INFLUENCE OF MINERAL NUTRITION ON SPRING BARLEY YIELD FORMATION IN THE NORTHERN FOREST-STEPPE OF TYUMEN OBLAST
INFLUENCE OF MINERAL NUTRITION ON SPRING BARLEY YIELD FORMATION IN THE NORTHERN FOREST-STEPPE OF TYUMEN OBLAST
Abstract
Spring barley (Hordeum vulgare L.) is one of the leading grain-forage and food crops cultivated in Tyumen Oblast. However, despite the high potential yield of zoned barley varieties of production, it remains relatively low and unstable from year to year. The reasons for this, along with unfavourable weather conditions of vegetation, are also insufficient study of some issues of agrotechnics, in particular responsiveness of varieties to different levels of mineral nutrition.
In 2014–2017, the influence of mineral nutrition on the planned yield of 3; 4; 5 tonnes/ha of register spring barley varieties Vorsinsky 2, Chelyabinsk 99, Acha, Abalak was studied in the experimental field of the Northern Trans-Urals SAU (Tyumen). Correlation relationships were analysed, and regression analysis between productive bushiness and 1000 grain weight (r=0,50), 1000 grain weight and yield (r=0,64; R2=0,40) was carried out.
As a result of the research, it was found that increasing levels of mineral nutrition increased the vegetative period of all studied varieties from 2 to 9 days (NSR05= 3.7–4.8). Maximum productive bushiness (1.62–1.81), 1000 grain weight (45.2–47.9), and yield (4.12–5.14 t/ha) were in variants with mineral fertilizer application for planned yields of 4 and 5 t/ha. Abalak and Acha varieties were more responsive to nutrition levels, only they provided the planned yield.
The best variants for obtaining high yields of spring barley in the conditions of the northern forest-steppe of Tyumen Oblast are the introduction of mineral fertilizers for the planned yield of 4 and 5 t/ha.
1. Введение
Современная Тюменская область – развивающийся регион. Развивается также и аграрный сектор. Производство зерна было и остается главной задачей растениеводства. При разработке технологии для производства продовольственного зерна в первую очередь возникают вопросы по минеральному питанию .
Урожайность сельскохозяйственных культур в значительной степени определяется наличием и доступностью элементов питания в почве на протяжении всего периода активной вегетации .
Ячмень – ценная пищевая и кормовая культура, и его биологический потенциал достаточно высок. Яровой ячмень занимает достойное место в группе зерновых культур, имея такие положительные качества, как засухоустойчивость и скороспелость. Почвенно-климатические условия Тюменской области достаточно благоприятны для возделывания ярового ячменя не только на фураж, но и на продовольственные цели. В области основную посевную площадь занимают сорта пивоваренного ячменя , , .
Обеспеченность элементами минерального питания и формирование оптимальной плотности продуктивного стеблестоя посевов являются важными агротехническими факторами достижения потенциально возможных урожаев возделываемых сортов ярового ячменя. При этом величина и качество урожая этой культуры определяется не только уровнем минерального питания и оптимальной нормой высева семян, а также биологическими особенностями сорта и изменениями погодных условий в период вегетации .
Итак, чтобы повысить урожайность и качество ярового ячменя, необходимо в первую очередь использовать высокоурожайные семена, современные технологии возделывания и повысить агротехнику за счёт внесения минеральных удобрений. В связи с этим актуальным является исследование по использованию минеральных удобрений.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проведены в 2014–2017 гг. на опытном поле Агротехнологического института Государственного аграрного университета Северного Зауралья.
Почвенный покров опытного поля – чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый по гранулометрическому составу. По химическому составу почва характеризуется средним содержанием гумуса в пахотном слое, средней обеспеченностью фосфором, калием и низкой – азотом, слабокислой реакцией почвенного раствора. Предшественник однолетние травы (горох + овес). Обработка почвы общепринятая для ячменя в природно-климатической зоне Тюменской области. Дозу внесения минеральных удобрений рассчитывали балансовым методом на планируемую урожайность, ежегодно с учётом запаса питательных веществ в пахотном слое по Б. А. Ягодину и др. Минеральные удобрения вносили под планируемую урожайность 3; 4; 5 т/га, за контроль взят вариант без удобрений. Посев сортов проведён в оптимальный срок при температуре почвы +10…+120С селекционной сеялкой ССФК-7, норма высева 5,5 млн. всхожих зёрен на гектар, площадь делянки 30 м2, учетная – 25 м2, повторность 4-х кратная, размещение делянок рандомизированное. Уборку проводили комбайном TERRION-2010 , .
За объект изучения взято четыре реестровых сорта ячменя: Ворсинский 2, Челябинский 99, Ача, Абалак. Все изучаемые сорта относятся к разновидности – nutans.
3. Основные результаты
Летний период 2014–2015 и 2017 гг. был умеренно теплым и дождливым, средняя температура воздуха составила +16,5 0С. Жаркий и сухой был 2016 г. средняя температура воздуха составила +20,1 0С. Таким образом, в годы исследований погодные условия сложились вполне благоприятными для роста, развития ячменя и формирования урожайности (рис. 1, рис. 2).
Рисунок 1 - Среднемесячная температура воздуха, 2014–2017 гг.
Рисунок 2 - Сумма осадков, 2014–2017 гг.
Разнообразные погодные условия в годы исследований (2014–2017 гг.) позволили достаточно полно изучить влияние разных уровней минерального питания на урожайность и качество семян реестровых сортов ярового ячменя.
Для северной лесостепной зоны Тюменской области, с её коротким летом, важно знать влияние минеральных удобрений на продолжительность вегетационного периода сортов ячменя (табл. 1).
Таблица 1 - Продолжительность межфазных периодов сортов ячменя в зависимости от уровня минерального питания, 2014–2017 гг.
Cорт | Минеральные удобрения на планируемую урожайность, т/га | |||
контроль, без удобрений | 3 | 4 | 5 | |
Абалак | 73±2 | 77±3 | 79±3 | 82±3 |
Ача | 72±1 | 74±2 | 77±2 | 80±3 |
Челябинский 99 | 70±2 | 74±2 | 75±3 | 77±3 |
Ворсинский 2 | 68±1 | 68±2 | 70±2 | 73±3 |
НСР05 | 3,0 | 3,7 | 4,8 | 4,9 |
Из данных таблицы 1 видно, что в контрольном варианте продолжительность вегетационного периода изменялась от 68 до 73 суток.
Возрастающие уровни минерального питания увеличили вегетационного периода в целом. Так, у сорта Ворсинский 2 вегетационных период увеличился по сравнению с контролем на 2-5 суток, у Челябинского 99 – на 4-7 суток, у сорта Ача – на 2-8 и у сорта Абалак – на 4-9 суток. Следует отметить, что в годы исследований изучаемые сорта созревали дружно и своевременно, исключение составил вариант на планируемую урожайность 5 т/га. В отмеченном варианте у всех сортов дополнительные побеги созревали на неделю и более позже по сравнению с главными стеблями.
Урожайность сложный хозяйственный показатель, которая складывается из структурных элементов (продуктивная кустистость, количество зёрен в колосе, масса 1000 зёрен) (рис. 3).
Продуктивная кустистость – один из важных показателей густоты продуктивного стеблестоя, который зависит от сорта, внесения удобрений и погодных условий .
Изучаемые сорта ячменя имели продуктивную кустистость в контрольном варианте 1,21–1,31. Необходимо отметить, что максимальная кустистость 1,62–1,81 была у сортов Ача и Ворсинский 2 в вариантах с внесением минеральных удобрений на планируемую урожайность 4 и 5 т/га.
Рисунок 3 - Влияние уровня минерального питания на продуктивную кустистость и массу 1000 зёрен, 2014–2017 гг.
Количество зёрен в колосе в контрольном варианте варьировало от 13 до 14 шт. В вариантах с удобрениями количество зёрен увеличилось у всех изучаемых сортов.
Масса 1000 зёрен считается одним из основных элементов структуры урожая, а также важнейшим показателем качества зерна ячменя .
Масса 1000 зёрен изменялась от уровня минерального питания, она варьировала от 40,9 до 47,9 г. В вариантах с внесением минеральных удобрений масса 1000 зёрен у сортов ярового ячменя увеличилась на 0,2–4,7 г, сильнее это проявилось у сортов Ача и Абалак. Наибольшая масса отмечена в вариантах на планируемую урожайность 4 и 5 т/га.
Между продуктивной кустистостью и массой 1000 зёрен установлена средняя положительная связь (r = 0,50).
В условиях Тюменской области сорта зерновых культур при применении минеральных удобрений, в основном, дают высокие прибавки урожайности . Изучаемые сорта ячменя тоже положительно реагировали на различные уровни минерального питания (табл. 2).
Таблица 2 - Статистический анализ урожайности сортов ячменя в зависимости от предшественника, 2014–2017 гг.
Минеральные удобрения на планируемую урожайность, т/га | Средняя урожайность, т/га | Вариация урожайности (min-max), т/га | Стандартное отклонение, Sx | Коэффициент вариации, V % |
Абалак | ||||
Контроль (без удобрений) | 2,08 | 1,82-2,15 | 0,09 | 4,4 |
3 | 3,11 | 2,89-3,21 | 0,11 | 3,4 |
4 | 4,15 | 3,96-4,32 | 0,10 | 2,4 |
5 | 5,14 | 4,95-5,24 | 0,15 | 3,0 |
НСР05 | 0,18 | |||
Ача | ||||
Контроль (без удобрений) | 1,99 | 1,82-2,15 | 0,14 | 6,9 |
3 | 3,08 | 2,89-3,21 | 0,15 | 4,7 |
4 | 4,12 | 3,96-4,32 | 0,15 | 3,7 |
5 | 5,11 | 4,95-5,24 | 0,13 | 2,5 |
НСР05 | 0,22 |
| ||
Челябинский 99 | ||||
Контроль (без удобрений) | 1,76 | 1,68-1,86 | 0,08 | 4,3 |
3 | 2,84 | 2,792,91 | 0,05 | 1,8 |
4 | 3,82 | 3,72-3,92 | 0,10 | 2,5 |
5 | 4,74 | 4,61-4,83 | 0,10 | 2,0 |
НСР05 | 0,13 |
| ||
Ворсинский 2 | ||||
Контроль (без удобрений) | 1,78 | 1,65-1,93 | 0,12 | 6,6 |
3 | 2,81 | 2,72-2,87 | 0,07 | 2,3 |
4 | 3,75 | 3,67-3,85 | 0,08 | 2,1 |
5 | 4,67 | 4,53-4,78 | 0,11 | 2,3 |
НСР05 | 0,15 |
| ||
В контрольном варианте урожайность варьировала от 1,76 т/га до 2,08 т/га. В вариантах с внесением минеральных удобрений получена прибавка урожайности 1,03–5,14 т/га. Более отзывчивыми на минеральные удобрения были сорта Абалак и Ача, только они обеспечили получение планируемой урожайности. Урожайность изучаемых сортов ячменя изменялась в слабой степени (V=1,8–6,9%).
Рисунок 4 - Взаимосвязь массы 1000 зёрен с урожайностью сортов, 2014–2017 гг.
Между показателями установлена средняя положительная связь (r = 0,64) (рис. 4). Коэффициент демонстрации (R2), равен 0,40 точки никак не ложатся на теоретическую кривую, прослеживается незначительная зависимость массы 1000 зёрен от урожайности.
4. Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что признаки, формирующие урожайность сортов ярового ячменя, взаимосвязаны между собой и зависели от уровня минерального питания.
Продолжительность вегетационного периода в контрольном варианте изменялась от 68 до 73 суток (НСР05=3,0). Возрастающие уровни минерального питания увеличили вегетационный период у всех изучаемых сортов от 2 до 9 суток. Максимальная продуктивная кустистость (1,62–1,81), масса 1000 зёрен (45,2–47,9), урожайность (4,12–5,14 т/га) были в вариантах с внесением минеральных удобрений на планируемую урожайность 4 и 5 т/га. Более отзывчивыми на уровни питания были сорта Абалак и Ача, только они обеспечили получение планируемой урожайности.
Корреляционные взаимосвязи и сделан регрессионный анализ между продуктивной кустистостью и массой 1000 зёрен (r=0,50), массой 1000 зёрен и урожайностью (r=0,64; R2=0,40). Лучшими вариантами для получения высокой урожайности ярового ячменя в условиях северной лесостепи Тюменской области внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность 4 и 5 т/га.