Цель исследования – изучить влияние условий года, предшественников и уровней питания на урожайность яровой мягкой пшеницы. Исследование проводилось в степной зоне Республики Тыва на темно-каштановых, среднесуглинистых почвах, в трехпольном севообороте с короткой ротацией (чистый пар – пшеница – пшеница; чистый пар – многолетние травы – пшеницы; чистый пар – овес – пшеница) бессменная пшеница, на двух фонах питания: без применения удобрений (контроль, фон 0), применение удобрений – (фон 1). Лучшими предшественниками яровой мягкой пшеницы были многолетние травы и чистые пары. В умеренно увлажненные годы урожайность пшеницы после многолетних трав и чистого пара в среднем составила 2,62 т/га, в избыточно влажные годы – 1,35 т/га. Это объясняется высоким содержанием нитратного азота в почве в начальном периоде роста и развития пшеницы по этим предшественникам. Применение минерального удобрения увеличивало урожайность яровой пшеницы после многолетних трав и чистого пара в умеренно увлажненные годы в среднем на 4,2 %, а в избыточно влажные годы – в среднем на 21,9 %. Запасы влаги в весенний период больше зависели от гидротермических условий предыдущего года исследований, чем от предшественников. Парование в умеренно увлажненные годы накапливало на 19,5 % больше продуктивной влаги, чем другие предшественники. В избыточно влажные годы лучшие условия увлажнения складывались после многолетних трав с внесением удобрения, где продуктивной влаги было на 4,5 % больше, чем на контроле.
гидротермические условия, яровая пшеница, урожайность, предшественники, почва
Введение. В Республике Тыва в степной и сухостепной зоне пшеница занимает значительную площадь (50–51 %) [1]. Большинство хозяйств получают невысокую урожайность зерна этой культуры. Средняя величина урожайности яровой пшеницы по республике составляет 0,8 т/га [2]. Одной из причин снижения урожая пшеницы является нарушение чередования культур в севообороте. Наукой и сельскохозяйственной практикой доказано, что неправильное чередование культур приводит к резкому истощению почвы и, как следствие, снижению урожайности [3, 4]. Другой причиной снижения урожайности пшеницы является сокращение внесения минеральных удобрений. В республике с 1996 г. резко снизилось внесение минеральных удобрений – в 13,5 раза (с 54 до 4 кг/га). Почти все почвы Тувы, кроме южных черноземов, характеризуются пониженным содержанием азота, 32 % площади пашни имеют низкую обеспеченность подвижным фосфором и нуждаются в ежегодном внесении фосфорных удобрений. Такая ситуация указывает на необходимость регулирования азотного и фосфорного режима почв [5–7].
Цель исследования – изучить влияние условий года, предшественников и уровней питания на урожайность яровой мягкой пшеницы.
Материалы и методы. Исследование по изучению севооборотов проводится с 2006 г. на опытно-экспериментальных полях Тувинского НИИСХ. Почва опытного участка – темно-каштановая, по гранулометрическому составу – легкий суглинок. Нейтральная реакция почвенного раствора – рН 7,0, содержание гумуса – 4,6–4,7 %, общего азота – 0,20 %. Обеспеченность подвижным фосфором по Мачигину – средняя (16 мг/кг), обменным калием по Мачигину – низкая (138 мг/кг).
В 2017 г. заложены трехпольные севообороты с короткой ротацией (чистый пар – пшеница – пшеница; чистый пар – многолетние травы – пшеницы; чистый пар – овес – пшеница) бессменная пшеница. Поля севооборотов размещались рендомизированно, площадь учетной делянки 84 м2, в 3-кратной повторности. Опыты заложены на двух фонах питания: без применения удобрений (контроль, фон 0), с применением удобрений (фон 1). Удобрение в виде нитроаммофоски вносили вручную весной под предпосевную культивацию из расчета 60 кг д.в./га. Обработка чистого пара начиналась с ранневесеннего боронования БИГ-3 на глубину 6–8 см в III декаде апреля. Предпосевная обработка почвы производилась СЗС-2,1. Посев пшеницы проведен сеялкой СЗС-2,1. Влажность почвы определяли по ГОСТ 13386-5-93. Содержание нитратного азота проводили ионо-селективным методом по ГОСТ 20951-86. Содержание подвижного фосфора определяли методом Мачигина в модификации ЦИНАО. Урожайность пшеницы определяли сноповым методом. Статистическая обработка проведена с помощью программы Snedecor [8].
По агрометеорологическим условиям годы исследования различались. Так, агрометеорологические условия 2019 г. характеризовались по гидротермическому коэффициенту как умеренно увлажненные (ГТК = 1,34). Осадки, выпавшие в фазу кущения пшеницы (в II декаде июня их выпало 15,3 мм, что составило 95,6 % от нормы) и фазу выхода в трубку (в I декаде июля их выпало 27,8 мм, что составило 139 % от нормы), благоприятно сказались на росте и развитии яровой мягкой пшеницы (рис.).
Неустойчивыми условиями увлажнения были отмечены 2020 и 2021 гг. По агрометеорологическим условиям годы характеризовались как избыточно влажные (ГТК = 1,95–1,81). Сильные засухи наблюдались во II декаде июня, где отклонение осадков от среднемноголетних составило: в 2020 г. – 86,3 %; в 2021 г. – 56,2 %. Основное количество осадков выпадало на вторую половину вегетационного периода. Так, в 2020 г. в III декаде июля выпало 79,9 мм осадков, что больше многолетних значений на 56,9 мм, а в 2021 г. выпало 82,1 мм, что больше на 59,1 мм.
Метеорологические условия критических фаз роста и развития яровой мягкой пшеницы
Результаты и их обсуждение. Среди зерновых хлебов яровая пшеница предъявляет наиболее высокие требования к плодородию почвы. В засушливых условиях Республики Тыва запасы влаги наряду с питательными веществами являются главными элементами плодородия.
В исследовании к моменту посева яровой мягкой пшеницы наибольшее содержание продуктивной влаги в почве было отмечено в избыточно влажные годы (в среднем 116,9 мм), в умеренно увлажненный год влаги было меньше на 34,5 мм (табл. 1). Применение минеральных удобрений в избыточно влажные годы достоверно увеличивало влажность почвы на 7,8 %.
Лучшие условия увлажнения в этот период исследования складывались по чистому пару, где влаги в метровом слое почвы было в среднем на 15,5 % больше, чем после других предшественников.
На запасы продуктивной влаги в почве в фазу кущения существенное влияние оказывали только гидротермические условия вегетационного периода. Так, в избыточно влажные годы в метровом слое почвы в среднем влаги было на 38,4 мм больше, чем в умеренно увлажненном году.
Таблица 1
Влияние предшественников и уровней питания на запасы продуктивной влаги
в метровом слое почвы на посевах яровой мягкой пшеницы, мм
|
Предшественник |
Умеренно увлажненный год (2019 г.) |
Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.) |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Посев |
||||
|
Чистый пар |
91,1 |
101,8 |
123,0 |
126,8 |
|
Пшеница |
77,9 |
83,6 |
115,1 |
115,5 |
|
Многолетние травы |
54,4 |
71,2 |
109,5 |
132,5 |
|
Овес |
89,0 |
90,1 |
107,3 |
105,5 |
|
Среднее |
78,1 |
86,7 |
113,7 |
120,1 |
|
НСР05 А = 7,181; В = 3,834; С = 3,834 |
||||
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Кущение |
||||
|
Чистый пар |
77,6 |
80,5 |
107,4 |
115,5 |
|
Пшеница |
86,0 |
89,7 |
116,3 |
117,3 |
|
Многолетние травы |
66,0 |
67,2 |
113,2 |
123,3 |
|
Овес |
70,0 |
71,3 |
110,6 |
111,9 |
|
Среднее |
74,9 |
77,2 |
111,8 |
117,0 |
|
НСР05 А = 10,062; В = 5,373; С = 5,373 |
||||
|
Уборка |
||||
|
Чистый пар |
89,8 |
112,1 |
111,6 |
112,1 |
|
Пшеница |
89,6 |
96,9 |
110,7 |
119,5 |
|
Многолетние травы |
124,3 |
164,4 |
112,2 |
164,0 |
|
Овес |
153,4 |
162,2 |
105,2 |
113,2 |
|
Среднее |
114,3 |
133,9 |
109,9 |
127,2 |
|
НСР05 А = 13,879; В = 7,410; С = 7,410 |
||||
Здесь и далее: 0 – контроль; 1 – удобрение; А – предшественник; В – гидротермические условия; С – уровень питания.
В период уборки отмечена достоверная разница по содержанию продуктивной влаги в почве между предшественниками и удобренными и неудобренными вариантами. Максимальное количество влаги в метровом слое почвы было отмечено после многолетних трав и овса и в среднем составляло 141,2 и 133,5 мм соответственно. Применение минерального удобрения увеличивало влажность почвы в период уборки в среднем на 16,5 %.
Одним из факторов увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур является обеспеченность растений элементами питания и прежде всего азотом.
В данном исследовании гидротермические условия вегетационного периода оказали существенное влияние на накопление нитратного азота в пахотном слое почвы. Так, в период посева яровой мягкой пшеницы в умеренно увлажненном году количество N-NО3 в почве было в среднем на 6,1 мг/кг больше, чем в избыточно влажные годы; в фазу кущения – на 7,1; в фазу уборки – на 9,2 мг/кг (табл. 2).
Таблица 2
Содержание нитратного азота в пахотном слое почвы на посевах яровой мягкой пшеницы
в зависимости от предшественников и уровней питания, мг/кг
|
Предшественник |
Умеренно увлажненный год (2019 г.) |
Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.) |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Посев |
||||
|
Чистый пар |
15,7 |
18,0 |
6,4 |
8,6 |
|
Пшеница |
8,0 |
8,6 |
6,0 |
7,3 |
|
Многолетние травы |
18,0 |
22,1 |
8,6 |
13,2 |
|
Овес |
8,0 |
13,7 |
5,7 |
7,6 |
|
Среднее |
12,4 |
15,6 |
6,7 |
9,2 |
|
НСР05: А = 2,905; В = 1,551; С = 1,551 |
||||
|
Кущение |
||||
|
Чистый пар |
10,0 |
14,0 |
2,2 |
3,5 |
|
Пшеница |
9,0 |
11,0 |
3,5 |
4,4 |
|
Многолетние травы |
14,0 |
18,0 |
4,3 |
8,6 |
|
Овес |
8,0 |
10,0 |
4,1 |
7,3 |
|
Среднее |
10,3 |
13,3 |
3,5 |
6,0 |
|
НСР05: А = 1,351; В = 0,721; С = 0,721 |
||||
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Уборка |
||||
|
Чистый пар |
14,0 |
16,0 |
2,0 |
3,2 |
|
Пшеница |
13,5 |
18,5 |
3,3 |
4,0 |
|
Многолетние травы |
11,9 |
16,1 |
7,1 |
7,5 |
|
Овес |
9,0 |
10,1 |
3,9 |
4,5 |
|
Среднее |
12,1 |
15,2 |
4,1 |
4,8 |
|
НСР05: А = 1,510; В = 0,806; С = 0,806 |
||||
Максимальное количество нитратного азота как в умеренно увлажненные, так и избыточно влажные годы накапливается в почве после многолетних трав, в среднем в 1,4 раза больше, чем после непаровых предшественников. Преимущество чистого пара в накоплении азота нитратов было отмечено в умеренно увлажненном году, период посева и уборки. Применение минерального удобрения в умеренно увлажненные годы увеличивало количество нитратного азота в пахотном слое почвы в среднем на 30 %.
На формирование урожая яровой мягкой пшеницы большое влияние оказывало также фосфорное питание.
Содержание Р2О5 (по методу Мачигина) к моменту посева яровой мягкой пшеницы в среднем по опыту составило 21,3 мг/кг (табл. 3). Это соответствует среднему его содержанию в почве. Небольшое увеличение подвижного фосфора было отмечено в почве после овса и в среднем составило 24,6 мг/кг.
Таблица 3
Содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы на посевах
яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественников и уровней питания, мг/кг
|
Предшественник |
Умеренно увлажненный год (2019 г.) |
Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.) |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Посев |
||||
|
Чистый пар |
14,4 |
16,7 |
20,1 |
22,1 |
|
Пшеница |
20,4 |
19,6 |
21,3 |
24,8 |
|
Многолетние травы |
18,8 |
14,4 |
22,1 |
27,4 |
|
Овес |
27,4 |
32,8 |
18,7 |
19,6 |
|
Среднее |
20,3 |
20,9 |
20,6 |
23,5 |
|
НСР05: А = 1,986; В = 1,061; С = 1,061 |
||||
|
Уборка |
||||
|
Чистый пар |
10 |
12,4 |
14,3 |
15,1 |
|
Пшеница |
20,4 |
18,6 |
11,1 |
14,3 |
|
Многолетние травы |
16,2 |
14,4 |
22,1 |
25,4 |
|
Овес |
18,2 |
18,8 |
17,3 |
23,2 |
|
Среднее |
16,2 |
16,1 |
16,2 |
19,5 |
|
НСР05: А = 2,174; В = 1,161; С = 1,161 |
||||
К уборке содержание фосфора в почве снизилось, по всем предшественникам в среднем составило 17 мг/кг, наибольшее снижение было отмечено в почве после чистого пара – 13 мг/кг. Количество подвижного фосфора в пахотном слое почвы мало изменялось в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода и условий питания.
Гидротермические условия вегетационного периода и применение удобрений оказывали существенное влияние на урожайность яровой мягкой пшеницы. В умеренно увлажненные годы урожайность яровой пшеницы была в 1,9 раз больше, чем в избыточно влажные годы (табл. 4). Применение минерального удобрения увеличивало урожайность пшеницы в среднем по опыту на 8,1 %.
Таблица 4
Урожайность яровой мягкой пшеницы в зависимости
от предшественников и уровней питания, т/га
|
Предшественник |
Умеренно увлажненный год (2019 г.) |
Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.) |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Посев |
||||
|
Чистый пар |
2,20 |
2,27 |
1,13 |
1,46 |
|
Пшеница |
2,04 |
2,15 |
1,14 |
1,35 |
|
Многолетние травы |
2,93 |
3,08 |
1,31 |
1,50 |
|
Овес |
2,25 |
2,34 |
1,03 |
1,14 |
|
Среднее |
2,36 |
2,46 |
1,15 |
1,36 |
|
НСР05: А = 0,124; В = 0,067; С = 0,067 |
||||
Максимальный сбор зерна яровой мягкой пшеницы был получен по пшенице, размещенной после многолетних трав, и в среднем составил 2,20 т/га. После чистого пара эта величина была ниже на 25 %, а после остальных предшественников – на 31,7 %. Применение минерального удобрения увеличивало урожайность пшеницы после многолетних трав на 8 %; после чистого пара – на 11,9; пшенице по пшенице – на 10,1 %. Следует отметить, что после овса увеличение составило 16,5 %, но данные были недостоверны на 5 %.
Заключение
- Основное влияние на накопление продуктивной влаги в почве оказывали гидротермические условия вегетационного периода. Преимущество парования во влагонакоплении отмечается только в период посева пшеницы (в среднем 110,7 мм), в период кущения и уборки оно утрачивается.
- Гидротермические условия вегетационного периода влияли на количество нитратов в пахотном слое почвы. В умеренно увлажненные годы количество нитратов в почве было в среднем на 7,4 мг/кг больше, чем в избыточно влажные годы. Вследствие этого в умеренно увлажненный год урожайность яровой мягкой пшеницы была в 1,8 раз выше, чем в избыточно влажные годы.
- Лучшими предшественниками яровой мягкой пшеницы были многолетние травы и чистые пары. В умеренно увлажненные годы урожайность пшеницы после многолетних трав составила 3,01 т/га, по чистому пару – 2,24 т/га.
- Применение минерального удобрения увеличивало урожайность яровой мягкой пшеницы в умеренно увлажненный год на 4 %, а в избыточно влажные годы – на 18,3 %.
1. Чебочаков Е.Я. Структура размещения сельскохозяйственных культур на эродированных почвах юга Средней Сибири // Актуальные проблемы ведения сельскохозяйственного производства в аридной зоне Центрально-Азиатского региона: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. (Кызыл, 18–20 июня 2013). Новосибирск, 2013. С. 256–261.
2. Жуланова В.Н. Аграрная эволюция почвы Тувы. Кызыл: Изд-во ТувГУ, 2016. 232 с.
3. Чибис В.В., Чибис С.П. Формирование качества зерна полевых культур в зависимости от предшественников при возделывании в условиях лесостепи Западной Сибири // Вестник КрасГАУ. 2006. № 3 (114). С. 74–80.
4. Семендяева Н.В., Карловец Л.А., Крупская Т.Н. Изменение свойств чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья при сельскохозяйственном использовании / Новосиб. гос. аграр. ун-т, СибНИИ земледелия и химизации сельского хозяйства. Новосибирск: Золотой колос, 2015. 183 с.
5. Зональная система земледелия Республики Тыва: руководство. Кызыл, 2019. 252 с.
6. Белек А.Н., Соловьева В.М., Порядина Е.А. Агроэкологический мониторинг почв земледельческой территории Республики Тыва // Агрохимический вестник. 2017. № 2. С. 56–58.
7. Статистический ежегодник Республики Тыва: стат. сб. Кызыл: Тывастат, 2019. 241 с.
8. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.
