Особенности формирования высокой продуктивности посевов зернового сорго в Донбассе в условиях изменяющегося климата

Автор: Барановский Александр Васильевич

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Рубрика: Агрономия

Статья в выпуске: 12, 2021 года.

Бесплатный доступ

По данным Луганского центра гидрометеорологии, за последние 12 лет (2008-2019 гг.) среднегодовая сумма активных температур (≥10 °С) превысила норму на 350 °С, температура воздуха возросла на 1,0 °С, а сумма атмосферных осадков снизилась на 53 мм. Актуальной задачей в условиях усиления засушливости климата становится увеличение площадей посева сверхзасухоустойчивой, жаростойкой и высокоурожайной культуры - зернового сорго. Цель исследований - установить влияние способов основной обработки почвы и минеральных удобрений на урожайность современного гибрида зернового сорго Спринт W. Полевые опыты проводились в 2018-2020 гг. на базе опытного поля Луганского национального аграрного университета в типичных почвенно-климатических условиях. Установлено, что наиболее целесообразным способом основной обработки почвы под культуру является глубокая отвальная вспашка плугом ПЛН-5-35 на 25-27 см. Это обеспечивает большее накопление продуктивной влаги к весне (на 7,4-7,0 %), снижение засоренности посевов (на 46,3-39,3 %) и массы сорняков (на 34,3-35,2 %), более высокий урожай зерна (на 0,53-0,63 т/га) за счет увеличения количества (на 14,5-20,1 %) и массы зерна с метелки (на 18,4-23,0 %) в сравнении с мелкой основной обработкой почвы дисковыми орудиями УДА-2,4 на 12-14 см. Применение минеральных удобрений (N60P40) повышало урожайность культуры при мелкой основной обработке почвы в среднем на 1,10 т/га (23,8 %), а по фону отвальной вспашки - на 1,00 т/га (19,0 %). На фоне отвальной вспашки удобрения обеспечили максимальную урожайность в опыте (6,25 т/га) за счет увеличения массы зерна с метелки на 6,4 г (15,5 %) и массы 1000 зерен на 2,4 г (14,4 %) в сравнении с неудобренным контролем.

Еще

Зерновое сорго, удобрения, обработка почвы, фенология, засоренность, структурный анализ, урожайность

Короткий адрес: https://sciup.org/140290585

IDR: 140290585   |   DOI: 10.36718/1819-4036-2021-12-38-45

Текст научной статьи Особенности формирования высокой продуктивности посевов зернового сорго в Донбассе в условиях изменяющегося климата

Введение. Последние 20–30 лет на планете происходит заметное потепление климата. Эта проблема затрагивает и степной регион Донбасса. По данным Луганского ЦГМ, за 12 лет (2008–2019 гг.) средняя сумма активных температур (≥10 °С) достигла 3500 °С, что превысило климатическую норму на 350 °С. Среднегодовая температура воздуха повысилась на 1,0 °С и составила 9,8 °С, а сумма атмосферных осадков снизилась до 475 мм (на 53 мм), заметно возросли количество, длительность и интенсивность засух.

В условиях изменяющегося климата актуальной становится оптимизация полевых севооборотов путем расширения посевов сверхзасухоустойчивой, жаростойкой, солевыносливой, универсальной в использовании, высокоурожайной культуры – зернового сорго. Эта культура очень экономно расходует влагу на формирование единицы урожая и высоко отзывчива на применение минеральных удобрений. Многочисленными исследованиями ученых-аграриев разработаны оптимальные параметры минерального питания зернового сорго и установлены средние дозы удобрений для различных почвенно-климатических зон выращивания [1–7]. Наиболее оптимальными дозами минеральных удобрений для черноземных почв степной зоны Украины и Северного Кавказа являются N60-90P60-90K30, а оптимальным сочетанием элементов минерального питания – N60P60. Добавление калия (K30) к азотно-фосфорным удобрениям при урожайности зерна сорго 5,0 т/га не способствовало дальнейшему существенному росту урожая зерна. И только при урожайности зерна 80–100 ц/га возникает потребность вносить 40–60 кг/га калия. На пред-кавказских среднемощных карбонатных черноземах Ростовской области при использовании минеральных удобрений под зерновое сорго наибольший эффект обеспечивает внесение N40P60K40 [8].

Исследования, проведенные на черноземе обыкновенном Луганской области на базе Луганского НАУ (2008–2011 гг.), показали высокий эффект применения азотных удобрений под зерновое сорго. Изучение доз азотного удобрения (от N 30 до N 120 на фоне внесения Р 40 ) показало, что наибольшую прибавку зерна (0,91 т/га, 18,6 %) обеспечила доза азота N 60 [9].

При выращивании сорго большие разногласия среди ученых имеются по выбору наиболее эффективного способа основной обработки почвы.

В традиционной системе подготовки почвы под сорго главный элемент – зяблевая вспашка на глубину более 20 см. Но наиболее эффективная глубина вспашки, особенно при уплотненном почвенном горизонте и засорении многолетними сорняками – 27–30 см [2].

Для зернового сорго в условиях южной степи Украины заменять отвальную вспашку на 25– 27 см плоскорезной (КПГ-250 на 25–27 см) или поверхностной (БДСТ-2,5 на 10–12 см) обработками нецелесообразно, так как повышается засоренность посевов и снижается урожай [10].

На предкавказских карбонатных черноземах в условиях интенсивного земледелия (при использовании удобрений, гербицидов и др.) при проведении основной обработки почвы замена отвальной вспашки на глубину 23–25 см культивацией на 12–14 см не снижает урожайность зернового сорго [11].

В аридных условиях Республики Калмыкия на светло-каштановых почвах наибольшая урожайность (2,47–2,53 т/га) у раннеспелых сортов зернового сорго Орловское и Состав получена в варианте плоскорезной обработки на глубину 20–22 см; у среднеспелых сортов Зерноградское 53 и Зерста 99 больший урожай зерна

(2,59–3,20 т/га) обеспечила зяблевая вспашка на 18–20 см [12].

В полевых опытах на выщелоченном черноземе (гумус – 6,2 %) в Западном Закамье Республики Татарстан в среднем за 2007–2009 гг. по отвальной вспашке на фоне расчетной дозы NPK урожай зернового сорго сорта Перспективное 1 составил 4,12 т/га, без удобрений – 2,15 т/га, а по мелкой обработке почвы КПШ-5 на фоне NPK – 3,80 т/га, без удобрений – 1,93 т/га [13].

В полевых опытах (1996–1998 гг.) на черноземах обыкновенных Северной Степи Украины (Днепропетровская область) лучшие условия для зернового сорго были по вспашке, в сравнении с мелкой обработкой почвы засоренность сорго снижалась в 1,4 раза, а урожайность возрастала до 5,32 т/га (на 12,0 %) [4]. Таким образом, получены противоречивые опытные данные.

Цель исследований. Выявить наиболее целесообразный способ основной обработки почвы под зерновое сорго на разных фонах минерального питания.

Материалы и методы исследований. В почвенно-климатических условиях Луганщины на черноземе обыкновенном на лессовидном суглинке (гумус в пахотном слое – 3,3–3,4 %) изучали влияние различных способов основной обработки почвы (мелкая – дискование УДА-2,4 на 12–14 см и глубокая – отвальная вспашка ПЛН-5-35 на 25–27 см) и фона минерального удобрения (N60P40) на урожай современного высокоурожайного гибрида зернового сорго Спринт W. Исследования проводили по методике полевого опыта [14] на опытном поле Луганского ГАУ в 2018–2020 гг. Агротехника зернового сорго – общепринятая для условий области. Применяли оптимальные сроки сева сорго (при прогревании почвы на глубине заделки семян до 12–14 °С и достаточном увлажнении посевного слоя) и норму высева 350 тыс/га. После наступления фазы полных всходов проводили ручное формирование густоты растений на уровень 130–140 тыс/га. Опыт закладывали методом расщепленных делянок в 3–4 кратной повторности. Учетная площадь делянок I порядка – 105 м2 (обработки почвы – фактор А), делянок II порядка – 30 м2 (фон минерального питания – фактор В).

2018 г. был благоприятным, влагообеспеченным в I половине (табл. 1) до фазы цветения (ГТК V-VII = 1,01) и крайне засушливым и жарким – во II половине вегетации до созревания (ГТК VIII = 0,13). Сумма осадков за май–сентябрь – 220,9 мм (норма 279 мм). В 2019 г. были оптимальные условия для вегетации (ГТК V-VII = 1,08, ГТК VIII-IX = 0,90). Сумма осадков за май–сентябрь = 286,7 мм. 2020 г. был крайне неблагоприятный, засушливый (ГТК V-VII = 0,70, ГТК VIII-IX = 0,00). Сумма осадков – 121,3 мм (43,5 % нормы).

Таблица 1

Годы

V

VI

VII

VIII

IX

За вегетационный период

2018

0,81

1,20

0,72

0,13

0,72

0,60

2019

1,48

0,33

1,43

1,29

0,50

1,37

2020

1,44

0,08

0,58

0,01

0,00

0,40

Средние многолетние данные: 1986–2005 гг.

0,97

1,21

1,05

0,61

1,16

1,00

Гидротермические показатели в период вегетации сорго (2018–2020 гг.)

Результаты и их обсуждение. Способы основной обработки заметно влияли на влагона-копление почвы. По мелкой основной обработке в среднем за 3 года весенние запасы продуктивной влаги были (106,0 мм) заметно ниже, чем по варианту отвальной вспашки, и при посеве (на 7,8 мм), и по всходам сорго (на 7,2 мм). А в период выметывания метелки – цветения по вспашке влаги было на 3,2 мм меньше, чем при мелкой обработке почвы (табл. 2).

Таблица 2

Год

Дата сева

При посеве

Всходы

Цветение

Созревание

1

2

1

2

1

2

1

2

2018

30.04

129,0

136,5

85,2

91,3

37,9

33,8

8,4

7,8

2019

15.05

110,6

116,6

121,4

129,2

52,4

37,9

8,0

8,2

2020

25.05

78,5

88,3

101,6

109,2

51,5

60,7

6,7

7,5

Среднее

106,0

113,8

102,7

109,9

47,3

44,1

7,7

7,8

Примечание: 1 – 1-й вариант – мелкая обработка; 2 – 2-й вариант – глубокая вспашка.

Динамика запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации зернового сорго (2018–2020 гг.), мм

Посевы сорго полностью контролировались от сорняков проведением до- и послевсходового боронований, 3-междурядных культиваций. Также в фазе кущения сорго вносили страховой гербицид Балерина, СЭ (0,4 л/га) для борьбы с двудольными сорняками. Перед внесением гербицидов и проведением послевсходового боронования проводили учет засоренности посевов (табл. 3).

Таблица 3

Фактор опыта

Засоренность посевов зернового сорго

Основная обработка почвы

Фон минерального питания

Перед I культивацией

Перед уборкой урожая

Количество, шт/м2

Воздушносухая масса, г/м2

Количество, шт/м2

Воздушносухая масса, г/м2

Мелкая

Без удобрений

127,4

24,8

89,3

152,7

N 60 P 40

108,2

17,9

65,7

118,5

Вспашка

Без удобрений

68,4

16,3

38,4

93,0

N 60 P 40

65,7

11,6

43,1

69,3

НСР 05

3,9

2,1

2,7

4,8

Засоренность посевов зернового сорго в зависимости от изучаемых факторов (2018–2020 гг.)

По фону осеннего мелкого дискового рыхления почвы на глубину 12–14 см засоренность посевов сорго была значительно выше, чем по отвальной вспашке: в начале вегетации – на 46,3 % в количественном и 34,3 % в весовом выражении, перед уборкой урожая соответственно – на 60,0 и 39,1 %.

На удобренных посевах и по мелкому рыхлению, и по фону отвальной вспашки число сорняков было практически на одном уровне с неудобренными посевами, но их сухая масса была заметно ниже (на 25,5–22,3 %). Преобладали однолетние злаковые сорняки – щетинник сизый, просо куриное (70–75 % от общего числа) и двудольные – виды щирицы, марь белая, горец вьюнковый, амброзия полыннолистная и др. (20–25 %). Встречались многолетние корнеотпрысковые сорняки: осот розовый, осот полевой и вьюнок полевой (при уборке урожая их было не более 0,7–1,3 шт/м2 при сухой массе – 0,7–8,0 г/м2).

За счет более мощного роста растений сорго по глубокой отвальной вспашке в 2018 г. полная спелость наступала на 2–3 дня позже (31 августа – 28 августа), чем на фоне мелкой обработки почвы. Период вегетации составил в первом случае 104–101 день, а на фоне отвальной вспашки – 106–104 дня (табл. 4). Также отмечено, что в 2018 г. вегетативный период (всходы– цветение) был наиболее благоприятным по ув- лажнению и поэтому наиболее продолжительным (65–66 дней). А генеративный период (цветение – полная спелость), наоборот, самый короткий из-за сильной засухи в августе. Это резко снизило урожайность культуры (табл. 5, 6). В 2019 г. благоприятный гидротермический режим сложился на протяжении всей вегетации зернового сорго. По отвальной вспашке получен на 2 дня более продолжительный период вегетации культуры, чем по мелкому рыхлению. За счет применения средней дозы минеральных удобрений (N60P40) созревание растений сорго ускорялось на 5 дней. Самый короткий период вегетации растения сорго имели в острозасушливом 2020 г. Причем применение удобрений (N60P40) на 2–3 дня удлиняло вегетацию зернового сорго. Созревание соргового агрофитоценоза по отвальной вспашке наступило на 2–3 дня раньше, чем по мелкому рыхлению.

Таблица 4

Год

Вариант опыта

Посев

Посев – всходы

Всходы – цветение

Цветение – полная спелость

Период вегетации, дней

Способы основной обработки почвы (фактор А)

Фон удобрения (фактор В)

2018

Мелкое рыхление

Контроль

30.IV

19

66

38

104

N 60 P 40

30.IV

19

65

36

101

Вспашка

Контроль

30.IV

19

66

40

106

N 60 P 40

30.IV

19

65

39

104

2019

Мелкое рыхление

Контроль

15.V

10

64

47

111

N 60 P 40

15.V

10

61

45

106

Вспашка

Контроль

15.V

10

67

46

113

N 60 P 40

15.V

10

64

44

108

2020

Мелкое рыхление

Контроль

25.V

9

58

42

100

N 60 P 40

25.V

9

60

43

103

Вспашка

Контроль

25.V

9

57

41

98

N 60 P 40

25.V

9

59

41

100

Сроки сева и длительность межфазных периодов развития растений зернового сорго (2018–2020 гг.), дней

Удобрения и разноглубинные способы основной обработки почвы оказывали значительное влияние на зерновую продуктивность сорго (табл. 5). На удобренном фоне средняя масса зерна с метелок повышалась на 21,6–40,9 % в 2018 г., на 15,1–9,4 % в 2019 г. и на 22,4– 30,9 % в 2020 г., а средняя масса метелок соответственно годам повышалась на 21,5–41,2; 12,6–7,5; 16,4–24,8 %. За годы опыта отмечена слабая корреляционная связь между урожайностью сорго и густотой продуктивных побегов

(r =0,14–0,34). В связи с засушливыми условиями вегетации в опыте формировались одностеблевые растения сорго. При практически одинаковой густоте продуктивных побегов растений сорго по вариантам опыта (16–18 шт/м2 в 2018 г., 13,5–14,5 шт/м2 в 2019 г. и 11,0– 12,5 шт/м2 в 2020 г.) главным критерием роста урожайности культуры ежегодно было повышение массы зерна с метелки (r = 0,98) и массы 1000 зерен (r = 0,93).

Таблица 5

Влияние изучаемых факторов и погодных условий на основные показатели структуры биологического урожая зернового сорго (2018–2020 гг.)

Год

Вариант опыта

аз о

S S

ф

о

со

1 2

S 2 d

аз

ф ^ со

аз

^ о

ф ф' со ^

£ f

СО

ф

ф со

os' X

ф

ZE

О -0 X co co X ,—. ?2< о § О

O °

ф со

§ О

о е

2018

Мелкое рыхление

Контроль

1082

99,7

11,0

23,5

29,6

1936

15,3

782

N 60 P 40

1280

109,2

16,3

28,5

36,0

2250

16,0

779

Вспашка

Контроль

1178

99,3

12,1

24,0

27,9

1824

15,3

788

N 60 P 40

1444

105,8

12,4

30,9

39,3

2298

17,1

789

r*

0,994

0,739

0,442

0,963

0,897

0,835

0,935

0,344

2019

Мелкое рыхление

Контроль

1349

99,4

23,0

21,5

46,4

2522

18,4

771

N 60 P 40

1717

91,8

14,0

22,7

53,4

2553

21,7

791

Вспашка

Контроль

1540

96,0

20,4

20,9

51,9

2790

18,6

785

N 60 P 40

1824

86,6

13,9

22,8

56,8

2459

22,9

795

r

0,998

-0,987

-0,961

0,793

0,976

-0,351

0,950

0,971

2020

Мелкое рыхление

Контроль

743

82,5

8,1

22,3

28,5

1876

15,2

778

N 60 P 40

897

93,6

8,7

26,9

34,9

1970

17,1

780

Вспашка

Контроль

810

83,7

8,9

25,3

35,6

2239

15,1

782

N 60 P 40

1022

92,6

8.1

27,9

46,6

2589

18,0

789

r

0,974

0,839

0,760

0,982

0,943

0,807

0,879

0,864

о CN Ф О Ф CXI X 1 Cl OO Ф ^~ CL О o

03 co

Мелкое рыхление

Контроль

743

93,9

14,0

22,4

34,8

2111

16,3

777

N 60 P 40

897

98,2

13,0

26,0

41,4

2258

18,3

780

Вспашка

Контроль

810

93,0

13,8

23,4

38,5

2284

16,3

782

N 60 P 40

1022

95,0

11,5

27,2

47,6

2449

19,3

789

r

0,983

0,461

-0,929

0,974

0,983

0,934

0,927

0,867

* r – коэффициент корреляции.

Это достигалось за счет применения удобрений и в меньшей мере – за счет замены мелкого рыхления на глубокую отвальную вспашку. Осенняя вспашка на фоне удобрений (N 60 Р 40 ) в сравнении с мелкой основной обработкой почвы способствовала увеличению массы зерна с метелки на 3,3–3,4–11,7 г (9,2–6,4–33,5 %), массы 1000 зерен – на 1,1–1,2–0,9 г (6,9–5,5–5,3 %). С ростом урожайности зерна длина ножки метелки заметно уменьшается (r = -0,93), а длина метелки увеличивается (r = 0,97).

Полегания растений данного гибрида сорго не отмечено. За счет сильнейшей засухи в августе 2018 и 2020 гг. масса 1000 зерен формиро- валась вдвое ниже (15,3–17,1 и 15,1–18,0 г) оптимальных значений (30 г и более).

Учет урожая сорго подтвердил преимущество глубокой зяблевой вспашки в качестве основной обработки почвы (табл. 6). При выращивании сорго на фоне отвальной вспашки урожайность зерна была на 0,63–0,53 т/га (13,6–9,3 %) выше, чем по мелкой основной обработке дисковыми орудиями. Минеральные удобрения при допо-севном внесении (N 60 P 40 ) в среднем за 2018– 2020 гг. повышали урожай культуры по мелкой обработке на 1,10 т/га (23,8 %), а по глубокой отвальной вспашке – на 1,00 т/га (19,0 %).

Таблица 6

Урожайность зернового сорго в зависимости от способов основной обработки почвы и минеральных удобрений (2018–2020 гг.), т/га

Вариант опыта

Урожайность по годам

Средняя

Способы основной обработки почвы (фактор А)

Фон удобрения (фактор В)

2018 г.

2019 г.

2020 г.

Мелкая обработка почвы (12–14 см)

Без удобрений

4,15

6,55

3,17

4,62

N 60 P 40 до посева

4,96

7,81

4,39

5,72

Отвальная вспашка (25–27 см)

Без удобрений

4,56

7,18

4,01

5,25

N 60 P 40 до посева

5,42

8,28

5,05

6,25

НСР 05 общая, т/га

0,29

0,24

0,45

0,46

НСР 05 фактора А, т/га

0,20

0,17

0,32

НСР 05 фактора В, т/га

0,17

0,14

0,26

S X, %

1,95

1,01

3,30

Выводы. Отвальная вспашка на глубину 25– 27 см – наиболее целесообразный и выгодный способ основной обработки почвы при выращивании зернового сорго и в сравнении с мелкой обработкой (на 12–14 см) обеспечивает большее накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы в ранневесенний период (на 7,4–7,0 %), значительное снижение числа сорняков (на 46,3– 39,3 %) и их массы (на 34,3–35,2 %), особенно в фазу кущения – наиболее гербакритический период для сорго; формирование существенно более высокой урожайности (на 0,53–0,63 т/га) за счет роста озерненности (на 14,5–20,1 %) и массы зерна с метелки (на 18,4–23,0 %).

Неудобренные посевы в большей степени (на 17,7–35,3 %) зарастали сорняками на фоне мелкой основной обработки почвы и имели практически одинаковую засоренность по фону отвальной вспашки. За счет улучшения минерального питания растений урожайность сорго повышалась на фоне мелкой основной обработки почвы в среднем на 1,10 т/га (23,8 %), а по фону отвальной вспашки – на 1,00 т/га (19,0 %). Рост урожая зерна происходил за счет увеличения массы зерна с метелки (на 3,9 г, или 11,2 %, по мелкой обработке и на 6,4 г, или 15,5 %, по вспашке) и повышения массы 1000 зерен (на 1,7 г, или 10,4 %, – по мелкой обработке и на 2,4 г, или 14,4 %, – по вспашке).

Список литературы Особенности формирования высокой продуктивности посевов зернового сорго в Донбассе в условиях изменяющегося климата

  • Олексенко Ю.Ф. Прогрессивная технология возделывания сорго. Киев: Урожай, 1986. 80 с.
  • Исаков Я.И. Сорго. М.: Россельхозиздат, 1982. 134 с.
  • Шепель Н.А. Сорго. Волгоград: Комитет по печати, 1994. 448 с.
  • Красненков С.В. Вплив способів основного обробітку грунту на врожайність зернового сорго // Бюл. Інституту зернового господар-ства. 1999. № 9. С. 38–40.
  • Володин А.Б., Капустин С.И., Даниленко Ю.П. Рекомендации по возделыванию сорго на зерно, силос и зеленый корм в Ставропольском крае. Саратов: Амирит, 2015. 32 с.
  • Рекомендации по возделыванию сорго зернового, сахарного и суданской травы / В.В. Ковтунов, Н.А. Ковтунова, С.И. Гор-пиниченко [и др.]. Саратов: Амирит, 2018. 28 с.
  • Малиновский Б.Н. Сорго на Северном Кавказе. Ростов-н/Д, 1992. 208 с.
  • Бельтюков Л.П. Сорт, технология, урожай. Ростов-н/Д: Книга, 2002. 176 с.
  • Baranovsky Aleksander Vasilevich, Kapustin Sergey Ivanovich, Kapustin Andrey Sergeevich, Kosogova Tatyana Mikhailovna The ef-fect of nitrogen fertilizers on the productivity of grain sorghum // Bioscience Research. 2020. 17 (1). Р. 228–234.
  • Щербаков В.Я. Зерновое сорго. Киев; Одесса: Вищ. шк., 1983. 192 с.
  • Алабушев А.В. Адаптивная технология выращивания сорго зернового в засушливой зоне Северного Кавказа. Ростов-н/Д: Книга, 2000. 192 с.
  • Чернова Е.Г., Дедов А.А. Формирование продукционного процесса агроценоза Sorghum bicolor (L.) Moench. на светло-каштановых почвах Республики Калмыкия // COLLOQUIUM-JOURNAL. (Польша) 2019. № 24-2 (48). С. 21–26.
  • Фомин В.Н., Нафиков М.М., Валиев И.З. Урожайность сорго в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений в условиях лесостепи Поволжья // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 2. С. 25–27.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Еще
Статья научная