Шевченко О.О. Продуктивність озимої пшениці залежно від попередників, добрив та обробітку грунту в Степу України

Краткое содержание

ЗМІСТ РОБОТИ

1.   УЗАГАЛЬНЕННЯ ДАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ З

 ДОСЛІДЖУВАНОГО ПИТАННЯ

Проведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних науковців з питань впливу попередників, добрив та обробітку грунту на агрофізичні, агрохімічні властивості та інші складові родючості грунту, на ріст, розвиток та урожайність, якість зерна озимої пшениці. На основі аналізу сучасних літературних джерел показана важливість комплексного підходу до оптимізації розміщення озимої пшениці у сівозмінах, чим і обгрунтовано вибір напряму досліджень.

2. ГРУНТОВО-КЛІМАТИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГІОНУ ТА ОСОБЛИВОСТІ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ УМОВ У РОКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДІВ.

МЕТОДОЛОГІЧНА ОСНОВА ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1 Грунтово-кліматична характеристика регіону та особливості метеорологіч-них умов у роки проведення дослідів. Експериментальна частина роботи виконана на Ерастівській дослідній станції Інституту зернового господарства УААН (північна підзона Степу України). Клімат - помірно континентальний, типовий для північного Степу. Середня річна кількість опадів 453,9 мм, з них взимку випадає 18, навесні - 23, влітку - 37, восени - 22%.

Середньорічна температура повітря +7,8оС, мінімальна середньомісячна температура у січні (-14,4) та лютому (-15,0оС), максимальна (+27оС) - у серпні. Тривалість теплого періоду (t > 10оС)  в середньому 170 діб з коливаннями від 143 до 228.

Грунт дослідної ділянки - чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинковий. Вміст гумусу в орному шарі 4,0-4,5, азоту - 0,23-0,26, фосфору - 0,11-0,16, калію - майже 2%. Насичення поглинаючого комплексу кальцієм 80%. Реакція грунтового розчину нейтральна ѕ рН 6,5-7,0. Грунтові води ѕ на глибині 12-20 м, тому рослини забезпечуються вологою виключно за рахунок опадів.

За роки досліджень погодні умови у два з чотирьох років були несприятливими для росту, розвитку і формування урожаю озимої пшениціі, один рік ѕ задовільним, один ѕ сприятливим.

Дослідження проводились у польовому стаціонарному досліді, в якому озима пшениця розміщувалась у трьох восьмипiльних сiвозмiнах наступної будови: сівозміна 1: чорний пар, озима пшениця, кукурудза на зерно, ячмінь, кукурудза на зерно, горох, озима пшениця, соняшник; сівозміна 2: горохо-вівсяна сумішка на зелений корм, озима пшениця, кукурудза на зерно, ячмінь, кукурудза на силос, горох, озима пшениця, соняшник; сівозміна 3: кукурудза на силос, озима пшениця, кукурудза на зерно, ячмінь + люцерна, люцерна 1-го року використання, люцерна 2-го року використання на один укіс, озима пшениця, соняшник. Вивчалась дія чотирьох систем удобрення грунту в сівозміні: 1 ѕ біологічна (без внесення добрив); 2 ѕ органічна. 3 ѕ органо-мінеральна, 4 ѕ мінеральна, і двох систем основного обробітку грунту: 1 ѕ на базі оранки, 2 ѕ на базі безполицевого обробітку чизельними знаряддями.

Посiвна площа дiлянки - 250 м2, облiкова - 105 м2. Розмiщення варiантiв система-тичне, повторнiсть чотириразова. Агротехніка догляду за посівами загальноприйнята.

В подібних же грунтово-кліматичних умовах у колишньому КСП "Серп і молот" Си-нельниківського району Дніпропетровської області за аналогічною схемою проводився виробничий дослід. Посівна площа ділянки ѕ 400 м2, облікова ѕ 160 м2. Повторність триразова, розміщення варіантів систематичне.

В дослідах виконувались наступні спостереження, дослідження та аналізи. Проводились фенологічні спостереження (відзначали дату сівби, настання фази сходів, кущення, припинення осінньої вегетації, поновлення весняної вегетації, трубкування, колосіння, молочної, воскової та повної стиглості); визначались польова схожість і стан рослин (кількість рослин, пагонів, висота і маса 100 повітряносухих рослин), забур'яненість посівів (кількісно-ваговим методом). У грунті аналізувались: запаси продуктивної вологи (ваговим методом); поживний режим (нітратний азот - фотоколориметрично з дісульфофеноловою кислотою, рухомі фосфати і обмінний калій ѕ по Чірікову); біологічна активність (по ступеню розкладення лляного полотна); структурно-агрегатний склад (за методикою І.Б. Ревута); об'ємна маса (методом "ріжучого кільця"); шпаруватість (розрахунковим методом). Облік урожаю проводився методом суцільного збирання прямим комбайнуванням поділяночно; визначались: якість зерна та вміст нітратів і солей важких металів в ньому за загальноприйнятими методиками; економічна і біоенергетична ефективність (за методиками ІЗГ та ІАЕ УААН); продуктивність сівозмін (за методикою Українського НДІ землеробства). Достовірність отриманих даних підтверджувалась математично методом дисперсійного аналізу.

3. ВОДНИЙ, ПОЖИВНИЙ РЕЖИМИ І БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ ГРУНТУ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ПРОРОСТАННЯ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ

3.1 Вологозабезпеченість посівів озимої пшениці восени. За роки досліджень (1997-2001 рр.) запаси продуктивної вологи на час сівби озимих у шарі грунту 0-20 см найбільшими були по чорному  (22,6 мм) та зайнятому пару (19,8 мм), по решті досліджуваних попередників вони коливались у межах 13,0-17,6 мм. Максимальна кількість продуктивної вологи у шарі грунту 0-150 см перед сівбою озимої пшениці накопичувалась у полі чорного пару (157,8 мм). Запаси вологи у грунті після решти попередників у порівнянні з чорним паром виявились значно нижчими. Так, у грунті після зайнятого пару, гороху та люцерни другого року використання на один укіс вологи у грунті утримувалось у 1,5-2,2 рази менше, ніж у полі чорного пару. Найменшими запасами вологи у півтораметровому шарі характеризувався грунт після кукурудзи на силос (68,2 мм).

У посушливу осінь 1999 року після всіх попередників, крім чорного пару, кількість вологи була майже вдвічі нижчою, ніж мінімально потрібна. В таких умовах різниця у вологозапасах грунту зайнятого пару, гороху, люцерни та кукурудзи на силос значно зменшується і складає 2-3 мм.

За період від сівби до припинення осінньої вегетації відбувалось поповнення запасів грунтової вологи після всіх попередників.Найпомітніше збільшення запасів продуктивної вологи у шарі грунту 0-150 см характерне для грунту посівів по чорному пару, але інтенсивніше поповнюються запаси вологи після непарових попередників. Органічні та органо-мінеральні добрива забезпечують кращий розвиток рослин, внаслідок чого дещо збільшуються витрати вологи рослинами цих варіантів і зменшується її вміст у грунті.

3.2 Водоспоживання рослинами озимої пшениці у весняно-літній період. Опади осінньо-зимового періоду накопичуються у грунті після різних попередників неоднаково. У посівах озимої пшениці, яка розміщувалась по неудобреному чорному пару, приріст вологи в середньому за 1998-2001 рр. склав 13,0%,  гороху, люцерні та зайнятому пару ѕ 32,0-36,%, а після кукурудзи на силос ѕ 48,6%. Але по абсолютних запасах кількість вологи найбільшою виявилась у грунті після чорного пару (195,3 мм проти 170 мм після кукурудзи на силос).

Під час колосіння різниця у кількості запасів продуктивної вологи у півтораметровому шарі грунту між різними попередниками дещо нівелювалась і знаходилась у межах 60,0-89,3 мм (неудобрені варіанти), але перевага залишалась за чорним та зайнятим паром (82,0-89,3 мм).

За період весняно-літньої вегетації рослини пшениці по чорному та зайнятому парах продуктивніше використовували вологу на утворення одиниці урожаю, ніж після кукурудзи на силос, про що свідчить різниця у коефіцієнтах водоспоживання по зерну (табл. 1).

Таблиця 1

Коефіцієнт водоспоживання по зерну посівів озимої пшениці за весняно-літню вегетацію у зв'язку з попередниками та системами добрив, (середнє за 1998-2001 рр.)

Системи  удобрення   грунту         Попередники           

            чорний пар    зайнятий  пар            горох  люцерна другого року         кукурудза на силос 

Без добрив     982      1135    1257    1287    2185   

Органічна      923      1071    1178    ѕ          2053   

Органо-мінеральна 875      956      924      1234    1128   

Мінеральна    852      962      900      1149    1110   

Застосування добрив після всіх попередників сприяло збільшенню загальних витрат вологи. Разом з тим, на утворення одиниці сухої речовини та зерна вона використовується продуктивніше.

Коефіцієнт водоспоживання по зерну в дослідах колишнього  КСП "Серп і молот" Синельниківського району Дніпропетровської області найнижчим був для пшениці, якій передував чорний пар ѕ 924-1020, залежно від фону удобрення грунту, і найвищим ѕ після кукурудзи на силос ѕ 1756-2218.

3.3 Вміст рухомих форм елементів живлення у грунті.  Попередники озимої пшениці впливають на поживний режим грунту. Особливо помітно це на динаміці вмісту азоту нітратів. За даними Ерастівської дослідної станції при внесенні рівноцінних доз добрив краще цим елементом забезпечені були посіви пшениці по чорному пару та люцерні (44,0-48,2 мг/кг у шарі грунту 0-20 см без добрив, 58,5-66,8 мг/кг при внесенні добрив), слабіше ѕ після кукурудзи на силос (34,2-53,2 мг/кг) ѕ. Визначення вмісту азоту нітратів в дослідах колишнього КСП "Серп і молот" підтверджують цю закономірність.

Динаміка рухомих форм фосфатів та обмінного калію у грунті під посівами озимої пшениці стабільніша, ніж динаміка нітратного азоту і менше залежить від попередників та погодних умов.

3.4 Біологічна активність грунту. Найвища інтенсивність біологічної активності грунту в дослідах Ерастівської дослідної станції була у грунті під посівами пшениці по чорному пару. Після гороху, люцерни та зайнятого пару на 17-20%, а після кукурудзи на силос ѕ на 43% нижче. В дослідах колишнього КСП "Серп і молот" попередники озимини по цьому показнику родючості грунту розташувались у такій послідовності: чорний, зайнятий пар, люцерна, горох, кукурудза на силос. Застосування органічної системи добрив призвело до збільшення її показників на 24-41%, мінеральної ѕ на 23-49 і органо-мінеральної ѕ на 31-55% у порівнянні з варіантом без добрив в умовах Ерастівської дослідної станції і на 30-41; 39-54; 47-72% в КСП "Серп і молот", вїдповідно.

4. АГРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТУ ТА ЗАБУР'ЯНЕНІСТЬ ПОСІВІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В ЗВ'ЯЗКУ З ПОПЕРЕДНИКАМИ І ДОБРИВАМИ

4.1 Структурний стан.  При сівбі озимої пшениці  кількість структурних агрегатів фракції 7-0,25 мм у шарі грунту 0-20 см при розміщенні її по чорному пару була 88,7%, після люцерни ѕ 89,2%, зайнятого пару ѕ 83,7%, гороху ѕ 82,4 і кукурудзи на силосѕ 80,6%. Аналогічна залежність виявлена і для фракції структурних агрегатів 5-1 та 3-1 мм. Для фракції ерозійно небезпечних часток розміром менше 0,25 мм характерна інша закономірність: максимальний їх вміст в грунті після кукурудзи на силос, мінімальна ж кількість таких агрегатів встановлена у грунті після чорного пару та люцерни. Влітку по всіх попередниках відбувається покращення структури, що обумовлено діяльністю кореневої системи рослин, метаболізмом грунтової мікрофлори, а також періодичним зволоженням та підсиханням грунту. Внаслідок цього різниця у дії попередників на структуру дещо згладжується, але основні закономірності, виявлені восени, проявляються і в цей період.

Найбільше водостійких агрегатів у шарі грунту 0-20 см перед сівбою пшениці було після люцерни і чорного пару, в той час як після кукурудзи на силос ѕ найменше ( на 14-15% менше порівняно з вищезгаданими попередниками). Грунт після культур зайнятого пару містив водостійких часток на 5-6%, а після гороху на 6-8% менше, ніж після люцерни.

4.2 Об'ємна маса та шпаруватість. Вплив попередників на об'ємну масу та шпаруватість грунту практично відсутній. Показники об'ємної маси грунту в шарі 0-10 см перед сівбою озимої пшениці коливаються від 1,08 до 1,13 г/см3 , а у шарі 10-20 см від 1,14 до 1,20 г/см3 . При визначенні її у фазу колосіння пшениці вона була меншою у верхніх шарах грунту, що обумовлено інтенсивнішим впливом грунтообробної техніки на цей шар. Враховуючи те, що оптимальною для орного шару є шпаруватість 55-65% від об'єму грунту, цей показник у наших дослідах знаходиться в оптимальних межах (54,7-58,8%).

4.3 Забур'яненість посівів. Найбільш засміченими були посіви озимої пшениці в фазу колосіння після кукурудзи на силос та люцерни (34,5-38,9 шт./м2 ). У посівах пшениці по чорному пару кількість бур'янів виявилась найменшою ѕ 8,6 шт./м2  (Ерастівська дослідна станція в середньому за 1998-2001 рр.). Рівень забур'яненості значно коливався залежно від фону удобрення грунту. Найбільшою кількістю бур'янів відрізнялись варіанти без внесення добрив та з органічною системою удобрення - в середньому по варіанту 23,3 та 29,9 рослин на м2. При застосуванні органо-мінеральної або мінеральної систем ці показники складали відповідно 20,4 та 13,0 шт./м2 .

Результати визначення рівня забур'яненості посівів озимої пшениці у виробничих дослідах колишнього КСП "Серп і молот" в цілому підтверджують закономірність, встановлену у стаціонарному досліді на Ерастівській станції.

У видовому складі бур'янів у посівах озимої пшениці переважали лобода біла, рутка Шлейхера, кудрявець Софії, талабан польовий, чистець непомітний та березка польова.

5. ОСОБЛИВОСТІ РОСТУ І РОЗВИТКУ РОСЛИН ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ТА ФОРМУВАННЯ УРОЖАЮ ЗАЛЕЖНО ВІД ПОПЕРЕДНИКІВ І ДОБРИВ

5.1 Рост і розвиток рослин в осінній та весняно-літній періоди вегетації. Визначення коефіцієнту кущення показало, що на час припинення осінньої вегетації краще розкустились рослини в посівах, які розміщені після чорного, зайнятого парів та гороху: відповідні показники склали 2,9-3,3 пагонів на рослину. Після кукурудзи на силос та люцерни кількість пагонів була дещо менша - 2,5 -3,0. В разі внесення органічних добрив цей показник знаходився на рівні 3,3, а при застосуванні органо-мінеральної або мінеральної систем удобрення ѕ 3,2-4,4.

Аналогічні дані отримані при аналізі залежності висоти рослин від попередників та внесених добрив. Вплив досліджуваних факторів (попередників та добрив) спостерігався і протягом весняно-літньої вегетації. При цьому, закономірності, виявлені під час осінньої вегетації, загалом зберігалися. Позитивний вплив кращих попередників пояснюється доброю вологозабезпеченістю, інтенсивнішим протіканням процесів мінералізації та мобілізації легкозасвоюваних сполук азоту у грунті, а люцерни ѕ постійним збагаченням грунту біологічно зв'язаним азотом внаслідок процесів азотфіксації.

5.2 Урожайність озимої пшениці. Попередники значною мірою впливали на урожайність озимої пшениці (табл.2).

Таблиця 2

Урожайність озимої пшениці залежно від попередників та добрив в системі полицевого обробітку грунту, ц/га (середнє за 1998-2001 рр.)

Попередники            Системи удобрення грунту           

            без добрив     органічна       органо-мінеральна   Мінеральна   

Чорний пар   42,2     45,7     48,1     49,2    

Зайнятий пар            33,9     36,8     42,8     43,1    

Кукурудза на силос  25,0     26,9     39,1     40,1    

Горох  35,6     38,6     45,5     45,8    

Люцерна        34,6     -           41,7     43,2    

НСР0,95    ѕ   1,76-2,65;               Р (%)   ѕ   1,82-2,32       

Найкращими попередниками є чорний пар та горох, у дещо меншій мірі ѕ зайнятий пар і люцерна. Внесення добрив компенсує негативний вплив кукурудзи на силос (одержано додатково 1,9-15,1 ц/га залежно від системи добрив), проте, по абсолютних цифрах (у зпівставленні з урожаєм по чорному пару) після кукурудзи на силос зібрано на 9,0-18,8 ц/га менше залежно від удобреності фону. Найвища віддача від внесення добрив отримана по кукурудзі на силос.

Аналіз урожайних даних, одержаних в системі безполицевого обробітку грунту, свідчить про те, що застосування чизельного обробітку не знижує урожайності озимої пшениці. Так, якщо по полицевому обробітку в паровому полі в середньому по варіанту одержано 46,3 ц/га, то по безполицевому ѕ 46,0 ц/га.

В дослідах колишнього КСП "Серп і молот" найбільш ефективними попередниками виявились чорний пар, люцерна, горох, зайнятий пар (в середньому за 1998-2001 рр. по попереднику урожай пшениці складав відповідно 41,0; 38,0; 36,3; 33,3 ц/га). Найменший рівень урожайності забезпечувала кукурудза на силос в якості попередника 27,3 ц/га.  Головною причиною зниження врожайності озимої пшениці після кукурудзи на силос було погіршення вологозабезпеченості рослин. Серед фонів добрив найбільшу прибавку урожаю зерна забезпечили органо-мінеральний та мінеральний. Збільшення урожаю від застосування добрив складало: по чорному пару 11-19%, зайнятому пару, гороху та люцерні ѕ 30-41%, кукурудзі на силос ѕ 76-85%. Досліджувані (полицевий та безполицевий) способи обробітку грунту впливали на формування урожаю практично однаково.

5.3 Якість зерна. Встановлено, що важливим агротехнічним засобом по покращенню якості зерна озимої пшениці є правильне чергування культур у сівозміні. Різний вплив попередників на якість зерна обумовлюється, головним чином, вологозабезпеченістю грунту та наявністю поживних речовин, зокрема, нітратів. Багаторічні трави, зернобобові культури та чорний пар, які мають кращі дані  по цих попередниках, сприяють формуванню зерна високої якості. Вміст білка при внесенні добрив підвищувався. При аналізі вмісту у борошні клейковини теж спостерігалась певна тенденція, яка відображає аналогічний вплив попередників на цей показник, хоч ступінь цього впливу дещо менша. У борошні з парової озимини вміст клейковини в середньому по варіантах удобрення грунту становив 28%, у борошні із зерна, вирощеного по зайнятому пару - 26,8, гороху - 26,0, люцерні та кукурудзі на силос - 25,5 і 24,6% відповідно.

5.4 Вміст нітратів та солей важких металів у зерні.  Визначення вмісту нітратів у зерні озимої пшениці свідчить про те, що застосовувані попередники та системи добрив не приводять до накопичення їх до такої кількості, яка б перевищувала гранично допустимі норми (ГДК 300 мг/кг). Так, вміст нітратів у зерні, вирощеному по чорному пару, був найбільший порівняно з іншими попередниками: без добрив 35,4 мг/кг, при внесенні гною47,7, гною і мінеральних - 48,1, мінеральних в підвищених дозах - 49,0 мг/кг.

Таблиця 3

Вплив систем  удобрення грунту на вміст солей важких металів в зерні озимої пшениці, яка розміщувалась по зайнятому пару, мг/кг сухої речовмни (середнє за 1998-2000 рр).

Системи удобрення грунту            Zn       Mn      Cu       Co       Pb        Ni        Cd       Sr        Fe       

Без добрив     21,5     24,7     2,34     0.21     0,38     0,46     0,033   0.73     40       

Органічна      22,9     25,1     2,52     0,19     0,49     0.57     0,025   0.64     36       

Органо-мінеральна  22,6     27,8     2,75     0,22     0.33     0,48     0,036   0,79     36       

Мінеральна    24,2     26,5     2,64     0,22     0,37     0,49     0,035   0,83     34       

Результати аналізу проб зерна озимої пшениці на вміст солей важких металів ( табл. 3) показують, що внесення добрив сприяє збільшенню кількості цинку, марганцю, міді та стронцію. Але всі показники відповідають санітарно-гігієнічним нормам і значно нижчі від ГДК, що свідчать про екологічну чистоту та біологічну повноцінність  рослинної продукції, вирощеної при даних системах удобрення грунту .

6. ЕКОНОМІЧНА І БІОЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ

ВИРОЩУВАННЯ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ СІВОЗМІН

6.1 Економічна і біоенергетична ефективність вирощування озимої пшениці.  При розміщенні озимої пшениці по чорному пару більш високі виробничі затрати коштів і енергії в розрахунку на одиницю площі ефективніше окупалися за рахунок випереджуючого зростання врожайності. Тут одержано більш дешеву собівартість (23-29 грн.) і невисоку енергоємність (491-722 МДж) центнеру зерна озимої пшениці. Порівняно високі економічні і енергетичні показники були при вирощуванні озимої пшениці по зайнятому пару, після гороху та люцерни. В ланці сівозміни, де озима пшениця вирощувалась після кукурудзи на силос,  витрати виробництва на гектар посіву виявились дещо меншими, ніж на парових полях, але собівартість 1 ц зерна тут дорожче майже в 1,5 раза, так як темпи зниження урожайності обганяють темпи зменшення виробничих витрат в розрахунку на одиницю площі.

При вирощуванні озимої пшениці по чорному пару найбільший порівняно з оранкою ефект забезпечив консервуючий чизельний обробіток грунту. Цей спосіб обробітку грунту заощаджує 6-8 кг/га палива, 18-26% трудових затрат і сприяє підвищенню продуктивності праці. Після люцерни встановлена більш висока ефективність виробництва пшениці на фоні мілкого (на 8-10 см) обробітку грунту. В середньому за роки досліджень тут, в порівнянні з оранкою на глибину 16-18 см, окупність коштів зросла на 3,4%.

Найвищий ефект забезпечувався на фоні органо-мінеральних і мінеральних добрив при помірних нормах їх внесення.

6.2. Продуктивність сівозмін.  За роки досліджень показники урожайності зернових в середньому по варіантах удобрення грунту органо-мінеральними і мінеральними добривами у всіх трьох сівозмінах були близькими, а вихід зерна закономірно знижувався із зменшенням відсотку зернових в структурі сівозмін.

В середньому по всіх системах удобрення максимальний вихід кормових одиниць було одержано в зернопросапній сівозміні, а перетравного протеїну в зернотрав'яно-просапній. Зернопаропросапна сівозміна по цих показниках займала середнє положення.

Залежно від систем основного обробітку грунту суттєвої різниці між сівозмінами в показниках продуктивності не виявлено.

При внесенні органо-мінеральних або мінеральних добрив продуктивність сівозмін значно підвищувалась.