CC BY
23
УДК 631:631.559:664.6/.7:633.16(571.1)
Л.В. ЮШКЕВИЧ1, В.Л. ЕРШОВ2, А.Г. ЩИТОВ1, И. А. КОРЧАГИНА1
1 Омский аграрный научный центр, Омск
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯЧМЕНЯ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Ячмень относится к растениям длинного дня, засухоустойчив, скороспелый по сравнению с пшеницей и овсом. Зерно ячменя характеризуется высоким содержанием белка и ценной клетчатки, является отличным сырьем для приготовления перловой и ячневой крупы, муки (с примесью пшеничной и ржаной), кормов, а также для пивоваренной (солодовый экстракт) и спиртокуренной промышленности. При соблюдении агротехнологий ячмень формирует высокую и устойчивую урожайность зерна. Исследования показали, что на черноземных почвах лесостепи Западной Сибири наибольшую урожайность (3,44 т/га) и стабильность продуктивности ячменя обеспечивает комбинированная система обработки почвы в сочетании с комплексным применением средств интенсификации. Выявлено влияние технологических приемов и сортов культуры на состояние агрофитоценоза и урожайность зерна. Сорта ячменя иностранной селекции (Беатрис, Ксанаду) обеспечивают получение экологически чистого зерна с пониженным содержанием белка (до 11-12%), отвечающего требованиям пивоваренной промышленности. На ресурсосберегающих вариантах обработки почвы оптимизируется плотность верхнего слоя почвы - 1,08-1,14 г/см3, ухудшается фитосанитарное состояние агрофитоценоза. Комплексное применение средств интенсификации повышает со временем количество растительных остатков на поверхности поля (в 1,4 раза), снижает дефляцию и водопотребление ячменя в среднем с 231 до 82 мм/т, или в 2,8 раза. Засоренность посевов ячменя на варианте химизации была сильной (29-40% от биомассы агрофитоценоза) на всех вариантах обработки почвы с преобладанием мятликовых (54-61%) и корнеотпрысковых видов (33-39%). На развитие составляющих элементов продуктивности ячменя значительное влияние оказали средства интенсификации (до 66%), сортовые особенности были менее значимы (56%). Рациональное применение средств интенсификации на посевах ячменя не вызывает накопления тяжелых металлов и пестицидов в верхнем слое почвы и конечной продукции (зерне).
Ключевые слова: ячмень, обработка почвы, сорт, засоренность, качество зерна.
Введение
Повышение продуктивности зерновых культур в Западной Сибири требует применения средств интенсификации, совершенствования технологий обработки почвы, выращивания более адаптивных сортов. В контрастных почвенно-климатических условиях ячмень является надежным и ценным источником продовольственного и фуражного зерна. Производство ячменя в Сибири в 2,5-3,0 раза меньше необходимой потребности. Главная причина - экстенсивные технологии возделывания зерновых культур и стабилизация продуктивности за последние годы менее 2,0 т/га, что не соответствует потенциальным возможностям региона [1; 2]. С целью повышения конкурентоспособности и прибыли местных заводов необходимо расширить посевы пивоваренных сортов ячменя.
В настоящее время в Омской области ячмень возделывается на площади более 300 тыс. га, в том числе пивоваренные сорта занимают до 30-40%. Более половины всех посевов пивоваренного направления - иностранные сорта (Беатрис, Аннабель, Ксанаду) [3], так как пивоваренные заводы Западной Сибири предпочитают работать с сырьем сортов, имеющих лучшие солодовые свойства. В связи с этим исследования являются актуальными.
© Юшкевич Л.В., Ершов В.Л., Щитов А.Г., Корчагина И.А., 2019
Цель исследований: установить результативность различных по интенсивности воздействия систем обработки черноземных почв, средств интенсификации и сортового состава на урожайность и качество зерна ячменя в лесостепи Западной Сибири.
Материалы и методы
Исследования проведены в лесостепной почвенно-климатической зоне Омской области в длительном стационарном севообороте лаборатории ресурсосберегающих агротехнологий СибНИИСХа в 2004-2017 гг. и краткосрочном двухфакторном опыте с изучением пяти сортов ячменя (2 отечественных и 3 иностранных) и четырех вариантов применения средств интенсификации в 2010-2013 гг. Размещение делянок систематическое, повторность 4-кратная.
Варианты двухфакторного стационарного опыта включали 4 системы обработки почвы в зернопаровом севообороте с замыкающей культурой - ячменем (отвальная, комбинированная, плоскорезная и минимальная) и факторы химизации: 1. Контроль (без химизации). 2. Система гербицидов. 3. Система гербицидов и удобрений (^оРзо)-4. Система совместного применения гербицидов, удобрений и фунгицидов (комплексная химизация).
Посев ячменя был проведен в оптимальные сроки (20-25 мая) с нормой высева 4,5 млн всхожих зерен на гектар в стационарном опыте сеялкой С3-3,6 и ПК Selford. Сорта ячменя в краткосрочном опыте высевали сеялкой СН-16. Проведена однофазная уборка комбайном «Сампо-130» с оставлением соломы на поле.
Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 6-7%, рНвод 6,4.
Вегетационный период составляет 160-165 сут, сумма активных температур выше 10°С - 1800-2000°С. Среднегодовое количество осадков 350-450 мм, в том числе за вегетационный период - 190-220 мм. Наиболее засушливыми были вегетационные периоды 2004 (ГТК 0,67), 2008 (0,69), 2010 (0,55), 2012 (0,69), 2014 (0,68) и 2017 (0,70) годов.
Результаты исследований
Наблюдения показали, что на ресурсосберегающих вариантах обработки почвы оптимизируется плотность верхнего слоя - 1,08-1,14 г/см , снижается нитратонакопле-ние до низкого уровня (5,2-7,6 мг/кг), ухудшается фитосанитарное состояние агрофи-тоценоза. Комплексное применение средств интенсификации повышает со временем количество растительных остатков на поверхности поля (в 1,4 раза), снижает дефляцию и водопотребление ячменя в среднем с 231 до 82 мм/т, или в 2,8 раза.
Засоренность посевов ячменя на контроле (без химизации) была сильной (29-40% от биомассы агрофитоценоза) на всех вариантах обработки почвы с преобладанием мятликовых (54-61%) и корнеотпрысковых видов (33-39%). Комплексная химизация повышает биомассу культуры в 2,3 раза и снижает засоренность посевов до слабой и средней степени (в 2-4 раза). Сопряженность между засоренностью посевов и урожайностью ячменя отрицательная (г = -0,87 ± 0,19). Применение комплексной химизации снижало инфицированность растений корневой гнилью с 51 до 38%, сетчатой пятнистостью листьев в 2,3, септориозом - в 1,4 раза, что в итоге оказало комплексное положительное влияние на продуктивность ячменя (рис. 1).
При отсутствии или ограниченном применении средств интенсификации отмечается снижение продуктивности ячменя. Наибольшая урожайность зерна получена на комбинированной обработке почвы при комплексном применении средств интенсификации - 3,44 т/га с более низкой изменчивостью по годам (28%) и превышением над минимальной на 0,37 т/га, или 12%.
Рис. 1. Продуктивность ячменя (т/га) в зависимости от технологии возделывания (НСР05 = 0,08), 2004-2017 гг.
Выявлено, что содержание тяжелых металлов в верхнем слое почвы и зерне в 5-65 раз ниже ПДК. Остаточных количеств 2,4-Д кислоты, ее солей, фунгицидов в почве и зерне не обнаружено.
Сорт культуры - один из основных факторов устойчивого производства зерна в адаптивных почвенно-климатических условиях региона. Пестрота климатических, эда-фических, биотических факторов агроландшафтов Западно-Сибирской равнины обусловливает высокую изменчивость продуктивности, засухоустойчивости, качества зерна, в том числе пивоваренных сортов ячменя [3; 4].
Исследования О.Ф. Хамовой и др. (2015) и В.С. Бойко и др. (2016) в южной лесостепи Западной Сибири показали, что уровень продуктивности культуры определяется в конечном счете эффективностью применения того или иного сорта и агротехнического приема. Длительное применение минеральных удобрений в научно обоснованных дозах на черноземных почвах лесостепи Западной Сибири способствует достоверному увеличению урожайности зерна ячменя на 0,59 т/га, а в сочетании с соломой на 0,74 т/га. Районированные сорта ячменя ярового селекции СибНИИСХа позволяют формировать до 5 и более тонн высококачественного зерна. Сочетание агротехнологий, почвоохранного орошения, защитных мероприятий и умеренного уровня химизации способствует реализации биологического потенциала основной зернофуражной культуры сибирского растениеводства [5; 6].
В исследованиях установлено, что ячмень яровой пивоваренного направления при различной реакции на влагообеспеченность формирует наибольшую урожайность зерна высокого качества только при оптимальном увлажнении почвы в течение вегетации культуры. Коэффициент водопотребления культуры на контрольном варианте составил 109-128 мм/т при более экономном расходовании влаги местным сортом Омский 90, максимальный - у иностранного сорта Аннабель. При комплексном применении средств интенсификации коэффициент водопотребления уменьшался от 118 до 93 мм/т
зерна, или на 21% относительно контроля, при более экономном водопотреблении у сортов Омский 90 и Сигнал - 89 мм/т.
Формирование агрофитоценоза ячменя, включая сорный компонент, в значительной степени определялось применением средств интенсификации и сортовым составом культуры (таблица).
Засоренность посевов сортов пивоваренного ячменя, 2010-2013 гг.
Составляющие агрофитоценоза Вариант химизации Сорт пивоваренного ячменя Среднее
Аннабель Беатрис Ксанаду Омский 90 Сигнал
Биомасса культуры, г/м2 Контроль 950 1125 901 1255 1293 1105
г + у* 1317 2002 1566 1823 2100 1762
к/х** 1705 2115 1918 2218 2205 2032
Среднее 1324 1747 1462 1765 1856 1633
Доля сорняков, % Контроль 23,9 26,2 28,6 28,8 16,7 24,8
г + у 4,6 4,8 8,5 8,9 3,1 6,0
к/х 5,8 4,3 5,0 6,2 3,3 4,3
Среднее 11,4 11,8 14,0 14,6 7,7 11,7
*г + у - гербициды и удобрения.
**к/х - комплексная химизация.
Наблюдения показали, что наибольшая степень засоренности посевов отмечалась на контроле у сортов Омский 90 и Ксанаду (28,6-28,8%), а наименьшая - на варианте комплексного применения средств интенсификации у сортов Сигнал и Беатрис (3,34,3%), в среднем в 5,8 раза ниже. В посевах ячменя преобладали мятликовые сорняки, доминировали виды осота, вьюнок полевой, просо сорнополевое. Аналогичные закономерности были установлены в исследованиях [7; 8; 9].
Омский 90 Ситная Аннабель Ксанаду Беатрис
Сорта пивоваренного ячменя
Контроль "^Гербициды Гербициды + удобрения ■ Гербициды + удобрения+фунгнцнды
Рис. 2. Урожайность зерна (т/га) сортов пивоваренного ячменя, 2010-2013 гг.: НСР05 по фактору А (сорт) = 0,11 т/га; НСР05 по фактору В (средства интенсификации) = 0,09 т/га;
НСР05 для частных средних = 0,21 т/га
Болезни верхнего яруса листьев растений ячменя способны в значительной степени снизить продуктивность культуры [10]. В наших исследованиях у сортов ячменя распространение сетчатой пятнистости изменялось на контрольном варианте от 14% у сорта Ксанаду до 24% у сорта Омский 90. При обработке посевов ячменя фунгицидами развитие сетчатой пятнистости листьев снижалось с 11 до 8% при наименьшем поражении у сортов Ксанаду и Беатрис.
Установлено, что в южной лесостепи наибольшее распространение заболеваний корневой системы отмечалось у сортов Ксанаду (67%) и Омский 90 (64%), а наименьшее - у сорта Беатрис (45%). Применение средств интенсификации снизило распространение инфекции у сортов ячменя на 19%, а индекс развития болезни - в 1,5 раза.
На развитие составляющих элементов продуктивности ячменя значительное влияние оказали средства интенсификации (до 66%), сортовые особенности были менее значимы - 56%.
Продуктивность зерна у сортов ячменя на вариантах исследований изменялась от 1,84 т/га (сорт Аннабель на контроле) до 2,84 т/га (сорт Сигнал при комплексном применении средств интенсификации), или на 54%, что связано с особенностями сорта, его реакцией на почвенно-климатические условия и средства интенсификации (рис. 2).
Установлено, что при оптимизации выращивания высокопродуктивные сорта (Беатрис, Ксанаду) обеспечивают получение качественного, экологически чистого зерна с пониженным содержанием белка (до 11-12%), крахмала (61-62%), жира (2,0-2,1%), экстрактивностью 76,5%, пленчатостью 7,5-11,1% и продуктивностью до 2,84 т/га, отвечающего требованиям пивоваренной промышленности при отсутствии экотоксикан-тов в почве и зерне.
Выводы
На черноземных почвах лесостепи Западной Сибири наибольшую урожайность зерна и стабильность производства ячменя обеспечивает ресурсосберегающая комбинированная система обработки почвы в зернопаровом севообороте (3,44 т/га). Установлено, что инорайонные сорта ячменя (Беатрис, Ксанаду) обеспечивают получение экологически чистого зерна с пониженным содержанием белка (до 11-12%), отвечающего требованиям пивоваренной промышленности.
12 1 1 L.V. Yushkevich , V.L. Ershov , A.G. Shchitov , I.A. Korchagina
1Omsk Agricultural Research Center, Omsk
Omsk State Agrarian University of P.A. Stolypin, Omsk
Technological features of barley productivity increase in the forest-steppe
of Western Siberia
Barley is a long-day drought-resistant plant that is fast-growing compared to wheat and oats. Barleycorn is rich in protein and valuable fiber. As a raw material, it is good for pearl and peeled barley, flour (mixed with wheat and rye) and feeds production, as well as for brewing (malt extract) and spirit industry. If barley cultivated in accordance with agrotechnology it can perform sustainable high grain yield. Our studies have shown that the chernozem soil in the forest-steppe of Western Siberia provides the highest yield (3.44 t/ha) and sustainable barley productivity with the use of resource-saving combined tillage system in combination with the integrated use of intensification means. The influence of production technique and grade composition on the state of agrophito-cenosis and yield of grain was found. It was established that foreign varieties of barley (Beatrice, Xanadu) provides ecologically sound grain with reduced protein content (up to 11-12%), which meets the requirements of brewing industry. The study revealed that the application of resource-saving tillage techniques optimizes the density of topsoil up to 1.08-1.14 g/cm3, phytosanitary condition of agrophytocenosis worsens. The complex use of intensification means over the time contributes to the increase in the amount of plant residues on the field sur-
face (1.4 times), reduces the deflation and water consumption of barley on average from 231 to 82 mm/ton or 2.8 times. The weediness of barley crops on the non-chemicalized variant was strong (29-40% of the biomass of agrophytocenosis) on all variants of soil treatment with the prevalence of bluegrass (54-61%) and root-offspring species (33-39%). The development of the constituent elements of barley productivity was significantly influenced by intensification means (up to 66%), while varietal characteristics were less significant - 56%. Rational use of intensification means when cultivating barley crops does not cause the accumulation of heavy metals and pesticides in the upper soil layer and the final product (grain).
Keywords: barley, treatment soil, variety, weediness, quality of grain.
Список литературы
1. Аниськов Н.И. Яровой ячмень в Западной Сибири (селекция, семеноводство, сорта) : монография / Н.И. Аниськов, П.В. Поползухин ; Сиб-НИИСХ. - Омск : Вариант-Омск, 2010. - 388 с.
2. Юсова О.А. Качество зерна пивоваренных сортов ячменя, исследуемых по «пекинской программе», в условиях южной лесостепи Западной Сибири / О.А. Юсова, П.Н. Николаев, П.В. Поползухин // Вестник Алтайского ГАУ. - 2015. -№ 9(131). - С. 9-13.
3. Совершенствование технологии возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич, А.Г. Щитов, Н.И. Егорова, Е.В. Штро // Земледелие. - 2013. - № 2. - С. 26-28.
4. Юсова О.А. Продуктивность и качество зерна ячменя в условиях южной лесостепи Западной Сибири / О.А. Юсова, П.Н. Николаев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2016. -№ 6. - С. 13-22.
5. Хамова О.Ф. Численность микроорганизмов ризосферы ячменя при длительном применении минеральных удобрений, соломы и инокуляции семян ассоциативными диазотрофами / О.Ф. Хамова, Н.Н. Шулико, Е.В. Тукмачева // Омский научный вестник. - 2015. - № 1(138). - С. 127-131.
6. Бойко В.С. Ячмень яровой в орошаемых агроценозах лесостепи Западной Сибири / В.С. Бойко, А.Ю. Тимохин, Т.М. Хасеинов // Земледелие. -2016. - № 3. - С. 35-37.
7. Didon U.M.E. Variation between barley culti-vars in early response to weed competition / U.M.E. Didon // Journal of agronomy and crop science. - 2002. -T. 188. - № 3. - C. 176-184.
8. Didon U.M.E. Growth and development of six barley (Hordeum vulgare ssp. Vulgare L.) cultivars in response to a model weed (Sinapis alba L.) / U.M.E. Didon, U. Bostrom // Journal of agronomy and crop science. - 2003. - T. 189. - № 6. - C. 409-417.
9. Cavers P.B. The biology of Canadian weeds: 115. Panicum miliaceum L. / P.B. Cavers, M. Kane // Canadian journal of plant science. - 2016. - T. 96. -C. 939-988.
10. Сурин Н.А. Культура ячменя в Восточной Сибири / Н.А. Сурин, Н.Е. Ляхова // Вестник Красноярского ГАУ. - 2017. - № 4(127). - С. 52-65.
Reference
1. Anis'kov N.I. Yarovoj yachmen' v Zapadnoj Sibiri (selekciya, semenovodstvo, sorta) : monografiya / N.I. Anis'kov, P.V. Popolzuhin ; Sibniish. - Omsk : Variant-Omsk, 2010. - 388 s.
2. Yusova O.A. Kachestvo zerna povovarennykh sortov yachmenya, issleduyemykh po "pekinskoy programme", v usloviyakh yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri / O.A. Yusova, P.N. Nikolayev, P.V. Popolzuhin // Vestnik Altayskogo GAU. - 2015. - № 9(131). -S. 9-13.
3. Sovershenstvovaniye tekhnologii vozdelyva-niya yachmenya v lesostepi Zapadnoy Sibiri / L.V. Yush-kevich, A.G. Shchitov, N.I. Egorova, E.V. Shtro // Zemledeliye. - 2013. - № 2. - S. 26-28.
4. Yusova O.A. Produktivnost' i kachestvo zerna yachmenya v usloviyakh yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri / O.A. Yusova, P.N. Nikolayev // Sibirskiy vestnik sel'skokhozyaystvennoy nauki. - 2016. - № 6. -S. 13-22.
5. Hamova O.F. Chislennost' mikroorganizmov rizosfery yachmenya pri dlitel'nom primenenii mineral'nykh udobreniy, solomy i inokulyatsii semyan assotsiativnymi diasotrofami / O.F. Hamova, N.N. Shu-liko, E.V. Tukmacheva // Omskiy nauchnyy vestnik. -2015. - № 1(138). - S. 127-131.
6. Bojko V.S. Yachmen' yarovoj v oroshaemyh agrocenozah lesostepi Zapadnoj Sibiri / V.S. Bojko, A.Yu. Timohin, T.M. Haseinov // Zemledelie. - 2016. -№ 3. - S. 35-37.
7. Didon U.M.E. Variation between barley cultivars in early response to weed competition / U.M.E. Didon // Journal of agronomy and crop science. - 2002. -T. 188. - № 3. - S. 176-184.
8. Didon U.M.E. Growth and development of six barley (Hordeum vulgare ssp. Vulgare L.) cultivars in response to a model weed (Sinapis alba L.) / U.M.E. Didon, U. Bostrom // Journal of agronomy and crop science 2003. - 2003. - T. 189. - № 6. - S. 409-417.
9. Cavers P.B. The biology of Canadian weeds: 115. Panicum miliaceum L. / P.B. Cavers, M. Kane // Canadian journal of plant science. - 2016. - T. 96. -S. 939-988.
10. Surin N.A. Kul'tura yachmenya v Vostoch-noy Sibiri / N.A. Surin, N.E. Lyahova // Vestnik Kras-noyarskogo GAU. - 2017. - № 4(127). - S. 52-65.
Юшкевич Леонид Витальевич, д-р с.-х. наук, Омский АНЦ; Ершов Василий Леонидович, д-р с.-х. наук, Омский ГАУ; Щитов Александр Григорьевич, канд. с.-х. наук, Омский АНЦ; Корчагина Ирина Анатольевна, науч. сотрудник, Омский АНЦ, [email protected].
Yushkevich Leonid Vitalyevich, Doc. of Agr. Sci., Omsk ARC; Ershov Vasiliy Leonidovich, Doc. of Agr. Sci., Omsk SAU; Shchitov Alexander Grigo-ryevich, Cand. of Agr. Sci., Omsk ARC; Korchagina Irina Anatolyevna, researcher assistant, Omsk ARC, [email protected].
