Агрохимия, 2020, № 3, стр. 49-54

ВВЕДЕНИЕ

Проблема производства продуктов необходимого объема и хорошего качества имеет важнейшее значение для аграрного сектора страны. Научными исследованиями и производственной практикой установлено, что основой высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур являются современные интенсивные технологии. Научно обоснованное комплексное применение средств химизации обеспечивает оптимальное питание растений, защиту от фитопатогенов, являясь гарантом стабильности и качества урожая, а также основным фактором сохранения почвенного плодородия. При низкой обеспеченности растений минеральным питанием и средствами защиты урожайность уменьшается в разы, снижается качество продукции и потенциальное плодородие почв [1]. Эта закономерность достаточно четко прослежена в длительных стационарах Курганского НИИСХ – филиала УрФАНИЦ УрО РАН [2, 3], в опытах ученых Западной Сибири [4, 5] и Алтайского края [6].

Существует мнение, что необходимо внедрять систему “устойчивого сельского хозяйства” без средств химизации, к которому относится и органическое земледелие. Сторонники этого направления считают, что зерно пшеницы, выращенное без удобрений и средств защиты, экологически чистое, отличается высоким качеством, его можно использовать в диетическом питании и реализовывать по более высоким ценам [7]. По мнению [8], необходимость для перехода на экологические и экономически эффективные агротехнологии во всем мире давно уже назрела.

В работе [9] достаточно четко обозначена суть проблемы, которая заключается в том, что агротехнологии, где наложен запрет на применение минеральных удобрений, пестицидов, регуляторов роста и других химических средств, не имеют объективного научного обоснования. По этому поводу высказано следующее: “Совмещение интенсификации и экологизации земледелия достигается лишь тогда, когда интенсификация приобретает адаптивный характер. Например, когда агрохимические ресурсы используются, прежде всего, как средства регулирования круговорота веществ в агроландшафтах, как фактор оптимизации севооборотов, освоения почвозащитных и минимальных систем обработки почвы, прямого посева и т.д.”.

В регионе Зауралья научных данных и практического опыта по производству экологически чистых продуктов растениеводства на фоне интенсивных приемов возделывания крайне мало. Поэтому цель работы – установить степень влияния приемов интенсификации (применения минеральных удобрений, гербицидов, фунгицидов и других средств) на продуктивность, качество зерна, экологическую безопасность и экономическую эффективность при возделывании основной продовольственной культуры Зауралья – яровой пшеницы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

На центральном опытном поле Курганского НИИСХ в течение 2-х последних ротаций (2013–2018 гг.) 3-польного зернопарового севооборота (пар–пшеница–пшеница) на фоне современных высокоэффективных средств химизации разрабатывали интенсивные ресурсосберегающие технологии производства зерна яровой пшеницы сорта Зауралочка. В качестве экологических вариантов без удобрений и средств защиты изучали технологические агроприемы в системе черного пара.

Полевой эксперимент развернут по территории и во времени в системе 3-х видов паровых полей: черного (традиционного), химического и комбинированного. Традиционный пар: осенью после уборки урожая проводили вспашку на глубину 22–24 см и 4–5 культиваций летом по мере отрастания сорняков; пар химический: 2-кратная обработка глифосатсодержащими гербицидами (торнадо 500 или другими); пар комбинированный: 2 механические поверхностные обработки КПЭ-3,8, одна – баковой смесью гербицидов (глифосат + 2,4-Д). Под посев 2-й пшеницы в системе химического и комбинированного паров основную обработку почвы не проводили.

Минеральные удобрения (N60) применяли в 3-м поле севооборота. Контрольные варианты и первую пшеницу после пара не удобряли. В период кущения растений пшеницы проводили химическую прополку посевов баковой смесью гербицидов (2,4-Д и противозлаковых).

В годы эпифитотии листостебельных инфекций для защиты от болезней использовали фунгициды колосаль про (2016 г.) и титул дуо (2018 г.). В контрольных и экстенсивных вариантах опыта средства защиты не применяли. В зерне урожая 2016, 2017, 2018 гг. определяли остаточное количество пестицидов относительно максимально допустимых уровней (МДУ) по техническому регламенту Таможенного союза [10]. Исследования проводили в лаборатории филиала Российского сельскохозяйственного центра Тюменской обл.

В полевых экспериментах наблюдения, учеты, сопутствующие исследования проводили по общепринятым методикам. Качество клейковины и ее количество определяли в технологической лаборатории института (ГОСТ Р 54478-2011), содержание белка и микроэлементов – в лаборатории ГСАС “Курганская”. Математическую обработку полученных данных делали в программах Excel и Statistica 6.0, а также методом дисперсионного анализа по [11], экономическую оценку технологий – в программе, разработанной лабораторией экономики и инновационного развития Курганского НИИСХ.

Климат центральной лесостепной зоны Зауралья характеризуется неустойчивым увлажнением с периодически повторяющимися засухами. В период с 2013 по 2018 гг. гидротермические условия вегетационных периодов отличались засушливостью. В 2013 г. засуха проявилась в июне и в 2-х декадах июля (ГТК = 0.3 и 0.4). В мае и июне 2014 г. практически не было эффективных осадков (свыше 5.0 мм). В 2015 г. атмосферные засушливые явления особо проявились в июне, в этот период среднемесячная температура превысила норму на 3.7°С, ГТК составил 0.3. В мае 2016 г. выпало 9.5 мм осадков при норме 35 мм, в результате сложились неблагоприятные условия для всходов. За первые 2 декады июля количество осадков превысило норму в 3 раза, что вызвало активное развитие мучнистой росы, бурой листовой и стеблевой ржавчин. Вегетационный период 2017 г. в целом был благоприятным по гидротермическим условиям, ГТК составил 1.2. Однако в результате недобора тепла и обилия влаги в фазе формирования зерна сложились оптимальные условия для развития листовых инфекций, что привело к снижению урожайности в вариантах без средств защиты. 2018 г. по условиям тепло- и влагообеспеченности был близким к среднемноголетним показателям, в то время как июнь и июль оказались засушливыми (ГТК = 0.70 и 0.66 соответственно).

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный среднесуглинистый маломощный малогумусный (4–5%). Сумма поглощенных оснований в пахотном слое почвы менялась от 18 до 27 мг-экв/100 г почвы, РН_KCl 6.4–6.5. Содержание валового азота – 0.24%, гидролизуемого (по Тюрину и Кононовой) – 11.7 мг/100 г почвы, подвижных форм фосфора в слое 0–40 см – 6.3 мг (по Чирикову), калия – до 19.7 и более мг/100 г почвы (по Масловой).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Комплексное применение средств интенсификации (минеральных удобрений, гербицидов и фунгицидов) за анализируемый период (2013–2018 гг.) обеспечило максимальную (в пределах ресурсов климата) урожайность зерна яровой пшеницы. В среднем в севообороте уровень урожайности варьировал от 17.1 ц/га в системе химического пара до 21.2 ц/га – черного против 11.6–15.0 ц/га в вариантах без средств химизации (табл. 1).

Лабораторными исследованиями установлено, что в зерне яровой пшеницы, возделываемой на интенсивном фоне, не выявлено отрицательного влияния азотных удобрений, гербицидов и фунгицида на показатели качества, включая количество белка в зерне и качество клейковины. Напротив, содержание сырой клейковины в зерне яровой пшеницы на фоне применения азотных удобрений и средств защиты увеличилось на 1.8–3.4% после парового предшественника и на 3.7–5.0% после зернового предшественника по сравнению с вариантами без средств химизации. Клейковина зерна интенсивных фонов, как и без средств химизации, отвечала требованиям 2-й группы качества. Не отмечено существенной разницы и в содержании минеральных веществ. Зерно пшеницы в большем количестве содержало фосфор, калий и магний, в меньшем – кальций, что было близким к средним показателям, полученным еще 150 лет назад немецким ученым Ю. Либихом [12].

Равноценными были показатели содержания основных микроэлементов. В зерне содержалось наибольшее количество цинка и марганца, меньше – меди (табл. 2). Следовательно, зерно яровой пшеницы, выращенной без средств химизации, по содержанию макро- и микроэлементов не отличалось от зерна пшеницы, возделываемой с применением современных средств интенсификации, а по содержанию белка значительно уступало зерну интенсивного фона.

Наряду с изучением продуктивности пшеницы и качества зерна, в 2016–2018 гг. были разработаны приемы, обеспечивающие безопасное производство растениеводческой продукции. Установлено, что в зерне пшеницы урожая 2016 г., возделываемой по технологиям с комплексным применением средств химизации, обнаружено остаточное количество примененных пестицидов. Меньше максимально допустимого уровня находилось содержание глифосата, метсульфурон-метила, феноксапроп-п-этила и пропиконазола (табл. 3).

В то же время для гербицида эстерон и фунгицида колосаль про в зерне урожая 2016 г. установлено превышение максимально допустимого количества д.в. препаратов 2,4-Д и тебуконазола. Полученные результаты в последующих полевых экспериментах и лабораторных исследованиях (2017, 2018 гг.) позволили разработать приемы корректировки видов, доз, сроков применения пестицидов, обеспечивающие исключение рисков загрязнения зерна вышеприведенными препаратами [13]. Вместо чистого препарата эстерон его стали применять в пониженных дозах (0.2–0.3 л/га) в составе баковых смесей с сульфонилмочевинами. Этот прием исключил наличие в зерне остаточного количества 2,4-Д.

Не обнаружено остаточного количества тебуконазола при переносе срока обработки фунгицидом колосаль про с поздней фазы колошения на более раннюю фазу флагового листа. Преимущество переноса обработки фунгицидом подтвердили исследования ВНИИ защиты растений, в которых было установлено, что после применения фунгицидов на основе тебуконазола и пропиконазола на 40-е сут остаточное количество д.в. препаратов в зерне пшеницы отсутствовало [14].

Расчет экономической эффективности агротехнологий по ценам на зерно пшеницы, которые сложились в период 2013–2018 гг., показал, что наиболее дешевое зерно пшеницы с себестоимостью 585 руб./ц можно производить в зернопаровом короткоротационном севообороте по классической (отвальной) технологии без средств химизации (табл. 4).

Аналогичный уровень себестоимости зерна (586 руб./ц) получен и в системе химического пара, без применения средств химизации в полях севооборота за исключением обработки парового поля. Однако прибыль с 1 га посевной площади значительно больше была в экстенсивных вариантах классической технологии (4016 руб./га против 3171 руб./га). Максимальная прибыль (4601 руб./га) получена в системе комбинированного пара с применением приемов интенсификации во всех полях севооборота. Затраты на средства химизации в этом случае окупались высокой прибавкой урожайности (7.4 ц/га). Следовательно, система комбинированной обработки почвы в паровом поле с применением химических средств и механических приемов при возделывании яровой пшеницы позволила вести более прибыльное производство качественного зерна по сравнению с классической и нулевой технологиями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования установлено, что средства интенсификации существенно увеличивали продуктивность яровой пшеницы и улучшали качество зерна в условиях короткоротационных зернопаровых севооборотов. В среднем за 2 ротации 3-польного зернопарового севооборота за счет интенсификации технологических приемов яровая пшеница превысила по урожайности пшеницу, возделываемую в системе черного пара без средств химизации, на 40.5%, химического и комбинированного пара – на 44.5 и 60.7% соответственно. Содержание сырой клейковины в зерне при применении интенсивных технологий увеличилось на 1.8–3.4% после парового предшественника и на 3.7–5.0% – после зернового. При выращивании пшеницы по технологии экологического земледелия (черный пар, вспашка под вторую пшеницу) без удобрений и пестицидов урожайность в 3-польном зернопаровом севообороте не превысила 14.8 ц/га. Этот уровень урожайности более чем на 40% меньше по сравнению с вариантами интенсивной технологии без преимущества в качестве зерна. Следовательно, при возделывании яровой пшеницы в центральной зоне Курганской обл. на выщелоченных черноземах без средств химизации товаропроизводители теряют до 40% урожая, не улучшая качество зерна. При научно обоснованном подходе к применению удобрений и средств защиты растений загрязнение зерна яровой пшеницы пестицидами выше допустимых норм не происходит. Максимальную прибыль (4600 руб./га) обеспечила технология с комбинированным паром на фоне приемов интенсификации во всех полях зернопарового севооборота.

Следует отметить, что интенсификация зернового производства требует значительных средств на совершенствование систем удобрения и защиты растений, обеспечивающих стабильную урожайность, высокое качество продукции, экологическую безопасность и экономическую эффективность.