Формирование высокобелкового зерна яровой сильной пшеницы в Оренбургской области в зависимости от погодных условий и минерального питания

К снижению показателя урожайности на 0,40 т/га при вспашке (вар. II), на 0,35 при рыхлении (вар. IV), на 0,50 т/га при дифференцированном способе обработки (вар. VI) привела мелкая обработка. При нулевой обработке с 1975 г. (вар. VII) урожайность была ниже контроля на 1,53 и на 1,35 т/га с 2008 г. (вар. VIII).

Лето 2016 г. было умеренно тёплым с достаточным количеством осадков. Средняя температура за летний период составила +19,3°С при средней многолетней температуре +17,2°С. Выпало осадков 196 мм.

В 2016 г. урожайность пшеницы составила 4,25 т/га на контроле, при безотвальном способе (рыхление на глубину 28—30 см) была ниже контроля на 0,35 (вар. III), при дифференцированном — выше на 0,40 т/га (вар. V). Высокая урожайность этого года объясняется благоприятными климатическими условиями.

При уменьшении глубины зяблевой обработки почвы урожайность снижалась на 0,75 т/га при отвальном (вар. II), на 0,80 — при безотвальном (вар. IV), на 0,90 — при дифференцированном (вар. VI) способах обработки почвы. При нулевой обработке с 1975 г. урожайность была ниже контроля на 2,20, с 2008 г. - на 2,85 т/га.

За девять лет исследования (2008-2016 гг.) урожайность яровой пшеницы (первой после занятого пара) на контроле составила 3,11 т/га (вар. I), по безотвальному способу (28-30 см) была ниже уровня контрольного варианта на 0,07 т/га (вар. III), по дифференцированному (28-30 см) - больше на 0,24 (вар. V) (рис.).

Мелкая глубина обработки приводит к уменьшению показателя урожайности на 0,34 т/га при отвальном и безотвальном, на 0,43 — при дифференцированном способах.

При отказе от зяблевой обработки (нулевая обработка с 1975 г.) урожайность формировалась ниже контроля (отвальный способ, вспашка на глубину 28—30 см) на 1,12 т/га, с 2008 г. была ниже контроля на 0,80 т/га.

Более длительное применение нулевой обработки почвы (с 1975 г.) приводит к снижению урожайности.

Вывод. Результаты исследования урожайности яровой пшеницы, возделываемой при разноглубинных способах основной обработки, свидетельствуют об эффективности дифференцированного и отвального способов (28—30 см). Полученные данные показывают, что уменьшение глубины обработки почвы снижает урожайность возделываемой сельскохозяйственной культуры, что также подтверждается результатами других исследователей.

Литература

1. Вайцеховская С.С. Ресурсосберегающие технологии как основа повышения эффективности мясного скотоводства // Молодой учёный. 2013. № 7. С. 148-153.

2. Пыхтин И.Г. Теоретические основы эффективного применения современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур / И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев, Л.Б. Нит-ченко, В.А. Плотников // Земледелие. 2016. № 6. С. 16-19.

3. Завалин АА. Научно обоснованные агротехнологии — основа успеха // Земледелие. 2014. № 3. С. 30—32.

4. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., Гостев А.В. и др. Теоретические основы формирования агротехнологической политики применения нулевых и поверхностных обработок почвы под зерновые культуры для модернизации земледелия. Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2012. 76 с.

5. Черкасов Г.Н. Основные направления агротехнологической модернизации земледелия // Агротехнологическая модернизация земледелия: матер. всерос. науч-практич. конф. Курск, 2013. С. 3—6.

6. Бакиров Ф.Г. Роль способа посева в повышении эффективности ресурсосберегающих технологий и урожайности // Зерновое хозяйство. 2006. № 8. С. 11 — 12.

7. Каргин И.Ф., Зубарев А.А., Иванова Н.Н. Способы основной обработки аллювиальной почвы и продуктивность звена севооборота // Земледелие. 2014. № 1. С. 19—21.

8. Кислов А.В., Васильев И.В., Демченко П.В. Экономическая эффективность ресурсосберегающих технологий возделывания гречихи в степной зоне Южного Урала // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 1 (39). С. 28—30.

Формирование высокобелкового зерна яровой сильной пшеницы в Оренбургской области в зависимости от погодных условий и минерального питания

Г.Н. Сандакова, к.т.н., В.И. Елисеев, к.с.-х.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

Одной из наиболее актуальных проблем современности является увеличение производства растительного белка в питании человека [1]. Среди важнейших его источников выделяется пшеница. Специфика погодных условий определила статус Оренбургской области как одного из ведущих регионов по производству зерна яровой сильной пшеницы, обладающей высокими технологическими и пищевыми достоинствами [2].

Производство яровой мягкой пшеницы сильных сортов в Оренбургской области осуществляется в контрастных погодных условиях, что приводит к высокой вариабельности белка по годам, причём в последние годы наметилась устойчивая тенденция его снижения [2].

На количество белка в зерне пшеницы влияют сорт, природно-климатические условия конкретной территории и агротехнические мероприятия, применяемые при выращивании культуры [3], в том числе условия питания растений за счёт использования минеральных удобрений. В последние годы

TT N P

ttt. NwK20

TV PK

30 20

V N P K

30 30 20

по рассматриваемой проблеме накоплен большой экспериментальный материал [4—7], но применительно к Оренбургской области исследований недостаточно, все результаты получены в краткосрочных опытах. Восполнить пробелы возможно с помощью длительных стационарных опытов. Такую работу специалисты Оренбургского НИИСХ проводят в центральной зоне области с 1972 г. и по настоящее время. Исследования ведутся на основе точного расчёта с применением математического моделирования и вычислительной техники [8, 9].

Цель исследования — определение оптимальных параметров погодных факторов и фонов минеральных удобрений, способствующих формированию высокобелкового зерна яровой сильной пшеницы.

Материал и методы исследования. Работа базировалась на многолетних (1976—2015 гг.) экспериментальных данных по содержанию белка в зерне яровой мягкой пшеницы сильного сорта, полученных в стационарном опыте в пятипольном зернопаровом севообороте. Научно-хозяйственные опыты проводили по схеме, включающей десять вариантов применения удобрений:

T. Без удобрений (контроль) VT. N60P60K40

VTT. N^P^

VTTT. N60P30K20

TX. N30P60K20

X. N60P260K140

Почвы опытных делянок представлены чернозёмом обыкновенным среднемощным, тяжелосуглинистым с содержанием в слое 0—30 см гумуса 4,7—5,5%, подвижного фосфора — 2,3—2,8 мг, обменного калия — 26,7—38,4 мг на 100 г почвы.

Под вспашку вносили мочевину, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий. Применяли в опыте общепринятую для центральной зоны Оренбуржья агротехнику. С целью изучения влияния погодных условий на качество зерна пшеницы были привлечены агрометеорологические данные Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

В процессе исследования применяли методы нелинейного корреляционного и множественного регрессионного анализов с помощью прикладных программ ЕхБе1 и Statistika на ПЭВМ.

Результаты исследования. С 1975 по 2015 г. отмечался 21% лет (ГТК =0,71 ед.) засушливых и 52% лет (ГТК =0,37 ед.) очень засушливых. Колебания погоды привели к вариабельности (V = 11,20%) содержания белка по годам. Так, при среднемноголетнем его значении на контроле (неудобренный фон) 12,11+1,36% в засушливом 1984 г. (ГТК = 0,50 ед.) отмечалось до 16,10% белка в зерне, во влажном 2000 г. (ГТК = 1,34) - до 9,10%. На удобренном фоне среднемноголетнее содержание белка в различные по погодным условиям годы составило 13,11+1,30%, превышение над контролем наблюдалось на всех фонах питания.

Среди изученных фонов минерального питания наибольшим содержанием белка выделились варианты с двойной дозой азота: К60Р60К40 (13,34%), К60Рз0К20 (13,61%), КбоР2боК14о (13,59%6, превышение над контролем составило 1,43; 1,50; 1,48% соответственно. Варианты удобрений с одинарной и половинной дозой азота — ^0Р30 (13,05%); ^0К20 (13,09%); ^0Р30К20 (13,34%); ^5Р15К10 (12,97%) обеспечили несколько меньшее превышение над контролем 0,94; 0,98; 1,23%. Самое низкое содержание белка выявлено в вариантах с половинной дозой азота К15Р15К10 (12,97%) и в вариантах парного сочетания фосфора и калия Р40К20 (12,12%), прибавка к контролю составила 0,86—0,01% соответственно.

Оценка качества зерна яровой сильной пшеницы по содержанию белка согласно требованиям ГОСТа (табл. 1) показывает, что за 34 года все варианты с внесением удобрений повысили вероятность получения высококлассного зерна по сравнению с контролем. Особенно выделились варианты с

двойной дозой азота: N60^40; М60Р30К20; М60Р260К140, на которых вероятность получения белка 1-го класса (14,5% и более) составила 24, 24 и 21% лет соответственно.

Варианты удобрений с одинарной дозой азота:

^0Р30; ^0Р30К20; N30P60K20, а также с поло-

винной дозой питательных веществ ^5Р15К10 обеспечили получение зерна 1-го класса в 9—12% лет. Меньшая вероятность получить высококлассное зерно 1-го класса была характерна для варианта без азота на фоне парных сочетаний фосфора и калия Р30К20 (6% лет).

В годы формирования высокого содержания белка 15,2-16,5% (1984, 1987, 1988, 1995, 1996, 1998 гг.) наблюдался повышенный температурный режим воздуха на протяжении всего периода вегетации (посев - полная спелость), средние и максимальные температуры превысили средне-многолетние (19,75+1,62 и 28,13±3,69°С) и составили соответственно 21,13+1,49 и 29,44+1,83°С. Аномально высокая температура (средняя +23,92, максимальная +35,72°С) в 2010, 2012 гг. привела к ухудшению условий налива и созревания зерна, что сопровождалось снижением урожайности на 75-62% и содержания белка до 11-12%.

Осадков за период вегетации яровой сильной пшеницы (посев - полная спелость) в годы формирования высокого белка выпало от 41 мм (1988 г.) до 91 мм (1984 г.), что составило 36 и 81% среднемноголетних (113+56 мм). Гидротермический коэффициент за период вегетации в такие годы имел очень низкие значения (ГТК = 0,2-0,60 ед.) и характеризовал годы как очень засушливые. В годы с большей влагообеспеченностью: 1990 (ГТК= 1,16); 1993 (ГТК= 1,07); 2000 (ГТК= 1,34 ед.), которые характеризовались повышенным количеством осадков (223, 207 и 232 мм соответственно при среднемноголетнем 113 мм ) и пониженным температурным режимом за период вегетации (18,58;

1. Классность зерна яровой сильной пшеницы по содержанию белка

Вариант - доза удобрения, кг д.в. на 1 га Вероятность классов, случаев / %

1-й 2-й 3-й 4-й 5-й

I - контроль 2/6 3/9 8/24 2о/59 1/3

II - ВДо 3/9 8/24 17/5о 6/18 о/о

III - адо 4/12 9/26 14/41 7/21 о/о

IV - РзоК2о 2/6 3/9 9/26 19/56 1/3

V - ВДоК, 3/9 12/35 14/41 5/15 о/о

VI - К6оР6оК4о 8/24 7/21 17/5о 2/6 о/о

VII - вд^о 4/12 8/24 14/41 8/24 о/о

VIII - КбоРзоК2о 8/24 8/24 17/5о 1/3 о/о

IX - КзоРбоК2о 4/12 5/15 11/32 14/41 о/о

Х - ^боР2боК14о 7/21 9/26 15/44 3/9 о/о

Всего: случаев/% 45/13 72/21 136/4о 85/25 2/1

Удобрен.: случаев/% 43/14 69/23 128/42 65/21 1/о

18,78; 18,24°С при среднемноголетней 19,75°С), формировалось зерно с пониженным содержанием белка 12,63; 11,72; 12,30% соответственно. Всё это привело к необходимости дать оценку роли погодных факторов в формировании белка, выявить их параметры и найти величины, оптимальные для формирования высокого содержания белка в зерне яровой сильной пшеницы.

Применив метод нелинейного корреляционно-регрессионного анализа, получили математические (регрессионные) модели «температура — белок» яровой сильной пшеницы по периодам вегетации посев — колошение и колошение — полная спелость. При рассмотрении связей белка с температурой воздуха установлено существование сильных зависимостей между этими факторами (^ух= 0,80—0,84), которые описываются уравнениями регрессии в 64—70% случаев.

Проанализировав полученные зависимости, выявили, что формированию белка 1-го класса (14,5% и более) способствует следующая температура в первый период вегетации (посев — колошение): средняя — 19,54—20,41°С, максимальная — 26,58—27,62°С, минимальная — 13,43—13,67°С; во второй период вегетации (колошение — полная спелость): средняя температура 22,65—24,75°С, максимальная — 30,08—32,06°С, минимальная — 14,91—17,39°С; за весь период вегетации (посев — полная спелость): средняя — 20,26—21,55°С, максимальная — 27,44—29,15°С, минимальная — 13,42—14,20°С.

Снижение средней, максимальной и минимальной температуры воздуха в первый период вегетации до 15,71; 21,86; 9,43°С соответственно, во второй период — до 19,46; 26,39: 13,73°С, за весь период вегетации — до 17,06; 25,73; 11,30°С привело к формированию белка 2-го класса (13,5%).

Важно было оценить вклад осадков и запасов продуктивной влаги в почве в обеспечение белка, выявить их параметры и найти величины, оптимальные для формирования высокобелкового зерна яровой сильной пшеницы.

Для первого периода вегетации посев — колошение получена регрессионная модель «осадки — белок». Выявлено, что формированию белка 2-го класса (13,5% и более) (теоретического) способствуют осадки первого периода вегетации не более 143 мм, увеличение осадков до 207 мм приводит к снижению белка до 12,52%. Для второго периода вегетации колошение — полная спелость получена регрессионная модель «суммарная влага — белок». Установлено, что на период колошение — полная спелость сумма запасов продуктивной влаги и осадков за данный период в рассматриваемых пределах 25—56 мм обеспечивает получение белка 14,5% и более (1-й класс), увеличение же суммарной влаги до 134—205 мм приводит к снижению белка до 13,5-13,9% (2-й класс).

Также была проведена оценка роли влаго-обеспеченности (по ГТК) в формировании белка. В результате поиска количественных связей белка с ГТК было выявлено в первый период вегетации наличие сильной зависимости между рассматриваемыми факторами (^ух= 0,83), которая описывается уравнением регрессии в 68% случаев. Установлено, что ГТК в пределах 0,21-0,24 ед. в первый период вегетации сильной пшеницы способствует формированию белка 1-го класса (14,5% и более), увеличение ГТК до 1,16 ед. сопровождается снижением белка до 13,5% (2-й класс), дальнейшее увеличение ГТК до 2,00 ед. приводит к снижению белка до 12,86%.

Изучая совместное влияние погодных факторов и удобрений на содержание белка, был применён метод множественного регрессионного анализа (табл. 2), что позволило получить регрессионные модели «погода - удобрения - белок». Установлено, что при данном сочетании включённых в уравнение погодных факторов наибольшее влияние на формирование белка оказывают минеральные удобрения с двойной дозой азота — К60Р60К40,

^60Р30К20 и ^60Р260К140.

С вероятностью 60% можно утверждать, что в первый период вегетации

2. Регрессионные модели совместного влияния погодных факторов и минеральных удобрений на содержание белка яровой сильной пшеницы в период посев — колошение, центральная зона Оренбургской области

Независимая переменная Коэффициент регрессии Стандартная ошибка Т-зна-чение Уровень значимости ß-коэф-фициент

Посев - колошение

Свободный член 6,53 1,30 5,01 0,00 -

Максимальная температура воздуха, °С (х;) -0,11 0,03 -3,08 0,00 -0,29

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х2) 0,20 0,04 4,93 0,00 0,39

Продолжительность периода, дн. (х3) 0,08 0,01 6,41 0,00 0,38

Запас продуктивной влаги к севу, мм (х4) 0,02 0,04 4,24 0,00 0,21

Контроль (без удобрения) (х5) -1,00 0,22 -4,49 0,00 -0,21

У! = 6,53-0,11х; + 0,20х2+0,08х3 + 0,02х4 - 1,00х5 (контроль) ± 1,21%

Свободный член 6,37 1,55 -2,28 0,00 -

Максимальная температура воздуха, °С (х;) -0,11 0,03 -3,02 0,00 -0,29

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х2) 0,20 0,04 4,83 0,00 0,39

Продолжительность периода, дн. (х3) 0,08 0,01 6,28 0,00 0,38

Запас продуктивной влаги к севу, мм (х4) 0,02 0,04 4,16 0,00 0,21

^(,Рб0К40 (х5) 0,58 0,23 2,58 0,01 0,12

У2= 6,37-0,11х1+ 0,20х2+ 0,08х3+ 0,02х4+ 0,58х5 (N60P60K40) ± 1,24%

увеличение среднего дефицита влажности на 1 мбар, продолжительности первого периода вегетации на 1 день, запасов продуктивной влаги к севу на 1 мм и уменьшение максимальной температуры воздуха на 1°С приводят к повышению содержания белка на 0,20; 0,08; 0,02 и 0,11% соответственно, а каждый килограмм д.в. на 1 га удобрений К60Р60К40, ^0Р30К20 и К60Р260К140 совместно с погодными факторами способен увеличить содержание белка яровой сильной пшеницы на 0,58; 0,64; 0,66% соответственно. Удобрения с двойной дозой фосфора (К30Р60К20), без азота (Р30К20), а также контроль сдерживают рост белка (коэффициент частной регрессии (Р = -0,10—(-0,21) на 0,36; 1,01; 1,00% соответственно, особенно это наблюдается во влажные годы.

Вывод. Для повышения стабильности производства сильной пшеницы и эффективности внедряемых агротехнических мероприятий необходимо учитывать особенности погоды предстоящего сезона. Разработанные регрессионные модели влияния погодных факторов и минеральных удобрений на содержание белка могут быть применены на практике для прогноза содержания белка яровой сильной пшеницы в Оренбургской области.

Литература

1. Минеев В.Г., Павлов А.Н. Агрохимические основы повышения качества зерна пшеницы. М.: Колос, 1981. 288 с.

2. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научное обоснование зон оптимального размещения производства и глубокой переработки высококачественного зерна яровой пшеницы в степи Южного Урала. Оренбург, 2012. 222 с.

3. Павлов А.Н. Внешние условия и внутренние факторы, определяющие содержание белка в зерне пшеницы // Проблемы белка в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1975. С. 167—173.

4. Крючков А.Г., Елисеев В.И., Абдрашитов Р.Р. Влияние минеральных удобрений на содержание белка в зерне яровой твёрдой пшеницы и его сбор в центре Оренбургского Пред-уралья // Зерновое хозяйство России. 2012. № 6. С. 47—49.

5. Ряховский А. В., Батурин И. А., Березнев А. П. Агрономическая химия в приложении к условиям степных районов Российской Федерации. Оренбург, 2004. 283 с.

6. Елисеев В.И. Зависимость содержания белка в зерне яровой мягкой пшеницы от систематического внесения различных доз минеральных удобрений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 14-16.

7. Сандакова Г.Н., Елисеев В.И. Оценка влияния погодных условий и минерального питания на урожайность яровой сильной пшеницы в Оренбургском Предуралье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 19-21.

8. Сандакова Г.Н. Модели погодных условий и агротехнических приёмов возделывания для формирования высокобелкового зерна яровой мягкой пшеницы в центральной зоне Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6 (56). С. 227-231.

9. Сандакова Г.Н., Елисеев В.И. Параметры моделей погодных факторов для формирования урожая яровой сильной пшеницы в условиях степной зоны Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 16-18.

Влияние элементов продуктивности колоса на урожайность яровой мягкой пшеницы на склоновых землях Оренбургского Предуралья

А.Л. Панфилов, к.с.-х.н, ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

Урожайность — комплексный показатель, складывающийся за счёт различных элементов структуры урожая. Характер связи этих элементов таков, что позволяет усилить либо ослабить один

или несколько признаков для того, чтобы получить их оптимальное сочетание и, как результат, высокую продуктивность. Повышение урожайности мягкой пшеницы в бульшей степени обусловлено изменением массы зерна с колоса и числа зёрен в нём [1].