Введение

Подсолнечник является основной масличной культурой в России. По данным открытых источников, за 2015–2024 гг. посевные площади подсолнечника увеличились с 7013 до 9811 тыс. га, или на 28,5 %. В структуре площадей масличных культур доля подсолнечника за данный период снизилась с 60,1 до 51,7 % за счет расширения площадей под льном – с 5,6 до 8,8 %, соей – с 18,5 до 22,9 % и рапсом – с 8,9 до 14,4 %. Несмотря на снижение доли в структуре посевных площадей масличных культур валовый сбор подсолнечника за анализируемый период всегда был максимальным, варьируя от 11,8 до 17,3 млн т. Валовый сбор прочих масличных культур не превышал 6,0–13,3 млн т, минимальные показатели отмечены по посевам горчицы (103–315 тыс. т.) из-за меньшей площади и урожайности культуры. Урожайность подсолнечника среди масличных культур за анализируемый период варьировала от 15,6 до 18,4 ц/га, уступая только урожайности рапса озимого со средней величиной 20,5 ц/га. Урожайность сои в среднем немного уступает подсолнечнику1.

Е. В. Мищенко с коллегами [1] отмечают, что на долю подсолнечника отводится от 50 до 60 % удовлетворения потребности населения в растительном масле, а по данным С. А. Люфт и О. В. Тимофеева – до 80 % [2]. Однако грубые нарушения технологических приемов возделывания подсолнечника обеспечивают низкую рентабельность и привлекательность культуры [3–5]. Законодательное ограничение посевных площадей подсолнечника в Ростовской области также обуславливает необходимость тщательного подбора агротехники под конкретные почвенно-климатические условия [6].

Обработка почвы является основной технологической операцией в земледелии [1, 7]. К такому выводу, по результатам собственных исследований и анализу научной литературы, приходит целый ряд авторов [8–10]. По мнению А. В. Маковеева [11], Ю. Н. Плескачева [12] и М. М. Оконова [13], при возделывании подсолнечника придание почве определенного физического строения является основой получения высоких урожаев, обуславливая необходимость рыхления верхнего слоя.

В научной литературе много исследований посвящено изучению влияния основной обработки почвы [14–16] при возделывании подсолнечника, однако работ по применению междурядной обработки на ранних этапах развития подсолнечника до обработки посевов гербицидом крайне мало.

Цель исследования – установить влияние междурядных обработок на продуктивность подсолнечника гибрида Имми при возделывании по технологии Clearfield® в условиях неустойчивого увлажнения Нижнего Дона.

Хотя теоретически рыхление почвы должно улучшать ее аэрацию и доступность питательных веществ, в данной работе авторы сосредоточились на оценке косвенных эффектов механической обработки через измерение структуры урожая, урожайности и энергетической эффективности.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились с 2021 по 2023 г. в условиях неустойчивого увлажнения Нижнего Дона на полях УНПК Учхоз «Донское», территориально расположенного в приазовской зоне Ростовской области (Октябрьский район).

Закладка опыта, проведение учетов и наблюдений проводили в соответствии с методиками Б. А. Доспехова [17], В. Ф. Моисейченко [18], Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [19]. Размещение вариантов в опыте – систематическое (метод организованных повторений). Рандомизация вариантов осуществлялась в пределах каждого повторения методом случайных чисел. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа (ANOVA) для трехфакторного опыта (факторы: год – 3 градации, вариант междурядной обработки – 3 градации, повторение – 3 градации) с оценкой существенности частных различий по критерию Фишера (F-критерий) и расчетом наименьшей существенной разности (НСР₀₅). Объединение данных за 3 года выполнено по схеме двухфакторного дисперсионного комплекса «год × вариант» с учетом взаимодействия факторов. Площадь учетной делянки 70 м2, размеры 7 × 10 м, с повторениями, расположенными последовательно в одном направлении.

Объектом исследования служили растения гибрида подсолнечника Имми. Схема опыта включала варианты междурядных обработок:

1. Без междурядных обработок (контроль).

2. Одна междурядная обработка в фазу 1–2 пары листьев на глубину 6–8 см.

3. Две междурядные обработки: первая в фазу 1–2 пары листьев на глубину 6–8 см, вторая – через неделю на глубину 8–10 см.

Особенностью опыта является обоснование необходимости проведения механической обработки почвы при возделывании подсолнечника, выращиваемого по технологии Clearfield до применения гербицида Евро-Лайтнинг в фазу 4–6 настоящих листьев.

Сбор масла (т/га) рассчитывали по формуле

С = (У × М) / 100,

где С – сбор масла с единицы площади, т/га; У – урожайность маслосемян, т/га; М – масличность (содержание масла), %. Масличность определялась на приборе влагомер-масломер цифровой лабораторный ВМЦЛ-12М. Расчет совокупных затрат энергии выполнен на основе нормативов энергозатрат на механизированные операции (ГСМ, амортизация, живой труд) и материальные ресурсы (семена, гербициды), выраженных в ГДж. Коэффициенты пересчета:

1 л дизтоплива = 45,6 МДж;

1 кг семян = 25,0 МДж.

Выход энергии с урожаем определяли умножением урожайности сухого вещества на энергетический эквивалент 1 кг подсолнечника [20].

Результаты исследования и их обсуждение

Метеорологические условия в период исследований были крайне неоднородны. В 2021 г. температура воздуха в первый месяц после посева была выше средних многолетних значений на 1,1 °С, а в летние месяцы средняя температура превысила многолетний средний показатель на 0,8 °С в июне, 2,6 °С в июле и 2,8 °С в августе. В летний период выпало 151,6 мм осадков. За июнь (9 дней с осадками) выпало всего 56,4 мм осадков, из которых за один день выпало 39,8 мм, в июле 8 из 31 дня имели осадки, из которых 3 были дождливыми (10,2–26,8 мм), а в августе за 9 дней выпало 26,8 мм осадков.

Летний период 2022 г. характеризовался сильной засухой с продолжительным отсутствием осадков. Так, в июне выпало 0,3 мм осадков, в июле выпало 25,7 мм за 6 дней, из которых продуктивными были лишь 14,5 мм за сутки, в августе выпало 27,6 мм за 9 дней, из которых продуктивными были лишь 10,7 и 8,1 (за 2 дня). Лето было сухим и жарким при незначительных колебаниях. Минимальная влажность воздуха по месяцам составила: в июне 27 %, в июле 28 %, в августе 20 %, при максимальной скорости ветра соответственно 18,3; 13,4; 16,1 м/с. В летние месяцы температура была выше средних многолетних значений, а именно: в июне на 3,0 ℃, в июле на 0,8 ℃, а в августе на 4,5 ℃.

В 2023 г. температура воздуха в мае была ниже среднемноголетних значений, однако в июне превысила их и была более комфортной для роста и развития растений, в сравнении с условиями 2021–2022 гг. Наибольшее превышение к среднемноголетним значениям отмечено в августе (+3,2 ℃).

Первоочередная необходимость проведения механического рыхления почвы при выращивании подсолнечника до гербицидной обработки заключается именно в удалении прямых конкурентов за факторы роста основной культуры. К сроку применения гербицида в зависимости от климатических условий количество сорного компонента может полностью ограничивать доступ к свету и сильно уменьшить темпы роста растений подсолнечника.

В связи с этим в годы исследований проводили учет фактического количества сорного компонента перед применением гербицида по вариантам опыта. В контрольном варианте в годы исследований преобладала доля однодольных сорняков с количеством растений от 52 до 115 шт./м2, количество двудольного сорного компонента варьировало от 13 до 47 шт./м2 с увеличением показателей в годы повышенного увлажнения. В среднем за годы исследований общая засоренность посевов перед проведением гербицидной обработки составила 107,0 шт./м2. Проведение одной междурядной обработки снижало засоренность посевов на 78,9 %, а вторая междурядная обработка обеспечивала гибель 94,6 % сорняков (табл. 1).

После применения гербицида Евро-Лайтнинг (фаза 4–6 настоящих листьев) засоренность посевов во всех вариантах была минимальной и к уборке не превышала 2–5 шт./м² сорных растений, что обусловлено эффективным действием гербицида на фоне механического удаления основной массы сорняков. Дифференциация между вариантами по засоренности к уборке нивелировалась.

Проведение междурядной обработки почвы до гербицидной обработки положительно сказывается на степени засоренности посевов, но, с другой стороны, негативно отражается на сохранности растений к уборке.

Таблица 1

Засоренность посевов перед гербицидной обработкой посевов подсолнечника и гибель сорняков после междурядной обработки, среднее за 2021–2023 гг.

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 2

Показатели корзинки, структура урожая, урожайность и масличность подсолнечника в зависимости от междурядной обработки, среднее за 2021–2023 гг.

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

По результатам исследований наблюдалась гибель от 0,6 до 1,8 % растений подсолнечника с увеличением кратности механической обработки, однако стимуляция почвенного горизонта и улучшение условий произрастания растений компенсируют данные потери. Междурядные обработки оказали положительное влияние на показатели корзинки подсолнечника, структуру урожайности, урожайность и масличность (табл. 2).

В среднем за годы исследований улучшение условий роста и развития культуры оказало влияние на увеличение диаметра корзинки с 20,5 см в контроле до 21,4–21,8 см, со средним увеличением при междурядных обработках 1,1 см, или 5,4 %, что является существенным при НСР05 = 0,48 см. Выполненность корзинок увеличилась с 72,8 до 77,2 % (НСР05 = 0,96 %). Увеличение выполненности корзинки напрямую повлияло на массу 1000 семянок. Минимальное повышение показателя составило 1,2 г, или 2,0 %, в варианте с проведением одной междурядной обработки.

Увеличение кратности механической обработки до двух увеличило массу 1000 семянок до 61,1 г, или на 3,7 %. Среднее увеличение показателя по междурядным обработкам составило 1,7 г, что является существенным при НСР05 = 1,15.

В совокупности увеличение показателей структуры урожая от 2,0 до 6,3 % обеспечило существенную прибавку урожайности. Относительно контроля показатель вырос на 0,11 и 0,16 т/га соответственно по вариантам с одной и двумя междурядными обработками (НСР05 = 0,06). В среднем показатель вырос к контролю на 0,14 т/га или 5,3 %, что безусловно отражает отзывчивость растений подсолнечника именно на улучшение условий питания и отсутствие конкурентов в начальный период роста и развития.

Урожайность подсолнечника в годы исследований варьировала на контроле от 2,18 до 3,14 т/га, проведение одной междурядной обработки повышает урожайность до 2,27–3,28 т/га, вторая междурядная обработка показала самую высокую урожайность – от 2,31 до 3,34 т/га. Проведение анализа урожайных данных показало, что по годам исследований F > F{табл}, различия значимы (p < 0,05).

Проведение общего дисперсионного анализа (все годы) показало, что большую роль играют погодно-климатические условия года и проведение междурядных обработок: эффект года: F = 4289,13 – очень высокозначим (p < 0,001); эффект обработки: F = 81,50 – высокозначим (p < 0,001). Все три года (2021, 2022 и 2023) показывают значимое влияние способа обработки на результаты: эффект обработки является возрастающим: без обработки < 1 обработка < 2 обработки: год оказывает очень значительное влияние (данные 2023 г. заметно выше), и для достижения максимальных показателей урожайности подсолнечника необходимо применять две междурядные обработки.

Показатель лузжистости маслосемян подсолнечника не изменялся под влиянием изучаемого агроприема и составил в среднем 22,32 % (от 22,23 до 22,40 %). Масличность при проведении междурядных обработок превышала величину контроля на 0,3 %, но по результатам математической обработки не была существенной (НСР05 = 1,00). Несмотря на это, при совместном анализе изменения показателей урожайности и масличности, увеличение одного показателя обеспечило повышение общего сбора масла с 1,26 т/га в контроле на 0,07–0,09 т/га или в среднем на 6,35 % при проведении междурядных обработок посевов подсолнечника.

Оценка биоэнергетической эффективности отражает величину полезной полученной энергии с единицы площади. С проведением междурядных обработок при выращивании подсолнечника по технологии Clearfield® закономерно возрастают совокупные затраты энергии, однако существенное увеличение урожайности полностью нивелирует этот показатель (табл. 3).

Таблица 3

Оценка биоэнергетической эффективности возделывания подсолнечника в зависимости от междурядной обработки, среднее за 2021–2023 гг.

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Повышение урожайности в среднем на 0,14 т/га, или 5,3 %, обеспечило повышение выхода энергии с урожаем с 54,3 до 56,7–57,8 ГДж/га, средняя прибавка показателя составляет 5,4 %.

Затраты энергии возросли с 6,12 ГДж/га в контроле до 6,18–6,24 ГДж/га. Увеличение показателя в среднем с проведением междурядной обработки составило 6,21 ГДж/га, что на 0,09 ГДж/га, или 1,58 %, больше, чем в контроле. Несмотря на это, существенное увеличение выхода совокупной энергии с урожаем обеспечило повышение коэффициента энергетической эффективности с 8,88 в контроле до 9,17–9,26 при использовании междурядных обработок. Энергетическая себестоимость урожая отражает затраты на производство одной тонны урожая маслосемян подсолнечника и максимально снижается на 0,1 ГДж/т, или 4,1 %, относительно контроля при проведении двух междурядных обработок посевов в начальные фазы роста и развития культуры (первая в фазу 1–2 пары листьев подсолнечника на глубину 6–8 см, вторая – через неделю на глубину 8–10 см).

Заключение

Междурядные обработки до применения гербицида являются эффективным агроприемом при возделывании подсолнечника по технологии Clearfield® в условиях неустойчивого увлажнения Нижнего Дона. Проведение первой культивации в фазу 1–2 пар листьев на глубину 6–8 см снижало засоренность посевов на 78,9 %, вторая обработка через неделю на глубину 8–10 см обеспечивала гибель 94,6 % сорняков. За счет лучшего режима питания в вариантах с междурядной обработкой отмечено увеличение диаметра корзинки в среднем на 5,4 %, выполненности – на 4,4 %, массы 1000 семянок – на 2,9 %. Это обеспечило прибавку урожайности 0,11–0,16 т/га, что подтверждается расчетом НСР₀₅ = 0,06. Масличность менялась несущественно, но за счет роста урожайности сбор масла увеличился на 5,56–7,14 %.

Незначительное увеличение затрат энергии (0,12 ГДж/га, или 1,96 %, при двух обработках) полностью компенсировалось прибавкой урожая, за счет чего коэффициент энергетической эффективности вырос с 8,88 до 9,17–9,26, а энергетическая себестоимость снизилась на 3,3–4,1 %.

Таким образом, в условиях данного трехлетнего опыта (2021–2023 гг.) на черноземе обыкновенном неустойчивого увлажнения Нижнего Дона при возделывании подсолнечника гибрида Имми по технологии Clearfield® наибольшая урожайность и сбор масла отмечены на варианте с двумя междурядными обработками до применения гербицида.