Опыт проводился в Сельскохозяйственной Производственной Артели (кооперативе) «Кузьминский», который находится в деревне Кузьмино Сергиево-Посадского района Московской области в 2022 году.
GPS-координаты опытного участка: 56.610717, 37.918159.
Целью эксперимента являлось уточнение регистра интенсивных агротехнологий, рекомендуемого для Нечерноземной зоны ведущими научными учреждениями региона – ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева» и ФИЦ «Немчиновка», в условиях сельскохозяйственной артели применимо к агроэкологическому виду земель (АЭВЗ).
Сущность интенсивных технологий состоит:
- в размещении посевов по лучшим предшественникам в системе севооборотов;
- в возделывании высокоурожайных сортов интенсивного типа с хорошим качеством зерна;
- в высоком обеспечении растений элементами питания с учётом их содержания в почве;
- в дробном применении азотных удобрений в период вегетации по данным почвенной и растительной диагностики;
- в интегрированной системе защиты растений от сорняков, вредителей и болезней;
- в регулировании роста ретардантами;
- в своевременном и качественном выполнении всех технологических приёмов, направленных на защиту почв от эрозии, накопление влаги, создание благоприятных физических условий развития сельскохозяйственных культур.
Целью интенсивных технологий является обеспечение значительного роста урожайности и повышения качества зерна.
Описание опыта
Культура
Озимая пшеница, сорт Бодрый (Скипетр), РС1. Относится к мягким сортам озимой пшеницы. Вегетационный период длится от 284 до 338 дней. Самые высокие показатели урожайности (с гектара) на сортоучастках, полученные по результатам сева 2007-2009 гг.:
- Северо-Западный регион ― 71,1 ц;
- Волго-Вятский ― 80,7 ц;
- Центрально-Черноземный регион ― 91,4 ц;
- Средневолжский ― 78,4 ц.
Относится к ценным сортам. Обладает средней засухоустойчивостью, соответствующей стандарту. Сорт отличается повышенной устойчивостью зерна к осыпанию. Сорт обладает высокой зимостойкостью, хорошо переносит воздействие весенних заморозков. Высокая устойчивость к полеганию. Хорошие хлебопекарные качества.
Сведения о севе
Срок сева 25.09.2021
Глубина заделки семян 4 см.
Норма высева: 5 млн/га [масса 1000 семян 40 грамм, сеяли 210 кг или ~5 млн]
Агрегат: Vaderstad Rapid C600, расстояние между рядками 12,5 см.
Предшественник: ячмень (2021), кукуруза на силос (2020), кукуруза на силос (2019). Солома ячменя отчуждается с поля: прессуется в тюки и вывозится. Под кукурузу на силос 2020 года вносился свежий навоз КРС в дозе 20 т/га.
Основное удобрение
В предпосевную культивацию 250 кг/га Калимаг (38% K2O)
При посеве: 200 кг/га Fertim NP(S)+CaO 9:14(10)+26
Итого осенью при основном и припосевном внесении удобрений озимая пшеница получила N18P28K95S20.
Схема опыта и изучавшиеся агротехнические приёмы
Как отмечалось выше, целью опыта являлось уточнение регистра интенсивных агротехнологий при возделывании озимой пшеницы в Центральном Нечерноземье применимо к агроэкологическому виду земель (АЭВЗ). Следуя этой цели опыт ставил перед собой задачи ответить на вопрос: на каком АЭВЗ и какой способ проведения весенних азотных подкормок озимой пшеницы более эффективный – единовременное внесение всей дозы азота или дробное двухразовое применение.
Для решения этой задачи на одном из производственных полей СПА(к) «Кузьминский» был заложен двухфакторный опыт в 6-тикратной повторности по следующей схеме (календарь подкормок):
Весенние азотные подкормки проводились внутрипочвенно на глубину 16…18 см самоходным мультиинжектором «Туман-3» с использованием удобрения КАС-32. Расстояние между рабочими органами – инъекционными колёсами – 35 см.
Опыт проводился в производственных условиях и был адаптирован под имеющиеся машинно-тракторные агрегаты. Поэтому, схема опыта на местности представляла собой полосу шириной 12 метров и длиной 1200 метров, проходящую через весь массив поля с юго-запада на северо-восток.
Система защиты
Обработка семян: Вайбранс Интеграл (2,0 л/т).
Осенняя гербицидная обработка: Алистер Гранд (0,6 л/га).
Весенние обработки: 21-22 мая – Ретацел (1,5 л/га), Инпут (0,8 л/га), Альфабел (0,15 л/га, краевая обработка); 18 июня – Аканто Плюс (0,6 л/га), Альфабел (0,15 л/га).
Почвенные условия и агрохимия поля
Почва опытного поля – дерново-слабоподзолистая глееватая песчаная и супесчаная, сформированная на толще водно-ледниковых отложений, представленных песками и супесями с незначительной долей ила и пыли в своем составе8). Это обуславливает её неблагоприятные водно-физические свойства: рыхлость, бесстурукурность, высокую фильтрацию при незначительном капиллярном поднятии, слабую способность удерживать элементы минерального питания. Мощность водно-ледниковых отложений на большей площади опытного участка более 2 метров. Агроэкологический вид земель (АЭВЗ или элементарный ареал агроландшафта) ― экологически однородная территория для культуры или группы культур, которая выделяется по категориям микроструктур почвенного покрова однородных для земледелия. В пределах опытного поля выделены следующие виды земель:
Агрохимическое обследование почвы проводилось в 2020 году. Участок проведения опыта, в среднем по массиву поля, характеризуется:
- средними значениями гумусированности – 5,36 %, здесь стоит повторить, что на поле под кукурузу 2020 года, выращиваемую на силос, вносились органические удобрения, поэтому значения органического вещества почвы скорее не отражают реальных, более низких значений;
- нейтральной и близкой к нейтральной реакцией среды со средним рНсол 5,98;
- нейтральными значениями гидролитической кислотности со средней Гк 1,37;
- очень высокими значениями подвижного фосфора – 572,5 мг/кг (по Кирсанову);
- повышенными значениями подвижного калия – 128,5 мг/кг (по Кирсанову);
- низкими значениями сумм поглощенных оснований – 6,1 мг-экв/100 г почвы.
Погодные условия
Погодные условия вегетационного сезона 2021-2022 в Серигиево-Посадском районе Московской области по данным агрометеопоста в д. Симоново (4,5 км от опытного участка) характеризовались относительно благоприятными условиями для развития озимой пшеницы.
Осень
Сев озимой пшеницы производился в поздние сроки – 26 сентября 2021 года: за период «всходы – прекращение вегетации» сумма активных температур составила 170°С, тогда как для сортов с высокой способностью к побегообразованию необходимо только от периода «кущение – прекращение вегетации» около 260°С. Прекращение вегетации (среднесутоные температуры ниже 5°С) наблюдалось 01 ноября 2021 года. Температура почвы на глубине 10 см ещё десять дней держалась на отметке выше 5°С.
Зима
Наличие снежного покрова необходимо для успешной перезимовки озимых культур. Устойчивый снежный покров установился в 2021 году несколько позже, чем по среднемноголетним данным ― 04 декабря. В среднем, в сезоне 2021-22 этот снежный покров в Сергиево-Посадском районе МО был выше среднемноголетних (СМЛТ) значений. В таблице ниже приведены данные высоты снежного покрова на последний день декады по снегосъемам в сравнении со среднемноголетними (СМЛТ) значениями.
Весенне-летний период
Возобновление весенней вегетации в 2022 году наблюдалось в III декаде апреля. 22 апреля температура почвы на глубине 10 см превысила 5°С и далее плавно нарастала, уже не опускаясь ниже этой отметки. В эту дату фиксировалась фаза развития озимой пшеницы BBCH 22. Несмотря на то, что май был относительно холодным (температуры воздуха колебались от 3,6°С до 14,8°С), разгар лета (среднесуточные температуры больше 15°C) наблюдался уже 30 мая. Сумма эффективных температур была на 26% выше среднемноголетних значений.
Период активного роста озимой пшеницы в мае-июне и налива зерна в первых двух декадах июля сопровождался значениями осадков ниже среднемноголетних значений на треть. Значимые (55,6 мм) осадки выпали позже, в конце вегетации озимой пшеницы, в период налива зерна, в III декаде июля. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) ―показатель увлажнённости территории за период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 °С ― практически был равен нулю во время цветения озимой пшеницы (первая декада июня). Данный показатель более детально представлен ниже, на графике.
Почвенная и растительная диагностика
В целях определения потребности растений озимой пшеницы в азоте 22.04.2022 и 31.05.2022 осуществлялся отбор почвенных и растительных проб в соответствии с методикой, разработанной ВНИПТИХИМ). Перед отбором проводился рекогносцировочный осмотр посевов. На поле выбраны наиболее типичные участки по состоянию растений.
Результаты анализов
Содержание общего азота в растительных образцах 5,28% при сухом веществе 73,4% соответствовало оптимальному диапазону (Церлинг, 1985). Если сравнивать полученные показатели с данными Белорусского института агрохимии и почвоведения (1991), то результаты (5,28 %) ранневесенней растительной диагностики также свидетельствовали о достаточном содержании общего азота в растениях. Растительная диагностика также проводилась и в более поздние сроки, после азотных подкормок, ― в третьей декаде мая. Образцы отбирались в четырёхкратной повторности для каждого из вариантов опыта. Доля общего азота в растениях на контрольном варианте снизилась на 13% до 4,58%, тогда как на вариантах с применением КАС-32 достоверно увеличилась, что и следовало ожидать от применения азотных удобрений.
В слое 0…20 см в период возобновления весенней вегетации содержалось 15,9 мг/кг Nmin (сумма N-NO3 и N-NH4). Масса слоя с учётом его гранулометрического состава (супесь) 0,2*10’000*1,1=2200 тонн. Можно предположить, что на конец апреля 2022 года на исследуемом массиве в слое 0…20 см содержалось ~35 кг/га минерального азота. По данным Шафрана С.А., по количеству Nmin в верхнем слое почвы можно судить о содержании его в слое 0…90 см. При этом исходить из того, что в слое 0…20 см содержится 38% минерального азота. Следуя этой логике, весенние запасы Nmin в 90 см слое можно оценить как 35 / 38% = 92 кг/га. Согласно данным РГАУ-МСХА им. Тимирязева озимая пшеница, выращиваемая в Центральном Нечерноземье при фактических уровнях подвижного фосфора (572 мг/кг) и обменного калия (128 мг/кг), выносит с 1 тонной зерна ~25 кг азота. Ориентируясь на получение 6 тонн зерна с каждого гектара и принимая во внимание N18, внесённых с посевом, можно было предположить, что посевы не нуждались в азотных подкормках.
Густота стеблестоя
02 июля проводилось измерение густоты стеблестоя. Различия между вариантами опытов не были статистически существенными даже относительно контроля. При оптимальных сроках сева до ухода в зиму на растении обычно образуется 3…4 стебля. Однако, принимая во внимание количество семян, высеянных осенью (около 5 млн. шт.), можно сделать вывод, что пшеница сформировала меньше, чем по одному стеблю на каждое высеянное семя. Подсчитать продуктивную кустистость в ходе проведения эксперимента не удалось, так как данные о полевой всхожести семян не фиксировались.
Влагозапасы
В течение весенне-летнего периода три раза на поле в трёх местах отбирались пробы на запасы влаги с глубин 10, 30, 50, 100, 150 и 200 см. Одновременно с этим с помощью переносного рН-метра Combi 5000 Step Systems измерялись значения почвенной кислотности по глубинам взятия проб.
Запасы влаги снижались на протяжении всего лета и в конце июля, к уборке, в среднем по всему исследуемому профилю. Снижение запасов влаги, почти на 40%, зафиксировано относительно весенних значений данного показателя.
Урожайность
Структура урожая
В опыте определяли структуру урожая: вес зерна с колоса, г и количество колосьев в штуках на гектар.
Фактор АЭВЗ достоверно увеличивал вес зёрен в среднем с каждого колоса. При этом на гидроморфном виде земель зерна в колосе имели наименьший вес. Фактор удобрений существенно не влиял на массу зерна в колосе. Взаимодействие факторов почти на всех вариантах имело существенные различия.
Различия в урожайности в большей степени повторяли динамику количества продуктивных стеблей. Каждый из изучавшихся факторов достоверно влиял на количество продуктивных стеблей, тогда как их взаимодействие не имело существенных различий. Возможно, режим увлажнения в июне, в середине вегетации, когда наблюдались низкие относительно среднемноголетних значений количества осадков, был более благоприятным для формирования дополнительных стеблей на почвах гидроморфного вида – на всех трёх вариантах питания этот показатель был близок к максимальным или выше.
Урожайность
Перед механизированной уборкой 06 августа 2022 года проводился ручной учёт биологической урожайности. Для этого с каждого варианта и агроэкологического вида земель по 6 раз со случайного (рендомизированного) рядка длиной 1 метр «метровки» отбирались все колосья. Подсчитывалось число колосьев, масса каждого колоса после обмолота на колосовой молотилке Wintersteiger LD180. Для расчета урожайности в тоннах с гектара полученный в граммах с рядка вес зёрен умножали на 8 (число рядков в квадратном метре с междурядьем 12,5 см), затем умножали на 10’000 и делили на миллион.
Весь массив поля убирался кобайнами Claas Tucano 580. Намолоченное зерно вывозилось с поля грузовыми автомобилями-самосвалами. Каждый автомобиль взвешивался на весовой. Общий тоннаж зерна, собранного с поля, составил 1330,5 ц. С учётом общей площади поля, равной 54 Га, средняя производственная урожайность составила 53,14 ц/га. Средняя биологическая урожайность с 36 проб на вариантах с удобрениями составила 95,68 ц/га, коэффициент пересчёта в производственную урожайность равен 1,80. Результаты вычислений биологической и производственной урожайности приведены ниже.
В 2022 году урожайность отдельно по АЭВЗ и подкормкам имела существенные различия. Взаимодействие факторов показало лишь тенденцию увеличения урожайности в ряду видов земель Литогенный > Гидроморфный > Зональный. Однако, на литогенном виде земель прирост урожайности от весенних азотных подкормок был максимальный – 88%, тогда как на зональном и гидроморфном составил 27 и 23% соответственно. На участках с литогенным видом земель наблюдалось значительное варьирование урожайности с отдельными минимальными значениями, доходившими до 1,40 т/га. Результаты представлены графически с указанием медианных, максимальных и минимальных значений на графиках ниже.
Качество полученной продукции
В ходе эксперимента проводились анализы полученного зерна озимой пшеницы на содержание белка, клейковины и крахмала. Результаты измерений представлены в средних значениях без статистической обработки.
По всем показателям белка и клейковины наилучшие значения наблюдались на почвах литогенного вида, тогда как наибольшие уровни крахмала были на зональном виде земель. Это может быть объяснено более сухими почвенными условиями на литогенных участках в период налива зерна.
Динамика изучавшихся качественных показателей в зависимости от способов и сроков азотных подкормок демонстрировала ожидаемые значения с лучшими значениями на варианте с большим количеством применявшегося азота – III, где КАС-32 вносился единовременно в дозе N96.
Выводы
1) В условиях 2021-22 вегетационного периода двухразовое дробное применение азотных подкормок на озимой пшенице не имело преимуществ перед единовременным внесение всей дозы азота.
2) Весна 2022 года была затяжной, что скорее всего негативно повлияло на нитрификационную способность почв в этот период. Динамика развития растений озимой пшеницы в период с конца апреля до конца мая была слабой, однако растения набирали листовую массу в этот период. Целесообразно рассмотреть перенос азотных подкормок на более ранние сроки – на III декаду апреля – с использованием машин, оборудованных шинами низкого давления.
3) Следует уточнить нормативы содержания минерального азота в дерново-слабоподзолистой песчаной и супесчаной почве для более точного диагностирования недостатка/избытка этого элемента под планируемые урожаи.