Роль осушаемого агроландшафта и удобрений в формировании продуктивности овса посевного и эффективность его возделывания в условиях Верхневолжья
Овес посевной (Avena sativa L.) в условиях Верхневолжья возделывают как в чистом виде, так и в смеси с зернобобовыми культурами. Он является хорошей покровной культурой при введении в севооборот многолетних трав. Фитоценоз посевов овса с травами, возделываемого в осушаемом агроландшафте, имеет более выравненную продуктивность в сравнении с чистыми посевами.
Урожайность овса зависит от многих факторов. Известно, что применение минеральных удобрений и микробиологических препаратов способствует получению максимальной прибавки урожая овса и окупаемости удобрений.
Исследованиями установлено, что эффективность удобрений на выщелоченном черноземе возрастает с повышением уровня насыщенности пестицидами. При сочетании двух факторов — известкования и удобрения — урожаи зерновых в севообороте значительно повышаются. На продуктивность влияют густота стояния растений и их сохранность к уборке.
Самый высокий баланс калия обеспечивает совмещение дискования с применением удобрений и биопрепаратов после сидерата. Многими авторами выявлено, что применение в фазу выметывания метелок овса фиторегулятора повышает содержание в зерне белка. Отмечено влияние на рост и развитие овса и других агротехнических приемов. Основные прибавки или потери урожайности зерна овса зависят от срока сева, уровня азотного питания и характера химической защиты посевов от сорняков. Поздние сроки сева яровых зерновых культур приводят к снижению их урожайности.
В работах исследователей отмечается, что продуктивность овса изменяется в зависимости от способов обработки почвы и севооборотов. Урожайность овса посевного коррелирует с элементами структуры урожая — массой 1000 зерен и количеством зерен в метелке.
Продуктивность овса зависит от колебания погодных условий в течение вегетации. Однако в литературе недостаточно освещены вопросы влияния ландшафтных факторов на урожайность овса.
Цель исследований — установить роль осушаемого агроландшафта и агрофона удобрений на формирование продуктивности овса посевного сорта Яков и эффективность его возделывания в условиях Верхневолжья.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в 2022–2024 гг. на агрополигоне Губино ВНИИМЗ (г. Тверь, пос. Эммаусс). На участке размещены два зернотравяных севооборота (овес + травы — травы 1–2-го г. п. — озимая рожь — яровая пшеница).
В первом севообороте (контрольный вариант) вносили минимальное количество азотных удобрений в подкормку (N30 кг / га д. в.) на зерновых культурах. Во втором севообороте (вариант с полным NPK) применяли 60 кг / га д. в. на зерновых культурах в предпосевную культивацию и К70 кг / га д. в. — на травах 1-го года и 2-го года пользования в подкормку. Опытный участок представляет собой вершину холма, склоны и межхолмные депрессии. В его пределах выделили варианты опыта (агромикроландшафты):
1. Т-Аю — транзитно-аккумулятивный южного склона.
2. Тю — транзитный южного склона.
3. Э-Тю — элювиально-транзитный южного склона.
4. Э-А –элювиально-аккумулятивный (вершина холма).
5. Э-Тс — элювиально-транзитный северного склона.
6. Тс — транзитный северного склона.
7. Т-Ас — транзитно-аккумулятивный северного склона.
Почва опытного участка — дерново-сильноподзолистая глееватая на морене. Гранулометрический состав на южном склоне и вершине — супесчаный, а на северном склоне — легкосуглинистый.
Агрохимическая характеристика опытного участка: обменная кислотность находится в диапазоне от 5,2 до 4,3 ед. (от слабокислой до кислой); содержание подвижного фосфора высокое и среднее (350–164 мг/кг почвы), обменного калия — среднее и низкое (146–88 мг/кг почвы), органического вещества — от 2,26 до 3,91%, что соответствует средней и высокой степени окультуренности почвы.
Все учеты, наблюдения и измерения, система обработки почвы (зяблевая подготовка и предпосевная обработка), посев и уход за растениями проводили согласно методическим пособиям, принятым в растениеводстве, математическую обработку результатов исследований — методом дисперсионного анализа и с использованием компьютерных программ: Statgrafics, Excel 2007 (США).
В двухфакторном дисперсионном анализе фактором А являются агромикроландшафты (Т-Аю, Тю, Э-Тю, Э-А, Э-Тс, Тс, Т-Ас), а фактором В — фон удобрений: 1) контроль (N30); 2) N60P60K60.
Анализы почвенных и растительных образцов выполняли в лаборатории массовых анализов ВНИИМЗ. Определение содержания в слое 0–20 см подвижных соединений фосфора и калия проводили по методу Кирсанова (ГОСТ Р 54650-2011), содержание гумуса определяли по ГОСТ 26213-20214, рН солевой вытяжки — потенциометрически по ГОСТ 26483-85, содержание легкогидролизуемого азота — по Методическим указаниям (1985 г.).
Расчет экономической эффективности возделывания овса на зерно проводили по методике, предложенной И.В. Старченко, А.А Чабанным (2015 г.).
Агрометеорологические условия вегетационного периода при возделывании овса изменялись по годам исследований. Интенсивность выпадения осадков варьировала в течение вегетационного периода. В начале вегетации растений овса в мае 2022–2024 гг. количество выпавших осадков находилось в пределах от 16 до 56 мм, что составило 63–106% от нормы. Температура воздуха в данный период была в пределах нормы (11–12 ºС).
Июнь характеризовался сухой и жаркой погодой. Количество выпавших осадков было в диапазоне от 44 мм (в 2023 г.) до 95 мм (в 2024 г.), что составило 59–122% от нормы соответственно. Температура воздуха была выше нормы на 1,3 ºС и 2,6 ºС в 2022 г. и 2024 г. соответственно.
В июле отмечали недостаток влаги в 2022 г. и избыток — в 2024-м. Осадков выпало, соответственно, 86% и 136% от нормы. Температура воздуха была выше нормы на 1,4 ºС и 2 ºС в 2022 г. и 2024 г. соответственно.
Август характеризовался сухой и жаркой погодой по всем годам исследований. Атмосферных осадков выпало 67–85% от нормы, а температура воздуха была выше нормы на 0,9–4,0 ºС.
Сумма осадков, выпавших за вегетационные периоды 2022 г., 2023 г. и 2024 г., составила, соответственно, 247 м, 262 мм и 271 мм, а сумма температур — 1923 ºС, 1847 ºС и 2015 ºС. Гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетационный период возделывания овса в 2022 г., 2023 г. и 2024 г. был 1,28, 1,42 и 1,08 соответственно. В 2022 г. и 2023 г. складывались оптимальные условия для роста и развития растений овса.
Результаты и обсуждение
Овес сорта Яков возделывали в зернотравяном севообороте. Предшественником овса была яровая пшеница. Овес являлся покровной культурой для клеверотимофеечной травосмеси. Урожайность зерна овса изменялась в пределах осушаемого агроландшафта в зависимости от фона удобрений и исследуемых лет (табл. 1).
Дефицит выпавших осадков в начале вегетации растений овса и в период образования стеблей (май, июнь) оказал негативное влияние на его урожайность в 2022 году. Урожайность культуры находилась в пределах от 0,95 до 1,49 т/га (на контрольном варианте с применением N30 кг / га д. в.) и 1,17–2,31 т/га (на агрофоне с полным NPK — 60 кг / га д. в.). В транзитных вариантах южного склона урожайность овса была минимальной, ее снижение в сравнении со средней по агроландшафту составило на контроле и агрофоне с полным NPK 0,31 и 0,51–0,57 т/га соответственно. Максимальная урожайность овса в 2022 г. на контрольном варианте в верхней части склона северной экспозиции (в Э-Тс) — 1,49 т/га, а в варианте с удобрением в нижней части северного склона (в Т-Ас) — 2,23 т/га.
В 2023 году при относительно оптимальных метеоусловиях (ГТК = 1,42) в опыте была получена максимальная урожайность овса по двум агрофонам. В среднем по агроландшафту урожайность зерна овса на контроле и удобренном агрофоне составила 3,25 т/га и 3,57 т/га соответственно. Максимальный ее показатель был получен на южном склоне (в Э-Тю и Тю) на контроле, в Э-Тю на агрофоне с полным NPK и составил, соответственно, 3,79 т/га и 4,20 т/га зерна. Прибавка урожая в сравнении со средней по опыту составила, соответственно, 0,54 т/га и 0,63 т/га.
В 2024 году урожайность овса составила 1,46–2,18 т/га на контроле и 1,46–3,07 на варианте с применением полного NPK. Максимальные значения данного показателя были получены на северном склоне (в Тс) — 2,18 т/га и 3,39 т/га на контроле и удобренном фоне соответственно.
В результате проведенных исследований в 2022–2024 гг. установлено, что урожайность зерна овса в среднем за три года на контрольном варианте варьировала от 1,83 до 2,31 т/га. Максимальная прибавка урожая (0,21 т/га) была получена на южном склоне — в элювиально-транзитном микроландшафте. В нижней части склона южной экспозиции урожайность овса была наименьшей — 1,83 т/га. По другим вариантам урожайность находилась в пределах средней по опыту — 2,07–2,23 т/га.
На варианте опыта с применением полного NPK в дозе 60 кг / га д. в. урожайность зерна овса в среднем за три года составила 1,96–2,75 т/га. Максимальное значение этого показателя (2,75 т/га) было получено в транзитном микроландшафте склона северной экспозиции. Прибавка в сравнении со средней по агроландшафту составила 0,33 т/га. Наиболее низкая урожайность овса (1,96 т/га) была получена на южном склоне — в Т-Аю.
Таким образом, применение минеральных удобрений под овес в дозе 60 кг / га д. в. NPK в сравнении с контролем (N30 д. в.) способствовало получению прибавки урожая овса 0,13–0,67 т/га. Максимальная прибавка урожайности культуры (0,67 т/га, или 35,8%) была получена в нижней части склона северной экспозиции — в Т-Ас. Вариабельность урожайности овса в пределах агроландшафта на контроле составила 14,4%, а на удобренном фоне снижалась до 12,5%.
Установлена корреляция урожайности овса с условиями вегетационного периода с гидротермическим коэффициентом r = 0,69 по двум агрофонам соответственно. Урожайность зависела и от показателей структуры. В опыте установлена тесная прямая корреляционная связь урожайности на удобренном агрофоне с элементами структуры урожая: количеством зерен в метелке (r = 0,81), количеством продуктивных стеблей (r = 0,78) и весом зерна с метелки (r = 0,76).
Количество продуктивных стеблей растений овса к уборке достоверно не различалось по вариантам опыта и находилось в пределах от 393 до 426 шт/м2 на контроле, 406–426 шт/м2 — на фоне удобрений (табл. 2).
Максимальная густота стеблестоя овса (426 шт/м2)была сформирована на вершине моренного холма — на удобренном агрофоне, в транзите северного склона — в контрольном варианте. Количество зерен в метелке варьировало от 27 до 39 шт. Максимальное число зерен (39 шт. в метелке) было получено на южном склоне (в Э-Тю) в варианте с применением полного NPK. Прибавка в сравнении с контролем составила 3 шт. зерен с одной метелки. В нижней части южного склона было сформировано наименьшее число зерен в метелке и составило 27 шт. по двум агрофонам. В сравнении со средней по агроландшафту снижение числа зерен здесь составило 18,2% и 22,9% на контроле и удобренном агрофоне соответственно, что оказало влияние на снижение урожайности зерна овса.
Масса 1000 зерен овса составила в среднем по агроландшафту 37,2 г и 38,4 г на контроле и на варианте с применением полного NPK соответственно. Максимальная масса 1000 зерен (38,9 г) была получена в элювиально-транзитном микроландшафте северного склона удобренного агрофона. Масса 1000 зерен овса на удобренном агрофоне возрастала в диапазоне от 0,10 до 2,1 г. Наибольшая прибавка веса зерна овса (5,8 %) была получена на вершине холма на варианте с применением удобрений. Вес зерна с одной метелки варьировал в пределах от 1,03 до 1,39 г на контроле, от 1,04 до 1,54 г — на агрофоне с применением полного NPK.
Максимальный вес зерна овса с одной метелки был получен в Э-Тю (1,54 г) на удобренном фоне, в Тс (1,39 г) — на контроле. В сравнении со средней по агроландшафту увеличение массы зерна с одной метелки составило, соответственно, 11,6% и 11,2%. На варианте с применением полного NPK прибавка массы зерна с одной метелки составила 0,01–0,24 г. Максимальная прибавка зерна овса с одной метелки (19,8%) за счет применения удобрений была получена на вершине холма в элювиально-аккумулятивном микроландшафте.
Эффективность возделывания сельскохозяйственных культур зависит от складывающегося уровня цен на сырье, оборудование, электроэнергию, горючее, сельскохозяйственную продукцию и др. Стоимость полученной валовой продукции зависит от цены ее реализации. Осенью 2024 года стоимость 1 кг зерна овса составила 25 руб. При пересчете на величину урожайности стоимость валовой продукции зерна овса изменялась в пределах от 45,75 тыс. руб. до 68,75 тыс. руб. с 1 га (табл. 3).
Максимальная стоимость валовой продукции овса (68,75 тыс. руб. / га) была получена на агрофоне с применением полного NPK в транзитном микроландшафте северного склона. Стоимость полученной продукции на удобренном агрофоне была выше на 3,25–11,0 тыс. руб. / га. Наименьшая стоимость полученной продукции (45,75 тыс. руб. / га) была на контрольном варианте в микроландшафте южного склона — в Т-Аю.
Затраты на производство 1 га овса включают стоимость семян, ГСМ, удобрений, оплату труда и др. Производственные затраты в опыте составили 24,9–37,7 тыс. руб. / га. Максимальные затраты на производство 1 га овса (37,7 тыс. руб./ га) были на удобренном агрофоне в транзитном микроландшафте северного склона. В нижней части склона южной экспозиции контрольного варианта величина данного показателя была наименьшей — 24,9 тыс. руб. / га. Вследствие отсутствия удобрений на контрольном варианте отмечено снижение затрат (на 10,8–12,1 тыс. руб. / га) в сравнении с агрофоном N60P60K60.
Себестоимость производства 1 ц зерна овса варьировала в пределах от 1,13 тыс. руб. до 1,72 тыс. руб. Наименьшая себестоимость 1 ц зерна (1,13 тыс. руб.) была получена на контрольном варианте в элювиально-транзитном микроландшафте южного склона. На варианте с применением полного NPK себестоимость производства зерна овса была выше в сравнении с контролем, максимальная (1,72 тыс. руб.) — в нижней части южного склона (в Т-Аю).
Условная прибыль исчисляется как разница между стоимостью полученного урожая зерна овса и затратами на его выращивание. Условная прибыль в расчете на 1 га колебалась в пределах от 13,20 тыс. руб. до 31,65 тыс. руб. Максимальная прибыль (31,65 тыс. руб. / га) была получена на агрофоне с применением N30 в элювиально-транзитном микроландшафте южного склона. Условная прибыль на 1 рубль затрат колебалась в диапазоне от 0,37 руб. до 1,21 руб.
Эффективность возделывания овса в данном опыте определяет рентабельность, которая представляет собой отношение чистого дохода к затратам, выраженное в процентах. Рентабельность производства зерна овса, возделываемого на дерново-подзолистой почве в осушаемом агроландшафте на разных агрофонах, изменялась в диапазоне от 36,9 до 121,2%.
Максимальный уровень рентабельности производства овса (121,1%) был получен на контрольном варианте с применением 30 кг / га д. в. аммиачной селитры в подкормку в фазу кущения культуры в верхней части склона южной экспозиции — в элювиально-транзитном микроландшафте. На варианте с применением NPK в дозе 60 кг / га д. в. рентабельность возделывания культуры составила 36,9–83,1%. Наименьшая в опыте рентабельность производства овса (36,9%) была получена в нижней части южного склона на агрофоне с применением N60P60K60 кг / га д. в.
Выводы
В результате исследований 2022–2024 гг. установлено, что применение минеральных удобрений под овес в дозе 60 кг / га д. в. NPK обеспечило максимальную прибавку урожая — 0,67 т/га (35,8%) — в нижней части северного склона (в Т-Ас). Урожайность овса, полученная на варианте с дозой N60P60K60, коррелировала с количеством зерен в метелке (r = 0,81), количеством продуктивных стеблей (r = 0,78) и весом зерна с одной метелки (r = 0,76).
Применение полного NPK обеспечило максимальную прибавку веса зерна с одной метелки (18,6%) и наибольшую массу 1000 зерен (38,9 г), соответственно, в элювиально-аккумулятивном и элювиально-транзитном микроландшафтах северного склона в сравнении с контролем. Самая высокая рентабельность производства овса (121,1%) получена на контрольном варианте (с N30) в элювиально-транзитном микроландшафте южного склона.
Об авторах
Мария Владимировна Рублюк, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела мониторинга состояния и использования осушаемых земель
2016vniimz-noo@list.ru http://orcid.org/0000-0001- 5319-2614
Дмитрий Анатольевич Иванов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующий отделом мониторинга состояния и использования осушаемых земель
https://orcid.org/0000-0002-2588-272X
Федеральный исследовательский центр «Почвенный институт им. В.В. Докучаева», Пыжевский пер., 7, стр. 2, Москва, 119017, Россия
УДК 633.13; 631.8; 632.62
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-396-07-122-128
