Повышение продуктивности второй пшеницы после пара в лесостепи Западной Сибири

В Омской области яровая пшеница - ведущая зерновая культура, которая занимает в засушливых агроландшафтах 1,27 млн га, или 73% от площади посевов зерновых и зернобобовых культур. В настоящее время зерновое производство региона практически исчерпало резервы экстенсивных технологий возделывания яровой пшеницы при стабилизации продуктивности культуры за последние 20–25 лет на уровне 1,40–1,60 т/га и менее. Основными причинами снижения урожайности и качества зерна являются нарушения зональных агротехнологий, структуры использования пашни, выбора предшественников и севооборотов, критически низкое внесение удобрений, потери урожайности от листостеблевых инфекций и сорняков, недостаточная ресурсная обеспеченность товаропроизводителей [1-4].

Отказ от чистого пара, который сегодня занимает в области 462 тыс. га (13,5%), может привести к снижению урожайности пшеницы в засушливых агроландшафтах до 20-50%. Наибольшая эффективность чистого пара отмечается в засушливые годы (2008, 2010, 2012, 2014) [5; 6].

В 2019 году, исходя из сложившейся структуры использования пашни в засушливых агроландшафтах Омской области, посевы яровой пшеницы по чистому пару составили около 320 тыс. га (26%), второй культуры - до 250 тыс. га (20%) и повторно (более двух лет) - более 600 тыс. га, или до 50%.

Урожайность и качество зерна в непаровых, особенно повторных, посевах, в первую очередь на полях без удобрений и средств защиты от листостеблевых инфекций, резко снижаются из-за ухудшения почвенного плодородия, повышения засоренности и усиления инфекционного фона [7; 8].

Цель исследований – установить результативность воздействия агроприемов с применением средств интенсификации на почвенное плодородие, фитосанитарное состояние агрофитоценоза и продуктивность яровой пшеницы при возделывании в зернопаровом севообороте второй культурой после пара.

Объекты и методы

Изучение агротехнологий проведено в лесостепной зоне Омской области в стационарном опыте отдела земледелия ФГБНУ «Омский АНЦ» в 2005–2018 гг. Объект изучения – вторая пшеница после пара в пятипольном зернопаровом севообороте.

Почва опытного участка – лугово-черноземная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Годовое количество осадков 370–400 мм, из них 200–220 мм выпадает за вегетационный период, ГТК = 1,10.

Варианты обработки почвы под вторую пшеницу после пара (фактор А) различались по степени интенсивности воздействия на верхний слой почвы: 1 – отвальная обработка – вспашка на глубину 20–22 см ежегодно (контроль); 2 – комбинированная обработка (чередование отвальной и плоскорезной обработок на глубину 10–12 см; под 2-ю пшеницу плоскорезная обработка на глубину 10–12 см); 3 – плоскорезная обработка на глубину 10–12 см ежегодно; 4 – минимально-нулевая обработка (без осенней, в пару – на глубину 8–10 см).

Схема применения средств химизации (фактор В): контроль (без средств химизации), удобрения (N 24 P 36 на га пашни), гербициды и их баковые смеси, фунгициды и ретарданты. Вариант комплексного применения средств химизации включал совместное применение удобрений, гербицидов, фунгицидов и ретардантов. Среднеранние сорта яровой пшеницы Памяти Азиева, Омская 36 высевали сеялкой СЗ-3,6, с 2012 г. – ПК «Selford» 20–25 мая с нормой высева 4,5 млн всхожих зерен на га. Уборка однофазная комбайнами «Сампо-500, 130» с оставлением измельченной соломы на поле. Площадь делянок первого порядка 2700 м², второго – 450 м², учетная – 36 м². Размещение вариантов систематическое в четырехкратной повторности. Биологическая активность почвы определялась общепринятыми стандартными методами [9].

Погодные условия за годы исследований (2005–2018) в целом были близки к среднемноголетним (ГТК = 1,12).

Результаты исследований

Продуктивный предшественник и зональный севооборот – важные звенья в системе адаптивного земледелия. В засушливых агроландшафтах качественный пар является наилучшим предшественником, гарантирующим повышение урожайности и технологических свойств зерна. Повторные посевы яровой мягкой и твердой пшеницы, гороха, рапса, подсолнечника, проса и ряда других культур снижают их продуктивность на 30–40% и более [5; 6; 10]. В длительных (2004–2017) исследованиях установлено, что относительно парового поля вторая пшеница на экстенсивном фоне и с комплексной химизацией снижает урожайность на 0,45–0,78 т/га (19,5–22,7%), а третья – до 0,90–1,37 т/га, или на 34,2–45,5% при ухудшении технологических свойств зерна.

В настоящее время, учитывая значительные площади предшественника в засушливых агроландшафтах (более 250 тыс. га), необходимо совершенствование технологии возделывания яровой пшеницы, размещенной второй культурой после пара. Требуется комплексная оценка влияния приемов обработки почвы и средств интенсификации на элементы почвенного плодородия, состояние агрофитоценоза, продуктивность и качество зерна яровой пшеницы.

Исследования показали, что на второй пшенице после пара применение ресурсосберегающих технологий обработки почвы оптимизирует к посеву сложение верхнего

(0–30 см) слоя черноземных почв – до 1,12 г/см3 с превышением над вспашкой на 11– 15%.

Длительное применение средств комплексной химизации с более значительным накоплением измельченной соломы способствовало увеличению оструктуренности верхнего (0–20 см) слоя на 13% при уменьшении дефляции на 21,0%. Ресурсосберегающая комбинированная система обработки почвы (чередование отвальной и мелкой плоскорезной обработок) в сочетании со средствами интенсификации оптимизирует состояние агрофитоценоза яровой пшеницы, что снижает водопотребление до 94,4 мм на 1 т зерна, или в 2,2–2,8 раза меньше, чем на контроле (без химизации) [3].

Наблюдения показали, что при комбинированной обработке относительно ежегодной вспашки отмечалась тенденция повышения биологической активности почвы с увеличением численности почвенных грибов на почвозащитных вариантах на 23–46%. Комплексное применение средств интенсификации положительно влияло на параметры биологической активности почвы при преимуществе комбинированной и плоскорезной обработок (табл. 1). Дальнейшее продолжение исследований в этом же стационарном опыте подтвердило полученные выводы [12].

Таблица 1 Численность микроорганизмов в 0–20 см слое почвы в зависимости от технологии возделывания второй пшеницы после пара (М ± m, n = 9)

Вариант		Микроорганизмы, КОЕ/г
		Утилизирующие азот органический на МПА, млн	Утилизирующие азот минеральный на КАА млн	Нитрифи-каторы, тыс.	Грибы, тыс.	Общее кол-во микроорганизмов, млн
s s & §	Отвальная	30,0 ± 3,8	23,9 ± 2,3	4,0 ± 0,5	36,5 ± 3,2	53,9 ± 5,6
	Комбинированная	31,4 ± 3,1	27,6 ± 3,1	4,3 ± 0,5	50,7 ± 4,5	59,1 ± 4,8
	Плоскорезная	29,0 ± 3,4	24,0 ± 2,4	3,8 ± 0,5	45,3 ± 3,4	53,1 ± 4,7
s X * 2 ° 8 К S W	Отвальная	29,4 ± 4,3	24,6 ± 3,3	3,3 ± 0,3	47,4 ± 6,4	54,0 ± 6,9
	Комбинированная	32,1 ± 3,5	25,1 ± 2,8	6,6 ± 1,1	68,7 ± 8,9	57,2 ± 5,5
	Плоскорезная	29,8 ± 3,4	24,2 ± 2,5	5,0 ± 1,0	70,5 ± 7,6	54,0 ± 5,6

Суммарная биологическая активность, определяемая по Л.А. Карягиной, возрастала в слое 0–20 см в ряду: отвальная – плоскорезная – комбинированная. Применение средств химизации усиливало биологическую активность почвы на вариантах с минимальной обработкой относительно контроля до 27%.

Содержание нитратного азота к посеву яровой пшеницы в слое 0–40 см снижалось по мере сокращения интенсивности обработки почвы от отвального к минимально-нулевому варианту с 14,2 до 8,8 мг/кг, или на 38%. На комбинированной обработке почвы к посеву содержание N-NO3 было лишь на 8% меньше, чем на отвальной обработке, но на 48% выше, чем на мелкой плоскорезной. Содержание подвижного фосфора на контроле (без средств химизации) было повышенным (118–128 мг/кг) без различий между вариантами обработки почвы, повышаясь при систематическом применении удобрений (N24P36) в среднем с 124 до 174 мг/кг, или на 40%.

Засоренность агрофитоценоза посевов второй пшеницы после пара во многом определялась интенсивностью обработки почвы в севообороте и применением средств интенсификации, существенно изменяясь по вариантам от слабой (9,6% от биомассы) до очень сильной (32,9%) на контроле, или в 3,4 раза.

Применение комплексной химизации способствовало увеличению биомассы снопа в среднем до 1882 г/м2, или в 1,8 раза относительно контроля (без химизации). В сорном компоненте агрофитоценоза численность сорняков снижалась в 1,83 раза, а их биомасса в 3,0 раза в основном за счет подавления двудольных растений. Внесение удобрений без химической прополки посевов провоцировало нарастание как численности, так и биомассы сорняков до уровня контроля, что снижало результативность применения на второй пшенице после пара.

Отмечалась четкая закономерность нарастания как численности (170 шт./м2), так и биомассы (398 г/м2) сорного компонента по мере сокращения интенсивности обработки верхнего слоя чернозема от отвального до минимально-нулевого варианта при доминировании в посевах мятликовых сорняков.

Длительные (2004–2017) исследования позволили установить сильную отрицательную сопряженность (r = –0,74…–0,94) уровня урожайности зерна второй пшеницы после пара и засоренности агрофитоценоза, причем наибольшие потери как по численности, так и по биомассе определялись в мятликовом семействе сорняков ( Poaceae ).

Поражение яровой пшеницы корневыми гнилями, в основном из-за повышения инфицированности растительных остатков, увеличивалось от отвальной к почвозащитным обработкам в 1,6–1,9 раза при распространении инфекции до 38%.

Применение в фазу «трубкование – начало колошения» яровой пшеницы фунгицидов способствовало снижению развития листостеблевых инфекций в 11–17 раз, усиливало фотосинтетическую активность верхнего яруса листьев и обеспечивало повышение продуктивности растений.

Исследования показали, что продуктивность яровой пшеницы, возделываемой второй культурой после парового предшественника, определялась системой обработки почвы в севообороте и применением средств интенсификации (табл. 2).

При возделывании второй пшеницы после пара как на контроле (без химизации), так и при ограниченном применении гербицидов и удобрений, что близко к реальным условиям производства, отмечается снижение урожайности при сокращении интенсивности обработки почвы от отвального до предельно минимального варианта на 0,28– 0,35 т/га, или 13–21% [11].

При комплексном применении средств интенсификации и существенном повышении продуктивности культуры оптимальные агроэкономические параметры отмечаются на ресурсосберегающей комбинированной системе обработки почвы – до 3,39 т/га с превышением над минимально-нулевой на 10–12%.

Наблюдения показали, что на второй пшенице комплексное применение средств интенсификации повышает устойчивость культуры к стрессовым абиотическим факторам, о чем свидетельствует снижение вариации урожайности с 30,4% на контроле и раздельном применении гербицидов и удобрений (26,9–29,3%) до 18,6–19,7%, или в 1,4–1,6 раза.

На предельно-минимальном варианте обработки почвы в севообороте отмечалась тенденция уменьшения устойчивости и стабильности урожайности зерна яровой пшеницы до 27,1%.

Таблица 2

Урожайность зерна (т/га) второй пшеницы после пара в зависимости от технологии возделывания, среднее за 2005–2018 гг.

Средства химизации (фактор В)	Система обработки почвы в севообороте (фактор А)				Среднее по фактору В НСР 05 = 0,09 т/га	Варьирование урожайности, %
	сз к ц сз и н о	к к й m о а s s ю s s	к d> К	CQ 6 К S
Контроль (без химизации)	1,72	1,60	1,44	1,37	1,53	30,4
Гербициды	2,09	2,13	1,88	1,75	1,96	26,9
Удобрения	2,17	2,08	1,94	1,89	2,02	29,3
Удобрения + гербициды	2,71	2,69	2,44	2,41	2,56	23,4
Удобрения + гербициды + фунгициды	3,34	3,39	3,18	3,01	3,23	18,6
Удобрения + гербициды + фун-гидиды + ретарданты	3,38	3,36	3,25	3,04	3,26	19,7
Среднее по фактору А НСР 05 = 0,09 т/га	2,57	2,54	2,35	2,24
Варьирование урожайности зерна, %	22,4	24,1	24,9	27,1

Наибольшая масса 1000 зерен (34,3 г), содержание белка (13,2%) и клейковины в зерне (26,2%) определены на комбинированном варианте обработки почвы. Комплексное применение средств химизации способствовало повышению массы 1000 зерен с 32,4 до 36,1 г (11,4%), натуры – до 761 г/л, белковости – до 13,50%, клейковины – до 27,0%.

Доминирующими факторами, оказывающими влияние на урожайность зерна, были средства интенсификации (30,6%), вклад предшественников в зерновом севообороте (22,0%), абиотических факторов (19,3%) и систем обработки почвы (до 10%). Остатки пестицидов в зерне отсутствуют, содержание тяжелых металлов в почве и конечной продукции (зерно) были в 6,1–18,2 раза ниже ПДК.

Выводы

Таким образом, продуктивность яровой пшеницы, возделываемой второй культурой после пара в лесостепи Западной Сибири, определяется уровнем агротехнологий, применением средств интенсификации, системой обработки почвы в севообороте. Технологические приемы оказывают влияние на изменение почвенного плодородия и состояние агрофитоценоза.

Применение ресурсосберегающей комбинированной системы обработки почвы способствовало оптимизации сложения верхнего слоя, в сочетании с комплексной химизацией снижало водопотребление до 94,4 мм на 1 т зерна, увеличивало численность нитрификаторов до 7,6 тыс. КОЕ/г и суммарную биологическую активность почвы относительно контроля на 26%, содержание к посеву нитратного азота в сравнении с мелкой плоскорезной обработкой на 48%. Установлена сильная отрицательная сопряженность (r = –0,74…–0,94) уровня урожайности зерна второй пшеницы и засоренности агрофитоценоза мятликовыми сорняками.

При комплексном применении средств интенсификации и существенном повышении урожайности яровой пшеницы (в среднем 3,26 т/га) преимущество имеет ресурсосберегающая комбинированная система обработки почвы (3,39 т/га при увеличении устойчивости культуры к стрессовым абиотическим факторам в 1,4–1,6 раза).

L.V. Yushkevich, O.F. Khamova, A.G. Shchitov, E.V. Tukmacheva, S.V. Kononov

Omsk Agrarian Scientific Center, Omsk

Increasing the productivity of second wheat after fallow in the forest-steppe of Western Siberia