Агроекологічне обґрунтування технологій вирощування пшениці озимої та ячменю ярого за різних систем живлення в умовах Південного Степу України

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.09 – рослинництво. – Миколаївський національний аграрний університет, Миколаїв; Херсонський державний аграрно-економічний університет, Херсон, 2021. У дисертаційній роботі висвітлено результати досліджень з розробки, удосконалення та агроекологічного обґрунтування технологій вирощування зернових культур, зокрема пшениці озимої та ячменю ярого, в умовах Південного Степу України. Встановлено закономірності водоспоживання, ростові й продукційні процеси рослин зернових культур, формування ними врожайності та якості зерна за поєднання невисоких доз мінеральних добрив та проведення позакореневих підживлень посівів в основні періоди вегетації рослин сучасними рістрегулюючими препаратами. Обгрунтовано агробіологічну оцінку сучасного сортового складу досліджуваних культур відносно відповідності комплексу абіотичних та біотичних факторів. Проведено добір сортів з максимальним потенціалом урожайності та якості зерна, вивчено їх реакцію на агротехнічні заходи, встановлено оптимальні параметри живлення рослин, що забезпечило більш ощадливе використання вологи на формування продуктивності рослин та підвищення економічної й енергетичної ефективності вирощування. У середньому за роки досліджень більш оптимальними показниками структури врожаю пшениці озимої та рівнем урожайності зерна виділявся сорт Заможність порівняно з сортом Кольчуга. При цьому, максимальними досліджувані структурні показники та врожайність обох сортів формувались по фону внесення помірної дози мінеральних добрив та проведення двох позакореневих підживлень рослин пшениці озимої в основні періоди вегетації препаратом Ескорт – біо. У ефективному використанні добрив важлива роль належить сорту. Так, у середньому за роки досліджень по фактору живлення, врожайність зерна пшениці озимої сорту Заможність порівняно з сортом Кольчуга сформована вищою на 0,41 т/га або на 10,2%. Приріст урожайності зерна пшениці озимої сорту Заможність за внесення N30P30 до контролю склав 0,53 т/га або 17,4%. Застосування рістрегулюючих препаратів поцьому фону забезпечило приріст урожайності зерна пшениці озимої 1,59 – 1,94 т/га або 52,1 – 63,6% залежно від препарату. Позакореневі підживлення посівів пшениці озимої сорту Кольчуга також позитивно позначились на врожайності зерна. Так, у середньому за роки досліджень зазначений агроприйом сприяв зростанню врожайності на 1,34 – 1,59 т/га або на 46,4 – 55,0% порівняно до контролю. Дослідженннями встановлено, що елементи продуктивності ячменю ярого залежали від сорту та варіанту живлення рослин. Дещо більшу кількість зерен у колосі у всі роки досліджень формували рослини сорту Еней. Так, у середньому за роки досліджень по фактору живлення, їх налічувалося 22,0 шт. Встановлено, що у середньому за роки досліджень, сорти та варіанти живлення позначались на масі зерна з одного колосу. Так, за внесення помірної рекомендованої дози мінерального добрива під ячмінь ярий у сорту Адапт маса зерна з колосу порівняно до неудобреного контролю зросла на 9,4%, сорту Сталкер – на 8,0%, а у сорту Еней – на 7,9%. Проведення позакореневих підживлень збільшило зазначений показник структури врожаю на 11,9 – 17,7 та 10,6 – 15,5% у сортів Адапт і Сталкер та на 10,2 – 14,7% у сорту Еней порівняно з контролем. Максимальною врожайність сортів ячменю ярого в усі роки досліджень формувалася за вирощування культури по фону внесення помірної дози мінеральних добрив та проведення двох позакореневих підживлень посівів препаратами Органік Д2 або Ескорт-біо. Так, у середньому за роки досліджень по фактору сорт, урожайність зерна склала 3,37- 3,41т/га, що перевищило її рівень у неудобреному контролі на 0,71 – 0,75 т/га або 26,7 – 28,2%, а на фоні внесення лише мінеральних добрив – на 0,40 т/га або на 15,4%. У середньому за роки досліджень по фактору живлення, найвищу врожайність зерна сформували рослини сорту Еней - 3,36 т/га, що перевищило її рівень по сорту Сталкер на 0,21 т/га або 6,3%, а по сорту Адапт – на 0,32 т/га або на 9,5%. Мінімальними показники економічної ефективності вирощування зернових культур були визначені в неудобреному контролі. Максимальну ж вартість продукції (28000,0 – 31187,5 грн/га) та умовно чистого прибутку (14747,1 – 17484,5 грн/га) по пшениці озимій забезпечило внесення перед сівбою N30P30 та обробка посівів Ескортом-біо в основні періоди вегетації культури. Рівень рентабельності вирощування сортів пшениці озимої склав 111,3 – 127,6%. По ячменю ярому варіант живлення N30P30 + Ескорт-біо також забезпечував найвищі, незалежно від сорту, показники вартості продукції, умовно чистого прибутку та рівня рентабельності. Валовий вміст у рослинних рештках основних елементів живлення значно залежить від біологічних особливостей культур і рівнів їхніх урожаїв. Нашими дослідженнями визначено, що у середньому за роки досліджень по фактору обробки післяжнивних рештків біодеструктором, після ячменю ярого у ґрунті містилось 11,2 мг/кг нітратів, 52,2 мг/кг рухомого фосфору та 238,5 мг/кг ґрунту обмінного калію, що відповідно на 13,8; 11,8 та 14,2% менше, ніж у ґрунті варіанту із залишками рештків гороху. Проведені нами дослідження свідчать, що кількість азотфіксаторів у ґрунті зростала під дією обробки післяжнивних рештків ячменю ярого та гороху біодеструктором стерні. Так, у варіантах без застосування біопрепарату у 0–10 см шарі ґрунту досліду налічувалося 24,9 ·106 – 32,5·106 шт./1 г ґрунту азотфіксаторів, а у шарі 10–20 см – 21,8 ·106 – 30,7 ·106 шт./1 г ґрунту, що відповідно на 13,4 ·106 –14,1·106 та 14,0·106 –14,2·106 шт./1 г ґрунту або 30,3 – 35,0 та 31,6 – 39,1% менше порівняно з їх кількістю в ґрунті варіантів із застосуванням біодеструктора стерні. Слід зазначити, що за обробки рештків гороху як культури - попередника під пшеницю озиму утворюється дещо більша кількість азотфіксаторів порівняно з ячменем ярим – у шарі грунту 0 – 10 см на 7,6 – 8,3 ·106 шт./1 г ґрунту або 17,8 – 23,4%, а у шарі 10 – 20 см - на 8,9 – 9,1·106 шт./1 г ґрунту або 20,3 – 29,0% залежно від обробки післяжнивних рештків. Дослідженнями встановлено, що як в окремі роки вирощування, так і в середньому за п’ять років, урожайність зерна пшениці озимої вищою формувалася за розміщення її по гороху. Після ячменю ярого вона була на 1,19 – 1,41 т/га або на 39,6 - 41,2% нижчою залежно від варіанту застосування біодеструктора стерні. Урожайність пшениці озимої закономірно зростала за проведення обробки післяжнивних рештків попередників біопрепаратом. Так, у середньому за роки дослідження, вирощування пшениці озимої після ячменю ярого із застосуванням біодеструктора стерні врожайність зерна зросла на 0,45 т/га або на 20,9%, а після гороху – на 0,67 т/га або на 18,8% порівняно з варіантом обробки стерні водою.

The dissertation covers the results of research on the development, improvement and agroecological substantiation of technologies for growing cereals, including winter wheat and spring barley, in the south of Ukraine. Regularities of water consumption, growth and production processes of plants of cereals, their formation of yield and quality of grain for a combination of low doses of mineral fertilizers and foliar fertilization of crops in the main periods of vegetation of plants by modern restrictive drugs are established. A comprehensive agrobiological assessment of the current varietal composition of the studied crops regarding the compliance of a complex of abiotic and biotic factors is made. Varieties with the maximum potential of productivity and quality of grain were selected, their reaction to agrotechnical measures was studied, optimal parameters of plant nutrition were established, which ensured increase of economic and energy efficiency of cultivation. On average, over the years of research more optimal indicators of the yield structure of winter wheat and the level of grain yield were shown by the Zamozhnist variety compared to the Kolchuga variety. At the same time, the maximum studied structural parameters and yield of both varieties were formed on the background of a moderate dose of fertilizers and foliar dressing of winter wheat plants in the main periods of vegetation with the drug Escort-Bio. The important role in the effective use of fertilizers belongs to the variety. Thus, on average, over the years of research and nutrition factor, the yield of winter wheat Zamozhnist variety compared to the Kolchuga variety was formed higher by 0.41 t/ha or 10.2%. The increasing in the yield of the Zamozhnist winter wheat variety after applicating N30P30 compared to control was 0.53 t/ha or 17.4%. The use of growthregulating drugs on the background of N30P30 application provided increasing in the yield of winter wheat by 1,59 - 1,94 t/ha or 52,1 – 63,6% depending on the drug. Foliar dressing of the Kolchuga winter wheat variety crops also had a positive impact on grain yield. Thus, on average, over the years of research, the above-mentioned agronomic practice contributed to increasing in yield by 1.34 – 1.59 t/ha or by 46.4 – 55.0% compared to the control. It was established by the study as the productivity elements of spring barley depended on the variety and plant nutrition. In all years of research rather more number of grains in the ear were formed in the Aeneas variety. As on average for years of research and due to the nutrition factor, there were 22.0 grains. It was established as on average for years of research, varieties and variants of nutrition were reflected on the weight of grain from one ear. When if applicating of moderate recommended doses of mineral fertilizers under the spring barley Adapt variety the weight of grain per ears compared to control non-fertilized ones increased by 9.4%, Stalker variety by 8.0%, and above-mentioned one of the Aeneas variety increased by 7.9%. The foliar dressing increased the specified indicator of the yield structure by 11.9 – 17.7 and 10.6 – 15.5% in the Adapt and Stalker varieties compared to the control. And it increased by 10.2 – 14.7% in the Aeneas variety compared to the control. The maximum yield of barley varieties in all years of research was formed for cultivating by the applying a moderate dose of mineral fertilizers and foliar application of crops with Organic D2 and Escort - bio. Thus, onaverage, over they ears of research and interms of the factor, the grain yield was 3,37- 3,41 t/ha, which exceeded its level by fertilized control at,71 – 0,75 t/ha or 26.7 – 28.2%, and in the background of making only mineral fertilizers – at 0,4 t/ha or 15.4%. On average, duringt hey ears of research and by the factor of nutrition, the highest yield of the grain was formed by the plants of the Aeneas variety - 3,36 t/ha, which exceeded the Stalker variety by 0,21 t/ha or 6.3%, and according to the Adapt variety - by 0,32 t/ha or 9.5%. It should be noted that the gross content of basic nutrients in the plant residues depends significantly on the biological characteristics of crops and their yields. Our studies determined that on the average for the years of research and the factor treatment of post-harvest residues by biodestructor, after spring barley the soil contained 11.2 mg/kg of nitrates, 52.2 mg/kg of mobile phosphorus and 238.5 mg/kg of exchangeable potassium, respectively, it contained less by 13.8; 11.8 and 14.2% than the soil of winter wheat after peas. Our studies showed that the number of nitrogen fixators in the soil increased under the action of processing of crop residues of spring barley and peas by stubble biodestructor. Thus, in variants without the use of a biopreparation in the 0-10 cm experimental soil layer there were 24.9 ·106 up to 32.5·106 pcs/1 g soil of nitrogen-fixing bacteria, and in the layer of 10-20 cm there were 21.8 ·106 up to 30.7 ·106 pcs/ 1 g soil, respectively it was less by 13.4 ·106 -14.1·106 and 14.0·106 -14.2·106 pcs/1 g soil or about 30.3 up to 35.0 and 31.6 – 39.1 % less compared to their number in the soil variants with the use of stubble biodestructor. It should be noted that the use of peas as a precursor crop for winter wheat provides a slightly greater number of nitrogen fixators compared to spring barley in the soil layer 0 – 10 cm by 7.6 up to 8.3 ·106 pcs/1 g of soil or 17.8 up to 23.4%, and in the layer 10 – 20 cm, the number of nitrogen fixators increased by 8.9 up to 9.1·106 pcs/1 g of soil or 20.3 up to 29.0% depending on the treatment of crop residues. Studies found that in some years of cultivation, and an average of five years, the grain yield of winter wheat was formed higher for its placement on peas. After spring barley it was 1.19 up to 1.41 t/ha or 39.6 up to 41.2% lower depending on the variant of stubble biodestructor application. The yield of winter wheat naturally grew for the treatment of post-harvest precursor residues with a biopreparation. So, on average, over the years of research, for the cultivation of winter wheat after spring barley and the use of stubble biodestructor the grain yield increased by 0.45 t/ha or 20.9%, and after peas the grain yield increased by 0.67 t/ha or 18.8% compared with the variant of processing stubble only with water.