Влияние агроклиматических условий, предшественников и фона питания на урожайность и содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы в сухостепной полосе Ставрополья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние агроклиматических условий, предшественников и фона питания на урожайность и содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы в сухостепной полосе Ставрополья

Николай Александрович Морозов ¹,

Нина Артёмовна Ходжаева ²,

Александр Иванович Хрипунов ³*,

Елена Николаевна Общия ⁴

Аннотация

Адаптация основных факторов интенсификации к меняющимся агроклиматическим условиям является важной задачей земледелия. Опыт проводили на Прикумской опытно-селекционной станции в двух 6-польных зернопаровых севооборотах в 2019-2021 гг Цель исследований - изучение влияния погодных условий, предшественников и фона питания на урожайность и содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы в засушливой зоне Ставрополья. ГТК в период посева снизился на 0,59 единиц, недобор годовых осадков в 2019 г составил 120 мм, в 2020 г 150 мм. Среднесуточная температура мая и июня превышала норму в 2019 г. на 1,8 и 4,3 ^оС, в 2020 г 0,8 и 2,9 ^оС и в 2021 г 2,3 и 1,4 ^оС. Осадков за эти месяцы выпало в 2019 и 2020 гг. 82-86%, в 2021 г. 165%. В 2019 г. засушливым был июнь (ГТК=0,45), а в 2020 г. май и июнь (ГТК=0,79-0,66). Запасы влаги в 1 м слое почвы к посеву по чистому пару составили 58%, по занятому пару и кукурузе на зелёную массу 5-8%, а к весне 74-82%. Всё это привело к задержке всходов, их изреженности и пониженной плотности продуктивного стеблестоя. Величина урожая была значительно ниже среднемноголетнего значения вследствие недостатка влаги и неблагоприятных условий весенне-летней вегетации с заморозками, засухами и суховеями. Внесение удобрений способствовало повышению урожайности по чистому пару на 18,8%, занятому пару на 13,7-30,2% и непаровому предшественнику на 47,5%, а содержание сырой клейковины увеличивалось, соответственно на 0,4; 0,5-2,8 и 2,7%. Отдача от удобрений самой высокой (0,81) была в 2019 г., а минимальной (0,13 т/га) в 2020 г. засушливый урожайность стеблестой

Ключевые слова: предшественник, озимая пшеница, запас влаги, минеральные удобрения, засушливая зона

Influence of agro-climatic conditions, predecessors and nutritional background on the yield and wet gluten content in winter wheat grain in the dry steppe zone of Stavropol Region

Nikolay A. Morozov¹, Nina A. Khodzhaeva², Alexander I. Khripunov³*,

Elena N. Obshchiya⁴

Adaptation of the main factors of intensification to changing agro-climatic conditions is an important task of agriculture. The experiment was carried out at the Prikumskaya experimental breeding station in two 6-field grain fallow crop rotations in 2019-2021. The purpose of the research is to study the influence of weather conditions, predecessors and nutritional background on the yield and wet gluten content in winter wheat grain in the arid zone of Stavropol. The HTC during the sowing period decreased by 0.59 units and the shortfall in annual precipitation constituted 120 mm in 2019. It amounted to 150 mm in 2020. The average daily temperature in May and June exceeded the norm by 1.8 and 4.3 °C in 2019, by 0.8 and 2.9 °C in 2020 and by 2.3 and 1.4 °C in 2021 respectively. Precipitation for these months were 82-86% in 2019 and 2020, and 165% - in 2021. June was dry (HTC=0.45) in 2021 and May and June were dry (HTC=0.79-0.66) in 2020. Moisture reserves in 1 m layer of soil before sowing for a clean fallow amounted to 58%, for an occupied fallow and corn for green mass - 5-8%, and by spring it constituted 74-82%. All this led to a delay in seedlings, sparseness and reduced density of productive stems. The yield was significantly lower than the long-term average due to lack of moisture and unfavorable conditions of spring-summer vegetation with frosts, droughts and hot winds. The application of fertilizers contributed to an increase in the yield of bare fallow by 18.8 %, occupied fallow by 13.7-30.2% and non-steam predecessor by 47.5%. The content of raw gluten increased, respectively, by 0.4, 0.5-2.8 and 2.7%. The return on fertilizers was the highest (0.81) in 2019 and the lowest (0.13 t/ha) in 2020.

Key words: predecessor, winter wheat, moisture reserve, mineral fertilizers, arid zoneВведение

Озимая пшеница является не только основной товарной культурой Ставрополья, занимающей большой удельный вес в структуре посевных площадей и валовых сборов зерна, но и служит хорошим предшественником при рациональном построении севооборотов для многих других полевых культур [1-3].

Однако значительный рост её урожайности в последнее время сопровождается снижением качественных показателей зерна, что подтверждается математически достоверной отрицательной связью между содержанием клейковины и уровнем урожая [4-6].

При внедрении высокопродуктивных сортов с высокой урожайностью возрастает напряжённость в снабжении зерна азотом для формирования полноценного по содержанию и более энергоёмкого белка и к возрастанию содержания в зерне крахмала, как материально и энергетически менее затратного продукта. То есть на образование единицы массы крахмала требуется значительно меньше первичных ассимилятов, чем на образование единицы массы белка (клейковины) [7, 8].

В последние 3 года (2019-2021) среднесуточная температура мая и июня, на которые приходится период налива и созревания зерна, увеличилась по сравнению с нормой (1981-2010 гг.) соответственно на 1,6 и 2,9 ^оС при такой же норме осадков в мае и их снижении в июне на 12%, что свидетельствует об ухудшении гидротермических условий в этот период на 0,07- 0,16 единиц.

Цель исследований - изучение влияния погодных условий, предшественников и фона минерального питания на урожайность и содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы в засушливой зоне Ставропольского края.

Материал и методы. Исследования проводились на Прикумской опытно-селекционной станции, которая является филиалом ФГБНУ "Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр". Опыт с двумя 6-польными севооборотами: чистый пар - озимая пшеница - озимая пшеница - горох на зелёный корм - озимая пшеница - яровой ячмень и эспарцет - озимая пшеница - озимая пшеница - кукуруза на зелёный корм - озимая пшеница - яровой ячмень+эспарцет заложен в 1969 году и развёртывался постепенно ежегодно одним полем. С 1976 г он был полностью развернут всеми полями во времени и пространстве и функционирует по настоящее время.

Почва опытного участка каштановая среднесуглинистая, карбонатная, бедна подвижной формой фосфора. Содержание гумуса в пахотном слое почвы до закладки опыта составляло от 1,45 до 1,62% (по Тюрину). Общего азота содержалось от 0,13 до 0,14%, подвижного фосфора от 13,8 до 15,0 мг/кг (по Мачигину), обменного калия - 265-295 мг/кг. Плотность почвы составляла 1,32 г/см ³, рН солевой вытяжки - 7,0--7,1. В полуметровом слое почвы карбонатов содержится 7,14%. Расположение делянок последовательное. Повторность опыта четырехкратная. Общая площадь делянки - 448,5 м ², учётная - 210 м ². Полевые культуры возделывались по общепринятой технологии для засушливой зоны.

Районированный сорт озимой пшеницы Идиллия возделывали на естественном (контроль) и удобренном фоне по чистому и эспарцетовому пару (Р ₄₀), по кукурузе на з/м (N₃₅), по гороху на з/м (последействие Р). Минеральные удобрения вносили под предпосевную культивацию. Учёт урожая проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [9]. Статистическая обработка данных осуществлялась по Б.А. Доспехову [10], используя программу AgCStat для Excel.

В исследуемые годы (2019-2021) агроклиматические условия для возделывания озимой пшеницы по сравнению с нормой (1981-2010 гг.) существенно ухудшились, что выразилось в увеличении среднегодовой температуры воздуха в среднем на 1,5^оС, суммы активных температур на 357^оС и снижении среднегодового количества осадков на 65 мм. Недобор годовых осадков в 2019 г. составил 120 мм, а в 2020 г. 150 мм. Весь вегетационный период с апреля по октябрь за эти годы ухудшился на 0,13 единиц, с апреля по июнь на 0,17 и с июля по октябрь на 0,11 единиц. Самое большое снижение ГТК отмечено в период посева и получения всходов в октябре (0,59 единиц).

Результаты и их обсуждение. В сентябре и октябре 2018 г. продуктивных осадков не было. Они выпали во второй декаде ноября при среднесуточной температуре 1,1°С. В конце октября по пару взошло от 30 до 50% растений, по остальным предшественникам всходы появились в феврале. В конце марта отмечено кущение. Весна была холодная, рост и развитие растений было замедленным. В мае осадков выпало 104% от нормы при повышенном температурном режиме (на 1,9°С). Колошение началось 16 мая, а созревание 21 июня. Июнь был очень жарким (на 4,3°С выше нормы) при половинной норме осадков и ГТК 0,45. Во время налива дули суховейные ветра, зерно получилось щуплым.

Всё лето, сентябрь и октябрь 2019 г. были плохо обеспечены осадками. Запасы влаги в пахотном слое почвы оказались очень низкими (1 -9 мм). Всходы были слабыми и изреженными. По чистому пару они начали появляться в начале ноября, по непаровым предшественникам в конце ноября. Весна была ранняя (23.02). Среднесуточная температура воздуха в марте составила 7,5^оС, что на 4,4^оС выше нормы. К началу апреля посевы находились в отличном состоянии, особенно на удобренных вариантах. В главном стебле уже был заложен колос. С 7 по 13 апреля в ночное время температура воздуха опускалась до -7^оС. Главный стебель погиб у 50-60% хорошо развитых растений, была повреждена верхняя часть листьев. С января по июнь недобор осадков составил 76 мм, или 34% от нормы. Содержание влаги 1 м слое почвы к 3 декаде апреля по предшественникам составило 13-41 мм. Весенне-летняя вегетация с апреля по июнь проходила в засушливых условиях (ГТК 0,64).

В сентябре--октябре 2020 г недобор осадков составил 42,8 мм, или 63% от нормы. Запасы влаги к посеву отсутствовали, как и всходы с осени по всем предшественникам. В оттепель с 1 по 6 февраля появились всходы. Среднесуточная температура марта была на 0,6^оС ниже нормы. Возобновление вегетации началось с 20 марта. Развитие озимой пшеницы проходило медленными темпами, вторичная корневая система и кущение отсутствовали. К колошению (14.05) содержание влаги по всем предшественникам в слое почвы 0-20 см составило 6-9 мм, в метровом 22-37 мм. По полупару визуально был виден недостаток азота. Запасы влаги в почве пополнились за счёт выпавших ливневых дождей в III декаде мая и двойной нормы осадков в июне.

Запасы продуктивной влаги в 1 м слое почвы к посеву озимой пшеницы в среднем за годы исследований по чистому пару составили 58%, по занятому пару и кукурузе на зелёную массу 5-8%, а к возобновлению весенней вегетации 74-82% от среднемноголетней нормы. Больше всего влаги в холодный период накопилось в 2019 г (табл.1).

Таблица 1. Запасы продуктивной влаги в 1 м слое почвы в посевах озимой пшеницы к посеву и весне по различным предшественникам, мм

Table 1. Reserves of productive moisture in the 1m. layer of soil in winter wheat crops by sowing and spring by various predecessors, mm

Источник: составлено авторами.

Source: compiled by the authors.

Содержание клейковины окончательно определяется к концу налива и чем дольше он продолжается, тем крупнее зерно и выше урожай. Негативные погодные условия в период налива и созревания, такие как высокие температуры, почвенная и воздушная засухи и суховеи, неизбежно ведут к преждевременному прекращению процесса ассимиляции и получению низконатурного зерна с высоким содержанием белка. Осадки во второй декаде после колошения положительно влияют на содержание клейковины, так как в это время снижается доступность азота из-за уменьшения влажности почвы. Увеличение среднесуточной температуры во время налива свыше 22^оС отрицательно влияет на продолжительность налива, натуру зерна, массу 1000 зёрен и величину урожая.

Колошение озимой пшеницы во все годы приходилось на вторую декаду мая (12-19.05), а налив на третью декаду мая - первую и вторую декаду июня. Во время налива температура воздуха практически всегда была выше 22^оС. Среднемесячная температура мая и июня превышала норму в 2019 г. соответственно на 1,8 и 4,3 ^оС, в 2020 г. - 0,8 и 2,9 ^оС и в 2021 г. - 2,3 и 1,4 ^оС. Осадков за эти месяцы выпало в 2019 и 2020 гг. 82-86%, а в 2021 г. 165%. В 2019 г засушливым был июнь (ГТК=0,45), а в 2020 г май и июнь (ГТК=0,79-0,66). Самые благоприятные гидротермические условия в репродуктивный период (ГТК мая 1,05, июня 1,17) сложились в 2021 г. (табл. 2).

Таблица 2. Погодные условия в период налива и созревания зерна Table 2. Weather conditions during the period of filling and ripening of grain

Источник: составлено авторами.

Source: compiled by the authors.

В среднем по предшественникам и годам содержание сырой клейковины на всех фонах питания соответствовало 4 классу продовольственного зерна и колебалось на контроле от 18,3 до 21,2%, а на удобренном варианте от 20,0 до 23,0%.

Самые высокие значения этого показателя сформировались в наиболее благоприятном по увлажнению в репродуктивный период 2021 г. В среднем по предшественникам количество клейковины на контроле составило 21,2%, а на удобренном фоне 23,0%.

Самое низкое количество клейковины, особенно по лучшим предшественникам (чистому и занятому эспарцетовому пару), сформировалось в 2020 г. вследствие гибели от апрельских заморозков у большинства хорошо развитых растений главных стеблей и отставание в развитии второстепенных побегов. С этим связано также меньшее содержание сырой клейковины в зерне, как на удобренных вариантах, так и в среднем по чистому пару по сравнению с другими предшественниками. То есть, чем лучше и сильнее был развит посев, тем больший вред посевам нанесли весенние заморозки, повредив конус нарастания.

Улучшение условий минерального питания способствовало увеличению содержания сырой клейковины в среднем за годы исследований по чистому и занятому эспарцетовому пару на 0,4-0,5%, а по гороху и кукурузе на зелёный корм на 2,7-2,8%, но только по последнему предшественнику разница по фонам была достоверной (табл. 3).

Таблица 3. Влияние предшественников и условий минерального питания на содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы, %

Table 3. Influence of predecessors and conditions of mineral nutrition on the content of raw gluten in winter wheat grain, %

Р* - статистическая значимость различий между контролем и удобренным фоном при p<0,05 (U-критерий Манна-Уитни).

Р* - statistical significance of differences between control and fertilized background at p<0,05 (Mann-Whitney U-test).

Источник: составлено авторами.

Source: compiled by the authors.

Урожайность озимой пшеницы по всем предшественникам и во все годы исследований была значительно ниже среднемноголетнего значения. В связи с очень засушливыми условиями всего летне-осеннего периода (ГТК за июль-октябрь 0,46) и особенно периода посева и начального роста и развития (ГТК октября 0,13) всходы озимой пшеницы появились в 2019 и 2021гг. лишь в зимний период и во все годы были слабыми и изреженными. К началу возобновления весенней вегетации запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были низкими в 2020 и 2021 гг. Засушливые условия весенне-летней вегетации наблюдались в 2019 и 2020 гг. Негативное влияние на ход формирования урожая оказали также апрельские заморозки в 2020 г.

В среднем по предшественникам и фонам питания максимальный урожай зерна получен в 2019 г (2,75 т/га), минимальный в 2020 г. (2,0 т/га). Существенной разницы в урожайности по чистому и эспарцетовому пару, а также по гороху и кукурузе на зелёный корм не отмечено. Но по последним двум предшественникам наблюдалась достоверная математическая разница в уровне продуктивности по фону питания (табл. 4).

Таблица 4. Влияние предшественников и условий минерального питания на урожайность озимой пшеницы, т/га

Table 4. Influence of predecessor and conditions of mineral nutrition on the yield of winter wheat, t/ha

Р* - статистическая значимость различий между контролем и удобренным фоном при p<0,05 (U-критерий Манна-Уитни).

Р* - statistical significance of differences between control and fertilized background at p<0,05 (Mann-Whitney U-test).

Источник: составлено авторами. Source: compiled by the authors.

Внесение фосфорных удобрений в дозе 40 кг д.в./га способствовало росту урожайности по чистому пару в среднем на 0,49, по эспарцету на 0,35 т/га, аммиачной селитры (N₃₅) после кукурузы на 0,67 т/га, а использование последействия фосфорных удобрений (Р ₆₀) после гороха увеличивало величину урожая на 0,54 т/га. Отдача от удобрений в среднем по предшественникам самой высокой была в 2019 г. (0,81 т/га), а минимальной в 2020 г. (0,13 т/га).Заключение

На величину урожая и качественные показатели зерна значительное влияние оказывают агрометеорологические условия, внесение минеральных удобрений и предшественники. Аридизация предпосевного и посевного периода, а также начального роста и развития растений привела к несвоевременному появлению всходов и их изреженности и как следствие к пониженной плотности продуктивного стеблестоя. Причиной снижения урожайности были очень низкие запасы продуктивной влаги в почве, как в осенний, так и в весенний период, неблагоприятные условия весенне-летней вегетации с заморозками, засухами и суховеями. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению урожайности по чистому пару в среднем на 18,8%, занятому пару 13,7-30,2% и непаровому предшественнику 47,5%, а содержание сырой клейковины увеличивалось, соответственно, на 0,4; 0,5-2,8 и 2,7%.

Список источников