Russian Federation
Russian Federation
The research was conducted in 2019-2021 in the Kama region of the Republic of Tatarstan. The aim of the research was to develop a method to increase the productivity of double-grain wheat based on the application of mineral fertilizers and bird droppings during pre-sowing tillage. The work was carried out at the experimental site of Kazan State Agrarian University, where the soil is gray forest medium loamy, medium loamy in terms of granulometric composition, with the following agrochemical parameters: humus (according to Tyurin) - 3.2-3.4%, the amount of absorbed bases is 27.0 mg-eq./1000 g of soil, easily hydrolyzable nitrogen - 110 mg/1000 g of soil (according to Cornfield), mobile phosphorus and potassium (according to Kirsanov), respectively, 233-240 and 176-189 mg/1000 g of soil, pH sol. - 5.7. The object of the study was two-grain wheat (Triticum dicoccum) sample k-10456 (collection sample of the VIR im. Vavilova). The experiment was repeated four times, the plots were arranged sequentially.
wheat (Triticum), spelt (Triticum dicoccum), grain, mineral fertilizers, poultry manure, yield, microorganisms.
При выращивании сельскохозяйственных культур, в том числе и полбы, важно своевременно обеспечивать потребности растений необходимым количеством питательных элементов и в оптимальном их соотношении [1, 2, 3]. Неправильное использование минеральных удобрений часто приводит к отрицательным экологическим последствиям, создавая угрозу загрязнения окружающей среды. Нарушение оптимального соотношения основных питательных веществ, вносимых в почву, является причиной получения отрицательного эффекта [4,5].
Для выращивания пшеницы полбы необходимыми условиями являются: погодные и почвенные, влагообеспеченность и плодородие почвы, продолжительность вегетационного периода, ассимиляционная активность листьев, а также технология ее возделывания [6,7].
Однако применение азотно- фосфорно- и калийных удобрений в полной мере не обеспечивают потребности пшеницы полбы, так как в современных минеральных туках отсутствуют такие микроэлементы, как магний, железо, алюминий, а на кислых почвах не хватает калия [6,7]. С точки зрения снижения себестоимости производство сырья для крупы имеет большую перспективу использование птичьего помета как отхода местных птицеводческих фабрик [8,9,10]. Птичий помет - один из распространенных видов удобрений. Он содержит большое количество питательных веществ. За счет внесения птичьего помета усиливается микробиологический процесс в почве около корневой системы пшеницы полбы, что в конечном итоге способствует более полному использованию азота растениями полбы.
Известно множество приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Одним из таких способов является обработка вегетирующих растений биопрепаратом водной суспензии (ВС) с содержанием микроорганизмов (Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и Pantola agglomerang Ф19 ВКПМ В-13869) – 107…108 с нормой расхода 3-5 л/га при разведении 1:200 [11]. Способ предусматривает обработку вегетирующих растений в фазу кущения и флагового листа.
Недостатком способа является то, что данный препарат применяется лишь на начальном этапе вегетации пшеницы и эффект также зависит от метеорологических условий во время опрыскиваний и качества воды.
Известен способ, где для повышения урожайности яровой пшеницы осуществляют однократное опрыскивание растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости биопрепаратами Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и Pantola agglomerang Ф19 ВКПМ В-13869 в соответствии 1:1, норма препарата – 1 л/га. Применение препарата способствует прибавке к урожаю 0,6 т/га [11].
При производстве растениеводческой продукции с внесением различных видов удобрений мониторинг изменений биологических показателей почвы, в этом числе общего микробного числа (ОМЧ) является весьма важным параметром, определяющим направленность биохимических процессов в ней [12]. Как известно по литературным данным, при совместном применении минеральных и органических удобрений наблюдается увеличение содержания сырой клейковины (от 0,2 до 5,8% соответственно) [13, 14].
В этой связи рост данного показателя, выраженного в колониеобразующих единицах (КОЕ), свидетельствует о повышении производственного потенциала почвы. Микробная активность под влиянием органических удобрений растет в большей степени, чем при использовании только минеральных удобрений.
Цель исследований - разработка способа повышения продуктивности пшеницы двузернянки на основе применения минеральных удобрений и птичьего помета под предпосевную культивацию.
Условия, материалы и методы. Стационарные полевые опыты в 2019-2021 гг. были проведены на базе Агробиотехнопарка (с. Нармонка Лаишевского района Республики Татарстан) с координатами: широта – 55.5244865824 и долгота – 48.274901646, а лабораторные анализы – в Центре агроэкологических исследований Казанского ГАУ. Почва опытного участка серая лесная среднесуглинистая, у которой следующие агрохимические показатели: гумус (по Тюрину) – 3,2-3,4 %, сумма поглощённых оснований 27,0 мг-экв./1000 г почвы, азот легкогидролизуемый – 110 мг/1000 г почвы (по Корнфилду), подвижный фосфор и калий (по Кирсанову), соответственно, 233-240 и 176-189 мг/1000 г почвы, рН сол. – 5,7. Объект исследований – пшеница двузернянка (Triticum dicoccum) образец к-10456 (коллекционный образец ВИР им. Вавилова)[15]. Схемы применения минеральных удобрений и птичьего помета под предпосевную культивацию: NРК (азофоска 16:16:16) на планируемую урожайность 2,5 т/га зерна (контрольный фон питания); N16Р16К16 + птичий помет, 100 кг/га; N16Р16К16 + птичий помет, 200 кг/га; N16Р16К16 + птичий помет, 300 кг/га.
Повторность опыта четырехкратная, размещение делянок последовательное, площадь каждой делянки составляло 60 м2.
Метеорологические условия 2019 и 2020 годов были благоприятными. Наблюдалось достаточное увлажнение и повышенный температурный режим. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) в 2019 г. – составило 1,37, в 2020 г. – 1,13. В 2021 году сумма активных температур значительно были выше многолетних значений, а осадки были ниже нормы. Соответственно, такие условия могли быть причиной снижения значения ГТК до 0,37 (ГТК был рассчитан по данным метеопоста Казанского ГАУ на территории Агробиотехнопарка с. Нармонка Лаишевского района Республике Татарстан).
Результаты и обсуждения. Результаты исследований показывают весьма высокоэффективное взаимодействие расчетных норм минеральных удобрений на планируемую урожайность зерна полбы 2,5 т/га с внесением птичьего помета (табл. 1).
Таблица 1 - Сравнительная оценка урожайности пшеницы двузернянки (полба) в зависимости от условия питания (2019-2021 гг.)
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Среднее |
Прибавка урожайности от птичьего помета |
|||
|
2019 г. |
2020 г. |
2021 г. |
кг/га |
% |
||
|
N16Р16К16 (контрольный фон) |
1,79 |
2,34 |
1,39 |
1,84 |
- |
- |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 100 кг/га |
1,86 |
2,61 |
1,48 |
1,98 |
140 |
7,6 |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 200 кг/га |
2,19 |
2,89 |
1,87 |
2,32 |
480 |
26,1 |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 300 кг/га |
1,97 |
2,58 |
1,58 |
2,04 |
200 |
10,9 |
|
НСР05 |
0,040 |
0,085 |
0,044 |
0,09 |
|
|
Как по годам исследований, а также в среднем за три года максимальная продуктивность полбы была достигнута при внесении птичьего помета 200 кг/га – 2,32 т/га. Прибавка урожая на этом варианте составила 480 кг/га, что на 26,1 % выше по отношению к контролю. Следовательно, оптимальная норма внесения птичьего помета для увеличения урожайности пшеницы двузернянка составляет 200 кг/га.
Улучшение технологических показателей зерна пшеницы полбы зависит от множества составляющих агротехнических приемов, включая фоны питания растений (табл. 2).
Таблица 2 – Влияние совместного внесения органических и минеральных удобрений на содержание белка в зерне полбы (2019-2021 гг.)
|
Вариант |
Содержание белка, % |
Валовый сбор белка, кг/га |
Прибавка от птичьего помета |
|
|
кг/га |
% |
|||
|
NРК (контроль) |
13,96 |
257 |
- |
- |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 100 кг/га |
14,35 |
284 |
27,0 |
10,5 |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 200 кг/га |
15,47 |
359 |
102,0 |
39,7 |
|
N16Р16К16 + птичий помет – 300 кг/га |
15,10 |
308 |
51,0 |
19,8 |
Внесение птичьего помета 200 кг/га способствовало повышению содержания белка в зерне пшеницы полбы до 15,47 %, что на 1,51 % больше, чем на контроле. Сочетание максимальной продуктивности зерна полбы на этом варианте (с внесением N16Р16К16 + 200 кг/га птичьего помета) (2,32 т/га) с большим содержанием белка (15,47%) способствовало увеличению валового сбора белка с единицы площади (359 кг/га), что на 102 кг или 39,7 % больше, чем на контроле.
При увеличении нормы внесения птичьего помета происходит рост общего микробного числа (ОМЧ) в почве (рис. 1), так как обработанный птичий помет является высококонцентрированной органической субстанцией, которая служит питательной средой для почвенных микроорганизмов [16], а это напрямую связано с обеспеченностью растений доступными формами азота.
Рисунок 1 - Количество микроорганизмов в почве, в зависимости от внесения минеральных и органических удобрений
Основным критерием оценки экономической эффективности тех или иных агроприемов, в том числе применения различных видов удобрений, является рост урожайности [17].
Таблица 3 – Экономическая эффективность применения органических и минеральных удобрений на агроценозе пшеницы двузернянки (полба) в условиях серой лесной почвы Республики Татарстан (2019-2021 гг.)
|
Показатели |
Уровень применения удобрений |
|||
|
N16Р16К16 (контрольный фон) |
N16Р16К16 + птичий помет – 100 кг/га |
N16Р16К16 + птичий помет – 200 кг/га |
N16Р16К16 + птичий помет – 300 кг/га |
|
|
Урожайность, т/га |
1,84 |
1,98 |
2,32 |
2,04 |
|
Прибавка урожая, т/га |
- |
0,14 |
0,48 |
0,20 |
|
Дополнительная продукция, руб. |
- |
2800 |
9600 |
4000 |
|
Дополнительные затраты, руб. |
- |
1950 |
3900 |
5850 |
|
В том числе: |
|
|
|
|
|
Органическое удобрение (птичий помет), руб. |
- |
1788 |
3738 |
5617 |
|
Амортизация, руб. |
- |
39 |
51 |
64 |
|
Оплата труда, руб. |
- |
20 |
26 |
43 |
|
ГСМ, руб. |
- |
26 |
31 |
37 |
|
Автотранспортные работы, руб. |
- |
77 |
82 |
89 |
|
Дополнительная прибыль, руб. |
- |
850 |
5700 |
-1850 |
|
Уровень рентабельности дополнительных затрат, % |
- |
43,6 |
146,2 |
- |
Примечание: на начало 2024 г. средняя цена реализации зерна пшеницы двузернянки составляла 20 тыс. руб. за 1 тонну [18].
Применение органо-минеральных удобрений в различных нормах приводило к увеличению затраты при выращивании пшеницы полбы, соответственно на 1950; 3900 и 5850 руб./га. Использование птичьего помета нормами 100 и 200 кг/га оказались экономически выгодными (табл. 3). Экономически более оправданным было применение 200 кг на 1 га птичьего помета. Дополнительная прибавка продукции и дополнительная прибыль с единицы площади от внесения средних норм птичьего помета составили 0,48 т/га и 5700 руб., что на 3,4-6,7 раза больше, чем при норме 100 кг птичьего помета на га. Это подтверждается показателем уровня рентабельности: если применение 100 кг птичьего помета обеспечило рентабельность на уровне 43,6%, то при внесении 200 кг – 146, 2%.
Следовательно, применение птичьего помета 100 и 200 кг на 1 га в сочетании с минеральными удобрениями в условиях серой лесной почвы агрономически и экономически выгодно и обеспечивает получение дополнительной прибыли с каждого гектара в размере 850 и 5700 руб.
Выводы. Доза внесения птичьего помета 200 кг на гектар является критической для посевов пшеницы двузернянки. Выше указанной дозы уменьшается устойчивость азотного фона почвы. При применении минеральных удобрений и термически обработанного птичьего помета в дозе 200 кг/га на урожайность по сравнению с контрольным вариантом увеличивается на 26,1 %, а содержание белка на 1,51%. Кроме этого наблюдается рост общего микробного числа в почве до 10 млн. КОЕ/1 г почвы. Совместное внесение птичьего помета (100 и 200 кг на 1 га) с минеральными удобрениями приводит к увеличению дополнительной прибыли с каждого гектара в размере 850 и 5700 руб.
1. Temirbekova SK, Kulikov IM, Kurilo AA. [New genetic sources of crops resistance for use in breeding]. Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2010; 4. 42-46 p.
2. Muslimov MG, Ismagilov AB. [Spelt is a valuable crop]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2012; 3. 40-42 p.
3. Shaykhutdinov FSh, Serzhanov IM, Ibyatov RI. [The influence of agricultural practices on the yield and grain quality of emmer wheat (emmercus) in the conditions of Kama region of the Republic of Tatarstan]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018; Vol.13. 4(51). 103-108 p.
4. Amirov MF, Semenov PG, Minnullin GS. [Responsiveness of emmer wheat varieties to calculated doses and combinations of macronutrients in the conditions of Kama region of the Republic of Tatarstan]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2024; Vol.19. 2(74). 5-11 p. DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2024-5-11.
5. Garaev RI, Shaykhutdinov FSh, Serzhanov IM. [Productivity of emmer agrocenosis depending on the predecessor in Kama region of the Republic of Tatarstan]. Biologicheskie preparaty i priemy biologizatsii v sovremennom zemledelii: materialy I Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konf. Kazan: Kazanskiy gosudarstvennuy agrarnuy universitet. 2023; 164-169 p.
6. Lavgrouv A, Dann Dzh, Pellni TK. [Comparative composition of soft wheat, emmer and spelt grain grown with different levels of nitrogen fertilization]. Produkty pitaniya. 2023; 12(4). 843 p. https://doi.org/https://doi.org/10.3390/foods12040843.
7. Plotnikov AM, Kabdunova GS. [Balance of nutrients and productivity of grain-fallow crop rotation with the use of mineral fertilizers]. Problemy agrokhimii i ekologii. 2018; 1. 38-41 p.
8. Gayfullin IKh, Ganiev AS, Khaliullina ZM. [Comparative assessment of the effectiveness of organic fertilizers based on chicken manure]. Biologicheskaya zashchita rasteniy s ispolzovaniem genomnykh tekhnologii: materialy I Vserossiiskoi nauch.-prakt. konf. Kazan: Kazanskiy gosudarstvennuy agrarnuy universitet. 2022; 119-125 p.
9. Khaliullina ZM, Ganiev AS, Gayfullin IKh. [Comparative analysis of biometric indicators of wheat when adding chicken manure]. Agrobiotekhnologii i tsifrovoe zemledelie. 2023; 3(7). 49-55 p. – https://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-49-55.
10. Sinyavskiy IV, Chinyaeva YuZ, Kalganov AA. [Aftereffect of mineral and organo-mineral fertilizers on soil microflora and spring wheat yield in the northern forest-steppe of the Trans-Urals]. Izv. Vyssh. uch. zavedenii. Ural. region. 2017; 1. 110-117 p.
11. Sidorenko ML, Berezhnaya VV, Klykov AG. [Preparation for increasing the o spring wheat yield]. Patent RF № 2760337 S1. 24.11.2021.
12. Sinyavskiy IV, Plotnikov AM, Sozinov AV. [Effect of rotted goose droppings and mineral fertilizers on the productivity of grain-fallow crop rotation in the forest-steppe zone of the Trans-Urals]. Agrokhimiya. 2021; 12. 54-63 p. https://doi.org/10.31857/S0002188121120140.
13. Sinyavskiy IV, Elikbaeva SA. [Influence of combinations of organic and mineral fertilizers on the yield and quality of spring wheat grain in the grain-fallow crop rotation link]. Vestnik Kurganskoy GSKhA. 2019; 2 (30). 34-37 p. [cited 2024, October 07]. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-sochetaniy-organicheskih-i-mineralnyh-udobreniy-na-urozhaynost-i-kachestvo-zerna-yarovoy-pshenitsy-v-zvene-zernoparovogo.
14. Mimonov RV, Shapovalov VF, Smolskiy EV. [The influence of fertilizers on the quality indicators of winter wheat grain]. Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2020; 8. 6-12 p.
15. Semenov PG, Amirov MF. [The influence of foliar fertilizing on the yield and quality of grain of emmer wheat in the conditions of Kama region of the Republic of Tatarstan]. Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2024; 3. 10-18 p. – https://doi.org/https://doi.org/10.55170/1997-3225-2024-9-3-10-18.
16. Zanilov AKh, Adaev AN, Muuev AA. [Agroecological assessment of various fertilizer systems in the conditions of the Republic of Tatarstan]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2018; 4(51). 29-34 p. https://doi.org/10.12737/article_5c3de37942eec7.13158665
17. Gabdrakhmanov IKh. Sistema zemledeliya Respubliki Tatarstan. [Agriculture system of the Republic of Tatarstan]. Kazan: MSKhiP RT. 2013; 167 p.
18. Shafran SA. [Problems of nitrogen in agriculture of Russia and its solution]. Plodorodie pochv Rossii: sostoyanie i vozmozhnosti. 2019; 32-39 p.
