Influence of Bioactivesoil combined fertilizers on yield and quality of spring hard and soft wheat

Cover Page

Abstract


The experimental data on effect of Bloom & Grow and Immune System fertilizers on growth, development, yield and grain quality of spring durum and soft wheat in light gray forest soils of the Chuvash Republic are presented. The results of two research years revealed that in plants treated with fertilizers, the growth period ‘seedling-ripening’ is reduced by 7-8 days, height of the treated soft wheat plants exceeded the control variant by 12.5 cm, length of the main spike - by 0.4 cm, number of grains per spike - by 6.1, and grain mass per spike - by 0.23 g. Plants of spring durum wheat treated with micronutrient fertilizers exceeded the control variant by 25.1 cm in plant height, length of the main spike, number of grains in it and grain weight significantly exceeded the control variant. The 1000 seed mass exceeded the control variant by 7.28 grams. The increase in the yield of spring soft wheat was 0.89 t/ha (26.3%), and durum wheat - 0.93 t/ha (28.6%). Application of Bloom & Grow and Immune System fertilizers led to an increase in gluten content in spring soft and durum wheat grains, and an improvement in gluten deformation rate to group 1 with the accumulation of minerals.


Введение Производство зерна находится в центре аграрной политики Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. По объему экспорта пшеницы Россия с 2016 г., обогнав своего главного конкурента - США, занимает 1-е место в мире (39 млн. т в 2018 г.). Однако муки Россия вывозит за рубеж лишь 280 тыс. т (0,7% от экспорта зерна пшеницы). При этом Турция, закупающая зерно в России, перерабатывает его и выходит на лидерские позиции в мире по экспорту муки [1, 2]. В России в последние годы наблюдается тенденция снижения качества зерна. Так, доля непродовольственной пшеницы - зернофуража - в 2018 г. составила более 30% от всего объема производства, что на 3% больше, чем в 2017 г., и на 9% выше среднего уровня за последние 5 лет. Объем глубокой переработки зерна в России составляет чуть более 300 тыс. т, тогда как внутреннее потребление и экспортный потенциал страны могли бы довести эти объемы до 7 млн. т и более [3, 4]. По данным Росстата, посевные площади пшеницы озимой и яровой в России в 2019 г., в хозяйствах всех категорий составили 28069,8 тыс. га (на озимую пшеницу пришлось 56,3%, на яровую - 43,7% всех посевов), т.е. по отношению к 2018 г. выросли на 3,0% (на 805,7 тыс. га), а за последние 5 лет - на 11,1% (на 2 812,2 тыс. га). По отношению к 2001 г. площади посевов выросли на 18,1% (на 4 306,1 тыс. га); однако за последние 10 лет они сократились на 2,2% (на 632,0 тыс. га), поэтому существенное увеличение валового сбора зерна может идти главным образом за счет подъема урожайности [5, 6]. Применение макрои микроудобрений, стимуляторов роста и иммуномодуляторов имеет решающее значение в повышении урожаев сельскохозяйственных культур. Различные технологии обработки почвы, применение местных нетрадиционных удобрений также показали свою эффективность на сельскохозяйственных культурах [7]. Следует отметить, что в Чувашской Республике яровая твердая пшеница в промышленных масштабах не возделывается и нет рекомендованных сортов для ее возделывания, поэтому задача проведения полевых испытаний сортов твердой пшеницы в северных регионах Поволжья с целью расширения ареала этой культуры актуальна. Цель исследований - установление продуктивности сортов яровой мягкой и твердой пшеницы от применения микроудобрений в биоклиматических условиях Чувашской Республики. Материалы и методы Производственные опытные участки размещались в поле № 4 полевого севооборота Учебного научно-производственного центра (УНПЦ) «Студенческий» Чувашской ГСХА. Правообладателем препаратов - органоминерального удобрения серии БиоАктивСоил (Bioactivesoil) марки: Bloom&Grow и Immune System - является компания Agratec Bio (свидетельство о государственной регистрации препаратов на территории России № 2240 от 24 мая 2019 г.). Препараты Bloom&Grow и Immune System применялись для обработки яровой мягкой пшеницы на площади 2 га, яровой твердой пшеницы - 2 га. Всего препаратами обработано 4 га зерновых культур; с учетом контрольных вариантов общая площадь под производственными опытами составила 8 га. 2 Почва опытного участка УНПЦ «Студенческий» - светло-серая лесная, среднесуглинистая на лессовидном суглинке, с мощностью пахотного слоя 25 см; мощность подпахотного горизонт А В - 13 см. Содержание гумуса в пахотном слое светло-серых лесных почв опытного поля варьируется от 2,30 до 2,55%, подвижного фосфора по Кирсанову - 146…155 мг/кг (повышенное содержание), обменного калия - 115…119 мг/кг (среднее содержание), рН обменной кислотности - 5,72…6,00 (близкая к нейтральной). Сумма поглощенных оснований варьируется от 14,5 до 16,0 мг-э/100 г почвы, гидролитическая кислотность - от 1,20 до 1,75 мг-э/100 г. В целом вегетационный период 2018 г. характеризовался недостатком влаги и прохладным летом (осадков выпало несколько менее среднемноголетних значений), что в недостаточной мере способствовало росту, развитию зерновых культур и формированию урожая. В 2019 г. с мая по июль выпало осадков на 32% меньше, а в августе - 150% осадков от среднемноголетних показателей. Среднемесячная температура была ниже среднемноголетней на 2,1 °C, что угрожало снижением качества урожая зерновых культур, в особенности яровой твердой пшеницы. В опытах использована яровая мягкая пшеница, сорт «Маргарита», среднеранний, вегетационный период 75…96 дней. Год включения в реестр: 2008 г. Регионы допуска: 4, 7. Патентообладатель: ГНУ Ульяновский НИИСХ РАСХН. Ботаническая характеристика: пшеница мягкая яровая, разновидность лютесценс. Яровая твердая пшеница - «Безенчукская Нива», среднеспелая, вегетационный период 75…96 дней. Включена в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации в 2012 г. Допущена к использованию в 9 (Уральском) регионе. Сорт защищен патентом РФ, авторы: П. Н. Мальчиков, А. А. Вьюшков, М. Г. Мясникова. Весной за 10 дней до обработки почвы на поверхность поля опрыскивателем ОПШ-2500 был внесен водный раствор препарата Bloom&Grow (из расчета 1 л/га препарата); далее по вегетирующим растениям было проведено два опрыскивания с интервалом 14…16 дней препаратом Immune System при норме расхода 0,3 л/га. Посев опытных участков зерновых культур в 2018 г. провели 20 мая, в 2019 г.- 10 мая. Для посева использовали категорию семян «элита», норма высева яровой мягкой и твердой пшеницы составила 5 млн. всхожих семян на 1 га. Перед посевом семена протравливались против болезней препаратом Оплот при норме 0,5 л/т семян. При посеве в рядки вносилось минеральное азотное удобрение - аммиачная селитра - в норме 100 кг физического веса на 1 га. Дружные всходы появились через 7-8 дней после посева. В фазу кущения яровой пшеницы в июне была проведена химическая прополка баковой смесью препаратов «Балерина + Магнум» с одновременной азотной листовой подкормкой карбамидом в норме 15 кг/га в физическом весе. Первое опрыскивание посевов яровой мягкой и твердой пшеницы препаратом Immune System было проведено в июле в фазу выхода в трубку яровых зерновых культур. Норма расхода препарата 0,3 л/га, норма рабочей жидкости 300 л/га. Второе опрыскивание проводили спустя 2 недели после первого опрыскивания в фазу начала колошения. Фенологические наблюдения на опытных полях проводили по всем вариантам в течение всего вегетационного сезона. Наступление фаз развития растений пшеницы устанавливали глазомерно. За начало фазы принимали день, когда в данную фазу вступило не менее 10% растений; за полное наступление фазы - когда она распространялась не менее чем на 75% растений. В отдельных случаях для большей точности визуальную оценку заменяли подсчетом растений. Все наблюдения и учеты в период вегетации, уборку и учет урожая вели согласно методике государственного сортоиспытания. Урожай оценивался методом анализа пробных снопов, которые были отобраны перед уборкой урожая. Математическая обработка полученных данных проводилась дисперсионным методом по Доспехову. Результаты и обсуждение Действующее вещество препаратов Bloom&Grow и Immune System разработано при совместном участии ведущих российских ученых ВНИИ агрохимии им. Прянишникова, ВНИИ Россельхозакадемии России и факультета почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова и поддержано фондом Сколково. Препараты имеют сложный химический состав, содержат органическое вещество до 25%, макрои микроэлементы, органические вещества, органические кислоты, аминокислоты и воду. Данные по наблюдениям продолжительности фаз роста и развития яровой мягкой и твердой пшеницы в 2018-2019 гг., приведенные в табл. 1., свидетельствуют о том, что продолжительность вегетации твердой пшеницы дольше, чем мягкой пшеницы, в среднем на 8 дней (за 2 года исследований). Влияние препаратов на продолжительность фаз роста и развития яровой мягкой и твердой пшеницы Таблица 1 Вариант опыта Год Всходы - выход в трубку в трубку Колошение и цветение Молочная спелость Восковая спелость Полная спелость Фенологические фазы развития мягкой пшеницы, дней Контроль 2018 39 56 74 90 104 2019 35 52 71 87 110 Средн 37 54 72,5 88,5 107 Микроудобрения 2018 39 54 71 85 97 2019 34 50 70 81 104 Средн 36,5 52 70,5 83 100,5 Фенологические фазы развития твердой пшеницы, дней Контроль 2018 41 58 76 94 110 2019 38 54 72 96 120 Средн 39,5 56 74 95 115 Микроудобрения 2018 41 58 73 90 102 2019 38 53 70 94 115 Средн 39,5 55,5 71,5 92 108,5 Effect of fertilizers on growth of spring soft and hard wheat Table 1 Variant Year Seedlingsbooting Earing and blooming Milky ripeness Waxy ripeness Full maturity Growth stages of soft wheat, days Control 2018 39 56 74 90 104 2019 35 52 71 87 110 average 37 54 72.5 88.5 107 Microfertilizers 2018 39 54 71 85 97 2019 34 50 70 81 104 average 36.5 52 70.5 83 100.5 Growth stages of hard wheat, days Control 2018 41 58 76 94 110 2019 38 54 72 96 120 average 39.5 56 74 95 115 Microfertilizers 2018 41 58 73 90 102 2019 38 53 70 94 115 average 39.5 55.5 71.5 92 108.5 Климатические условия испытуемых лет определенно влияли на продолжительность фаз вегетации, наиболее короткая вегетация наблюдается в условиях 2018 г., обильные дожди в августе 2019 г., в сочетании с низкой температурой, значительно удлинили сроки созревания культуры в среднем на 7 и 13 дней мягкой и твердой пшеницы соответственно. Применение микроудобрений в среднем за два года ускорило прохождение этапов органогенеза растениями яровой мягкой и твердой пшеницы на 6,5 дней по сравнению с контрольным вариантом. Данные элементов структуры урожая яровой мягкой пшеницы приведены в табл. 2. Полученные данные свидетельствуют, что при применении микроудобрений высота растений достоверно превышает контрольный вариант на 12,5 см. В наших исследованиях показатель обшей и продуктивной кустистости составляет 1,2 и 1,1 соответственно. По вариантам опыта достоверного изменения показателя кущения не отмечено. Таблица 2 Влияние препаратов на биометрию и элементы структуры урожая яровой мягкой пшеницы в среднем за 2018-2019 гг. Вариант Высота растений, см Кустистость Главный колос Масса 1000 семян, г Продуктивная Длина, см Число зерен, шт. Масса зерен в колосе, г Контроль 84,1 1,2 1,1 6,2 14,9 0,56 36,1 Микроудобрения 96,6 1,2 1,2 6,6 21,0 0,79 35,6 НСР 05 6,2 0,1 0,1 0,2 3,4 0,1 0,8 Effect of fertilizers on spring soft wheat yield (average for 2018-2019) Table 2 Variant Plant height, cm Stooling Main ear 1000 seed mass, g Productive Length, cm Grain number Grain mass per ear, g Control 84.1 1.2 1.1 6.2 14.9 0.56 36.1 Microfertilizers 96.6 1.2 1.2 6.6 21.0 0.79 35.6 LSD05 6.2 0.1 0.1 0.2 3.4 0.1 0.8 Исследованиями установлено, что при применении микроудобрений существенно увеличилась длина главного колоса на 0,4 см, что привело к формированию большего количества зерен в колоске (на 6,1 шт.) и повлияло на увеличение массы зерен в колосе на 0,23 г, по сравнению с контрольным вариантом. Масса 1000 семян в вариантах опыта оказалась в пределах ошибки полевого опыта. Данные биометрических и структурных показателей растений яровой твердой пшеницы приведены в табл. 3. Посевы, обработанные микроудобрениями, отличаются более интенсивном ростом растений, высота их превысила контрольный вариант в среднем на 25,1 см. Показатели кустистости растений не зависели от внесения препарата. Таблица 3 Влияние препаратов на биометрию и элементы структуры урожая яровой твердой пшеницы в среднем за 2018-2019 гг. Вариант Высота растений, см Кустистость Главный колос Масса 1000 семян, г Продуктивная Длина, см Число зерен, шт Масса зерен в колосе, г Контроль (без обработки) 74,4 1,5 1,5 5,60 22,4 0,89 37,84 Микроудобрения 99,5 1,5 1,4 6,57 32,2 1,24 45,12 НСР 05 8,3 0,1 0,1 0,4 4,3 0,23 3,7 Table 3 The Effect of fertilizers on spring hard wheat yield (average for 2018-2019) Variant Plant height, cm Stooling Main ear 1000 seed mass, g Productive Length, cm Grain number Grain mass per ear, g Control 74.4 1.5 1.5 5.60 22.4 0.89 37.84 Microfertilizers 99.5 1.5 1.4 6.57 32.2 1.24 45.12 LSD05 8.3 0.1 0.1 0.4 4.3 0.23 3.7 По показателям длины главного колоса, числа зерен в нем и массе зерна обработанные препаратом растения пшеницы достоверно превышали контрольный вариант. Масса 1000 семян обработанных препаратом растений твердой пшеницы существенно превышала контрольный вариант на 7,28 г. Урожайные данные зерновых культур в опытах приведены на рисунке. Анализ научных данных свидетельствует, что применение микроудобрений в среднем за два года достоверно способствовала повышению урожайности зерновых культур. Урожайность яровой мягкой пшеницы в варианте с микроудобрениями превысила контрольный вариант на 0,89 т/га (26,3%), а яровой твердой пшеницы - на 0,93 т/га (28,6%). Урожайность зерновых культур в среднем за 2018-2019 гг. Average crop productivity in 2018-2019 Результаты анализа качественных показателей зерна в среднем за 2 года приведены в табл. 4. Таблица 4 Влияние препаратов на качество яровой мягкой и твердой пшеницы Показатели Ед. измерения Мягкая пшеница Твердая пшеница Контроль Микроудобрения Контроль Микроудобрения Клейковина % 18,0 25,2 23,3 30,3 ИДК ед. 92,8 52,6 38,2 67,2 Зольность % 1,85 1,33 1,71 1,77 Массовая доля сырого жира в пересчете на а. с. в. % 1,89 2,13 1,63 1,61 Массовая доля влаги % 9,3 9,6 9,3 10,4 Effect of fertilizers on quality of spring soft and hard wheat Table 4 Indicators Unit Soft wheat Hard wheat Control Microfertilizers Control Microfertilizers Gluten % 18.0 25.2 23.3 30.3 GDI units 92.8 52.6 38.2 67.2 Ash % 1.85 1.33 1.71 1.77 Crude fat (reduced to dry matter) % 1.89 2.13 1.63 1.61 Moisture % 9.3 9.6 9.3 10.4 При биохимическом анализе влажность зерна яровой мягкой и твердой пшеницы составляла соответственно 9,3 и 10,4%, содержание сухого вещества - 90,7 и 89,6%. Применение препаратов на яровой мягкой и твердой пшенице способствовало увеличению содержания клейковины на 7,2 и 7,0% соответственно. Показатель индекса деформации клейковины (ИДК) мягкой пшеницы в варианте с применением микроудобрений составил 52,6 ед., что относит ее к 1 группе по качеству муки - «хорошая», а в контрольном варианте она относится к удовлетворительно крепкой с уровнем индекса деформации от 20 до 40 единиц. Такая же тенденция с ИДК наблюдается и в опытах с твердой пшеницей; применение препаратов позволила получить зерно с наилучшим показателем клейковины, соответствующем первой группе по качеству муки. В зерне пшеницы наибольшая доля золы приходится на оксиды фосфора, калия и магния (свыше 85%). В контрольном варианте мягкой пшеницы содержание золы оказалось выше обработанного препаратом варианта, а в вариантах твердой пшеницы не отмечено существенных изменений. Содержание сырого жира в зернах зерновых культур при применении препаратов повысилось на мягкой пшенице на 0,24% по сравнению с контролем, на твердой пшенице осталось неизменной. Заключение По результатам двухлетних исследований можно сделать следующие выводы: 1. На светло-серых лесных почвах северной сельскохозяйственной зоны Чувашской Республики возможно производство твердой яровой пшеницы сорта Безенчукская Нива. 2. Применение препаратов Bloom&Grow и Immune System способствовало более интенсивному росту растений мягкой пшеницы, где превышение длины главного колоса по сравнению с контролем составила 0,4 см, количества зерен в нем - 6,1 шт., а массы зерен - 0,23 г. Растения яровой твердой пшеницы, обработанные микроудобрениями, по высоте растений превышали контрольный вариант на 25,1 см, по показателям длины главного колоса - 0,97 см, числа зерен в нем - 9,8 шт., массе зерна в колосе - 0,35 г. Масса 1000 семян превышала контрольный вариант на 7,28 г. Прибавка урожайности яровой мягкой пшеницы составила 0,89 т/га (26,3%), а твердой пшеницы - 0,93 т/га (28,6%). 3. Применение препаратов Bloom&Grow и Immune System привело к увеличению содержания клейковины в зерне яровой мягкой на 7,2% и твердой пшеницы на 7,0%.

Alexander Gennadievich Lozhkin

Chuvash State Agricultural Academy

Author for correspondence.
Email: lozhkin_tmvl@mail.ru
Cheboksary, Chuvash Republic, Russian Federation

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Agriculture, Plant Growing, Breeding and Seed Production

Petr Nikolaevich Malchikov

Tulaykov Samara Research Institute of Agriculture

Email: sagrs-mal@mail.ru
Bezenchuk, Russian Federation

Doctor of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory for Selection of Spring Durum Wheat

Natalia Valeryevna Mardaryeva

Chuvash State Agricultural Academy

Email: volga480@yandex.ru
Cheboksary, Chuvash Republic, Russian Federation

Head of the Department of Biotechnology and Agricultural Product Processing

Vyacheslav Vitalievich Sidorov

Chuvash State Agricultural Academy

Email: gossort-21@mail.ru
Cheboksary, Chuvash Republic, Russian Federation

Senior Lecturer, Department of Agriculture, Plant Growing, Breeding and Seed Production

  • Makushev AE, Abrosimova MS. State regulation of activities of agricultural enterprises. In: Development of agricultural science as the most important condition for the effective functioning of the country’s agricultural complex. Proceedings of the Russian Scientific and Practical Conference dedicated to the 70th birthday of Honored Worker of Higher School of the Chuvash Republic and the Russian Federation, Doctor of Veterinary Sciences, Professor Kirillov Nikolay Kirillovich. Cheboksary: Chuvash State Agricultural Academy; 2018. p. 491–495.
  • Pushkarenko NN, Ivanschikov YV. Problems of technical service in agriculture and possible solutions. In: Prospects for development of technical service in agricultural sector. Materials of the Russian Scientific and Practical Conference. Cheboksary: Chuvash State Agricultural Academy; 2018. p. 228–234.
  • Kuznetsov NN, Pushkarenko NN, Medvedev VI, Zaitsev PV, Vasiliev AO, Andreev RV. Model of functioning of technological process of post-harvest grain processing in the reception and preliminary cleaning of grain heaps. Vestnik of Kazan State Agrarian University. 2018; 13(4):114–118. doi: 10.12737/ article_5c3de39977c439.48919234
  • Lozhkin AG, Malchikov PN, Myasnikova MG. Durum spring wheat in the forest-steppe zone of the Chuvash Republic. Grain Economy of Russia. 2018; (4):59–62. doi: 10.31367/2079–8725–2018–58–4–59–62.
  • Shashkarov LG, Malov NP. Density of seedlings, field germination and survival of spring wheat plants depending on the variety. Vestnik of Kazan State Agrarian University. 2018; 13(3):65–68. doi: 10.12737/ article_5bcf556e27c338.79719264
  • Shashkarov LG, Lebedeva ZG. Formation of crop density and spring wheat crop structure depending on the variety and pre-sowing treatment of seeds. Vestnik of Kazan State Agrarian University. 2016; 11(1):30–33. doi: 10.12737/19303.
  • Ilyina TA, Ilyin AN, Vasiliev OA. The influence of processing technologies on moisture reserves in the gray forest soil of Chuvashia. Vestnik of Kazan State Agrarian University. 2017; 12(4):8–11. doi: 10.12737/ article_5a5f0410f0ba45.73690952

Views

Abstract - 27

PDF (Russian) - 8

PlumX


Copyright (c) 2020 Lozhkin A.G., Malchikov P.N., Mardaryeva N.V., Sidorov V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.