Формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы

Однако особую социальную значимость на рынке имеет высококачественное продовольственное зерно озимой пшеницы с высоким содержанием белка , клейковины , которое служит улучшителем в хлебопечении для других , менее ценных пшениц , и в целом решает проблему обеспечения населения продовольствием , прежде всего , хлебом и хлебобулочными изделиями .

В России доля продовольственного зерна в общем урожае падает , существует дефицит качественного зерна . При этом лучшее зерно традиционно уходит на экспорт . Многие переработчики ( мукомольные предприятия , хлебопекарни , макаронные заводы ) испытывают перебои с качественным сырьем , что без сомнения приводит к росту цен на их продукцию .

Качество зерна озимой пшеницы – важнейшая составляющая его потребительской стоимости , конкурентоспособности и агроэкологической производительности территории . От качества зерна зависит величина прибыли сельскохозяйственных предприятий , так как нестандартная продукция реализуется по более низким ценам .

Качество продукции – показатель эффективности любого предприятия , который напрямую зависит от применяемых в нем технологий . В России до сих пор пользуются технологиями , которые не в состоянии обеспечить стабильное производство продовольственного зерна . Даже то количество товарного зерна , которое страна получает сегодня , дается с огромными затратами , ценой снижения почвенного плодородия и высоких материальных затрат , которые оказываются фактически выброшенными на ветер .

В связи с реальной возможностью получить дополнительную прибыль коллективные и фермерские хозяйства заинтересованы в выращивании зерна более высокого качества . И поэтому вопрос , связанный с получением качественного зерна пшеницы в ЦЧЗ РФ весьма актуален .

Мировой и отечественный опыт свидетельствуют о том , что в современных условиях добиться заметного повышения качества зерна озимой пшеницы возможно на основе комплексного подхода к разработке и внедрению адаптивных систем земледелия , экологичных технологий выращивания с учетом почвенно - климатических условий . Вариабельность величины и качества урожая на 70 – 80% обусловлена изменчивостью погодных условий . Отсюда и попытки объяснить низкую эффективность земледелия , так как стрессовые факторы отрицательно могут сказаться на урожае и поэтому требуют колоссальных затрат для уменьшения ущерба из - за низкой предсказуемости [2].

Неблагоприятные почвенно - климатические и погодные условия – одна из главных причин высокой вариабельности урожайности и качества зерна озимой пшеницы на большей территории России и особенно в ЦЧЗ. В силу этого в растениеводстве особенно остро стоит вопрос о надёжности получения высококачественного урожая озимой пшеницы при разных погодных условиях.

Формирование величины и качества урожая озимой пшеницы зависит от условий года , а межгодовые колебания этих показателей связаны с их климатической обусловленностью . Наибольшим для всех исследуемых характеристик урожайности оказывается коэффициент корреляции у группы показателей « сумма температур и сумма осадков за период возобновление вегетации – колошение ». Однако урожайность озимой пшеницы с увеличением суммы температур и суммы осадков сначала возрастает , а при дальнейшем их увеличении – снижается [3,9].

Многие агротехнические приемы , направленные на повышение урожайности и улучшения качества зерна в благоприятных условиях внешней среды , не только не обеспечивают повышения устойчивости агроценозов к экологическим стрессорам , а , наоборот усугубляют их негативные последствия . Наука и практика выработали множество принципов , закономерностей , приёмов для повышения надёжности получения величины и качества урожая . Одним из таких принципов является интенсификация биологических процессов в почве , предусматривающая использование комплекса агроприемов , направленных на создание оптимальных условий для роста и развития растений . Земледельческое воздействие на агробиогеоценозы должно быть естественно ( природно ) детерминированным , высокоэффективным , нормативным . Это , прежде всего , дополнительное поступление в агроэкосистемы богатого энергией органического вещества всех видов , по возможности оставление в почве большего количества хозяйственно малоценной части урожая [4].

В каждом конкретном природно - экономическом регионе и отдельно взятом хозяйстве должны быть разработаны и внедрены свои , адаптированные к местным условиям , экологически безопасные технологии , особенно если они основаны на интенсификации биологических факторов земледелия . Такой дифференцированный подход к системам земледелия , учитывающий почвенно климатические условия и производственные отношения , позволит существенно влиять на восстановление плодородия почвы , повысить продуктивность сельскохозяйственных культур , снизить ресурсозатраты , обеспечить охрану окружающей природной среды [5].

Содержание белков и клейковины в зерновках варьирует в широких пределах ( белков от 9 до 18%, сырой клейковины – 15- 40%). Это обусловлено , в основном , факторами внешней среды , из которых существенную роль играют условия питания , и в первую очередь обеспеченность растений азотом . Установлено , что высокую урожайность озимой пшеницы способны обеспечивать невысокие нормы азота . Так с внесением N 60 получено - 6,5 т / га зерна ( на контроле 5,14 т / га ). Однако наибольшее содержание белка обеспечил вариант с внесением N90 - 12,6% ( на контроле 10,4%) [6].

Прирост урожайности зерна озимой пшеницы определяется набором факторов с долей их вклада . Отмечено , что фактор погодных условий оказал меньшее влияние на увеличение урожайности , чем на содержание клейковины и составил 13,6%. Наибольший вклад в увеличение урожайности внес фактор - предшественник – 35,4%. Фактор рельефа оказывал небольшое значение – 5,7%, но значимо проявилось взаимодействие рельефа и предшественника – 20,3%. Тогда как действие минеральных удобрений значимо не проявилось и составило всего 3,5% [7].

Высокую урожайность озимой пшеницы и эффективность использования удобрений обеспечивает не только достаточный запас продуктивной влаги в почве ( не менее 80-100 мм осенью и 130-150 мм весной в метровом слое почвы ), но и содержание ее по фазам развития растений . Недостаток ее в период посева затягивает появление всходов и снижает полевую всхожесть , о чем свидетельствует тесная корреляционная связь между содержанием продуктивной влаги в почве осенью и урожайностью озимой пшеницы . Кроме того сроки и нормы посева озимой пшеницы зависят от предшественника и погодных условий . Более высокие урожаи зерна ( по 6,0 т / га ) озимая пшеница формировала при её размещении по пласту люцерны , по 4,5 т / га – после гороха на зерно , по 4,24–4,07 т / га – после подсолнечника . При этом использованы такие эффективные приёмы её возделывания : отвальная и безотвальная вспашки на 18–20 см , уменьшенные до 30 % оптимальные нормы внесения минеральных удобрений (N 60 Р 45 К 45 ) [8, 10].

Таким образом для формирования высокой продуктивности качественного зерна озимая пшеница предъявляет высокие требования ко всем вышеперечисленным факторам , в т . ч . к предшественникам .

Важным критерием оценки предшественника является своевременность освобождения поля к моменту ее посева . Срок уборки однолетних трав определяет продолжительность периода подготовки поля . От него зависит выбор системы обработки почвы , запас продуктивной влаги , питательных веществ , структура почвы ко времени её сева , что в дальнейшем определяет дружность появления и развитие всходов , фитосанитарное состояние посевов , продуктивность , и что очень важно – качество зерна . Поэтому вопрос о сроках уборки викоовсяной смеси на различные цели использования в качестве предшественника озимой пшеницы является актуальным .

Для решения проблемы сохранения и повышения плодородия почв , получения высоких урожаев , экологически чистой и биологически полноценной продукции необходим переход к эколого ландшафтным адаптированным ( приспособленным к местным условиям ) системам земледелия , базирующихся на основе широкой биологизации .

Для формирования высокой урожайности качественного зерна озимой пшеницы необходимо добиваться полной реализации адаптивных технологий ее возделывания, направленных на повышение роли природно-биологических факторов: лучшего использования свойств почвы и ее запасов, солнечной энергии, физиологического потенциала растений на основе системного подхода, комплексных агротехнических мероприятий, имеющих экологическую и ресурсосберегающую направленность.

Наши исследования направлены на обоснование применения адаптивных агротехнологических приемов возделывания озимой пшеницы на серых лесных почвах Лесостепной части ЦЧЗ РФ , обеспечивающих получение зерна высокого качества , пригодного для выпечки хлеба .

Материалы и методы

Исследования осуществлялись в полевом стационарном севообороте Орел ГАУ на темно - серой лесной среднесуглинистой почве учхоза « Лавровский ». Содержание гумуса ( по Тюрину ) в пахотном слое - 4,48%, Р ₂ О ₅ - 14,6 и К ₂ О - 14,8 мг /100 г , рН_{нс l} – 5,8. В опытах изучали три фактора :

• •    сроки уборки предшественника ( фактор А ) - викоовсяная смесь на зеленую массу (3 декада июня ); зеленое удобрение ( сидерат ) (3 декада июня ); зерно - сенаж (2 декада июля ); зерно (1 декада августа );

• •    приемы основной обработки почвы ( фактор В ) – вспашка на глубину 20-22 см ; дискование на глубину 8-10 см ;

• •    нормы удобрений ( фактор С ) - N 0 P 0 K 0 ( контроль ), N₄₀P₂₀K₂₀, N₉₀P₄₅K₄₅, N₁₅₀P₇₅K₇₅.

Озимую пшеницу сорта Памяти Федина высевали в оптимальные агротехнические сроки . Площадь учетной делянки – 78 м ². Наблюдения , анализы и учеты выполнены по общепринятым методикам . Технология возделывания озимой пшеницы – общепринятая для условий ЦЧЗ РФ .

Результаты

В различных ландшафтных условиях при выращивании качественного зерна озимой пшеницы в качестве лимитирующих выступают различные системообразующие факторы , и в частности уровень плодородия почвы , характеризуемый рядом агрохимических и агрофизических свойств .

Нами установлено , что на агрофизические свойства почвы достоверное влияние оказал предшественник – викоовсяная смесь , убранная в разные сроки и на различные цели , нормы минеральных удобрений , приемы обработки почвы Корреляционный анализ вышеуказанных вариантов с интенсивностью разложения льняной ткани , позволил установить достоверные зависимости с продуктивностью и качеством зерна озимой пшеницы ( табл . 1, 2).

Таблица 1 – Изменение коэффициентов корреляции в зависимости от норм удобрений и интенсивности разложения льняной ткани

Варианты	Приемы обработки почвы
	вспашка		дискование
Норма удобрений	Урожайность	Сырая клейковина	Урожайность	Сырая клейковина
N 0 P 0 K 0	0,29	0,75	0,97	-0,092
N 40 P 20 K 20	0,71	0,92	0,95	0,21
N 90 P 45 K 45	0,67	0,45	0,71	0,94
N 150 P 75 K 75	0,82	0,92	0,64	0,99

Таблица 2 – Изменение коэффициентов корреляции в зависимости от сроков уборки викоовсяной смеси и интенсивности разложения льняной ткани

Варианты	Приемы обработки почвы
	вспашка		дискование
викоовсяная смесь:	Урожайность	Сырая клейковина	Урожайность	Сырая клейковина
зеленая масса	0,98	0,91	0,98	0,98
сидерат	0,93	0,94	0,92	0,99
зерно-сенаж	0,87	0,95	0,77	0,93
зерно	0,96	0,98	0,91	0,91

В варианте – вспашка , без внесения удобрений , установлено минимальное влияние , которое оказали протекающие в почве микробиологические процессы на урожайность озимой пшеницы - коэффициент корреляции составил - 0,29, тогда как накопление сырой клейковины существенно зависело от этих факторов , коэффициент корреляции - 0,75.

Вариант с нормой N 40 P 20 K 20 обеспечил увеличение коэффициента корреляции с урожайностью и накоплением сырой клейковины до значений 0,71 и 0,92, соответственно , что указывает на существенную зависимость продуктивности озимой пшеницы от протекающих микробиологических процессов в почве .

При использовании двукратной нормы удобрений - N₉₀P₄₅K₄₅, этот показатель уменьшился до 0,67 по урожайности и 0,45 по содержанию клейковины , что доказывает зависимость продуктивности озимой пшеницы от интенсивности разложения льняной ткани не только от норм удобрений , но и от сроков уборки предшественника ( табл . 2).

Максимальную величину коэффициентов корреляции (0,82 – урожайность , 0,92 – сырая клейковина ) обеспечили варианты с нормой N₁₅₀P₇₅K₇₅ по всем срокам уборки викоовсяной смеси . В них установлены значения с максимально высокой урожайностью и массовой долей содержания клейковины в зерне озимой пшеницы .

В тоже время установлена сильная зависимость качества зерна от сроков уборки викоовсяной смеси и интенсивности разложения льняной ткани ( табл . 2).

Коэффициенты корреляции в вариантах со вспашкой и дискованием викоовсяной смеси на зеленую массу составили 0,98, что подтверждает высокую степень зависимости интенсивности протекающих микробиологических процессов в почве , оказавших существенное влияние на формирование высокой урожайности качественного зерна . Такая же закономерность установлена в варианте с использованием викоовсяной смеси на сидерат .

Обратная зависимость установлена в вариантах с дискованием . В вариантах без удобрений установлена самая высокая зависимость с урожайностью ( коэффициент корреляции – 0,97). Однако с накоплением клейковины связь установлена отрицательная , что объясняется недостаточным запасом элементов питания в почве .

С увеличением нормы удобрений эта зависимость уменьшалась и достигла в варианте с N 150 P 75 K 75

минимального показателя – 0,64. Это указывает на эффект взаимодействия с другими факторами . Эта взаимосвязь , в конечном итоге , обеспечила повышение содержания клейковины и увеличение урожайности озимой пшеницы .

Таким образом , установлено , что в вариантах с дискованием уменьшается степень значимости интенсивности разложения льняной ткани с увеличением нормы минеральных удобрений , чем в вариантах со вспашкой . В вариантах с дискованием более существенное влияние на урожайность оказывают сроки уборки викоовсяной смеси , а затем удобрения .

Установлено , что процесс накопления клейковины в зерне озимой пшеницы имеет обратные тенденции , по сравнению с урожайностью . В варианте без удобрений коэффициент корреляции составил 0,75, тогда как с нормой удобрений N₄₀P₂₀K₂₀ эта зависимость усилилась и возросла до значения 0,92. Однако двукратное увеличение нормы до N₉₀P₄₅K₄₅ уменьшило коэффициент корреляции до 0,45, т . о . возросло взаимодействие факторов , в т . ч . со сроками уборки викоовсяной смеси .

Варианты со вспашкой и нормой – N 150 P 75 K 75 обеспечили высокую степень разложения клетчатки , что оказало существенное влияние на повышение содержания сырой клейковины в зерне озимой пшеницы ( коэффициент корреляции возрос до 0,92).

В варианте с дискованием викоовсяной смеси на сидерат установлена функциональная зависимость ( коэффициент корреляции 0,99) содержания клейковины в зерне от интенсивности разложения клетчатки . В вариантах с уборкой викоовсяной смеси на зерно - сенаж и зерно установлено уменьшение корреляционной зависимости . Таким образом , зависимость увеличения накопления клейковины от сроков уборки викоовсяной смеси можно представить в виде следующего нарастающего ряда : зерно – зерно - сенаж – зеленая масса – сидерат .

В вариантах со вспашкой , по сравнению с дискованием установлена обратная зависимость накопления клейковины в зерне от интенсивности разложения клетчатки : коэффициент корреляции возрастает от варианта с уборкой на зеленую массу и далее – сидерат – зерно - сенаж – зерно .

Изменения урожайности и содержания клейковины в зависимости от сроков уборки викоовсяной смеси и норм минеральных удобрений для наглядности выражены графически ( рис . 1-4). Для этого за единицу принято минимальное значение по урожайности и клейковине . При делении значений , полученных в других вариантах на этот показатель , получены коэффициенты превышения минимального значения . Таким образом , получены соответствующие зависимости , формирующие урожайность и уровень содержания клейковины в зерне озимой пшеницы .

В вариантах без удобрений урожайность и содержание клейковины возрастает от применения викоовсяной смеси в следующем порядке: зерно – зеленая масса – сидерат. При использовании викоовсяной смеси на зерно-сенаж урожайность возрастает, но снижается качество зерна озимой пшеницы (рис. 1).

Рисунок 1 – Зависимость урожайности и клейковины от срока уборки викоовсяной смеси

В вариантах со вспашкой и нормой удобрений N₄₀P₂₀K₂₀ урожайность изменяется слабо , однако содержание клейковины возрастает от применения викоовсяной смеси на : зерно – зерно - сенаж – зеленая масса – сидерат ( рис . 2).

N 40 P 20 K 20 , вспашка

Рисунок 2 – Зависимость урожайности и клейковины от срока уборки викоовсяной смеси

Варианты с нормой N₉₀P₄₅K₄₅ обеспечивают рост урожайности при использовании викоовсяной смеси в следующем порядке возрастания : зерно – сидерат – зерно - сенаж - зеленая масса ( рис . 3).

Рисунок 3 – Зависимость урожайности и клейковины от срока уборки викоовсяной смеси

Однако , установлено , что накоплению клейковины способствует вариант с использованием викоовсяной смеси на сидерат .

Варианты со вспашкой и нормой - N 150 P 75 K 75 обеспечивают стабильный рост урожайности и клейковины в следующем порядке : зерно – зеленая масса - зерно - сенаж – сидерат ( рис . 4).

N 150 P 75 K 75 , вспашка

Рисунок 4 – Зависимость урожайности и клейковины от срока уборки викоовсяной смеси

Выводы

В результате сравнительного анализа величин коэффициентов корреляции с интенсивностью разложения льняной ткани и графические зависимости урожайности и клейковины от сроков уборки викоовсяной смеси при проведении различных агроприемов :

• 1.    Установлены агроприемы сочетающие интенсивные ( минеральные удобрения ) и биологические ( сидерация ) факторы , обеспечившие получение высокого урожая качественного зерна озимой пшеницы в лесостепной части Центрально – Черноземной зоны Российской Федерации .

• 2.    Вспашка обеспечивает формирование высокой урожайности и повышает содержание клейковины в зерне озимой пшеницы .

• 3.    Дискование (8-10 см ) обеспечивает высокую урожайность , однако при этом установлено снижение количества клейковины в зерне озимой пшеницы .

• 4.    Показано , что в вариантах с дискованием более существенное влияние на урожайность озимой пшеницы оказали сроки уборки предшественника - викоовсяной смеси , а затем удобрения .

• 5.    Применение викоовсяной смеси на зеленое удобрение в качестве предшественника обеспечило высокие показатели продуктивности и улучшило качество зерна озимой пшеницы .

• 6.    Установлены зависимости от сроков уборки викоовсяной смеси , норм минеральных удобрений , приемов основной обработки почвы с интенсивностью разложения льняной ткани в почве , обеспечившие формирование высокой урожайности и накопление массовой доли клейковины в зерне озимой пшеницы .