Агроэкологическое обоснование преимущества выращивания овса в отношении других зерновых культур в северном Зауралье

Размещено на http://allbest.ru

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ВЫРАЩИВАНИЯ ОВСА В ОТНОШЕНИИ ДРУГИХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ

Ерёмина Диана Васильевна

Аннотация: Целью исследований было агроэкологическое обоснование выращивания овса при освоении северных территорий Западной Сибири. В основе публикации лежат многолетние исследования сибирских ученых агрохимиков, почвоведов и селекционеров, опубликованные в общедоступных электронных библиотеках. Работа является компиляцией достижений науки и практики сельского хозяйства. Установлено, что в таежной и подтаежной зонах Западной Сибири овёс имеет неоспоримые преимущества относительно других сельскохозяйственных культур. Для его формирования требуется 1000-1800 ^оС. Современные сорта обладают ультраскороспелостью и способны возделываться по всей таежной зоне. Овёс устойчив к низкой температуре почвы и высокой кислотности, по сравнению с ячменем и пшеницей. Температурный режим почв таежной и подтаежной зоны Западной Сибири неблагоприятный для возделывания сельскохозяйственных культур, кроме овса. Современная селекция добилась значительных успехов в создании новых сортов овса, устойчивых к кислотности, засолению и низким температурам, что обуславливает возможность продвижения сельского хозяйства на север и восток в Западной Сибири.

Ключевые слова: овёс (Avena sativa L.); хозяйственно-ценные признаки; система возделывания овса; агробиологические требования; расширение сельскохозяйственной зоны; продовольственная безопасность; генетические исследования; селекция; зональная система земледелия.

овес сельскохозяйственный подтаежный западная сибирь

AGROECOLOGICAL JUSTIFICATION OF THE ADVANTAGES OF GROWING OATS IN RELATION TO OTHER GRAIN CROPS IN THE NORTHERN TRANSURALS

Eremina Diana Vasilevna

PhD, Associate Professor of the Department of Mathematics and Computer Science State Agrarian University of the Northern Trans-Urals

Russia, Tyumen

Abstract: The purpose of the research was the agro-ecological substantiation of oat cultivation during the development of the northern territories of Western Siberia. The publication is based on many years of research by Siberian scientists, agrochemists, soil scientists and breeders, published in public electronic libraries. The work is a compilation of the achievements of science and practice of agriculture. It has been established that in the taiga and subtaiga zones of Western Siberia, oats have undeniable advantages over other agricultural crops. For its formation, 1000-1800 °C is required. Modern varieties have ultra-early maturity and are able to be cultivated throughout the taiga zone. Oats are resistant to low soil temperatures and high acidity compared to barley and wheat. The temperature regime of soils in the taiga and subtaiga zones of Western Siberia is unfavorable for the cultivation of agricultural crops, except for oats. Modern breeding has made significant progress in creating new varieties of oats that are resistant to acidity, salinity and low temperatures, which makes it possible to move agriculture to the north and east in Western Siberia.

Keywords: oats (Avena sativa L.); economically valuable features; oats cultivation system; agrobiological requirements; expansion of the agricultural zone; food security; genetic research; selection; zonal farming system.

Развитие агропромышленного комплекса России предусматривает активное продвижение сельскохозяйственной зоны на Север и Восток. Для Сибирского региона это крайне важно, поскольку дает возможность расширить зону освоения нетронутых целинных ресурсов и обеспечить условия для заселения этой территории. Интенсивные технологии в сельском хозяйстве, достижения селекции и биотехнологии, новые знания питания растений существенно облегчают продвижение сельского хозяйства в зоны, которые 20-30 лет назад были непригодными для земледелия и животноводства [1-4]. Однако, при освоении новых территорий, аграрии часто пытаются перенести технологии возделывания сельскохозяйственных культур, которые были разработаны для более южных и западных регионов. Часто бывает, что не учитываются биоклиматический потенциал и почвенные условия региона. В конечном итоге, без научного обоснования, это приводит к снижению продуктивности и экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур. Наиболее часто встречающейся ошибкой является попытка выращивания высоко маржинальных культур в северных регионах [5, 6].

Делается это осознано, в надежде получить максимальную прибыль. Как показал опыт, это возможно, но при условии научного сопровождения сельскохозяйственной деятельности [7]. Прежде всего необходимо понимать какие почвы имеются в зоне освоения и уровень их потенциального плодородия. Это крайне важно, ведь основными почвами, в первую очередь используемыми под сельскохозяйственными угодьями в подтаежной зоне и тайге, являются серые лесные и подзолистые почвы [8]. В этой зоне не встретишь черноземов, которые обладают высочайшим плодородием [9]. Поэтому высокие урожаи зерновых культур возможны только при оптимизации минерального питания и регулировании кислотно-щелочной характеристики пахотного горизонта [10].

В современном растениеводстве выращивают основные зерновые культуры: рис, кукуруза, пшеница, ячмень, овёс, рожь и просо. Менее распространены - тритикале; сорго спельта, полба и камут. Каждый из указанных видов обладает своими требованиями к почвенно-климатическим условиям, что дает возможность максимально эффективно занимать регионы страны.

Целью исследований было изучение агроклиматических условий Северного Зауралья и оценка перспективности возделывания овса в сравнении с другими зерновыми культурами.

Объекты и методы. В основе статьи лежит сравнительный анализ почвенно-климатических условий Северного Зауралья и биологических требований зерновых культур, метод систематического обзора современных научных исследований в области земледелия, агрохимии, биологии, генетики и почвоведения. Источником информации для системного анализа были открытые базы данных научных публикаций: РИНЦ; Scopus; Web of Science; Google Scholar и Agris. Также были использованы результаты исследований Государственного аграрного университета Северного Зауралья и Научно-исследовательского института сельского хозяйства Северного Зауралья. Для анализа использовались данные, которые были опубликованы не более чем 5 лет назад.

Результаты исследований. Овёс (Avena sativa L.) - универсальная зерновая культура. Его зерно используют как корм животным и птице. Его также используют на продовольственные цели, причем, активно применяют в диетическом питании из -за уникального сочетания полезных веществ [11]. Вегетативная масса овса - отличный корм для крупнорогатого скота, как в свежем виде, так и в сенаже и силосе. Овес - типичный мезофит, в отличие от многих зерновых культур. Поэтому его ареал возделывания распространяется до 40 параллели.

Основополагающим фактором для формирования товарной продукции (зерна) принято считать сумму эффективных температур. Именно по этому показателю определяется целесообразность возделывания культур в регионе. Овёс характеризуется довольно широким диапазоном используемой температуры - от 1000 до 1800 ^оС (рис.1). По этому показателю с ним может сравниться только ячмень. Широкий диапазон обусловлен наличием большого количества сортов, выведенных за время сельскохозяйственной деятельности человека. Поэтому, в настоящее время, аграрии чаще всего сталкиваются с проблемой выбора сорта овса или ячменя для нужд предприятия [12].

Рисунок 1 - Требования сельскохозяйственных культур к сумме эффективных температур, о_С

Важно знать, что скороспелые сорта сельскохозяйственных культур характеризуются более низкой продуктивностью, и часто уступают по качеству позднеспелым формам. Поэтому, как видно из рисунка, в подтаежной зоне возможно выращивание яровой пшеницы (1600 ^оС), но урожайность и качество будет заведомо ниже, чем в более южных районах. У овса этой проблемы не существует, поскольку современные сорта требуют сумму эффективных температур гораздо ниже, чем в подтаежной зоне Западной Сибири. В годы с теплым летом, овёс резко увеличивает продуктивность и улучшает технологические показатели зерна. В холодные годы - столь сильного ухудшения показателей, как у пшеницы и ячменя, не происходит.

По рисунку 1 также хорошо видна нецелесообразность увлечения выращиванием высокодоходных культур, которые являются теплолюбивыми (подсолнечник, кукуруза и соя). В подтаежной зоне они могут сформировать урожай только в отдельные (благоприятные по температуре) годы, которые случаются 1 раз в 7-10 лет.

Следующим критерием, ограничивающим распространение сельского хозяйства, считают плодородие, которое складывается из температуры, наличия питательных веществ и кислотно-щелочной характеристики почв. По выносливости к неблагоприятным почвенным условиям овёс можно считать чемпионом среди зерновых культур. Его корневая система способна развиваться и поглощать питательные вещества при низких положительных температурах (+2...5 ^оС), тогда как ячмень и пшеница требуют не менее +7 ^оС, а корни кукурузы начинают поглощение питательных веществ только после прогрева почвы не менее 10.12 градусов по Цельсию. Серые лесные и дерново-подзолистые почвы Западной Сибири глубоко промерзают (до 250 см) и медленно оттаивают - часто в июне на глубине 90-100 см можно встретить очаги промерзшего грунта, которые препятствуют прогреву пахотного слоя до оптимальных температур. Поэтому овёс на таких почвах имеет неоспоримое преимущество перед другими зерновыми культурами.

Температурный режим почвы тесно связан с обеспеченностью растений питательными веществами. Режимные наблюдения показали, что азотный режим сибирских почв, включая черноземы, преимущественно зависит от температуры почвы [13]. Причиной этого является микробиота, деятельность которой напрямую зависит от температуры и влажности почвы. Поэтому нужно понимать, что для овса, как и других зерновых культур, требуется внесение азотных удобрений, поскольку почвенный азот в первой половине вегетации будет отсутствовать.

Наибольшей проблемой в питательном режиме является поглощение фосфора из почвы и удобрений. Составленные термодинамические модели показали, что поглощение фосфора зависит в сильной степени от температуры почвы, поэтому даже внесение его в виде удобрений не всегда решает эту проблему [14]. В этом случае овёс имеет преимущества. Другой проблемой поглощения фосфора является его низкая усваиваемость. В почве фосфор находится в двух минеральных формах - фосфаты кальция и фосфат железа. В дерново-подзолистых и серых лесных почвах всегда имеется дефицит кальция, поэтому фосфор, преимущественно будет в виде фосфорнокислого железа, биологическая активность которого крайне низкая. Для перехода фосфата железа в биологически доступную форму необходимо его растворить, путем дополнительного подкисления почвенного раствора. В этом случае овёс опять имеет неоспоримое преимущество, поскольку его корневая система выделяет достаточно большое количество кислоты для растворения фосфата железа. У таких зерновых культур как ячмень и пшеница эта способность очень низкая или вообще отсутствует.

В ходе эволюции овёс приспособился к почвенной кислотности и его современные сорта способны выдерживать рН до 4,5 ед., при которой многие зерновые культуры уже погибают. Это крайне важно, поскольку в подтаежной зоне почвы преимущественно кислые. Нужно отметить тот факт, что овёс достаточно хорошо выдерживает высокую почвенную кислотность, обусловленную ионами водорода [15].

Рисунок 2 - Благоприятный интервал сельскохозяйственных культур к почвенной кислотности (рНвод)

Такой вид кислотности обычно встречается в торфянниках или болотно-торфяных почвах. Именно по этой причине при их осушении, первой культурой используют овёс, а не пшеницу. Однако, природа почвенной кислотности обусловлена и наличием ионов алюминия, которых достаточно высокое количество встречается в подзолистых и серых лесных почвах. Токсический эффект алюминия на растения был известен давно, но селекция по выведению алюмотолерантых и устойчивых сортов сельскохозяйственных культур началась относительно недавно [16]. Актуальность такие работы приобрели при расширении зоны сельскохозяйственных угодий в нашей стране [17]. Нужно отметить, что овёс угнетается ионами алюминия, но все же не в такой степени как другие зерновые культуры.

Также важно при выборе сельскохозяйственной культуры учитывать и другие факторы плодородия, которые хоть и не являются основополагающими, но также имеют определенное влияние. К ним относятся агрофизические показатели почвы, которые в Западной Сибири относительно благоприятные для основных зерновых культур. Поэтому поддержание агрофизических свойств в оптимуме возможно путем систематической обработки почвы, что в условиях современности не является проблемой [18].

Заключение. Таким образом, на основании проведенного анализа было установлено, что при расширении сельскохозяйственной зоны Западной Сибири на север и восток (таежная и подтаежная зоны) овёс имеет неоспоримое преимущество перед другими зерновыми культурами. Для формирования полноценного урожая в таежной и подтаежной зонах достаточно суммы эффективных температур 1600 ^оС. Для оптимизации минерального питания требуется использовать азотные удобрения, а фосфор и калий овёс способен усваивать из почвы достаточно эффективно. При освоении новых земель, выращивание овса дает возможность обеспечить животноводство полноценным кормом без обязательного известкования почвы для снижения почвенной кислотности. Овёс является культурой, с относительной устойчивостью к ионам алюминия, что делает его перспективным для возделывания на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Западной Сибири.

Список литературы:

1. Аллельное состояние проламин-кодирующих локусов нового сорта овса посевного `Тоболяк' / А. В. Любимова, М. Н. Фомина, Д. И. Еремин [и др.] // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2022. - Т. 183. - № 3. - С. 123-131. - DOI 10.30901/2227-8834-2022-3-123-131. - EDN NZPWXG.

2. Симбаева, Е. Г. Значение гербицидов при возделывании ячменя в СПК "Емуртлинский" Тюменской области / Е. Г. Симбаева, В. В. Рзаева // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2022. - № 1(68). - С. 54-58. - EDN HLLXIZ.

3. Миллер, С.С. Возделывание яровой пшеницы по основной обработке почвы в Западной Сибири / С.С. Миллер, В.А. Антропов // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2021. - № 4(67). - С. 47-50. - EDN EQXFJG.

4. Карайван, А.А. Искусственный интеллект в АПК / А.А. Карайван, Д.В. Еремина // Достижения молодежной науки для агропромышленного комплекса : Сборник материалов LVI научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Тюмень, 14-18 марта 2022 года. - Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2022. - С. 314-320. - EDN DIOEFO.

5. Першаков, А. Ю. Урожайность и сбор масла горчицей и редькой масличной, возделываемой в лесостепной зоне Зауралья / А.Ю. Першаков, Е.А. Демин // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2022. - № 3(70). - С. 29-33. - EDN DQYQZJ.

6. Демин, Е. А. Влияние междурядной обработки кукурузы на динамику нитратного азота чернозема выщелоченного в условиях лесостепной зоны Зауралья / Е. А. Демин, Л. Н. Барабанщикова // Вестник КрасГАУ. - 2020. - № 12(165). - С. 32-39. - DOI 10.36718/1819-4036-2020-12-32-39. - EDN FDSWMZ.

7. Таутекенова, А. К. Модель сорта как основа маркерной селекции овса посевного для Западной Сибири (аналитический обзор) / А. К. Таутекенова, В. С. Мамаева, Д. И. Еремин // Эпоха науки. - 2022. - № 31. - С. 188-194. - DOI 10.24412/24093203-2022-31-188-194. - EDN JPTSSQ.

8. Каюгина, С.М. Пространственная вариабельность гумусового состояния собственно-серых лесных почв Северного Зауралья / С. М. Каюгина, Д.В. Еремина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2022. - № 3(95). - С. 21-25. - DOI 10.37670/2073-0853-2022-95-3-21-26. - EDN VGFZOC.

9. Demin, E. A. Balance model of humus state of arable chernozems of the Western Siberia / E. A. Demin, D. V. Eremina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Yekaterinburg, 15-16 октября 2021 года. - Yekaterinburg, 2022. - P. 012084. - DOI 10.1088/1755-1315/949/1/012084. - EDN ZCJUDP.

10. Каюгина, С. М. Агрохимические показатели целинных серых лесных почв Северного Зауралья в разрезе подтипов и разновидностей / С. М. Каюгина, Д. И. Еремин // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2022. - № 3(70). - С. 20-24. - EDN IVYTZP.

11. Любимова, А. В. Овёс в Тюменской области / А. В. Любимова, А. С. Иваненко. - Тюмень : Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук, 2021. - 172 с. - ISBN 978-5-4266-0203-8. - EDN ARNENM.

12. Элементы продуктивности и характер их наследования гибридами F1 овса ярового (Avena sativa L.) в Западной Сибири / Д. И. Еремин, А. В. Любимова, А. К. Таутекенова, Д. А. Кочнева // Достижения науки и техники АПК. - 2022. - Т. 36. - № 7. - С. 25-30. - DOI 10.53859/02352451_2022_36_7_25. - EDN OUICWW.

13. Еремин, Д.И. Биологическая активность и нитратный режим выщелоченных черноземов и луговых почв Тобол-Ишимского междуречья / Д. И. Еремин, С. В. Абрамова // Вестник КрасГАУ. - 2008. - № 2. - С. 67-71. - EDN ISDFDR.

14. Еремин, Д.И. Минеральные удобрения и плодородие Сибирского чернозема. Результаты многолетних исследований / Д. И. Еремин // Вестник Курганской ГСХА. - 2017. - № 4(24). - С. 36-40. - EDN GTESOR.

15. Устойчивость сортов овса краснодарской селекции к солевому стрессу на начальном этапе онтогенеза / Д. И. Еремин, А. А. Менщикова, Т. Е. Сергеева, М. Г. Касторнова // Достижения науки и техники АПК. - 2022. - Т. 36. - № 8. - С. 14-19. - DOI 10.53859/02352451_2022_36_8_14. - EDN RUAIUK.

16. Кочнева, Д.А. Международный опыт генотипирования овса (аналитический обзор) / Д. А. Кочнева, А. К. Таутекенова // Эпоха науки. - 2022. - № 30. - С. 413-419. - DOI 10.24412/2409-3203-2022-30-113-319. - EDN DPDCSG.

17. Эффективность систематического применения метода электрофореза проламинов в первичном семеноводстве овса посевного / А. В. Любимова, М. Н. Фомина, Г. В. Тоболова, Д. И. Еремин // Вестник КрасГАУ. - 2020. - № 12(165). - С. 75-82. - DOI 10.36718/1819-4036-2020-12-75-82. - EDN AEDOGT.

18. Абрамов, Н.В. Агрофизические свойства старопахотных выщелоченных черноземов Тобол-Ишимского междуречья Зауральского плато / Н.В. Абрамов, Д. И. Еремин // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2007. - № 2(170). - С. 11-17. - EDN HZKPCZ.

Размещено на Allbest.ru