Алтайский край является ведущим регионом Российской Федерации по производству зерна гречихи (Fagopyrum esculentum Moench.). Площади посевов этой культуры на Алтае в 2014 г. достигли 464,4 тыс. га [7], что составляло почти половину посевной площади гречихи в стране. Несмотря на высокие продовольственные достоинства и востребованность гречихи на зерновом рынке, урожайность ее на Алтае не превышает 10 ц/га при биологическом потенциале 25–30 ц/га, что во многом связано с плохими погодными условиями и слабой технологической дисциплиной в агротехнике [1].
Максимальные посевы гречихи в Алтайском крае традиционно сосредоточены в лесостепи (63 %) и в предгорьях (21 %), где имеются наиболее благоприятные агроэкологические ресурсы для выращивания данной культуры. Оставшаяся часть посевов приходится на степные районы. Высокая концентрация посевных площадей требует совершенствования зональных технологий возделывания культуры [9].
Цель исследования
Развитие научных и практических основ сортовой агротехники гречихи путем комплексной технологической оценки.
Материалы и методы исследования
Полевые исследования проводились в 2009–2015 гг. в хозяйствах Целинного района, типичном для лесостепи Алтайского края.
Подбор сорта, соответствующего по своим биологическим свойствам зональным условиям выращивания – одно из важнейших мероприятий, направленных на достижение высоких урожаев зерна. Представляет интерес новый сорт «Дизайн», пока еще мало распространенный на Алтае, поэтому он включен нами в схему полевых опытов. Объект исследований – гречиха посевная «Дикуль», «Диалог» и «Дизайн». Особое внимание уделялось изучению минеральных и органических удобрений, предпосевной обработке семян торфо-гуминовыми препаратами, срокам и способам посева, нормам высева, а также некорневым подкормкам и дополнительному опылению. Остальные агротехнические приемы были общепринятыми для возделывания гречихи в лесостепной зоне Алтайского края.
В опыте по изучению предпосевной обработки семян и торфо-гуминовых удобрений семена перед посевом обрабатывались препаратом «ФИТОП-ФЛОРА-С» за неделю до высева путем опрыскивания. На контрольных вариантах семена обрабатывались чистой водопроводной водой.
Повышение урожая зерна обусловливает тенденцию к снижению качества продукции вследствие уменьшения содержания в почве питательных веществ. Эффективный способ решения проблемы – некорневая подкормка торфо-гуминовыми удобрениями, использование которых в последнее время расширяется без соответствующих зональных рекомендаций. Для первой и третьей некорневых подкормок использовалась «ФЛОРА-С», для второй – «ФИТОП-ФЛОРА-С».
За основу опыления цветков гречихи взяты медоносные пчёлы из расчёта 2–3 пчелосемьи на 1 га. Такое количество обеспечивает удельную плотность пчелоопыления на уровне 150–200 особей на 1 м2 посевов.
В связи с низкой урожайностью гречихи возникла необходимость изучения эффективности различных приёмов её искусственного доопыления.
Почва опытных участков представлена чернозёмом выщелоченным, содержание гумуса – 5–6 %. Площадь учётных делянок в зависимости от задач исследований составила – 18, 64 и 846 м2, повторность опытов – 4-кратная, размещение вариантов по делянкам опытных участков – систематическое, в один ярус. Учёты и наблюдения – общепринятые в земледелии и растениеводстве.
При систематизации материалов наблюдений и экспериментов, обобщении отдельных вопросов возделывания гречихи, посевных площадей и урожайности использованы литературные источники, информация Алтайкрайстата, а также опыт передовых хозяйств.
Результаты исследования и их обсуждение
Эффективность земледелия оценивается с учётом многих показателей среды обитания растений [5], среди них погодные условия являются особенно важными. Анализируя метеорологические условия, сложившиеся по годам исследований, можно отметить существенную изменчивость отдельных показателей и их отклонение от средних многолетних данных. Наиболее неудачными в последние годы для формирования урожая гречихи на Алтае были 2013–2014 гг.
В многолетнем ряду вегетационный период 2013 г. был экстремальным по увлажнению – осадков выпало в 1,5 раза больше (соответственно 212 и 322 мм). Благодаря тому, что 1-я декада июня выдалась сухой, гречиху во многих хозяйствах удалось посеять в близкий к оптимальному срок (7–10 июня). Однако последующее переувлажнение почвы за счет избыточных осадков снизило интенсивность плодообразования, негативно отразилось на уборке гречихи и, в целом, на производстве зерна.
Метеорологические показатели 2014 г. были также неблагоприятными для гречихи: в конце вегетации отмечены ранние продолжительные дожди, перешедшие в преждевременно выпавший снег (9 октября), который вскоре растаял, но следующее выпадение снега отмечено уже 14, 18 и 27 октября, окончательный снежный покров установился 8 ноября. Избыточные и продолжительные дожди, систематическое выпадение снега в октябре повлекло невозможность уборки гречихи в хозяйствах края, где практикуются поздние посевы, они ушли под снег. По разным данным, погодные условия привели к недобору на Алтае более 100 тыс. тонн зерна, что составило почти третью часть производимого объема культуры в регионе. Многие производители гречихи убирали ее весной 2015 г., после перезимовки, однако количественные и качественные показатели зерна были невысокими.
Анализируя погодные условия, следует отметить, что среднесуточная температура воздуха в период массового цветения (июль) практически соответствовала многолетним показателям во все годы, это способствовало достаточно активной работе опылителей [2].
Исследования 2009–2012 гг. показали, что хорошая полевая всхожесть семян (63–68 %) и сохранность растений к уборке (76–85 %) обеспечивались внесением минеральных удобрений N30P30K30, посевом гречихи 5–10,06 широкорядным способом (0,45 м) [3].
Показатели всхожести семян гречихи существенно зависели и от применения торфо-гуминовых удобрений, которые в опытах 2013–2014 гг. повышали всхожесть на 10–12 %. Отсутствие удобрений снижало полевую всхожесть до 64–72 %, а сохранность – до 72–76 %. Показатели всхожести семян гречихи в меньшей степени связаны с сортовыми особенностями. Сохранность растений во всех опытах можно считать достаточно высокой (73–92 %), учитывая уровень окультуренности полей и неблагоприятные метеорологические условия, сложившиеся вскоре после всходов растений.
Гречихе свойственна широкая динамичность раскрываемости цветков [4]. Подсчёты показали, что максимум раскрывшихся цветков в условиях лесостепи Алтая характерен для первой половины фазы массового цветения (238–633 шт./раст.), меньшее их количество раскрывалось в начале этой фазы (91–166) и резкая убыль (23–45 шт./раст.) отмечалась в конце. Единичные цветки гречихи имелись на растении и в более поздние фазы роста и развития, вплоть до конца вегетационного периода. Следует отметить положительный эффект применения торфо-гуминовых удобрений, в сравнении с их отсутствием: в зависимости от периода роста и развития растений эффект достигал от 22 до 57 %. Сорта «Диалог» и «Дизайн» в фазу цветения имели лучшие показатели – формировали около 600 шт./раст.
Для уточнения литературных сведений по посещаемости опылителями цветков гречихи в лесостепи Алтая нами выполнены специальные учёты. Наблюдения за опылительной деятельностью медоносных пчёл в опыте показали, что они активнее посещали гречиху в первую половину массового цветения, когда раскрывалось большее количество цветков. Во вторую половину фазы в связи со снижением интенсивности цветения насыщенность посевов пчёлами в зависимости от агрофона уменьшалась. В период массового цветения гречихи сорта «Диалог» в течение дня ее посетили от 430 до 600 насекомых на 100 м2 посева, по сорту «Дизайн» показатели выше – 470–620.
Нами установлена определённая закономерность посещаемости пчёлами цветков гречихи в течение дня. Так, в утреннее время количество насекомых небольшое и почти не отличается по сортам (50–80 особей). К полудню оно резко возрастало с существенными различиями по вариантам посева, достигало максимума в 13–14 час. (130–220 особей), затем уменьшалось в вечернее время до 50–80 пчёл на 100 м2 посева.
Недоучёт технологических особенностей зональной системы земледелия при возделывании гречихи сдерживает наращивание объёмов производства зерна, негативно сказывается на почвенном плодородии. Известно, что предупредить почвенные эрозионные процессы, восстановить плодородие почвы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур можно на основе комплекса агромелиоративных приемов [8]. В гумидных условиях Алтая важное значение в агротехнике гречихи приобретает система удобрений и приемы искусственного доопыления. Их совершенствование позволит стабилизировать урожайность, которая существенно изменяется во времени [10]. В период с 2007 по 2012 гг. данный показатель минимального значения (5,9 ц/га) достигал в 2012 г., максимального (9,6 ц/га) – в 2009 г. Значительное влияние на такую динамику оказали погодные условия.
Исследования 2009–2012 гг. показали, что близкой к оптимальной норме минеральных удобрений гречихи можно считать N30P30K30. Урожайность зерна в этом случае составляла 9,5–13,0 ц/га. Лучше всего биологическим особенностям культуры отвечал посев в 1-й декаде июня (5–10,06), так как выход зерна с 1 га достигал от 10,6 до 13,3 ц.
Наиболее целесообразным способом посева гречихи является широкорядный (0,45 м), в этом случае урожайность максимальная – 12,6–14,2 ц/га. Эффективной нормой высева гречихи можно считать 3,5 млн всх. зёрен на 1 га, так как урожайность самая высокая –14,2 ц/га.
Некорневая подкормка гречихи на вариантах с опылением целесообразна в начале фазы бутонизации, урожайность составляла 16,5 ц/га. Эффективность опыления гречихи можно повысить искусственным доопылением, урожайность возрастала до 18,4 ц/га.
Лучшие прибавки урожая зерна гречихи получены: от минеральных удобрений N30P30K30 и срока посева 5–10,06 – 64 %; от широкорядного способа посева (0,45 м) и нормы высева – 3,5 млн всх. зёрен на 1 га – 36 %; от внекорневой подкормки в начале бутонизации и доопыления – 534 %.
Гуминовые удобрения являются эффективным средством повышения урожайности полевых культур, так, обработка рапса флоргуматом повышает его урожайность в Волгоградской области на 0,61 т/га [6]. Наши исследования в лесостепи Алтая также позволяют сделать суждение о том, что применение торфо-гуминовых удобрений положительно влияет и на урожайность гречихи. В этом случае создаются благоприятные условия питания, лучше развиваются растения и формируется хороший урожай зерна. Сорт «Дизайн» имеет преимущество перед другими изучаемыми сортами. На лучшем агрофоне средняя урожайность в 2013–2014 гг. составила 23,5 ц/га, на контроле данный сорт снизил выход зерна до 14,5 ц/га. Торфо-гуминовые удобрения обеспечили повышение урожайности по сортам на 21–85 % при высокой окупаемости затрат. Предпосевная обработка семян способствовала росту положительного эффекта удобрений на 36–57 %.
Анализ урожайности гречихи сорта «Дизайн» в зависимости от предпосевного обогрева семян, некорневой подкормки и опыления говорит о том, что наиболее высокая урожайность в среднем за 2 года (2013–2014 гг.) достигала 26,1 ц/га, в то же время на контроле данный показатель был значительно ниже – 17,4 ц/га. Лучшую прибавку урожая сорта «Дизайн» обеспечивало доопыление растений – 77–109 %. Урожайность данного сорта в 2015 г. также варьировалась в зависимости от применяемых агроприемов и составляла 15–20 ц/га.
Наши исследования 2013–2014 гг. показали, что варианты с подкормкой гречихи в лесостепи Алтая в фазу бутонизации по урожайности выгоднее, как при свободном опылении, так и с доопылением цветков. Средняя урожайность зерна достигала: при опылении – 19,6 ц/га, при доопылении – 24,9 ц/га. Незначительное преимущество вариантов с двойной и тройной подкормками не окупило затраты на удобрения. Варианты без подкормки имели меньшую урожайность. Следовательно, для интенсивного плодообразования гречихи в лесостепи Алтая необходимо проводить своевременную некорневую подкормку торфо-гуминовыми удобрениями, опыление и доопыление, что существенно увеличивает выход зерна.
Эффективность возделывания гречихи в лесостепи Алтайского края повышается в том случае, если в результате применяемых агротехнических приёмов отмечается экономически оправданная прибавка урожая.
Затраты на производство зерна в 2009–2012 гг. на лучших вариантах составляли 5286 руб./га, а себестоимость 1 ц – 372,2 руб. Основные затраты слагались за счёт удобрений (1800 руб./га), амортизации (1160 руб./га и более), нефтепродуктов (700 руб./га и более), условно-чистый доход возрастал до 1601,4 руб./ц, а рентабельность превысила 300 %. Здесь же отмечено лучшее содержание валовой энергии в урожае – 23630 тыс. МДж/га, самая низкая энергоёмкость зерна – 791,0 МДж/ц, хороший прирост валовой энергии – 12390 МДж/га и более высокий энергетический коэффициент – 2,10.
Расчёты показали, что экономически выгоднее использовать торфо-гуминовые удобрения. Затраты на производство гречихи в этом случае существенно возрастают, однако за счет повышения урожайности себестоимость 1 ц зерна по сортам достаточно низкая – по «Дизайну она составила 434,5 руб. Условно-чистый доход на этом варианте (1021,0 руб./ц) оказался выше, чем на других, а рентабельность лучшей – 92 %.
Несмотря на высокую стоимость торфо-гуминовых удобрений, выращивание этой культуры в лесостепи Алтая экономически выгодно. Применение удобрений и предпосевная обработка семян позволили существенно снизить себестоимость зерна и увеличить рентабельность производства гречихи.
В решении проблемы рационального использования энергетических ресурсов в земледелии важная роль принадлежит анализу энергетических потоков. Важность учёта энергозатрат заметно повышается в условиях дефицита энергетических ресурсов, необходимости их экономии и рационального использования, что актуально для земледелия в целом.
Сравнение энергетической эффективности приёмов возделывания гречихи в наших опытах с сортами показало, что наиболее существенные различия, в сравнении с «Дикулем», характерны для сорта «Дизайн». Так, минимальные затраты совокупной энергии получены на контроле – 12813 МДж/га. С применением торфо-гуминовых удобрений и обработкой семян перед посевом затраты энергии возрастали и достигали максимальных значений – 22132 МДж/га на вариантах, где высевался сорт «Дизайн». Высокое содержание валовой энергии в урожае отмечено по «Диалогу» и «Дизайну» – 34350–40384 МДж/га, здесь же получены достаточно хорошие показатели энергоёмкости зерна.
При значительно различающихся затратах совокупной энергии на выращивание гречихи (12813–22132 МДж/га) торфо-гуминовые удобрения и предпосевная обработка семян обеспечили лучший прирост валовой энергии – 13787–18252 МДж/га и более высокий энергетический коэффициент – 1,67–1,83.
Выводы
Разработка научных и практических основ сортовой агротехники гречихи в условиях лесостепи Алтайского края говорит о том, что успех урожая в значительной степени определяется отдельными технологическими элементами. Так, применение торфо-гуминовых удобрений, в зависимости от предпосевной обработки семян, способствует формированию урожая: по сорту «Дикуль» – 14,3–19,5 ц/га; по сорту «Диалог» – 17,5–20,6 ц/га; по сорту «Дизайн» – 21,9–23,5 ц/га. Искусственное доопыление увеличивает урожайность зерна от 19,2 до 24,9 ц/га.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках базовой части государственного задания (НИР № 353), а также темы НИР «Совершенствование землепользования в лесостепи Алтайского края на основе биологических факторов», номер госрегистрации 01201154485.