p.g.t. Ust'-Kinel'skiy, Samara, Russian Federation
p.g.t. Ust'-Kinel'skiy, Samara, Russian Federation
p.g.t. Ust'-Kinel'skiy, Samara, Russian Federation
GRNTI 68.35 Растениеводство
OKSO 35.06.01 Сельское хозяйство
The aim of the study is to increase the yield and protein content of winter wheat in the forest-steppe conditions of the Volga region. The object of research is winter wheat grain of zoned variety Malakhit. The work was carried out in 2004-2007 on the experimental fields of the Samara State Agricultural Academy. Winter wheat was cultivated in the links of crop rotations on bare fallow, full (peas) fallow and green – manured (peas and oats) fallow. The follow-ing systems of basic tillage were used: plowing at a depth of 25-27 cm; loosening at a depth of 10-12 cm; «zero tillage» – without autumn mechanical tillage. The following doses of nitrogen fertilization were applied on winter wheat sowing at the certain time: no fertilizer application (control); ammonium nitrate plant-root fertilization in the dose of 30 kg/ha as. in spring during the tillering phase; plant-root ammonium nitrate fertilization in the dose of 30 kg/ha as. in spring during the plants tillering phase and leaf spray fertilization with urea for filling of the grain. De-pending on the different agricultural technologies of cultivation, the results showed that the highest yield (27.9 kg/ha) and the weight of 1000 grains (46.8 g) of winter wheat was obtained in the link of crop rotation with bare fal-low with zero tillage and double nitrogen fertilization. At the same time, nitrogen removal was the highest, it is 10% higher than the variant with plowing at 25-27 cm, and 22% – the variant of loosening at 10-12 cm. On the average nitrogen content in grain on bare fallow was 2.3%, full fallow – 2.2%, and 2.1% – green-manure fallow. The highest nitrogen content (2.44%) in grain was observed in bare fallow crop rotation with the tillage at 25-27 cm and loosen-ing of the soil at 10-12 cm and double nitrogen fertilization in the dose of 30 kg/ha as., while the protein content was 13.92 and 13.80%.
wheat, precursor, tillage, soil, fertilizers, yield, nitrogen, protein, nitrate
Одним из самых важных показателей качества зерна пшеницы является содержание белка. От содержания белка в зерне, его физико-химических свойств в основном зависит качество зерна злаковых культур – его питательная ценность, и кроме того, хлебопекарные качества. Отсюда понятно то внимание, которое уделяется увеличению производства растительного белка. Содержание белка в зерне пшеницы является изменчивым признаком и в зависимости от условий выращивания может варьировать в очень широких пределах – от 8 до 25%. Основными факторами, влияющими на урожайность и качество зерна озимой пшеницы, являются обеспеченность растений доступным азотом и влагой. Приемы, позволяющие повысить эти показатели, – размещение озимой пшеницы по лучшим предшественникам, рациональная обработка почвы, применение удобрений и др.
[1, 2, 3, 4, 5].
Цель исследования – повышение урожайности и белковости зерна озимой пшеницы в условиях лесостепи Заволжья.
Задача исследования – определить зависимость накопления нитратного азота под посевами озимой пшеницы в слое почвы 0-30 см, урожайности и белковости зерна пшеницы от различных предшественников, способов основной обработки почвы и внесения азотных подкормок; изучить динамику накопления азота в листьях и зерне озимой пшеницы.
Материалы и методы исследований. Работа проводилась в условиях лесостепи Заволжья в 2004-2007 гг. на опытном поле ФГБОУ ВО Самарской ГСХА. Почва опытного участка – чернозем типичный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый с реакцией среды (рH) близкой
к нейтральной и средним содержанием гумуса. Площадь делянок –
25-27 см; рыхление на глубину 10-12 см; «нулевая обработка почвы» – без осенней механической обработки почвы, после уборки предшественников применялся гербицид сплошного действия
Торнадо. На посевах озимой пшеницы в определённые сроки применяли следующие дозы азотных подкормок: без применения удобрений (контроль); прикорневая подкормка аммиачной селитрой в дозе 30 кг/га д.в. весной в фазу кущения растений, N30; прикорневая подкормка аммиачной селитрой в дозе 30 кг/га д.в. в фазу кущения и некорневая подкормка мочевиной под налив зерна в дозе
30 кг/га д.в., N30+N30.
Метеорологические условия в годы проведения исследований были контрастными. По данным метеостанции «Усть-Кинельская», сельскохозяйственный 2003-2004 год характеризовался повышенным температурным режимом и обилием осадков – в 1,1-1,3 раза выше многолетней нормы. Гидротермический коэффициент за период май-сентябрь 0,81, близкий к среднемноголетним значениям (0,83). Погодные условия 2004-2005 сельскохозяйственного года характеризовались повышенным температурным режимом и недостатком осадков, меньше нормы в 6,4 раза. Гидротермический коэффициент за период май-сентябрь 2005 года 0,55. Сельскохозяйственный год 2005-2006 характеризовался несколько повышенным температурным режимом и обильными дождями. Гидротермический коэффициент за период май-сентябрь 2006 года 1,08. Погодные условия 2006-2007 сельскохозяйственного года способствовали повышению урожая, но отрицательно влияли на биохимические показатели качества зерна пшеницы. Период активного роста сельскохозяйственных культур (июнь-июль) характеризовался температурным режимом, близким к среднемноголетним значениям, и обильными дождями. Гидротермический коэффициент за период май-сентябрь 2007 года 1,02.
По температурному режиму и характеру увлажнения только 2004 г. можно считать благоприятным для роста, развития и формирования урожая сельскохозяйственных культур, 2005 г. очень засушливый, 2006 г. слабо засушливый с обильными дождями и 2007 г. с атмосферной засухой в конце вегетации.
Учет урожая проводили путем сплошной уборки делянок комбайном. Урожай приводили к 14% влажности и базисным кондициям по содержанию сорной примеси. Определение нитратного азота в почве проводили дисульфофеноловым методом (Б. П. Плешков, 1976). Отбор растений для проведения биохимических исследований в листьях и формирующемся зерне проводился в соответствующие фазы развития растений согласно методу отбора средних проб (А. И. Ермаков, 1987). Вынос питательных веществ определяли расчётным путём на основании данных по химическому составу и урожайности. Математическая обработка урожайных данных проводилась дисперсионным методом (Б. А. Доспехов, 1985) [6]. Выделение отдельных белковых фракций зерна пшеницы было основано на неодинаковой растворимости белков в различных растворителях (Х. Н. Починок, 1976). Определение содержания белка проводили микроопределением по Биурету, колориметрическим методом на приборе КФК-2 (Г. А. Кочетов, 1971) [7].
Результаты исследований. Среди основных элементов питания, необходимых для роста и развития растений, ведущая роль принадлежит нитратному азоту. Азотный режим наиболее неустойчивый и зависит от погодных условий, культур севооборота, и от способов основной обработки почвы. При повышенном содержании легкогидролизуемого азота в слое почвы 0-30 см, под посевами озимой пшеницы в период кущения без внесения удобрений наибольшее содержание нитратного азота было по чистому пару, затем по сидеральному, и далее по занятому. Вспашка на 25-27 см по сравнению с другими применяющимися обработками обеспечила большее содержание нитратного азота. Применяющаяся подкормка азотными удобрениями способствовала повышению содержанию азота по всем вариантам. В фазе налива зерна произошло уменьшение содержание азота по всем вариантам. Перед уборкой зерна результаты определения содержания азота в почве более высокие, чем в предыдущей стадии его развития.
Абсолютного содержания нитратного азота в почве в большей степени было в варианте чистый пар, по вспашке и при двукратном внесении азотных подкормок (табл. 1).
Таблица 1
Содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см под посевами озимой пшеницы
в зависимости от предшественника, способов основной обработки почвы и удобрений,
в среднем за годы исследований
|
Обработка почвы |
Удобрения |
Содержание NO3–, мг/кг |
||
|
Кущение |
Налив зерна |
Перед уборкой |
||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
23,53 |
9,88 |
14,71 |
|
N30 |
41,30 |
18,82 |
22,21 |
|
|
N30+N30 |
- |
20,74 |
21,89 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
24,37 |
9,57 |
13,68 |
|
N30 |
39,77 |
17,64 |
19,74 |
|
|
N30+N30 |
- |
19,03 |
21,64 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
19,98 |
8,59 |
10,72 |
|
N30 |
34,02 |
13,07 |
16,99 |
|
|
N30+N30 |
- |
14,79 |
18,60 |
|
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
20,09 |
9,41 |
13,48 |
|
N30 |
37,01 |
17,30 |
18,94 |
|
|
N30+N30 |
- |
18,66 |
20,01 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
19,41 |
9,98 |
12,56 |
|
N30 |
35,40 |
16,44 |
18,35 |
|
|
N30+N30 |
- |
18,82 |
18,46 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
16,71 |
8,57 |
10,44 |
|
N30 |
32,21 |
13,08 |
13,77 |
|
|
N30+N30 |
- |
13,78 |
13,21 |
|
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
21,80 |
9,05 |
14,00 |
|
N30 |
42,31 |
18,38 |
21,42 |
|
|
N30+N30 |
- |
17,69 |
20,75 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
20,16 |
8,65 |
12,64 |
|
N30 |
38,31 |
17,76 |
19,12 |
|
|
N30+N30 |
- |
16,72 |
20,01 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
16,91 |
8,47 |
10,50 |
|
N30 |
34,52 |
15,23 |
15,65 |
|
|
N30+N30 |
- |
14,76 |
15,28 |
|
Большая часть белка в зерне синтезируется в результате оттока азотистых веществ из листьев, накопленных в них к началу налива зерна, и за счет поглощения корнями из почвы в период налива. Соотношение между этими двумя источниками изменяется в значительных пределах в зависимости от обеспеченности растений азотом в период налива зерна.
Накопление общего белка в листьях озимой пшеницы в среднем по всем вариантам опыта составляло в фазе кущения 2,83%, выхода в трубку – 4,97%, колошения – 6,19%. Содержание азота в листьях увеличивалось к фазе колошения. Обеспеченность растений азотом способствовала получению в фазе колошения наибольшего содержания белка в листьях по чистому пару при вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см (табл. 2).
Таблица 2
Влияние предшественников, основной обработки почвы и удобрений
на содержание белка и азота в листьях по фазам развития озимой пшеницы,
в среднем за 2004-2007 гг.
|
Обработка почвы |
Удобрения |
Фаза кущения |
Фаза выход в трубку |
Фаза колошения |
|||||
|
Белок |
N |
Белок |
N |
Белок |
N |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
Чистый пар |
|||||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
2,79 |
0,49 |
5,00 |
0,88 |
6,29 |
1,10 |
||
|
N30 |
2,97 |
0,52 |
5,38 |
0,94 |
6,59 |
1,16 |
|||
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
2,75 |
0,48 |
4,97 |
0,87 |
6,06 |
1,06 |
||
|
N30 |
3,01 |
0,53 |
5,16 |
0,91 |
6,50 |
1,14 |
|||
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
2,62 |
0,46 |
4,68 |
0,82 |
5,84 |
1,02 |
||
|
N30 |
2,81 |
0,49 |
4,95 |
0,87 |
6,33 |
1,11 |
|||
|
Окончание табл. 2 |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
Занятый пар |
|||||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
2,77 |
0,49 |
4,53 |
0,79 |
6,09 |
1,07 |
||
|
N30 |
2,89 |
0,51 |
4,85 |
0,85 |
6,50 |
1,14 |
|||
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
2,65 |
0,46 |
4,66 |
0,82 |
6,01 |
1,05 |
||
|
N30 |
2,97 |
0,52 |
5,00 |
0,88 |
6,32 |
1,11 |
|||
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
2,51 |
0,44 |
4,33 |
0,76 |
5,82 |
1,02 |
||
|
N30 |
2,65 |
0,47 |
4,54 |
0,80 |
6,13 |
1,08 |
|||
|
Сидеральный пар |
|||||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
2,86 |
0,50 |
5,13 |
0,90 |
5,97 |
1,05 |
||
|
N30 |
3,00 |
0,53 |
5,55 |
0,97 |
6,45 |
1,13 |
|||
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
2,94 |
0,52 |
5,16 |
0,91 |
5,97 |
1,05 |
||
|
N30 |
3,02 |
0,53 |
5,38 |
0,94 |
6,49 |
1,14 |
|||
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
2,78 |
0,49 |
5,01 |
0,88 |
5,78 |
1,01 |
||
|
N30 |
2,87 |
0,50 |
5,18 |
0,91 |
6,23 |
1,09 |
|||
Урожайность озимой пшеницы по чистому пару по сравнению с занятым и сидеральным парами была выше на 0,75 т/га и на 0,16 т/га, соответственно. Масса 1000 зерен в звене севооборота с чистым паром составила в среднем 44,27 и 44,53 г в звене севооборота с занятым паром, в звене с сидеральным – 44,23 г.
Наибольший урожай зерна озимой пшеницы по чистому пару – 2,79 т/га, по занятому пару – 2,25 т/га и по сидеральному – 2,60 т/га получен на вариантах без проведения осенней механической обработки почвы при применении двукратной азотной подкормки по 30 кг/га д.в. Данным вариантам соответствовали и наибольшие значения массы 1000 зерен на уровне 46,6 г (табл. 3).
Вынос общего азота урожаем по чистому пару составил 144,59 кг/га, по занятому – 70,3 кг/га, по сидеральному – 116,28 кг/га. В варианте без применения удобрений вынос азота составил
93,12 кг/га за ротацию.
Применение азотной подкормки в фазу кущения увеличило вынос азота на 23,89 кг/га, а двукратное применение – на 27,92 кг/га в сравнении с контролем.
Наибольший вынос азота отмечался при «нулевой обработке почвы» – в среднем
123,58 кг/га, что на 10% выше, чем в варианте со вспашкой на 25-27 см, и на 22%, чем в варианте рыхление на 10-12 см.
Содержание азота в зерне по чистому пару составило 2,3%, по занятому – 2,2% и 2,1% – сидеральному. При применении прикорневой подкормки азотом (N30) в фазу кущения содержание азота в зерне было в среднем 2,2%, что на 6,3% выше, чем в варианте без применения удобрений. Двукратное применение азотных подкормок в дозе 30 кг/га д.в. увеличивало содержание азота в зерне в среднем на 8,4%, в сравнении с контролем.
Наивысшее содержание азота в зерне (2,42-2,44%) отмечалось в вариантах по чистому пару при вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см при двукратном применении азотных подкормок.
Содержание белка в зерне озимой пшеницы по чистому пару на 4,9 и 9,4% выше, чем по занятому и сидеральному.
При возрастании белковости зерна в зависимости от условий выращивания повышается и содержание всех белковых фракций в зерне, но не в одинаковой мере: более всего проламинов, меньше глютелинов и еще меньше альбуминов и глобулинов. При этом содержание клейковинных фракций составило в среднем 5,55 и 2,99%.
Наибольшее содержание белка по всем паровым предшественникам отмечалось при вспашке на 25-
При двукратном внесении азотных подкормок увеличивалось содержание фракций проламинов и глютелинов, что составило в среднем 5,55 и 3,02% соответственно. Под влиянием азотных удобрений повышалась и концентрация белка в зерне – это результат усиления синтеза белка,
т.е. абсолютное увеличение его количества в зерне.
Таблица 3
Влияние предшественников, основной обработки почвы и удобрений на урожайность
озимой пшеницы, содержание белка и азота в зерне в фазе полной спелости
и вынос азота с урожаем, в среднем за 2004-2007 гг.
|
Обработка почвы |
Удобрения |
Урожайность, ц/га |
Белок |
N в зерне, % |
Общий вынос азота урожаем, кг/га |
Вынос N |
|
Чистый пар |
||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
23,7 |
12,74 |
2,24 |
125,80 |
5,31 |
|
N30 |
25,5 |
13,65 |
2,39 |
155,30 |
6,09 |
|
|
N30+N30 |
25,9 |
13,92 |
2,44 |
163,70 |
6,32 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
22,4 |
12,61 |
2,21 |
110,90 |
4,95 |
|
N30 |
24,3 |
13,36 |
2,34 |
138,30 |
5,69 |
|
|
N30+N30 |
25,0 |
13,80 |
2,42 |
132,50 |
5,30 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
24,7 |
12,10 |
2,12 |
129,40 |
5,24 |
|
N30 |
27,0 |
13,00 |
2,28 |
166,30 |
6,16 |
|
|
N30+N30 |
27,9 |
13,12 |
2,30 |
179,10 |
6,42 |
|
|
Занятый пар |
||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
14,8 |
11,84 |
2,07 |
45,30 |
3,06 |
|
N30 |
17,1 |
12,90 |
2,26 |
66,00 |
3,86 |
|
|
N30+N30 |
18,6 |
13,58 |
2,38 |
82,40 |
4,43 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
14,3 |
11,91 |
2,08 |
42,50 |
2,97 |
|
N30 |
16,2 |
12,61 |
2,21 |
57,90 |
3,58 |
|
|
N30+N30 |
17,3 |
13,14 |
2,31 |
69,00 |
3,99 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
18,4 |
11,34 |
1,99 |
67,30 |
3,66 |
|
N30 |
20,3 |
12,29 |
2,16 |
88,90 |
4,38 |
|
|
N30+N30 |
22,5 |
12,78 |
2,24 |
113,40 |
5,04 |
|
|
Сидеральный пар |
||||||
|
Вспашка на 25- |
Без удобрений |
23,2 |
11,79 |
2,07 |
111,36 |
4,80 |
|
N30 |
24,3 |
12,44 |
2,18 |
128,50 |
5,29 |
|
|
N30+N30 |
23,3 |
12,49 |
2,19 |
118,83 |
5,10 |
|
|
Рыхление на 10- |
Без удобрений |
22,0 |
11,47 |
2,01 |
97,24 |
4,42 |
|
N30 |
23,8 |
11,89 |
2,09 |
118,30 |
4,97 |
|
|
N30+N30 |
22,1 |
12,18 |
2,14 |
104,50 |
4,73 |
|
|
«Нулевая» обработка |
Без удобрений |
23,5 |
11,19 |
1,96 |
108,30 |
4,61 |
|
N30 |
25,4 |
11,83 |
2,07 |
133,60 |
5,26 |
|
|
N30+N30 |
24,6 |
11,90 |
2,08 |
125,90 |
5,12 |
|
Примечание. Дисперсионный анализ полученных в опыте данных по урожайности каждого года исследований с расчетами НСР05 показал, что все результаты опыта достоверны.
Заключение. Формирование высокого урожая и высокой белковости зерна озимой пшеницы являются конечным результатом ряда сложных физиолого-биохимических процессов, направленность которых, прежде всего, определяется генетическими особенностями сорта, на интенсивность проявления которых большое влияние оказывают погодные условия и различные агротехнологии выращивания. Обеспеченность почвы нитратным азотом в слое почвы 0-30 см под посевами озимой пшеницы была наибольшей по чистому пару, по вспашке и при двукратном внесении азотных подкормок. Получение высоких урожаев и высокой белковости зерна невозможно без применения удобрений. По полученным результатам исследований наибольшая урожайность (27,9 ц/га) и масса 1000 зерен (46,8 г) озимой пшеницы получена в звене севооборота с чистым паром при нулевой обработке почвы и при применении прикорневой подкормки азотом (N30) в фазу кущения и некорневой подкормки (N30) под налив зерна. При этом наименьшие значения общего выноса азота с урожаем составили по вспашке на 25-27 см – 163,7 кг/га, при рыхлении почвы на 10-12 см – 132,5 кг/га, что на 10 и 22% соответственно ниже значений при «нулевой обработке почвы». Наибольшее содержание азота (2,44%) в зерне отмечалось в звене севооборота с чистым паром по вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см при двукратном внесении азотных подкормок в дозе 30 кг/га д.в., что способствовало большему формированию белковости зерна (13,80 и 13,92%) и накоплению его клейковинных фракций.
1. Zelenin, I. N. The influence of agricultural techniques on the productivity of winter wheat and grain quality / I. N. Zelenin, V. I. Yeliseyev, A. A. Kurochkin // Bulletin of the Altai GAU. – 2011. – № 10 (84). – C. 5.
2. Orlov, A. N. Energy-saving methods of cultivation of winter wheat in the middle Volga region, forest-steppe / A. N. Orlov, N. N. Tikhonov // Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. – 2013. – № 1 (21). – P. 34-37.
3. Morozov, V. I. Quality of winter wheat grain at biologization of crop rotations of forest-steppe of Volga region / V. I. Morozov, M. I. Podsevalov, D. E. Ayupov / Bulletin of Ulyanovsk state agricultural Academy. – 2016. – № 1 (33). – P. 33-39.
4. Zakharova, N. N. The yield and quality of winter wheat grain in the forest-Steppe of the Middle Volga region / N. N. Zakharova, N. G. Zakharov, R. Mustafina // Biological intensification of systems of agriculture: experience and prospects of development in modern conditions of development : mat. conf. – 2016. – P. 56-61.
5. Savchenko, I. V. Quality and productivity of agricultural crops / I. V. Savchenko // Achievements of science and technology of agrarian and industrial complex. – 2010. – № 11. – P. 3-4.
6. Bakaeva, N. P. Methods selection of protein and its fractions from the grain of winter wheat varieties Volga 86 / N. P. Bakaeva, N. Yu. Korzhavina // Bulletin of the Buryat State Academy of agriculture name V. R. Filipov. – 2015. – № 3 (40). – P. 7-11.
7. Saltykova, O. L. Effect of agronomic practices on yield, removal of nitrogen from the soil, nitrogen content and protein in grain of winter wheat / O. L. Saltykova, N. P. Bakaeva // Innovative science and technology AIC: proceed-ings. – Kinel, 2018. – P. 161-165.
