Влияние приемов химизации на урожайность и качество зерна у современных сортов яровой пшеницы в условиях Центрально-Черноземного региона России

Введение. Современные сорта сельскохозяйственных культур, включая пшеницу, формируют высокий и стабильный урожай лишь в благоприятных погодных условиях и высоком уровне культуры земледелия [3, 9, 11, 18 ]. Многие из них в сильной степени поражаются болезнями и повреждаются вредителями [1, 7, 8]. Поэтому, стало не возможным получить высокий, стабильный и качественный урожай без использования высоких доз удобрений и большого количества химических средств защиты растений, что негативно сказывается на экологии среды обитания и производства [4, 13]. В связи с этим данной проблеме у яровой пшеницы посвящено множество работ [6, 14, 16], но несмотря на это, вопросы энерго- и ресурсосбережения, экономической эффективности, по-прежнему, остаются актуальными в технологии возделывания культуры.

Учитывая это, а также хозяйственную значимость яровой пшеницы для сельскохозяйственного производства России [3], нами и были проведены данные исследования с целью выявить перспективные сорта культуры и определить эффективные химизированные приемы их возделывания в условиях Центрально-Черноземного региона России.

Методика исследований . Исследования выполнялись в период с 2021 по 2024 год включительно, по тематическому плану кафедры растениеводства, селекции и семеноводства на базе центра коллективного пользования Орловского ГАУ «Генетические ресурсы растений и их использование» и в 2023 году были связаны с выполнением госзадания Министерства науки и высшего образования (номер в ЕГИСУ НИОКТР 123091100039-5).

Объектами основных исследований служили 10 современных сортов яровой пшеницы: Арсея, Воронежская 18, Злата, Радмира, Рима, Триада, Тулайковская Надежда, Ульяновская 105, Черноземноуральская 2, Юбилейная 60, большинство из которых (семь) предложены для возделывания в Центральном (регион допуска 3) и Центрально-Черноземном (регион допуска 5) регионах России, которым по природноклиматических условиям соответствует Орловская область.

Методологической основой исследований служил системный подход применительно к земледелию и селекции: изучение генотипических особенностей продукционного процесса культуры осуществлялось исходя из того, что урожайность есть конечный результат взаимодействия двух факторов «генотип х среда», каждый из которых имеет свое определенное значение [12].

Полевые опыты закладывали на опытном поле НОПЦ «Интеграция», а экологическое испытание коллекционных сортообразцов культуры проводили на Шатиловской СХОС в рамках научного сотрудничества с ФГБНУ ФНЦ ЗБК.

Опытные сорта высевались на делянках площадью 10 м2 в 4-х кратной повторности, из расчета 600 семян на м2, размещение делянок -систематическое со смещением.

Сорта в основных опытах изучались по 8 вариантной схеме интенсивной химизации. Контролем служили делянки, на которых растения выращивались без применения химических и биологических средств:

• 1    Контроль (без удобрений и обработок).

• 2.    Внесение минеральных удобрений: Диаммофоска (N 10 P 26 K 26 ) + Селитра (N 34 ).

• 3.    Минеральные удобрения + протравитель семян Бенефис.

• 4.    Минеральные удобрения + протравитель семян Бенефис + фунгицид по вегетации Оскар.

• 5.    Минеральные удобрения + протравливатель семян Бенефис + гербициды Авантикс Турбо и Статус Гранд + фунгицид Оскар в фазы кущение и выход в трубку.

• 6.    Минеральные удобрения + протравливатель семян Бенефис + гербициды Авантикс Турбо и Статус Гранд + фунгицид Оскар и стимулятор роста Рауактив в фазы кущение и выход в трубку.

• 7.    Минеральные удобрения + протравливатель семян Бенефис + гербициды Авантикс Турбо и Статус Гранд + фунгицид Оскар + комплексное микроудобрение Рауактив и биопрепарат Азотовит в фазы кущение и выход в трубку.

• 8.    Минеральные удобрения + протравливатель семян Бенефис + гербициды Авантикс Турбо и Статус Гранд + фунгицид Оскар + комплексное микроудобрение Рауактив + биопрепараты Азотовит и Фосфатовит в фазы кущение и выход в трубку.

Протравитель семян Бенефис использовали исходя из рекомендуемой нормы 0,6 л/т. Минеральные удобрения вносили перед посевом в расчете на получение урожайности зерна в размере 5 т/га. Для защиты посевов от сорняков использовали баковую смесь гербицидов Авантикс Турбо (1,0 л/га) + Статус Гранд (0,04 кг/га) в фазе начала кущения, а против болезней проводили опрыскивание растений фунгицидом Оскар (0,8 л/га) в фазе выхода в трубку. Комплексное микроудобрение Рауактив и биопрепараты Азотовит и Фосфатовит применяли в фазы кущение и выход в трубку в дозе 2,0 л/га.

Все варианты обработок проводили с добавлением биоприлипателя Биолипостим (0,2 л/га).

Учет урожайности осуществляли взвешиванием массы зерна, полученной с каждой делянки сорта после уборки малогабаритным комбайном TerrionSR 2010 и первичной очистки зерна от примесей.

Биохимические показатели качества зерна определяли по оригинальной методике фирмы FOS с помощью прибора марки Infratek 1241 (Швейцария), который позволяет на цельных зернах выявить содержание воды, белка, клейковины, крахмала, жира и седиментацию. Принцип работы прибора основан на инфракрасном сканировании семян у 10 автоматически отобранных опытных проб по каждому сорту.

Математическую обработку полученных экспериментальных данных проводили методами дисперсионного и вариационного анализов, с использованием современных компьютерных программ.

Почва опытного участка характеризовалась как темно-серая лесная: содержание гумуса составляло 5,4 %, доступного фосфора (Р 2 О 5 ) – 3,9 мг, а обменного калия (К 2 О) – 10 мг на 100 г почвы.

Погодные условия вегетации растений в годы исследований в целом были схожи и характеризовались определенной аридностью, но при этом существенно различались по характеру распределения атмосферных осадков и температуры воздуха в периоды вегетации. Так, в 2021 году начальное развитие растений (май) проходило в условиях обильного выпадения осадков при среднемноголетнем значении температуры воздуха. Тогда как в последующие месяцы вегетации (июнь-август), когда у растений отмечались колошение, цветение и налив зерновок, осадков выпало на 34,7 % меньше среднемноголетней нормы, а температура воздуха была выше ее на 3,60С.

Схожие метеоусловия отмечались в отдельные периоды вегетации растений и в 2022 году, тогда как в 2023 году фактически весь вегетационный период развития растений характеризовался засушливостью: осадков выпало на 28% меньше среднемноголетней нормы, а температура воздуха была выше ее на 1,00С.

Погодные же условия 2024 года характеризовались повышеной температурой воздуха с 3 декады мая по 3 декаду августа, при этом количество осадков было около среднемноголетней нормы, за исключением 3-й декады июня, 2-й и 3-й декад августа, когда отмечался определенный дефицит влаги.

Результаты и их обсуждение. Проведенные исследования подтвердили, что химизация растениеводства, по-прежнему, играет доминирующую роль в получении высокого урожая зерна яровой пшеницы в регионе [6, 14, 16]. В наших многолетних исследованиях урожайность зерна на делянках с интенсивным применением средств химизации была более чем в 2,3 больше, по сравнению с теми вариантами, где они не использовались – контроль (рис. 1).

Рисунок 1 - Урожайность яровой пшеницы, сформированная в условиях химикотехногенного и органического земледелия, в среднем за 2021-2024 годы

Причем, данные различия в той или иной степени сохранялись и в отдельные годы исследований, несмотря на контрастные погодные условия вегетации. К примеру, в 2021 году в отсутствии средств химизации было получено у яровой пшеницы лишь 1,82 т зерна на га, тогда как при интенсивном их использовании урожайность возрастала в среднем на 67 %.

Но, более существенные различия между сравниваемыми технологиями выращивания отмечены в 2022 году. Урожайность зерна культуры, полученная при использовании интенсивной химизации, оказалась в этот год в среднем на 111,6 % больше, по сравнению с органической системой возделывания (контроль).

Существенные различия по урожайности отмечались и в экстремальных погодных условиях, которые отмечались в 2023 году, когда за весь вегетационный период развития растений выпало дождевых осадков на 28 % меньше среднемноголетней нормы, а температура воздуха была выше ее на 1,00

С. Лишь в 3-й декаде июня и июля количество осадков значительно превысило многолетнюю норму (где-то в 2 раза), но это не оказало значимого влияние на конечный результат. В этот год масса зерна, образованная на единицу площади, была в условиях интенсивной химизации в среднем на 15,2 % меньше, чем в 2022 году, но на 45,5 % больше, по сравнению с контролем. (рис. 2).

2022 год                                 2023 год

Контроль Интенсивное земледелие

Рисунок 2 - Урожайность яровой пшеницы, сформированная при использовании химизированных приемов возделывания, в среднем по изученным сортам за 2022 и 2023 годы

Схожие результаты получены и в погодных условиях вегетации растений 2024 года. При использовании приемов комплексной химизации средняя урожайность зерна опытных сортов культуры в этот год была в 2,8 раза выше,

Рисунок 3 - Урожайность яровой пшеницы, сформированная при использовании химизированной технологии, в среднем по изученным сортам за 2024 год

Из химических факторов интенсификации наибольшее положительное влияние на формирование урожая оказало, прежде всего, действие удобрений (прибавка в среднем 30,3 %), что подтверждает их ведущую роль в интенсификации земледелии. Но набольший эффект достигался при комплексном применении факторов: в 8 варианте опыта, когда на сортовых посевах культуры был применен весь набор приемов интенсификации, прибавка урожайности зерна по отношению к контролю составила 2,03 т/га или 56 %, в том числе от применения: минеральных удобрений 30,3 %; протравителя семян Бенефиса - 6,9 %; фунгицида Оскар - 9,8 %, баковой смеси гербицидов Авантикс

Турбо и Статус Гранд – 10,4 %; комплексного микроудобрения Рауактива – 6,1 %;

препарата Азотовита – 5,5 %, Фосфатовита – 4,9 % (рис. 4).

Рисунок 4 – Урожайность яровой пшеницы в зависимости от химических факторов интенсификации в погодных условиях вегетации 2023 - 2024 годов ( 1 - контроль, 2 - удобрения, 3 - удобрения + протравитель, 4 - удобрения + протравитель + фунгицид, 5 - удобрения + протравитель + фунгицид + гербицид, 6 - удобрения + протравитель + фунгицид + гербицид + стимулятор роста Рауактив, 7 - удобрения + протравитель + фунгицид + гербицид + стимулятор роста Рауактив + Азотовит, 8 - удобрения + протравитель + фунгицид + гербицид + стимулятор роста Рауактив +

Азотовит + Фосфатовит

Суммарная прибавка урожайности от всех приемов составила в среднем по сортам 73,9 %. Это дает основание заключить, что комплексное применение приемов интенсификации приводит к синергетическому эффекту при формировании урожая, который составляет около 26 %.

На эффективность агротехнологических приемов возделывания существенное влияние оказывали и наследственные особенности растений яровой пшеницы. По результатам 4-х летних испытаний, наиболее отзывчивы на факторы интенсификации, прежде всего, сорта Ульяновская 105, Арсея и Воронежская 18, а затем уже Юбилейная 60, Радмира и Злата (рис. 5).

Выявленные генотипические различия по урожайности зерна хотя и сохранялись по годам исследований, однако влияние на них погодных условий вегетации, иногда, было существенным. В 2021 году величина урожайности зерна у сортов культуры варьировала от 2.39 до 3.92 т/га, в 2022 году – от 3.08 до 4,95 т/га, в 2023 – от 2.97 до 4.18 т/га, а в условиях 2024 года – от 3.16 до 4.29 т/га.

Рисунок 5 – Урожайность (т/га) сортов яровой пшеницы в условиях интенсивной химизации производства (8 вариант), в среднем за 2021- 2024 годы

По сведениям Икусова Р.А. [5], Рыжова И.А. [14], Трусова В.И. и других [16], сорта яровой пшеницы такие как Воронежская 12, Воронежская 18, Черноземноуральская 2, Крестьянка, Дарья, Тулайковская 10 и другие при использовании химизированной технологии выращивания способны в природноклиматических и погодных условиях Центрально-Черноземного региона России формировать урожай зерна более, чем 5,0 т/га.

Это указывает на то, что применяемые химизированные приемы выращивания культуры в условиях региона требуют дальнейшего совершенствования. По сведениям Лазарева В.И. и др. [6], хороший эффект при возделывании яровой пшеницы в регионе дает, к примеру, совместное внесение под культуру основных минеральных удобрений с новыми водорастворимыми, сбалансировано насыщенными макро- и микроэлементами и биопрепаратами, такими как: Аквадон-микро, Поли-фид, МикроФид, Nagro, Биопаг, Гумистим, Гуапсин, Трихофит и др., что обеспечивает прибавку урожайности в размере 0,50,7 т/га, а повышение содержания сырой клейковины в зерне на 2-3%.

Химизированные приемы выращивания значимо влияли не только на урожайность, но и качество зерна яровой пшеницы. В частности, в результате их комплексного применения (8 вариант опыта) содержание протеина в зерне возросло в среднем за 4 года исследований до 15,3 %, а клейковины до 25,0 %, что на 2,3 и 5,4 % больше, чем на контрольном варианте соответственно (рис. 6).

Рисунок 6 – Содержание протеина, крахмала и клейковины в зерне яровой пшеницы в условиях комплексной химизации и без нее, в среднем по сортам за 2021- 2024 годы

Погодные условия вегетации хотя и оказывали заметное влияние на биохимические показатели качества зерна культуры, но значительно в меньшей степени, чем технология возделывания (табл. 1).

Таблица 1 - Биохимические показатели зерна яровой пшеницы в различных агротехнологических и погодных условиях произрастания, в среднем по сортам в годы исследований

Вариант	Содержание в зерне, %
	протеин	крахмал	клейковина	седиментация
2023 год
контроль	13.3 ± 0.42	67.1 ± 0.78	20.3 ± 1.07	36.0 ± 2.47
химизация	17.2 ± 0.23	63.3 ± 0.51	29.7 ± 1.02	56.1 ± 1.80
2024 год
контроль	11.6 ± 0.31	67.2 ± 0.58	16.8 ± 0.74	23.4 ± 2.01
химизация	16.3 ± 0.31	63.9 ± 0.48	28.6 ± 0.99	62.0 ± 2.09

Таким образом можно констатировать, что в отсутствие приемов интенсификации урожайность формируется низкой и некачественной, не обеспечивая его использование на продовольственные цели. Предполагаем, что главным лимитирующим фактором является в данном случае недостаточное обеспечение растений элементами минерального питания и, прежде всего, азотом и фосфором, которые служат основным исходным материалом в синтезе белка и клейковины. Как известно, яровая пшеница весьма требовательна к плодородию почвы и хорошо отзывается на полное удобрение, в особенности, на азотные и азотно-фосфорные. На 1 ц зерна с соответствующим количеством соломы растения культуры в среднем потребляет около 4 кг азота, 1 кг - Р 2 О5 и 2,5 кг - К 2 О [2].

Другой, не менее значимой причиной формирования низкого и некачественного урожая зерна в отсутствии химизации, была высокая засоренность посевов сорной растительностью, которая выступает мощным конкурентом культурных растений в борьбе за ограниченные минеральные ресурсы почвы, нанося большой ущерб их продукционному процессу [2, 15, 17]. По экспериментальным данным Никольского А.Н. и др. [10], даже относительно небольшое количество (11-16 шт/м2) отдельных сорняков (хвощ полевой и пырей ползучий) на посевах приводило у озимой пшеницы к потере урожая от 0.39 и 0.46 т/га, а такое же засорение вьюнком полевым (более 10 шт/м2) снижало урожайность культуры за годы исследований в среднем на 26%.

По результатам наших 4-х летних исследований, не применение гербицидов повышало засоренность посевов яровой пшеницы в 11 раз, что, естественно, не могло не сказаться на формировании урожайности (см. рис.1) и качества зерна (рис.6). сортами культуры.

На эффективность приемов возделывания существенное влияние оказывали и генотипические особенности растений. В зависимости от наследственных особенностей растений содержание в зерне протеина варьировало у опытных сортов культуры от 14,2 до 16,6 %, а клейковины - от 22,8 до 28,2 %. Среди них лучшими по качеству зерна при использовании химизированных приемов были Арсея, Рима, Радмира. Несколько уступали им Злата, Юбилейная 60 и Ульяновская 105. При этом сорта Арсея, Ульяновская 105, Радмира, Юбилейная 60, Воронежская 18 формировали относительно и высокий, и качественный урожай зерна, пригодный на продовольственные цели. У сортов Тулайковская Надежда и Черноземноуральская 2 в годы исследований хотя и отмечался относительно высокий урожай зерна (в среднем 3,57 т/га), но низкого качества, поэтому их лучше использовать на фуражные и технические цели, а сорт Триаду следует признать не перспективным для возделывания в условиях Центрально-Черноземного региона России, так как формирует и низкий, и некачественный урожай зерна (рис. 7).

Рисунок 7 - Содержание протеина и клейковины в зерне сортов яровой пшеницы при использовании приемов комплексной химизации, в среднем за 2021-2024 годы

Вывод. Таким образом, химизированные приемы выращивания, по-прежнему, играют доминирующую роль в получении высокого и качественного урожая зерна у яровой пшеницы. Возможности их еще не исчерпаны, поэтому и дальше необходимо развивать данное направление работы. В этих целях необходимо выявлять наиболее эффективные сорта и приемы их возделывания. По результатам проведенных исследований, для организации эффективного химизированного производства зерна культуры в условиях ЦентральноЧерноземного региона России можно применять сорта: Арсея, Ульяновская 105, Радмира, Юбилейная 60, Воронежская 18, которые формируют и высокий, и качественный урожай зерна, пригодный на продовольственные цели, а Тулайковскую Надежду и Черноземноуральскую 2 лучше использовать на фураж и технические цели, так как они образуют урожай зерна (в среднем 3,57 т/га) низкого качества. Наилучший результата достигается при комплексном использовании приемов химизации при их возделывании (удобрения + протравитель + фунгицид + гербицид + стимулятор роста Рауактив + Азотовит + Фосфатовит).