п.г.т. Усть-Кинельский, Самарская область, Россия
Цель исследований – повышение продуктивности озимой пшеницы и получение высокобелковистого зерна путем применения агротехнологий возделывания с использованием органических удобрений. За годы проведения исследований в условиях лесостепи Среднего Поволжья при возделывании озимой пшеницы сорта Светоч выявлено, что органические удобрения способствовали прибавке урожая зерна озимой пшеницы на 10,2-11,5%. Добавление навоза максимально повысило урожайность (в сред-нем на 0,35 т/га). Использование вспашки в качестве основной обработки почвы привело к увеличению урожайности пшеницы, по сравнению с мелкой обработкой на 1,8% (0,6 ц/га), по сравнению с вариантом без механической обработки почвы – на 2,3% (0,8 ц/га). Максимальные значения массы 1000 зерен и стекловидности наблюдали по вспашке и с применением перепревшего навоза. Применение органических удобрений способствовало в среднем увеличению содержания белка на 9,0% по сравнению с вариантом без удобрений. Наивысший результат по содержанию белка был получен при вспашке с использованием в качестве удобрения навоза 15,1%. Значение суммы клейковинных фракций на варианте вспашка составляло в среднем 10,3%, что на 3% выше, чем на вариантах с мелкой и нулевой обработкой поч-вы. Наибольшее значение суммы проламинов и глютелинов было на варианте вспашка с применением навоза. За период проведения исследований самым эффективным вариантом по определению содержания белка в зерне с одного гектара оказался вариант вспашка и применение навоза, по сравнению со всеми другими вариантами.
озимая пшеница, обработка почвы, удобрения, урожайность, стекловидность, белок, клейковинные фракции
Озимая пшеница обладает высоким потенциалом продуктивности [1]. В засушливые годы, когда продуктивность яровых культур невелика, возделывание озимой пшеницы способствует стабильности зернового хозяйства Средневолжского региона.
Одной из наиболее важных задач земледелия при выращивании зерновых культур является получение высококачественной продукции [2]. Продуктивность и качество зерна пшеницы зависят от погодных условий в период вегетации, предшественников, агротехнологий, вносимых удобрений и других факторов [3, 4, 5]. Органические удобрения подвергаются в почве постепенной минерализации и тем самым обеспечивают растения питательными веществами в течение всего периода вегетации. В следствие этого, органические удобрения оказывают наибольший эффект при внесении под озимые культуры [6, 7].
Озимая пшеница достаточна требовательна к почвенному плодородию, к содержанию в почве питательных веществ [8]. Большая часть (до ¾) внесенных органических удобрений минерализуется и усваивается растениями, другая гумифицируется и таким образом участвует в восполнении гумуса почвы.
Одним из основных элементов агротехнологии возделывания озимой пшеницы является система обработки почвы, учитывающая местные природные условия и определяющая эффективность земледелия [2, 6].
Качество зерна озимой пшеницы наряду с физико-химическими показателями во многом определяется биохимическим составом. Содержание белков, клейковинных фракций – наиболее важные показатели качества зерна, определяющие его пищевую ценность [9, 10].
Цель исследований – повышение продуктивности озимой пшеницы и получение высокобелковистого зерна путем применения агротехнологий возделывания с использованием органических удобрений.
Задачи исследований – выявить влияние новых органических удобрений и навоза на урожайность и физико-химические показатели качества зерна озимой пшеницы полной спелости (стекловидность, масса 1000 зерен, содержание белка и клейковинных белковых фракций), определить эффективность удобрений по изученным параметрам и по выходу белка с одного гектара, применяя различные системы обработки почвы.
Материал и методы исследований. По наблюдениям метеостанции «Усть-Кинельская» погодные условия, сложившиеся за годы исследований, были контрастными. Метеорологические условия первого сельскохозяйственного года исследований для озимой пшеницы, требовательной к влаге, были благоприятными: ГТК – 1,09, период вегетации достаточно влажный. В 2018-2019 гг. ГТК – 0,49 и 0,52, соответственно, что значительно ниже среднемноголетнего значения гидротермического коэффициента (0,83). Несмотря на засушливый весенне-летний период, в целом погодные условия оказались благоприятными для озимой пшеницы.
Объект исследований – сорт озимой пшеницы Светоч, который относится к мягким сортам, характеризуется высокой зимостойкостью и среднеспелостью [3, 7, 9]. Посев проведен в начале сентября. Учетная площадь делянок 120 м2, повторность трехкратная. Учет урожая проводили путем сплошной уборки комбайном учетной площади делянок в фазу полной спелости зерна. Урожай пересчитывали на 100% чистоту и 14% влажность. Перед уборкой отбирали снопы для определения технологических и биохимических параметров качества зерна озимой пшеницы сорта Светоч. Площадь делянок 25 м2.
Опыт двухфакторный, изучалось влияние приемов основной обработки почвы на фоне применения органических удобрений [3, 6, 9]. Органические удобрения вносились под основную обработку почвы в эквивалентной дозе по азоту по схеме, представленной в таблице 1.
Таблица 1
Схема опыта
|
№ |
Изучаемые факторы |
|
|
Приемы основной обработки |
Органические удобрения |
|
|
1 |
Вспашка на 20-22 см |
Без удобрений |
|
2 |
Полуперепревший навоз, 30 т/га |
|
|
3 |
Сухое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
4 |
Жидкое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
5 |
Биогумус ООО «Плодар» |
|
|
6 |
Мелкая обработка |
Без удобрений |
|
7 |
Полуперепревший навоз, 30 т/га |
|
|
8 |
Сухое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
9 |
Жидкое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
10 |
Биогумус ООО «Плодар» |
|
|
11 |
Без осенней механической |
Без удобрений |
|
12 |
Полуперепревший навоз, 30 т/га |
|
|
13 |
Сухое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
14 |
Жидкое органическое удобрение ООО «АгроПромСнаб» |
|
|
15 |
Биогумус ООО «Плодар» |
|
Отбор растений и зерна для аналитических исследований проводили по методикам А. И. Ермакова (1987), выделение белковых фракций – по Починку (1976), количественное содержание белка и фракций определяли колориметрическим методом по Г. А. Кочетову (1971) [2]. Массу 1000 зерен определяли по ГОСТ ISO 520-2014 «Зерновые и бобовые. Определение массы 1000 зерен», стекловидность зерна – по ГОСТ 27839-88 «Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины». Выход белка с одного гектара определяли расчетным методом. Урожайные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову (1985) [5].
Результаты исследований. Продуктивность зерна и его качество зависят от сортовых особенностей озимой пшеницы, от метеорологических условий, способов обработки почвы, предшественников, вносимых удобрений и других факторов [10, 12].
Качество зерна определяется рядом показателей, характеризующих технологические и хлебопекарные свойства пшеницы. Показатель массы 1000 зерен рассматривают в совокупности с другими показателями качества, обязательно учитывают при оценке качества семенного зерна. Стекловидность зерна пшеницы можно рассматривать как косвенный показатель наличия белковых веществ в совокупности с запасным веществом крахмалом, как признак твёрдости зерна [7]. Содержание белка относится к наиболее важным показателям качества зерна, который определяет пищевую ценность. Хлебопекарные качества зерна зависят от суммы клейковинных фракций белка – проламинов и глютелинов [10]. По показателю выхода белка, учитывающему урожайность зерна и содержание белка в зерне с одного гектара, можно судить как об эффективности систем обработок почвы и применяемых органических удобрений, так и в целом, об агротехнологии.
Влияние приемов основной обработки почвы и удобрений на продуктивность зерновой культуры, на урожайность зерна озимой пшеницы, содержание белка и его клейковинных фракций, выход белка с одного гектара, а также массу 1000 зерен и стекловидность представлены в таблице 2.
Таблица 2
Урожайность и показатели качества зерна озимой пшеницы в зависимости
от способов основной обработки почвы и удобрений, в среднем за период исследования
|
Изучаемые факторы |
Урожайность зерна, т/га |
Масса |
Стекловидность, % |
Общий |
Сумма |
Выход белка, кг/га |
|
|
Обработка почвы |
Удобрения |
||||||
|
Вспашка на 20-22 см |
Без удобрений |
3,12 |
36,2 |
75,4 |
13,7 |
9,9 |
427,4 |
|
Навоз, 30 т/га |
3,51 |
39,4 |
78,8 |
15,1 |
10,9 |
530,0 |
|
|
Сухое органическое удобрение |
3,37 |
37,8 |
74,8 |
14,5 |
10,4 |
488,7 |
|
|
Жидкое органическое удобрение |
3,42 |
38,5 |
80,1 |
14,5 |
10,3 |
495,9 |
|
|
Биогумус |
3,42 |
39,2 |
76,8 |
14,3 |
10,2 |
489,1 |
|
|
Мелкая на 10- |
Без удобрений |
3,04 |
36,2 |
74,7 |
13,2 |
9,4 |
401,3 |
|
Навоз, 30 т/га |
3,39 |
39,2 |
76,8 |
14,4 |
10,4 |
488,2 |
|
|
Сухое органическое удобрение |
3,35 |
37,2 |
75,2 |
14,1 |
10,0 |
472,4 |
|
|
Жидкое органическое удобрение |
3,40 |
38,8 |
75,6 |
14,5 |
10,3 |
493,0 |
|
|
Биогумус |
3,35 |
38,6 |
76,4 |
14,1 |
9,9 |
472,3 |
|
|
Без |
Без удобрений |
3,00 |
36,4 |
72,5 |
13,1 |
9,3 |
393,0 |
|
Навоз, 30 т/га |
3,29 |
39,0 |
77,8 |
14,6 |
10,7 |
480,3 |
|
|
Сухое органическое удобрение |
3,37 |
36,8 |
73,6 |
13,9 |
9,9 |
468,4 |
|
|
Жидкое органическое удобрение |
3,38 |
38,7 |
73,6 |
14,1 |
10,2 |
476,6 |
|
|
Биогумус |
3,37 |
38,4 |
75,4 |
14,5 |
10,1 |
488,7 |
|
|
Без удобрений, среднее |
3,05 |
36,3 |
74,2 |
13,3 |
9,5 |
405,7 |
|
|
Навоз, среднее |
3,40 |
39,2 |
77,7 |
14,7 |
10,7 |
499,8 |
|
|
Сухое органическое удобрение, |
3,36 |
37,3 |
74,5 |
14,2 |
10,1 |
477,1 |
|
|
Жидкое органическое удобрение, среднее |
3,38 |
38,6 |
77,0 |
14,4 |
10,3 |
488,2 |
|
|
Биогумус, среднее |
3,38 |
38,7 |
76,2 |
14,5 |
10,1 |
490,1 |
|
Согласно данным, представленным в таблице 2, урожайность зерна на неудобренном фоне в среднем составила 3,05 т/га. Вариант вспашка обеспечил получение 3,12 т/га, что превысило средний показатель.
В варианте с мелкой обработкой почвы значение оказалось таким же, а без механической обработки – меньшим, чем среднее по неудобренному фону. Значение урожайности озимой пшеницы по удобренному фону по всем изученным вариантам варьировало в пределах от 3,29 до 3,51 т/га. Вспашка в качестве основной обработки почвы привела к увеличению урожайности озимой пшеницы сорта Светоч, по сравнению с мелкой обработкой на 1,8% (0,6 ц/га), по сравнению с вариантом без механической обработки почвы на 2,3% (0,8 ц/га).
Значительного увеличения урожайности зерна в зависимости от систем обработок почвы в сложившихся метеоусловиях не было получено. Аналогичные показатели незначительного повышения урожайности зерна в зависимости от систем обработок почвы получали и другие исследователи ранее [3, 6].
Применение органических удобрений положительно сказалось на изменении урожайности озимой пшеницы. Увеличение показателя произошло на 10,2-11,5%, по сравнению с неудобренным фоном. Наиболее эффективно на показатели урожайности повлияло использование в качестве удобрения навоза, по сравнению с контролем урожайность в среднем возросла на 0,35 т/га (11,5%).
Внесение жидкого органического удобрения и биогумуса в одинаковой мере, но в меньшей степени, повлияло на прибавку урожайности на 0,33 т/га (10,8%) и еще в меньшей мере оказало влияние сухое органическое удобрение – 0,31 т/га (10,2%).
Масса 1000 зерен характеризует крупность зерна. По данному показателю зерно пшеницы делят на четыре группы: свыше 30 г – высокая масса 1000 зерен, 25-30 г – выше средней, 22-25 г и ниже – средняя и менее средней. Масса 1000 зерен изменялась в диапазоне от 36,2 до 39,4 г. При вспашке на 20-22 см среднее значение этого показателя качества зерна составило 38,2 г, мелкой обработке на 10-12 см – 38 г, без механической обработки почвы – 37,9 г.
Стекловидность – один из важнейших показателей качества зерна пшеницы, определяющий консистенцию эндосперма, связан с размещением белковых веществ среди углеводов, обуславливает режим гидротермической обработки зерна и выход продукции. Зерна охарактеризуют как мучнистые, частично стекловидные и стекловидные.
Наиболее ценной является мука из стекловидного зерна. Консистенцию полученного зерна можно охарактеризовать как стекловидную (табл. 2). В зависимости от изучаемых факторов значения стекловидности изменялось в пределах от 72,5 до 81,7 %.
Максимальное увеличение стекловидности (на 8,3%) обнаружено при внесении жидкого органического удобрения при вспашке на 20-22 см. Применение удобрений способствовало увеличению средних значений стекловидности, и в большей степени оно проявилось при внесении навоза
(на 4,7%) и жидкого органического удобрения (3,8%). По вариантам удобрений прослеживается прямая зависимость между стекловидностью и содержанием белка в зерне озимой пшеницы.
Так, максимальные значения массы 1000 зерен наблюдали по вспашке (на уровне
39,0-39,4 г), несколько ниже – на 1,4 г – при мелкой обработке, и на 1,5 г меньше – без механической обработки почвы.
Проведенные исследования показали, что содержание белка в зерне озимой пшеницы различалось по вариантам обработки почвы. В среднем, при вспашке белковость зерна увеличилась по сравнению с контролем и мелкой обработкой почвы на 2,9 и 2,1%, соответственно, и составило
14,4 %. При мелкой обработке содержание белка составило в среднем 14,1%, что превысило
на 0,7 % значение в варианте без удобрений.
Известно, что наиболее ценными фракциями белка являются высокомолекулярные фракции проламина и глютелина. Это клейковинные фракции, обуславливающие хлебопекарные свойства муки. Мелкая обработка почвы на 10-12 см не привела к изменению суммы проламинов и глютелинов, по сравнению с вариантом без механической обработки. Значение суммы клейковинных фракций на варианте вспашка составляло в среднем 10,3 %, что на 3% выше, чем на вариантах с мелкой и нулевой обработкой почвы.
При внесении органических удобрений сумма клековинных фракций была на 6,3-12,6% выше по сравнению с контролем без удобрений. Наибольшее значение суммы проламинов и глютелинов было на варианте вспашки с применением навоза.
По вариантам обработки почвы выход белка составил: 486,2 кг/га по вспашке на 20-22 см, 465,4 кг/га по мелкой обработке на 10-12 см, 461,4 кг/га без механической обработки. Максимальное значение выхода белка наблюдалось в варианте с навозом, что в среднем составило 499,8 кг/га и превысило значение в варианте без удобрений на 94,1 кг. По данному показателю, учитывающему урожайность зерна и содержание белка в зерне с одного гектара, можно судить о эффективности как систем обработок почвы, так и применяемых органических удобрений. За период проведения исследований самым эффективным вариантом оказался вариант вспашка на 20-22 см и применение навоза, по сравнению со всеми другими вариантами.
Так, применение органических удобрений способствовало в среднем увеличению содержания белка на 9,0% по сравнению с вариантом без удобрений. Наивысший результат по содержанию белка был получен при вспашке с использованием в качестве удобрения навоза (15,1%). Значение суммы клейковинных фракций на варианте вспашка составляло в среднем 10,3 %, что на 3% выше, чем на вариантах с мелкой и нулевой обработкой почвы. Наибольшее значение суммы проламинов и глютелинов было на варианте вспашка с применением навоза. За период проведенных исследований самым эффективным вариантом оказался вариант вспашка на 20-22 см и применение навоза, по сравнению со всеми другими вариантами.
Заключение. За годы проведения исследований в условиях лесостепи Среднего Поволжья при возделывании озимой пшеницы сорта Светоч выявлено, что органические удобрения способствовали прибавке урожая зерна озимой пшеницы на 10,2-11,5%. Добавление навоза повысило урожайность в среднем на 0,35 т/га (11,5%). Внесение жидкого органического удобрения и биогумуса в одинаковой мере, но в меньшей степени повлияло на величину урожайности – на 0,33 т/га (10,8%) и еще в меньшей мере оказало влияние сухое оргудобрение – 0,31 т/га (10,2%). Использование вспашки в качестве основной обработки почвы привело к увеличению урожайности озимой пшеницы сорта Светоч, по сравнению с мелкой обработкой на 1,8% (0,6 ц/га), по сравнению с вариантом без механической обработки почвы на 2,3% (0,8 ц/га). Применение органических удобрений способствовало в среднем увеличению содержания белка на 9,0% по сравнению с вариантом без удобрений. Наивысший результат по содержанию белка был получен при вспашке с использованием в качестве удобрения навоза (15,1%). Значение суммы клейковинных фракций на варианте вспашка составляло в среднем 10,3 %, что на 3% выше, чем на вариантах с мелкой и нулевой обработкой почвы. Наибольшее значение суммы проламинов и глютелинов наблюдали на варианте вспашка с применением навоза.
За период проведения исследований самым эффективным вариантом оказался вариант вспашка на 20-22 см и применение навоза, по сравнению со всеми другими вариантами.
Максимальное значение массы 1000 зерен было по вспашке (до 39,4 г), несколько ниже
(на 1,4 г) было при мелкой обработке, и на 1,5 г меньше в варианте без механической обработки почвы. Применение удобрений способствовало увеличению средних значений стекловидности, и в большей степени проявилось при внесении навоза (на 4,7%) и жидкого органического удобрения (3,8%).
1. Ивченко В. К., Михайлова З. И. Влияние различных обработок почвы и средств интенсификации на про-дуктивность зерновых культур // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2017. №4 (127). С. 3-10.
2. Белоусова Н. В. Продуктивность зернопарового севооборота в зависимости от системы обработки почвы и удобрений // Вклад молодых ученых в аграрную науку : Материалы международной научно-практической конференции. Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2021.
3. Зудилин С. Н., Чухнина Н. В. Влияние инновационных органических удобрений на урожайность озимой пшеницы в лесостепи среднего Поволжья // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. Т. 6, № 2. С. 3-9. EDN KUWMWE.
4. Салтыкова О. Л. Влияние плодородия почвы и систем её обработки на урожайность и биохимические показатели качества зерна озимой пшеницы в лесостепи Заволжья // Вклад молодых учёных в аграрную науку : сборник научных трудов по результатам Международной научно-практической конференции моло-дых ученых, аспирантов, магистрантов и студентов. Самара : РИЦ Самарской ГСХА, 2013.
5. Запрометова Л. В., Бакаева Н. П. Влияние гумата калия на сохранность растений и урожайность зерна озимой пшеницы // Инновационные достижения науки и техники АПК : Сборник научных трудов Междуна-родной научно-практической конференции. Кинель : РИО Самарского ГАУ, 2020.
6. Чухнина Н. В., Зудилин С. Н. Структура урожая и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от ор-ганических удобрений в лесостепи среднего Поволжья // Известия Самарской государственной сельскохо-зяйственной академии. 2021. Т. 6, № 3. С. 9-15. EDN OOJZQK.
7. Бакаева Н. П., Салтыкова О. Л., Запрометова Л.В. Применение органических удобрений в агротехноло-гиях возделывания озимой пшеницы и их влияние на вынос азота, урожайность и белковость // Инноваци-онные технологии в полевом и декоративном растениеводстве : Сборник научных трудов. Курган : Курган-ская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева, 2019.
8. Федорова А. Д. Влияние уровня азотного питания на продуктивность озимой пшеницы // Современные проблемы агропромышленного комплекса : Сборник научных трудов 72-й Международной научно-практической конференции. Кинель : РИО Самарского ГАУ, 2019.
9. Бакаева Н. П., Салтыкова О. Л., Запрометова Л.В. Фракционный состав белка зерна пшеницы в зависи-мости от применения органических удобрений // Инновационные достижения науки и техники АПК : Сбор-ник научных трудов Международной научно-практической конференции. Кинель : РИО Самарской ГСХА, 2018.
10. Салтыкова О. Л., Зудилин С. Н. Возделывание озимой пшеницы для получения зерна высокой белко-вости в условиях среднего Поволжья // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной ака-демии. 2020. № 1. С. 3-9.
11. Мамсиров Н. И., Макаров А. А Влияние способов основной обработки почвы и предшественников на продуктивность озимой пшеницы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2020. №2. С. 72-79.
12. Бакаева Н. П., Салтыкова О. Л. Фермент-субстратные отношения крахмало-амилолитического ком-плекса и стекловидность зерна озимой пшеницы // Инновационные технологии в полевом и декоративном растениеводстве : сборник статей по мате-риалам III Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. Курган : Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева, 2019.
