Email this article Grain crop yields under rain-fed conditions in the steppe zone of the Southern Urals
- Authors: Skorokhodov V.Y.1, Kaftan Y.V.1, Maksyutov N.A.1, Zenkova N.A.1, Skorokhodova E.N.1
-
Affiliations:
- Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 107, No 1 (2024)
- Pages: 161-175
- Section: Geoponics and crop production
- URL: https://journals.rcsi.science/2658-3135/article/view/262659
- DOI: https://doi.org/10.33284/2658-3135-107-1-161
- ID: 262659
Cite item
Full Text
Abstract
Weather conditions, soil moisture, nutrient content, both plant and microbial, precursors and weediness of agrocenoses affect the productivity of crop rotations and permanent crops. The purpose of the study was to determine the yield of agricultural crops grown on rainfed soils in 2023 and to evaluate the impact of different crop rotations on the yield of spring wheat and barley under drought conditions. The research was carried out by researchers of the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies of the Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies RAS between 1990 and 2023 on a stationary site located near the Nezhinka village, Orenburg Region (51.7756125°N and 55.306547°E). The soil of the experimental plot belongs to southern carbonate, low-humus, heavy-loamy black soils with a humus content in the arable layer of 3.2-4.0%. The experimental design explores options for cultivating spring durum wheat (Orenburgskaya 21), spring soft wheat (Uchitel’) and barley (Anna) in six-field, two-field and permanent crops. A feature of the early spring drought of 2023 is the negative impact of the use of mineral fertilizers, which is expressed by a decrease in the yield of grain crops against a fertilized background. The decrease in the yield of spring durum wheat in 2023 when using mineral fertilizers in crop rotations ranged from 1.31 centners (in crop rotation with green manure) to 2.46 centners (in crop rotation with winter crops). The experiment noted a decrease in the yield of spring wheat on a fertilized background after peas by 0.6 centners and after corn by 2.0 centners per 1 ha. Cultivation of barley using mineral fertilizers is accompanied by a positive effect and the highest crop yield is in a six-field with green manure, in the aftereffect of peas (11.34 c), millet (10.85 c) and corn (9.3 c per 1 ha). Mono-cultivation of barley is accompanied by a decrease in crop yield compared to cultivation in crop rotation (8.27 centners), and it increases to 9.23 centners per 1 ha in double-field durum wheat.
Full Text
Введение.
На сегодняшний день устойчивость и стабильность биосистемы в целом достигается за счёт использования севооборотов (Азизов З.М. и др., 2020; Горянин О.И. и Щербинина Е.В., 2020). Помимо природно-климатических факторов и условий выращивания растений на изменение продуктивности сельскохозяйственных культур оказывают влияние водный и питательный режимы, биоактивность почвы и др. (Ложкин А.Г. и др., 2018; Максютов Н.А. и др., 2015).
Сельскохозяйственные культуры, возделываемые в паровых полях как на корм животным, так и зелёное удобрение оказывают положительное влияние на плодородие почвы и увеличение продуктивности агроценозов. Использование в севооборотах бобово-злаковых и зернобобовых культур способствует восстановлению почвенного плодородия и в целом повышает продуктивность пашни. Возделывание в севооборотах сидеральных культур также способствует повышению почвенного плодородия и увеличивает сбор сельскохозяйственной продукции с гектара (Долгополова Н.В., 2015; Неверов А.А., 2022; Максютов Н.А. и др., 2014).
На продуктивность севооборотов и при возделывании культур в бессменных посевах влияют погодные условия, влажность почвы, содержание элементов питания, как растений, так и микроорганизмов, предшественник и засорённость агроценозов. В условиях большого дефицита влажности отмечается отрицательное воздействие среднесуточных температурных периодов, тем самым создаётся стрессовая ситуация для растений, приводящая в отдельные годы к гибели посевов (Елисеев И.П. и др., 2020; Смуров С.И. и др., 2020).
Выпавшие осадки летнего периода, особенно их недобор в засушливый год, способствуют снижению объёма зерновой продукции. Локальные изменения агрометеорологических условий и продуктивности культур в севооборотах при возделывании на богаре приводят к необходимости корректировки структуры посевных площадей и обновлению агротехнологий (Скороходов В.Ю., 2004; Балакшина В.И., 2016).
Цель исследования.
Определить урожайность сельскохозяйственных культур, возделываемых на богаре в 2023 году. Дать оценку влияния различных севооборотов на формирование урожайности яровой пшеницы и ячменя в условиях засухи.
Материалы и методы исследования.
Объекты исследования. Яровая твёрдая пшеница Оренбургская 21, яровая мягкая пшеница Учитель, ячмень Анна.
Характеристика территорий и природно-климатические условия. Исследования проводились сотрудниками отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН на стационарном участке, расположенном близ села Нежинка Оренбургского района Оренбургской области (51.7756125о с. ш. и 55.306547 в. д.). Почва опытного участка – чернозём южный карбонатный малогумусный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое почвы 3,2-4,0 %, общего азота -0,2-0,31 %, общего фосфора – 0,14-0,22 %, подвижного фосфора – 1,5-2,5 мг, обменного калия – 30-38 мг на 100 г почвы, рН почвенного раствора – 7,0-8,1. Наименьшая полевая влагоёмкость в 0-100 см, 0-150 см слоях почвы составляет 297 мм (27,1 %) и 389 мм (25,4 %) соответственно.
В апреле 2023 года среднесуточная температура воздуха составила 10,3 °С при норме 4,8 °С. Погода мая сопровождалась дефицитом осадков (16 мм), засушливыми днями (22) и превышением температурного режима на 2,5 °С.
Схема эксперимента. Исследования проводились сотрудниками отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН в период с 1990 по 2023 годы на стационарном участке. В 2023 году полевой опыт закладывался в 4 повторениях. Размер делянок – 14,4×90 м (в шестиполье), 7,2×90 (в двуполье и бессменных посевах), длина агрофона с применением минеральных удобрений (N40P80K40) составила 30 м, неудобренного фона – 60 м.
Схема опыта:
- Яровая твёрдая пшеница: а) в шестиполье по чёрному, почвозащитному и сидеральному парам; б) в двуполье по мягкой пшенице, кукурузе, гороху, просу; в) бессменно.
- Яровая мягкая пшеница: а) в шестиполье по твёрдой пшенице в последействии различных видов пара (3-е поле севооборотов); б) в последействии кукурузы, проса, гороха (5-е поле севооборотов); в) бессменно.
- Ячмень:
а) в шестиполье по мягкой пшенице в последействии различных видов пара; б) бессменный посев.
В опыте применялась агротехника, рекомендуемая зональной. Норма высева яровой твёрдой пшеницы (Оренбургская 21) – 4,0 млн шт., яровой мягкой пшеницы (Учитель) – 4,5 млн шт., ячмень (Анна) – 4,0 млн шт. на 1 гектар.
Оборудование и технические средства. Сбор урожая проводился механизировано комбайном Сампо-500 (Финляндия). Влажность почвы определялась методом Воробьёва С.А. по ГОСТ 28268-89. Ручной пробоотборник (ООО ПО «Компонент» г. Великий Новгород, Россия), шкаф сушильный электрический прямоугольный ШС-80 (ОАО «КЗМА», г. Казань, Россия), электронные весы «HIGH-LAND» («Adam Eguipmen Co. LTD», Великобритания).
Результаты исследований.
На агрофоне с применением минеральных удобрений снижалась урожайность зерновых культур в связи с низким содержанием продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см. Влияние на урожайность яровой твёрдой пшеницы в условиях засухи оказывали агрофон и предшественники. В среднем по двум агрофонам урожайность твёрдой пшеницы составила после озимых 3,8 ц, по чёрному, почвозащитному и сидеральному парам соответственно – 2,7, 2,3 и 2,5 ц с 1 га (табл. 1).
Таблица 1. Урожайность яровой твёрдой пшеницы в зависимости по различным предшественникам на двух фонах питания, ц с 1 га
Table 1. Yield of spring durum wheat depending on different precursors on two nutritional backgrounds, c per 1 ha
Севооборот / Crop rotation | Предшественник / Precursor | Данные 2023 года / Data for 2023 | Средняя урожайность по фонам за 1990-2022 гг. / Average yield by background for 1990-2022 | ||||
фон питания / nutritional background | разница урожайности + или – цс 1 га / Yield differences + or – c from 1 ha | средняя урожайность по двум фонам/ average yield for two backgrounds | |||||
удобренный / fertilized | неудобренный / not fertilized | удобренный / fertilized | неудобренный / not fertilized | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Опыт по севооборотам / Experiment in crop rotation | Пар чёрный кулисный (контроль) / Black backstage fallow (control) | 1,62 | 3,75 | -2,13 | 2,7 | 11,1 | 10,7 |
Пар почвозащитный / Soil protection fallow | 1,33 | 3,21 | -1,90 | 2,3 | 12,7 | 11,9 | |
Пар сидеральный / Green manure fallow | 1,83 | 3,14 | -1,31 | 2,5 | 12,9 | 12,4 | |
Озимая рожь по чёрному пару / Winter rye in black fallow | 1,58 | 4,04 | -2,46 | 3,8 | 12,1 | 10,7 | |
Двуполье / Two-field | Кукуруза на силос / Corn for silage | 0,62 | 1,49 | -0,77 | 0,78 | 10,9 | 10,2 |
Горох / Peas | 0,79 | 1,50 | -0,71 | 1,19 | 10,1 | 10,4 | |
Мягкая пшеница / Soft wheat | 0,75 | 0,89 | -0,14 | 0,82 | 10,4 | 9,5 | |
Ячмень / Barley | 0,70 | 0,93 | -0,23 | 0,81 | 8,8 | 7,9 | |
Просо / Millet | 0,62 | 1,35 | -0,63 | 0,99 | - | - | |
Продолжение таблицы 1 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Бессменный посев яровой твёрдой пшеницы / Рermanent sowing of spring durum wheat | 1,00 | 1,06 | -0,06 | 1,03 | 8,9 | 8,4 | |
НСР05 по фактору А=0,19, по фактору В=0,42 / LSD05 by factor A=0.19, by factor B=0.42 | |||||||
Примечание: фактор А – фон почвенного питания, фактор В – предшественник
Note: factor A – is the background of soil nutrition, factor B – is the precursor
Снижение урожайности яровой твёрдой пшеницы в 2023 году при применении минеральных удобрений в севооборотах составило от 1,31 ц (в севообороте с сидератами) до 2,46 ц (в севообороте с озимыми). Возделывание яровой твёрдой пшеницы по непаровым предшественникам сопровождается снижением урожайности культуры. Так, средняя урожайность культуры составила по кукурузе – 0,78 ц, по гороху – 1,19 и по просу – 0,99 ц с 1 га.
В условиях дефицита почвенных влагозапасов непосредственное влияние на урожайность яровой мягкой пшеницы оказывает фон питания.
Использование минеральных удобрений в посевах мягкой пшеницы привело к снижению урожайности культуры по всем предшествующим культурам за исключением твёрдой пшеницы по чёрному пару. С большим запасом продуктивной влаги в варианте с твёрдой пшеницей урожайность яровой мягкой пшеницы составило 3,8 ц с 1 га (табл. 2).
Таблица 2. Урожайность яровой мягкой пшеницы в зависимости по различным предшественникам на двух фонах питания, ц с 1 га
Table 2. Yield of spring soft wheat depending on different precursors on two food backgrounds, c per 1 ha
№ севооборота / No. crop rotation | Предшественник / Precursor | Данные 2023 года / Data for 2023 | Средняя урожайность по фонам за 1990-2022 гг. /Average yield by background for 1990-2022 | ||||
фон питания / nutritional background | разница + или – цс 1 га/ Yield differences + or – c from 1 ha | средняя по двум фонам/ the average for two backgrounds | |||||
удобренный/ fertilized | неудобренный / not fertilized | удобренный/ fertilized | неудобренный/not fertilized | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
2 | Твёрдая пшеница по чёрному пару / Durum wheat by black fallow | 3,71 | 3,85 | -0,14 | 3,8 | 9,8 | 9,4 |
3 | Твёрдая пшеница по почвозащитному пару/ Durum wheat by soil protection fallow | 1,70 | 3,27 | -1,57 | 2,5 | 10,1 | 9,2 |
4 | Твёрдая пшеница по сидеральному пару / Durum wheat by green manure fallow | 2,20 | 3,58 | -1,38 | 2,9 | 9,7 | 8,8 |
1 | Кукуруза на силос /corn for silage | 1,20 | 3,21 | -2,0 | 2,2 | 10,9 | 10,5 |
Продолжение таблицы 2 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1 | Просо /millet | 1,70 | 2,77 | -1,07 | 2,2 | 10,1 | 9,1 |
1 | Горох /peas | 3,20 | 3,81 | -0,61 | 3,5 | 12,1 | 11,7 |
Монопосев яровой мягкой пшеницы /Mono-seeding of spring soft wheat | 2,75 | 4,27 | -1,52 | 3,5 | 8,3 | 7,5 | |
Мягкая пшеница (чередование с твёрдой) / Soft wheat (rotation with durum wheat) | 1,74 | 3,58 | -1,84 | 2,2 | 9,1 | 7,5 | |
НСР05 по фактору А=0,19, по фактору В=0,42/ LSD05 by factor A=0.19, by factor B=0.42 | |||||||
Примечание: фактор А – фон почвенного питания, фактор В – предшественник
Note: factor A – is the background of soil nutrition, factor B – is the precursor
Лучшим предшественником среди культур восстановителей почвенного плодородия является горох. Урожайность яровой мягкой пшеницы в последействии гороха составило в среднем 3,5 ц с 1 га. В опыте отмечается снижение урожайности яровой пшеницы на удобренном фоне после гороха на 0,61 ц, после кукурузы – на 2,0 ц с 1 га. Возделывание культуры в двуполье по твёрдой пшенице и бессменно не приводит к снижению урожайности в сравнении с возделыванием яровой мягкой пшеницы в шестипольных севооборотах. В сидеральном севообороте получена самая высокая урожайность ячменя (10,4 ц с 1 га). В трёх других севооборотах с озимыми, чёрным и почвозащитным паром урожайность культуры ячменя составила 8,0, 9,1 и 8,2 ц с 1 га (табл. 3).
Таблица 3. Урожайность ярового ячменя в зависимости от вида севооборота, предшественника и фона питания, ц с 1 га
Table 3. Yield of spring barley depending on the type of crop rotation, precursor and nutrition background, kg per 1 ha
№ севооборота/No. crop rotation | Начальное звено севооборота, вариант/ Initial element of crop rotation, option | Предшественник ярового ячменя/ Precursor of spring barley | Данные 2023 года / Data for 2023 | Средняя урожайность по фонам за 1990-2022 гг./ Average yield by back ground for 1990-2022 | ||||
удобренный фон/ fertili-zed backg-round | неудобренный фон/ not fertilized background | разница + или -, цс 1 га/ difference + or -, centners per 1 ha | средняя по двум фонам питания/ average for two nutrition-nal background | удобренный/ fertili-zed | неудо-бренный/ not fertili-zed | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | Пар чёрный кулисный –озимые - яровая твёрдая пшеница / black back-stage fallow – winter crops - spring durum wheat | Яровая пшеница по кукурузе /Spring wheat over corn | 7,87 | 7,39 | +0,48 | 7,63 | 16,6 | 14,9 |
Яровая пшеница по просу /Spring wheat over millet | 7,74 | 8,37 | -0,63 | 8,05 | 18,6 | 16,0 | ||
Яровая пшеница по гороху /Spring wheat over peas | 7,79 | 8,91 | -1,72 | 8,35 | 18,3 | 16,2 | ||
Продолжение таблицы 3 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
2 | Пар чёрный кулисный – яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница / black back-stage fallow – spring durum wheat – springs soft wheat | Яровая пшеница по кукурузе/Spring wheat over corn | 6,99 | 9,22 | -2,23 | 8,1 | 18,5 | 16,3 |
Яровая пшеница по просу /Spring wheat over millet | 8,29 | 10,27 | -1,98 | 9,28 | 19,5 | 16,4 | ||
Яровая пшеница по гороху /Spring wheat over peas | 9,17 | 10,58 | -1,41 | 9,87 | 18,3 | 16,7 | ||
3 | Пар почвозащитный – яровая твёрдая пшеница –яровая мягкая пшеница / Soil protection fallow – spring durum wheat – spring soft wheat | Яровая пшеница по кукурузе /Spring wheat over corn | 7,04 | 7,41 | -0,37 | 5,72 | 17,3 | 16,4 |
Яровая пшеница по просу /Spring wheat over millet | 7,75 | 8,62 | -0,87 | 8,18 | 19,0 | 15,9 | ||
Яровая пшеница по гороху /Spring wheat over peas | 11,08 | 10,93 | +0,15 | 0,65 | 18,7 | 16,2 | ||
4 | Пар сидеральный - яровая твёрдая пшеница – яровая мягкая пшеница /Green manure fallow – spring durum wheat – spring soft wheat | Яровая пшеница по кукурузе/Spring wheat over corn | 10,04 | 8,02 | +2,02 | 9,3 | 17,9 | 15,7 |
Яровая пшеница по просу /Spring wheat over millet | 12,41 | 9,29 | +3,12 | 10,85 | 18,7 | 16,2 | ||
Яровая пшеница по гороху /Spring wheat over peas | 12,33 | 10,35 | +1,98 | 11,34 | 17,9 | 15,5 | ||
Двупольный /Two-field | Твёрдая пшеница /Durum wheat | 8,96 | 9,50 | -0,54 | 9,23 |
|
| |
Бессменный посев с 1990 г. / Permanent seeding since 1990 | Ячмень /Barley | 8,25 | 9,50 | -1,25 | 8,87 | 15,2 | 14,4 | |
НСР05 по фактору А=0,35, по фактору В=0,92 / LSD05 by factor A=0.35, by factor B=0.92 | ||||||||
Примечание: фактор А – фон почвенного питания, фактор В- предшественник
Note: factor A – is the background of soil nutrition, factor B – is a precursor
В севообороте с сидеральным паром урожайность ячменя в последействии гороха – 11,34 ц, проса – 10,85 ц и кукурузы – 9,3 ц с 1 га. При возделывании ячменя в сидеральном севообороте с применением минеральных удобрений прибавка зерна культуры составила 2,37 ц с 1 га. В севооборотах с почвозащитным и чёрным паром отмечается снижение урожайности ячменя на удобренном фоне от 0,46 до 1,87 ц с 1 га. В условиях засухи складываются оптимальные условия для возделывания ячменя с высокой биологической активностью почвы на фоне разложения сидеральной массы. Монопосев ячменя по урожайности сравним с возделыванием культуры в севооборотах (8,27 ц с 1 га). Чередование культуры ячменя с твёрдой пшеницей в двуполье повышает урожайность до 9,23 ц с 1 га в сравнении с полученной в шестипольных севооборотах. Почвенные влагозапасы в срок сева ранних зерновых культур зависят от ряда факторов, в том числе от осадков, выпавших в осенне-зимний и ранневесенний период, выносом его с урожайностью предшественника, метеоусловий сельскохозяйственного года, предшествующего посеву культуры и так далее. В 2023 году, по данным Оренбургского ГМЦ, за осенне-зимний (сентябрь-февраль) выпало 251 мм осадков (норма составляет 163 мм). К концу зимы высота снегового покрова составило 42 см. Наибольший запас продуктивной влаги метрового и полутораметрового слоёв почвы отмечен в чёрном пару под посев яровой твёрдой пшеницы (181,2 и 259,0 мм). В период сева твёрдой пшеницы наибольшее количество продуктивной влаги находилось в метровом слое в севообороте с чёрным паром, минимальное – с почвозащитным (табл. 4).
Таблица 4. Запасы продуктивной влаги в почве (мм) под посевами яровой твёрдой пшеницы в шестипольных, двупольных севооборотах и бессменном посеве
Table 4. Reserves of productive moisture in the soil (mm) under spring durum wheat crops in six-field, two-field crop rotations and permanent sowing
Севооборот/ Crop rotation | Предшественник/ Precursor | Слои почвы, см/Soil layers, cm | Влажность почвы/ Soil moisture | Расход продуктивной влаги/ Consumption of productive moisture | ||
в посев/ in sowing | в уборку/ in harvesting | мм/ mm | % | |||
Шестиполье/ Six-field | Пар чёрный/ Black fallow | 0-30 0-100 | 34,3 105,4 | - - | 34,4 105,4 | 34 100 |
Пар почвозащитный /Soil protection fallow | 0-30 0-100 | 25,8 62,3 | - - | 25,8 62,3 | 100 100 | |
Пар сидеральный/ Green manure fallow | 0-30 0-100 | 27,8 84,2 | - 0,2 | 27,8 84,0 | 100 99,7 | |
Озимая рожь / Winter rye | 0-30 0-100 | 27,8 99,0 | 1,0 1,0 | 26,8 98,0 | 96,4 98,9 | |
Двуполье/ Two-field | Кукуруза на силос / Corn for silage | 0-30 0-100 | 24,9 71,7 | 4,2 4,3 | 20,7 67,4 | 83,1 94,0 |
Мягкая яровая пшеница /Soft spring wheat | 0-30 0-100 | 30,3 97,7 | 6,2 6,2 | 24,1 91,5 | 79,5 93,6 | |
Ячмень /Barley | 0-30 0-100 | 27,3 95,3 | 6,4 6,4 | 20,9 88,9 | 76,5 93,2 | |
Горох /Peas | 0-30 0-100 | 30,6 84,7 | - - | 30,6 84,7 | 100 100 | |
Просо /Millet | 0-30 0-100 | 25,7 71,7 | 8,4 8,4 | 17,3 63,3 | 67,3 88,2 | |
Бессменный посев / Permanent sowing | Твёрдая яровая пшеница /Hard spring wheat | 0-30 0-100 | 28,0 64,2 | 9,0 11,7 | 19,0 52,5 | 67,8 81,7 |
Непаровые предшественники яровой твёрдой пшеницы аккумулируют примерно одинаковое количество продуктивной влаги, за исключением бессменного посева. Количество продуктивной влаги в монопосеве к весне составило 64,2 мм, из которых 11,7 мм – остаточная влага. Отсутствует закономерность по влагозапасам в вариантах яровой мягкой пшеницы. Наибольший влагозапас метрового слоя отмечается в севообороте с чёрным паром по твёрдой пшенице и после гороха (125,0 и 126,7 мм соответственно) и небольшое (63,9 мм) – в почвозащитном севообороте (табл. 5).
Таблица 5. Запасы продуктивной влаги в почве (мм) под мягкой яровой пшеницей в шестипольных, двупольных севооборотах и бессменном посеве
Table 5. Reserves of productive moisture in the soil (mm) under soft spring wheat in six-field, two-field crop rotations and permanent sowing
Севооборот/ Crop rotation | Предшественник / Precursor | Слои почвы, см/ Soil layers, cm | Влажность почвы/ Soil moisture | Расход продуктивной влаги/ Consumption of productive moisture | ||
в посев / in sowing | в уборку / in harvesting | мм/ mm | % | |||
Шестиполье/ Six-field | Кукуруза на силос/ Corn for silage | 0-30 0-100 | 28,1 80,3 | 6,2 6,2 | 21,9 74,1 | 77,9 92,2 |
Просо /Millet | 0-30 0-100 | 32,1 113,5 | 9,4 11,1 | 22,7 102,4 | 70,7 90,2 | |
Горох /Peas | 0-30 0-100 | 28,8 126,7 | 11,5 13,4 | 17,3 113,3 | 60,0 89,4 | |
Твёрдая яровая пшеница по чёрному пару/ Hard spring wheat by black fallow | 0-30 0-100 | 27,9 125,0 | 1,0 1,0 | 26,9 124,0 | 96,4 99,2 | |
Твёрдая яровая пшеница по почвозащитному пару/ Hard spring wheat by soil protection fallow | 0-30 0-100 | 24,6 63,9 | 10,0 22,0 | 14,6 41,9 | 59,3 65,5 | |
Твёрдая яровая пшеница по сидеральному пару/ Hard spring wheat by green manue fallow | 0-30 0-100 | 31,1 112,2 | 11,0 20,0 | 20,1 92,2 | 64,6 81,9 | |
Двуполье /Two-field | Твёрдая яровая пшеница / Hard spring wheat | 0-30 0-100 | 24,0 81,1 | - - | 24,0 81,1 | 100 100 |
Бессменный посев / Permanent sowing | Мягкая яровая пшеница / Soft spring wheat | 0-30 0-100 | 28,9 73,4 | 6,8 6,8 | 22,1 66,6 | 76,4 90,7 |
Наибольшее количество остаточной влаги в метровом слое почвы отмечено при уборке твёрдой пшеницы в почвозащитном (22 мм) и сидеральном (20 мм) севооборотах. В шестиполье в качестве предшественника ячменя выступает яровая мягкая пшеница по сборному полю (кукуруза на силос, просо, горох). В период посева ячменя отмечается наименьший влагозапас метрового слоя почвы в последействии проса (92,2 мм), а минимальный – по кукурузе (54,4 мм) и гороху (59,1 мм) (табл. 6).
Таблица 6. Запасы продуктивной влаги в почве (мм) под ячменём в шестипольных, двупольных севооборотах и бессменном посеве
Table 6. Reserves of productive moisture in the soil (m) under barley in six-field, two-field crop rotations and permanent sowing
Севооборот /Crop rotation | Предшественник /Precursor | Слои почвы, см/ Soil layers, cm | Влажность почвы /Soil moisture | Расход продуктивной влаги/ Consumption of productive moisture | ||
в посев /in sowing | в уборку / in harvesting | мм / mm | % | |||
Шестиполье/ Six-field | Мягкая яровая пшеница / Soft spring wheat | 0-30 0-100 | 25,6 54,9 | - 2,1 | 25,6 52,8 | 100 96,1 |
Мягкая яровая пшеница / Soft spring wheat | 0-30 0-100 | 29,4 92,2 | 1,0 3,9 | 28,4 88,3 | 96,6 95,7 | |
Мягкая яровая пшеница / Soft spring wheat | 0-30 0-100 | 25,9 59,1 | 1,0 1,9 | 24,9 57,2 | 96,1 96,7 | |
Двуполье/ Two-field | Твёрдая яровая пшеница/ Hard spring wheat | 0-30 0-100 | 28,5 109,7 | 3,7 4,2 | 24,8 105,5 | 87,0 96,1 |
Бессменный посев/ Permanent sowing | Ячмень /Barley | 0-30 0-100 | 28,1 99,6 | 4,6 7,5 | 23,5 92,1 | 83,6 92,4 |
В двуполье после твёрдой пшеницы влажность почвы составила 109,7 мм. В послеуборочный период во всех вариантах опыта отмечается равное количество остаточной почвенной влаги.
Обсуждение полученных результатов.
Величина урожайности полевых культур, как в севооборотах, так и в монопосевах зависит от выпадения осадков в период вегетации растений и от продуктивных почвенных влагозапасов (Горянин О.И. и др., 2020). Доля влияния продуктивного влагозапаса перед уборкой (остаточная влага после уборки, предшественник) в метровом слое почвы на урожайность сельскохозяйственных культур в шестипольных севооборотах составляет 44,86 %. Применение минеральных удобрений эффективно при возделывании сельскохозяйственных культур на чернозёмах южных, что выражается в значительной прибавке урожайности. Исключение составляют посевы проса в виду биологических особенностей культуры и часто повторяющихся гидротермических стрессов в период вегетации. Многолетнее, ежегодное применение минеральных удобрений в севооборотах монопосевов сельскохозяйственных культур увеличивает накопление макроэлементов и повышает содержание гумуса в почве (Селиванова В.Ю., 2018; Максютов Н.А. и др., 2015; Сумина А.В. и Полонский В.И., 2020). В монопосевах без использования минеральных удобрений снижается почвенная биоактивность. В сопровождении с минеральными удобрениями увеличивается урожайность полевых культур в севооборотах и монопосевах, возделываемых в богарных условиях.
Предшественники яровой твёрдой пшеницы в значительной степени влияют на урожайность культуры. В годы с сильной засушливостью отмечается полная зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от выпавших осадков и температуры воздуха. Степень влияния минеральных удобрений на урожайность зависит как от общего объёма выпавших осадков, так и от характера и равномерности их распределения за вегетационный период (Балашов В.В. и др., 2017; Власов В.Г. и др., 2021). Основным фактором, влияющим на продуктивность культур в севооборотах, является температурный режим. Эффективное использование атмосферных осадков имеет важное значение для получения устойчивых урожаев яровых зерновых культур в засушливых степных районах. Дефицит атмосферных осадков весенне-летнего периода приводит к снижению урожайности яровой мягкой пшеницы в севооборотах. Весенний влагозапас метрового слоя в 150-160 мм обеспечивает получение урожайности сельскохозяйственных культур. В период вегетации яровой мягкой пшеницы наибольший весенний влагозапас по гороховому предшественнику – в верхнем (0-30) и метровом (0-100 см) слоях почвы, что составляет 46,4 и 167,2 мм (Мордвинцев М.П. и Солдаткина Е.А., 2020).
Урожайность ячменя в первую очередь зависит от погодных условий и внесённых удобрений. Влагообеспеченность почвы под посевами ячменя играет основную роль в формировании урожайности зерна. По данным Селивановой В.Ю. (2018), отмечено, что при бессменном посеве ячменя продуктивная влага в метровом слое снижается (особенно при сравнении с севооборотами) с 138,58 до 43,09 мм (Емельянов А.М. и Емельянова Л.К., 2019; Мордвинцев М.П. и др., 2019).
Заключение.
В засушливых условиях при низких влагозапасах периода посева основной фактор воздействия на урожайность культуры яровой мягкой пшеницы – фон питания. В годы с сильной засушливостью снижается эффект применения минеральных удобрений на формирование урожайности яровой пшеницы по различным предшественникам. Выращивание яровой мягкой пшеницы в двуполье и бессменно не приводит к снижению урожайности культуры, а её уровень сравним с полученным в шестипольных севооборотах. Возделывание ячменя при использовании минеральных удобрений сопровождается положительным эффектом и наиболее высокая урожайность культуры в шестиполье с сидератами, в последействии гороха (11,34 ц), проса (10,85 ц) и кукурузы (9,3 ц с 1 га) моновозделывание ячменя не сопровождается снижением урожайности культуры в сравнении с выращиванием в севооборотах (8,27 ц), а в двуполье по твёрдой пшенице она увеличивается до 9,23 ц с 1 га.
About the authors
Vitaliy Yu Skorokhodov
Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: skorohodov.vitali1975@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4179-7784
Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies
Russian Federation, 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051Yuri V Kaftan
Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
Email: yu.kaftan@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6653-7220
Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher of the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies
Russian Federation, 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051Nikolay A Maksyutov
Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
Email: maksyutov.n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5469-3952
Dr. Sci. (Agriculture), Professor, Chief Researcher of the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies
Russian Federation, 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051Natalia A Zenkova
Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
Email: natalya.zenkova1977mail@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1873-2245
Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher of the Department of Agriculture and Resource-Saving Technologies
Russian Federation, 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051Elena N Skorokhodova
Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences
Email: lena.1981.20@mail.ru
applicant, Department of Agriculture and Resourse-Saving Technologies
Russian Federation, 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051References
- Azizov ZM, Arkhipov VV, Imashev IG. Productivity of millet, spring soft and durum wheat in the conditions of arid Volga region. Agrarian Reporter of South-East. 2020;1(24):11-13.
- Balakshina VI. Peculiarities of growing spring wheat in dry steppe zone of the Volgogradskaya oblast. Perm Agrarian Journal. 2016;2(14):4-9.
- Vlasov VG, Zakharova LG, Nikiforova SA. The efficiency of spring soft wheat cultivation in forest-steppe of the Volga region. The Agrarian Scientific Journal. 2021;9:13-18. doi: 10.28983/asj.y2021i9pp13-18
- Goryanin OI, Shcherbinina EV. Improving the technology of spring wheat cultivation in the Volga region. The Agrarian Scientific Journal. 2020;6:11-14. doi: 10.28983/asj.y2020i6pp11-14
- State Standard 28268-89. Soils. Methods of determination of moisture, maximum hygroscopic moisture and moisture of steady plant fading. Introduction 1990-06-01. Moscow: Standartinform; 2006:7 р.
- Dolgopolova NV. Dynamics of nutrient elements in spring durum wheat cultivation under different predecessors and fertilization backgrounds. Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. 2015;4:51-53.
- Eliseev IP, Eliseev LV, Stepanov AV. Dynamics of productivity and cost of barley grain depending on weather conditions in the Chuvash republic. Vestnik Chuvash SAA. 2020;2(13):13-20. doi: 10.17022/853m-jp34
- Emelyanov AM, Emelyanova LK. The dynamics of productive moisture in grain crop rotation at dry steppe of Buryatia. Bulletin of the BSSA named after V.R. Filippov. 2019;1(54):25-35.
- Lozhkin AG, Mal'chikov NN, Myasnikova MG. Spring durum wheat in the conditions of forest-steppe region of the Chuvash republic. Grain Economy of Russia. 2018;4(58):59-62. doi: 10.31367/2079-8725-2018-58-4-59-62
- Mordvintcev MP, Kaliakhmetov TE, Baysiitova MS. Analysis of varietal resources of main spring grain crops used in agricultural production of the Adamovsky district of Orenburg region. Animal Husbandry and Fodder Production. 2019;102(3):135-148. doi: 10.33284/2658-3135-102-3-135
- Mordvintcev MP, Soldatkina EA. Varieties of spring barley selected by Orenburg State Agrarian University and their characteristics. Animal Husbandry and Fodder Production. 2020;103(4):230-242. doi: 10.33284/2658-3135-103-4-230
- Neverov AA. Stimulating role of trace elements at the stage of germination of barley seeds. Animal Husbandry and Fodder Production. 2022;105(1):159-170. doi: 10.33284/2658-3135-105-1-159
- Selivanova VU. Water safety of spring crops in northern performance with different soil processing in the dry velocity zone of the lower Volga region. Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. 2018;1(49):154-161. doi: 10.32786/2071-9485-2018-02-154-161
- Skorohodov VYu. Influence of precursors and fertilizers on crop yields in short-rotation crop rotation and permanent cultivation on southern chernozems of the Orenburg Urals. Regional Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Specialists: collection of materials. Orenburg: OSU; 2004;3:99-100.
- Smurov SI, Naumkin VN, Ermolaev SN. Yield and quality of spring barley grain in dependence on various predecessors and backgrounds of mineral nutrition. Bulletin оf Agrarian Science. 2020;2(83):36-44. doi: 10.17238/issn2587-666X.2020.2.36
- Maksyutov NA, Zhdanov VM, Skorohodov VY, Kaftan YV, Mitrofanov DV, Zenkova NA, Zhizhin VN. Comparative assessment of productivity of feed crops on black soils of southern Orenburg Cis-Ural region. Herald of Beef Cattle Breeding. 2014;4(87):101-104.
- Sumina AV, Polonky VI. The mineral composition of barley grain grown in contrasting climatic conditions of Siberia. Animal Husbandry and Fodder Production. 2020;103(1):190-199. doi: 10.33284/2658-3135-103-1-190
- Goryanin OI, Madyakin EV, Pronovich LV, Dzhangabaev BZh, Yakovleva NA. Technologies for the cultivation of spring barley under arid conditions of the Volga region. Achievements of Science and Technology in Agro-Industrial Complex. 2020;34(9):42-47. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10908
- Balashov VV, Balashov AV, Levkina KW, Kudina KA. Crop of spring hard wheat depending on hydrothermal conditions on light-chestnut soils in Volgograd region. Proceedings of Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. 2017;4(48):29-35.
- Maksyutov NA, Zhdanov VM, Skorohodov VYu, Kaftan YuV, Mitrofanov DV, Zenkova NA, Zhizhin VN. Efficiency of using fertilizers in field crop rotations in the steppe zone of the Southern Urals (Conference proceedings) Problems of rational use of environmental complexes in arid territories: collection of scientific papers of the international scientific and practical conference (Volgograd, 22-23 may 2015). Volgograd: Publishing house of Volgograd State Agrarian University, 2015:68-72.
