Повышение урожайности и качества зерна озимой пшеницы за счет применения инновационных удобрений и сельхозмаши

Современное сельское хозяйство обеспечивает население продовольствием. Оно должно быть разнообразным и качественным. К сожалению, проблема дефицита продовольствия актуальна, и она усугубляется. Российская Федерация, располагая значительными земельными ресурсами, эффективно реформировав агропромышленный комплекс, становится одной из ведущих стран по производству продуктов питания как для собственного населения, так и для экспорта. Существенным фактором, обеспечивающим производство сельскохозяйственной продукции в требуемом количестве, является сохранение и приумножение плодородия почв, что в настоящее время обеспечивается не в полной мере. Для этого отечественной и мировой наукой разрабатываются интенсивные технологии с использованием инновационных агрохимических (исследовались удобрения ПАО «КуйбышевАзот») и технических средств (система машин «Туман» ООО «Пегас-Агро») для эффективного их применения. По заключению основателя отечественной агрохимии Д. Н. Прянишникова, «главным условием, определяющим среднюю высоту урожая в разные эпохи, является степень обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом» [1].

Том 33, № 1. 2023

Наряду с традиционно применяемыми в сельском хозяйстве твердыми азотными удобрениями, большое распространение в мире получает жидкое удобрение на основе карбамидо-ам-миачной смеси (КАС), особенно для засушливых условий и прогнозируемого глобального потепления1 [1–3]. КАС как вид жидкого азотного удобрения был запатентован в США в марте 1984 года. Карбамидо-аммиачная смесь сейчас успешно применяется в Европе, США, Австралии и других странах мира для выращивания злаков, фруктов, технических культур.

В связи с интенсивным распространением КАС в России в ряд регионов на юге и севере, отечественная химическая промышленность, компании «Акрон», «ЕвроХим», «КуйбышевАзот» и «СДС Азот», поставляет более 3,5 млн т КАС-32 для 35 млн га сельскохозяйственных угодий при среднем расходе в 100 кг/га по различным технологиям его внесения.

В значительной степени проблема сохранения и повышения плодородия почв связана со всесторонним изучением КАС, требующим особых технологий и технических средств при примене-нии2 [4; 5].

Цель исследования – обоснование рациональных технологий с основными составляющими эффективного применения

КАС на основных видах сельскохозяйственных культур.

Обзор литературы

В своих исследованиях ученые Самарского ГАУ основывались на результатах исследований по оптимизации технологий применения КАС различного состава на сельскохозяйственных культурах3 [4–6]. При этом учитывали коэффициент использования азота минеральных удобрений растениями и его регулирование [1], оценку влияния жидких комплексных удобрений на урожайность зерна озимой пшеницы [2], агроэконо-мическую оценку применения жидких азотных удобрений в сельском хозяй-стве4, разработки по интеллектуальным машинным технологиям и технике для реализации государственной программы развития сельского хозяйства [3], расход ресурсов биологического азота в земледелии России [4], сравнительную оценку жидких азотных и азотосеросодержащих удобрений на базе КАС, по сравнению с твердыми минеральными удобрени-ями5, алгоритм оценки и выбора машинных технологий с учетом показателей экологической устойчивости сельских территорий [5], инновационную технику и технологии применения жидких удобрений КАС в регионах с недостаточным увлажнением при прогнозируемом глобальном потеплении [6–10].

По имеющейся информации и проведенному научному обзору определено главное – жидкие азотные минеральные удобрения КАС имеют существенное положительное влияние на развитие, урожайность и качество ликвидных возделываемых сельскохозяйственных культур. При этом КАС

– дешевый и прост в производстве;

– безопасный при перевозках, хранении и использовании;

– в отличие от других видов азотных солей, использующихся в сельском хозяйстве, не взрывается, менее опасен для здоровья;

– универсальный (КАС широко используется для внесения в почву и внекорневой подкормки, что особенно важно для влажных местностей, где азот легко вымывается из почвы);

– долго действует (в смеси азот содержится в трех видах, из которых четверть (ионы NO3) сразу доступна для поглощения растениями, также доступна для усвоения другая четверть – ионы NH4, которая быстро может перерабатываться почвенными нитрифицирующими бактериями в нитраты NO; оставшаяся половина общего количества азота постепенно превращается под воздействием почвенных энзимов в NH4, а затем в NO3, что обеспечивает длительность периода действия удобрения);

– используется как основа для добавления других видов подкормок и пестицидов [11–15].

Анализ литературных источников по рассматриваемой теме показывает, что с учетом физико-механических и химических свойств КАС необходимо совершенствовать существующие технологии применения, так как есть нерешенные вопросы по повышению эффективности его использования [16–20].

Особенно интенсивно совершенствуются сельскохозяйственные машины по внесению КАС. Так поставка на российский аграрный рынок голландской машины-ликвилайзера для более эффективного внутрипочвенного внесения удобрений Duport стимулировала отечественные сельхозмашиностроительные фирмы к созданию отечественных аналогов. В итоге Самарское ООО «Пе-гас-Агро» разработало систему машин для внесения минеральных удобрений, в частности мультиинжектор «Ту-ман-2M», не уступающий голландской машине6 [21–25].

Материалы и методы

В соответствии с поставленными задачами проводились исследования технических средств ООО «Пегас-Агро»: мультиинжектор (ликвилайзер) «Туман-2М» (рис. 1a) и опрыскиватель «Туман-2» (рис. 1b) для внесения азотных жидких минеральных удобрений на основе карбамидно-аммиачной смеси КАС по разным технологиям и нормам внесения с дополнительным добавлением мезо- и микроэлементов.

Полевые исследования проводились в значительно отличающиеся по погодным условиям годы (2021 г. – засушливый, 2022 г. – благоприятный по влаге) на опытных полях Самарского государственного аграрного университета по общепринятой методике полевого опыта на озимой пшенице сорта Базис селекции Самарского НИИСХ. В исследованиях использовались КАС-32 (N-32 %) и КАС+S, содержащая 26 % азота и 2,5–4,0 % серы. В отдельных опытах, в соответствии с почвенными анализами, использовалась сложная баковая смесь с добавлением в раствор КАС+S недостающих калия (за счет гу-мата калия, 5 л/га) и микроэлементов: медь, бор, цинк (по 0,5 кг/га) (табл. 1).

Исследования проводились по следующим схемам (рис. 2).

Экспертная оценка широко распространенных в АПК России машинных комплексов «Туман» свидетельствует в первую очередь об эффективно выбранной 3-осевой ходовой платформе с набором шин низкого и сверхнизкого

a)                                                     b)

Р и с. 1. Агрегаты фирмы «Пегас-Агро»:

a) мультиинжектор «Туман-2М»; b) опрыскиватель штанговый «Туман-2»

F i g. 1. Units manufactured by the company Pegas-Agro:

a) multi-injector Tuman-2M; b) rod sprayer Tuman-2

Т а б л и ц а 1 T a b l e 1 Варианты опытов в 2021/2022 гг. Variants of experiments in 2021/2022 Варианты опытов / Variants of experiments Контроль: разбрасыватель, аммиач. селитра, 120 кг/га / Control: spreader, ammonia. saltpeter, 120 kg/ha Опрыскив., «Туман-2» КАС+S, 200 л/га / Sprayer, Tuman-2 CAS+S, 200 l/ha Мультиинжектор «Туман-2М» / Multi-injector Tuman-2M КАС+S, КАС+S, КАС+S, 200 л/га / 300 л/га / 350 л/га / CAS+S, CAS+S, CAS+S, 200 l/ha 300 l/ha 350 l/ha КАС+S: Опрыск. + + Мультиинжектор, 200 + 250 л/га / CAS+S: Offspring. + Multiinjector, 200 + 250 l/ha КАС + S + + гум. калия-5 л/га + Gu + +Br + Zn-0,5кг/га / CAS + S + + gum. potassium-5 l/ha + Gu + + Br + Zn-0.5 kg/ha давления. При этом для снижения давления на почву и лучшей сохранности посевов, особенно озимых, используются широкие шины (рис. 1), а для сохранности пропашных культур с междурядьями 70 см при их подкормке устанавливаются узкие шины из комплекта мультиинжектора (рис. 3).

Особенностью агрегатов «Туман» ООО «Пегас-Агро» является то, что все они собраны на единой транспортно-силовой базе «платформе», что обеспечивает при необходимости их взаимозаменяемость (в течение 5 часов) в зависимости от проводимых агрохимических работ.

Результаты исследования

Технологический процесс внесения жидких удобрений в почву мультиинжектором «Туман-2М» представляет собой подачу раствора под давлением 3 атм к иглам инъекционных колес. Иглы с отверстиями на конце, погружаясь в почву, открывают клапан подачи КАС и впрыскивают его на глубину 6–8 см в зону корнеобразования растений с междурядьями 25–35 см.

В качестве альтернативы мультиинжектору «Туман 2М» использовали опрыскиватель «Туман-2» с пятиструйными крупнокапельными форсунками. В процессе исследований, в соответствии с программой, определяли возможности по прибавке урожайности озимой пшеницы сорта Базис при разных нормах внесения и состава удобрения на базе КАС. Сравнительная эффективность раздельного и одновременного, на одном участке, внесения жидких удобрений КАС мультиинжектором и штанговым опрыскивателем представлена в таблице 2 и в графическом виде на рисунках 4, 5.

В 2021 г. на этапе экспериментальных исследований определяли содержание азота в почве и непосредственно в растениях, а также качество и количество урожая озимой пшеницы сорта Базис. Из результатов исследований следует, что обработка посевов мультиинжектором «Туман-2М», в сравнении с листовой обработкой опрыскивателем «Туман-2», в фазу кущения приводит к увеличению урожайности озимой пшеницы с 48,4 до 56,1 ц/га, что эффективнее на 20 %, и на 40 % (с 39,9 до 56,1 ц/га) – по сравнению с контролем (табл. 2). Комплексная обработка (опрыскивание + мультиинжектор) при норме 200 + 250 л/га позволяет увеличить урожайность до 63,8 ц/га, что на 60 % больше, по сравнению с контролем.

Качественные показатели полученного зерна определяли по белку и клейковине. В итоге применение КАС+S

a)

b)

Р и с. 2. Опытный участок для исследований эффективности внутрипочвенного внесения жидких азотных серосодержащих удобрений КАС+S: а) мультиинжектором «Туман-2М»;

• b) штанговым опрыскивателем «Туман-2»

F i g. 2. Experimental site for studies of the effectiveness of intra-soil application of liquid nitrogen sulfur-containing fertilizers CAS+S: a) multi-injector Tuman-2M; b) rod sprayer Tuman-2

Р и с. 3. Мультиинжектор «Туман 2М» с узкими колесами на подкормке кукурузы

F i g. 3. Multi-injector Tuman-2M with narrow wheels for feeding corn

Т а б л и ц а 2

T a b l e 2

Урожайность озимой пшеницы сорта Базис 2021/2022 гг. The yield of the winter wheat variety Basis in 2021/2022

приводит к повышению классности пшеницы по белку с III до I кл., а по клейковине с III до II кл., по сравнению с пшеницей, не обработанной жидкими удобрениями.

В более благоприятный по увлажнению 2022 год урожайность озимой пшеницы от действия удобрений возросла, по сравнению с засушливым 2021 годом (табл. 2, рис. 4).

Agricultural engineering

Так, при внесении жидких удобрений КАС+S при подкормке озимых в фазу кущения мультиинжектором урожайность, по сравнению с контролем, возросла с 51,7 до 65,5 ц/га или на 26,7 % (рис. 4). При добавлении в КАС+S гумата калия в количестве 5 л/га и микроэлементов Gu, Zn, Br по 0,5 кг/га урожайность пшеницы возросла до 76,9 ц/га, или на 48,7 %.

Варианты опытов / Variants of experiments

Контроль:	Опрыскив.,	Мультиинжектор «Туман-2М» / Multi-injector Tuman-2M			КАС+S: Опрыск. + + Мультиинжектор, 200 + 250 л/га / CAS+S-CAS+S:	КАС + S + + гум.
разбрасыватель, аммиач. селитра, 120 кг/га /	«Туман-2» КАС+S, 200 л/га /	КАС+S,	КАС+S,	КАС+S,		калия-5 л/га + + Gu + + Br + Zn-
Control: spreader, ammonia. saltpeter,	Sprayer, Tuman-2 CAS+S,	200 л/га / CAS+S, 200 l/ha	300 л/га / CAS+S, 300 l/ha	350 л/га / CAS+S, 350 l/ha	Offspring. + Multiinjector, 200 + 250 l/ha	0,5 кг/га / CAS + S + gum. potassium-5 l/ha +
120 kg/ha	200 l/ha					+ Gu + Br + + Zn-0.5 kg/ha
39,9 / 51,7	48,4 / 61,7	56,1 / 62,5	58,2 / 64,1	61,5 / 65,5	63,8 / 78,5	62,8 / 76,9

б)

□ - Контроль / Control □ - Мультиинжектор KAC+S / Multiinyector CAS+S □ - Опрыскиватель, 200 л/га / Sprayer, 200 1/ha □ - Мультиинжектор KAC+S+гуматы (5 л/га)+Си, Zn, Br (0,5 кг/га) / Multiinyector CAS+S+gumates (5 l/ha)+Cu, Zn, Br (0.5 kg/ha) □ - Мультиинжектор - 350 л/га + Опрыскиватель - 200 л/га / Multiinyector 350 1/ha + Sprayer - 200 1/ha

Р и с. 4. Урожайность озимой пшеницы (2022 г.) в зависимости от технологий обработки посевов: a) урожайность в ц/га; b) урожайность в %

F i g. 4. Yield of winter wheat (2022) depending on crop processing technologies:

• a) yield in c/ha; b) yield in %

  Максимально возможный эффект от применения жидких удобрений получили при комбинированном внесении КАС+S практически двойной нормы (мультиинжектором внутрипочвенно + опрыскивателем поверхностно). Урожайность при этом составила 78,5 ц/га, или на 51,8 % выше относительно контроля.

  По итогам 2022 года при наиболее благоприятных условиях для растениеводства по увлажнению на 60

  
  

  производственных посевах в Самарской области так же была получена рекордная за последние годы урожайность.

  Состояние посевов было хорошим (рис. 5), качество зерна по хлебопекарным показателям, главным образом по клейковине и белку, так же было высоким для озимой пшеницы и находилось на уровне III ‒ II классов (табл. 3), что свидетельствует об эффективном

  
  

  действии азотных жидких минеральных удобрений.

  Эффективность инновационных технологий с внесением жидких азотных минеральных удобрений КАС

  
  

  будет большей при применении точного земледелия и дополнительных агротехнических мероприятий по влагонакоплению и экономичному ее использованию⁷ [24–26].

  
  
  

  a)

  
  
  

  b)

  
  

Р и с. 5. Озимая пшеница сорт Базис:

а) обработанная мультиинжектором «Туман-2М»; b) обработанная опрыскивателем «Туман-2»

F i g. 5. Winter wheat variety Basis:

a) Treated with a multi-injector Tuman-2M; b) Treated with a sprayer Tuman-2

Т а б л и ц а 3

T a b l e 3

Обсуждение и заключение

• 1.    На повышение урожайности и качества возделываемых сельскохозяйственных культур по результатам наших многолетних исследований значительным образом влияют азотные жидкие удобрения на основе карбамидно-ам-миачной смеси КАС, производимые ПАО «Куйбышев Азот» (г. Тольятти, Самарская обл.), особенно с добавлением мезоэлемента серы (S) КАС+S, гумата калия и недостающих в почве микроэлементов: Gu, Zn, Br.

• 2.    При применении КАС наиболее эффективной технологией его внесения, особенно в засушливые годы, является внутрипочвенное инъекторное внесение ликвилайзерами. В наших опытах хорошие результаты показал мультиинжектор

• 3.    Проведенные Самарским ГАУ полевые сравнительные испытания показывают, что применение инновационных технологий внесения КАС+S способствует увеличению урожайности озимой пшеницы сорта Базис до 51,8 %, а также приводит к повышению ее классности по белку с III до I кл., а по клейковине – с III до II кл., по сравнению с пшеницей, не обработанной жидкими удобрениями.

• 4.    В целом жидкие минеральные удобрения КАС имеют преимущество, по сравнению с твердыми, особенно в засушливые годы, что особенно актуально в условиях прогнозируемого глобального потепления.

«Туман-2М» российского производства ООО «Пегас-Агро» (г. Самара).

Поступила 05.12.2022; одобрена после рецензирования 20.01.2023; принята к публикации 10.02.2023

Об авторах:

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Submitted 05.12.2022; revised 20.01.2023; accepted 10.02.2023