Совершенствование технологии производства зерна в севооборотах лесостепи Западной Сибири

В почвенно-климатических условиях черноземной лесостепи Западной Сибири с учетом неравномерности выпадения осадков в период вегетации и всего сельскохозяйственного года, для получения качественной и экологически чистой продукции актуальны вопросы сохранения чистоты посевов от сорняков, вредителей и болезней, обеспеченности культур питательными веществами, особенно азотом, через применение определенных видов полевых севооборотов в сочетании с зональными технологиями возделывания озимых, яровых и зернобобовых культур. Связано это с обработкой почвы при уходе за паром и предпосевной подготовкой почвы. Использование черного пара под посев озимой ржи с элементами традиционной технологии не снижает существенно засоренность посевов ржи, особенно многолетними корнеотпрысковыми сорняками, ниже ЭПВ [1; 2]. В условиях южной лесостепи Западной Сибири наименьшую массу сорняков в посевах первой и второй пшеницы после пара как с применением гербицидов и аммиачной селитры, так и без них отмечали на фоне вспашки [3; 4]. Как показывают многолетние стационарные исследования в различных подзонах Западной Сибири, сокращение доли чистых паров в структуре пашни, переход на беспаровые севообороты в регионе, освоение мульчирующих обработок почвы и их минимизацию можно допустить только при применении минеральных удобрений и гербицидов [5; 6]. Наблюдения и исследования в длительных стационарных опытах демонстрируют, что уменьшить эрозионные процессы возможно путем использования полосного размещения парового поля и культур [7].

Цель исследований – выявить возможности повышения эффективности производства экологически чистого зерна путем использования севооборотов с различным удельным весом парового поля и набором культур в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Материалы и методы

Наблюдения и исследования вели в стационарных условиях полевого опыта, заложенного на опытных полях ФГБНУ «Омский АНЦ».

Для сравнительного анализа производства получаемой продукции в различных видах полевых зернопаровых севооборотов проводили расчет выхода зерна на единицу площади пашни. Анализировали следующие виды полевых зернопаровых севооборотов с различным удельным весом парового поля и культур: 3-польный (пар черный – пшеница – пшеница); 4-польный (пар черный – озимая рожь – соя – пшеница); 5-польный (пар черный – озимая рожь – соя – пшеница – ячмень); 6-польный (пар черный – пшеница – пшеница – соя – овес – пшеница).

Изучали севообороты с различным удельным весом парового поля и культур в стационарных опытах с полными ротациями, развернутыми во времени и пространстве на всех полях, чтобы ежегодно получать урожайные данные по всем культурам и вести сопутствующие наблюдения.

Площадь делянок – 200 м2, учетная площадь – 50 м2. Учет урожайности осуществляли при использовании комбайна «Сампо 130» с оставлением измельченной соломы

Vestnik Omsk SAU, 2022, no. 1(45) AGRONOMY на поле. Делянки в пространстве размещали рандомезированно в трехкратной повторности, располагая в три ряда (яруса). Технология возделывания полевых культур и парового поля была рекомендована для зоны черноземной лесостепи [8].

По данным ФГБНУ «Обь-Иртышское», с 1981 г. по настоящее время среднегодовая температура воздуха увеличилась по сравнению с климатической нормой на 1,3– 1,6°С. Погодные условия в 1991–2020 гг., годах проведения наблюдений и исследований, в полной мере охватывали данные изменчивости климата региона, его разнообразия. К влажным годам с ГТК за май – июль > 0,1 отнесены 8 лет: 1993, 1994, 1997, 2000, 2003, 2008, 2013 и 2017, к средним с ГТК 0,6–0,8 – 13 лет: 1992, 1996, 1999, 2001, 2004– 2007, 2009, 2014–2016, 2018–2020, к сухим с ГТК < 0,6 – 7 лет: 1991, 1995, 1998, 2002, 2010–2012.

Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднемощный легкоглинистый с содержанием гумуса до 6%.

Засоренность посевов определялась по методике НИИ сельского хозяйства Юго-Востока. Статистическая обработка в опытах проводилась методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [9].

Результаты и обсуждение

Наибольший удельный вес в структуре посевных площадей из зерновых культур в Омской области занимают яровые зерновые. Озимый клин не велик и представлен в основном озимой рожью, высеваемой по чистому пару, обеспечивающему до ухода в зиму получение всходов, их рост и развитие.

В среднем за последние 20 лет (2001–2020) после уборки зерновых как предшествующей культуры запасы влаги в метровом слое почвы составили 91,1 мм, перед уходом в зиму – 118,7 мм, весной – 142,2 мм. В течение парования, несмотря на непроизводительные потери влаги из слоя почвы 0–100 см в количестве 25,8 и 177 мм атмосферных осадков, черный пар сохраняет часть весенних их запасов к посеву озимых (168,4 мм), являясь единственным предшественником, который обеспечивает получение полноценных всходов, а также накопление почвенной влаги в осенний период при уходе в зиму (178,3 мм), весеннем отрастании (182,7 мм) и дальнейшем развитии озимых культур в различные по увлажнению годы. Гидрологическая роль парового предшественника проявляется до уборки озимых, когда запасы продуктивной влаги достигают 73,2 мм, в дальнейшей ротации севооборота она не прослеживается. Динамика запасов продуктивной влаги в паровом поле между изучаемыми зернопаровыми севооборотами практически равная.

Степень засоренности полей существенно изменяется в зависимости от длины ротации севооборотов, культур в схеме, рациональной и качественной обработки почвы под них и в пару. С сокращением длины ротации и ускорением возвращения черного пара на поле возрастает его роль в борьбе с многолетними корнеотпрысковыми сорняками (латука молокана татарского ( Lactúca tatárica) , осота полевого желтого ( Sonchus arvensis) ) не только озимой ржи, но и на последующих полях севооборота. Так, в среднем за 6 лет (2005–2010) в фазу кущения озимой ржи в 4-польном зернопаровом севообороте насчитывалось сорняков 10,0 шт./м², в том числе многолетних корнеотпрысковых 1,2 (ЭПВ 3,0 шт./м²), в 5-польном – 13,4 и 2,1 шт./м² соответственно. В 5-польном зернопаровом севообороте число всех сорняков в посевах сои, высеваемой после озимой ржи, составляло 39,3 шт./м², многолетних корнеотпрысковых 5,7 шт./м², в 4-польном – 24,3 и 1,1 шт./м² соответственно, в посевах пшеницы в 4-польном – 31,3 и

Vestnik Omsk SAU, 2022, no. 1(45) AGRONOMY

2,5 шт./м2, ярового ячменя после пшеницы – 24,6 и 3,3 шт./м2, 6-польном под соей (4-м полем) – 32,1 и 3,0 шт./м2, яровой мягкой пшеницы после сои 5-м полем – 56,7 и 8,2 шт./м2. Согласно исследованиям, черный пар в севообороте с длинной ротацией (5–6 полей) не уничтожает многолетние корнеотпрысковые сорняки при корнеотпрысково-малолетнем типе засоренности полей в посевах второй после него культуры, где число сорняков в большинстве лет превышало экономический порог вредоносности, и создает необходимость в применении химических средств защиты растений. Таким образом, в 6-польном зернопаровом севообороте в фазу кущения яровой твердой пшеницы проводили обработку посевов гербицидом типа 2-4Д в рекомендованных дозах. По предшественнику озимая рожь по черному пару в посевах сои в 4-польном и яровой пшеницы в 3-польном зернопаровых севооборотах, где число сорняков в большинстве лет не превышало экономический порог вредоносности, средства защиты не применялись.

В севооборотах с длинной ротацией, применяемых в регионе, возникает вероятность накопления в почве различных патогенов. Между изучаемыми севооборотами с короткой ротацией не наблюдали значительных различий в степени заболевания зерновых корневой гнилью. Так, в почве в 3-польном зернопаровом севообороте под яровой пшеницей численность конидий возбудителя корневой гнили колебалась от 16,1 до 31,1 шт. (в среднем за 7 лет – 19,7 шт.) на 1 г почвы, в 4-польном под яровой мягкой пшеницей после сои – от 6,4 до 17,2 спор (в среднем 12,8 шт.) на 1 г почвы (ЭПВ 15–20 конидий в 1 г воздушо-сухой почвы). В 6-польном зернопаровом севообороте под яровой мягкой пшеницей после пара конидий от 11,0 до 29,5 (в среднем 21,9 шт.) на 1 г почвы, после яровой пшеницы в конце ротации – от 15,3 до 41,3 спор (в среднем 30,7 шт.) на 1 г почвы.

Видовой состав фитофагов в специализированных зерновых севооборотах в годы исследований был представлен 13 видами вредителей, из них доминировали вредная черепашка, пшеничный трипс, злаковые тли, хлебные жуки, пьявица, полосатые блохи, скрытостеблевые, овсяная нематода и др. Из многоядных вредителей зарегистрированы луговой мотылек и впервые озимая совка. Вспышек массовых размножений не было. Численность многих видов, кроме пшеничных трипсов, личинок вредной черепашки и хлебных жуков, в отдельные годы находилась ниже ЭПВ. Севообороты оказывали неизменное благотворное влияние на снижение численности фитофагов как внутри почвенного, так и внутри растительного яруса, за исключением отдельных лет (вредная черепашка (2003), пшеничный трипс (2015), вредная черепашка, хлебная блошка, жук-кузька, итальянский прус (2011), жук-кузька (2014)), когда наблюдались вспышки распространения выше порога вредоносности того или иного вредителя или вредителей.

Способность почв накапливать азот нитратов в условиях южной лесостепи Западной Сибири характеризует общее их плодородие и возможность обеспечивать растения доступной азотной пищей. По уровню обеспеченности сельскохозяйственных культур нитратным азотом, а также подвижным фосфором и обменным калием изучаемые севообороты практически равнозначны. Увеличение частоты парования не сказалось на содержании нитратного азота (N-NО 3 ) в пахотном слое паровых полей весной и к посеву озимых. Так, в среднем за 2015–2020 гг. содержание нитратного азота на черном пару в посев озимых в 4- и 5-польном зернопаровых севооборотах составило 15,7 и 16,5 мг/кг соответственно, в заключительных полях в почве весной под зерновыми 6,1 и 5,7 мг/кг.

В среднем за 30 лет (1991–2020) наибольший выход зерна отмечали в 6-польном зернопаровом севообороте в большинстве лет наблюдений (табл. 1).

Vestnik Omsk SAU, 2022, no. 1(45)                                                                       AGRONOMY

Таблица 1

Выход зерна с гектара пашни, т/га

Годы	Зернопаровой севооборот
	3-польный	4-польный	5-польный	6-польный
Влажные. Среднее за 8 лет	1,75	1,88	2,16	2,32
Р (ошибка опыта) = 4,78%, F = 4,24, НСРП5 = 0,24
Средние. Среднее за 15 лет	1,45	1,52	1,77	1,55
Р (ошибка опыта) = 4,85%, F = 3,89, НСРП5 = 0,15
Сухие. Среднее за 7 лет	1,21	1,19	1,24	1,25
Р (ошибка опыта) = 7,54%, <  FT
Среднее за 30 лет (1991–2020)	1,48	1,59	1,76	1,81
Р (ошибка опыта) = 5,35%, F = 4,01, НСР П5 = 0,24

Близок к данному севообороту 5-польный зернопаровой с яровыми ранними культурами. Существенно ниже выход зерна в 3-польном зернопаровом севообороте и в 4-польном. При изучении продуктивности севооборотов в зависимости от влаго-обеспеченности вегетационного периода выявлено следующее. В увлажненных условиях (в среднем за 8 лет) из-за высокого удельного веса парового поля и отсутствия фуражных культур существенная разница по выходу зерна с 1 га пашни отмечена в пользу 5-, 6-польных зернопаровых севооборотов по сравнению с 3-, 4-польными. В средние по влагообеспечению (в среднем за 15 лет) годы существенная разница по выходу зерна с 1 га пашни отмечена между 5-, 6-польным и 4-польным зернопаровыми севооборотами. В годы с засушливыми условиями периода вегетации существенной разницы по выходу зерна с 1 га пашни между зернопаровыми севооборотами не отмечено. Установлено, что в сухие годы различия по выходу зерна с 1 га пашни между видами севооборотов менее резко выражены, чем в средние и во влажные.

В зерне озимой ржи независимо от длины ротации севооборотов содержание белка в муке было практически одинаковым. В среднем за 9 лет (2012–2020) содержание клейковины в муке в 4-польном зернопаровом севообороте составило 25,9%, 5-польном – 25,9%, 6-польном – 26,0%. По таким показателям, как объем хлеба (798 см3), ИДК-1 (89 ед. прибора), пористость мякиша (4,8 балла), зерно озимой ржи, полученное с 5-польного зернопарового севооборота, не уступало полученному с 6-польного – 797 см3; 86 ед. прибора; 4,8 балла соответственно. Аналогичная закономерность по данным показателям отмечена в зерне яровой мягкой пшеницы.

От ротации севооборота во многом зависит энергетическая и экономическая эффективность. В короткоротационных севооборотах ниже стоимостные затраты, затраты труда, топлива и энергии на 1 га севооборотной площади.

Таблица 2

Затраты труда и энергии на 1 га севооборотной площади

Вариант	Затраты труда, топлива и энергии на 1 га севооборотной площади						Затраты труда, топлива и энергии на 1 т зерна
	Выход зерна с 1 га пашни	Затраты труда, чел.-ч	Затраты топлива, л, кВт-ч	Затраты энергии, МДж	Выход энергии, МДж	Биоэнергетический коэффициент	Затраты труда, чел.-ч	Затраты топлива, л, кВт-ч	Затраты энергии, МДж
3-польный	1,48	3,16	37,30	5559	26699	4,95	2,14	27,03	4028
4-польный	1,59	3,40	42,57	6860	24994	3,79	2,64	33,00	5318
5-польный	1,76	3,70	48,38	6941	30820	4,53	2,34	30,62	4393
6-польный	1,81	3,94	50,50	8021	30231	3,94	2,54	32,58	5175

Vestnik Omsk SAU, 2022, no. 1(45)

AGRONOMY

По затратам и выходу зерна наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности наблюдается в 3-польном зернопаровом севообороте (4,95), далее по убывающей: в 5-польном (4,53), 6-польном (3,94) и 4-польном (3,61). Затраты энергии, топлива и труда на 1 т зерна с пашни наиболее низкие в 3-польном и 5-польном севооборотах.

Установлено, что 3-польный зернопаровой севооборот по отношению к 4-, 5- и 6-польному наиболее экономически эффективен (табл. 3).

Таблица 3

Экономическая эффективность возделывания культур в зависимости от ротации севооборота (1991–2020)

Показатель	Зернопаровой севооборот
	3-польный	4-польный	5-польный	6-польный
Выход зерна с 1 га пашни, т	1,48	1,59	1,76	1,81
Стоимость валовой продукции с 1 га пашни, руб.	16 698,00	15 609,00	18 593,13	17 893,25
Производственные затраты на 1 га пашни, руб.	8009,25	10 843,50	13 969,06	12 061,87
Себестоимость 1 т зерна, руб.	5803,80	8405,81	9012,30	7634,09
Условно чистый доход с 1 га пашни, руб.	8688,75	4765,50	4624,07	5831,38
Уровень рентабельности производства, %	108,5	43,9	33,1	48,3

Заключение

Установлено, что уменьшение ротации зернопаровых севооборотов до трехчетырех полей с черным паром и традиционной технологией возделывания культур позволяет существенно снизить засоренность посевов и отказаться от применения химических средств защиты растений.

В условиях интенсификации земледелия севообороты выполняют фитосанитар-ную роль в отношении почвенных фитопатогенов, содействуя отказу от использования препаратов для борьбы с вредителями. Между изучаемыми севооборотами, как с короткой, так и с длинной ротацией, не отмечается значительных различий по заболеванию зерновых корневой гнилью. Применение схем севооборотов с различной длиной ротации оказывало неизменное благотворное влияние на уменьшение численности фитофагов как внутри почвенного, так и внутри растительного сообщества, что позволило отказаться от применения инсектицидов, за исключением отдельных лет, когда наблюдались вспышки распространения выше порога вредоносности того или иного патогена.

По степени обеспеченности растений элементами питания (подвижным фосфором и обменным калием) изучаемые севообороты практически равноценны. Введение в схему севооборота парового поля поднимает содержание нитратного азота, что в свою очередь воздействует на содержание элементов питания в растениях, технологические и хлебопекарные качества зерна.

По биоэнергетическому коэффициенту, расчетам затрат труда, топлива и энергии на 1 т зерна с пашни, производственным затратам на 1 га пашни, себестоимости производства 1 т зерна, условно чистому доходу с 1 га пашни, уровню рентабельности лидирующее место занимает 3-польный зернопаровой севооборот, за ним следуют 5-, 4- и 6-польный.