PRECURSORS AND NUTRITIENT STATUS EFFECT ON THE YIELD OF HARD SPRING WHEAT IN THE URAL ORENBURG ARID STEPPE

Abstract


The purpose of the research is the yield increase of spring wheat under arid steppe of the Orenburg pre-Urals conditions. Stationary long term field experience was laid on the site of the Kuibyshev's experimental production farm located in Orenburg district. Crop rotations and hard spring wheat monocrop have been studied for 30 years. The two-factor experimental design, consisting of four repetitions was developed. The results of long-term stationary studies for 1990-2019 involving five rotations and hard spring wheat monocrop are presented. Weather conditions, the precursor type and nutrient status are the major factors affecting the hard spring wheat yield. The number of hyperarid years when hard spring wheat yield was less than 5 C per 1 ha in the first rotation amounted to 1 year, in the second - 2, in the third and the fourth - 3 years, in the fifth - 5 years. A significant hard spring wheat increase in yield on the basis of fertilized ground over 30 years was noted on weedfree fallow - 6 years, conservation tillage - 10, green manured - 8, winter - 12, corn - 13 and peas - 4 years, monocrop - 10 years. The highest yield of hard spring wheat for five rotations was on weedfree fallow, conservation tillage and green manured areas (average for two nutrient status), respectively, 11.4, 11.4 and 11.6 C per 1 ha, after winter crops - 10.3 C, corn for silage - 9.3 C, peas - 9.0 C and monocrop - 7.7 C per 1 ha. The yield increase from the fertilized ground was obtained within five rotations respectively for these precursors: 0.4, 0.6, 0.6, 1.0, 0.8, 0.3 and 0.9 C from 1 ha. The research was carried out in accordance with the plan for 2020-2021developed by the Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Center of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences» (№ 0761-2019-0003).

Full Text

В Российской Федерации Оренбургская область по посевной площади яровой твёрдой пшеницы занимает ведущее место. Яровая твёрдая пшеница очень требовательна к плодородию почвы и по урожайности уступает ранним яровым зерновым культурам. В последние годы недостаточное применение минеральных удобрений в связи с резким сокращением поголовья скота и, соответственно, выхода навоза, а также дороговизны, существенно сказывается на плодородии почвы [1, 2, 3, 4]. Многими исследователями установлен определённый предел насыщения севооборотов яровой твёрдой пшеницы, который составил 50 % в различных погодных условиях [5, 6, 7, 8, 9]. Авторами установлено, что основной причиной низкой эффективности применения удобрений под чёрный пар является избыточное накопление нитратного азота в отдельные годы, которое приводит к дисбалансу между азотом и фосфором и к снижению урожайности яровой твёрдой пшеницы [10]. В связи с этим впервые в засушливой степи Оренбургского Предуралья изучаются почвозащитный, сидеральный пары, двупольные беспаровые севообороты с яровой твёрдой пшеницей и бессменный её посев на двух фонах минерального питания. Цель исследований - повышение урожайности яровой пшеницы в засушливой степи Оренбургского Предуралья. Задача исследований - выявить влияние предшественника и фона питания на урожайность яровой твёрдой пшеницы за пять ротаций шестипольных, тридцать - двупольных севооборотов и при бессменном возделывании; оценить эффективность влияния предшественников и фона питания на урожайность яровой твёрдой пшеницы за тридцать лет. Материалы и методы исследований. Исследования велись в 1990-2019 гг. в «ОПХ им. Куйбышева» Оренбургского НИИСХ в системе многолетнего стационарного опыта по изучению полевых шестипольных, двупольных севооборотов и бессменных посевов сельскохозяйственных культур (рис. 1). Стационар по севооборотам и бессменным посевам сельскохозяйственных культур заложен в 1988 г. методом простых повторений в четырёхкратной повторности в пространстве с одновременным развертыванием на всех опытных полях. Почва опытного участка - чернозём южный карбонатный малогумусный тяжелосуглинистый, с содержанием гумуса в слое почвы 0-30 см - 3,2-4,0 %, подвижного фосфора - 1,5-2,5 мг, обменного калия - 30-38 мг на 100 г почвы. Схема опыта двухфакторная: A x B, где A - минеральные удобрения (нитроаммофоска, аммофоска, аммофос и нитрофосфат); B - предшественник (пар чёрный, пар почвозащитный, пар сидеральный, озимые культуры по чёрному пару, кукуруза на силос, горох и яровая твёрдая пшеница). Рис. 1. Вид стационарного опыта Основными предшественниками культуры в шестипольных севооборотах являются чёрные, почвозащитные, сидеральные пары. Яровая твёрдая пшеница возделывалась в двупольных беспаровых севооборотах по кукурузе на силос, гороху и бессменно. Исследования проводились на двух фонах питания. Под чёрный кулисный пар вносили P80K40 кг действующего вещества. В третьей декаде июня в пару (почвозащитный) высевали суданскую траву на зелёный корм. В качестве сидератов применяли в пару злаково-бобовую смесь (овёс и горох), которую запахивали во второй половине лета. Под непаровые предшественники на одной половине делянок поперек под основную обработку вносили N40P40 кг д.в. на 1 га, вторую половину делянок изучали без удобрений. Заделка минеральных удобрений осуществлялась в осенний период сеялкой СЗ-3,6 и плугом с предплужниками на глубину 25-27 см. Повторность полевого опыта - четырёхкратная. Размеры делянок (м) первого порядка - 14,4×90, второго - 7,2×90 и третьего - 3,6×90. Длина делянок удобренного фона - 30 м, неудобренного - 60 м. В первой и во второй декаде мая высеивали яровую твёрдую пшеницу (Харьковская 46, Оренбургская 10 и Оренбургская 21) с нормой высева - 4,0 млн шт. всхожих семян на гектар. Посев проводили дисковой сеялкой СЗП-3,6 и прикатывали катками 3ККШ-6. Урожайность зерна учитывали прямым комбайнированием селекционным комбайном «Сампо-500». Учётная площадь на удобренном фоне 60 м2, на неудобренном - 120 м2. Урожайные данные приводятся к 100% чистоте и 14% влажности зерна. Технология возделывания яровой твёрдой пшеницы, принятая для зоны исследования. Результаты исследований. Основными факторами, влияющим на урожайность яровой твёрдой пшеницы за годы исследований, являются погодные условия, вид предшественника и фон питания. Среднемноголетнее количество осадков по данным Оренбургского Гидрометцентра за сельскохозяйственный год составляет 367 мм, температура воздуха 3,6ºС, число дней с относительной влажностью 30 % и ниже - 54. За тридцать лет исследований эти показатели составили соответственно 377 мм, 5,7ºС и 63 дня. За годы исследований количество лет со слабой засушливостью (ГТК 1,0-1,3) составило всего 2 года, с умеренной (ГТК 0,7-1,0) - 7 лет, с очень сильной (ГТК 0,4-0,7) - 12 лет и с условиями пустыни (ГТК<0,4) - 10 лет. В целом за период исследований засушливость можно отнести к очень сильной. К крайне неблагоприятным за тридцать лет относились 1995, 1998, 2004, 2005, 2006, 2010 и 2014 годы, когда урожайность яровой твёрдой пшеницы составила менее 5,0 ц с 1 га. Максимальная урожайность культуры отмечена в 1993 и 1994 годах, соответственно, 40,0 и 40,7 ц с 1 га. Эффективность минеральных удобрений во многом зависела не только от погодных условий, но и от вида предшественника. Существенная прибавка зерна яровой твёрдой пшеницы от удобренного фона питания за тридцать лет по чёрному пару наблюдалась всего 6 лет, по почвозащитному - 10, по сидеральному - 8, после озимых - 12, после кукурузы и гороха соответственно 13 и 4 года, в бессменном посеве - 10 лет. Наибольшая прибавка зерна от удобренного фона питания наблюдалась после озимых - 6,4 ц с 1 га и кукурузы на силос - 7,3 ц. После предшествующего гороха произошло снижение урожайности на 6,2 ц с 1 га, что можно объяснить обогащением почвы биологическим азотом. Наибольшая отдача от удобрений после озимых культур и кукурузы на силос объясняется их высокой урожайностью в отдельные годы и большим выносом питательных веществ. Самые благоприятные погодные условия сложились в первой ротации севооборотов, только один год был резко засушливым, с урожайностью меньше 5 ц с 1 га, во второй ротации - 2 года, в третьей и четвёртой - по 3 года и в пятой - 5 лет (табл. 1). Наиболее высокая урожайность получена во второй ротации по почвозащитному, сидеральному парам и после озимых культур. Предшественник чёрный пар заметно уступал им по урожайности - на 5,7 ц с 1 га. Урожайность яровой твёрдой пшеницы в бессменном посеве находилась на уровне урожайности после гороха. В третьей ротации урожайность не зависела от вида предшественника. Высокие запасы влаги весной 2011 года способствовали тому, что по чёрному пару урожайность яровой твёрдой пшеницы отмечалась на 11,3 ц с 1 га выше, чем по другим паровым предшественникам. В связи с этим в четвёртой ротации она заметно выше. Урожайность яровой твёрдой пшеницы по кукурузе на силос, гороху и в бессменном посеве наблюдалась равной, но существенно ниже, чем по чёрному, почвозащитному и сидеральному парам. В пятой ротации за счёт весенних запасов влаги в 2018 году урожайность яровой твёрдой пшеницы по чёрному пару составила 10,3 ц или на 7,5 ц с 1 га выше, чем по почвозащитному и сидеральному парам. Урожайность за ротацию по чёрному пару максимальная. Таблица 1 Урожайность яровой твёрдой пшеницы по ротациям шестипольных, двупольных севооборотов и бессменного посева,1990-2019 гг. Ротации, годы Предшественник пар чёрный пар почвозащитный пар сидеральный озимые по чёрному пару кукуруза на силос горох бессменный посев Первая (1990-1995) 21,3* 21,4 23,1 22,1 22,1 21,2 21,2 18,9 21,1 18,4 20,3 20,7 15,3 14,2 Вторая (1996-2001) 9,8 9,8 12,5 11,5 13,2 12,7 12,1 10,7 9,1 8,8 7,0 8,3 7,1 7,3 Третья (2002-2007) 6,3 5,6 6,2 6,1 7,0 7,0 6,0 5,5 5,8 6,1 6,5 6,9 6,4 5,1 Четвёртая (2008-2013) 12,7 12,5 10,2 10,0 11,1 10,1 9,5 9,2 8,2 6,9 7,4 7,2 7,1 6,0 Пятая (2014-2019) 7,9 6,8 6,4 5,7 5,9 5,5 5,3 4,9 4,1 4,2 3,3 2,9 4,0 3,6 Среднее по пяти ротациям 11,6 11,2 11,7 11,1 11,9 11,3 10,8 9,8 9,7 8,9 8,9 9,2 8,1 7,2 Прибавка, ц с 1 га + или - +0,4 +0,6 +0,6 +1,0 +0,8 -0,3 +0,9 Примечание. * - над чертой удобренный фон, под чертой - неудобренный. В среднем за пять ротаций чёрный, почвозащитный и сидеральный пары как предшественники яровой твёрдой пшеницы оказались равноценными. Озимые культуры (рожь и пшеница) незначительно влияли на её урожайность, уступали паровым предшественникам. Самая низкая урожайность отмечалась при бессменном посеве яровой твёрдой пшеницы. Кукуруза на силос и горох как предшественники имели небольшое преимущество перед бессменным посевом. В среднем наибольшая отдача от минеральных удобрений отмечалась по озимым культурам и минимальная - по чёрному пару. В результате обогащения почвы биологическим азотом после гороха внесение минеральных удобрений не эффективно. За пять ротаций севооборотов (30 лет) произошли заметные изменения в погодных условиях, которые сводятся к увеличению засушливости. В первой ротации только один год резко засушливый с урожайностью яровой твёрдой пшеницы менее 5,0 ц с 1 га, во второй ротации - 2 года, в третьей и четвёртой - 3 года, в пятой - 5 лет. Самая высокая урожайность яровой твёрдой пшеницы отмечена в первой ротации, она была примерно одинаковой по всем её предшественникам, кроме бессменного посева. Наблюдалось снижение урожайности яровой твёрдой пшеницы и по чёрному пару во второй ротации, в сравнении с почвозащитным паром. Урожайность в бессменном посеве находилась на уровне урожайности по гороху. В связи с сильнейшей засухой в третьей ротации севооборотов урожайность не зависела от вида предшественника. Однако в пятой ротации она отмечалась меньше после кукурузы на силос, гороха и бессменного посева. Наиболее высокая урожайность яровой твёрдой пшеницы отмечена в четвёртой ротации по чёрному пару в результате существенного превосходства по запасам влаги в почве перед посевом. В среднем за пять ротаций пар чёрный, почвозащитный, сидеральный как предшественники яровой твёрдой пшеницы являлись равноценными, озимые культуры незначительно уступали им. Наименьшая урожайность наблюдалась в бессменном посеве. Урожайность яровой твёрдой пшеницы по кукурузе на силос и гороху одинакова, но существенно ниже, чем по паровым предшественникам. Эффективность минеральных удобрений зависит не только от погодных условий, но и от вида предшественника. Заключение. На основании многолетних стационарных исследований предлагаем на почвах, подверженных эрозии, вместо чёрного пара под яровую твёрдую пшеницу применять почвозащитный, для повышения плодородия почвы - сидеральный. Для специализированных хозяйств рекомендуем двупольные севообороты с чередованием яровой твёрдой пшеницы с кукурузой на силос и горохом при тщательном соблюдении технологии возделывания и с применением гербицидов.

About the authors

N. A. Maksyutov

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of Sciences»

Email: maksyutov.n@mail.ru
Orenburg
Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Chief Researcher of the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies

A. A. Zorov

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of Sciences»

Email: orniish@mail.ru
Orenburg
Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher, Deputy Director, Head of Division, Orenburg Research Institute of Agriculture

V. Yu. Skorokhodov

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of Sciences»

Email: skorohodov.vitali1975@mail.ru
Orenburg
Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher at the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies

D. V. Mitrofanov

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of Sciences»

Email: dvm.80@mail.ru
Orenburg
Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher at the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies

References

  1. Крючков, А. Г. Вероятность формирования урожайности яровой твёрдой пшеницы в связи с различным количеством доступной влаги в степной зоне Оренбургского Предуралья / А. Г. Крючков, В. И. Елисеев // Известия Оренбургского ГАУ. - 2016. - №4(60). - С. 20-24.
  2. Евдокимов, М. Г. Влияние метеорологических факторов на формирование и налив зерна яровой твёрдой пшеницы / М. Г. Евдокимов, Б. М. Татина, В. С. Юсов // Омский научный вестник. - 2015. - № 1 (138). - С. 83-87.
  3. Василевский, В. Д. Зависимость урожая различных сортов яровой твёрдой пшеницы при разных сроках посева от основных параметров зерноообразования / В. Д. Василевский, Ю. В. Фризен // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2010. - № 1 (63). - С. 5-9.
  4. Фризен, Ю. В Особенности продукционного процесса сортов яровой твёрдой пшеницы в зависимости от срока посева в южной лесостепи Западной Сибири / Ю. В. Фризен, В. Д. Василевский // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. - 2009. - № 4 (17). - С. 76-82.
  5. Бесалиев, И. Н. Созревание зерна яровой твёрдой пшеницы в связи с погодными факторами и приёмами агротехники в Оренбургском Приуралье // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - № 2. - С. 8-15.
  6. Бесалиев, И. Н. Продуктивная влага в связи с приёмами агротехники и урожайность яровой твёрдой пшеницы в Оренбургском Приуралье / И. Н. Бесалиев, А. Л. Панфилов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - №2. - С. 21-27.
  7. Бакаева, Н. П. Продуктивность яровой пшеницы в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений / Н. П. Бакаева, О. Л. Салтыкова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - №3. - С. 3-8.
  8. Новоселов, С. И. Действие и последействие органических удобрений в севообороте / С. И. Новоселов, С. А. Горохов // Агрохимия. - 2013. - №8. - С. 30-37.
  9. Балашов, В. В. Урожайность яровой твёрдой пшеницы в зависимости от гидротермических условий на светло-каштановых почвах Волгоградской области / В. В. Балашов, А. В. Балашов, К. В. Левкина, К. А. Кудина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2017. - №4. - С. 29-35.
  10. Максютов, Н. А. Отзывчивость культур на удобрения в зависимости от погодных условий, предшественников и фона питания на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н. А. Максютов, В. М. Жданов, В. Ю. Скороходов [и др.] // Вестник мясного скотоводства. - 2015. - №3 (91). - С. 131-137.

Statistics

Views

Abstract - 14

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2020 Maksyutov N.A., Zorov A.A., Skorokhodov V.Y., Mitrofanov D.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies