосберегающего комбинированного варианта с чередованием вспашки и мелкой плоскорезной обработки достигало 0,32–0,38 т/га, или 9–16 %. На плоскорезной обработке (на глубину 12–14 см) при интенсивной агротехнологии снижение урожайности ячменя относительно комбинированной составляет только 0,18 т/га, или 5,3 %. Следовательно, оптимизация питательного режима, существенное снижение засоренности и инфицированности агрофитоценоза способствуют повышению результативности агротехнологии возделывания ячменя и агроэкономической эффективности почвозащитной обработки зональных черноземных почв [11].
Продуктивность пивоваренного ячменя определялась сортовыми особенностями и агротехнологией. Интенсивная агротехнология повышала урожайность наиболее технологичного сорта Беатрис до 2,74 т/га с содержанием белка 11,2–11,6 %, крахмала 60,4 %, пленчаточтью 8,3 %, отвечающего требованиям пивоваренной промышленности региона.
Заключение. Таким образом, в лесостепи Омской области формирование видового состава, степени засоренности и инфицированности посевов ячменя определяются системой обработки почвы в севообороте и применением средств интенсификации. Более засоренные агрофитоценозы ячменя как по численности, так и по удельной биомассе (в среднем 620 г/м2 – 44,1 %) формируются на экстенсивной агротехнологии и нулевой обработке почвы. При возделывании ячменя с рациональным длительным (более 25 лет) применением комплексной химизации биомасса культуры повышалась в 2 раза (с 752 до 1534 г/м2), удельная биомасса сорного компонента снижалась в 4,2 раза (с 44,1 до 10,6 %) с преобладанием мятликовых 81–83 %. Сопряженность урожайности ячменя имеет отрицательную направленность с биомассой и численностью двудольных сорняков. Наименьшая доля сорного компонента в агрофитоценозе наблюдается у пивоваренного сорта Сигнал (16,7 и 7,7 %).
Минимизация обработки почвы приводит к повышению инфицированности посевов ячменя. При комплексном применении средств химизации поражение растений корневой гнилью снижается на 19,8 %, верхнего яруса листьев ячменя сетчатой пленчатостью – с 20,6 до 11,4 %, гельминтоспориозом – с 10,3 до 5,8 %, бурой ржавчиной – до 1,6 %. На интенсивной технологии агроэкономически более эффективна ресурсосберегающая комбинированная обработка почвы в севообороте с урожайностью 3,40 т/га, пивоваренного сорта Беатрис – 2,74 т/га с содержанием белка 11,2–11,6 %.
1. Научные основы земледелия равнинных ландшафтов Западной Сибири: монография / А.В. Березин [и др.]; РАСХН, Сиб. отд-ние СибНИИСХА, Омский гос. аграр. ун-т. Омск, 2007. 312 с.
2. Юшкевич Л.В., Штро Е.В. Пивоваренный ячмень в Омском Прииртышье: монография / Омский АНЦ. Омск, 2021. 156 с.
3. Макаров А.Р., Черепанов М.Е., Юшкевич Л.В. Ресурсы почвенной власти в засушливом земледелии Западной Сибири: монография. Омск, 1992. 146 с.
4. Агроэкологические особенности возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич [и др.] // Плодородие. 2019. № 4 (109). С. 42–46.
5. Фитосанитарные последствия приемов обработки почвы в лесостепи Западной Сибири / Е.Ю. Торопова [и др.] // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2012. № 3 (28). С. 86–91.
6. Оптимизация полевых севооборотов и структура использования пашни пи возделывании яровой пшеницы в Омской области: рекомендации / Л.В. Юшкевич [и др.]. Омск, 2020. 44 с.
7. Система адаптивного земледелия Омской области / И.Ф. Храмцов [и др.]. Омск: ИП Макшеевой Е.А., 2020. 522 с.
8. Юшкевич Л.В., Кем А.А. Оценка эффективности посевных комплексов в засушливых агроландшафтах Западной Сибири // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 4 (102). С. 84–88.
9. Агротехнологические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
10. Торопова Е.Ю. Фитосанитарная диагностика агроэкосистем: Барнаул, 2017. 210 с.
11. Совершенствование технологии возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич [и др.] // Земледелие. 2013. № 2. С. 26–28.
