Варьирование урожайности яровой мягкой пшеницы в степной зоне Республики Тыва под влиянием гидротермических условий, предшественников и минеральных удобрений

Введение. В Республике Тыва в степной и сухостепной зоне пшеница занимает значительную площадь (50–51 %) [1]. Большинство хозяйств получают невысокую урожайность зерна этой культуры. Средняя величина урожайности яровой пшеницы по республике составляет 0,8 т/га [2]. Одной из причин снижения урожая пшеницы является нарушение чередования культур в севообороте. Наукой и сельскохозяйственной практикой доказано, что неправильное чередование культур приводит к резкому истощению почвы и, как следствие, снижению урожайности [3, 4]. Другой причиной снижения урожайности пшеницы является сокращение внесения минеральных удобрений. В республике с 1996 г. резко снизилось внесение минеральных удобрений – в 13,5 раза (с 54 до 4 кг/га). Почти все почвы Тувы, кроме южных черноземов, характеризуются пониженным содержанием азота, 32 % площади пашни имеют низкую обеспеченность подвижным фосфором и нуждаются в ежегодном внесении фосфорных удобрений. Такая ситуация указывает на необходимость регулирования азотного и фосфорного режима почв [5–7].

Цель исследования – изучить влияние условий года, предшественников и уровней питания на урожайность яровой мягкой пшеницы.

Материалы и методы. Исследование по изучению севооборотов проводится с 2006 г. на опытно-экспериментальных полях Тувинского НИИСХ. Почва опытного участка – темно-каштановая, по гранулометрическому составу – легкий суглинок. Нейтральная реакция почвенного раствора – рН 7,0, содержание гумуса – 4,6–4,7 %, общего азота – 0,20 %. Обеспеченность подвижным фосфором по Мачигину – средняя (16 мг/кг), обменным калием по Мачигину – низкая (138 мг/кг).

В 2017 г. заложены трехпольные севообороты с короткой ротацией (чистый пар – пшеница – пшеница; чистый пар – многолетние травы – пшеницы; чистый пар – овес – пшеница) бессменная пшеница. Поля севооборотов размеща- лись рендомизированно, площадь учетной делянки 84 м2, в 3-кратной повторности. Опыты заложены на двух фонах питания: без применения удобрений (контроль, фон 0), с применением удобрений (фон 1). Удобрение в виде нитроаммофоски вносили вручную весной под предпосевную культивацию из расчета 60 кг д.в./га. Обработка чистого пара начиналась с ранневесеннего боронования БИГ-3 на глубину 6–8 см в III декаде апреля. Предпосевная обработка почвы производилась СЗС-2,1. Посев пшеницы проведен сеялкой СЗС-2,1. Влажность почвы определяли по ГОСТ 13386-5-93. Содержание нитратного азота проводили ионо-селективным методом по ГОСТ 20951-86. Содержание подвижного фосфора определяли методом Мачигина в модификации ЦИНАО. Урожайность пшеницы определяли сноповым методом. Статистическая обработка проведена с помощью программы Snedecor [8].

По агрометеорологическим условиям годы исследования различались. Так, агрометеорологические условия 2019 г. характеризовались по гидротермическому коэффициенту как умеренно увлажненные (ГТК = 1,34). Осадки, выпавшие в фазу кущения пшеницы (в II декаде июня их выпало 15,3 мм, что составило 95,6 % от нормы) и фазу выхода в трубку (в I декаде июля их выпало 27,8 мм, что составило 139 % от нормы), благоприятно сказались на росте и развитии яровой мягкой пшеницы (рис.).

Неустойчивыми условиями увлажнения были отмечены 2020 и 2021 гг. По агрометеорологическим условиям годы характеризовались как избыточно влажные (ГТК = 1,95–1,81). Сильные засухи наблюдались во II декаде июня, где отклонение осадков от среднемноголетних составило: в 2020 г. – 86,3 %; в 2021 г. – 56,2 %. Основное количество осадков выпадало на вторую половину вегетационного периода. Так, в 2020 г. в III декаде июля выпало 79,9 мм осадков, что больше многолетних значений на 56,9 мм, а в 2021 г. выпало 82,1 мм, что больше на 59,1 мм.

Метеорологические условия критических фаз роста и развития яровой мягкой пшеницы

Результаты и их обсуждение. Среди зерновых хлебов яровая пшеница предъявляет наиболее высокие требования к плодородию почвы. В засушливых условиях Республики Тыва запасы влаги наряду с питательными веществами являются главными элементами плодородия.

В исследовании к моменту посева яровой мягкой пшеницы наибольшее содержание продуктивной влаги в почве было отмечено в избыточно влажные годы (в среднем 116,9 мм), в умеренно увлажненный год влаги было меньше на 34,5 мм (табл. 1). Применение минеральных удобрений в избыточно влажные годы достоверно увеличивало влажность почвы на 7,8 %.

Лучшие условия увлажнения в этот период исследования складывались по чистому пару, где влаги в метровом слое почвы было в среднем на 15,5 % больше, чем после других предшественников.

На запасы продуктивной влаги в почве в фазу кущения существенное влияние оказывали только гидротермические условия вегетационного периода. Так, в избыточно влажные годы в метровом слое почвы в среднем влаги было на 38,4 мм больше, чем в умеренно увлажненном году.

Таблица 1

Влияние предшественников и уровней питания на запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на посевах яровой мягкой пшеницы, мм

Предшественник	Умеренно увлажненный год (2019 г.)		Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.)
	0	1	0	1
1	2	3	4	5
Посев
Чистый пар	91,1	101,8	123,0	126,8
Пшеница	77,9	83,6	115,1	115,5
Многолетние травы	54,4	71,2	109,5	132,5
Овес	89,0	90,1	107,3	105,5
Среднее	78,1	86,7	113,7	120,1
НСР 05 А = 7,181; В = 3,834; С = 3,834

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5
Кущение
Чистый пар	77,6	80,5	107,4	115,5
Пшеница	86,0	89,7	116,3	117,3
Многолетние травы	66,0	67,2	113,2	123,3
Овес	70,0	71,3	110,6	111,9
Среднее	74,9	77,2	111,8	117,0
НСР 05 А = 10,062; В = 5,373; С = 5,373
Уборка
Чистый пар	89,8	112,1	111,6	112,1
Пшеница	89,6	96,9	110,7	119,5
Многолетние травы	124,3	164,4	112,2	164,0
Овес	153,4	162,2	105,2	113,2
Среднее	114,3	133,9	109,9	127,2
НСР 05 А = 13,879; В = 7,410; С = 7,410

Здесь и далее : 0 – контроль; 1 – удобрение; А – предшественник; В – гидротермические условия; С – уровень питания.

В период уборки отмечена достоверная разница по содержанию продуктивной влаги в почве между предшественниками и удобренными и неудобренными вариантами. Максимальное количество влаги в метровом слое почвы было отмечено после многолетних трав и овса и в среднем составляло 141,2 и 133,5 мм соответственно. Применение минерального удобрения увеличивало влажность почвы в период уборки в среднем на 16,5 %.

Одним из факторов увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур является обеспеченность растений элементами питания и прежде всего азотом.

В данном исследовании гидротермические условия вегетационного периода оказали существенное влияние на накопление нитратного азота в пахотном слое почвы. Так, в период посева яровой мягкой пшеницы в умеренно увлажненном году количество N-NО 3 в почве было в среднем на 6,1 мг/кг больше, чем в избыточно влажные годы; в фазу кущения – на 7,1; в фазу уборки – на 9,2 мг/кг (табл. 2).

Таблица 2

Содержание нитратного азота в пахотном слое почвы на посевах яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественников и уровней питания, мг/кг

Предшественник	Умеренно увлажненный год (2019 г.)		Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.)
	0	1	0	1
1	2	3	4	5
		Посев
Чистый пар	15,7	18,0	6,4	8,6
Пшеница	8,0	8,6	6,0	7,3
Многолетние травы	18,0	22,1	8,6	13,2
Овес	8,0	13,7	5,7	7,6
Среднее	12,4	15,6	6,7	9,2
НСР 05 : А = 2,905; В = 1,551; С = 1,551
Кущение
Чистый пар	10,0	14,0	2,2	3,5
Пшеница	9,0	11,0	3,5	4,4
Многолетние травы	14,0	18,0	4,3	8,6
Овес	8,0	10,0	4,1	7,3
Среднее	10,3	13,3	3,5	6,0
НСР 05 : А = 1,351; В = 0,721; С = 0,721

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5
Уборка
Чистый пар	14,0	16,0	2,0	3,2
Пшеница	13,5	18,5	3,3	4,0
Многолетние травы	11,9	16,1	7,1	7,5
Овес	9,0	10,1	3,9	4,5
Среднее	12,1	15,2	4,1	4,8
НСР 05 : А = 1,510; В = 0,806; С = 0,806

Максимальное количество нитратного азота как в умеренно увлажненные, так и избыточно влажные годы накапливается в почве после многолетних трав, в среднем в 1,4 раза больше, чем после непаровых предшественников. Преимущество чистого пара в накоплении азота нитратов было отмечено в умеренно увлажненном году, период посева и уборки. Применение минерального удобрения в умеренно увлажненные годы увеличивало количество нитратного азота в пахотном слое почвы в среднем на 30 %.

Таблица 3

Содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы на посевах яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественников и уровней питания, мг/кг

Предшественник	Умеренно увлажненный год (2019 г.)		Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.)
	0	1	0	1
Посев
Чистый пар	14,4	16,7	20,1	22,1
Пшеница	20,4	19,6	21,3	24,8
Многолетние травы	18,8	14,4	22,1	27,4
Овес	27,4	32,8	18,7	19,6
Среднее	20,3	20,9	20,6	23,5
НСР 05 : А = 1,986; В = 1,061; С = 1,061
Уборка
Чистый пар	10	12,4	14,3	15,1
Пшеница	20,4	18,6	11,1	14,3
Многолетние травы	16,2	14,4	22,1	25,4
Овес	18,2	18,8	17,3	23,2
Среднее	16,2	16,1	16,2	19,5
НСР 05 : А = 2,174; В = 1,161; С = 1,161

К уборке содержание фосфора в почве снизилось, по всем предшественникам в среднем составило 17 мг/кг, наибольшее снижение было отмечено в почве после чистого пара – 13 мг/кг. Количество подвижного фосфора в пахотном слое почвы мало изменялось в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода и условий питания.

На формирование урожая яровой мягкой пшеницы большое влияние оказывало также фосфорное питание.

Содержание Р 2 О 5 (по методу Мачигина) к моменту посева яровой мягкой пшеницы в среднем по опыту составило 21,3 мг/кг (табл. 3). Это соответствует среднему его содержанию в почве. Небольшое увеличение подвижного фосфора было отмечено в почве после овса и в среднем составило 24,6 мг/кг.

Гидротермические условия вегетационного периода и применение удобрений оказывали существенное влияние на урожайность яровой мягкой пшеницы. В умеренно увлажненные годы урожайность яровой пшеницы была в 1,9 раз больше, чем в избыточно влажные годы (табл. 4). Применение минерального удобрения увеличивало урожайность пшеницы в среднем по опыту на 8,1 %.

Таблица 4

Предшественник	Умеренно увлажненный год (2019 г.)		Избыточно влажные годы (2020–2021 гг.)
	0	1	0	1
Посев
Чистый пар	2,20	2,27	1,13	1,46
Пшеница	2,04	2,15	1,14	1,35
Многолетние травы	2,93	3,08	1,31	1,50
Овес	2,25	2,34	1,03	1,14
Среднее	2,36	2,46	1,15	1,36
НСР 05 : А = 0,124; В = 0,067; С = 0,067

Урожайность яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественников и уровней питания, т/га

Максимальный сбор зерна яровой мягкой пшеницы был получен по пшенице, размещенной после многолетних трав, и в среднем составил 2,20 т/га. После чистого пара эта величина была ниже на 25 %, а после остальных предшественников – на 31,7 %. Применение минерального удобрения увеличивало урожайность пшеницы после многолетних трав на 8 %; после чистого пара – на 11,9; пшенице по пшенице – на 10,1 %. Следует отметить, что после овса увеличение составило 16,5 %, но данные были недостоверны на 5 %.

Заключение

• 1.    Основное влияние на накопление продуктивной влаги в почве оказывали гидротермические условия вегетационного периода. Преимущество парования во влагонакоплении отмечается только в период посева пшеницы (в среднем 110,7 мм), в период кущения и уборки оно утрачивается.

• 2.    Гидротермические условия вегетационного периода влияли на количество нитратов в пахотном слое почвы. В умеренно увлажненные годы количество нитратов в почве было в среднем на 7,4 мг/кг больше, чем в избыточно влажные годы. Вследствие этого в умеренно увлажненный год урожайность яровой мягкой пшеницы была в 1,8 раз выше, чем в избыточно влажные годы.

• 3.    Лучшими предшественниками яровой мягкой пшеницы были многолетние травы и чистые пары. В умеренно увлажненные годы урожайность пшеницы после многолетних трав составила 3,01 т/га, по чистому пару – 2,24 т/га.

• 4.    Применение минерального удобрения увеличивало урожайность яровой мягкой пшеницы в умеренно увлажненный год на 4 %, а в избыточно влажные годы – на 18,3 %.