THE INFLUENCE OF SOIL TILLAGE METHODS AND FERTILISER RATES ON THE STABILITY OF SPRING WHEAT GROWTH
THE INFLUENCE OF SOIL TILLAGE METHODS AND FERTILISER RATES ON THE STABILITY OF SPRING WHEAT GROWTH
Abstract
The influence of four soil tillage methods and two doses of NPK ammophos on the growth stability of spring wheat in the Suzdal District in 2026 was studied. The normalised difference method and geometric morphometrics were used. In the latter method, the X and Y coordinates of 13 pairs of symmetrical points, plotted along the contour of the leaf blade, were utilised. Analysis for the presence of directional asymmetry showed this type of asymmetry only when the normalising difference method was applied. A one-way analysis of variance showed that the first method of soil tillage (ploughing) resulted in the lowest value of fluctuating asymmetry (FA = 0.056 ± 0.01), whilst the third method — combined layered one — resulted in the highest FA value (0.1 ± 0.01; p < 0.05). At the same time, the control plants exhibited reduced developmental stability (FA = 0.09 ± 0.01). The authors believe that the ridging method provided the best conditions for the stable development of spring wheat in the grey forest soils of the Suzdal high plains, owing to high root aeration, suppression of weeds and a reduction in the volume of pathogenic microflora.
1. Введение
Яровая пшеница (Triticum aestivum L., сорт Ладья), семейство Poaceae Barnhart. — кустистое однолетнее растение с листовыми пластинами с выраженным продольным жилкованием. К стеблю флаговая листовая пластина примыкает влагалищем с язычком, которые закрепляют лист и предохраняю его от обилия влаги. Исследования, проведенные в Суздальском ополье начиная с 2019г., показали, что на урожайность и качество зерна яровой пшеницы влияют и система севооборота и погодные условия и доза вносимого минерального удобрения
, .Увеличение дозы удобрений приводило к повышению доли направленной асимметрии (НА) в общей асимметричности листовых пластин. Флуктуирующая асимметрия, ФА (ненаправленное отклонение от строго симметрии) оставалась на одном уровне. В контроле (без обработки почвы) значения ФА были выше, что указывало на стабилизирующую роль минеральных удобрений. Форма листовой пластины в растениях (пшеница, ячмень) различалась значимо (p <0,0001) при использовании различных методов обработки почвы
. Склонность к повышению у обоих видов асимметрии была более выражена у озимой пшеницы по сравнению с яровым сортом. Высокоинтенсивная доза аммофоса N120P120K120 способствовала наибольшей величине ФА флаговых листьев озимой пшеницы , , .Описанные выше исследования проводились в рамках общего эксперимента с использованием 4-х типов обработки почвы:
1) общепринятой или отвальной;
2) энергосберегающей;
3) комбинированной ярусной;
4) комбинированной противоэрозионной.
Площадь каждого экспериментального участка составляла 7×20м. Контролем служили межевые полосы 1,5-2м. Локализация проведенной работы — северная часть Владимирской области (Суздальский район; 56.2157°N; 40.5166°E). Почва характеризуется как серая лесная среднесуглинистая на плакорной части равнинного рельефа.
При отвальной вспашке пласт почвы полностью или частично оборачивают в вертикальной плоскости. Этот способ рыхлит землю в пластах многолетних трав, но происходит разрушение структуры почвы, повышает риск эрозии, что ведёт к потере гумуса.
Энергосберегающая обработка включает только поверхностное рыхление, посев проходит в необработанный грунт, а растительные остатки остаются на поверхности.
Комбинированная ярусная обработка предполагает послойную обработку разными инструментами, например, лемешно-отвальными для поверхности и рыхлящими — для нижнего слоя почвы. Такой способ повышает продуктивность севооборота, улучшает водный режим почвы. Эта обработка снижает энергетические затраты по сравнению с обычной глубокой вспашкой. Положительные черты — сохранение структуры почвы, уменьшение испарения влаги, снижение эрозии и повышение биологической активности почвы. Таким образом, каждый метод обработки имеет свои преимущества и недостатки.
Цель работы заключалась в оценке влияния технической обработки почвы на стабильность развития пшеницы, и в сравнении 2-х методов определения ФА.
2. Методы и принципы исследования
В первой декаде августа 2026 года с каждого участка площадью 7×20м были отобраны 30–40 листовых пластин длиной от 12 до 20 см. Листовые пластины собирались рандомно по всему участку, не ближе 1 м от каждого края во избежание краевого эффекта. От каждого растения отбиралось одна листовая пластина, в тот же день пластины вымачивались в детергенте, наклеивались на бумагу абаксиальной стороной наверх и сканировались сканером Canon MF310 с разрешением 300 dpi в формате TIF. Отбирались симметричные пластины без признаков физического повреждения. Выбиралась наиболее удобная часть пластины длиной 5 см для избегания направленной асимметрии.
Для определения флуктуирующей асимметрии была использована формула нормирующей разности с абсолютным значением (без знака): ФА = (Л–П)/(Л+П), где: Л — величина левой половины пластины, а П — величина правой половины.
При морфогеометрическом методе на каждое изображение наносилось по 13 пар, т.е. 26 меток. Использовался пакет программ TPS
. Ось симметрии выставлялась двумя метками на средней жилке в основании и на вершине листа. Парные метки сравнивались как гомологичные билатерально симметричные точки (ландмарки, LMs). Определялась дисперсия каждой из 13 пар точек в консенсусном прямоугольнике (TPSrelw32) и проводилось определение морфогеометрического индекса ФАмг аналогично нормирующему методу с использованием дисперсии 13-ти пар точек: ФАмг =(sl – sr)/ (sl + sr), где sl и sr, соответственно, дисперсия левой и правой метки, а затем находилось среднее арифметическое значение .Для исключения направленной асимметрии (НА) использовался t-тест для 2-х выборок (левые и правые значения) с нулевой гипотезой об их равенстве.
В качестве минерального удобрения использовался аммофос в двух дозах первая с формулой N60P60K60 и вторая, повышенная (N90P90K90). Эти дозы изучались лишь при первом способе обработки почвы (отвальной). Уровень статистической значимости регистрировался на уровне 95%.
3. Основные результаты
Длина пластин полученных на второй дозе была наибольшей, в контроле — наименьшая, соответственно, 17,7±0,9 и 13,9±0,5см (F = 4,1; р = 0,002 однофакторный дисперсионный анализ, рис. 1).
Длина листовой пластины в зависимости от способа обработки
вертикальные отрезки, здесь и далее – относительная ошибка
Однофакторный дисперсионный анализ показал статистически значимое различие в величине ФА, полученной нормирующим методом (F=4,6; p = 0,001, рис.2).
Величина ФА в зависимости от способа обработки почвы (ось ОХ)
4. Обсуждение
Размеры листовых пластин ожидаемо увеличивались при внесении удобрений. Предыдущие исследования показали, что сорта озимой и яровой пшеницы отличались по соотношению ФА и НА и дисперсия значений явно превалировала у озимой пшеницы. В то же время в листьях яровая пшеницы флуктуационная изменчивость снижалась по мере увеличения дозы удобрения
.Как и в 2025г. анализ не показал статистической значимости в различии в ФА между 1-й и 2-й дозами
. Так односторонний t-тест показал р = 0,02, тогда как двусторонний показал снижение уровня (р > 0,03). В то же время, дисперсия значений ФА была явно выше в образце "1-я доза" (соответственно 0,008 и 0,002). Этот факт давал основание полагать, что повышенная (вторая) доза удобрения способствовала стабилизации развития растений, что согласуется с мнением о положительном влиянии повышенной дозы аммофоса на продуктивность растения и снижении варьирования других показателей таких, как влагонакопление и содержание элементов питания в почве , .Важно отметить, что морфогеометрический метод на основании13 пар меток, не показал присутствия направленной асимметрии в отличие от нормирующего метода, что заставляет считать этот метод точным, удобным и объективным. Он также не показал высокого статистического различия в ФА между образцами, полученными на 1-й 2-й дозах удобрения.
Первый метод обработки почвы показал наименьшее значение ФА и, следовательно, высокую стабильность развития (ФА = 0,056±0,01), комбинированная ярусная — наибольшее значение (0,1±0,01). Мы объясняем этот результат, тем, что ярусная обработка предполагает послойное воздействие: почва обрабатывается на разной глубине, и в результате в одном слое могли соседствовать участки с разной плотностью, структурой и запасом влаги. Следовательно, в одних зонах корни находили достаточно воздуха и влаги, в других почва была более уплотненной или минералодефицитной. Растение было вынуждено активнее адаптироваться, и эта дополнительная нагрузка способствовала изменчивости развития, приведшего к росту ФА.
Отметим положительную роль первого способа обработки по сравнению с контролем. Здесь одной из причин повышенной стабильности развития мы видим в оптимизации условий для роста благодаря вносу удобрения и образованию равномерной структуры почвы в верхнем слое (лучшая пористость, равномерное распределение влаги и кислорода).
Другую причину мы видим в снижении конкуренции с сорняками, которые попадают в более глубокие слои почвы вместе с патогенными микроорганизмами.
5. Заключение
Морфогеометрический метод снижает дисперсию анализируемых значений, мы предлагаем использовать сегмент величиной 5 см у основания листа, количество меток может быть увеличено. Основание пластины менее подвержено скосу в сторону направленной асимметрии.
Серые лесные почвы ополья склонны к уплотнению, а их структура не всегда подходит для резких перепадов в обработке. Первый способ обработки почвы, по нашему мнению, позволяет задействовать более глубокие, и стабильные по составу слои почвы. Это помогает растениям лучше усваивать необходимые элементы питания, что снижает внутривидовую конкуренцию и делает развитие более ритмичным.
Отвальный способ обработки давал позитивный результат по уровню ФА при обеих дозах аммофоса. В целях экономии удобрения при сохранении продуктивности, этот метод обработки моет быть полезен в схеме многопольного земледелия при выращивании яровой пшеницы.