В последнее десятилетие самой эффективной и востребованной полевой культурой в европейской части России является подсолнечник [1, 2]. В стране появилось большое количество высокоурожайных и высококачественных отечественных и зарубежных гибридов, отработаны традиционные технологии возделывания этой культуры. Однако эти технологии в настоящее время не совсем отвечают требованиям рынка. Повысились требования к сдаваемой продукции, кроме того, положение осложняется нехваткой трудовых ресурсов. В этих условиях необходим поиск новых подходов и направлений, позволяющий при сокращении трудовых затрат и применении адаптивной интенсификации получать высокоэффективные и качественные урожаи маслосемян подсолнечника [3–5]. Применение новых производственных систем поможет решить эти проблемы, однако данные технологии требуют адаптации к почвенно-климатическим условиям нашего региона.
Одним из факторов в реализации этой проблемы является использование биопрепаратов и микробиологических удобрений, позволяющих активизировать почвенные процессы, повысить интенсивность фотосинтеза и урожайность культуры [6, 7].
Вследствие этого целью исследований являлось выявление приёмов адаптивной интенсификации при возделывании подсолнечника по производственной системе ExpressSun™.
Материалы и методы исследования
Исследование производственной системы проводилось в зернопаропропашном севообороте (чистый пар – озимая мягкая пшеница – соя – яровая твёрдая пшеница – ячмень – подсолнечник) отдела земледелия и новых технологий. С 2013 по 2018 г. изучались три агротехнологии (варианта опыта):
1. С ежегодной вспашкой в севообороте на 22–24 см (контроль).
2. С дифференцированной обработкой почвы в севообороте, в том числе под подсолнечник рыхление ПЧ-4,5 на 25–27 см (Фон);
3. Фон + Борогум 1 л/га (6–8 листьев).
Борогум В 11 + МЭ – жидкое борное удобрение с антистрессовыми, иммуностимулирующими свойствами, с набором микроэлементов в хелатной форме. Препаративная форма жидкости. Содержание элементов в препарате:
– микроэлементный комплекс (В – 11,0 %, Мо – 0,005 %, Со – 0,01 %, Сu – 0,01 %, Zn – 0,01 %, Mn – 0,05 %, Ni – 0,01 %, Li – 0,0005 %, S – 0,01 %. Se – 0,0001 %, Cr – 0,001 %;
– БМВ-гуматы – 3 %, Фитоспорин-М – 1 %.
В весенне-летний период на всех вариантах опыта применялись следующие технологические операции: ранневесеннее боронование (БЗСС-1,0) предпосевная культивация на 8–10 см (ОПО-4,25), прикатывание (3ККШ-6), посев гибрида П63ЛЕ10 (ССТВ-6), боронование по всходам (БЗСС-1,0), обработка гербицидом Экспресс 50 г/га (ОН-400).
Почва изучаемого участка – чернозем обыкновенный. Повторность опыта трехкратная, размер делянок 1100 м2.
За исключением 2013 г. (ГТК за вегетацию подсолнечника = 0,95) исследования проводились в засушливых условиях. В 2014 г. была выявлена весенняя (ГТК = 0,58), в 2015, 2016 и 2018 гг. весенне-летняя засухи (ГТК = 0,44–0,54). В 2017 г. при обильных осадках в мае и июне и засушливых условиях в августе получена урожайность маслосемян на уровне нормы.
В опытах проводили следующие учёты и наблюдения: влажность почвы – термостатно-весовым методом. Нитраты и подвижные формы фосфора и калия определяли согласно ГОСТ 26951-86; 26204-91. Подвижные формы фосфора и калия определяли по Чирикову.
Результаты учётов и наблюдений обрабатывали методом дисперсионного анализа на ЭВМ (Программа AGROS ver. 2.09).
Результаты исследования и их обсуждение
В среднем за годы исследований, применение глубокого рыхления почвы, по сравнению с вариантом, где проводилась ежегодная вспашка, обеспечивало увеличение запасов продуктивной влаги в почве к появлению всходов подсолнечника на 8,1–13,4 мм (5,3–8,8 %) (табл. 1). Однако при этом достоверное преимущество безотвальной обработки почвы установлено только в 2014, 2015 и 2017 гг.
При анализе зависимости запасов продуктивной влаги в слое 0–100 см в период всходов подсолнечника на варианте со вспашкой была установлена существенная на 1 % уровне связь (r = 0,98**) с количеством осадков за вневегетационный период (сентябрь – апрель), предшествующий посеву подсолнечника. Вследствие лучшего влагосбережения, применение глубокого рыхления почвы снижало зависимость накопления влаги от условий увлажнения в осенне-зимний период до 5 % уровня значимости (r = 0,84*–0,85*). Запасы продуктивной влаги 0–30 см слоя в период всходов культуры находились в средней зависимости от количества осадков мая (r = 0,74–0,76) и существенной от ГТК мая (r = 0,83*–0,84*).
При мониторинге запасов продуктивной влаги в исследованиях не установлено значительного изменения расхода влаги на единицу площади за вегетацию подсолнечника в зависимости от изучаемых вариантов – 2389,8–2545,8 м3/га. Однако в засушливых условиях региона применение вспашки и глубокого рыхления с обработкой посевов препаратом Борогум способствовало более рациональному расходу влаги, по сравнению с безотвальной обработкой почвы без применения биопрепарата на 10,9–13,4 %.
Таблица 1
Весенние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм
|
Годы |
Варианты опыта |
НСР05 |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
2013 |
134,3 |
131,8 |
145,0 |
21,0 |
|
2014 |
138,4 |
162,1 |
143,5 |
17,2 |
|
2015 |
128,0 |
160,7 |
155,4 |
27,7 |
|
2016 |
172,1 |
185,5 |
177,9 |
17,0 |
|
2017 |
192,7 |
207,6 |
194,5 |
12,8 |
|
2018 |
150,6 |
149,1 |
148,4 |
20,6 |
|
Среднее |
152,7 |
166,1 |
160,8 |
19,4 |
Таблица 2
Содержание подвижных питательных веществ под посевами подсолнечника весной в слое почвы 0–40 см, мг/кг почвы (среднее 2013–2018 гг.)
|
Питательные вещества |
Варианты опыта |
НСР05 |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
NO3 |
31,87 |
28,48 |
27,45 |
8,6 |
|
P2O5 |
183,1 |
201,7 |
209,5 |
23,6 |
|
K2O |
175,5 |
189,1 |
183,4 |
22,3 |
При высоком и очень высоком содержании подвижных фосфатов и обменного калия на большинстве чернозёмов обыкновенных, одним из основных макроэлементов, влияющих на урожайность подсолнечника в Среднем Поволжье, является азот.
В наших исследованиях в период всходов подсолнечника, применение вспашки обеспечивало существенное улучшение азотного режима почвы на 7,92–13,8 мг/кг (36,5–65,6 %), по сравнению с вариантами, где проводилась безотвальная обработка только в 2013 и 2018 гг. В остальные годы и в среднем за исследуемый период разница между вариантами по содержанию NO3 была незначительной (табл. 2).
На накопление нитратов к всходам подсолнечника, на варианте со вспашкой, положительное влияние оказывала средняя температура воздуха мая (r = 0,81*). При глубоком рыхлении почвы, вследствие меньшего её прогревания связь со среднесуточной температурой мая была менее значимой (r = 0,68–0,78).
В проведённых исследованиях установлено улучшение фосфорного и калийного режимов почвы при применении глубокого рыхления почвы под подсолнечник, по сравнению со вспашкой. Содержание P2O5 увеличивалось на 18,6–26,4 мг/кг (10,2–14,4 %), K2O – 7,9–13,6 мг/кг (4,5–7,7 %).
На накопление подвижных фосфатов и обменного калия из абиотических факторов на варианте со вспашкой положительное влияние оказывала температура воздуха за вневегетационный период, предшествующий посеву подсолнечника (r = 0,70–0,73). При глубоком рыхлении почвы содержание P2O5 в зависимости от температуры воздуха за аналогичный период было на уровне с контролем (r = 0,61–0,75), содержание K2O в большей степени зависело от количества осадков (сентябрь – апрель), при коэффициенте корреляции равном 0,64–0,65.
При возделывании подсолнечника важно обеспечить низкую засорённость посевов в начальные фазы его развития. Боронование посевов по всходам в годы исследований способствовало снижению засорённости до слабого и среднего уровня. Применяемый на подсолнечнике послевсходовый гербицид Экспресс проявил высокую биологическую эффективность. После обработки гербицидом засорённость посевов в течение всей вегетации находилась на слабом уровне, сохранившиеся сорняки были угнетены и не оказывали существенного влияния на урожайность маслосемян изучаемой культуры.
При наблюдениях после химической обработки не установлено фитотоксичности гибрида П63ЛЕ10 на применяемый гербицид Экспресс.
Применение препарата Борогум, в среднем за годы исследований, обеспечило получение урожайности подсолнечника на уровне с контролем и на 0,15 т/га (7,4 %) больше, чем на варианте без применения биопрепарата (табл. 3).
Таблица 3
Урожайность подсолнечника, приведённая к 8 % влажности зерна, т/га
|
Годы |
Варианты опыта |
НСР05 |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
2013 |
2,41 |
2,28 |
2,57 |
0,33 |
|
2014 |
1,82 |
1,60 |
1,79 |
0,22 |
|
2015 |
1,09 |
1,29 |
1,43 |
0,18 |
|
2016 |
2,94 |
2,83 |
2,96 |
0,14 |
|
2017 |
2,30 |
2,15 |
2,18 |
0,14 |
|
2018 |
2,40 |
2,08 |
2,21 |
0,22 |
|
Среднее |
2,16 |
2,04 |
2,19 |
0,21 |
По результатам корреляционного анализа было установлено, что на варианте со вспашкой урожайность находилась в средней зависимости от содержания NO3 (r = 0,53) и P2O5 (r = 0,66). При глубоком рыхлении почвы из макроэлементов на урожайность подсолнечника в большей степени оказывало влияние содержание обменного калия (r = 0,53–0,68).
При анализе климатических условий выявлено, что урожайность подсолнечника при ежегодной вспашке находилась в наибольшей зависимости от количества осадков и ГТК июля (r = 0,76–0,77). В первом случае связь была положительной, во втором отрицательной. При глубоком рыхлении почвы установлена существенная связь с осадками, ГТК и относительной влажностью воздуха за сентябрь (r = 0,80*–0,93**), которые оказывали положительное влияние на налив маслосемян.
Снижение производственных затрат при одинаковой урожайности на варианте с применением биопрепарата на 6,1 %, по сравнению с контролем, обеспечило получение наибольшего условного чистого дохода и уровня рентабельности – 24394,7 руб/га и 268,7 % соответственно, что на 1253,2–2068,4 руб/га (5,4–9,3 %) и 12,6–28,4 % больше других изучаемых вариантов (табл. 4).
Таблица 4
Экономическая эффективность возделывания подсолнечника (среднее за 2013–2018 гг.)
|
Варианты опыта |
Стоимость продукции, руб/га |
Производственные затраты, руб/га |
Условный чистый доход, руб/га |
Уровень рентабельности, % |
|
1. С ежегодной вспашкой в севообороте на 22–24 см (контроль) |
32773,0 |
9631,5 |
23141,5 |
240,3 |
|
2. С дифференцированной обработкой (Фон) |
31043,0 |
8716,7 |
22326,3 |
256,1 |
|
3. Фон + Борогум |
33472,0 |
9077,3 |
24394,7 |
268,7 |
Заключение
Изучение препарата Борогум при возделывании подсолнечника в производственной системе ExpressSun™, выполненное за период 2013–2018 гг., свидетельствуют о большой перспективности этого направления.
При переходе на системный принцип формирования технологий выявлена возможность эффективного использования технологий возделывания, основанных на дифференцированных обработках почвы в севообороте, обеспечивающих увеличение запасов продуктивной влаги в почве к появлению всходов подсолнечника, по сравнению с традиционной технологией на 8,1–13,4 мм (5,3–8,8 %), содержания P2O5 – на 18,6–26,4 мг/кг (10,2–14,4 %), K2O – 7,9–13,6 мг/кг (4,5–7,7 %).
При возделывании подсолнечника П63ЛЕ10 по производственной системе «EXPRESS SUN» установлена прибавка урожая от применения препарата Борогум 0,15 т/га (7,4 %). Снижение производственных затрат при одинаковой урожайности на варианте с применением биопрепарата на 6,1 %, по сравнению с контролем, обеспечило получение наибольшего условного чистого дохода и уровня рентабельности – 24394,7 руб/га и 268,7 % соответственно, что на 1253,2–2068,4 руб/га (5,4–9,3 %) и 12,6–28,4 % больше других изучаемых вариантов. На основе полученных данных разработана низкозатратная технология возделывания подсолнечника, которая включают следующие технологические операции: глубокое рыхление почвы на 25–27 см (ПЧ-4,5), весеннее боронование (БЗСС-1,0), предпосевная культивация (ОПО-4,25), прикатывание почвы (3ккш-6), посев (ССТВ-6), боронование по всходам в один след (БЗСС-1,0), обработка гербицидом (Экспресс, 50 г/га) + внесение (Борогум, 1 л/га) в фазу 8–10 настоящих листьев. Ожидаемый годовой экономический эффект от освоения в Самарской области новых технологий возделывания подсолнечника составит более 0,9 млрд руб.