Формирование биологического урожая озимой пшеницы при применении разных видов удобрений в Центрально-Черноземном регионе
Озимая пшеница относится к стратегическим и самым востребованным на мировом рынке культурам, потенциальные возможности которой по урожайности превышают 10 т/га. Такие высокие показатели пшеница способна формировать только на фоне совокупности многих факторов, в числе которых важную роль играет достаточная обеспеченность почвы элементами питания. С другой стороны, актуальным вопросом остается получение высоких урожаев именно с применением биологизированных агротехнологий, чтобы снизить нагрузку на окружающую природную среду.
За последние 5 лет органическое сельское хозяйство приобретает высокую актуальность, поскольку оно может способствовать смягчению последствий изменения климата за счет сокращения выбросов парниковых газов и накопления углерода в почве. С учетом лучшего питания почвы и активизации деятельности микроорганизмов органическое земледелие считается более устойчивым к неблагоприятным климатическим условиям, чем традиционное сельское хозяйство.
Согласно Стратегии развития агропромышленного и рыбохозяйственного комплексов Российской Федерации, для управления аграрным производством требуется кардинальное изменение существующей системы: необходимо обеспечить продовольственную безопасность в неразрывной связи с такими важными агроприемами, как восстановление плодородия почв и их рациональное использование, увеличить объемы экспортируемой продукции и темпы развития органического сельского хозяйства. Успешное выполнение таких важных задач требует проведения дополнительных фундаментальных исследований.
В исследованиях И.И. Гуреева и др. в условиях длительного стационарного опыта в 1987–2020 гг. отмечается, что в Центрально-Черноземном регионе ведение растениеводства осуществлялось путем использования естественного плодородия черноземов без разработки мер по его стабилизации. Было показано, что наиболее эффективными стали зернотравяные и зернотравянопропашные севообороты с содержанием гумуса 5,50–5,65%, что на 0,15% выше, чем в зернопаропропашном. С учетом обозначенной проблемы важными направлениями (в том числе и для достижения высокой урожайности сельскохозяйственных культур) являются разработка биологизированных севооборотов и применение разных видов органических удобрений.
Н.П. Бакаева и др. сообщают, что пора признать необходимость проведения сравнительных исследований для оценки влияния различных видов минеральных и органических удобрений на качество зерна. Авторами установлено, что из всех применяемых удобрений навоз в количестве 40 т/га наиболее эффективен, органические удобрения обеспечили наибольшее содержание белка — 14,6% и 14,8 %, соответственно, от сухой и жидкой формы.
В условиях изменения климата подчеркивается важность роли агрофизических свойств почвы, потому как сочетание влаги и тепла формирует основу для развития растений, и так как они нестабильны, то вопрос увеличения запасов влаги в почве требует разработки новых решений по данной проблеме. Более того, если рассматривать погодные условия как фактор, который влияет на развитие сельскохозяйственных культур, то во многих случаях его влияние даже преобладает над фактором системы питания, защитой растений или семенным материалом.
В работе В.А. Шевченко и др. показано, что использование органических отходов свинокомплекса обеспечивало снижение кислотности почвы, поскольку они имеют щелочную реакцию, что положительно повлияло на динамику кислотности почвенной среды и уровень закрепления органического вещества, за ротацию севооборота происходило снижение рН на 0,38 ед., а от твердой фракции навоза — на 0,42 ед.
Таким образом, с учетом актуальности обозначенных выше проблем цель исследований заключалась в оценке влияния разных видов удобрений на запасы продуктивной влаги в почве, формирование биологической урожайности и структуры урожая озимой пшеницы в зернопропашном севообороте Центрально-Чернозёмного региона.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в стационарном полевом опыте ФГБНУ «Курский ФАНЦ» (с. Панино, Курская обл., Россия) в 2023–2024 гг. по влиянию разных видов удобрений на запасы продуктивной влаги, урожайность и структуру урожая озимой пшеницы (табл. 1).
Минеральные удобрения (МУ) N70Р70К70 (вариант 2), гранулированное органоминеральное удобрение (ОМУ) на основе низинного торфа «Универсал 7-7-8» (вариант 3) и гранулированное органическое удобрение (ОУ) на основе птичьего помета «Биогран 5-4-4» (вариант 4) вносились разбросным способом под основную обработку почвы. Удобрения, применяемые в опыте, были эквивалентны по действующему веществу (д. в.).
Площадь опытной делянки — 300 м2. Принято следующее чередование культур в зернопропашном севообороте: рапс озимый (Brasssica napus L.) — озимая пшеница (Triticum aestivum L.) — кукуруза на зерно (Zea mays L.) — ячмень (Hordeum vulgare L.).
Почва — чернозем типичный среднесуглинистый с содержанием в слое почвы 0–20 см гумуса (5,23%), щелочногидролизуемого азота (15,6 мг / 100 г), подвижного фосфора (13,0 мг / 100 г), обменного калия (17,7 мг / 100 г почвы), рНKCl — 5,6.
Для оценки условий увлажнения применяли гидротермический коэффициент (ГТК) Т.Г. Селянинова. Влажность почвы в слое 0–100 см определяли термостатно-весовым методом по ГОСТ 28268, запасы продуктивной влаги — расчетным способом.
Определение биологической урожайности озимой пшеницы и структуры урожая проводили в соответствии с «Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур». Для этого по диагонали каждой делянки с применением рамки 50 х 50 см (0,25 кв. м) в 4-кратной повторности в фазу полной спелости были отобраны растения с корневой системой и сформированы снопы.
В ходе снопового анализа определяли общее количество растений, общее количество стеблей, количество продуктивных стеблей, количество зерен в колосе главного стебля и массу 1000 зерен (ГОСТ 10842).
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программного обеспечения Microsoft Office Statistiсa 10 (StatSoft Inc., США).
Результаты и обсуждение
В период вегетации озимой пшеницы осенью 2023 года и весной — летом 2024 года был повышенный температурный режим, наблюдали некоторый дефицит осадков. Основное развитие растений культуры проходило в весенне-летний период, условия которого можно охарактеризовать как слабо засушливые (ГТК = 1,0).
Гидротермический коэффициент по Т.Г. Селянинову в апреле составил 1,41 (условия достаточно влажные), в мае и июне — 1,07 и 0,98 соответственно (условия слабо засушливые), в июле — 0,53 (условия очень засушливые) (рис. 1).
Содержание достаточного количества продуктивной влаги в почве, особенно в начале вегетации растений, способствует получению хорошего урожая сельскохозяйственных культур. Была проведена оценка изменений продуктивной влаги в зависимости от изучаемых факторов — минеральных, органоминеральных и органических удобрений (рис. 2).
В посевах озимой пшеницы запасы влаги в метровом слое почвы варьировали в интервале 151–162 мм, что можно оценить как хорошие. Применение минеральных удобрений в опыте не повлияло на исследуемый показатель, запасы влаги в почве были на уровне неудобренного контроля. Применение органических удобрений как в сочетании с минеральными, так и отдельно положительно влияло на водный режим почвы.
Наибольший эффект был получен при внесении органического удобрения «Биогран 5-4-4», в результате применения которого запасы влаги в исследуемом слое почвы были выше, чем в контроле, на 7,3%. С использованием органоминерального удобрения «Универсал 7-7-8» запасы продуктивной влаги относительно контрольного варианта увеличились на 2,6%. Полученные данные показывают, что как органические, так и органоминеральные удобрения способны удерживать влагу в почве, создавая благоприятные условия для растений.
Главным показателем, позволяющим оценить положительные действия тех или иных агрономических приемов, в частности применения различных видов удобрений, является урожайность выращиваемых культур. На рисунке представлены данные по биологической урожайности озимой пшеницы и элементам структуры урожая по изучаемым вариантам опыта.
Наибольшая биологическая урожайность озимой пшеницы в опыте достигнута при использовании органического удобрения «Биогран 5-4-4», что в 1,9 раза больше, чем в контрольном варианте. Несколько уступал ему вариант с удобрением «Универсал 7-7-8», при использовании которого урожайность озимой пшеницы возрастала в 1,8 раза по сравнению с контролем. Использование только минеральных удобрений позволило повысить рассматриваемый показатель в 1,5 раза.
Сходные результаты получены в полевых опытах других исследователей. Так, по данным, полученным в Среднем Поволжье, все изучаемые виды органических удобрений обеспечили прибавку урожая озимой пшеницы при внесении: навоза — на 0,35 т/га, жидкого органического удобрения и биогумуса — на одинаковую величину (0,33 т/га), сухого органического удобрения — на 0,31 т/га.
В исследованиях Курского ФАНЦ в длительном полевом опыте (1992–2015 гг.) изучали различные нормы внесения органических удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур: в зависимости от уровня удобренности 6 т/га и 12 т/га + N37P37K37 на 1 га севооборота урожайность озимой пшеницы возрастала в 1,2 раза.
Исследователи из Курского государственного аграрного университета, изучающие проблему перехода к биологическому земледелию, считают, что система удобрений должна строиться в первую очередь на использовании элементов питания растительного происхождения. Минеральные удобрения тоже могут применяться, но в ограниченных объемах. Основными составляющими системы удобрения в биологическом земледелии будут отходы сельскохозяйственного и промышленного производства (навоз, помет, дефекат, древесные отходы), побочная, нетоварная продукция сельскохозяйственных культур, сидерация при выращивании промежуточных культур и в парах.
Вариант с применением органического удобрения «Биогран 5-4-4» отличался наибольшим количеством продуктивных стеблей озимой пшеницы — на 220 шт/м2 больше, чем в контрольном варианте. Минеральные и органоминеральные удобрения повышали этот показатель, но в меньшей степени — соответственно, на 176 шт/м² и 108 шт/м2.
В вариантах с органоминеральными и органическими удобрениями в условиях черноземных почв было отмечено большее количество зерен в колосе. В контрольном варианте и с минеральными удобрениями данный показатель был минимальным — 24,1 шт. и 24,3 шт. соответственно. Их количество увеличивалось до 32,4 шт. с применением удобрения «Универсал 7-7-8», до 27,8 шт. — «Биогран 5-4-4».
Улучшение питательного режима почвы в результате использования разных видов удобрений в опыте положительно сказалось на массе 1000 зерен озимой пшеницы. Этот показатель при внесении органического удобрения «Биогран 5-4-4» возрастал на 8,5%, органоминерального удобрения «Универсал» — на 5,1%, минеральных удобрений — на 4,5%.
Выводы
1. Внесение в почву гранулированных органических и органоминеральных удобрений по сравнению с контролем и азофоской способствовало повышению запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы на 7,3% с удобрением «Биогран 5-4-4», на 2,6% — «Универсал 7-7-8».
2. Использование удобрения «Биогран 5-4-4» в условиях черноземных почв позволило в большей степени оказать влияние на формирование продуктивных стеблей — 636 шт/м2. Количество зерен в колосе увеличивалось с применением органического и органоминерального удобрения на 4–8 шт. соответственно. С применением удобрения «Биогран 5-4-4» тенденция улучшения показателей качества сохранялась: масса 1000 зерен составила 40,7 г, с минеральным и органоминеральным удобрениями — практически не различалась.
3. В ходе исследований было показано преимущество выращивания озимой пшеницы с применением гранулированных органических и органоминеральных удобрений по сравнению с минеральными. Лучшим был вариант с внесением органического удобрения «Биогран 5-4-4», на котором достигнута биологическая урожайность озимой пшеницы 7,25 т/га, что в 1,9 раза больше, чем в контроле без удобрений. С органоминеральным и минеральным удобрениями урожайность зерна снижалась, соответственно, до 6,61 т/га и 5,57 т/га.
4. Полученные данные показывают, что органические и органоминеральные виды удобрений при выращивании озимой пшеницы по урожайности культуры и качеству зерна были предпочтительнее, чем минеральные при их эквивалентном внесении по действующему веществу.
Об авторах
Вячеслав Анатольевич Лукьянов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
lukyanov27@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-1764-4083
Татьяна Алексеевна Дудкина, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный
сотрудник
dt5dt@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-1116-4548
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. им. Карла Маркса, 70Б, Курск, 305021, Россия
УДК 633.11:631.82:69631.861
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-397-08-64-69
