Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование продуктивности яровой пшеницы на фоне разных предшественников и применения удобрений в условиях северо-востока Волго-Вятского региона

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Формирование продуктивности яровой пшеницы на фоне разных предшественников и применения удобрений в условиях северо-востока Волго-Вятского региона"

На правах рукописи

ГОРЯЧКИН Никандр Владимирович

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ФОНЕ РАЗНЫХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ВОСТОКА ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА

Специальности: 06.01.01 - «Общее земледелие, растениеводство» 06.01.04 - «Агрохимия»

з о май тз

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2013

005060472

Диссертационная работа выполнена на кафедре Общего земледелия, растениеводства, агрохимии и защиты растений Марийского государственного университета в 2009-2013 гг.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор сельскохозяйственных профессор

Алметов Николай Сергеевич

наук,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Сушеница Борис Алексеевич, главный научный сотрудник лаборатории удобрений и мелиорантов Московского НИИСХ "Немчиновка";

кандидат сельскохозяйственных наук Верещак Михаил Владимирович

Марийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится «18» июня 2013 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства "Немчиновка".

Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п. Немчиновка* 1, ул. Калинина, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «18» мая 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Главной отраслью сельскохозяйственного производства в нашей стране является зерновое хозяйство. Его основная задача заключается в увеличении производства высококачественной продукции путем использования достижений отечественной и мировой науки, совершенствования технологических приемов возделывания зерновых культур. В решении этих вопросов большая роль отводится яровой пшенице, урожайность которой во многом определяется сортовыми особенностями, местом в севообороте, применением средств химизации (Минеев, 1990; Конончук, 1992; Овсянникова, 2000; Неттевич, Давыдова и др., 2001; Благовещенский и др. 2004; Кирдин, 2004; Сычев, 2005; Волынкина и др., 2006; Войтович, 2012). В Республике Марий Эл посевы этой культуры составляют 25-28 % зернового клина, занимающего 150-176 тыс. га, но ее урожайность остается на низком уровне. Это вызвано неустойчивыми, а зачастую и экстремальными погодными условиями региона, наличием (до 94 %) низкоплодородных дерново-подзолистых почв, отсутствием научно-обоснованных севооборотов, недостаточным применением минеральных удобрений, в том числе азотсодержащих форм. В этих случаях многолетние бобовые и бобово-злаковые травы, как предшественники, являются наиболее доступным средством повышения урожайности растений и вовлечения атмосферного азота в агроценоз. На бедных органическим веществом и азотом дерново-подзолистых почвах Республики Марий Эл, исследования по изучению предшественников для яровой пшеницы приобретают особую актуальность. Кроме того, возникла необходимость поиска новых дополнительных источников азотного питания растений (Умаров, 1986; Завалин, 2005; Тихонович и др., 2005). Одним из них может стать азот биологический, фиксированный на корнях сельскохозяйственных культур ассоциативными диазотро-фами, активацию которых могут обеспечить на корнях небобовых культур биопрепараты типа флавобактерин.

Цель исследований. На основе изучения особенностей формирования агрофитоценоза, продуктивности растений и качества зерна яровой пшеницы выявить эффективность предшественников, минеральных удобрений и биопрепарата флавобактерина на дерново-подзолистой почве в условиях Волго-Вятского региона.

Задачи исследований:

- выявить влияние предшественников, минеральных удобрений и флавобактерина на морфологические, фотометрические и фотосинтетические показатели роста и развития растений яровой пшеницы;

- исследовать влияние изучаемых факторов на водопотребление яровой пшеницы, биологическую активность почвы, содержание элементов питания в почве и растении;

- установить изменения элементов структуры урожая и урожайность от предшественников и удобрений;

- дать оценку качества зерна яровой пшеницы;

- определить экономическую и энергетическую эффективность производства зерна яровой пшеницы при использовании изучаемых приемов.

Научная новизна. Впервые на дерново-подзолистой среднесугли-нистой почве северо-восточной части Волго-Вятского региона Республики Марий Эл выявлено комплексное влияние предшественников, удобрений и препарата флавобактерин на фотометрические и фотосинтетические параметры посевов, урожайность и качество зерна. Установлено, что максимальная урожайность зерна яровой пшеницы (4,9-5,4 т/га в 2011 г.) получена при возделывании ее по клеверу красному II г. п. с использованием минеральных удобрений в дозе ^0РбоК6о и инокуляции семян биопрепаратом флавобактерин. Данные экономической и энергетической оценки подтверждают эффективность и целесообразность возделывания яровой пшеницы в условиях региона с применением этих агротехнических приемов и средств.

Практическая значимость. Результаты опытных исследований послужат основой для рекомендаций производству при возделывании яровой пшеницы и выбора оптимального предшественника, минеральных удобрений и бактериального удобрения флавобактерина для получения стабильной урожайности с хорошим качеством зерна. В частности, для условий Республики Марий Эл лучшим предшественником яровой пшеницы является клевер красный второго года пользования с применением полного минерального удобрения и биопрепарата флавобактерин при обработке семян посевного зерна.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции «Биологические и экологические проблемы земледелия Поволжья» (Чебоксары, 2010); Международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2011, 2012); на объединенном заседании кафедры общего земледелия, растениеводства, агрохимии и защиты растений Марийского Государственного Университета (2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов исследований по диссертации.

Структуры и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа содержит 41 таблицу и 18 приложений. Список литературы включает 272 наименования, в том числе 17 — иностранных публикаций.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевой опыт проводили в 2009-2011 годах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на полях Марийского аграрного колледжа-филиала Марийского государственного университета. Почва опытного участка характеризовалась малым содержанием гумуса (2,1-2,3 %), высоким содержанием подвижного фосфора (230 мг/кг Р205) и подвижного калия (175 мг/кг К20), близкой к нейтральной реакцией почвенного раствора (рН 5,8-6,0), с гидролитической кислотностью 1,34 мг-экв./100 г почвы. В качестве объекта исследований использовали яровую пшеницу сорта Симбирка.

Исследования проводились по следующей схеме в трех полевых севооборотах:

Фактор А-севооборот.

А]. 1) ячмень с подсевом клевера красного, 2) клевер красный I г.п., 3) клевер красный II г.п., 4) яровая пшеница.

А2. 1) ячмень с подсевом тимофеевки луговой, 2) тимофеевка луговая I г.п., 3) тимофеевка луговая И г.п., 4) яровая пшеница.

А3. 1) ячмень с подсевом смеси клевера красного и тимофеевки луговой в соотношении 1:1,2) клевер красный и тимофеевка луговая I г.п., 3) клевер красный и тимофеевка луговая II г.п., 4) яровая пшеница.

Фактор В — минеральные удобрения.

1. Контроль (без удобрений).

2. РбоКбо.

3. N30P боКбо.

Фактор С - бактериальное удобрение, препарат флавобактерин.

1. Контроль.

2. Флавобактерин.

Минеральные удобрения вносили под предпосевную культивацию зяби. На фоне предшественников и минеральных удобрений изучали эффективность флавобактерина, созданного на основе штамма Flavobac-terium SP (штамм JI30), обработку семян биопрепаратом проводили в день посева под навесом в дозе 600 г препарата на гектарную норму высева. В качестве прилипателя использовали клей NaKMu. Агротехника возделывания - общепринятая для условий республики. Посев проводили в оптимальные агротехнические сроки. Общая площадь делянки - 108 м2, учетная - 80 м2, повторность - трехкратная, расположение вариантов - систематическое. Урожайность зерна учитывали после сплошного обмолота делянки комбайном СК-5 «Нива».

Наблюдения, учеты и анализы осуществляли следующими методами: гумус - определяли по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); pH - потенциометрически (ГОСТ 265483-85); сумму поглощенных оснований - по Каппену - Гильковичу (ГОСТ 27821-88), гидролитическую кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212-91); подвижные фосфор и калий - по Кирсанову (ГОСТ 26207-91), щелочно-гидролизуемый азот по Корнфилду. Целлюлозоразлагающую активность почвы учитывали методом аппликации по степени разложения льняного полотна (Доспехов и др., 1977). Влажность почвы в метровом слое определяли весовым методом. Образцы почвы высушивали в сушильном шкафу при температуре 105°С (Доспехов, Васильев, Туликов, 1977). Содержания NPK в растительных образцах делали методом мокрого озоления по Гинзбург с последующим определением азота по Кельдалю (ГОСТ 134964-93), фосфора - колориметрически (ГОСТ 26657-97), калия - на пламенном фотометре (ГОСТ 30504-97). Структуру урожая определяли методом снопового анализа с постоянных площадок каждой делянки, массу 1000 семян - по ГОСТ 10842. Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений проводили по методике Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1989). В посевном материале анализировали: чистоту - по ГОСТу 12037-81, энергию прорастания и всхожесть - по ГОСТу 12038-84, массу 1000 семян - по ГОСТу 10842-80. Густоту стояния растений учитывали в фазе всходов и перед уборкой. Площадь листьев, листовой, фотосинтетический потенциал, накопление сухого вещества рассчитывали по методике A.A. Ничипоровича и др. (1956). Урожайность зерна учитывали по делянкам с пересчетом

на 14 % влажность и 100 % чистоту. Влажность зерна определяли - по ГОСТ 13585,5, сорную и зерновую примеси - по ГОСТ 30483. Содержание сырого белка в зерне вычисляли умножением количества общего азота на коэффициент 5,7, клейковину и индекс деформации клейковины (ИДК) - по ГОСТ 28797-90 и 29294-92. Экономическую эффективность рассчитывали на основе технологических карт, фактических затрат и закупочных цен 2012 года, энергетическую - согласно методики биоэнергетической оценки применяемых технологий (Марьин и др., 1999). Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с применением пакета программ прикладной статистики «Stat» (версия 2.6, МарГУ, 1993).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Густота всходов, полевая всхожесть, сохранность растений. Исследованиями выявлено, что наибольшее влияние на густоту всходов растений оказали минеральные удобрения и биопрепарат и незначительное - предшественники (табл. 1).

Число всходов при норме высева 5,5 млн. всхожих семян варьировало от 438 до 460 шт./м2. Более высокая всхожесть получена при вынесении ЫзоРбоКбо и инокуляции семян флавобактерином по всем изучаемым предшественникам. В среднем за три года полевая всхожесть варьировала в пределах 73-77 %, в отдельные годы исследований показатели были близкими.

Перед уборкой густота стояния растений варьировала в пределах 8086 %. Более высокие ее показатели наблюдались при возделывании яровой пшеницы по клеверу красному с использованием минеральных удобрений и биопрепарата.

Фотометрические параметры посевов. Формирование площади листовой поверхности, накопление сухого вещества яровой пшеницы по фазам вегетации изменялись под влиянием минеральных удобрений и биопрепарата при посеве по клеверу красному 2 года пользования. В зависимости от условий выращивания площадь листьев в фазу кущения составляла 7,5-10,0, в фазу выхода в трубку - 10,6-16,3 и в фазу колошения - 18,2-24,6 тыс. м2/га, а накопление сухого вещества - соответственно, 0,50-0,56; 1,15-1,42; 1,98-2,43 т/га.

Таблица 1. Полева всхожесть, густота всходов и сохранность растений яровой пшеницы (среднее за 2009-2011 гг.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат Полевая всхожесть, % Густота всходов, шт./м2 Густота стояния растений перед уборкой, шт./м2 Сохранность растений к уборке, %

Клевер красный Контроль Контроль 73,5 441 359 81,4

Флавобактерин 74,2 445 368 82,7

РбоКбо Контроль 73,7 442 364 82,4

Флавобактерин 74,7 448 373 83,3

^^зоРбоКбо Контроль 75,3 452 383 84,7

Флавобактерин 77,0 462 397 86,0

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 73,0 438 350 79,9

Флавобактерин 73,8 443 362 81,7

РбоКбо Контроль 73,5 441 354 80,3

Флавобактерин 74,5 447 368 82,3

МзоРбоКео Контроль 74,8 449 376 83,7

Флавобактерин 76,5 459 388 84,5

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 73,3 440 356 80,9

Флавобактерин 74,3 446 366 82,1

РбоК«о Контроль 73,5 441 360 81,6

Флавобактерин 74,8 449 372 82,9

^оРбоКбо Контроль 75,0 450 379 84,3

Флавобактерин 76,8 460 394 85,7

НСР05 для частных различий 1,3 4,6 5,0 1,4

НСР05 для предшественников Р4<РТ Р4<РТ 2,1 0,6

НСР05 для удобрений 0,5 1,9 2,1 0,6

НСР05 для биопрепарата 0,4 1,6 1,7 0,5

Таблица 2. Фотосинтетический потенциал посевов яровой пшеницы, тыс. м2хсут./га (среднее за 2009-2011 гг.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат Кущение -выход в трубку Выход в трубку - колошение

Клевер красный Контроль Контроль 185,0 278,4

Флавобактерин 194,1 288,5

РбоКбо Контроль 187,3 288,6

Флавобактерин 196,1 296,2

NjoPóoK-eo Контроль 235,7 323,4

Флавобактерин 247,1 333,1

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 161,9 246,4

Флавобактерин 170,0 254,6

Рбо К бо Контроль 168,0 251,5

Флавобактерин 172,8 259,0

N30P60K60 Контроль 217,4 296,1

Флавобактерин 225,4 305,1

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 176,3 267,0

Флавобактерин 182,4 273,4

РбоКбо Контроль 179,6 276,7

Флавобактерин 185,7 284,2

ї^зоРвоКбо Контроль 226,7 309,7

Флавобактерин 235,1 321,7

НСР05 для частных различий 6,0 7,9

НСР05 для предшественников 2,5 3,2

НСР05 для удобрений 2,5 3,2

НСР05 Для биопрепарата 2,0 2,6

Минимальный фотосинтетический потенциал посева (табл. 2) был при размещении яровой пшеницы по тимофеевке луговой без внесения минеральных удобрений и биопрепарата и составлял в период кущения — выход в трубку 161,9 тыс. м2х сут./га и выход в трубку - колошение — 246,4 тыс. м2х сут./га. При возделывании по клеверу красному, внесении

N3oP6oK60 и биопрепарата фотосинтетический потенциал составил, соответственно, 247,1 и 333,1 тыс. м2х сут./га. Чистая продуктивность фотосинтеза растений была более высокой в фазу кущения - выход в трубку, уменьшаясь в фазу выхода в трубку - колошения. При этом самая высокая отмечена в контрольном и P60K60 - вариантах по всем изучаемым предшественникам.

Водный режим. Значительных изменений в запасе продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом по годам и предшественникам не наблюдалось и было на уровне 160-178 мм. Водопотребление яровой пшеницы (табл. 3) в варианте без удобрений по клеверу красному составляло в 2009 году - 115,7 мм/т, в 2010 - 76,8, в 2011 - 82,5 мм/т, по тимофеевке луговой - соответственно, 147,1; 89,0; 116,7 мм/т и по смеси трав - 123,9; 84,1 и 86,5 мм/т. Внесение минеральных удобрений снижало общее потребление продуктивной влаги на формирование единицы урожая по всем предшественникам.

Таблица 3. Водопотребление яровой пшеницы по годам и вариантам, мм/т

Предшественник Удобрение Годы

2009 2010 2011

Клевер красный контроль 115,7 76,8 82,5

РбоК«) 109,0 70,7 81,5

NjoPgoK«) 81,5 53,3 61,5

Тимофеевка луговая контроль 147,1 89,0 116,7

РбоК-бо 136,8 81,7 108,8

N30P60K.60 97,7 57,7 80,7

Клевер красный + тимофеевка луговая контроль 123,9 84,1 86,5

РбоКбо 119,2 76,8 87,7

Ы30РбоК6о 87,6 56,0 63,7

По клеверу красному оно достигло в 2009 году 81,5 мм/т, в 2010 -53,3, в 2011 - 61,5 мм/т; тимофеевке луговой - 97,7; 57,7; 80,7 мм/т и смеси трав - 87,6; 56,0; 63,7 мм/т соответственно. Следовательно, для формирования урожая более экономно влага расходуется растениями при возделывании яровой пшеницы по клеверу красному с использованием Ы30РбоКбо- Данная закономерность сохраняется во все годы исследований.

Биологическая активность почвы, оцениваемая по интенсивности распада клетчатки, в среднем за три года составила на фоне без удобрений в слое почвы (0-10 см) через 30 дней по клеверу II г.п. - 41,0 %, в вариантах Р60К60 - 41,8 и ^оРбоКбо - 44,8 %, по смеси клевера и тимофеевки - 38,2; 39,4; 41,9 % и по тимофеевке - 36,4; 37,3 и 38,2 % (табл. 4). При этом большее разложение льняного полотна происходило в поздних сроках наблюдений.

Таблица 4. Разложение льняной ткани в слоях почвы, % (среднее за 2009-2011 гг.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат 0-10 см 10-20 см

30 дней 60 дней 30 дней 60 дней

Клевер красный Контроль Контроль 41,0 52,1 19,1 28,4

Флавобактерин 42,2 53,0 19,8 29,2

Рбо Кбо Контроль 41,8 52,9 19,3 28,6

Флавобактерин 43,4 53,2 20,4 29,1

'ЫзоРбоКво Контроль 44,8 56,7 20,2 29,7

Флавобактерин 45,9 57,3 22,0 30,3

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 36,4 48,4 17,9 25,5

Флавобактерин 36,9 49,4 18,4 26,8

РбО К 50 Контроль 37,3 48,8 18,0 26,4

Флавобактерин 38,1 49,8 18,8 26,9

І^зоРбоКбо Контроль 38,2 52,3 19,2 27,1

Флавобактерин 39,5 55,0 19,8 28,2

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 38,5 50,4 18,4 26,8

Флавобактерин 39,7 52,8 19,2 27,4

Рбо^бо Контроль 39,4 50,7 18,6 27,0

Флавобактерин 40,5 53,0 19,5 28,4

^оРбоКбо Контроль 41,9 54,1 19,1 29,3

Флавобактерин 43,1 56,2 20,0 29,9

Так, через 60 дней экспозиции полотна на фоне без удобрений в верхнем слое почвы по клеверу II г.п. разложилось 52,1 %, на фоне РбоКбо - 52,9 % и Ы30РбоКбо — 56,7 %; по смеси клевера и тимофеевки -50,4; 50,7; 54,1 % и по тимофеевке луговой - 48,4; 48,8 и 52,3 % соответ-

ственно. В слое почвы 10-20 см разложение льняного полотна было несколько ниже, но закономерности сохранились. Использование флаво-бактерина во все годы исследований по всем предшественникам и минеральным удобрениям увеличивало активность целлюлозоразлагающих бактерий.

Содержание элементов питания в почве.

Перед посевом яровой пшеницы существенных различий в агрохимических показателях почвы после предшественников не отмечено. Содержание гумуса было на уровне 2,1-2,3 %, а последействие минеральных удобрений, внесенных под покровную культуру ячмень, не влияло на их изменение. Содержание щелочно-гидролизуемого азота составило 60-63 мг/кг. Отмечалось некоторое повышение подвижного фосфора и калия при внесении минеральных удобрений в большей мере по клеверу красному. Несколько иным было содержание азота в почве по различным предшественникам в вариантах с минеральными удобрениями (табл. 5).

Таблица 5. Накопление биологического (симбиотического) азота многолетними травами (среднее по 3 полям), кг/га

Удобрения Клевер Клевер + ТИМО( »еевка

I г.п. II г.п. За 2 года I г.п. II г.п. За 2 года

Контроль 78,8 67,8 146,6 39,1 31,4 70,5

Р60 Кбо 84,8 71,1 155,9 40,9 36,3 77,2

КзоРаК« 122,0 100,8 222,8 58,5 44,9 103,4

В среднем по трем полям в урожае клевера красного, благодаря симбиотической азотфиксации, накоплено 147-223 кг/га биологического азота, а в урожае смеси клевера красного и тимофеевки луговой - 70103 кг/га. Количество биологического азота после распашки многолетних бобовых трав от величины пожнивно-корневых остатков, колебалось после клевера красного от 90 до 105 кг/га, после смеси трав - от 53 до 59 кг/га, что положительно сказалось на урожае яровой пшеницы.

Содержание элементов питания в растениях. Концентрация азота, фосфора и калия в зерне и соломе яровой пшеницы изменялась в зависимости от метеорологических условий вегетационного периода и применяемых агроприемов (табл. 6).

Таблица 6. Химический состав зерна и соломы яровой пшеницы, % на воздушно-сухое вещество (среднее за 2009-2011 гг.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат Зерно Солома

N р2о5 К20 N р2о5 к2о

Клевер красный Контроль Контроль 1.80 0,81 0,37 0,45 0,20 0,69

Флавобактерин 1,93 0,83 0,38 0,46 0,21 0,74

Рб0 Кбо Контроль 1,89 0,94 0,40 0,48 0,25 0,81

Флавобактерин 2,02 0,96 0,40 0,49 0,25 0,90

N30P60K60 Контроль 2,14 0,93 0,40 0,51 0,28 0,85

Флавобактерин 2,27 0,99 0,40 0,53 0,28 0,89

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 1,62 0,80 0,34 0,37 0,20 0,61

Флавобактерин 1,73 0,84 0,36 0,39 0,20 0.64

Рб0 Кбо Контроль 1,63 0,88 0,36 0,41 0,24 0,73

Флавобактерин 1,71 0,91 0,37 0,42 0,24 0,82

N30P6oK6o Контроль 1,87 0,90 0,36 0,44 0,27 0,80

Флавобактерин 1,97 0,94 0,40 0,46 0,28 0,84

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 1,72 0,81 0,36 0,42 0,20 0,65

Флавобактерин 1,78 0,82 0,37 0,44 0,22 0,69

РбоКбо Контроль 1,81 0,89 0,39 0,46 0,25 0,80

Флавобактерин 1,93 0,90 0,39 0,47 0,25 0,84

NjoPóoKeo Контроль 1,93 0,94 0,39 0,48 0,28 0,83

Флавобактерин 2,16 0,96 0,41 0,50 0,29 0,86

В среднем за три года содержание азота в зерне изменялось от 1,62 (контроль) до 2,27 % (ТЧРК + флавобактерин), соломе - от 0,37 до 0,53 %. Содержание фосфора во все годы исследований составило в среднем в зерне - 0,80-0,99 %, соломе - 0,20-0,29 %. Концентрация калия была в зерне - 0,34-0,40 %, соломе - 0,61-0,86 %.

Более высокие показатели азота в зерне и соломе отмечены при возделывании яровой пшеницы по клеверу красному и его смеси с тимофеевкой луговой. Минеральные удобрения, улучшая питание растений, увеличили поступление азота, фосфора и калия в зерно и солому. При использовании биопрепарата наблюдалась тенденция возрастания концентрации ИРК в основной и побочной продукции.

Вынос элементов питания с урожаем основной и побочной продукции яровой пшеницы был минимальным в контроле без удобрений и биопрепарата при возделывании по тимофеевке луговой (табл. 7). Внесение РбоК-бо увеличивало вынос с урожаем азота, фосфора и калия в среднем за три года на 5,0; 4,3; 7,1 кг/га при размещении яровой пшеницы по тимофеевке луговой, на 3,7; 3,6; 7,9 кг/га - по смеси клевера и тимофеевки луговой и на 5,5; 5,9; 9,3 кг/га - по клеверу красному. Дополнительное внесение 30 кг/га д.в. азота на фоне РбоКбо в среднем за три года повышало накопление азота, фосфора и калия в зерне и соломе после клевера красного — на 41,6; 36,0; 32,7 % после тимофеевки луговой - на 50,3; 23,1; 49,8 % и по смеси трав - на 37,9; 42,9 и 35,6 %. От инокуляции семян флавобактерином в среднем за три года на варианте РбоКбо дополнительный вынос азота с урожаем составил 7,210,6 кг/га, фосфора - 3,3-4,2 кг/га, калия - 4,9-9,5 кг/га, а при Ы30РбоКбо

- азота - 12,3-20,2 кг/га, фосфора - 6,6-7,5 и калия - 9,3-12,0 кг/га. Затраты азота на получение зерна яровой пшеницы с учетом побочной продукции в зависимости от изучаемых факторов и погодных условий по годам изменялись от 22 до 186 кг/га, фосфора - от 13 до 79 кг/га, калия

- от 21 до 133 кг/га. Затраты ИРК на формирование одной тонны продукции с учетом побочной по вариантам опыта составили по азоту -22-31 кг, фосфору - 11-14 кг и калию - 15-18 кг.

Таблица 7. Вынос азота, фосфора и калия основной и побочной продукцией (среднее за 2009-2011 гг.), кг/га

Предшественник Удобрение Биопрепарат Зерно Солома

N Р2О5 К20 N Р2О5 К20

Клевер красный Контроль Контроль 45,6 19,0 8,5 17,1 7,5 27,2

Флавобактерин 53,6 21,9 9,9 19,7 8,8 32,0

РбоКво Контроль 49,2 22,3 9,8 18,9 10,2 35,2

Флавобактерин 57,8 25,4 11,1 21,4 11,2 43,4

^оРбоКбо Контроль 70,7 28,7 12,5 25,7 15,5 47,2

Флавобактерин 83,7 34,5 15,3 30,6 17,2 56,4

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 30,5 13,9 5,9 10,9 5,6 17,3

Флавобактерин 35,9 16,4 7,1 12,6 6,4 21,0

Рб0 Кбо Контроль 33,5 16,3 6,8 13,0 7,5 23,5

Флавобактерин 39,1 19,0 7,9 15,1 8,5 26,6

N3(^60 К-бо Контроль 51,3 20,0 9,2 18,6 9,3 36,2

Флавобактерин 60,2 27,3 11,9 21,9 13,9 42,8

Предшественник Удобрение Биопрепарат Зерно Солома

N р2о5 к2о N р2о5 к2о

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 41,5 17,8 7,7 15,2 7,2 24,6

Флавобактерин 47,5 20,4 9,1 17,7 8,7 28,5

Рбо К.60 Контроль 43,7 19,6 8,5 16,7 9,1 31,7

Флавобактерин 51,2 22,3 9,8 19,2 10,5 37,8

МзоРбоКбо Контроль 60,5 27,1 11,2 22,8 13,9 43,3

Флавобактерин 75,7 31,6 13,9 27,5 16,6 51,5

Структура урожая. Установлено, что внесение Р60К60 не оказало значительного влияния на длину стебля, колоса, количество зерен в колосе, но несколько увеличило массу 1000 семян (табл. 8).

Дополнительное внесение N30 на фоне РбоКбо способствовало увеличению длины стебля, колоса, количества зерен в колосе и массы 1000 семян по всем предшественникам. Инокуляция семян яровой пшеницы флавобактерином на всех фонах питания, по всем изучаемым предшественникам и во все годы исследований способствовала увеличению длины стебля и колоса, количества зерен в колосе и массы 1000 зерен. При этом, наиболее высокими эти показатели были при возделывании яровой пшеницы по клеверу красному с использованием минеральных удобрений в дозе М30Р6оК6о и инокуляции семян биопрепаратом.

Таблица 8. Структура урожая яровой пшеницы (2011 г.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат Длина стебля, см Длина колоса, см Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г.

Клевер красный Контроль Контроль 81,9 7,6 23,9 34,8

Флавобактерин 86,8 8,3 26,5 34,9

РбоКбо Контроль 82,4 7,9 23,7 35,1

Флавобактерин 85,6 8,2 26,5 36,3

І^зоРбоКво Контроль 83,6 8,6 23,8 35,8

Флавобактерин 88,1 8,8 26,8 38,5

Предшественник Удобрение Биопрепарат Длина стебля, см Длина колоса, см Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г.

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 67,7 6,6 22,5 31,2

Флавобактерин 72,4 7,1 24,2 32,0

Р60 Кбо Контроль 68,4 6,4 23,1 31,2

Флавобактерин 72,6 6,8 23,7 32,2

^оРбоКбо Контроль 81,4 7,9 23,2 32,7

Флавобактерин 86,0 8,3 24,2 35,4

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 75,5 7,5 23,5 33,4

Флавобактерин 84,5 8,2 25,2 34,7

РбоКбо Контроль 76,1 7,7 23,4 33,7

Флавобактерин 84,4 8,1 26,0 35,8

МзоРбоКбо Контроль 83,0 8,1 23,0 35,3

Флавобактерин 87,5 8,5 25,3 37,7

НСР05 для частных различий 0,7 0,20 1,0 0,66

НСР05 для предшественников 0,3 0,08 0,4 0,27

НСР05 для удобрений 0,3 0,08 1?р<Ь'т 0,27

НСР05 для биопрепарата 0,2 0,07 0,3 0,22

Урожайность яровой пшеницы. Ее величина зависела от метеорологических условий вегетационного периода и составила в 2009 и 2010 годах 1,14-2,54 т/га при Г.Т.К.=0,6-0,7, в благоприятном 2011 году - 2,64-5,45 т/га при Г.Т.К.=1,35 (табл. 9). В среднем за 3 года максимальная урожайность зерна получена по клеверу красному (3,58 т/га), а минимальная по злаковому предшественнику (1,70 т/га). Прибавка от Р6оК6о составила 0,05-0,16 т/га. Дополнительное внесение N30 на фоне РбоК60 увеличило сбор зерна на 0,72-0,74 т/га на контрольном варианте и на 0,81-0,89 т/га - при использовании биопрепарата. При инокуляции семян флавобактерином как без внесения минеральных удобрений, так и на фоне Р60К60 прибавка составила 0,26-0,30 т/га и на фоне К30РбоК60 - 0,35-0,44 т/га. На фоне полного минерального удобрения дополнительный сбор зерна от инокуляции семян флавобактерином был в 1,5 раза выше, чем без внесения азотного удобрения. Этот факт свидетельствует о положительной роли азота в эффективности бактериального удобрения.

Таблица 9. Влияние предшественников, удобрений и биопрепарата на урожайность яровой пшеницы, т/га

Пред-ше-ствен-ник Удобрение Биопрепарат Урожайность по годам Сред няя Прибавка от Средняя

2009 2010 2011 био-пре-парата азота по удобрениям по пред-ше-ствен-никам

Клевер красный Контроль Контроль 1,47 1,65 3,75 2,29 - - 2,44 2,79

Флавобактерин 1,78 1,94 4,05 2,59 0,30 -

РбоКбо Контроль 1,59 1,78 3,85 2,41 - - 2,56

Флавобактерин 1,88 2,08 4,15 2,70 0,29 -

^зоРб К60 Контроль 2,14 2,33 4,95 3,14 - 0,73 3,36

Флавобактерин 2,54 2,74 5,45 3,58 0,44 0,88

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 1,14 1,32 2,64 1,70 - - 1,83 2,19

Флавобактерин 1,40 1,63 2,81 1,95 0,25 -

РбоКбо Контроль 1,26 1,45 2,86 1,86 - - 1,99

Флавобактерин 1,55 1,75 3,06 2,12 0,26 -

МзоРб К бо Контроль 1,81 2,02 3,90 2,58 - 0,72 2,76

Флавобактерин 2,19 2,41 4,20 2,93 0,35 0,81

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 1,34 1,53 3,61 2,16 - - 2,30 2,60

Флавобактерин 1,63 1,82 3,85 2,43 0,27 -

РбоКбо Контроль 1,40 1,63 3,57 2,20 - - 2,35

Флавобактерин 1,72 1,94 3,81 2,49 0,29 -

М30Рб Кбо Контроль 1,90 2,20 4,71 2,94 - 0,74 3,16

Флавобактерин 2,34 2,59 5,20 3,38 0,44 0,89

НСР05 для частных различий 0,147 0,114 0,145 0,08

НСР05ДЛЯ предшественников 0,060 0,046 0,069 0,033

НСР05 ДЛЯ удобрений 0,060 0,046 0,069 0,033

НСР05 для биопрепарата 0,049 0,038 0,048 0,027

Поскольку урожай зерна при внесении под яровую пшеницу Р6оК6о был не высокий, то минимальной была и окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая зерна. Внесение N30, увеличив прибавку урожая, обеспечило повышение окупаемости минеральных удобрений -5,9 кг/кг. Использование флавобактерина увеличивало окупаемость КПРК, в том числе 1 кг азота до 27-29 кг зерна. Наиболее низкой эффективность этого биопрепарата была при возделывании яровой пшеницы по злаковому предшественнику. При посеве по бобовому и бобово-злаковому предшественникам прибавка урожая зерна от биопрепарата была на 0,5-1,0 ц/га выше, чем по злаковому.

Качество зерна. Данные, представленные в таблице 10, показывают, что в условиях 2011 года содержание сырого белка в зерне изменялось от 12,8 до 14,5 %.

Таблица 10. Качество зерна яровой пшеницы (2011 г.)

Предшественник Удобрение Биопрепарат Белок, % Клейковина, % Стекло- видность, % Натура, г/л идк, у. е.

Клевер красный Контроль Контроль 13,7 24.2 82,3 758,5 75

Флавобактерин 14,0 24,6 82,5 760,0 75

Рбо К6о Контроль 13,8 24,4 82,5 759,3 75

Флавобактерин 14,0 25,4 82,7 762,2 75

^оРбоКбо Контроль 14,4 27,1 86,4 769,8 75

Флавобактерин 14,5 28,2 86,8 770,7 75

Тимофеевка луговая Контроль Контроль 12,8 22,2 80,1 750,8 65

Флавобактерин 13,1 22,8 81,0 753,1 70

РбоКбо Контроль 12,9 23,2 80,8 751,1 75

Флавобактерин 13,2 23,4 81,5 754,0 72

^оРбоКбо Контроль 13,3 24,8 84,9 768,1 70

Флавобактерин 13,5 25,2 85,3 769,4 70

Клевер красный + тимофеевка луговая Контроль Контроль 13,2 24,0 81,8 752,1 75

Флавобактерин 13,5 24,6 82,3 753,3 70

Рбо К бо Контроль 13,6 24,2 82,7 752,8 77

Флавобактерин 13,8 24,6 83,1 753,3 73

^оРбоКбо Контроль 13,6 25,5 86,0 768,8 73

Флавобактерин 14,0 25,9 86,6 770,4 72

НСР05 для частных различий 0,7 0,45 1,03 4,15

НСР05 для предшественников 0,3 0,18 0,42 1,70

НСР05 для удобрений 0,3 0,18 0,42 1,70

НСР05 для биопрепарата 0,2 0,15 0,34 1,38

Наибольшим оно было при размещении по клеверу красному. Фос-форно-калийное удобрение в дозе по 60 кг/га д. в. увеличивало белковость зерна на 0,2-0,4 %, а дополнительное внесение N30 на фоне Р60Кбо — на 0,7-1,0 %. Инокуляция семян биопрепаратом повысила белковость зерна на 0,2-0,4 %. Содержание сырой клейковины в зерне колебалось в зависимости от изучаемых факторов от 22,2 до 28,2 %. Так как сырая клейковина представляет собой комплекс спирторастворимых и щелоч-норастворимых белков, то все тенденции по изменению сырого белка в зерне, характерны и для клейковины. По показателю ИДК зерно относится к первой группе. Натура зерна изменялась от 750,8 до 758,5 г/л. Биопрепарат и минеральные удобрения способствовали ее увеличению. Лучшие показатели стекловидности зерна были при выращивании культуры после клевера красного второго года пользования с применением минеральных удобрений в дозе Ы3оРбоКбо и предпосевной обработке семян флавобактерином.

Энергетическая и экономическая эффективность. Анализ показал, что минимальные затраты энергии при возделывании яровой пшеницы отмечаются по всем предшественникам на контрольных вариантах. При внесении фосфорно-калийных и азотно-фосфорно-калийных удобрений затраты возрастают. Незначительное повышение затрат совокупной энергии отмечено при использовании биопрепарата. Коэффициент энергетической эффективности при использовании разных предшественников, минеральных удобрений и биопрепарата был порядка 2х единиц. Это означает, что энергии в биомассе накапливается больше, чем расходуется на производство яровой пшеницы.

Расчеты экономической эффективности показали, что максимальный условно чистый доход получен при возделывании яровой пшеницы по клеверу красному с применением минеральных удобрений в дозе ИзоРбоКбо и флавобактерина (12,53 тыс. руб./га). При их использовании отмечается самая низкая себестоимость (4,2 руб.) 1 ц зерна и высокая рентабельность (140 %). Минеральные удобрения в дозе N30? бо К бо и биопрепарат увеличивали условный чистый доход с одного гектара, снижали себестоимость 1 ц зерна и повышали рентабельность. По предшественникам наилучшие показатели получены по клеверному пару.

ВЫВОДЫ

1. Полевая всхожесть семян яровой пшеницы изменяется как под влиянием предшественников, удобрений, биопрепарата, так и метеорологических условий и варьирует в пределах 73-77 %. Увеличение уров-

ня минерального питания и применение биопрепарата способствовало повышению полевой всхожести семян яровой пшеницы. Сохранность растений перед уборкой составляла 80-86 % с максимумом по клеверному предшественнику, использованию удобрений и биопрепарата.

2. Максимальная площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал посевов и наибольшее накопление сухой биомассы растений отмечается при размещении яровой пшеницы по клеверному пару С применением минеральных удобрений В дозе ^0Рб<)КбО и инокуляцией семян перед посевом препаратом флавобактерин. Чистая продуктивность фотосинтеза яровой пшеницы в среднем за годы исследований в фазе кущения - выхода в трубку составляет 3,4-4,5, в фазе выхода в трубку - колошения - 3,2-3,6 г/м2 х сутки.

3. Лучшим предшественником яровой пшеницы по накоплению, сохранению и потреблению продуктивной влаги почвы и выпавших осадков на формирование единицы урожая был клевер красный II года пользования. Удобрения способствуют более рациональному использованию влаги. Биологическая активность почвы усиливалась под влияния клевера красного, удобрений и биопрепарата.

4. Максимальная концентрация №К в зерне и соломе получена при возделывании пшеницы семенами инокулированными флавобактерином, на фоне ИзоРбоКбо по клеверному пару.

5. Вынос элементов питания урожаем основной и побочной продукции яровой пшеницы зависел от метеорологических условий вегетационного периода, изучаемых факторов и, в среднем, составил: азота -78 кг, фосфора - 36 кг, калия - 42 кг/га. Затраты на формирование одной тонны зерна с учетом побочной продукции по вариантам опыта в среднем за три года составили: азота - 22-31, фосфора - 11-14 и калия - 13-18 кг.

6. Окупаемость одного кг минеральных удобрений в варианте ИзоРбоКбо составила 5,6 кг зерна. При этом окупаемость каждого кг азота зерном была 24,3 кг. Использование препарата флавобактерин повысило окупаемость 1 кг №К до 8,4 кг зерна, в том числе 1 кг азота до 28,5 кг зерна. Предшественники на окупаемость удобрений существенно не влияли.

7. Урожайность зерна яровой пшеницы изменялась с 1,14 т/га до 5,45 т/га. По клеверу красному она составила 2,79 т/га, тимофеевке луговой - 2,19 и по смеси трав - 2,60 т/га. Применение биопрепарата увеличивало сбор зерна на 0,25-0,44 т/га, с наиболее высокой эффективностью на фоне ЫзоРбоКбо. Использование Р60К60 повышало продуктивность яровой пшеницы на 0,12-0,16 т/га, ^РвоК«) ~ на 0,86-0,93 т/га.

8. По результатам 2011 года белковость зерна яровой пшеницы изменялась с 12,8 до 14,5 %. Наиболее высокое содержание и валовой сбор белка получены при использовании минеральных удобрений и биопрепарата по клеверному пару. На данных вариантах отмечается более высокая (86 %) стекловидность зерна, его натура (770 г/л) и содержание клейковины (28 %).

9. Экономически эффективным было возделывание яровой пшеницы после клевера красного. По данному предшественнику получен наиболее высокий условный чистый доход с 1 га (12,53 тыс. руб./га), ниже себестоимость 1 ц зерна (4,2 руб.) и выше рентабельность (140 %). Применение минеральных удобрений в дозе N30P6nK60 и биопрепарата повышало уровень рентабельности, снижало себестоимость 1 ц/га зерна и увеличивало условно чистый доход на 1 га. Возделывание яровой пшеницы на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве энергетически целесообразно, так как коэффициент энергетической эффективности составляет порядка двух единиц.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На дерново-подзолистой, среднесуглинистой почве северо-восточной части Волго-Вятского региона для получения 4,0-5,0 т/га высококачественного зерна яровую пшеницу целесообразно возделывать после клевера красного II г.п. с внесением минеральных удобрений в дозе ЫзоРбоКбо и предпосевной инокуляцией семян флавобактерино, из расчета 600 г препарата на гектарную норму высева семян.

СПИСОК

работ соискателя, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Горячкин Н.В. Влияние биопрепаратов и минеральных удобрений на урожайность и качество многолетних трав / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев, JI.C. Чернова, A.A. Завалин // Достижения науки и техники АПК. - № 8. - 2011. - С. 21-25.

2. Горячкин Н.В. Влияние предшественников и минеральных удобрений на урожайность, качество и экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы в условиях Республики Марий Эл / Н.С. Алметов, Г.С. Юнусов, М.М. Ахмадеева, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - № 3. - 2012. - С. 35-40.

3. Горячкин H.B. Эффективность применения минеральных удобрений и биопрепарата флавобактерин на посевах яровой пшеницы / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев, JI.H. Самойлов, A.A. Завалин // Плодородие. - № 5. - 2012. - С. 34-36.

Научные статьи, опубликованные в иных изданиях

4. Горячкин Н.В. Перспективы использования биологического азота в земледелии Республики Марий Эл / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин. Х.З. Назмиев // Биологические и экологические проблемы земледелия Поволжья. «Материалы Всероссийской научно-практической конференции». - Чебоксары, 2010. - С. 9-13.

5. Горячкин Н.В. Влияние минеральных удобрений и биопрепарата на поступление элементов питания в растения яровой пшеницы / Н.В. Горячкин, Н.С. Алметов, Х.З. Назмиев // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы международной научно-практической конференции. Вып. XIII. - Йошкар-Ола, 2011. -С. 18-19.

6. Горячкин Н.В. Влияние предшественников на продуктивность яровой пшеницы / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы международной научно-практической конференции. Вып. XIV. - Йошкар-Ола, 2012. — С. 14-16.

7. Горячкин Н.В. Изменение содержания элементов питания в растениях яровой пшеницы в зависимости от предшественников и минеральных удобрений / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы международной научно-практической конференции. Вып. XIV. -Йошкар-Ола, 2012.-С. 16-17.

8. Горячкин Н.В. Эффективность применения биопрепаратов в зерно-травяных севооборотах / Н.С. Алметов, Н.В. Горячкин, Х.З. Назмиев // Проблемы интенсификации животноводства с учетом пространственной инфраструктуры сельского хозяйства и охраны окружающей среды. - Варшава. 2012. - С. 17-21.

Подписано в печать 13.05.2013. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. _Тираж 100 экз. Заказ № 5081.

Отпечатано в редакционно-издательском центре ПГТУ 424006, Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17