Урожайность яровой пшеницы в севооборотах и биохимический состав зерна

Введение . В последние годы поголовье свиней и численность птиц в нашей стране стабилизировались, поэтому потребность в зернофураже заметно возросла, так как в структуре рациона свиней он занимает 50–60 %, у птиц – до 70 % [1]. Для увеличения производства зернофуражного зерна важно совершенствовать структуру посевных площадей, расширяя набор культур, которые обеспечивают повышение содержания сырого протеина и обменной энергии в товарной продукции.

Одним из компонентов комбикорма растительного происхождения является зерно яровой пшеницы. В Свердловской области посевы пшеницы в 2016–2018 гг. занимали в среднем около 143 тыс. га, или 40 % зернового клина [2]. В условиях Среднего Урала из-за недостаточного количества эффективных температур не всегда удается получить зерно, которое бы соответствовало хлебопекарным свойствам. Поэтому значительная часть урожая пшеницы в области используется на зернофураж.

Многочисленные исследования свидетельствуют, что применение минеральных удобрений остается главным приемом повышения продуктивности пшеницы и качества зерна [3, 4]. Установлено, что максимальное влияние на формирование урожая пшеницы и качества зерна оказывали средства химизации, на их долю приходится 31,2 %, на предшественники – около 22,7 % [5].

В увеличении сбора зерна яровых зерновых культур большую роль играет подбор сортов и предшественников в севооборотах. Селекционерами выведены сорта яровой пшеницы интенсивного типа, которые в условиях производ- ства обеспечивают урожайность пшеницы при умеренном увлажнении в период вегетации на уровне 4,0–5,0 т/га, а на высоких агрофонах – свыше 6,0 т/га [6].

Цель исследований – выявить влияние удобрений и предшественников на урожайность яровой пшеницы, дать оценку питательности зерна на фуражные цели в условиях Среднего Урала.

Объекты и методы . Исследования проведены в стационарном длительном опыте Уральского НИИСХ – филиале ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН. Схема двухфакторного опыта приведена в таблице 1.

Таблица 1

Фактор А (севооборот)	Фактор В (фон питания)
Сидеральный: пар сидеральный (рапс), пшеница, овес, горох, ячмень	Контроль (1) Минеральный фон – N 30 P 30 K 36 (2) Органоминеральный фон – N 24 P 24 K 30 + сидераты, солома (3)
Зернотравяной (бобовые культуры 40 %): горох, пшеница + травы, клевер 1 г.п., ячмень, овес
Зернотравяной (многолетние бобовые травы 20 %): однолетние травы, поукосно рапс, ячмень + травы, клевер 1 г.п., пшеница, ячмень

Схема двухфакторного опыта в 2016–2020 гг.

Закладка севооборотов произведена в трехкратной повторности, культуры на местности размещены во времени и пространстве. Темно-серая лесная почва имела следующие показатели: рНсол. – 5,03–5,14; гумус – 4,34–5,06 %; легкогидролизуемый азот – 148–214; Р 2 О 5 – 180–204 и К 2 О – 108–142 мг/кг почвы.

Объектом исследований являлась яровая пшеница Красноуфимская 100, выведенная в Красноуфимском селекционном центре [7]. Возделывание пшеницы в севооборотах проведено по общепринятой технологии [8]. Непосредственно под яровую зерновую культуру вносили сложные удобрения в виде азофоски, доза минерального удобрения составила N 30 P 30 K 30 .

Результаты и их обсуждение. Расчеты гидротермического коэффициента (ГТК) показали, что погодные условия в годы исследований за период с мая по август варьировали от засушливых до увлажненных. Наиболее низкие урожаи яровой пшеницы получены в 2016 г. (табл. 2), где недостаток влаги в течение вегетации пшеницы отрицательно повлиял на формирование продуктивных стеблей, генератив- ных органов и нарастание биомассы растений [9, 10]. В 2020 г., несмотря на то, что в 2/3 части вегетации яровой культуры отмечены засушливые условия, выпадение осадков во второй половине июня смягчило отрицательное воздействие засухи. Урожайность яровой пшеницы в контроле была выше на 0,29–0,88 т/га, на удобренных фонах питания – на 0,18–0,47 т/га по сравнению с 2016 г. Высокую зависимость урожая пшеницы от осадков июня отмечали и другие авторы [11].

Из всех лет наблюдений максимальный сбор зерна яровой пшеницы получен в 2017 г., в контрольном варианте он превысил 4,0 т по сидеральному пару, при сочетании минеральных и органических удобрений достиг максимума. По другим предшественникам урожайность пшеницы была ниже соответственно на 0,45– 0,61 и 0,83–1,05 т/га. В 2018–2019 гг. с избытком влаги в отдельные фазы развития пшеницы заметной разницы в урожаях в зависимости от вида предшественников не установлено.

Усредненные данные по урожайности яровой пшеницы свидетельствуют, что на окультурен- ной темно-серой почве в третьей ротации севооборота сбор зерна в контроле достиг уровня 2,7–3,0 т/га, несмотря на многообразие погодных условий в годы исследований. Сидеральный пар как предшественник достоверно повысил продуктивность яровой зерновой культуры по отношению к гороху, независимо от фона питания. Различия в урожаях пшеницы по кле- веру и сидеральному пару в контрольном варианте были в пределах наименьшей существенной разницы, а при внесении минеральных удобрений и их сочетании с запашкой рапса на сидерат получены достоверные прибавки зерна на уровне 0,40–0,42 т/га. Различия в основном обусловлены низкой продуктивностью клевера в 2016–2017 гг.

Таблица 2

Предшественник	Фон питания	Год					5 Ф Ф о CO
		co co ° 1________		oo 1________	co
Сидеральный пар	1	1,86	4,10	3,15	3,24	2,65	3,00
	2	2,75	5,45	4,46	4,08	3,11	3,97
	3	2,68	5,67	4,31	4,02	3,08	3,95
Горох	1	1,56	3,65	3,17	3,06	1,85	2,66
	2	2,46	4,63	4,29	4,17	2,64	3,64
	3	2,33	4,63	4,08	4,10	2,80	3,59
Клевер 1 г. п.	1	1,74	3,49	2,93	3,34	2,58	2,84
	2	2,19	4,60	4,05	4,32	2,59	3,55
	3	2,20	4,62	4,07	4,34	2,50	3,55
НСР 05 фон питания	–	0,25	0,42	0,53	0,33	0,28	0,19

Урожайность яровой пшеницы в зависимости от фона питания и метеорологических условий, т/га

По результатам химического анализа зерна установлено, что применение удобрений повышало содержание основных элементов питания, в особенности азота. В зависимости от вида предшественника количество N в зерне пшеницы возросло на 0,13–0,31 % по сравнению с контролем (табл. 3). Выявлено, что в контроль- ном варианте и при сочетании минеральных и органических удобрений отмечено достоверное повышение азота в зерне пшеницы, размещенной по клеверу. Подобная закономерность обнаружена по гороху. В то же время на минеральном фоне количество N в зерне не зависело от предшественника.

Таблица 3

Предшественник	Фон питания	Элемент питания
		N	P 2 O 5	K 2 O
1	2	3	4	5
Сидеральный пар	1	2,01	0,85	0,58
	2	2,32	0,93	0,62
	3	2,15	0,93	0,62

Окончание табл. 3

1	2	3	4	5
Горох	1	2,09	0,86	0,59
	2	2,34	0,91	0,62
	3	2,27	0,90	0,61
Клевер 1 г. п.	1	2,14	0,83	0,57
	2	2,35	0,90	0,61
	3	2,33	0,91	0,60
НСР 05 фон питания	–	0,11	0,04	0,03
НСР 05 предшественник	–	0,10	0,03	0,02

Содержание азота, фосфора и калия в зерне пшеницы, % на сухое вещество (2016–2020 гг.)

Многолетние данные в стационарном опыте подтвердили, что абиотические условия вегетационных периодов оказывают заметное влияние на содержание биогенных элементов в зерне пшеницы [11, 12]. Из всех лет наблюдений максимальное содержание азота обнаружено в 2020 г. при засушливых условиях, оно изменялось от 2,37 (контроль) до 2,84 %. В другие годы разница между вариантами по наличию азота в зерне была менее выражена. При умеренных условиях увлажнения, когда получен максимальный урожай пшеницы, накопление азота было наименьшим, особенно при внесении удобрений.

Среднее положение по накоплению элементов питания в зерне занимал фосфор. При внесении удобрений под яровую пшеницу его содержание возрастало на 0,04–0,08 % по отношению к контрольному варианту. В отличие от азота количество P 2 O 5 в зерне не зависело от предшественника. Максимальное содержание данного элемента отмечено в 2017 г. при равномерном распределении атмосферных осадков в течение вегетации яровой пшеницы. Недостаток или избыток осадков в отдельные фазы развития яровой зерновой культуры в меньшей степени влияли на величину накопления фосфора в зерне.

При созревании зерна значительная часть калия остается в побочной продукции, в товарной продукции его содержание в среднем за ротацию севооборота было в пределах 0,58– 0,63. Повышение содержания калия происходило при применении удобрений, оно не зависело от вида предшественника. Минимальное накопление K2O в сухой массе выявлено в 2020 г., оно варьировало на уровне 0,33–0,42 %, что заметно ниже по сравнению с другими годами наблюдений.

К основным компонентам комбикормов растительного происхождения для животных и птиц относят зернофураж ячменя, овса, тритикале, в т. ч. и зерно яровой пшеницы. Зерно фуражных культур является основным источником высокоэнергетического корма, в зерновой массе содержится около 2/3 крахмала, из которого в процессе переваривания корма образуется глюкоза [13].

В отличие от других зернофуражных культур (ячмень, овес) в зерне пшеницы заметно выше содержание сырого протеина, по накоплению клетчатки из-за пленчатости ячмень и овес заметно превосходили ее [14]. Также ячмень и овес имели более высокое содержание жира.

Анализируя химический состав зерна пшеницы, можно отметить положительное влияние удобрений на повышение питательности зернофуража. По сравнению с контролем зерно на удобренных фонах питания отличается более высокими показателями содержания сырого протеина, клетчатки, жира, золы (табл. 4). Повышение отдельных компонентов сухого вещества в зерне способствовало снижению доли безазоти-стых экстрактивных веществ на удобренных фонах питания по отношению к контролю.

По обеспеченности 1 кг сухого вещества кормовыми единицами и обменной энергии зерно яровой пшеницы в полной мере соответствует нормативным показателям для зернофуражного корма [13]. Накопление обменной энергии в зерне пшеницы не зависело от вида предшественника и фона питания, данный показатель в большей степени обусловлен биологическими особенностями возделываемых культур в севообороте.

Таблица 4

Показатель	Фон питания
	без удобрений	минеральный	органоминеральный
Сырой протеин, %	13,1	14,6	14,2
Жир, %	1,98	2,14	2,12
Клетчатка, %	1,14	1,4	1,32
Зола, %	1,85	1,96	1,95
БЭВ, %	82,0	79,8	80,4
Кормовые единицы	1,43	1,44	1,44
Обменная энергия, МДж	13,3	13,3	13,3
Обеспеченность переваримым протеином, г/ корм. Ед.	59,5	68,6	66,4

Биохимический состав зерна яровой пшеницы на фуражные цели в 1 кг сухого вещества (2016–2020 гг.)

В целом для зернофуражных культур характерна невысокая обеспеченность переваримым протеином на 1 корм. ед., в среднем за ротацию данный показатель не превысил 70 г при применении удобрений. Максимальная обеспеченность протеином отмечена в 2020 г. при недостатке влаги в почве , при полной спелости зерна она равнялась 82–85 г.

Заключение

• 1.    На естественном фоне плодородия воздействие предшественников сидерального пара и клевера на урожайность яровой пшеницы оказалось практически равноценным. На фоне N 30 P 30 K 30 из-за низкой продуктивности клевера сидеральный пар имел заметное преимущество над ним, прибавка зерна составила 0,40– 0,42 т/га.

• 2.    В контрольном варианте и на органоминеральном фоне питания клевер как предшественник имел заметное преимущество перед сидеральным паром по накоплению азота в зерне, его усвоение возросло на 0,14–0,19 %. Независимо от вида предшественника применение удобрений повышало содержание фосфора и калия на 0,03–0,08 % по отношению к контролю.

• 3.    Установлено положительное влияние минеральных удобрений на накопление в сухом веществе сырого протеина, жира, клетчатки и золы. Содержание в 1 кг сухого вещества 1,4 корм. ед. и 13 МДж обменной энергии соответствует нормативным показателям зернофуражного зерна.