Россия
УДК 631.51.01 Типы вспашки (пахоты) и способы обработки почвы
Способы основной обработки почвы являются одними из ведущих звеньев систем земледелия, от которых зависят физические, агрохимические и биологические показатели почвенного плодородия и, как следствие, определяются величина урожая и качество его продукции. В статье представлены трехлетние (2020–2021) результаты исследований по изучению влияния различных способов основной обработки почвы: глубокая – вспашка на 20–22 см, мелкая – рыхление на 10–12 см, «нулевая» – без осенней механической обработки почвы, на урожайность ярового ячменя сорта Беркут, натурную массу зерна, массу 1 тыс. зерен, накопление крахмала и белка в зерне. Полевые опыты проводили на опытном поле Самарского государственного аграрного университета в условиях лесостепи Среднего Поволжья. Установлено, что в среднем за годы исследований вспашка способствовала получению высокой урожайности зерна ярового ячменя на уровне 2,36 т/га. При этом отмечались и наибольшие показатели натурной массы зерна – 682 г/л, белка – 12,86 % и его фракционного состава – 88,4 %. На получение высокого сбора белка с единицы площади – 2,56 ц/га – значительное влияние оказала и большая величина урожайности зерна. «Нулевая» обработка почвы способствовала получению высокой массы 1 тыс. зерен – 48,5 г. В крупном зерне отмечалось и повышенное содержание крахмала – 50,6 %. Зерно ярового ячменя, полученное с высокой урожайностью, технологическими показателями качества зерна, содержанием крахмала и белка, а также его фракционным составом, по всем критериям имеет зернофуражное направление использования, обладающее ценными кормовыми достоинствами.
яровой ячмень, вспашка, рыхление почвы, без осенней механической обработки почвы, урожайность, масса 1 тыс. зерен, натурная масса зерна, крахмал, белок, фракционный состав белка
Введение
Ячмень (Hordeum sativum L.) является важной зерновой культурой, возделываемой как в мире, так и в России. Основная масса полученного зерна ячменя в нашей стране (около 65 %) идет на кормовые цели [1, 2]. Яровой ячмень обладает хорошими кормовыми достоинствами, высокой урожайностью и ее стабильностью, пластичностью к различным метеорологическим условиям. Ценность кормового ячменя тем выше, чем выше содержание в нем белка. Зерно ячменя богато такими незаменимыми аминокислотами, как лизин и триптофан [3, 4]. Продуктивность и качество зерна ярового ячменя во многом зависят от сортовых особенностей культуры, почвенно-климатических и погодных условий, а также отдельных элементов технологии возделывания [5, 6]. Согласно почвенно-климатическим условиям зоны, в технологии возделывания ярового ячменя очень важно выбрать такой способ основной обработки почвы, который не будет снижать плодородие почвы, урожайность и качество зерна, и будет менее затратным [6, 7].
Цель исследований – повышение урожайности, технологических показателей и белковости зерна ярового ячменя в зависимости от способов основной обработки почвы в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Материалы и методы
Исследования проводили в 2020–2021 гг. на опытном поле Самарского аграрного университета и научно-исследовательской лаборатории «Агроэкология». Яровой ячмень сорта Беркут возделывали в пятипольном зернопаровом севообороте, где ячмень являлся завершающей культурой. Предшественником была яровая пшеница.
Изучались различные способы основной обработки почвы: глубокая – вспашка на 20–22 см; мелкая – рыхление на 10–12 см; «нулевая» – без осенней механической обработки почвы (после уборки предшественников применялся гербицид сплошного действия «Торнадо» в дозе 3 л/га), весной осуществлялся прямой посев культуры [8]. Площадь делянок – 750 м2. Повторность опытов – трехкратная.
Почва опытного участка – чернозем типичный среднемощный, среднесуглинистый, с содержанием гумуса 5,7 %, нейтральной реакцией среды и повышенным содержанием в слое почвы 0–30 см легкогидролизуемого азота (124 мг/кг), подвижного фосфора (132) и обменного калия (310) [там же].
Сорт ярового ячменя Беркут является сортом зернофуражного направления использования, относится к разновидности субмедикум и включен в Госреестр по Средневолжскому региону. Сорт среднеспелый, с вегетационным периодом 72–84 дня, со средней урожайностью в регионе 27,7 ц/га, содержанием белка 10,9–12,7 %, натурной массой 670–690 г/л, массой 1 тыс. семян 42–49 г. В сорте ярко выражены адаптивные свойства, позволяющие в максимальной степени реализовать потенциал продуктивности на бедных агрофонах в поздние сроки сева, при засухе.
По данным метеорологической станции «Усть-Кинельская», сумма активных температур и количество выпавших осадков в 2020–2021 гг. в период активной вегетации ярового ячменя были на уровне 2932 ºС и 146 мм (ГТК=0,5, условия характеризуются как засушливые). В 2022 г. в весенний период количество осадков выпало в два раза больше среднемноголетних значений. Температурный режим в летние месяцы был на уровне многолетней нормы с превышением количества осадков в июне на 14,9 мм, в июле – 12,1 мм (норма – 47 мм). В августе осадки выпадали только в первой половине месяца (ГТК=0,88, условия характеризуются как засушливые).
Сложившиеся погодные условия за годы исследований можно охарактеризовать не совсем благоприятными, так как не в полной мере соответствовали нормальному росту и развитию яровых зерновых культур [9].
Урожай зерна ярового ячменя приводили к 14%-ной влажности и 100%-ной чистоте, а обработка данных – методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову [10]. Содержание белка в зерне и его фракционный состав, а также содержание крахмала определяли по методам Кочетова и Х. Н. Починок [11, 12]. Массу 1 тыс. зерен исследовали по методике ГОСТ 10842-89, натурную массу зерна – по ГОСТ 10840-64. Полученные результаты обрабатывали статистически с помощью пакета компьютерных программ Excel и «Пакет программ по статистике».
Результаты и их обсуждение
Величина урожая и качество зерна характеризуют хозяйственную ценность посевов зерновых культур и являются основными показателями того или иного элемента технологии возделывания культуры [13].
По данным наших исследований установлено, что урожайность ярового ячменя в разные годы была различной и изменялась в зависимости от сложившихся погодных условий и способов основной обработки почвы (табл. 1).
В 2020 г. урожайность по всем вариантам опыта была сравнима и находилась в пределах 2,84–2,87 т/га. В сложившихся условиях 2021 г. урожайность ячменя была в два раза меньше по сравнению с 2020 и 2022 гг. Наибольшая урожайность зерна получена по вспашке – 1,55 т/га, что выше на 10 и 23 % по сравнению с рыхлением и без осенней механической обработки почвы. В 2022 г. урожайность варьировала от 2,44 до 2,67 т/га. Максимальная урожайность отмечалась по вспашке – 2,67 т/га. Урожайность, полученная на вариантах с рыхлением почвы и без осенней ее обработки, была сравнима – 2,46 и 2,44 т/га соответственно, что на 8 и 9 % ниже по сравнению со вспашкой.
Таким образом, в среднем за годы исследований на варианте со вспашкой обеспечивалась высокая урожайность ярового ячменя на уровне 2,36 т/га. Сравнивая урожайность, полученную по глубокой обработке почвы с мелкой и «нулевой», отмечалось что данный показатель был ниже на 5 и 8 % соответственно.
Изучение влияния способов основной обработки почвы на такие технологические показатели, как масса 1 тыс. зерен, натурная масса зерна, содержание крахмала и белка представлены в табл. 1 и 2.
Высокий показатель натурной массы зерна для ярового ячменя, согласно ГОСТ критериям, составляет свыше 605 г/л. Анализируя натурную массу зерна ярового ячменя, полученную по всем вариантам опыта, отмечалось, что все значения существенно превысили установленный ГОСТом показатель. В среднем за годы исследований наибольшая натурная масса зерна была получена по вспашке – 682 г/л, несколько ниже при рыхлении и без осенней механической обработки почвы – на уровне 674 г/л.
Крупность и выполненность зерна оценивается массой 1 тыс. зерен. Чем крупнее зерно, чем лучше оно выполнено, тем больше численные значения данного показателя. В крупном зерне, как правило, регистрируется повышенное содержание крахмала, в мелком – высокое содержание белка [14, 15].
В среднем за годы исследований на варианте без осенней механической обработки почвы отмечалась максимально высокая масса 1 тыс. зерен, что на 2,9 г выше, чем по вспашке. Несколько ниже данный показатель был на варианте мелкой обработки почвы. При этом масса 1 тыс. зерен была ниже на 1,2 г по сравнению с вариантом «нулевой» обработки почвы. В крупном зерне, как показали наши исследования, отмечалось и повышенное содержание крахмала. Так, в среднем за годы исследований содержание крахмала в зерне ячменя на варианте без осенней механической обработки почвы превысило значения на 1,2 и 2,9 %, полученные по рыхлению почвы и вспашке соответственно.
Одним из самых важных и ценных показателей качества зерна ячменя, используемого на кормовые цели, является содержание белка [14, 15]. Накопление белка в зерне ячменя в среднем за годы исследований в зависимости от способов основной обработки почвы изменялось в пределах от 11,7 до 12,6 %. При глубокой обработке почвы – вспашке – наблюдалось повышение содержания белка, что на 0,4 и 0,9 % выше по сравнению с вариантами мелкой и «нулевой» обработками почвы. Значительное снижение содержания белка в зерне ячменя при «нулевой» обработке почвы объясняется тем, что при такой обработке почвы происходит снижение уровня обеспеченности растений азотом, в сравнении с классической отвальной обработкой, по причине меньшей минерализации органического вещества [7, 16].
На получение сбора белка с единицы площади значительное влияние оказывала величина урожайности. Максимальный выход белка в среднем за годы исследований с 1 га – 2,56 ц, был получен по вспашке, где урожайность достигала в среднем 2,36 т/га. При этом валовый сбор белка снижался на вариантах при рыхлении и без осенней механической обработки почвы на 7 и 13 % соответственно.
Немаловажное значение для оценки фуражной ценности зерна ячменя имеет фракционный состав белка, а также соотношение низко- и высокомолекулярных фракций. Так, для корма птицы и свиней предпочтительнее низкомолекулярные фракции, а для жвачных животных – высокомолекулярные [2, 17]. Отмечается, что фракционный состав зерна зависит от генетических особенностей сорта, погодных условий и технологии возделывания культуры [17].
В табл. 3 представлены в среднем за годы исследований результаты фракционного состава белка зерна ярового ячменя в зависимости от различных способов основной обработки почвы.
В среднем за годы исследований в составе низкомолекулярной фракции преобладали водорастворимые белки альбумины (26,6 %), а в составе высокомолекулярной – глютелины (22,9 %). На долю нерастворимых белков в среднем приходилось 15,6 %. Наибольшее содержание всех фракций белка зерна ярового ячменя было получено по вспашке (88,4 %), что на 5 и 7 % выше, чем по рыхлению почвы и без осенней механической обработки соответственно.
Заключение
Совокупность представленных данных в среднем за три года исследований позволяет сделать следующие выводы:
1) глубокая обработка почвы – вспашка на 20–22 см, способствовала получению высокой урожайности зерна ярового ячменя на уровне 2,36 т/га. При этом отмечались и наибольшие показатели натурной массы зерна – 682 г/л, белка – 12,86 % и его фракционного состава – 88,4 %. На получение высокого сбора белка с единицы площади – 2,56 ц/га, значительное влияние оказала величина урожайности;
2) «нулевая» обработка почвы – без осенней механической обработки, способствовала получению высокой массы 1 тыс. зерен – 48,5 г. В крупном зерне отмечалось и повышенное содержание крахмала – 50,6 %;
3) зерно ярового ячменя, полученное с высокой урожайностью, технологическими показателями качества зерна (натурная масса и масса 1 тыс. зерен), содержанием крахмала и белка, а также фракционным составом белка, по всем критериям имеет зернофуражное направление использования, обладающее ценными кормовыми достоинствами.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1. Евдокимова, М. А. Влияние предшественников и минеральных удобрений на урожайность ярового ячменя / М. А. Евдокимова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2015. – № 1 (29). – С. 11–14.
2. Добрынина, Л. В. Ячмень – ценная зерновая культура / Л. В. Добрынина // Новое слово в науке. Молодежные чтения : сб. науч. тр. – Ставрополь : Общество с ограниченной ответственностью «СЕКВОЙЯ», 2019. – С. 90–91.
3. Bakaeva, N. P. Components of the biotope soil and yield of barley / N. P. Bakaeva, O. A. Chugunova, O. L. Saltykova, M. S. Prikazchikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : scientific conference. – Volgograd, Krasnoyarsk : Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. – P. 42062.
4. Огородников, Л. П. Урожайность ярового ячменя и химический состав зерна в зависимости от метеорологических особенностей вегетационного периода / Л. П. Огородников, П. А. Постников // Проблемы плодородия почв, земледелия и растениеводства на Урале : сб. науч. тр. – Екатеринбург, 1999. – С. 27-5.
5. Кузьминых, А. Н. Влияние способов предпосевной обработки почвы на засоренность посевов и урожайность ярового ячменя / А. Н. Кузьминых, Г. И. Пашкова // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. – 2019. – № 21. – С. 34–37.
6. Bakaeva, N. P. Agriculture biologization levels in cultivation of spring barley in forest steppe of middle Volga / N. P. Bakaeva, O. L. Saltykova, M. S. Prikazchikov // Bio web of conferences : scientific-practical conference. – Kazan, 2020. – P. 00074.
7. Бобкова, Ю. А. Влияние приемов обработки почвы на ее биологическую активность и урожайность ячменя ярового / Ю. А. Бобкова, Н. И. Абакумов // Агробизнес и экология. – 2015. – Т. 2, № 2. – С. 8–10.
8. Салтыкова, О. Л. Возделывание озимой пшеницы для получения зерна высокой белковости в условиях Среднего Поволжья / О. Л. Салтыкова, С. Н. Зудилин // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2020. – № 1. – С. 3–9.
9. Бакаева, Н. П. Повышение урожайности и сбора белка при возделывании ярового ячменя в условиях Среднего Поволжья / Н. П. Бакаева, О. Л.Салтыкова, А. С. Васильев // Инновационные достижения науки и техники АПК : сб. науч. тр. – Кинель : Самарский государственный аграрный университет, 2023. – С. 9–13.
10. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. – Москва : Агропромиздат, 1985. – 351 с.
11. Кочетов, Г. А. Практическое руководство по этимологии / Г. А. Кочетов. – Москва : Высшая школа, 1971. – 270 с.
12. Починок, Х. Н. Методы биохимического исследования растений / Х. Н. Починок. – Киев, 1976. – 297 с.
13. Беляков, И. И. Ячмень в интенсивном земледелии / И. И. Беляков. – Москва : Росагропромиздат, 1990. – 176 с.
14. Замайдинов, А. А. Влияние технологии возделывания ячменя на накопления белка и крахмала в зерне / А. А. Замайдинов // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. – 2014. – Т. 2, № 7. – С. 90-92.
15. Peltonen-Sainio, P. Improving cereal protein yields for high latitude conditions / P. Peltonen-Sainio, L. Jauhiainen, E. Nissila // European Journal Agronomy. - 2012. - Vol. 39. - P. 1-8.
16. Babadzhanova, M. A. Functional properties of the multienzyme complex of Calvin cycle key enzymes / M. A. Babadzhanova, N. P. Bakaeva, M. P. Babadzhanova // Russian Journal of Plant Physiology. – 2000. – Vol. 47, № 1. – P. 23-31.
17. Глуховцев, В. В. Особенности накопления белка в зерне ярового ячменя / В. В. Глуховцев // Агро XXI. – 2003. – № 1–6. – С. 95–96.
