Эффективность дифференцированного посева и внесения минеральных удобрений при возделывании яровой пшеницы в Алтайском крае

Введение. Определение факторов, влияющих на высокую урожайность, а также качественные показатели яровой пшеницы, давно является предметом споров и научных изысканий. Особое место отводится погодным условиям. Немаловажную роль в формировании высокого урожая оказывает почвенное плодородие и применяемые технологии возделывания [1-3]. При этом формирование структуры урожая любой ценой давно утратило свою значимость, поставив на первое место рациональное использование ресурсов, в частности водных, а также снижение производственных затрат. На фоне данной тенденции активно внедряются современные технологии возделывания, а также расширяется применение совершенных технических решений. В качестве наглядного примера разумного использования водных ресурсов можно привести переход многих сельскохозяйственных предприятий на технологии возделывания «No-till», «Strip-till» или «Mini-till» [4-6]. Что касается внедрения совершенных технических решений, то можно констатировать тренд применения в растениеводстве дифференцированного посева. Данное техническое решение позволяет реализовать изменение нормы внесения посевного материала и доз внесения удобрений в соответствии с зонами почвенного плодородия поля.

Целью исследования является оценка агрономической эффективности дифференцированного высева семян и внесения минеральных удобрений по зонам почвенного плодородия при возделывании яровой пшеницы в Алтайском крае.

Задачи соответствовали этапам исследования: выполнялась закладка полевых опытов по дифференцированному внесению удобрений и семян яровой пшеницы; выявлялось влияние сочетаний норм высева семян, доз удобрений на формирование урожая и качество зерна; оценивалась эффективность применения различных вариантов опытов.

Объекты и методы. Объектом исследования в работе являлась технология возделывания яровой пшеницы c применением дифференцированного посева (различных сочетаний норм высева семян) и дифференцированного внесения удобрений (доз гранулированных и жидких минеральных удобрений) по зонам почвенного плодородия поля.

Примененные методы вытекали из выполняемых задач – использовались методы измерений, статистической обработки репрезентативных данных и методы регрессионного и сравнительного анализа [7, 8].

Экспериментальная часть. Опытные делянки были заложены в 2022 г. на производственных площадях ООО «Чарышское» Усть-Калманского района Алтайского края. В качестве наиболее перспективного и актуального сорта яровой пшеницы был выбран «Буран». Плановые сроки сева с учетом погодноклиматических условий были определены 5 по 8 мая 2022 г. Внесение удобрений осуществлялось в рядок совместно с посевным материалом, с помощью агрегата, состоящего из трактора New Holland 9040 и универсальной сеялки Amazone DMC-12000 2С. Зоны почвенного плодородия для поля в 411,93 га в были определены ООО «Агроноут» по ASF-индексу, выделяющему зоны устойчивого плодородия поля по данным многолетней вегетации и космическим снимкам. Карты-задания на дифференцированное внесение семян и удобрений были рассчитаны специалистами ООО «Агроноут» по региональным показателям выращивания пшеницы.

В эксперименте Алтайского ГАУ, предлагаемые ООО «Агроноут» нормы посева и внесения удобрения, были скорректированы с учетом опыта агрономических служб хозяйства, а карты поля с тремя зонами плодородия оставлены прежними. Для каждой из трех зон почвенного плодородия – низкой, средней, высокой) реализованы сочетания из трех норм высева посевного материала и трех доз внесения минеральных удобрений (таблица 1). Полевой опыт являлся полнофакторным экспериментом с общим количеством вариантов 27 (33).

Таблица 1 – План полевого опыта для каждой зоны почвенного плодородия на поле ООО «Чарышское» Усть-Калманского района Алтайского края, 2022 г.

Варьируемые показатели, кг/га	Номера опытов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Нормы высева	152	152	152	133	171	133	171	133	171
Доза внесения аммиачной селитры	80	100	120	100	100	80	120	120	80

Условия закладки полевого опыта, план-матрица эксперимента и карта зон почвенного плодородия поля приведены в работе Беляева В. И. [9]. Основные природно-климатические и агро-почвенные условия эксперимента были следующими:

• -    количество осадков, выпавшее за май-август 2022 г, было ниже многолетних значений на 10,5% (188 мм в сравнении с 210 мм); сезонное распределение осадков значительно отличалось от многолетних значений – в мае выпало всего 8 % от нормы, в июне – 170 %;

• -    средняя температура вегетационного периода 2022 г. +18,1°С была выше нормы на 0,8°С; май (+17,4°С) оказался теплее нормы на 4,6°С, июнь (+19°С) на 0,8°С, а в июль (+19,3°С) и август (+16,8°С) были холоднее нормы на 0,8°С и 1,4°С соответственно.

• -    определенный по полю в целом средний запас влаги в метровом слое перед посевом (171 мм) по шкале общей влагообеспеченности соответствовал очень низким значениям (менее 200 мм, минимуму в этой шкале градации). По зонам плодородия влагозапасы отличались значимо на 11% и составили 161 мм в зоне высокого плодородия, 179,6 мм – среднего и 171,8 мм – низкого. Это объясняется тем, что зона высокого плодородия имеет более высокие отметки и при таянии снега идет отток талой грунтовой воды в зону среднего плодородия.

А зона низкого плодородия контактирует с явно выраженной русловой системой ручьев, которые обеспечивают отток грунтовой воды с большей скоростью, чем скорость движения грунтовых вод.

• -    при осуществлении замеров влажности влагомером НН-2 «Delta-T Devices» осуществлялась выемка буром грунта с шагом 10 см на глубину до 1 м, что позволило оценить мощность прокрашенной гумусом толщи чернозема обыкновенного, которая менялась от 40 см в зоне высокого, через 30 см в зоне среднего и до 20-15 см в зоне низкого плодородия. Зона высокого плодородия и низкого плодородия отличались по плодородному слою в среднем на 20 см. Кроме того, в зоне низкого плодородия были активны процессы водной эрозии;

• -    по протоколу испытаний Центра агрохимической службы «Алтайский» №131/1 от 1 июня 2022 г. для поля в целом и для зон плодородия в частности уровни обеспеченности элементами питания были низкими по нитратному азоту (N-NО 3 ), средними по калию (K 2 O) и высокими по фосфору (P 2 O 5 );

• -    предшественником в севообороте являлась зерновая смесь, осенняя обработка поля не проводилась.

Достоверность полученных данных обеспечивалась многократной повторностью измерений. Так, например, глубина заделки семян определялась в 15-кратной повторности на каждой делянке (405 измерений), а высота растений измерялась 31 мая, 15 июня, 6 и 19 июля, 11 августа тоже в 15-кратной повторности (всего 2045 измерений). Счет количества всходов по 5 рядкам посева длиной 1 м, биологический учет урожая на 27 опытных делянках проводилась в 5-ти кратной повторности (по 135 измерений). Замеры влажности делались в указанные выше даты тоже в 5-ти кратной повторности по 10 слоям (1350 измерений). При статистическом анализе данных считались средние значения, среднеквадратичные отклонения, коэффициенты вариации и асимметрии.

Обеспеченность растений азотом определялась N-тестером, влажность зерна прибором PFEUFFER, качество зерна (клейковина, протеин, ИДК, натура) анализатором инфракрасным «Инфралюм ФТ-10», а также использовались автоматический счетчик зерна SLY-C, электронные весы ВМ 313, влагомер НН-2 «Delta-T Devices» и линейки, рулетки.

Результаты исследований и их обсуждение. Полученные результаты реализации эксперимента по вариантам полевых опытов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Средние значения структуры урожая пшеницы по вариантам опытов*

Зона плодородия или варианты опыта	Бс, ц/га	Кст, шт/м2	Нр, см	М1к, г	Мз/к, г	Кз/к, шт	М 1000 , г	Wз, %	Уб, ц/га
В среднем по зонам почвенного плодородия
Низкое	94,4	311,0	65,7	1,38	1,07	24,0	44,8	13,1	33,4
Высокое	115,1	331,2	66,3	1,49	1,19	25,0	47,6	13,4	39,2
Среднее	105,8	316,2	65,5	1,37	1,10	23,7	46,6	13,4	33,1
В среднем по нормам высева семян
133	104,8	305,4	65,5	1,47	1,14	23,8	48,2	13,2	35,0
152	103,5	317,0	65,7	1,42	1,10	24,5	45,2	13,4	35,0
171	106,9	336,0	66,4	1,36	1,07	23,3	45,6	13,4	35,8
В с		реднем по дозам внесения удобрений
80	99,6	324,7	65,4	1,36	1,06	22,6	47,0	13,0	34,5
100	105,5	314,0	66,4	1,44	1,11	24,7	45,0	13,5	34,9
120	110,1	319,8	65,8	1,45	1,14	24,3	47,0	13,6	36,3

*Примечание: Бс – общая биомасса урожая пшеницы, ц/га; Кст – количество продуктивных стеблей, шт/м²; М 1000 – масса 1000 зерен, г; Нр – средняя высота растения пшеницы, см; М1к – средняя масса 1 колоса пшеницы, г; Мз/к – средняя масса зерна в колосе, г; Кз/к – среднее количество зерен в колосе, шт., W – влажность зерна, %; Уб – биологическая урожайность пшеницы, ц/га.

Анализ полученных данных показал, что зона почвенного плодородия является наиболее значимым фактором влияния на урожай пшеницы. Максимальная средняя по зонам биологическая урожайность пшеницы была достигнута в зоне высокого плодородия почвы и составила 39,2 ц/га, а в зонах низкого и среднего плодородия была существенно ниже: 33,4 и 33,1 ц/га соответственно (см. таблицу 2).

Таблица 3 – Средние значения приведенной биологической урожайности пшеницы и качества зерна по вариантам опыта*

Зона плодородия или варианты опыта	Качество зерна
	Wз, %	Сп, %	Ск, %	ИДК, ед.	Натура, г/л	Уб, (W=12%) ц/га
В среднем по зонам плодородия
Низкое	12,8	11,8	22,4	80,6	861,5	32,9
Высокое	12,9	11,8	21,6	80,0	868,0	38,6
Среднее	12,9	12,4	22,8	81,6	866,3	32,6
В среднем по нормам высева семян
133	12,8	11,8	21,4	80,1	865,5	34,5
152	12,8	12,1	23,1	80,5	868,5	34,4
171	13,0	12,0	22,2	81,5	861,8	35,2
В среднем по дозам внесения удобрений
80	12,8	11,7	20,9	81,8	863,2	34,1
100	12,7	12,0	22,4	78,9	869,5	34,3
120	13,0	12,2	23,5	81,5	863,0	35,7

*Примечание: Уб – приведенная к влажности зерна 12% биологическая урожайность яровой пшеницы, ц/га; Wз – влажность зерна, %; Сп – содержание протеина в зерне, %; Ск – содержание клейковины в зерне, %; натура – натура зерна, г/л.

Преимущество в сравнении с зоной среднего плодородия было достигнуто как за счет большего количества стеблей (на 15,0 шт./м2 или 4,7%), так и массы зерна в колосе (на 0,09 г или 8,2 %). При этом полученная масса 1000 зерен была выше на 1,0 г (на 2,1 %,) а количество зерен в колосе на 1,3 шт. (на 5,5 %). Аналогичные показатели в зоне низкого плодородия почвы были ниже на 20,2 шт/м2 (на 6,5 %), на 0,11 г (11,2 %), на 2,8 г (6,3 %), на 1,0 шт. (4,2 %) соответственно (см. таблицу 2).

Проведение технико-экономической оценки сравниваемых вариантов базировалось на величине затрат, использованных для приобретения удобрений и посевного материала, а также полученной урожайности пшеницы и качестве зерна. В основу расчетов положена биологическая урожайность яровой пшеницы по вариантам опытов, приведенная к влажности зерна 12,0% (см. таблицу 3), цены на приобретение удобрений хозяйством и цены реализации зерна урожая с учетом его классности (таблица 4).

Таблица 4 – Сравнительная эффективность норм высева и доз удобрений по зонам почвенного плодородия

Зона плодородия или вариант опыта	Затраты на семена и удобрения, руб./га	Уб, (12%), ц/га	Сп, %	Класс зерна	Стоимость продукции с учетом классности, руб./га	Разность стоимости продукции и затрат на удобрения, руб./га	Разница дохода по вариантам к контролю, руб./га
В среднем по зонам плодородия
Низкое	4228	32,9	11,8	4	35302	31075	-
Высокое	4228	38,6	11,9	4	40898	36670	5595
Среднее	4228	32,6	12,4	3	36035	31807	732
В среднем по но					рмам высева
133	4019	33,8	11,9	4	36957	32938	-
152	4228	34,4	12,1	4	37225	32997	59
171	4437	34,2	12,1	4	38054	33617	679
В среднем по дозам внесения
80	3778	33,1	11,7	4	36151	32373	-
100	4228	34,3	12,0	4	36734	32506	133
120	4677	35,0	12,3	3	39349	34672	2299

*Примечание. Цена 1т зерна 3 кл. – 11500 руб./т, 4 кл. – 10500 руб./т Средневзвешенные цены на зерно по данным мониторинга). Класс зерна определялся по ГОСТ Р 9353-2016.

Реализация различных сочетаний норм высева и доз внесения удобрений по зонам почвенного плодородия обеспечили высоко значимые различия в урожайности яровой пшеницы (диапазон 28,6 – 41,5 ц/га) и качестве зерна (3 и 4 классов). Как результат, разница стоимости продукции и затрат на семена и удобрения по вариантам опытов находилась в пределах от 26988 руб./га по варианту 9 в зоне низкого плодородия до 38689 руб./га по варианту 7 в зоне высокого плодородия (таблица 5). Различия высоко значимы и отличались в 1,4 раза.

Таблица 5 – Экономическая оценка дифференцированного посева и внесения удобрений

№ вар.	Норма высева семян, кг/га	Доза удобрений, кг/га	Разность выхода продукции и затрат на семена и удобрения по зонам плодородия, руб./га			В среднем, руб./га	Разность к контролю, руб./га
			Низкое	Среднее	Высокое
1	152	80	30837	29507	33287	31210	2822
2	152	100	29057	28777	35882	31239	2851
3	152	120	35013	37183	37428	36541	8153
4	133	100	31051	31891	35566	32836	4448
5	171	100	32523	32133	35673	33443	5055
6	133	80	30031	35491	37906	34476	6088
7	171	120	35249	33984	38689	35974	7586
8	133	120	28922	28422	37162	31502	776
9	171	80	26988	28878	38433	31433	-

На основе анализа данных установлена высоко значимая линейная зависимость разности стоимости продукции и затрат на семена и удобрения от урожайности пшеницы по вариантам опытов (рис. 1).

Как показывает анализ (таблица 5 и рисунок 1), лучшим вариантом по экономической эффективности для зоны низкого плодородия (зона НП) и зоны среднего плодородия (зона СП) являются не максимальные по урожайности варианты, а близкие к ним: для зоны НП 7 вариант (семена 171 кг/га, удобрения 120 кг/га) и 3 вариант для зоны СП (семена 152 кг/га, удобрения 120 кг/га). За счет более высокого качества зерна может быть получен дополнительный доход в размере 1000 руб./га. В зоне высокого плодородия (зона ВП) максимальный по урожайности вариант опыта является также максимальным вариантом по эффект ивности: 7 вариант (семена 171 кг/га, удобрения 120 кг/га).

• Зона НП               О Зона СП               • Зона ВП

Биологическая урожайность яровой пшеницы, приведенная к 12% влажности, ц/га

Рисунок 1 – Зависимость разности стоимости продукции и затрат на семена и удобрения от приведенной к 12% влажности урожайности пшеницы

Выводы.

1. Реализация различных сочетаний норм высева семян и доз внесения удобрений по зонам почвенного плодородия обеспечили высоко значимые различия в урожайности яровой пшеницы (диапазон 28,6 – 41,5 ц/га) и качестве зерна (3 и 4 классов). Как результат, разность стоимости продукции и затрат на семена и удобрения по вариантам опытов различалась в 1,4 раза.

• 2.    Различия в средней приведенной (к влажности 12 %) биологической урожайности пшеницы по зонам почвенного плодородия составили 6,0 ц/га, по сравниваемым нормам высева семян 0,8 ц/га, а по дозам внесения минеральных удобрений 1,6 ц/га. Средние различия по экономической эффективности зон почвенного плодородия составили 5595 руб./га, по нормам высева семян 379 руб./га, а по дозам внесения удобрений 2299 руб./га. То есть на первом месте по значимости исследуемых факторов - зона почвенного плодородия поля, на втором - доза внесения минеральных удобрений, на третьем – норма высева семян пшеницы.

• 3.    Лучшими по эффективности вариантами точного земледелия для поля хозяйства ООО «Чарышское» Усть-Калманского района Алтайского края в природно-климатических условиях 2022 г. стал вариант применения максимальной дозы удобрения 120 кг/га для любой зоны плодородия. При этом норма высева семян для зон низкого и высокого плодородия должна быть максимальной – 171 кг/га, а для зоны среднего плодородия – средней 152 кг/га.