The Effectiveness of Intensification Techniques in the Buckwheat Cultivation in the Middle Volga Region Conditions

Full Text

Введение

Гречиха является основной крупяной культурой, которая широко культивируется как в Российской Федерации, так и за рубежом. Несмотря на достижения в селекции этой культуры средняя урожайность гречихи посевной остается достаточно низкой [11].

В настоящее время в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур все больше используются факторы, направленные на оптимизацию минерального питания растений. Одним из приемов увеличения валового сбора зерна являются некорневые подкормки микроэлементами. Это позволяет обеспечить потребность сельскохозяйственных культур в питательных элементах в наиболее критические для формирования урожая периоды [5].

Многочисленные исследования показали высокую отзывчивость растений на внесение микроэлементов, которые участвуют в биохимических процессах и помогают формировать дополнительный урожай [2; 6; 8].

Еще одним фактором, который сильно влияет на величину валового сбора зерна гречихи, является технология уборки [10]. Из-за особенностей гидротермических условий в период полного созревания зерна сроки традиционной двухфазной уборки могут сдвинуться, что влечет за собой серьезные потери зерна [9]. В переувлажненные годы наиболее перспективным способом уборки может быть однофазная уборка, включающая в себя прямое комбайнирование с предварительной десикацией посевов. Исследования показывают, что потери зерна при десикации посевов сокращаются на 3-4 ц/га [3].

При этом стоит отметить, что в литературе отсутствуют исследования по изучению эффективности совместного применения данных агроприемов. Цель данной работы – оценить эффективность применения приемов возделывания гречихи сорта Яшьлек, включающих в себя листовые подкормки и способы уборки.

Материалы и методы исследований

Исследования проводились на полях Лаишевского муниципального района Республики Татарстан с 2019 по 2021 гг. Почва участка – серая лесная среднесуглинистая. Содержание питательных элементов колебалось в зависимости от года исследования. Обменный калий и подвижный фосфор определяли по Кирсанову, их количество составило 92-121 и 219-260 мг/кг почвы соответственно. Содержание гумуса варьировало в пределах 3,6 -4,0%, рН солевой вытяжки колебалась от 6,3 до 6,6.

Посев делянок гречихи обыкновенной выполняли сеялкой   Wintersteiger   рядовым   способом с нормой высева 2,0 млн. штук всхожих семян на гектар при наступлении оптимальных для гречихи температуры прогревания почвы на глубине залегания семян и при стабильных среднесуточных температурах воздуха. Технология обработки почвы и ухода за посевами – общепринятая для Республики Татарстан. Площадь учетной делянки составила 7 м2, размещение делянок – рендомизированное в четырёхкратной повторности.

Объектом для изучения был выбран сорт Яшьлек, селекции Татарского НИИСХ, допущенный к возделыванию в шести гречихосеющих регионах Российской Федерации. Опыт был заложен по схеме двухфакторного опыта, где: Фактор А – сроки внесения листовых подкормок баковой смесью, состоящей из комплексных удобрительных составов, разработанных и поставляемых на российский рынок Норвежской химической компанией «Yara»: 1. Контроль, без подкормки; 2. Некорневая подкормка в фазу «начало цветения»; 3. Некорневая подкормка в фазу «начало плодообразования»; 4. Некорневая подкормка в фазу «начало побурения плодов».

Баковая смесь включает следующие составы: YaraVita AGRIPHOS 1л/га + Yara KRISTALON коричневый 2 кг/га + Карбамид 5 кг/га+ YaraVita MANTRAC PRO 1 л/га + YaraVita BORTRAC 2 л/га.

Краткая характеристика удобрений: 

YaraVita AGRIPHOS – удобрение, содержащее в жидкой форме фосфор, калий и микроэлементы. Содержание фосфора (P2O5) – 29,1 %, калия (K2O)

– 6,5 %, меди (Cu) – 1 %, железа (Fe) – 0,3 %, марганеца (Mn) – 1,4 %, цинка (Zn) – 1 %. 

Yara KRISTALON коричневый – комплексное водорастворимое удобрение в состав которого входит: азот – 3 %, фосфор – 11 %, калий – 38 %, магний – 4 %, сера – 27,5 %, Железо – 0,07 %, бор – 0,025 %, молибден – 0,004 %, марганец – 0,04 %, медь – 0,01 %, цинк – 0,025 %, сера – 11 %, магний – 2,4 %, нитратный азот – 3 %.

YaraVita MANTRAC PRO – жидкое удобрение, содержащее максимальную концентрацию марганца, и содержит азот. Содержание азота (N) – 3,8 %, марганца (Mn) – 27,4 %.

YaraVita BORTRAC – это жидкое удобрение, обладающее максимальной концентрацией бора. Содержание азота (N) – 4,7 %, бора (B) – 10,9 %.

Фактор Б – технология уборки:

1. Раздельный (двухфазный) способ. При созревании 90 % семян на растениях гречихи производилось скашивание делянок в валки с высотой среза 15-18 см. Подбор и обмолот валков производили при подсыхании биомассы до  оптимальных  значений  влажности.

2. Способ прямого комбайнирования. При побурении 80-85 % плодов на растениях проводили обработку делянок препаратом Торнадо 500 (действующее вещество – глифосат, изопропиламинная соль) с концентрацией 500 г/л. Норма расхода препарата составила 2 л/га. Через 7-10 дней после обработки, при подсыхании растений на корню, производили прямое комбайнирование делянок.

Температурный режим вегетационного периода сильно варьировал по годам исследования (рис. 1). Многолетними исследованиями доказано, что оптимальная среднесуточная температура для роста и развития растений гречихи лежит в диапазоне 18-20 оС. За время проведения исследования термические условия практически не попадали в оптимальный диапазон среднесуточных температур. Так, в начале вегетации гречихи посевной среднесуточная температура в 2019 и 2020 гг. была существенно ниже оптимального значения, а в 2021 году превзошла верхнюю границу оптимума на 2,2°С.

Рисунок 1. Среднесуточная температура, °С

 

Рисунок 2. Количество выпавших осадков, мм

 

В межфазный период «всходы – бутонизация» происходит закладка всех метамеров растений. В 2019 и 2020 гг. среднесуточная температура в данный период находилась в оптимальных границах и составила 20,5 и 18,3 °С соответственно. В 2021 году в данный межфазный период отмечалось понижение среднесуточной температуры до 16,6 °С, что повлияло на снижение потенциальной урожайности изучаемого сорта.

Во второй половине онтогенеза гречихи, когда начинается процесс цветения, температурный режим играет огромную роль в формировании продуктивности растений. В этот период 2019 год можно выделить как благоприятный по температурному режиму, так как в большинстве фаз развития среднесуточные температуры не выходили из оптимального значения. Высокие среднесуточные температуры 2020 и 2021 года, начиная с фазы начала цветения, не позволили реализовать весь урожайный потенциал за счет большого количества дней с температурой от 25 оС и выше.

Для формирования урожая 2 т/га зерна и 5 т/ га соломы гречихи требуется примерно 3500 тонн воды на гектар, что примерно соответствует 350 мм выпавших осадков в течение всей вегетации [1]. В Республике Татарстан оптимальной нормой выпавших осадков считается 450 мм за весь период вегетации (рис. 2). Количество выпавших осадков за все время проведения исследования было существенно меньше оптимального значения по всем фазам развития растений, за исключение межфазного периода «начало побурения плодов – созревание». Наиболее критическими периодами в отношении осадков являются «всходы – бутонизация» и «цветение – плодообразование». Как видно из графика, в данные периоды выделяется только 2019 год, где количество осадков было выше по сравнению с остальными годами.

Количество выпавших осадков на уровне оптимального значения или выше в межфазный период «начало побурения плодов – созревание» ведет за собой снижение потенциальной урожайности за счет начал ремонтантности и оттока питательных веществ в цветки, особенно если отмечается острая нехватка влаги в критические периоды. Под эти условия попадают 2019 и 2020 год. В условиях

Республики Татарстан 2021 год был аномальным по своим гидротермическим условиям, в течение всего вегетационного периода отмечался сильный дефицит влаги в сочетании с высокими среднесуточными температурами.

Качественные показатели определяли по ГОСТу: натуру зерна – по ГОСТ 10840-2017, массу тысячи семян – по ГОСТ 12042-80. Полученные в ходе исследования данные были статистически обработаны согласно общепринятой методике [4].

Результаты и их обсуждение

Проведенные исследования показывают отзывчивость гречихи сорта Яшьлек на проведение листовых подкормок (табл. 1). Гидротермические условия 2019 года позволили реализовать урожайный потенциал сорта на самом высоком уровне за весь период исследований при подкормке растений в фазе начала цветения, фазе побурения плодов.

Прибавка урожайности к контролю у этих вариантов составила 36…42 %. В опыте 2020 года, также подкормки, проведенные в начале цветения, обеспечили прибавку при раздельной уборке, но разница с контролем при однофазной уборке была не достоверной. 2021 год был наиболее экстремальным по количеству атмосферных осадков, что стало причиной крайне низкой урожайности, тем не менее листовые подкормки несколько увеличили выход зерна с гектара.

Сравнение вариантов подкормки показало одинаковую положительную динамику на обоих технологиях уборки. Также, как и при раздельной уборке, подтвердилась эффективность листовых внесений по сравнению с контролем в начале цветения при однофазной уборке. На этих вариантах урожайность была выше. Так, при подкормке в начале цветения раздельная уборка позволила получить 1,42 т/га, а при однофазном способе уборке на этом варианте сформировано 1,62 т товарного зерна с гектара. Вероятно, это связано с уменьшением потерь при уборке, величина которой составляет 14 и более процентов. В среднем за три года на вариантах с однофазной уборкой получена прибавка урожая от листовых подкормок по сравнению с контролем от 0,24 до 0,47 т/га. Таблица 1. Урожайность зерна гречихи в зависимости от сроков подкормки и технологии уборки, т/га

 

Сроки проведения	Раздельный способ уборки				Однофазный способ уборки
листовых подкормок	2019	2020	2021	Среднее	2019	2020	2021	Среднее
Контроль (без обработок)	1,80	1,17	0,27	1,08	1,80	1,31	0,34	1,15
Начало цветения	2,56	1,44	0,25	1,42	3,05	1,32	0,50	1,62
Начало плодообразования	1,70	1,08	0,32	1,03	2,87	1,07	0,28	1,41
Начало побурения плодов	2,48	1,07	0,41	1,32	2,44	1,23	0,50	1,39
НСР05 варианты НСР05 фактор А НСР05 фактор В НСР05 фактор АВ	0,72 0,36 0,51 -	0,26 0,18 -	0,10 0,07 0,05 -	-	-	-	-	-

 

Таблица 2. Влияние технологических приемов на массу тысячи плодов гречихи сорта Яшьлек, г

 

Сроки проведения	Раздельный способ уборки				Однофазный способ уборки
листовых подкормок	2019	2020	2021	Среднее	2019	2020	2021	Среднее
Контроль (без обработок)	27,65	34,65	29,50	30,60	33,65	30,90	31,00	31,85
Начало цветения	33,75	30,80	28,43	30,99	36,75	31,15	29,03	32,31
Начало плодообразования	31,62	36,60	28,87	32,36	32,75	30,25	28,37	30,46
Начало побурения плодов	33,50	34,85	30,70	33,02	33,75	29,50	28,80	30,68
НСР05 варианты НСР05 фактор А НСР05 фактор В НСР05 фактор АВ	2,47 1,24 1,75 1,75	3,02 1,51 2,14	- - - -	-	-	-	-	-

 

Таблица 3. Влияние технологических приемов на формирование натурной массы плодов гречихи сорта Яшьлек, г/л

 

Сроки проведения листовых	Раздельный способ уборки				Однофазный способ уборки
подкормок	2019	2020	2021	Среднее	2019	2020	2021	Среднее
Контроль (без обработок)	549	534	544	542	565	511	527	534
Начало цветения	502	514	507	528	589	560	541	563
Начало плодообразования	540	518	546	535	578	536	570	561
Начало побурения плодов	531	523	543	532	598	552	523	558
НСР05 варианты НСР05 фактор А НСР05 фактор В НСР05 фактор АВ	13,70 6,85 9,69 9,69	15,52 7,76 10,97 10,97	30,04 21,25 21,25	-	-	-	-	-

 

При двухфазной уборке дополнительная урожайность на варианте с подкормкой при побурении семян составила 0,24 т/га, а на варианте подкормки в начале цветения – 0,36 т/га. Подкормка, проведенная в фазу «начало плодообразования», не оказала стимулирующего эффекта на величину урожайности. Лучшим сроком проведения подкормок было начало цветения.

Из всех изучаемых факторов наибольшую долю влияния при формировании урожая внесли некорневые подкормки микроэлементами. В 2019 году доля этого фактора составила 33,1 %, в 2020 году – 35,6 %, а в 2021 – 46,7 %.

Для крупяного производства одним из важнейших технологических характеристик является масса тысячи плодов. В проведенных исследованиях было выявлено, что крупность плодов сорта Яшьлек существенно менялась по вариантам опыта (табл. 2).

Существенными различия были по годам исследований. Максимальные значения крупности плодов отмечали в наиболее благоприятном по гидротермическим условиям 2019 году, когда варьирование массы 1000 плодов по опыту составило 27,6 г в контрольном варианте при двухфазной уборке до 36,75 г при подкормке в начале цветения и однофазной уборке гречихи. В условиях недостатка влаги (2019 г.) некорневые подкормки микроэлементами не оказывали положительного влияния на крупность плодов сорта Яшьлек. Величина массы 1000 плодов в этот год варьировала от 28,4 г до 30,7 г на вариантах с подкормками, тогда как на контроле при однофазной уборке ее величина составила 31,0 г.

Можно заметить, что в среднем за годы исследований крупность плодов при двухфазной уборке увеличивалась на вариантах с подкормкой в период образования и налива плодов на 1,76 …2,42 г (32,36…33,02 г против контроля – 30,6 г). А при однофазной уборке эти варианты, напротив, уступали контролю и варианту с подкормкой в начале цветения на 1,63…1,85 г.

Влияние изучаемых факторов на формирование крупности семян изменялось в зависимости от гидротермических условий. Так, в 2019 и 2021 годах максимальное влияние оказали некорневые подкормки микроэлементами: 41,41 % и 24,07 % соответственно. В 2020 году масса тысячи плодов формировалась под взаимодействием двух факторов (21,09 %).

Еще одним важным технологическим параметром является натура зерна, которая является показателем выполненности плодов гречихи (табл. 3). Анализируя полученные данные, можно отметить, что лучшими вариантами по выполненности плодов были подкормки и однофазная уборка. На этих вариантах натурная масса плодов была выше на 26…35 г/л. Низкая натура плодов на вариантах двухфазной уборки связана с тем, что увеличение крупности плодов здесь происходило за счет увеличения крылатости плодов, объема и доли пленки в плодах, что отрицательно коррелирует с натурной массой. Даже в благоприятный по гидротермическим условиям 2019 год при двухфазном способе уборки увеличение массы тысячи плодов не сопровождалось качеством их налива. Наиболее оптимально сочетались масса 1000 плодов и натурная масса у сорта Яшьлек на варианте с подкормкой в начале цветения и при однофазной уборке. Способы уборки оказывали наибольшее воздействие при формировании натуры зерна в 2019 году (70,8 %), и в 2021 году (29,20 %). А в 2020 году натура зерна сформировалась под совместным воздействием изучаемых приемов (51,78 %).

Выводы

Сорт Яшьлек является сортом интенсивного типа, положительно отзывающимся на отдельные факторы интенсификации.

Листовые подкормки способствовали получению дополнительного урожая относительно контроля до 20…40 %. Максимальная отдача от листовых подкормок обеспечивалась в годы с достаточным режимом влагообеспечения растений. Наиболее оптимальным сроком некорневого внесения микроэлементов было начало цветения. При однофазной уборке за счет сокращения потерь сбор урожая увеличивался по вариантам опыта до 14 % и более.

Максимальные значения крупности плодов отмечали в наиболее благоприятном по гидротермическим условиям 2019 году. Увеличение крупности плодов на вариантах с подкормкой при двухфазной уборке не способствовало увеличению натурной массы плодов и было обусловлено увеличением объема плодов за счет крылатости и доли пленки в общей массе плодов. В условиях недостатка влаги некорневые подкормки микроэлементами не оказывали положительного влияния на массу 1000 плодов сорта Яшьлек.

Наиболее оптимально сочетались масса 1000 плодов и натурная масса у сорта Яшьлек на варианте с подкормкой в начале цветения и при однофазной уборке.

Авторский вклад. Авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования, ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.

Конфликт интересов.  Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Author’s contribution. Authors of this research paper have directly participated in the planning, execution and analysis of this study. Authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest.  Authors declare no conflict of interest.

About the authors

Lilia R. Klimova

Tatar Research Institute of Agricultural Sciences «Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences»

Author for correspondence.
Email: li21@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7333-2386

Junior Researcher

Russian Federation, Orenburg tract str. 48, Kazan, Republic of Tatarstan

Fanusia Z. Kadyrova

Kazan State Agricultural University

Email: info@kazgau.com
ORCID iD: 0000-0001-7093-3269

Dr. Sci. (Agr.), Professor

Russian Federation, K. Marx str., 65, Kazan, Republic of Tatarstan

References

Supplementary files