Россия
Россия
УДК 633.11 Пшеница. Triticum ssp.
УДК 631.53.048 Нормы высева
УДК 631.81 Общие вопросы. Питание растений. Элементы питания растений. Производство и применение удобрений
В статье обобщаются результаты опытов по изучению и разработке методов оптимизации минерального питания для яровой пшеницы на почвах Предкамья Республики Татарстан при разных нормах высева, чтобы повысить урожайность и качество зерна. Полевые исследования выполняли в 2022 г. на территории ООО «Агробиотехнопарк» Казанского государственного аграрного университета, расположенного в Предкамской зоне Республики Татарстан. Объектом исследования служила яровая пшеница сорта Йолдыз, возделываемая в условиях серой лесной почвы. 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. 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. Схема опыта: 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. Оптимальная норма высева составила 5 млн./га для удобренного сорта и 4 млн./га для естественного сорта и привела к повышению урожайности на 1060-1200 кг с гектара по сравнению с контролем. При норме высева в 6 млн./га на II и III питательном фоне содержание клейковины увеличилось на 1,8% по сравнению с естественным фоном.
яровая пшеница, урожайность, норма высева, клейковина, питание растений
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. Влияние минеральных удобрений, обработки семян и гербицида на урожайность яровой пшеницы в условиях Республики Татарстан / М. Ф. Амиров, Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сержанов, П. Г. Семенов // Биологическая защита растений с использованием геномных технологий: Сборник научных трудов по материалам I Всероссийской научно-практической конференции, Казань, 26-27 октября 2022 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 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, 28-29 мая 2021 года. Vol. 37. - Kazan: EDP Sciences, 2021. P. 00164. DOIhttps://doi.org/10.1051/bioconf/20213700164.
3. Гилязов М. Ю. Роль удобрений в повышении устойчивости производства продукции растениеводства // Глобальные вызовы для продовольственной безопасности: риски и возможности: Научные труды международной научно-практической конференции, Казань, 01-03 июля 2021 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2021. С. 133-140.
4. Влияние цеолита на рост и развитие яровой пшеницы / К. Р. Гарафутдинова, Л. Г. Гаффарова, Г. Ф. Рахманова, Р. Р. Маснавиева // Воспроизводство плодородия почв и продовольственная безопасность в современных условиях: Сборник трудов международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ, Казань, 17 марта 2021 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2021. С. 116-122.
5. Миникаев Р. В., Фасхутдинов Ф. Ш. Применение минеральных удобрений и урожайность зерновых культур в условиях Предволжья Республики Татарстан // Эволюция и деградация почвенного покрова: Сборник научных статей по материалам VI Международной научной конференции, Ставрополь, 19-22 сентября 2022 года. Ставрополь: Общество с ограниченной ответственностью "СЕКВОЙЯ", 2022. С. 135-137.
6. Михайлова М. Ю., Курбангалиева И. З. Выбор оптимальной системы удобрений под яровую пшеницу в условиях Арского муниципального района Республики Татарстан // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Казанского государственного аграрного университета, Казань, 26-27 марта 2022 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 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, 13-14 ноября 2019 года. EDP Sciences: EDP Sciences, 2020. P. 00250. DOIhttps://doi.org/10.1051/bioconf/20201700250.
8. Совершенствование системы обработки почвы в агроландшафтах среднего Поволжья / Р. В. Миникаев, Ф. Ш. Шайхутдинов, И. Г. Манюкова [и др.]. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2021. 400 с.
9. Комплексная оценка состояния почвы после различных сельскохозяйственных культур / Р. М. Сабирова, И. Х. Вафин, А. А. Абрамова, Р. И. Сафин // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2022. - № 4(4). С. 40-44. DOIhttps://doi.org/10.12737/2782-490X-2022-40-44.
10. Сабирова Р. М., Шакиров Р.С. Ресурсосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы на основе биологизации земледелия // Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры: Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье, Казань, 13-14 ноября 2019 года. - Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2019. С. 204-211.
11. Minikajev R., Saifiyeva G., Manukova I. Optimization of the main tillage in the grey 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, 13-14 ноября 2019 года. EDP Sciences: EDP Sciences, 2020. P. 00066.
12. Оценка антропогенной устойчивости агросерой лесной почвы в интенсивном земледелии по изменению показателей ее биологической активности / С. Г. Муртазина, Л. Г. Гаффарова, М. Г. Муртазин, А. А. Шаймарданова // Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры: Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье, Казань, 13-14 ноября 2019 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2019. С. 168-175.
13. Саттарова Р. М. Качество новых сортов яровой пшеницы в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан. Вестник Казанского государственного аграрного университета. №2(28). 2013. ¬С.140-141.
14. Миникаев Р. В. Гилязов М. Ю., Сержано И. М. Севооборот как основной фактор рационального использования земель и продуктивности сельскохозяйственных угодий // Воспроизводство плодородия почв и продовольственная безопасность в современных условиях: Сборник трудов международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ, Казань, 17 марта 2021 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2021. С. 29-33.
15. Романов Н. В., Гилязов М.Ю., Сержанов И.М. Действие минеральных и биологических удобрений на урожайность яровой пшеницы в условиях засухи // Циркулярная экономика в сельском хозяйстве: международный опыт для Республики Татарстан: Сборник трудов по материалам круглого стола в рамках итоговой коллегии Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан, Казань, 24-25 февраля 2022 года. Казань, Казанский ГАУ: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 243-251.
16. Влияние норм высева яровой пшеницы на урожай и качество зерна в условиях Предкамья Республики Татарстан / Р. И. Гараев, Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сержанов, А. Р. Мухаметшина // Биологическая защита растений с использованием геномных технологий: Сборник научных трудов по материалам I Всероссийской научно-практической конференции, Казань, 26-27 октября 2022 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 133-139.
17. Влияние минеральных удобрений, обработки семян и гербицида на урожайность яровой пшеницы в условиях Республики Татарстан / М. Ф. Амиров, Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сержанов, П. Г. Семенов // Биологическая защита растений с использованием геномных технологий: Сборник научных трудов по материалам I Всероссийской научно-практической конференции, Казань, 26-27 октября 2022 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 33-43.
18. Сафин, Р. И. Особенности влияния различных систем обработки почвы на ее агрофизические свойства и биологическую активность в Предкамье Республики Татарстан // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2022. № 1. С. 22-27. DOIhttps://doi.org/10.12737/-2022-1-1-22-27.
19. Агротехнологии зерновых культур / М. Ф. Амиров, И. Р. Валеев, А. Р. Валиев [и др.] // Система земледелия Республики Татарстан: В 3-х частях. Том Часть 2. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2014. С. 18-140.
20. Регламент разработки технологический карт в растениеводстве / М. Ф. Амиров, И. Р. Валеев, А. Р. Валиев [и др.] // Система земледелия Республики Татарстан: В 3-х частях. Том Часть 2. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2014. С. 281-283.