Влияние способов обработки почвы на структурные элементы и урожайность озимой пшеницы

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Производство зерна имеет решающее значение для развития агропромышленного комплекса и является необходимым условием удовлетворения потребностей населения в продуктах питания. В растениеводстве более трети общего объема производства приходится на производство зерна, и основная задача, стоящая перед интенсивным земледелием, заключается в получении высоких урожаев сортов зерна.

Правильный выбор растений-предшественников — один из важных факторов повышения урожайности. Бобовые — одни из подходящих предшественников озимой пшеницы. Так как, бобовые превращают неусвояемый в почве фосфор в усвояемую форму, которая играет важную роль в развитии пшеницы, которая будет посажена позже. В исследованиях, проведенных по характеру азотфиксации, наблюдалось значительное повышение урожайности пшеницы, предшественником которого являются бобовые. Поэтому многие исследователи считают бобовые лучшими предшественниками пшеницы [1, с. 1041– 1047; 2, с. 138–144].

Исследователи, изучающие влияние предшественников, условий питания и сроков посева на урожайность зерна, отметили, что правильный выбор предшественников важен для повышения урожайности [3, с. 230–233].

Внесение бобовых культур в севооборот для озимой пшеницы не только повысит экономическую эффективность, но и улучшит плодородие почвы. Во многих странах бобовые известны как лучшие предшественники пшеницы. После них создаются благоприятные условия для минерального питания как за счет азотфиксации, так и за счет корневых остатков [4, с. 22–24]. Исследования в Ставропольском крае показали повышение урожайности и улучшение качества зерна в результате внедрения нута в севооборот в качестве предшественника для озимой пшеницы [5, с. 32–37].

Правильный выбор обработки почвы также является важным фактором при выращивании озимой пшеницы. Таким образом, разработка и изучение ресурсосберегающих технологий возделывания для снижения негативного влияния вспашки на разной глубине на агрохимические, водно-физические свойства почвы, а также снижения затрат энергии и труда, а также повышения плодородия почвы является одна из важных проблем современного сельского хозяйства [6, с. 46–53]. Также применение правильной технологии обработки почвы при выращивании пшеницы оказывает значительное влияние на эффективность производства [7, с. 51–54].

Многие исследователи отмечают необходимость комплексных исследований для улучшения научно обоснованных систем земледелия, основанных на применении ресурсосберегающих технологий выращивания озимой пшеницы, и разработки стратегий по смягчению последствий неблагоприятного изменения климата [8, с. 29–35].

Традиционная обработка почвы требует больше энергии и труда, чем другие виды обработки почвы. Исследования показывают, что устойчивая вспашка почвы, характеризующаяся низкой продуктивностью и очень высокими производственными затратами, оказывает негативное влияние на свойства почвы, развитие сельскохозяйственных культур и окружающую среду, что приводит к деградации почвы [9, с. 1286–1296; 10, с. 1463– 1473].

Высокие урожаи озимой пшеницы невозможны без применения удобрений. Однако чрезмерное использование минеральных удобрений разрушительно сказывается на плодородии почвы. Сегодня ученые пытаются снизить стоимость сельскохозяйственной продукции, а также разработать сельскохозяйственную систему, защищающую природные ресурсы. Таким образом, использование органических удобрений в экологическом сельском хозяйстве делает систему органического земледелия частью интегрированной производственной системы [11, с. 683–687].

Исследования показали, что использование органических удобрений при выращивании озимой пшеницы положительно влияет на повышение урожайности за счет улучшения структурных характеристик урожая [12, с. 433–442]. Совместное использование органических и минеральных удобрений приводит к увеличению концентрации азота, а также лучшему усвоению фосфора и калия в результате улучшения свойств почвы, лучшему поглощению воды и питательных веществ из почвы, а также внесенных удобрений. Многочисленные исследования показали, что совместное применение органических и минеральных удобрений дает более высокие урожаи озимой пшеницы [13, с. 220–238; 14, с. 315–325; 15, с. 491–497].

Принимая во внимание вышесказанное, можно сказать, что одной из актуальных задач является изучение научных и практических методов правильной обработки в соответствии с регионом и рекомендация их фермерским хозяйствам.

Материалы и методика

Исследования проводились на Джалилабадской зональной опытной станции в условиях богары Южной Мугани. В 3-факторном (2×3×3) полевом опыте, заложенном на короткоротационном севообороте (нут-пшеница-пшеница), расположенном на территории станции, была изучена засоренность посевов озимой пшеницы. Объектом исследования был твердый сорт пшеницы Баракатли 95. В районе преобладают типы и полутипы серо-бурых (каштановых) почв [16, с. 373–374]. По метеорологическим данным климат региона относится к типу умеренно-теплого климата с сухим летом. Для этого типа климата характерны очень низкая влажность, умеренная зима, сухое и жаркое лето. Среднегодовая температура составляет +13–14°, в июле +24–26°, а иногда 40–42° и более. Если в течение года возможно 900–1000 мм испарение с поверхностного покрова, то осадков выпадает вдвое меньше, т. е. 400–500 мм, большая часть которых выпадает осенью. Наименьшее количество осадков выпадает в конце весны и летом [17, с. 18].

Схема трехфакторного (2×3×3) полевого эксперимента, который мы поставили на территории Джалилабадской ЗОС на фоне его предшественников, условий обработки почвы и условий питания, выглядит следующим образом:

Фактор А: Предшественники

• а)    Озимая пшеница;

• б)    Нут

Фактор B: Обработка почвы

• а)    Традиционная обработка почвы (вспашка на глубину 20–22 см + дискование + боронование);

• б)    Двукратное дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной;

• в)    Разовое дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной.

Фактор C: условия питания

• а)    Без удобрения;

• б)    N 60 P 60 + 10 т навоза;

• в)    N 90 P 60 K 45 .

Экспериментальный участок был разделен на три варианта культивирования после каждого предшественника, и каждый вариант культивирования был разделен на 3 грядки площадью 50,4 м2 (3,6×14) с расстоянием в 0,6 м между ними. Эксперимент проводили в 4-х повторах, где расстояние между возделываниями составляло 4 м, между сортами 3 м и между повторами 2 м. В каждом варианте выращивания были исследованы 3 нормы удобрений, а также твердый сорт пшеницы Баракатли 95.

Структурный анализ урожая проводился на образцах стоп, взятых с 1 м2 (4×0,83×2×0,15 м) в два ряда по 83 см в 4 разных местах по повторностям. После того, как были взяты образцы стоп, была определена зерновая урожайность по вариантам обработки почвы путем сбора урожая непосредственно комбайном на каждой повторности.

Результаты и их обсуждение

В зависимости от своих биологических характеристик и методов обработки растения по-разному влияют как на агрохимические, так и на агрофизические свойства почвы. Поэтому при чередовании посевов особенно важно правильно выбрать предшественников, так как посаженное в прошлом году растение считается предшественником следующего растения. В настоящее время передовое развитие сельскохозяйственного производства также больше зависит от развития ресурсо-энергосберегающих технологий, которые защищают почву. Удобрение сельскохозяйственных культур также является одним из ключевых факторов получения высококачественной продукции. В течение вегетационного периода растения усваивают из почвы достаточное количество питательных веществ, которые необходимо возвращать в почву в виде удобрений. В противном случае плодородие почвы снизится, и постепенно начнется эрозия почвы. Принимая это во внимание, для изучения влияния предшественников, обработки почвы и условий питания на урожайность озимой пшеницы был заложен трехфакторный (2×3×3) полевой опыт в короткоротационном севообороте (нут, пшеница, пшеница), расположенном на территории Джалилабадской зональной опытной станции в условиях богары Южной Мугани. Исследования проводились в 2018–2021 годах.

Сборка производилась непосредственно комбайном на отдельных повторностях, а структурный анализ урожая проводился на образцах снопов, взятых с 1 м2. Средние результаты за 3 года представлены в Таблице 1. Как видно из таблицы, структурные характеристики пшеницы после нута-предшественника в варианте двукратное дискование на глубину 10-12 см тяжелой дисковой бороной были выше, чем в двух других вариантах.

Таким образом, длина колоса, количество продуктивных стеблей в 1 м2, количество зерен в колосе, масса зерна с одного колоса, масса 1000 зерен при варианте без удобрений с применением варианта — двукратное дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной составило: 6,5 см, 299 шт., 34 шт., 1,13 г, 38,1 г, при традиционной обработке: 5,8 см, 255 шт., 28 шт., 0,99 г, 35,2 г, и в варианте — разовое дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной: 6,2 см, 285 шт., 32 шт., 1,05 г, 37,1 г.

Таблица 1 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ И ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

НА СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОРТА ПШЕНИЦЫ БАРАКАТЛИ 95 (в среднем за 2019–2021 гг.)

Обработка почвы	Условия питания		о g ~ 2 о S § Й 3 У s V .6 g Q	s	5
После озимой пшеницы предшественника
Традиционная (вспашка на глубину	Без удобрений	5,6	235	26	0,96	33,8
20–22 см + дискование +	N 60 P 60 + 10 т навоза	7,2	371	39	1,43	47,3
боронование)	N 90 P 60 K 45	6,8	365	37	1,35	44,4
Двукратное дискование на глубину	Без удобрений	6,1	275	32	1,10	37,1
10–12 см тяжелой дисковой бороной	N 60 P 60 + 10 т навоза	7,9	394	43	1,63	49,3
	N 90 P 60 K 45	7,5	383	42	1,53	47,1
Разовое дискование на глубину 10–12	Без удобрений	5,9	262	29	1,01	35,7
см тяжелой дисковой бороной	N 60 P 60 + 10 т навоза	7,5	385	41	1,53	48,5
	N 90 P 60 K 45	7,1	377	39	1,42	46,4
После нута предшественника
Традиционная (вспашка на глубину	Без удобрений	5,8	255	28	0,99	35,2
20–22   см   +   дискование   +	N 60 P 60 + 10 т навоза	7,7	391	42	1,48	48,8
боронование)	N 90 P 60 K 45	7,1	379	39	1,39	45,5
Двукратное дискование на глубину	Без удобрений	6,5	299	34	1,13	38,1
10–12 см тяжелой дисковой бороной	N 60 P 60 + 10 т навоза	8,4	413	47	1,66	50,5
	N 90 P 60 K 45	8,0	396	44	1,57	48,4
Разовое дискование на глубину 10–12	Без удобрений	6,2	285	32	1,05	37,1
см тяжелой дисковой бороной	N 60 P 60 + 10 т навоза	8,1	400	45	1,56	49,9
	N 90 P 60 K 45	7,5	388	41	1,46	48,0

Во всех трех вариантах обработки почвы, примененных после обоих предшественников, наибольшая ценность структурных элементов урожая наблюдалась на фоне N 60 P 60 + 10 т навоза, при котором длина колоса варьировала в пределах 7,2–8,4 см, количество продуктивных стеблей на 1 м² 371–413 шт., количество зерен в колосе — 39–47 шт., масса зерна с одного колоса — 1,43–1,66 г и масса 1000 зерен 47,3–50,5 г в зависимости от способа обработки почвы и предшественника. Это намного выше, чем в других вариантах.

Средние результаты по урожайности за 3 года показаны в Таблице 2.

По данным Таблицы 2, можно сказать, что урожайность исследуемого сорта твердой пшеницы Баракатли-95 после пшеницы-предшественницы в зависимости от условия питания при двукратном дисковании на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной составила 15,7– 39,9 ц/га, при традиционной обработке (на глубине 20–22 см вспашка + боронование + дискование) 13,0–35,8 ц/га и в варианте разовое дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной 14,1–37,6 ц/га. После нута-предшественника эти показатели варьировали в интервале 17,5–43,3 ц/га; 14,3–38,6 ц/га и 15,6–40,7 ц/га соответственно.

Таблица 2

ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ, ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СОРТА БАРАКАТЛИ 95, ц/га

(в среднем за 2019–2021 гг.)

Обработка почвы	Без удобрений		N 60 P 60 + 10 т навоза		N 90 P 60 K 45
	Предшественники:		Предшественники:		Предшественники:
	Озимая пшеница	Нут	Озимая пшеница	Нут	Озимая пшеница	Нут
T 1	13,0	14,3	35,8	38,6	33,8	36,3
T 2	15,7	17,5	39,9	43,3	37,4	41,8
T 3	14,1	15,6	37,6	40,7	35,3	38,7

T1 — Традиционная (вспашка на глубину 20–22 см + дискование + боронование)

T2 — Двукратное дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной

T 3 — Разовое дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной

На фоне условий питания после обоих предшественников, в зависимости от варианта обработки почвы урожайность сорта Баракатли 95 в варианте без удобрений составила 13,0– 17,5 ц/га, в варианте N 60 P 60 +10 т навоза 35,8–43,3 ц/га и 33,8–41,8 ц/га в варианте N 90 P 60 K 45 . На фоне условий питания наибольшая урожайность была получена в варианте N 60 P 60 +10 т навоза, после нута-предшественника. На этом фоне в зависимости от варианта обработки почвы урожайность составила 38,6–43,3 ц/га соответственно.

Дисперсионный анализ полученных результатов был проведен в программном пакете SPSS26. Результаты дисперсионного анализа приведены в Таблицах 3 и 4.

Таблица 3

РЕЗУЛЬТАТЫ ТРЕХФАКТОРНОГО ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ, ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СОРТА БАРАКАТЛИ 95 (в среднем за 2019–2021 гг.)

Факторы	df	SS	MS	Fϕ
A	1	130,142	130,142	53,322**
B	2	191,717	95,858	39,275**
C	2	8694,382	4347,191	1,781E3**
AB	2	3,467	1,733	0,710ns
AC	2	12,447	6,223	2,550 ns
BC	4	6,614	1,653	0,677 ns
ABC	4	1,119	0,280	0,115 ns
Повтор	3	14,611	4,870
Остаток (ошибка)	51	124,474	2,441
Общий	72	76291,240

Примечание: ^ns — нет эффекта; ^** — значимо при уровне вероятности 0,01.

Фактор А - предшественник; фактор B — обработка почвы; фактор C — условия питания; df — количество степеней свободы; SS — сумма квадратов; МS — средний квадрат; Fϕ — фактическое значение критерия F Фишера (значимый эффект: Fϕ ≥ Fcritic).

По результатам трехфакторного дисперсионного анализа влияния предшественников, обработки почвы и условий питания на урожайность сортов озимой пшеницы, приведенных в таблице 3, можно сказать, что влияние всех трех факторов на урожайность Баракатли 95 значительно на уровне вероятности 0,01.

Результаты дисперсионного анализа (по критерию Дункана) влияния предшественников, обработки почвы и условий питания на урожайность сортов озимой пшеницы приведены в Таблице 4.

Таблица 4

РЕЗУЛЬТАТЫ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА (ПО КРИТЕРИЮ ДУНКАНА) ВЛИЯНИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ, ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ

НА УРОЖАЙНОСТЬ ПШЕНИЦЫ СОРТА БАРАКАТЛИ 95 (в среднем за 2019–2021 гг.)

Варианты	Средняя оценка
Традиционная (вспашка на глубину 20–22 см + дискование + боронование)	28,650 (C)
Разовое дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной	30,313 (B)
Двукратное дискование на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной	32,629 (A)
Без удобрений	15,038 (C)
N 90 P 60 K 45	37,225 (B)
N 60 P 60 + 10 т навоза	39,329 (A)
Примечание: использовалась средняя цена = 48,00; α = 0,05

Как видно из Таблицы 4, по критерию Дункана наибольшая урожайность была получена после нута-предшественника в варианте двукратного дискования на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной на фоне N 60 P 60 + 10 т навоза.

Таким образом, результаты 3-х летних исследований показали, что правильный подбор факторов обработки в условиях богары важен для получения высоких урожаев озимой пшеницы. В зависимости от способов обработки почвы структурные показатели и урожайность озимой пшеницы в годы исследований менялись. Так, в ходе исследований по структурным показателям и урожайности были получены высокие результаты в варианте двукратного дискования на глубину 10–12 см тяжелой дисковой бороной на фоне N 60 P 60 + 10 т навоза после нута-предшественника в условиях богары.