Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,831

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВКЛЮЧЕНИЯ КУКУРУЗЫ И ЗЕРНОВОГО СОРГО В СЕВООБОРОТЫ С КОРОТКОЙ РОТАЦИЕЙ В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Плаксина В.С. 1 Асташов А.Н. 1 Бочкарева Ю.В. 1 Пронудин К.А. 1 Сучкова М.Г. 1 Ефремова И.Г. 1
1 ФГБНУ Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы «Россорго»
В повышении эффективности и устойчивости земледелия решающее значение имеют научно обоснованное размещение культур, применение рациональной структуры посевных площадей и освоение экономически обоснованных севооборотов. Целью наших исследований было выявить эффективность включения кукурузы и зернового сорго в севообороты с короткой ротацией в условиях Нижнего Поволжья. В статье дается оценка урожайности зерна сельскохозяйственных культур и продуктивности трехпольных экспериментальных севооборотов, заложенных на опытном поле ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Исследования проводились в различные по погодным условиям годы, что позволило всесторонне оценить продуктивность изучаемых культур и севооборотов. В ходе исследований выявлено, что в трехпольных севооборотах максимальная урожайность получена у озимой пшеницы (2,62 т/га), кукурузы (3,89 т/га) и зернового сорго (2,53 т/га). Сравнительный анализ позволил сформулировать заключение, что эти культуры обеспечивают наибольший выход зерна в севооборотах. Выход зерна с гектара пашни составил 2,17 т и 1,71 т соответственно при средней продуктивности всех изучаемых севооборотов 1,60 т. При формировании структуры посевов для засушливых регионов необходимо включение культур разных хозяйственно-биологических типов: озимых, ранних и поздних яровых. Включение засухоустойчивых поздних культур, способных восполнять потери урожая других культур, обеспечивает стабилизацию выхода продукции. Необходимым условием для обеспечения стабильности продуктивности в связи с низким значением гидротермического коэффициента в засушливых условиях является включение звена пар – озимая пшеница. Также целесообразно включать в структуру посевных площадей кукурузу и зерновое сорго, так как эти культуры обеспечивают наибольший выход зерна в севооборотах.
продуктивность
урожайность
севооборот
гидротермический коэффициент
кукуруза
сорго
1. Пронько В.В., Левицкая Н.Г. Использование зерновыми культурами биоклиматического потенциала сухой степи Заволжья // Вестник СГАУ им. Н.И. Вавилова. 2008. № 1. C. 18–21.
2. Курдюков Ю.Ф., Левицкая Н.Г., Васильева М.Ю. Повышение продуктивности и устойчивости агроэкосистем в степной зоне Поволжья // Аграрная наука. 2014. № 3. С. 10–11.
3. Круглов Ю.В., Курдюков Ю.Ф., Шубититзе Г.В. Микробиологическая активность чернозема южного в зависимости от агротехнических приемов в засушливой степи Нижнего Поволжья // Аграрный научный журнал. 2018. № 1. С. 20–23.
4. Курдюков Ю.Ф., Лощинина Л.П., Фирсов А.И., Шубитидзе Г.В., Куликова Г.А., Третьяков М.В., Щукин С.А., Михайлин Н.В., Бауров А.В., Лебедев В.Б., Пискунова Г.В., Левицкая Н.Г., Зайцев А.Н. Теоретические основы построения полевых севооборотов и оптимизация структуры посевных площадей в Правобережье Саратовской области: методические рекомендации. Саратов, 2010. С. 45.
5. Плаксина В.С., Ерохина А.В. Эффективность выращивания зернового сорго в севооборотах с различной ротацией // Вестник Вятской ГСХА 2019. № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://vvgsha.info/wpcontent/uploads/journal/2019/2/N2_2019_plaksina_erokhina_effectivnVyrashZernovogoSorgo.pdf (дата обращения: 20.11.2020).
6. Плаксина В.С. Водопотребление сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах // Вавиловские чтения-2019: материалы международной научно-практической конференции посвященной 132-ой годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (г. Саратов, 25–26.11.2019 г.). Саратов: Изд-во «Амрит», 2019. С. 149–151.
7. Кибальник О.П., Ефремова И.Г., Семин Д.С., Горбунов В.С., Каменева О.Б., Старчак В.И., Куколева С.С. Оценка качества зерна и биомассы сорго с целью использования в кормопроизводстве // Зерновое хозяйство России. 2019. № 4 С. 3–7.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Книга по Требованию, 2012. 352 с.
9. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 2019. 329 с.
10. ГОСТ 10846-91 Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка. М.: Изд-во стандартов, 1991. 38 с.

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).

plaksina1.wmf

Рис. 1. Погодные условия в годы исследований, 2011–2019 гг.

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).

Таблица 1

Урожайность зерна сельскохозяйственных культур в трехпольных севооборотах (т/га), 2011–2019 гг.

Поля

Культура (фактор А)

Фактор В

Среднее

1-я ротация

2-я ротация

3-я ротация

1

Чиcтый пар

2

Oзимая пшеница

1,26

2,53

4,06

2,62

3

Ярoвая пшеница

0,96

1,39

1,22

1,19

Ячмень

0,78

1,14

1,41

1,11

Кукуpуза

4,35

3,17

4,16

3,89

Сoрго зерновое

1,70

2,77

3,12

2,53

F0,05 (A)

20,336*

F0,05 (B)

1,78

2,20

2,81

7,004*

F0,05 (AB)

2,246

НСР (A)

0,732

НСР (B)

0,567

НСР (АB)

plaksina2.wmf

Рис. 2. Выход протеина с единицы площади по культурам экспериментальных севооборотов, 2011–2019 гг.

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.

Чередование культур в севообороте (фактор А)

Выход зерна с севооборотной площади, т/га

Фактор В

Средний

1-я ротация

2-я ротация

3-я ротация

Пар, oзимая пшеница, яровая пшеница

0,74

1,31

1,76

1,27

Пар, oзимая пшеница, ячмень

0,68

1,27

1,82

1,25

Пар, oзимая пшеница, кукуруза

1,87

1,90

2,74

2,17

Пар, oзимая пшеница, сoрго зерновое

0,99

1,76

2,39

1,71

F0,05 (A)

7,844*

F0,05 (B)

1,07

1,56

2,18

17,139*

F0,05 (AB)

0,421

НСР (A)

0,454

НСР (B)

0,393

НСР (АB)

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.


Библиографическая ссылка

Плаксина В.С., Асташов А.Н., Бочкарева Ю.В., Пронудин К.А., Сучкова М.Г., Ефремова И.Г. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВКЛЮЧЕНИЯ КУКУРУЗЫ И ЗЕРНОВОГО СОРГО В СЕВООБОРОТЫ С КОРОТКОЙ РОТАЦИЕЙ В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ // Успехи современного естествознания. – 2020. – № 12. – С. 36-41;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37534 (дата обращения: 08.02.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685