student
Russian Federation
employee
Russian Federation
UDK 633.11 Пшеница. Triticum ssp.
UDK 631.53.048 Нормы высева
UDK 631.81 Общие вопросы. Питание растений. Элементы питания растений. Производство и применение удобрений
The article summarizes the results of experiments on the study and development of methods for optimizing mineral nutrition for spring wheat on the soils of the Kama region of the Republic of Tatarstan at different seeding rates in order to increase the yield and quality of grain. Field research was carried out in 2022 on the territory of Agrobiotechnopark LLC of Kazan State Agrarian University, located in the Pre-Kama zone of the Republic of Tatarstan. The object of the study was spring wheat of the Yoldyz variety, cultivated in conditions of gray forest soil. For the experiment, a soil of gray forest heavy loam was selected, containing 3.0 (according to Tyurin) units of humus, 176 mg of mobile phosphorus, 109 mg/kg of exchangeable potassium (according to Kirsanov) and 27.3 bases per 100 g of soil in a layer of 0-20 cm. The saturation of the bases was 87.7%, and the pH of the salt extract solution was 5.6. For the experiment, a series of four seeding rates was applied - 4, 5, 6, and 7 million seeds per hectare for each nutrient background. Several plots with different nutrient backgrounds and consistent seeding rates were randomly located. The total area of the plots was 60 m2, and the accounting area was 50 m2. Scheme of the experiment: I background - without fertilizers (control); II background - calculated background for the planned grain yield of 3 tons / ha; III background - calculated background for the planned grain yield of 4 tons/ha. The optimal seeding rate was 5 million/ha for the fertilized variety and 4 million/ha for the natural variety and led to an increase in yield by 1060-1200 kg per hectare compared to the control. With a seeding rate of 6 million/ha on the II and III nutrient background, the gluten content increased by 1.8% compared to the natural background.
spring wheat, yield, seeding rate, gluten, plant nutrition
Введение. Двумя самыми важными вещами при производстве продукции растениеводства, являются внесение удобрений и норма высева пшеницы. Так как рыночная цена на единицу пшеницы увеличивается, стоимость ресурсов, необходимых для производства этой единицы пшеницы, неуклонно растет [1, 2, 3].
Плодородие почвы является одним из основных компонентов повышения урожайности при выращивании зерновых культур. Правильно организованная программа плодородия, включающая рекомендуемые методы внесения удобрений и известкования, может повысить урожайность и качество в большей степени, чем любая другая отдельная практика управления [4, 5, 6].
Оптимизация роста и развития пшеницы во многом зависит от почвенной среды при посеве [7, 8, 9]. Хотя разбрасывание является вариантом для посева пшеницы, предпочтительнее использовать должным образом откалиброванную сеялку, поскольку распределение семян, контакт семян с почвой и глубину заделки трудно контролировать при разбрасывании. Исследования показывают увеличение урожайности пшеницы при глубокой обработке почвы [10, 11, 12]. Рост и проникновение корней облегчаются, а потенциал поглощения воды и питательных веществ увеличивается за счет обработки почвы на полях с твердым грунтом или уплотненной почвой [13, 14, 15]
Максимальный урожай на удобренных почвах достигается при сниженных нормах высева, что отличается от бедных, не удобренных почв. Благодаря богатым почвам растения развиваются сильнее и имеют большую корневую систему [16, 17, 18].
Многие исследователи изучали отдельные методы повышения урожайности яровой пшеницы, связанные с улучшением агроприемов и выращиванием этой культуры на серых лесных почвах Республики Татарстан [19, 20, 21].
Цель наших исследований состояла в том, чтобы изучить и разработать методы оптимизации минерального питания для яровой пшеницы на серых лесных почвах Предкамья Республики Татастан при разных нормах высева, чтобы повысить урожайность и качество зерна.
Условия, материалы и методы. В 2022 году во время вегетации яровой пшеницы погодные условия были благоприятными для формирования высокого урожая. В мае выпало 205% от средней многолетней нормы осадков, а средняя температура воздуха была на 3,3°С ниже нормы. В июне выпало всего 34% от нормы осадков, но они распределились неравномерно и основное количество выпало в первой декаде месяца. Основное количество осадков в июле выпало в третьей декаде, при том, что температура воздуха была выше многолетних значений во второй и третьей декадах месяца. В августе температура была выше многолетних значений на 4°С, и не было осадков. Для проведения эксперимента была выбрана почва серого лесного тяжелого суглинка, содержащая 3,0 (по Тюрину) единиц гумуса, 176 мг подвижного фосфора, 109 мг/кг обменного калия (по Кирсанову) и 27,3 оснований на 100 г почвы в слое 0-20 см. Насыщенность основаниями составляла 87,7%, а pH раствора солевого экстракта был равен 5,6.
Перед экспериментом на этом поле была выращена озимая рожь, а затем почва была обработана в третьей половине августа. Далее, удобрения были внесены при предпосевном посеве в соответствии с методом расчетного баланса.
Для проведения опыта была использована следующая схема:
• I фон - без удобрений (контроль);
• II фон - расчетный фон на планируемую урожайность зерна 3 т/га;
• III фон - расчетный фон на планируемую урожайность зерна 4 т/га.
Для проведения эксперимента была применена серия из четырех норм высева - 4, 5, 6, и 7 миллионов семян на гектар для каждого питательного фона. Случайным образом было расположено несколько делянок с разными питательными фонами и последовательными нормами высева. Общая площадь делянок составила 60 м2, а учетная - 50 м2.
Результаты и обсуждения. Особенности роста и развития растений были затронуты условиями окружающей среды под разным высевом и уровнем питательности, как указано в таблице 1.
Таблица 1 – Полнота всходов и сохранность растений яровой пшеницы в зависимости от норм высева при различных фонах питания
|
Фон питания |
Норма высева, млн./га |
Полные всходы |
Полная спелость |
|||
|
количество растений, м2 |
% |
количество растений, м2 |
% от числа всходов |
% от числа высеянных семян |
||
|
Без внесения NPK |
4 |
341 |
85,2 |
315 |
91,3 |
78,7 |
|
5 |
396 |
79,2 |
360 |
90,9 |
72,0 |
|
|
6 |
446 |
74,3 |
400 |
89,6 |
66,7 |
|
|
7 |
492 |
70,3 |
442 |
89,0 |
63,1 |
|
|
NPK на 3 т зерна |
4 |
371 |
92,7 |
336 |
91,0 |
84,0 |
|
5 |
421 |
84,6 |
383 |
91,0 |
76,6 |
|
|
6 |
466 |
77,7 |
424 |
89,4 |
70,7 |
|
|
7 |
523 |
71,9 |
458 |
87,5 |
65,4 |
|
|
NPK на 4 т зерна |
4 |
365 |
91,3 |
329 |
90,1 |
82,3 |
|
5 |
429 |
85,8 |
384 |
89,5 |
76,8 |
|
|
6 |
464 |
77,6 |
416 |
89,0 |
69,3 |
|
|
7 |
517 |
73,9 |
456 |
88,2 |
65,1 |
|
Эти данные показывают, что целостность прорастания семян снижалась с увеличением нормы высева на всех питательных средах. Высшие показатели целостности прорастания были достигнуты при низкой плотности посевов, а именно, при высеве 4 миллионов всхожих семян на гектар. На первом трофическом уровне показатель составил 85,2%, а на удобренных фонах – 92,7-91,3%.
Это можно объяснить более устойчивым водным режимом в период прорастания семян. Количество посевов зависит от плотности посадки в течение вегетационного периода, при увеличении которой наблюдалось увеличение потерь растительности.
Это может быть связано с ухудшением условий влажности, света и тепла в посевах с высокой плотностью посева и снижением устойчивости растений к неблагоприятным условиям в этих посевах.
Условия окружающей среды в течение вегетационного периода 2022 года оказали значительное влияние на характеристики роста и развития яровой пшеницы сорта «Йолдыз». На урожайность также повлияло количество питательных веществ в грунте и норма высева.
Произведенные расчеты урожайности показали, что на плодородных почвах урожайность яровой пшеницы увеличивалась с увеличением нормы высева, однако, как показано в таблице 2, такое увеличение было ограничено определенным пределом.
Таблица 2 – Урожайность яровой пшеницы в зависимости от норм высева и фона питания, т/га
|
Фон питания |
Норма высева, млн./га |
Урожайность, т/га |
Прибавка, кг |
% к фону питания |
||
|
фактическая |
за вычетом высеянных семян |
по фону питания |
по нормам высева |
|||
|
Естественный фон |
4 |
2,58 |
2.40 |
- |
- |
|
|
5 |
2,57 |
2,35 |
- |
10 |
|
|
|
6 |
2,49 |
2,22 |
- |
90 |
|
|
|
7 |
2,50 |
2,18 |
- |
80 |
|
|
|
NPK, рассчитанный на 3 т зерна
|
4 |
3,54 |
3,36 |
960 |
- |
37,2 |
|
5 |
3,63 |
3,41 |
1060 |
90 |
41,2 |
|
|
6 |
3,62 |
3,35 |
1130 |
80 |
45,3 |
|
|
7 |
3,62 |
3,30 |
1120 |
80 |
44,8 |
|
|
NPK , рассчитанный на 4 т зерна |
4 |
3,63 |
3,45 |
1050 |
- |
40,7 |
|
5 |
3,77 |
3,55 |
1200 |
140 |
46,7 |
|
|
6 |
3,59 |
3,32 |
1100 |
-40 |
44.2 |
|
|
7 |
3,47 |
3,12 |
940 |
-190 |
37.6 |
|
|
НСР05 |
А |
0,15 |
|
|
|
|
|
В |
0,08 |
|
|
|
|
|
|
АВ |
0,13 |
|
|
|
|
|
Исследование показало, что наилучшая густота стояния растений яровой пшеницы сорта «Йолдыз» на естественном фоне составляет 354 растения на квадратный метр, а на втором и третьем фонах - от 425 до 428 растений на квадратный метр.
Однако, повышение посевных норм с 4 до 7 миллионов всхожих семян на гектар приводило к снижению кустистости растений на естественном фоне с 1,08 до 1,0, а на удобренных фонах с 1,41 до 1,1. Также было отмечено уменьшение величины колоса с 8,1 до 7,6 см и с 8,6 до 8,2 см, а массы зерна - на 0,14-0,17 грамма.
У яровой пшеницы самые высокие урожаи были получены при относительно слабом кущении (т.е. когда продуктивный стебель был сформирован в основном материнским колосом).
Проведенное исследование показало, что структура главного колоса яровой пшеницы (длина, количество колосьев, количество зерен, вес зерна и общая продуктивность растений) зависит от плотности посева и структуры питания.
При разреженном посеве структура главного колоса была более развитой, а при частом посеве - менее выраженной, независимо от структуры питания. На удобренных вариантах опыта показатели структуры главного колоса были лучше на естественном фоне при высеве 4 миллионов зерен на гектар.
Длина колоса составляла 8,1 см, количество колосков - 11, количество зерен - 22,6 штук. Масса зерна главного колоса была 0,80 г, а у одного растения - 0,82 г. При посеве 7 миллионов зерен на гектар эти показатели снижались до 7,6 см, 10,2 и 20,0 штук соответственно, а масса зерна составляла 0,58 г.
На удобренных вариантах опыта (II и III фонах) все указанные показатели структуры главного колоса и продуктивность одного растения были выше (табл. 3).
Таблица 3– Структура урожая яровой пшеницы сорта «Йолдыз» при различных посевных нормах в зависимости от фона питания.
|
Фон питания |
Норма высева, млн./га |
Количество растений, на 1 м2 |
Кустистость |
Главный колос |
Масса зерна с 1 расте-ния, г |
||||
|
общая |
продуктивная |
длина, см |
количество колосков, шт. |
количество зерен, шт. |
масса зерна, г |
||||
|
Естественный фон |
4 |
315 |
1,44 |
1,3 |
8,7 |
10,2 |
23,4 |
0,80 |
0,82 |
|
5 |
360 |
1,28 |
1,3 |
8,5 |
10,0 |
22,6 |
0,71 |
0,72 |
|
|
6 |
400 |
1,23 |
1,1 |
8,4 |
9,8 |
22,2 |
0,62 |
0,64 |
|
|
7 |
442 |
1,18 |
1,0 |
8,1 |
9,4 |
21,8 |
0,58 |
0,58 |
|
|
NPK, рассчитанный на 3 т зерна |
4 |
336 |
1,55 |
1,4 |
9,0 |
11,3 |
24.4 |
0,95 |
1,08 |
|
5 |
383 |
1,47 |
1,3 |
8,8 |
11,0 |
24,0 |
0,92 |
0,98 |
|
|
6 |
424 |
1,38 |
1,1 |
8,5 |
10,7 |
29,6 |
0,82 |
0,87 |
|
|
7 |
458 |
1,29 |
1,0 |
8,3 |
10,5 |
23,1 |
0,80 |
0,80 |
|
|
NPK , рассчитанный на 4 т зерна |
4 |
329 |
1,59 |
1,4 |
9,0 |
11,8 |
24,2 |
1,09 |
1,19 |
|
5 |
384 |
1,50 |
1,3 |
8,9 |
11,3 |
24,0 |
0,96 |
1,01 |
|
|
6 |
416 |
1,37 |
1.1 |
8,6 |
11,0 |
23,9 |
0,84 |
0,89 |
|
|
7 |
456 |
1,20 |
1,0 |
8,2 |
10,8 |
23,2 |
0,82 |
0,82 |
|
Таким образом, продуктивность растений и плотность посева являются определяющими факторами для урожайности. Оптимальная норма посева обеспечивает наилучшую комбинацию этих факторов. Если снизить норму посева, это может привести к улучшению структурных элементов, но урожайность в целом уменьшится из-за меньшего количества растений на единицу площади. Высевая существенно больше, количество растений на участке также увеличится, но могут ухудшиться структурные элементы. Это может привести к снижению урожайности или ее незначительному увеличению.
Таблица 4 – Технологические показатели качества зерна яровой пшеницы сорта «Йолдыз» при различных посевных нормах и фонах питания.
|
Фон минерального питания |
Норма высева, млн./га |
Масса 1000 зерен |
Массовая доля клейковины, % |
Показатель ИДК |
Стеклови-дность,% |
|
Естественный фон |
4 |
34,5 |
26,4 |
78,3 |
54,7 |
|
5 |
34,2 |
26,0 |
78,3 |
49,1 |
|
|
6 |
33,8 |
25,7 |
76,7 |
47,3 |
|
|
7 |
33,2 |
25,3 |
78,3 |
45,8 |
|
|
NPK, рассчитанный на 3 т зерна |
4 |
39,3 |
28,0 |
76,7 |
63,5 |
|
5 |
38,7 |
27,9 |
76,7 |
62,1 |
|
|
6 |
37,7 |
27,5 |
76,7 |
59,6 |
|
|
7 |
37,0 |
27,0 |
78,3 |
55,2 |
|
|
NPK , рассчитанный на 4 т зерна |
4 |
39,3 |
28,3 |
76,7 |
64,1 |
|
5 |
38,8 |
27,9 |
76,7 |
62,5 |
|
|
6 |
38,2 |
27,5 |
78,3 |
60,1 |
|
|
7 |
37,4 |
27,1 |
78,3 |
48,7 |
Согласно таблице 4, качество зерна яровой пшеницы также зависит от дозы удобрений. В эксперименте было показано, что удобрения увеличивают содержание клейковины в зерне и улучшают его качество. При норме посева в 6 миллионов на II и III питательном фоне содержание клейковины увеличилось на 1,8% по сравнению с естественным фоном. Измерения с помощью прибора ИДК-1 показали, что требование по содержанию клейковины в II фоне было выполнено в полном объеме. Удобрение также повысило стекловидность зерна с 12,3% до 12,8%. Следовательно, норма посева также оказывает влияние на качество зерна яровой пшеницы
При изменении нормы высева от 4 до 7 млн. зерен массовая доля клейковины в зерне, качество стекловидности и масса 1000 зерен снижались, а объем зерна (масса общего объема) имел тенденцию к изменению на всех фонах. Содержание клейковины в зерне снизилось на 1,1% при естественном и на 1,0-1,2% при удобренном возделывании. В то же время качество стекловидности ухудшилось на 8,9% в естественном и на 15,4% в удобренном земледелии.
Выводы. 1. Норма высева на всех питательных фонах влияет на сохранность всходов и изреженность посевов. На изреженных стеблях на всех фонах полевая всхожесть увеличивается до контрольного уровня 14,9 процента.
2. Оптимальная норма высева составила 5 млн./га для удобренного сорта и 4 млн./га для естественного сорта. Оптимальная норма высева привела к повышению урожайности на 1060-1200 кг с гектара по сравнению с контролем.
3. Удобрения увеличили содержание клейковины в зерне и улучшили его качество. При норме посева в 6 млн./га на II и III питательном фоне содержание клейковины увеличилось на 1,8% по сравнению с естественным фоном.
1. The influence of mineral fertilizers, seed treatment and herbicide on the yield of spring wheat in the conditions of the Republic of Tatarstan / M. F. Amirov, F. Sh. Shaikhutdinov, I. M. Serzhanov, P. G. Semenov // Biological protection of plants using genomic technologies: Collection of scientific papers based on the materials of the I All-Russian Scientific and Practical Conference, Kazan, October 26-27, 2022. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2022. pp. 33-43.
2. The Productivity of Spring Wheat Depending on the Depth of Seeding in the Predkamye of the Republic of Tatarstan / F. Sh. Shaikhutdinov, I. M. Serzhanov, R. I. Garaev, A. A. Valiev // International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2021): Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources , Kazan, May 28-29, 2021. Vol. 37. Kazan: EDP Sciences, 2021. P. 00164. DOIhttps://doi.org/10.1051/bioconf/20213700164.
3. Gilyazov M. Yu. The role of fertilizers in increasing the sustainability of crop production // Global challenges for food security: risks and opportunities: Scientific proceedings of the international scientific and practical conference, Kazan, July 01-03, 2021. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2021 pp. 133-140.
4. The influence of zeolite on the growth and development of spring wheat / K. R. Garafutdinova, L. G. Gaffarova, G. F. Rakhmanova, R. R. Masnavieva // Reproduction of soil fertility and food security in modern conditions: Collection of works of international scientific research -practical conference dedicated to the 100th anniversary of the Department of Agrochemistry and Soil Science of Kazan State Agrarian University, Kazan, March 17, 2021. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2021. pp. 116-122.
5. Minikaev R. V., Faskhutdinov F. Sh. The use of mineral fertilizers and the yield of grain crops in the conditions of the Volga region of the Republic of Tatarstan // Evolution and degradation of soil cover: Collection of scientific articles based on the materials of the VI International Scientific Conference, Stavropol, September 19-22, 2022 of the year. Stavropol: Limited Liability Company "SEQUOIA", 2022. pp. 135-137.
6. Mikhailova M. Yu., Kurbangalieva I. Z. Selection of the optimal fertilizer system for spring wheat in the Arsky municipal region of the Republic of Tatarstan // Collection of scientific papers based on the materials of the International scientific and practical conference dedicated to the 100th anniversary of the Kazan State Agrarian University, Kazan, March 26-27, 2022. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2022. pp. 179-192.
7. Minikayev R., Gaffarova L. The effect of bacterial preparations on the growth, development and quality indicators of sugar beet yield // Bio web of conferences: International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2019), Kazan, November 13-14, 2019. EDP Sciences: EDP Sciences, 2020. P. 00250. - DOIhttps://doi.org/10.1051/bioconf/20201700250.
8. Improving the soil cultivation system in agricultural landscapes of the middle Volga region / R. V. Minikaev, F. Sh. Shaikhutdinov, I. G. Manyukova et al. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2021. 400 p.
9. Complex assessment of soil condition after various agricultural crops / R. M. Sabirova, I. Kh. Vafin, A. A. Abramova, R. I. Safin // Agrobiotechnologies and digital agriculture. 2022. No. 4(4). pp. 40-44. DOIhttps://doi.org/10.12737/2782-490X-2022-40-44.
10. Sabirova R. M., Shakirov R. S. Resource-saving technologies for cultivating winter wheat based on biologization of agriculture // Agriculture and food security: technologies, innovations, markets, personnel: Scientific works of the international scientific - practical conference dedicated to the 100th anniversary of agricultural science, education and enlightenment in the Middle Volga region, Kazan, November 13-14, 2019. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2019. pp. 204-211.
11. Minikajev R., Saifiyeva G., Manukova I. Optimization of the main tillage in the gray forest rotation of the Predkamye region of the Republic of Tatarstan // Bio web of conferences : International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2019), Kazan, November 13-14, 2019. EDP Sciences: EDP Sciences, 2020. P. 00066.
12. Assessment of anthropogenic stability of agro-gray forest soil in intensive farming based on changes in indicators of its biological activity / S. G. Murtazina, L. G. Gaffarova, M. G. Murtazin, A. A. Shaimardanova // Agriculture and food security: technologies, innovations, markets, personnel : Scientific proceedings of the international scientific and practical conference dedicated to the 100th anniversary of agricultural science, education and enlightenment in the Middle Volga region, Kazan, November 13-14, 2019. Kazan: Kazan State Agrarian Institute, 2019. pp. 168-175.
13. Sattarova R. M. Quality of new varieties of spring wheat in the conditions of the southern forest-steppe of the Republic of Bashkortostan. Bulletin of the Kazan State Agrarian University. No. 2(28). 2013. pp. 140-141.
14. Minikaev R. V. Crop rotation as the main factor in the rational use of land and the productivity of agricultural land // Reproduction of soil fertility and food security in modern conditions: Collection of proceedings of the international scientific and practical conference dedicated to the 100th anniversary of the department of agrochemistry and soil science of Kazan State Agrarian University, Kazan, March 17, 2021. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2021. pp. 29-33.
15. Romanov N. V., Gilyazov M. Yu., Serzhanov I. M. The effect of mineral and biological fertilizers on the yield of spring wheat under drought conditions // Circular economy in agriculture: international experience for the Republic of Tatarstan: Collection of works based on the materials of the round table within the framework of the final board of the Ministry of Agriculture and Food of the Republic of Tatarstan, Kazan, February 24-25, 2022. Kazan, Kazan State Agrarian University: Kazan State Agrarian University, 2022. pp. 243-251.
16. The influence of spring wheat seeding rates on the yield and quality of grain in the conditions of the Cis-Kama region of the Republic of Tatarstan / R. I. Garaev, F. Sh. Shaikhutdinov, I. M. Serzhanov, A. R. Mukhametshina // Biological protection of plants using genomic technologies: Collection of scientific papers based on the materials of the I All-Russian Scientific and Practical Conference, Kazan, October 26-27, 2022. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2022. pp. 133-139.
17. The influence of mineral fertilizers, seed treatment and herbicide on the yield of spring wheat in the conditions of the Republic of Tatarstan / M. F. Amirov, F. Sh. Shaikhutdinov, I. M. Serzhanov, P. G. Semenov // Biological protection of plants using genomic technologies: Collection of scientific papers based on the materials of the I All-Russian Scientific and Practical Conference, Kazan, October 26-27, 2022. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2022. pp. 33-43.
18. Safin R. I. Features of the influence of various soil cultivation systems on its agrophysical properties and biological activity in the Cis-Kama region of the Republic of Tatarstan // Agrobiotechnologies and digital agriculture. 2022. No. 1. pp. 22-27. DOIhttps://doi.org/10.12737/-2022-1-1-22-27.
19. Agricultural technologies of grain crops / M. F. Amirov, I. R. Valeev, A. R. Valiev et al. // Agricultural system of the Republic of Tatarstan: In 3 parts. Volume Part 2. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2014. pp. 18-140.
20. Regulations for the development of technological maps in crop production / M. F. Amirov, I. R. Valeev, A. R. Valiev et al. // Agricultural system of the Republic of Tatarstan: In 3 parts. Volume Part 2. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2014. pp. 281-283.
