VAC 06.01.01 Общее земледелие, растениеводство
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
GRNTI 68.35 Растениеводство
Studies to study the effectiveness of various resource-saving models of spring wheat cultivation, which allow forming stable yields with the lowest costs, were carried out in Ulyanovsk region in a stationary field experiment in 2017-2019. The soil of the experimental site is leached chernozem, medium-sized with a humus content of 6.35 %, mobile P2O5 and K2O (according to Chirikov) – 225 and 119 mg/kg, respectively, pHsalt - 6.8, the sum of absorbed bases - 48.6 mg.-eq./100 g. The scheme of the experiment provided for the study of variants of technologies for spring wheat, differing in the main tillage, the number of operations in the technological process against the background of the use of mineral fertilizers and plant protection products: traditional technology-plowing to a depth of 23 ... 25 cm (control); resource-saving technology − non-fall processing at 23 ... 25 cm; minimum technology-without autumn main processing, sowing was carried out on treated stubble in spring. The yield of spring wheat in wet 2017 according to the traditional technology was 4.21 t/ha, according to the resource − saving one – 4.15 t/ha, according to the minimum one-4.12 t/ha, or 0.09 t/ha lower than according to the traditional one. In the dry year of 2018, the yield for the resource – saving technology was 2.72 t/ha, for the traditional one – 2.08 t/ha, for the minimum one – 2.03 t/ha, which is 0.64 and 0.69 t/ha lower than for the resource-saving one. In a moderately dry 2019, according to traditional and resource-saving technologies, the wheat yield was the same-3.39 and 3.40 t/ha, and at the minimum it was lower by 0.14 and 0.15 t/ha. The developed models of resource-saving and minimal agricultural technologies allow to preserve soil fertility, reduce costs by 3.0...5.5%, reduce the cost of grain by 2.5...8.4 %, increase the efficiency and profitability of spring wheat grain production by 65 ... 75%
traditional, resource-saving, minimal agricultural technology, productivity, efficiency
Введение. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что высокая эффективность земледелия, определяется прежде всего, степенью интенсификации его отраслей и правильным применением природных и антропогенных ресурсов. Освоение эффективных и малозатратных технологий на агроландшафтной основе дает возможность формировать расширенное воспроизводство плодородия почв и повышать рентабельность производства [1, 2, 3].
Энергоемкие приемы возделывания зерновых культур в недостаточной мере соответствуют современным требованиям в плане накопления и сохранения влаги, а также снижения затрат и экологичности [4, 5]. В силу этого исследования по изучение более новых моделей ресурсосберегающих технологий возделывания яровой пшеницы, обеспечивающих формирование стабильных урожаев в условиях лесостепи Среднего Поволжья, имеют важное теоретическое и практическое значение.
Цель исследований – выявить эффективность различных ресурсосберегающих моделей возделывания яровой пшеницы, позволяющих формировать стабильные урожаи с наименьшими затратами.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2017–2019 гг. на опытном поле Ульяновского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН. Объектом исследований был сорт яровой пшеницы Экада-70, которую высевали с нормой высева 5,5 млн шт./га. Предшественник − озимая пшеница. Опыт развернут во времени и в пространстве тремя закладками. В технологиях возделывания яровой пшеницы использовали системы машин производства ООО «Сельмаш».
Площадь участка – 8,0 га. Учетная площадь делянок 150 м2. Расположение делянок – систематическое. Повторность трехкратная.
Почва опытного участка – чернозем выщелоченный, среднемощный, среднесуглинистый со следующей агрохимической характеристикой пахотного (0…30 см) слоя: рНсол − 6,8; сумма поглощенных оснований − 48,6 мг-экв./100 г, содержание гумуса (по Тюрину) − 6,35 %; подвижных (по Чирикову) P2O5 – 225 мг/кг, K2O – 119 мг/кг. Мощность генетических горизонтов: Ап – 27 см, А1 – 27…60, А2 – 60…81, В1 – 91…97 см.
Схема опыта предполагала изучение следующих вариантов агротехнологий:
традиционная, включавшая 8 технологических операций – лущение стерни ЛДГ-10 на глубину 10...12 см, вспашка на 23…25 см, весеннее боронование БЗТС-1,0, предпосевная культивация КПС-4,0 на 5...6 см, посев сеялкой СЗ-5,4, прикатывание посевов ЗККШ-6, обработка посевов гербицидом ОП-2000, уборка прямым комбайнированием САМПО-500;
ресурсосберегающая, предусматривающая 6 технологических операций – лущение стерни ЛДГ-10 на 10...12 см, безотвальная обработка орудием со стойками СибИМЭ на 23...25 см, весеннее боронование БЗТС-1,0, посев сеялкой АУП-18,07, обработка посевов гербицидом ОП-2000, уборка прямым комбайнированием САМПО-500;
минимальная, включающая 4 технологических операции − весеннее боронование БМ-4,5, посев сеялкой АУП-18,07, обработка посевов гербицидом ОП-2000, уборка прямым комбайнированием САМПО-500.
Борона модульная БМ-4,5 производства Сызранского завода «Сельмаш» предназначена для обработки верхнего слоя почвы с осуществлением крошения, создания более плотной прослойки на глубине обработки, выравнивания поверхности поля и удаления сорняков.
Посев проводили в начале первой декады мая. При посеве вносили сложные удобрения в дозе N16P16K16. Борьбу с сорняками осуществляли в фазе кущения гербицидом Аметил, ВРК в дозе 0,7...1,5 л/га. Урожайность приводили на 100 %-ную чистоту и 14 %-ную влажность (ГОСТ 27548-97). Статистическую обработку данных осуществляли по Б. А. Доспехову [6].
Для оценки активности почвенной микрофлоры использовали метод разложения льняных полотен (метод аппликаций). На его основании можно судить об активности бактерий, под действием которых протекает разложение в почве органической массы.
При расчете экономической эффективности прямые затраты (заработная плата с начислениями для трактористов, стоимость горючего, текущий ремонт, амортизационные отчисления, гербициды, удобрения) приняты по нормативам Ульяновского НИИСХ. Урожайность взята в среднем за 2017–2019 гг. Расчеты выполнены на основе технологических карт.
Агрометеорологические условия вегетационных периодов в 2017–2019 гг. складывались следующим образом. Сумма эффективных температур выше +5 °С за вегетационный период (апрель–сентябрь) в 2017 г. составила 1532 °С при климатической норме 1762 °С, сумма осадков – соответственно 396 и 307 мм, ГТК − 1,4 при норме – 1,0. В 2018 г. сумма эффективных температур за вегетацию достигала 2783 °С, осадков – находилась на уровне 129 мм при ГТК 0,5. В 2019 г. величины этих показателей составляли 2277 °С, 276 мм и 0,8 ед. В целом климатические условия Среднего Поволжья позволяют ежегодно собирать высокие урожаи зерновых культур, но обеспечение их стабильности сдерживается недостатком влаги в почве, повышенной температурой воздуха в отдельные годы и высокой засоренностью полей.
Результаты и обсуждение. В условиях недостаточного увлажнения большое значение имеет сложение почвы. Если почва сильно уплотнена, то складываются неблагоприятные условия для развития растений. Если почва имеет рыхлое сложение, то происходит потеря влаги вследствие испарения [7, 8].
В наших исследованиях в среднем за 2017−2019 гг. плотность почвы в пахотном слое составляла 1,05…1,16 г/см3 (табл. 1). Самое рыхлое сложение почвы в опыте в годы исследований зафиксировано по традиционной технологии, как по слоям, так и по всему пахотному горизонту − 1,03…1,08 г/см3. На фоне с минимальной технологией без осенней обработки с применением модульной бороны весной и посевом сеялкой АУП-18,07 почва находилась в наиболее уплотненном состоянии, плотность ее составляла 1,12...1,19 г/см3 и была достоверно выше, чем при традиционной технологии. При ресурсосберегающей технологии величина этого показателя находилась в промежуточном положении (1,04…1,10 г/см3) при отсутствии существенной разницы с традиционной технологией.
Ведущим фактором формирования высоких и качественных урожаев в условиях Поволжья выступает влага. Одна из главных задач применяемых технологий − накопление и сохранение как можно большего ее количества [9, 10].
В среднем за годы исследований по минимальной и ресурсосберегающей технологиям влаги в почве накапливалось и сохранялось существенно больше, чем по традиционной. Так, в период кущения пшеницы в пахотном слое ее продуктивные запасы составляли соответственно 20,0…23,8 и 17,0 мм, а в метровом − 69,7…73,7 и 54,7 мм (табл. 2).
При традиционной технологии влага испарялась интенсивнее, чем по ресурсосберегающей и минимальной, по-видимому это происходило вследствие более рыхлого сложения почвы и дополнительного приема − предпосевной культивации. В фазе полной спелости пшеницы запасы влаги пополнялись благодаря атмосферным осадкам. Так, в 2017 г. за июль–август выпало 185,2 мм при норме 59 мм, в 2018 г. – 66,0 мм, в 2019 г. – 173,8 мм. Поэтому запасы продуктивной влаги в пахотном слое были достаточными и находились практически на одном уровне 44,0…48,2 мм, при этом достоверной разности между вариантами не отмечено. В метровом слое запасы влаги по минимальной (203,2 мм) и ресурсосберегающей (192,8 мм) технологиям были достоверно выше, чем по традиционной (176,1 мм).
Обеспеченность растений доступными питательными веществами служит одним из основных признаков, характеризующих эффективное плодородие почвы, а процесс их образования и накопления также выступает одним из основных условий получения высоких урожаев [11, 12].
Содержание нитратного азота в пахотном слое почвы в фазе полных всходов по разным технологиям составляло 28,9…41,9 мг/кг при максимальных в опыте величинах на фоне ресурсосберегающей технологии (табл. 3). Количество подвижного фосфора в почве в этот период было высоким и варьировало от 190 до 219 мг/кг почвы при наибольших величинах по ресурсосберегающей и минимальной технологиям возделывания пшеницы. Содержание подвижного калия в пахотном слое почвы в фазе всходов пшеницы во всех вариантах опыта классифицировалось как среднее (117...121 мг/кг) и практически не изменялось по фонам обработки почвы.
В конце вегетации яровой пшеницы содержание нитратного азота, подвижного фосфора и подвижного калия в пахотном слое почвы снижалось. Так, на фоне традиционной технологии оно уменьшилось, по сравнению с весенними запасами, соответственно на 10,4, 14,7 и 2,5 %, по ресурсосберегающей и минимальной технологиям − на 9,3, 34,0, 4,3 % и 6,6, 28,8 и 7,4 %. Наибольшее содержание нитратного азота к уборке пшеницы отмечали на фоне ресурсосберегающей технологии – 38,0 мг/кг почвы, что было достоверно выше, в сравнении с традиционной и минимальной.
Важным показателем эффективности технологий и положительного влияния их на урожайность сельскохозяйственных культур выступает биологическая активность почвы [13, 14, 15]. Наибольшая в опыте степень разложения льняного полотна в 30-сантиметровом слое почвы отмечена при возделывании яровой пшеницы по ресурсосберегающей и минимальной технологиям − 43,9 и 40,1 % соответственно (табл. 4).
Наилучшие условия для целлюлозоразлагающих микроорганизмов в слое 10...20 см складывались по ресурсосберегающей технологии, где степень разложения полотен составила в среднем 56,5 %, а в слое 20...30 см − по минимальной (48,7 %). В верхнем (0...10 см) слое биологическая активность почвы изменялась от слабой (28,2 %) по традиционной технологии до средней (34,4 %) по минимальной, что было достоверно выше традиционной на 6,2 %.
Сорняки оказывают негативное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и приводят к снижению экономических показателей. В связи с этим необходимо применять гербициды, чтобы количество сорных растений оставалось на экономически безопасном уровне [16, 17].
Засоренность посевов яровой пшеницы малолетними и многолетними сорняками до обработки гербицидами изменялась в зависимости от технологии от 35,7 до 48,1 шт./м2 (табл. 5). Количество малолетних и многолетних сорняков в изучаемых вариантах было высоким и превосходило порог вредоносности в 1,7...2,3 и 4,5...6,6 раз соответственно. После обработки посевов гербицидом Аметил, ВРК в дозе 0,7 л/га численность малолетних и многолетних сорняков при возделывании пшеницы по традиционной технологии снизилась на 74,5 %, по ресурсосберегающей − на 63,8 %, по минимальной – на 52,8 %.
Применение гербицидов позволяет быстро и эффективно бороться с сорняками и, следовательно, предотвращать потери урожая. Через 30 дней после обработки посевов гербицидом сорняки приостановили свое развитие и находились в угнетенном состоянии, но последующее выпадение обильных осадков (за исследуемые годы выше нормы в 1,1…3,1 раза) в июле и августе, ослабило действие защитных препаратов и способствовало быстрому развитию новых волн сорняков и отрицательному их влиянию на развитие культуры до ее уборки, особенно по минимальной технологии.
Многочисленными исследованиями установлено, что технологии возделывания влияют на рост и развитие сельскохозяйственных растений, изменяя водный и питательный режимы, что в конечном счете сказывается на урожайности. Это воздействие в зависимости от почвенно-климатических условий может проявляться по-разному [18, 19].
По результатам наших исследований, во влажном 2017 г. по традиционной технологи урожайность яровой пшеницы составляла 4,21 т/га, по ресурсосберегающей она была ниже на 0,06 т/га, по минимальной – на 0,09 т/га (табл. 6). В засушливом 2018 г. картина поменялась. Наибольшую урожайность сформировали посевы яровой пшеницы по ресурсосберегающей технологии – 2,72 т/га, что было существенна выше, чем по традиционной, на 2,08 т/га, по минимальной – на 2,03 т/га. В умеренно засушливом 2019 г. наибольшая урожайность культуры отмечали по традиционной и ресурсосберегающей технологиям – 3,39 и 3,40 т/га соответственно против 3,25 т/га по минимальной. В среднем за три года сбор зерна пшеницы по ресурсосберегающей технологии составила 3,42 т/га, что было на 0,19 т/га выше, чем по традиционной, на 0,29 т/га, по сравнению с минимальной. То есть ресурсосберегающая технология возделывания позволяет обеспечить во влажные и умерено-засушливые годы практически такую же урожайность яровой пшеницы, как и традиционная, а в засушливые годы − даже выше.
Важными показателями, влияющие на экономическую эффективность исследуемых технологий возделывания сельскохозяйственных культур служат выход продукции с единицы площади, затраты на производство, чистый доход, себестоимость продукции и уровень рентабельности [20]. Выращивание яровой пшеницы по ресурсосберегающей технологии позволило получить наибольшие в опыте чистую прибыль (11727 руб./га) и рентабельность (75 %) при минимальной себестоимости зерна (4571 руб./т) (табл. 7). В этом варианте производственные затраты и себестоимость зерна были ниже, по сравнению с традиционной технологией, соответственно на 3,0 и 8,4 %, а чистая прибыль − выше на 20,5 %.
Наименьшие производственные затраты при возделывании яровой пшеницы отмечены по минимальной технологии – 15221 руб./га, что было на 5,5 и 2,6 % ниже, чем по традиционной и ресурсосберегающей. Уровень рентабельности при этом составлял 65 %, чистая прибыль − 9819 руб./га, а себестоимость зерна − 4863 руб./т.
Выводы. Наиболее рыхлое сложение почвы формировалось по традиционной технологии (1,03…1,08 г/см3), самое плотное − по минимальной (1,12…1,19 г/см3), при этом она оставалась в пределах оптимальных значений для пшеницы.
Запасы продуктивной влаги в фазе кущения, как в пахотном, так и метровом слоях почвы были существенно выше по минимальной и ресурсосберегающей технологии. В фазе полной спелости в пахотном слое по всем технологиям они были одинаковыми (44,0…48,2 мм), а в метровом слое – существенно выше по минимальной (203,2 мм) и ресурсосберегающей (192,8 мм) технологиям, в сравнении с традиционной (176,1 мм).
Содержание нитратного азота в пахотном слое почвы весной было существенно выше по ресурсосберегающей технологии, подвижного фосфора – по ресурсосберегающей и минимальной технологиям, в сравнении с традиционной, по подвижному калию они были одинаковыми во всех вариантах.
Биологическая активность почвы (разложение льняного полотна) по ресурсосберегающей и минимальной технологиям была на 10,2…14,0 % выше, чем по традиционной.
Количество малолетних и многолетних сорняков в посевах яровой пшеницы во всех вариантах технологий превышало порог вредоносности в 1,7…6,6 раза. После обработки гербицидом Аметил, ВРК в дозе 0,7 л/га их численность снижалась по традиционной технологии на 74,5 %, по ресурсосберегающей – на 63,8 %, по минимальной – на 52,8 %.
Наибольшая в опыте урожайность яровой пшеницы во влажный и умеренно влажный годы (2017 и 2019 гг.) отмечена по традиционной (4,21 и 3,39 т/га) и ресурсосберегающей технологиям (4,15 и 3,40 т/га), что выше, чем по минимальной, соответственно на
0,09…0,14 и 0,03…0,15 т/га. В засушливом 2018 г. урожайность пшеницы по ресурсосберегающей технологии (2,72 т/га) превышала величину этого показателя по традиционной и минимальной технологиям на 0,64…0,69 т/га.
Затраты при возделывании яровой пшеницы по ресурсосберегающей и минимальной технологиям уменьшались, по сравнению с традиционной, соответственно на 3,0 и 5,5 %. Себестоимость зерна снизилась на 2,5…8,4 %, а уровень рентабельности составил 65…75 %.
1. Il'yasov MM, Yapparov AKh, Shaykhutdinov FSh. [Formation of winter wheat yield depending on the system of fertilizers while minimizing the main tillage]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2014; 1 (31). 117-121 p.
2. Wainaina P, Qaim M, Tongruksawattana S. Tradeoffs and complementarities in the adoption of improved seeds, fertilizer, and natural resource management technologies in Kenya. Agricultural Economics. 2016; Vol.47. No. 3. 351-362 p.
3. Ivanov AL, Kulintsev VV, Dridiger VK. [On the expediency of mastering the system of direct sowing on the chernozems of Russia]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021; Vol.35. 4. 8-16 p.
4. Ivenin VV. [Minimization of tillage and yield of spring wheat]. Zemledelie. 2010; 5. 13-14 p.
5. Kiryushin VI. [State and problems of development of adaptive landscape agriculture]. Zemledelie. 2021; 2. 3-7 p.
6. Dospekhov BA. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul'tatov issledovanii). [Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow: Kniga po Trebovaniyu. 2012; 352 p.
7. Sabitov MM, Nikitin SN. [Tillage - an important element of the adaptive landscape system of agriculture]. AgroXXI. 2012; 1-3. 27-30 p.
8. Kiryushin VI. [The problem of minimizing tillage: prospects for development and research tasks]. Zemledelie. 2013; 7. 3-6 p.
9. Mueller V, Vallury S, Masias I. Labor-saving technologies and structural transformation in northern Ghana . Agricultural Economics. 2019; Vol.50. No. 5. 581-594 p.
10. Kaipov YaZ, Akchurin RL, Sultangazin ZR. [The influence of resource-saving treatments on the agrophysical properties of ordinary chernozem and the yield of spring wheat in the foothill steppe of the Southern Urals]. Zemledelie. 2020; 1. 40-43 p.
11. Esaulko AN, Korostylev SA, Sigida MS. [Dynamics of indicators of soil fertility in the cultivation of agricultural crops using no-till technology in the conditions of Stavropol Territory. Agrokhimicheskii vestnik. 2018; 4. 58-61 p.
12. Naumchenko ET, Banetskaya EV. [Nitrogen consumption in spring wheat at different levels of soil availability with mobile phosphorus]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; Vol.34. 6. 23-27 p.
13. Olenin OA, Zudilin SN. [Optimal model of fertility of ordinary chernozem for spring wheat in the forest-steppe of Volga region]. Plodorodie. 2020; 1 (112). 28-33 p. doi:https://doi.org/10.25680/s19948603.2020.112.09.
14. Huang Y, Ren W, Grove J. Assessing synergistic effects of no-tillage and cover crops on soil carbon dynamics in a long-term maize cropping system under climate change. [Internet]. Agricultural and Forest Meteorology. 2020; Vol. 291. Article 108090. [cited 2021, March 01]. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168192320301921.
15. Zinchenko MK. [Monitoring of the number of bacterial microflora in agroecosystems of gray forest soil]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019; Vol.33. 12. 10-14 p.
16. Sabitov MM, Naumetov RV, Sharipova RB. [Influence of the complex application of chemical agents on the main diseases and contamination of spring wheat]. Permskii agrarnyi vestnik. 2015; 3 (11). 25-32 p.
17. Golubev AS, Makhan'kova TA, Dolzhenko VI. [Biological substantiation of the possibility of using herbicides in different phases of grain crops development]. Rossiiskaya sel'skokhozyaistvennaya nauka. 2020; 1. 20-24 p.
18. Matyuk NS, Shevchenko VA. [The effect of various fertilizer systems and methods of processing sod-podzolic soil on the content of humus, nutrition elements and crop yield of crop rotation]. Plodorodie. 2017; 1 (94). 26-29 p.
19. Chukhina OV, Glazov RA, Smirnov DE. [Influence of fertilizers on the productivity of crop rotation and removal of nutrients in the Vologda region]. Plodorodie. 2019; 1 (106). 22-25 p.
20. Sabitov MM. [Economic efficiency of crop cultivation technologies in grain-steam crop rotation]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021; Vol.35. 2. 13-18 p.
