Влияние срока и способа уборки на урожайность и качество зерна озимых культур в одновидовых и бинарных посевах

Введение . Полевое кормопроизводство выполняет многофункциональную деятельность – гарантированное обеспечение животноводства высококачественными кормами на планируемую продуктивность скота, создание устойчивого фитосанитарного состояния и повышение плодородия почвы за счет плодосмена, фиксации биологического азота при возделывании бобовых культур и др. Научно обоснованное сочетание полевого кормопроизводства с естественными кормовыми угодьями в производстве кормов позволяет трансформацию элементов минерального питания на пашню [1, 2]. Особое место в полевом кормопроизводстве занимают озимые культуры в смеси с единственным озимым видом зернобобовых культур – озимой викой. Несмотря на высококачественный корм, смесь озимых зерновых культур с озимой викой в хозяйствах возделывается в небольших объемах. Это относится и к регионам Западной Сибири [3, 4].

Ограниченность периода заготовки кормов в условиях Западной Сибири требует изыскать различные источники сырья из однолетних и многолетних трав с учетом их биологических особенностей и продуктивности. Среди однолетних трав ведущее место принадлежит озимым полевым культурам, обеспечивающим зеленую массу в ранние периоды весны, когда наблюдается дефицит кормов и низкая продуктивность естественных пастбищ и культурных многолетних трав. За счет озимых культур можно приступить к заготовке кормов на стойловый период в ранние сроки.

Озимые зерновые злаковые культуры созревают равномерно, озимая вика, напротив, – неравномерно и растянуто, т. е. одновременно на растениях могут быть вполне созревшие бобы со зрелым зерном и зеленые – с недозревшими семенами. Не исключено наличие бутонов с цветками на верхней части стебля, тогда как у зернового компонента к этому времени в целом завершается формирование зерна в колосе. Биологические особенности озимой вики сильно отличаются от особенностей злаковых компонентов. Цветение растений озимой вики начи- нается с нижней кисти и поднимается вверх по растению, и соответственно идет формирование бобов и семян в них [5]. Нижние цветки зацветают и оплодотворяются на 5–6 дней раньше, чем цветки среднего, и на 10–15 дней раньше, чем цветки верхнего яруса. В результате происходит неравномерное созревание семян [6].

Поэтому сроки и способы уборки семян озимой вики имеют весьма определяющее значение для получения полноценного зерна и семенного материала. Созревшее зерно озимой вики накапливает наибольшее количество белка, повышаются посевные качества семян. Как правило, разнокачественный семенной материал обеспечивает неравномерные всходы и густоту растений на посевах, повышается вероятность гибели растений в период перезимовки. Низкая эффективность семеноводства озимой вики (всхожесть семян) обусловлена биологическими особенностями развития культуры: не-прекращающимися ростом и развитием растений, растянутостью периода созревания бобов и осыпанием семян из-за растрескивания бобов при неустойчивой температуре и влажности воздуха. При установлении сроков и способов уборки озимой вики необходимо учитывать фазу спелости опорной (злаковой) культуры. По данным ряда исследований установлено, что из-за неправильного подбора вида опорных культур и их соотношения с викой, приводящих к сильному полеганию, несоблюдения сроков и технологии уборки фактические сборы семян не превышают 25–30 % от сформированного биологического урожая [7].

Для бобовых культур характерно развитие плодов в два этапа: первый – формирование створок боба и второй – развитие семян в бобе [8]. Это не исключение и для культуры озимой вики. Первый этап может продлиться от полутора до двух с половиной недель, начинается после увядания цветка с появлением зачаточного боба. К концу первого этапа за счет интенсивного поступления пластических веществ влажность боба и семян внутри снижается до 80– 75 %. Плод полностью завершает свое формирование, набирает наибольший размер, внутри – окончательное количество семян. Во втором этапе продолжается формирование и налив семян. Этап делится на три фазы: углеводное со- стояние, белковая или уборочная спелость и полная хозяйственная спелость зерна [9]. Этапы созревания семян различны как на одном растении, так и в целом по посеву. В результате формируются семена с различными качественными показателями. Данный недостаток до определенной степени можно регулировать за счет правильного выбора способа и срока уборки зерна озимой вики.

Цель исследований: изучить условия формирования урожайности и качества зерна озимой вики с озимой рожью в зависимости от сроков и способов уборки.

Условия и методика исследований. Исследования проводились на опытном поле ООО «Михайловское» Прокопьевского района Кемеровской области (лесостепная зона Западной Сибири) в 2015–2017 гг.

Объектом исследований были выбраны озимая вика сорта Фортуна селекции Алтайского НИИСХ и озимая рожь сорта Тетра короткая селекции СибНИИРС и Института цитологии и генетики СО РАН.

Схема полевого опыта: 1) однофазная уборка при влажности зерна озимой ржи 20 %; 2) однофазная уборка при влажности зерна озимой ржи 14 %; 3) двухфазная уборка при влажности зерна озимой ржи 20 %; 4) двухфазная уборка при влажности озимой зерна ржи 14 %. Площадь делянок в опытах – 200 м2, 3-кратная повторность. Расположение вариантов – систематическое. Уборка растений на зерно проводили комбайном New Holland; скашивание валков – самоходной жаткой МаcDon при влажности зерна 25 %. При расчете урожайности зерна озимой ржи, озимой вики и зерносмеси влажность была доведена до стандартной – 14 %.

Результаты исследований и их обсуждение. Качество получаемых при уборке семян сельскохозяйственных растений зависит от степени развития зародыша и запаса питательных веществ в форме эндосперма, формирование которых идет за счет оттока синтезированных органических веществ из вегетативных органов (листьев и стебля). Чем мощнее развит и дифференцирован зародыш и больше накоплен запас питательных веществ в семени, тем интенсивнее дальнейший рост и развитие растений в последующем поколении.

Семена озимой вики в процессе своего развития от момента формирования до полного созревания проходят ряд фаз, где происходит качественное изменение биохимических и морфологических свойств. Процесс развития семян на растении сопровождается изменениями и стабилизацией показателей качества: накопление в достаточном количестве сухого вещества, повышение энергии прорастания и всхожести самих семян.

На практике, как правило, уборку зернобобовых, в частности смеси озимой вики с озимой рожью, проводят двумя способами - прямым комбайнированием и раздельно - скашиванием травостоя в валки с последующей подборкой валков. Второй способ при уборке культурных растений, в частности бобовых культур, повышает себестоимость уборочных работ и семян, но это остается основным агротехническим приемом. Так как бобовые культурные растения, в частности озимая вика, полностью полегают к земле и прямой обмолот трудно достижим, то двухфазная уборка является вынужденной мерой. Это относится к чистым посевам гороха и вики. Срок скашивания при раздельной уборке -в фазе побурения 50–60 % бобов. Подбор валков проводят по мере высушивания скошенной массы и при влажности семян 1618 %. При более низкой влажности происходит сильное дробление семян, а при влажности свыше 20 % увеличивается травмируемость [10].

В одновидовых (чистых) посевах озимая вика полегает, особенно при достаточном уровне влагообеспеченности, что в сильной степени нарушает процесс семяобразования и усложняет проведение уборки зерна. Длинный тонкий стебель озимой вики к концу завершения вегетации полностью полегает на землю, становится трудноскашиваемым в валки, практически полностью не пригодным к прямой уборке. Поэтому производство семян озимой вики осуществляется в смешанных посевах в смеси с озимыми злаковыми. На таких посевах озимые злаковые выполняют роль опорной поддерживающей культуры. Такое сочетание считается более практическим агротехническим приемом. Стебель озимой вики тонкий и длинный, имеет слабую прочность. По нашим наблюдениям, на посевах смеси озимой вики с озимой пшеницей в ООО «Михайловское» в 2012 г., в очень за- сушливом сезоне в истории Кузбасса за последние сто лет, длина растений бобового компонента достигла 2 м 30 см.

Сроки и способы уборки озимых культур показали изменчивость формирования урожайности зерна за единицу площади. Как было отмечено выше, сроки уборки смеси озимой вики с озимой рожью определяются созреванием злакового компонента. В это время бобовый компонент (озимая вика) продолжает вегетацию, хотя в нижних частях растений бобы и семена в бобах созрели. Вариант «однофазная уборка при влажности зерна озимой ржи 20 %» обеспечил наименьшую урожайность зерна в сравнении с однофазной уборкой при влажности зерна 14 %. В данном варианте продуктивность смеси была выше, чем на одновидовых посевах на озимой ржи (+ 0,18 т/га) и по озимой вике (+ 0,131 т/га).

Во втором варианте - «однофазная уборка при влажности зерна ржи 14 %» урожайность зерна повысилась по всем вариантам опыта и была выше, чем по первому варианту опыта. Урожайность зерна озимой ржи на чистых посевах повысилась на 4,92 %, озимой вики - на 10,52 %. Урожайность зерносмеси повысилась на 0,11 т/га, или на 5 %. В смеси доля озимой ржи снизилась на 5 %. При снижении влажности зерна ржи продолжается отток питательных веществ из вегетативных частей с увеличением массы семян в колосе. На растениях озимой вики повышение урожайности зерна происходит также за счет увеличения массы семян.

На третьем варианте опыта урожайность зерна как в одновидовых, так и в бинарном посеве повысилась в сравнении с однофазной уборкой. Чистые посевы озимой ржи обеспечили прибавку урожайности на +0,25 т/га (+12,3 %) в сравнении с прямой уборкой. Данный показатель у озимой вики составил +0,38 т/га (+12,5 %), у зерносмеси +2,3 т/га (+10,4 %).

На четвертом варианте опыта - «двухфазная уборка при влажности зерна ржи 14 %» отмечалось некоторое повышение урожайности зерна исследуемых культур и их смеси. Урожайность зерна озимой ржи повысилось на 0,03 т/га (+1,3 %), озимой вики - на 0,03 т/га (+1,0 %), зерносмеси - 0,8 т/га (+3,3 %). Это, как мы полагаем, стало результатом использования биологического азота, синтезируемого озимой викой и используемого растениями озимой ржи, как бы- вает в смешанных посевах злаковых и бобовых культур. Однако данные прибавки урожайности зерна во все годы исследований несущественные (НСР05 поставил от 0,009–0,17).

Способы и сроки уборки озимых культур в одновидовых и бинарных посевах повысили урожайность зерна озимой ржи на 0,28 т/га (+13,8 %), озимой вики – на 0,50 т/га (+26,3 %), зерносмеси – на 0,31 т/га (+14,0 %). При двухфазной уборке (скашивание растений на валки при влажности зерна растений озимой ржи 25 %) происходит разрыв питания растений, т. е. прекращение поступления элементов минерального питания из корневой системы. После скашивания начинается отток питательных веществ из стебля и листьев на генеративный орган (зерно, семя). При нахождении растений на корню в конце онтогенеза злаковый компонент завершает корневое питание (поступление элементов минерального питания из почвы) с продолжением оттока питательных веществ из стебля и листьев. По этой причине повышается урожайность зерна озимой ржи при двухфазной уборке. Для культуры озимой вики онтогенез не завершается, процесс роста и развития растений продолжается. При двухфазной уборке прекращается полное поступление элементов минерального питания из корневой системы и начинается отток питательных веществ в семена. При обмолоте валков озимой вики и смеси при влажности зерна озимой ржи 20 % отток питательных веществ озимой вики не завершается, свидетельством этого является урожайность зерна в чистом виде на уровне 2,37 т/га, в смеси – 1,51 т/га. При дальнейшем нахождении растений на валках приток элементов питания в семена вики продолжается, тем самым повышается урожайность зерна как в одновидовых, так и в бинарных посевах. При обмолоте озимой вики и смеси при влажности зерна озимой ржи 14 % урожайность чистых посевов повысилась, о чем было отмечено выше.

От способа и срока уборки изменяется качественный состав зерносмеси. Если первоначально доля озимой ржи в зерносмеси выше в сравнении с озимой викой, то в последующем данный показатель снижается в пользу озимой вики.

Доля зерна озимой ржи в зерносмеси с 71 % в первом варианте снизилась до 59 % в четвертом. Соответственно повышалась доля зерна озимой вики. Это объяснимо наличием питательных веществ в стебле и листьях озимой вики, приток которых на генеративный орган – зерно идет интенсивно после скашивания, растения прекращают рост и развитие.

Таким образом, наибольшая урожайность зерносмеси озимой ржи с озимой викой формируется в двухфазной уборке при подборе валков 14 % влажности зерна злакового компонента.

Сроки и способы уборки исследуемых культур не только повышали продуктивность растений, но и качество зерна. Однофазная уборка озимой ржи при влажности зерна 20 % обеспечила сбор белка 0,35 т/га. Содержание белка в зерне составило 12,2 %. В данной фазе белковость зерна озимой вики составила 21,20 %, выход белка – 0,40 т/га. Сбор белка с 1 га зер-носмеси составил 0,34 т/га, что больше от показателя чистого посева озимой ржи и меньше от озимой вики за единицу площади пашни. Во втором варианте опыта (однофазная уборка при влажности зерна ржи 14 %) белковость зерна в одновидовых и бинарном посевах повышается за счет притока питательных веществ из вегетативной части в генеративную. Было отмечено одинаковое количество накопления доли белка в зерносмеси зерном озимой ржи. Несмотря на то, что повышается белковость зерна ржи, снижается его доля в зерновой массе смеси и соответственно ее выход на единицу площади.

Урожайность озимых культур в одновидовых и бинарных посевах при разных сроках и способах уборки (среднее за 2015–2017 гг.), т/га

Таблица 1

Срок и способ уборки	Озимая рожь	Озимая вика	Смесь озимой вики с озимой рожью
			Общая	Озимая рожь		Озимая вика
				%	т/га	%	т/га
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Однофазная уборка при влажности 20 % ржи	2,03	1,90	2,21	71,00	1,57	29,00	0,64

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8
2. Однофазная уборка при влажности 14 % ржи	2,13	2,10	2,32	66,00	1,53	34,00	0,79
3. Двухфазная уборка при влажности 20 %	2,28	2,37	2,44	62,00	1,51	38,00	0,93
4. Двухфазная уборка при влажности 14 %	2,31	2,40	2,52	59,00	1,49	41,00	1,03

При двухфазном способе уборки во всех вариантах было отмечено повышение содержания белка в зерне и зерносмеси. При косовице прекращается приток воды и элементов минерального питания из корневой системы и соответственно останавливается процесс фотосинтеза. Начинается интенсивный отток питательных веществ в колос озимой ржи и к бобам озимой вики.

В целом по вариантам опыта белковость зерна озимой ржи повысилась от 12,2 до 13,4 %. Данный показатель зерна озимой вики составил от 21,20 до 23,40 % соответственно. Сбор белка в зерносмеси повысился от 0,34 до 0,46 т/га, белковость повысилась с 15,4 до 18,3 %.

Таблица 2

Влияние сроков и способов уборки озимых культур в одновидовых и бинарных посевах на качество зерна (среднее за 2015–2017 гг.)

Срок и способ уборки	Озимая рожь		Озимая вика		Зерносмесь
					Озимая рожь		Озимая вика		Общая
	%	с 1 га, т	%	с 1 га, т	%	с 1 га, т	%	с 1 га, т	%	с 1 га, т
Однофазная уборка при влажности зерна ржи 20 %	12,2	0,25	21,20	0,40	12,6	0,20	22,00	0,14	15,4	0,34
Однофазная уборка при влажности зерна ржи 14 %	12,8	0,27	21,90	0,46	13,2	0,20	22,8	0,18	16,4	0,38
Двухфазная уборка при влажности зерна ржи 20 %	13,1	0,30	22,50	0,53	13,5	0,21	23,9	0,22	17,6	0,43
Двухфазная уборка через при влажности зерна 14 %	13,4	0,31	23,40	0,56	13,90	0,21	24,30	0,25	18,3	0,46

Как показали расчеты по экономической эффективности сроков и способов уборки ози- мых культур в одинарных и бинарных посевах, рентабельность производства повышается по мере повышения продуктивности растений. Рентабельность двухфазного обмолота зерна озимой ржи при влажности 20 % составила 90,8 %. Это на 11,6 % выше в сравнении с прямым комбайнированием. Данный показатель озимой вики составил 33,8 %, по зерносмеси – 4,9 %. При уборке 14 % влажности зерна озимой ржи рентабельность повышается на 8,1 % при двухфазной уборке злака, на 26 % бобовой культуры и 5,7 % зерносмеси.

Следует отметить, современные сельскохозяйственные машины отличаются высокой производительностью и существенно снижают себестоимость уборочных работ. Это относится и к самоходным косилкам. Как показали наши расчеты, затраты на косовицу высокопроизводительных самоходных косилок не уступают затратам послеуборочной обработки и сушки зерна при однофазной уборке. По вариантам опыта рентабельность производства зерна озимой ржи повысилась на 12,9 %; озимой вики – на 35,7; зерносмеси – на 19,9 %. Сроки и способы уборки оказали наибольшее повышение рентабельности озимой вики. Это связано с повышением урожайности зерна озимой вики за счет его дозревания при двухфазной уборке путем прекращения корневого питания и оттока питательных веществ в семя.

Выводы

• 1.    Сроки и способы уборки повышают урожайность зерна исследуемых культур: озимой ржи – до 0,28 т/га, озимой вики – до 0,50 т/га и зерносмеси – до 0,31 т/га. В зависимости от сроков и способов уборки доля зерна озимой ржи в зерносмеси сократилось от 71 до 59 % с повышением доли зерна озимой вики соответственно от 29 до 41 %.

• 2.    Содержание белка в зерне (основной показатель качества) от сроков и способов уборки увеличивалось у озимой ржи на 1,2 %; озимой вики – на 2,20; зерносмеси – на 2,9 %. Сбор белка за единицу площади у озимой ржи повысился на 0,06 т/га, озимой вики – на 0,16 и смеси – 0,12 т/га.

• 3.    Сроки и способы уборки повысили рентабельность производства зерна озимой ржи на 12,9 %; озимой вики – на 35,7; зерносмеси – на 19,9 %.

Рекомендации производству. В условиях лесостепи Западной Сибири для получения высококачественного зерна озимой вики в бинарных посевах с озимой рожью уборку необходимо проводить двухфазно подбором валков при 14 % влажности зерна ржи.