Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Саратовская область является зоной рискованного земледелия, где засушливые или сухие годы чередуются со влажными. Практически каждый год отмечается недостаточная влагообеспеченность, половина лет являются острозасушливыми [1]. Подобная тенденция в изменении основных агроклиматических характеристик отрицательно проявилась и в дальнейшем может сказаться на снижении продуктивности не только основных зерновых, зернофуражных и кормовых культур, но и агроценозов в целом [2].

С потеплением климата связан значительный рост площади посева озимой пшеницы. Среднегодовая температура воздуха увеличивается на 0,36º за 10 лет, а температура зимнего сезона – на 0,6º за 10 лет, т.е. темпы роста температуры воздуха в зимний период значительно выше, чем в среднем за год. Сумма средних по области годовых осадков за последние 30 лет увеличилась на 24 мм, а за май – июль уменьшилась на 3 мм. Для озимых культур улучшились условия зимовки. В то же время ухудшились условия для ранних яровых культур вследствие повышения засушливости климата в мае – июле. Если амплитуда колебаний урожайности озимой пшеницы составляет 42 %, то яровой – 68 %.

Установлено, что фитосанитарная и фитомелиоративная роль севооборотов с зерновыми колосовыми культурами, после которых в почву поступают растительные остатки с широким отношением углерода и азота и с содержанием до 60 % трудногидролизуемой фракции углеродсодержащих веществ, снижается. В зернопаровых севооборотах по сравнению с зернопаропропашными микробная масса с 0,760 мг/г почвы уменьшается до 0,279, в 2,5–3,0 раза увеличивается численность в почве конидий фитопатогенного гриба Helmin-thosporiumsativum, вызывающего заболевание растений корневыми гнилями, снижающими их продуктивность [3]. Вредоносными организмами уничтожается до 30–40 % продукции растениеводства, несмотря на рост количества и ассортимента применяемых пестицидов.

Рассматривая всю проблему совершенствования структуры севооборотов и устойчивости производства зерна в целом, необходимо четко представлять, что в первую очередь в рыночных условиях спрос и цены на продукцию определяют набор возделываемых культур и, соответственно, структуру посевных площадей. С большей уверенностью при нынешнем соотношении цен можно ожидать снижения площадей посевов яровой пшеницы и увеличения доли озимой пшеницы в структуре посевов и закупок зерна. Снижение уровня интенсификации земледелия, в свою очередь, делает невозможным ведение севооборотов с длинной ротацией, требующих внесения минеральных удобрений и применения гербицидов. Использование в агроценозах только озимых и ранних яровых культур ограничивает использование осадков второй половины лета [4]. Таким образом, основной принцип построения севооборотов в засушливой черноземной степи Поволжья заключается в оптимальном сочетании в структуре посевов культур различных биологических групп – озимых по черному пару, ранних и поздних яровых, способных использовать осадки всего сельскохозяйственного года и компенсировать потери одних культур урожаями других, менее пострадавших или не пострадавших от засухи [5]. Введение в севообороты культур этих биологических групп позволяет улучшить степень использования влаги, поступающей в почву в течение вегетационного периода [6].

При постоянном дефиците влаги в большинстве микрозон Саратовской области трудно найти более засухоустойчивую, жаростойкую и солевыносливую культуру универсального назначения, чем сорго, которая могла бы обеспечить стабильность производства и разнообразие кормов [7].

Цель исследований: определить эффективность включения кукурузы и зернового сорго в севообороты с короткой ротацией.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в 2011–2019 гг. на опытном поле ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Посев озимых и ранних яровых культур проводился в оптимальные сроки сплошным рядовым способом с использованием сеялок СЗ-3,6; посев сорго зернового и кукурузы – широкорядным способом с междурядьями 70 см сеялкой СО–4,2.

Экспериментальная работа осуществлялась в соответствии с методическими рекомендациями [8–10]. Учет урожайности проводился сплошным методом с учетной делянки. Повторность в опытах трехкратная. Размещение делянок систематическое. Общая площадь опыта – 2,66 га, учетная площадь – 100 м2.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась методом двухфакторного дисперсионного анализа с помощью программы «AGROS 2.09».

В изучении находились зернопаропропашные севообороты:

1) пар, озимая пшеница, яровая пшеница;

2) пар, озимая пшеница, яровой ячмень;

3) пар, озимая пшеница, зерновое сорго;

4) пар, озимая пшеница, кукуруза.

В качестве материала для исследований использовались следующие сорта сельскохозяйственных культур: озимая пшеница (Левобережная 3); яровая мягкая пшеница (Саратовская 68); сорго зерновое (Перспективный 1); яровой ячмень (Нутанс 553); кукуруза (Радуга).

Почва опытного поля – слабо выщелоченный южный чернозем, среднесуглинистого гранулометрического состава. В пахотном слое содержание гумуса составляет 3,5–4,2 %, гидролизуемого азота – 10–15 мг, доступного фосфора – 2,4–12,0 мг, обменного калия – 21–32 мг, кальция – до 8 мг на 100 г почвы, определение нитратов проводилось ионометрическим методом: ГОСТ 26951-86, определение подвижных соединений фосфора и калия – по методу Мачигина: ГОСТ26205-91.

Годы исследований различались по метеорологическим условиям. Размах варьирования суммы выпавших осадков составил 95–415 мм, а суммы положительных температур – от 2945 °C до 359 °C. Гидротермический коэффициент (ГТК) за период апрель – сентябрь варьировал в интервале 0,32–1,27. Благоприятным для роста и развития сельскохозяйственных культур являлся только 2017 г., ГТК за апрель – сентябрь составил 1,21. Исследования проводились в различные по погодным условиям годы, что позволило всесторонне оценить продуктивность изучаемых культур и севооборотов (рис. 1).

Результаты исследования и их обсуждение

Формирование урожая в засушливых условиях обусловлено различной способностью растений противостоять неблагоприятным физическим, химическим и биологическим стрессам и использовать почвенно-климатические условия. В ходе исследований в трехпольном севообороте отмечено сильное варьирование по показателям урожайности зерна сельскохозяйственных культур.

Урожайность озимой пшеницы в годы исследований на 0,48–2,84 т/га выше, чем яровых зерновых культур. Интервал варьирования показателя по ротациям составил от 1,26 до 4,06 т/га. Средняя урожайность по ротациям составляет 2,62 т/га. Наблюдается увеличение урожайности озимой пшеницы, на что повлияли в основном погодные условия, так как в паровом поле агротехника существенно не изменялась, а также не было изменений при возделывании самой культуры.

Урожайность яровой мягкой пшеницы в среднем за период исследований составляла 1,19 т/га, в первую ротацию – 0,96 т/га, во вторую – 1,39 т/га, в третью – 1,22 т/га. Урожайность ярового ячменя увеличивается от первой ротации (0,78 т/га) к третьей (1,41 т/га). В среднем за годы исследований урожайность составляет 1,11 т/га.

Максимальная средняя урожайность зерна получена у кукурузы (3,89 т/га) и зернового сорго (2,53 т/га). У кукурузы низкий показатель получен во вторую ротацию (3,17 т/га), высокий – в первую (4,35 т/га). Урожайность зернового сорго увеличивалась от ротации к ротации, от 1,70 до 3,12 т/га.

К третьей ротации урожайность культур севооборота возросла на 0,26–2,8 т/га, что обусловлено накопительным влиянием чередования культур на формирование урожая (табл. 1).

В двухфакторном опыте в ходе анализа источников варьирования установлено, что доля культуры в общей изменчивости по фактору А составляет 28,5 %. Вклад в общую изменчивость фактора В – 41,6 %, совместного влияния факторов не выявлено.

Содержание белка в зерне – один из важнейших показателей качества. Данный показатель необходимо контролировать для определения питательной ценности зерна. В экспериментальных севооборотах средний выход протеина за три ротации составил: озимая пшеница – 0,34 т/га, яровая пшеница – 0,18 т/га, ячмень – 0,14 т/га, кукуруза – 0,53 т/га, зерновое сорго – 0,22 т/га. Выход протеина с единицы площади у озимой пшеницы по ротациям варьировал в интервале 0,19–0,47 т/га, яровой пшеницы – 0,11–0,23 т/га, ячменя – 0,08–0,22 т/га, кукурузы – 0,46–0,61 т/га, сорго – 0,19–0,40 т/га (табл. 2).

Таблица 2

Продуктивность трехпольных севооборотов, 2011–2019 гг.

Оценка продуктивности севооборотов проводилась как в среднем за 2011–2019 гг., так и отдельно по ротациям. Максимальная продуктивность достигается при равном сочетании в структуре посевов черного пара, озимой пшеницы и кукурузы. Выход зерна в таких севооборотах составил 2,17 т, в том числе в первую ротацию – 1,87 т; во вторую – 1,90 т и в третью – 2,74 т зерна с 1 гектара пашни. Несколько меньший выход зерна отмечен при чередовании полей: пар, озимая пшеница, зерновое сорго – 1,71 т при средней продуктивности всех изучаемых севооборотов 1,60 т. По ротациям продуктивность варьировала от 0,99 до 2,39 т/га. Замена поздних культур полем яровой пшеницы снижает выход зерна до 1,27 т, при замене яровым ячменем – до 1,25 т (табл. 2).

Во всех вариантах опыта выход зерна с гектара увеличивался по ротациям. Продуктивность севооборотов с яровой пшеницей изменилась от 0,74 т до 1,76 т, с яровым ячменем – от 0,68 т до 1,82 т, с кукурузой – от 1,87 т до 2,74 т, с зерновым сорго – от 0,99 т до 2,39 т.

Доля фактора А в общей изменчивости по показателю «продуктивность севооборотов» составляет 57,1 %, фактора В – 41,56 %, совместного влияния факторов не определено.

Заключение

В ходе проведенных исследований выявлено, что наибольшей урожайностью зерна характеризуются кукуруза, озимая пшеница и сорго. При этом озимая пшеница максимально использует весенние запасы влаги и питательных веществ в сравнении с другими культурами севооборотов. Включение звена пар – озимая пшеница является необходимым условием для обеспечения устойчивой продуктивности в связи с низким значением гидротермического коэффициента в засушливых условиях. В условиях Нижнего Поволжья целесообразно включать в структуру посевных площадей кукурузу и зерновое сорго, так как эти культуры обеспечивают наибольший выход зерна в севооборотах.