Влияние доз удобрений и химической защиты на водопотребление и урожайность зерна пшеницы твердой яровой в условиях южной степи Украины

УДК 633.11:631.8:631.6

А. М. Коваленко, Н. В. Новохижний, Г. З. Тимошенко

ВЛИЯНИЕ ДОЗ УДОБРЕНИЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ НА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ ТВЕРДОЙ ЯРОВОЙ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ СТЕПИ УКРАИНЫ

В статье приведены результаты исследования водопотребления и урожайности пшеницы твердой яровой сорта Харьковская 23 при возделывании на темнокаштановых почвах без орошения. Установлено, что использование запасов продуктивной влаги в течение вегетационного периода пшеницы яровой зависит от уровня минерального питания. На вариантах с внесением удобрений влага используется интенсивнее, поэтому в фазу полной спелости пшеницы яровой запасы продуктивной влаги на этих вариантах (24,6-29,9 мм) были значительно меньше, чем на варианте без удобрений (33,1-35,5 мм). Общие расходы влаги зависели от погодных условий, величины надземной массы и интенсивности потребления растениями пшеницы влаги в период вегетации. На вариантах с внесением удобрений величина суммарного водопо-требления составляла в среднем за годы исследования от 2187 до 2241 м3/га в зависимости от системы защиты растений и была выше, чем на вариантах без удобрений -2131 м3/га. Наименьший коэффициент водопотребления отмечен на вариантах, где проводили полную химическую защиту на фоне внесения рекомендованной дозы удобрений и дозы, рассчитанной на урожайность 1,8 т/га. В среднем за годы исследований его величина составляла 1227 и 1242 м3/т соответственно. Внесение рекомендованных доз удобрений дает возможность экономить на формировании каждой тонны зерна пшеницы твердой яровой 983-1075 м воды или 40,1-43,8 %. Установлено, что в зоне рискованного земледелия, где лимитирующим фактором являются запасы продуктивной влаги в почве, во влажные годы яровая твердая пшеница способна сформировать урожай до 3,5-4,0 т/га, в засушливые - до 1,5-2,0 т/га.

Ключевые слова: пшеница твердая яровая, доза удобрений, химическая защита, влага, водопотребление, урожайность.

А. М. Kovalenko, N. V. Novohizhniy, G. Z. Timoshenko

IMPACT OF FERTILIZER DOSE AND CHEMICAL PROTECTION ON WATER CONSUMPTION AND YIELD OF DURUM SPRING WHEAT IN SOUTH STEPPES OF UKRAINE

The paper considers the results of research into the water consumption and yield of durum spring wheat cultivar Харьковская 23 (Kharkovskaya 23) on dark chestnut soils without irrigation. It was established that the use of soil productive moisture during the growth period of durum spring wheat depended on the level of mineral nutrition. At the variants with fertilizing, moisture use was more intensive; therefore at the phase of wheat full maturity soil moisture reserves at these variants were significantly lower (24.6-29.9 mm) than at the variants without fertilizing (33.1-35.5 mm). Total soil moisture reserves depended on weather conditions, aboveground mass and the rate of soil moisture consumption by wheat plants during the growth period. For years of study, at the variants with fertilizing season total crop water consumption was in average from 2187 to 2241 m3/ha depending on the plant protection system and it was higher at the variants without fertilizing - 2131 m3/ha. The least water consumption coefficient was recorded at the variants where the total chemical protection together

with recommended fertilizer dose and the fertilizer dose calculated for yield of 1.8 t/ha was carried out. For years of study, the average value of water consumption coefficient was 1227 and 1242 m3/ha, respectively. Applying of recommended fertilizer doses gives the opportunity to save on the formation of each ton of grain of durum spring wheat 983-1075 m3 of water or 40.1-43.8 %. It was established that at the risk agriculture zone where the limiting factor is productive soil moisture reserves, the yield of durum spring wheat can be up to 3.5-4.0 t/ha in wet years, and up to 1.5-2.0 t/ha in dry years.

Keywords: durum spring wheat, fertilizer dose, chemical protection, moisture, consumptive use rate, crop yield.

Введение. В условиях южной степи Украины получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур сдерживает недостаток в достаточном количестве влаги в почве [1, 2].

Главным источником почвенной влаги являются осадки, а главным фактором ее расходов - испарение (физическое и физиологичное).

Задача земледельца заключается в том, чтобы обеспечить возможность растений максимально использовать имеющуюся воду для формирования максимальных и стабильных по годам урожаев [3].

Количество почвенной влаги, которое расходуется растениями на транспирацию за период их вегетации, и испарение влаги непосредственно из почвы, то есть суммарное водопотребление, в значительной степени зависит от климатических условий зоны выращивания, биологической особенности растений, а также уровня минерального питания [1, 4].

Наряду с суммарным водопотреблением важен также показатель, который характеризует использование воды растениями на формирование единицы урожая. Этот показатель называется коэффициентом водопотребления и рассчитывается в кубометрах потраченной воды на формирование тонны зерна или другой продукции. Известно, что коэффициент водопотребления зависит от сорта, агротехники выращивания культуры, уровня ее урожайности, погодных условий и других факторов, которые влияют на расходы влаги из почвы [5]. Но особенно важным условием снижения коэффициента водопотребления растений является создание оптимального режима минерального питания, которое обеспечивает наилучшее развитие растений по этапам органогенеза и получение высокого урожая [6, 7].

Методика исследований. Исследования особенностей возделывания яровой пшеницы на темно-каштановых почвах в условиях южной степи Украины проводили в течение 2004-2008 гг. сотрудники лаборатории неполивного земледелия ИОЗ НААНУ. Исследования влияния минеральных удобрений и системы защиты растений на водопотребление и формирование урожая зерна пшеницы яровой проводились в двухфакторном полевом опыте. Повторность опыта - четырехкратная. Схема опыта включала следующие варианты:

- фактор А - доза удобрений: 1) без удобрений; 2) К60Р60; 3) расчетная доза на урожайность 1,8 т/га; 4) расчетная доза на урожайность 2,5 т/га;

- фактор В - химическая защита: 1) без пестицидов; 2) гербицид; 3) фунгицид; 4) инсектицид в фазу начала кущения; 5) инсектицид в фазу начала налива зерна; 6) гербицид + фунгицид; 7) гербицид + инсектицид в фазу начала кущения; 8) гербицид + инсектицид в фазу начала налива зерна; 9) гербицид + фунгицид + инсектицид в фазу начала кущения; 10) гербицид + фунгицид + инсектицид в фазу начала кущения + инсектицид в фазу начала налива зерна (полная защита).

Расчетная доза удобрений определялась методом оптимальных параметров, который разработан в ИОЗ НААНУ. В среднем за годы исследований расчетная доза на урожайность 1,8 т/га составляла К52Р6К0, расчетная доза на урожайность 2,5 т/га составляла К75Р9К0.

Агротехника проведения исследований - общепринятая для юга Украины. Опыты проводились с сортом пшеницы твердой яровой Харьковская 23.

Результаты исследований. Условия вегетационных периодов 2004-2008 гг. отличались по уровню влагообеспеченности пшеницы яровой по фазам ее развития. За четыре года исследований наибольшие запасы продуктивной влаги в фазу всходов были в 2004 и 2008 годах - 126,8 и

118,3 мм соответственно, а наименьшие - в 2005 и 2006 годах - 92,7 и 99,4 мм (таблица 1).

Таблица 1 - Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы

В мм

Вариант Запасы продуктивной влаги Среднее содержание влаги в 1 м слое почвы

Удобрения Химическая защита 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2008 г.

I этап органогенеза

По всем вариантам 126,8 92,7 99,4 118,3

ХІІ этап органогенеза

Без удобрений без пестицидов 45,8 28,6 24,7 43,1 35,5

полная защита 43,1 26,7 22,5 40,2 33,1

^оРбО без пестицидов 38,6 22,0 18,4 36,3 28,8

полная защита 36,5 20,4 16,6 34,0 26,9

Расчетная доза на урожайность 1,8 т/га без пестицидов 41,3 21,5 17,7 39,4 29,9

полная защита 38,9 19,8 15,9 36,8 27,8

Расчетная доза на урожайность 2,5 т/га без пестицидов 40,1 16,6 15,9 32,8 26,4

полная защита 37,9 15,3 14,5 30,8 24,6

Использование запасов почвенной влаги в течение вегетационного периода зависело от удобрений. На вариантах с внесением удобрений влага использовалась интенсивнее, поэтому в фазу полной спелости ее запасы в посевах пшеницы яровой были значительно меньше, чем на варианте без удобрений.

Запасы почвенной влаги в метровом слое почвы в фазу полной спелости отличались по годам исследований. Наибольшими они были в 2004 г. и составляли 36,5-45,8 мм в зависимости от доз внесения удобрений и химической защиты, несколько меньшими в 2008 г. - 30,8-43,1 мм, а наименьшими в 2006 г. - 14,5-24,7 мм.

Поскольку начальные запасы влаги в почве, а также осадки на всех вариантах опыта были одинаковыми, то величина суммарного водопотреб-

ления зависела от формируемой надземной массы и интенсивности потребления растениями влаги в период вегетации. Поэтому на вариантах с внесением удобрений запасы влаги в период уборки зерна были ниже, а величина суммарного водопотребления выше. Так, на вариантах без удобрений и без химической защиты суммарное водопотребление в среднем за годы исследований составило 2131 м3/га, а при внесении удобрений - 2187-2241 м3/га в зависимости от системы защиты растений, что на 56-110 м /га больше (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние удобрений и химической защиты на суммарное водопотребление

В м3/га

Вариант Суммарное водопотребление Среднее

Удобрения Химическая защита 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2008 г.

Без удобрений без пестицидов 2657 1829 1913 2126 2131

полная защита 2684 1848 1935 2155 2156

^0Р60 без пестицидов 2729 1895 1976 2194 2199

полная защита 2750 1911 1994 2217 2218

Расчетная доза на урожайность 1,8 т/га без пестицидов 2702 1900 1983 2163 2187

полная защита 2726 1917 2001 2189 2208

Расчетная доза на урожайность 2,5 т/га без пестицидов 2714 1949 2001 2229 2223

полная защита 2736 1962 2015 2249 2241

В среднем по фактору А в метровом слое почвы общие расходы влаги увеличивались при применении удобрений. Причем, чем больше была доза удобрений, тем больше этот показатель.

Проведение интегрированной защиты растений также повлияло на показатели суммарного водопотребления. Так, на вариантах с химической защитой растений суммарное водопотребление оказалось выше, чем на вариантах без химических обработок.

В результате исследований установлено, что применение минеральных удобрений и химическая обработка растений повлияли на продуктивность использования воды из почвы. Об этом свидетельствуют полученные величины коэффициента водопотребления (таблица 3).

Таблица 3 - Коэффициент водопотребления в зависимости от удобрений и химической защиты

В м3/т

Вариант Коэффициент водопотребления Среднее

Удобрения Химическая защита 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2008 г.

Без удобрений без пестицидов 1898 2814 2898 3485 2774

полная защита 1137 2254 2546 2596 2133

^0Р60 без пестицидов 898 1516 1556 2151 1530

полная защита 705 1202 1270 1732 1227

Расчетная доза на урожайность 1,8 т/га без пестицидов 1145 1597 1612 1966 1580

полная защита 819 1322 1275 1552 1242

Расчетная доза на урожайность 2,5 т/га без пестицидов 1212 1535 1614 2103 1616

полная защита 837 1299 1493 1678 1327

Наиболее эффективное и экономное расходование влаги было отмечено при внесении минеральных удобрений в дозе ^0Р60. На этом фоне на вариантах «без пестицидов» и «полная химическая защита» коэффициент водопотребления составил 1530 и 1227 м3/т соответственно.

В среднем за годы исследования пшеница яровая на формирование одной тонны зерна на вариантах с внесением удобрений расходовала воды от 1227 до 1616 м3 в зависимости от использования химической защиты, а без удобрений и пестицидов - 2774 м3.

Следовательно, при меньшем суммарном водопотреблении пшеницы яровой на вариантах без внесения удобрений на образование единицы урожая тратилось больше влаги. Это объясняется более низким уровнем урожайности.

Исследования показали, что комплексная оптимизация интегрированной защиты и минерального питания посевов пшеницы твердой яровой на фоне оптимизации всех приемов агротехники при благоприятных гид-

рометеорологических условиях года позволяет получить урожай яровой пшеницы до 3,5-4,0 т/га, а в засушливые годы - до 1,5-2,0 т/га (таблица 4).

Таблица 4 - Урожайность яровой твердой пшеницы в зависимости от изучаемых факторов

В т/га

Вариант Урожайность Сред- нее Прибавка урожая

Удобрения Химическая защита 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2008 г. т/га %

Без удобрений без пестицидов 1,40 0,65 0,66 0,61 0,83 - -

полная защита 2,36 0,82 0,76 0,83 1,19 0,36 43,4

^0Р60 без пестицидов 3,04 1,25 1,27 1,02 1,65 0,82 98,8

полная защита 3,90 1,59 1,57 1,28 2,09 1,26 151,8

Расчетная доза на урожайность 1,8 т/га без пестицидов 2,36 1,19 1,23 1,1 1,47 0,64 77,1

полная защита 3,33 1,45 1,57 1,41 1,94 1,11 133,7

Расчетная доза на урожайность 2,5 т/га без пестицидов 2,24 1,27 1,24 1,06 1,45 0,62 74,7

полная защита 3,27 1,51 1,35 1,34 1,87 1,04 125,3

Примечание - НСР05 (т/га) отдельные отличия: фактор А - 0,11-0,29; фактор В - 0,12-0,25; главные эффекты : фактор А - 0,03-0,09; фактор В - 0,06-0,12.

Так, урожайность в вариантах без внесения удобрений и химической защиты в среднем за годы исследования (кроме 2007 года, когда в результате сильной почвенной и воздушной засухи посевы яровой пшеницы практически не образовали зерно) составляла 0,83 т/га, а при применении удобрений повышалась в 1,7-2,5 раза в зависимости от системы защиты растений. Внесение рекомендованных норм удобрений ^0Р60 обеспечило урожайность на уровне 1,65-2,09 т/га, расчетной нормой на урожайность 1,8 т/га (^Р6) - 1,47-1,94 т/га, расчетной нормой на урожайность 2,5 т/га (N7^9) - 1,45-1,87 т/га, без удобрений - 0,83-1,19 т/га.

Прибавка урожая от внесения рекомендованной дозы удобрений составил 0,82-1,26 т/га (в процентном отношении 98,8-151,8 %), от расчетной

нормы удобрений - 0,62-1,11 т/га и 74,7-133,7 % соответственно.

Между суммарным водопотреблением яровой пшеницы и урожаем зерна существует положительная связь, описываемая уравнением, коэффициент корреляции которого составляет 0,85:

y = 0,0097x - 19,779, R2 = 0,7244.

Выводы:

1 Использование запасов продуктивной влаги в течение вегетационного периода пшеницы яровой зависело от уровня минерального питания. На вариантах с применением удобрений влага использовалась интенсивнее, поэтому в фазу полной спелости запасы продуктивной влаги на посевах пшеницы яровой были значительно меньше, чем на варианте без удобрений.

2 Общие расходы влаги зависели от погодных условий, величины формируемой надземной массы и интенсивности потребления растениями влаги в период вегетации. Поэтому на вариантах с внесением удобрений величина суммарного водопотребления была выше, чем без удобрений -2187-2241 и 2131 м3/га соответственно.

3 Проведение интегрированной защиты растений также увеличивало суммарное водопотребление в среднем по фактору на 21 м /га.

4 Наименьший коэффициент водопотребления был на вариантах, где проводили полную химическую защиту на фоне внесения рекомендованной дозы удобрений и расчетной на урожайность 1,8 т/га. В среднем за годы исследований он составлял 1227 и 1242 м3/т соответственно.

5 Внесение удобрений рекомендованной дозой дает возможность экономить на формировании каждой тонны зерна пшеницы твердой яровой 983-1075 м воды или 40,1-43,8 %, что в засушливых условиях зоны дает возможность формировать больший урожай зерна.

6 В зоне рискованного земледелия лимитирующим фактором являются запасы продуктивной влаги в почве и пшеница яровая, как влаголю-

бивая культура, реагирует на погодные условия. Во влажные годы она способна формировать урожай до 3,5-4,0 т/га, в засушливые - до 1,5-2,0 т/га, в остро засушливые практически не образует зерно.

7 В среднем за годы исследований наибольшую урожайность обеспечило применение гербицида, фунгицида и инсектицида на фоне внесения удобрений дозой ^0Р60 - 2,09 т/га, что превысило контроль на 1,26 т/га. Проведение идентичной химической защиты, но при внесении расчетной нормы удобрений на урожайность 1,8 т/га обеспечило урожайность 1,94 т/га. Хотя она и меньше, чем при внесении удобрений дозой Н50Р60, однако экономически более целесообразная.

Список использованных источников

1 Ушкаренко, В. О. Зрошуване землеробство / В. О. Ушкаренко. -К.: Урожай, 1994. - 328 с.

2 Фокеев, П. М. Яровая пшеница на юго-востоке / П. М. Фокеев // Научные труды НИИСХ Юго-востока. - Саратов, 1961. - Вып. 20. -183 с.

3 Заленский, В. А. Водообеспеченность растений - важный фактор стабильности урожаев / В. А. Заленский // Сельское хозяйство. - 2005. -№ 6(38). - С. 14-15.

4 Г оголев, И. Н. Орошение на Одесщине / И. Н. Г оголев // Почвенноэкологические и агротехнические аспекты. - Одесса: Ред.-изд. отдел, 1992. - 436 с.

5 Гусев, М. Г. Продуктивність проміжних пізньолітніх кормових сумішок залежно від норм азотних добрив / М. Г. Гусев // Зрошуване землеробство (Республіканський міжвідомчий тематичний науковий збірник). - Київ: Урожай, 1991. - Вип. 36. - С. 69-76.

6 Шевченко, О. І. Продуктивність і якість зерна пшениці ярої за різних способів застосування фізіологічно активних речовин / О. І. Шевченко // Наук. праці Полтавської державної аграрної академії. - Полтава,

2005. - Т. 4(23). - С. 280-285.

7 Шотт, П. Р. Фиксация атмосферного азота в однолетних агрофитоценозах / П. Р. Шотт. - Барнаул, 2007. - 169 с.

Коваленко Анатолий Михайлович - кандидат сельскохозяйственных наук, Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (ИОЗ НААНУ), заведующий лабораторией неполивного земледелия.

Контактный телефон: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru

Kovalenko Anatoliy Mikhaylovich - Candidate of Agricultural Sciences, Institute of the Irrigated Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Head of the Laboratory of Rainfed Farming.

Contact telephone number: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru

Новохижний Николай Владимирович - Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (ИОЗ НААНУ), научный сотрудник. Контактный телефон: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru

Novohizhniy Nikolay Vladimirovich - Institute of the Irrigated Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Researcher.

Contact telephone number: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru

Тимошенко Григорий Захарович - кандидат сельскохозяйственных наук, Институт орошаемого земледелия Национальной академии аграрных наук Украины (ИОЗ НААНУ), старший научный сотрудник.

Контактный телефон: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru

Timoshenko Grigoriy Zakharovich - Candidate of Agricultural Sciences, Institute of the Irrigated Farming of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine (IIF NAASU), Senior Researcher.

Contact telephone number: (038) (0552) 361-196.

E-mail: izpr_ua@mail.ru