Влияние погодных условий, предшественников и фона питания на урожайность яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Южного Урала

140 Кормопроизводство и корма

УДК 631.58:631.42

Влияние погодных условий, предшественников и фона питания на урожайность яровой твёрдой

пшеницы в степной зоне Южного Урала

Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зенкова, В.Н. Жижин

ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Аннотация. В статье приводятся результаты стационарных исследований за 24 года, показаны эффективность чистых, почвозащитных и сидеральных паров и их влияние на водный режим почвы и урожайность яровой твёрдой пшеницы. Выявлена реакция яровой твёрдой пшеницы на погодные условия, фон питания, предшественника, установлены основные причины снижения её урожайности в зависимости от этих факторов.

Ключевые слова: осадки, температурный режим, фон питания, продуктивная влага, пар чистый, почвозащитный, сидеральный, предшественник, урожайность.

Яровая твёрдая пшеница является самой ценной культурой из зерновых не только на Южном Урале, Поволжье, но и на юго-востоке страны.

Оренбургская область по её посевным площадям среди регионов занимает ведущее место. Эта культура в настоящее время востребована как в нашей стране, так и за рубежом. Однако она очень требовательна к почвенно-климатическим условиям и технологиям возделывания, уступая по урожайности всем зерновым культурам. Поэтому основной целью нашего исследования было повысить её урожайность и качество зерна.

Исследования ведутся нами в длительном стационарном опыте по изучению севооборотов и бессменных посевов сельскохозяйственных культур с 1990 года в ОПХ им. Куйбышева Оренбургского НИИСХ. Изучаются 16 видов 6-польных севооборотов, основой которых являются чистые, почвозащитные и сидеральные пары и 2-польные беспаровые севообороты.

По паровым предшественникам размещается яровая твёрдая пшеница, в 2-польных беспаровых севооборотах она чередуется с кукурузой на силос и горохом, кроме того ведётся её бессменный посев.

Исследования проводятся на двух фонах питания (с удобренным и без), под пары вносятся P80K40 кг д.в. на 1 га и 42 т навоза, под её непаровые предшественники - N40P40 кг д.в. на 1 га.

Почва опытного участка - чернозём южный карбонатный малогумусный тяжёлосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое почвы 3,2-4,0 %, общего азота - 0,2-0,31 %, общего фосфора -0,14-0,22 %, подвижного фосфора - 1,5-2,5 мг, обменного калия - 30-38 мг на 100 г почвы, РН почвенного раствора - 7,0-8,1. Наименьшая полевая влагоёмкость в 0-100, 0-150 см слоях почвы составляет 297 мм (27,1 %) и 389 мм (25,4 %) соответственно.

Среднемноголетнее количество выпадения осадков за год составляет 367 мм, за вегетационный период (май-август) - 155 мм.

В среднем за 24 года исследований (1990-2013) осадков за сельскохозяйственный год (сентябрь-август) увеличилось на 20 мм, температура воздуха - на 2,1 0С, вегетационный период (май-август) стал теплее обычного на 0,5 0С, осадков уменьшилось на 7,0 мм, число дней с относительной влажностью 30 % и ниже стало на 6 больше.

Особенно следует отметить за эти годы резкие среднесуточные перепады температуры в вегетационный период, которые достигали 20-25 0С (ночью - 8-10 0С, днём 30-35 0С), что создавало стрессовую ситуацию для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Погодные условия вегетационного периода (май-август) играют основную роль в формировании урожая сельскохозяйственных культур, из них главными факторами являются осадки, температурный режим воздуха и весенние запасы влаги в почве.

За 24 года исследований (рис. 1) при средней многолетней норме 155 мм в течение 13 лет осадков выпало меньше, а в 1991, 1995, 1998 и 2010 годах их количество было в несколько раз ниже нормы. Минимальное количество осадков отмечено за вегетационный период в 2010 году - 47, максимальное -310 мм в 2000 году.

_Годы_

——Фактическое выпадение осадков за вегетационный период, мм - - - Климатическая норма осадков за вегетационный период, мм -Тренд

К о

•а

§

о а •а о

м 03 О 1а п н

03

о

я о

•а

§

к

Ьз

то

0

а

г;

1

о а о

о

о §

о

Ж)

о

О/ о

Ж) £5

Ко ^

О,

£

.Ко

Рис. 1 - Динамика выпадения осадков по годам исследований за вегетационный период

142 Кормопроизводство и корма

Большое влияние на урожайность сельскохозяйственных культур оказывает температурный режим (рис. 2). В отдельные годы даже при выпадении хороших осадков он может её существенно снизить.

Самым засушливым вегетационным периодом за 24 года были 1995, 1998, 2010 и 2012 годы, в которые отмечен острый дефицит осадков.

В засушливых условиях урожайность зерновых культур во многом зависит и от весенних запасов влаги в почве, а в отдельные годы она в основном формируется за счёт них.

Чистые (чёрные) пары в Оренбуржье по накоплению весенних запасов влаги в почве занимают ведущее место из предшественников под яровую пшеницу. Однако нами впервые в степной зоне Южного Урала в течение 24 лет изучались сидеральные и почвозащитные пары в сравнении с чёрным паром, которые не подтверждают это положение. В качестве сидеральных культур изучались двулетний донник жёлтый до 2000 года и злаково-бобовая смесь (овёс+горох) в последующие годы.

Пар почвозащитный был занятым летним посевом суданской травы, который проводился в первой декаде июля. До её посева в борьбе с сорной растительностью велось не менее 3-4 культиваций влагосберегающими орудиями.

Как видно из рисунка 3, чёрные пары по запасам продуктивной влаги не во все годы перед посевом твёрдой пшеницы имели преимущество в сравнении с почвозащитным и сидеральным. Существенное его преимущество наблюдалось перед почвозащитным паром за 24 года только 6 лет (1991, 1993, 2002, 2006, 2008 и 2009 гг.), перед сидеральном - 5 лет (1991, 1993, 2002, 2006, 2008, 2009 гг.). Основной причиной отсутствия преимущества чёрного пара по накоплению весенних запасов влаги в почве является низкое усвоение весной воды из снега, которое составляет по нашим данным в среднем за 7 лет всего 9 % [1], тогда как в почвозащитном и сидеральном парах - соответственно 50 и 44 %.

Преимущество чёрного пара по накоплению весенних запасов влаги в почве не всегда сказывается на урожайности яровой твёрдой пшеницы (рис. 4). Оно заметно проявляется только лишь в резко засушливые годы. Кроме того, на неё оказывает отрицательно влияние более повышенная засоренность посевов малолетними сорняками, поражённость корневыми гнилями и дисбаланс соотношения между азотом и фосфором в связи с большим количеством накопления нитратного азота в отдельные годы в чёрном пару.

При размещении яровой твёрдой пшеницы по почвозащитному и сидеральному парам она меньше поражается корневой гнилью, не наблюдается дисбаланс между азотом и фосфором в результате использования азота парозанимающими культурами [2, 3].

В среднем за 21 год урожайность яровой твёрдой пшеницы (рис. 5) по чёрному, почвозащитному и сидеральному парам на обоих фонах питания практически одинакова, но по годам она имеет различие.

За эти годы урожайность твёрдой пшеницы по чёрному кулисному пару была существенно выше только в 2011 и 2013 годах. В среднем по двум фонам питания она составила 20,8 и 12,2 ц с 1 га, по почвозащитному и сидеральному парам - соответственно 12,8; 13,2 и 8,7; 8,5 ц с 1 га. В остальные годы она была одинаковой или даже ниже. Так, в 1992 году твёрдая пшеница по чёрному пару была поражена в сильной степени корневой гнилью, поэтому недобор зерна составил 4,5 и 6,0 ц с 1 га в сравнении с почвозащитным и сидеральным парами соответственно.

В засушливых условиях Оренбуржья эффективность удобрений во многом зависит от весенних запасов влаги в почве, количества осадков, температурного режима воздуха и предшественников.

За годы исследований существенная прибавка зерна твёрдой пшеницы по чёрному пару от удобрений отмечена только 6 лет, по почвозащитному - 7 и по сидеральному - 8 лет. В засушливые годы из-за дефицита влаги в почве и осадков на удобренном фоне урожайность ниже, чем на неудобренном.

При размещении твёрдой пшеницы по непаровым предшественникам эффективность удобрений несколько выше, что объясняется снижением содержания нитратного азота в почве и её биологической активности.

Предшественники твёрдой пшеницы - озимые по чёрному пару, кукуруза на силос и горох по урожайности оказались равноценными.

Основной причиной более низкой её урожайности в бессменном посеве является поражённость в отдельные годы корневыми гнилями.

——Фактическая температура воздуха за вегетационный период, °С

--Климатическая норма температуры воздуха за вегетационный период, °С

-Тренд

Рис. 2 - Динамика температуры воздуха по годам исследований за вегетационный период

4*. и)

# # $ # ,# Л* „с^ „с^ „с^ „с^ „с^ „^ „^

Годы

Пар чёрный кулисный  Пар почвозащитный  Пар сидеральный

Рис. 3 - Запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см почвы перед посевом яровой твёрдой пшеницы в зависимости от вида пара

К о

•а

§

о а •а о

м 03 О 1а п н

03

о

я о •а

»

# ср4 # ^ ^ ^ л* ,# ^ # #

>>>>>>>>>> / // // // / /

Г оды

Пар чёрный  Пар почвозащитный  Пар сидеральный

Рис. 4 - Урожайность яровой твёрдой пшеницы за 21 год в среднем по двум фонам пнтяння в зависимости от вида пара, ц с 1 га

Примечание. Отсутствие урожая твёрдой пшеиипы в 2005. 2006 и 2010 годах объясняется крайне неблагоприятными для неё погодными условиями.

К о

•а

§

о а •а о а

м 03

о

Ьа п н

03

о

я о

•а

§

к

Ьз

то то

а

а

I

то а о

о

то §

о

Ж)

о

О/ то

Ж) £5

Ко ^

О,

£

.Ко

103

10,7

0.4

3.1

Пар чёрный (к) Пар Пар снлгральный Ояиыг Кукуруза на силос Горох Твгрлая пшгнкца

почвозапшгаьш

Предшествен н и к и  Удобренный

Неудобренный

Рис. 5 - Урожайность яровой твёрдой пшеницы в зависимости от предшественников и фона питания,

4*. СТ\

К о

•а

§

о а •а о а

м 03

о

Ьа п н

03

о

я о •а

Ьз

то

0

а

г;

1

о а о

о

о §

о

Ж)

о

О/ о

Ж) £5

Ко ^

О,

£

.Ко

»

Кормопроизводство и корма 147

Основные выводы:

- в засушливых условиях, в сравнении с краткосрочными исследованиями (3-4 года), многолетние стационарные опыты охватывают все многообразие погодных условий и дают наиболее объективную информацию;

- за 24 года исследований наблюдаются существенные изменения в погодных условиях, которые заключаются в потеплении на 2,1 0С за сельскохозяйственный год, увеличении осадков на 20 мм и резких перепадах среднесуточных температур в вегетационный период;

- в течение последних лет отмечена более частая повторяемость засухи (2009, 2010, 2012, 2013 гг.), что не характерно для условий Оренбургской области;

- водный режим почвы в чёрном, почвозащитном и сидеральных парах в результате различного усвоения весной воды из снега (соответственно 9 %, 50 и 44 %) складывался перед посевом твёрдой пшеницы одинаково, что способствовало получению одинакового урожая твёрдой пшеницы;

- озимые по чёрному пару, кукуруза на силос и горох как предшественники твёрдой пшеницы оказались равноценными. Бессменный посев твёрдой пшеницы в результате поражения её в отдельные годы корневыми гнилями заметно снизил урожайность в сравнении с другими предшественниками;

- основными причинами низкой эффективности удобрений являются: недостаточные запасы влаги в почве, дефицит осадков, повышенный температурный режим воздуха.

Отсутствие эффекта от удобрений в отдельные годы в чёрном пару объясняется избыточным накоплением нитратного азота и нарушением соотношения его с фосфором.

Литература

1. Максютов Н.А., Жданов В.М., Абдрашитов Р.Р. Повышение плодородия почвы, урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах степной зоны Южного Урала: монография. Оренбург, 2012. 332 с.

2. Максютов Н.А., Жданов В.М., Лактионов О.В. Биологическое и ресурсосберегающее земледелие в степной зоне Южного Урала: монография. 2-е изд. доп. Оренбург, 2008. 232 с.

3. Максютов Н.А. Биологическое и ресурсосберегающее земледелие в степной зоне Южного Урала: монография. Оренбург, 2004. 204 с.

Максютов Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий отделом земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-9228-57-59-09, е-mail: maksyutov.n@mail.ru

Жданов Владимир Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-906-843-62-62

Скороходов Виталий Юрьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-906-845-87-45

Кафтан Юрий Васильевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-9033-96-33-47

Митрофанов Дмитрий Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-987-855-98-95

Зенкова Наталья Анатольевна, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-987-787-09-65

Жижин Виталий Николаевич, научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-919-845-74-66

148 Кормопроизводство и корма

UDC 631.58:631.42

Maksyutov Nikolay Alekseevich, Zhdanov Vladimir Mikhaylovich, Skorokhodov Vitaly Yuryevich, Kaftan Yury Vasilyevich, Mitrofanov Dmitry Vladimirovich, Zenkova Natalya Anatolyevna Zhizhin Vitaly Nikolaevich

FSBSI «Orenburg Research Institute of Agriculture», e-mail: maksyutov.n@mail.ru

Influence of weather conditions, forecrop and nutrient status on the yield of spring durum wheat in the

steppe zone of South Urals

Summary. The article presents the results of long-term stationary research for 24 years, showing the effectiveness of complete fallow, green manure soil and vapors and their impact on water regime of soil and yield of spring durum wheat. The reaction of spring durum wheat on weather conditions, nutrient status, forecrop were revealed and the main reasons for the decline of its yield depending on these factors were established. Key words: precipitation, temperature, nutrient status, productive moisture, complete fallow, soil protection, green manure forecrop, crop yield.