CC BY
32
УДК 633.111.1:57.017.64
биологические основы формирования высокой урожайности озимой пшеницы в удмуртской республике
Н.Г. ТУКТАРОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Удмуртский НИИСХ, ул. Ленина, 1, пос. Первомайский, Завьяловский район, Удмуртская Республика, 427007, Россия
Е-таИ: ugniish@yandex.ru
Резюме. В статье рассматривается процесс формирования урожайности озимой пшеницы в зависимости от климатических и агротехнических факторов. При благоприятной перезимовке в условиях Удмуртской Республики она находится на уровне 47 т/га, не уступая ржи идаже превосходя ее, но при этом не находит широкого распространения на территории региона. За двадцатилетний период исследований (1995-2014 гг.) лишь в пять опытных лет показатели перезимовки посевов озимой пшеницы были выше 90%. При этом они не зависели отколичества накопленных сахаров перед уходом в зиму, даты схода снега и начала вегетации, зато вариабельность метеорологических условий оказывала существенное влияние. Одинаковый уровень перезимовки растений не обеспечивает получение равныхурожаев: в 1997г. и 2011 г. при сохранности растений после зимы 91 -92% сбор зерна изучаемых сортов находился на уровне 7,80 и 3,63 т/га соответственно. На продуктивность растений наибольшее влияние оказывали осадки весенне-летнего периода. Повышенные температуры на глубине залегания узла кущения в зимний период - основной негативный фактор, вызывающий изреживание и гибель посевов озимой пшеницы в Удмуртской Республике, который приводит к поражению растений снежной плесенью и склеротиниозом. Величина урожайности тесно связана с агротехническими факторами. Наибольшее влияние на динамику развития растений в осенний период оказывают сроки посева. В какой-то мере стабилизировать размеры урожая можно при организации сбалансированного минерального питания и химической защиты посевов.
Ключевые слова: озимая пшеница, метеорологические условия, перезимовка, урожайность, технология возделывания. Для цитирования: Туктарова Н.Г. Биологические основы формирования высокой урожайности озимой пшеницы в Удмуртской Республике//Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5. С. 23-25.
Озимая пшеница - культура с наиболее высоким биологическим потенциалом урожайности среди зерновых, несмотря на это она не находит широкого распространения на территории Удмуртской Республики. Результаты экологического испытания сортов озимой пшеницы за последние 20 лет (1995-2014 гг.) свидетельствуют о том, что при благоприятной перезимовке растений возможная урожайность зерна в условиях региона может достигать 4-7 т/га, не уступая озимой ржи, и даже превосходя ее. Однако уровень формирования продуктивности исследуемой культуры значительно колеблется по годам и сильно зависит от погодно-климатических условий в период вегетации. При этом от 44 до 55% общей амплитуды колебания валового сбора зерна приходится на долю метеорологическихусловий [1]. Изреживание и гибель посевов в зимний и ранневесенний периоды происходят в результате комплексного воздействия на растения нескольких неблагоприятных агрометеорологических факторов [2], а также из-за несоблюдения технологии возделывания культуры. Один из наиболее значимых агротехнических факторов - срок посева, он влияет на зимостойкость и величинуурожая [3], атакже определяет обеспеченность растений в тепле и влаге в осенний период, что сказывается на последующем их развитии [4, 5]. В зависимости от времени посева озимая пшеница может прекращать осеннюю вегетацию в различном состоянии - от
прорастающих семян до хорошо раскустившихся растений [6]. Длительность фенофаз и этапов органогенеза зависит от комплекса внешних условий в период весенне-летней вегетации. Один из ведущих факторов роста и развития растений в этот период - влагообеспеченность в начале весенней вегетации, которая во многом определяет дальнейшую продуктивность посевов.
Цель исследований - выявить влияние метеорологических факторов и агротехнических приемов на рост и развитие озимой пшеницы для получения стабильной урожайности в условиях Удмуртской Республики не ниже 3,0 т/га.
Для ее достижения были поставлены следующие задачи: выявить основные причины гибели посевов в зависимости от метеорологических факторов; оценить зимостойкость озимой пшеницы в зависимости от содержания углеводов в растении перед уходом в зиму и времени возобновления вегетации; определить действие климатических условий весеннего периода и основных приемов технологии (сроки посева, приемы ухода) на урожайность и ее структуру.
Условия, материалы и методы. Исследования осуществляли в экспериментальном севообороте Удмуртского НИИСХ в 1995-2014 гг. Почва опытного участка хорошо окультуренная дерново-подзолистая среднесуглинистая со средним содержанием гумуса (1,9-2,6 %), высокой концентрацией подвижного фосфора (174-453 мг/кг почвы) и обменного калия (80-242 мг /кг почвы), рНКС| - 5,3-6,6. В качестве материала для изучения использовали сорта-стандарты озимой пшеницы экологического сортоиспытания: Заря (1995-1996 гг.), Памяти Федина (1997-2006 гг.), Московская 39 (2007-2014 гг.). Посев образцов проводили сеялкой СН-16 рядовым способом с нормой высева 6 млн всхожих семян на 1 га. Уборку осуществляли однофазно комбайном Сампо-130 в фазе полной спелости зерна. Метод учета урожайности двойной: сплошной с каждой делянки с последующим пересчётом на стандартную 14% влажность зерна и на 100% чистоту, а также по пробным снопам [7, 8]. Полевые опыты закладывали в соответствии с требованиями методик опытного дела [9, 10]. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа с использованием Microsoft Excel 2010.
результаты и обсуждение. Высокая вариабельность метеорологических условий на территории Удмуртской Республики оказывает существенное влияние на перезимовку и сбор зерна озимой пшеницы. В наших исследованиях за последние 20 лет (1995-2014 гг.) ее урожайность изменялась от 7,80 до 0,00 т/га и сильно зависела от показателей перезимовки (R = 0,80).
В годы исследований наибольшее влияние на развитие растений в осенний период и их сохранность к весенней вегетации оказали метеорологические условия и сроки посева [11]. Теплая и продолжительная осень в 2004 и 2005 гг. привела к размножению злаковых мух. Поврежденность посевов озимой пшеницы шведской мухой в эти годы составила соответственно 63 и 49%.
По данным В.П. Палкина [12], в условиях Удмуртской Республики для оптимального роста и развития озимой пшеницы в осенний период необходимо от 47 до 50 дн., что на 3 дн. больше, чем для озимой ржи. Результаты исследований И.В. Перемечевой [13] в Удмуртском НИИСХ показали, что лучшие условия для перезимовки изучае-
мой культуры складываются при посеве 25-29 августа. В среднем за 2003-2006 гг. сбор зерна озимой пшеницы при посеве в указанные сроки составил 3,31 т/га, что на 2,24 т/ га больше, чем урожайность при посеве 17-19 августа; на 2,18 т/га - 22-24 августа и на 0,99 т/га - 1-2 сентября (НСР05 - 0,13 т/га). В неблагоприятных погодных условиях зимне-весеннего периода 2013-2014 гг. при посеве 25-29 августа также отмечена лучшая перезимовка растений (42-47%). Высокой зимостойкостью и продуктивностью отличались растения с 3-5 побегами в узле кущения.
Закаливание посевов в осенний период - немаловажный фактор перезимовки озимых культур [14]. На территории Удмуртской Республики в конце осенней вегетации в основном создаются благоприятные условия для его прохождения. Анализ отобранных растительных проб позволил установить, что к началу зимы в узле кущения озимой пшеницы накапливается от 21,5 до 38,5% сахаров (табл. 1).
Таблица 1. Перезимовка и урожайность озимой пшеницы в зависимости от содержания сахаров в узле кущения растений и начала вегетации
Год Содержание саха-ров,% Сход снега, дата Начало вегетации, дата Пере-зимов-ка,% Урожайность, т/га
1995^ - 6.04 10.04 5 0,00
1996^ 27,6 15.04 29.04 81 3,53
1997^ 28,1 15.04 18.04 91 7,80
1998^ 30,6 29.04 2.05 52 1,56
1999^ 32,7 19.04 22.04 43 2,91
2000^ 21,5 16.04 21.04 54 2,77
2001 ■ 32,1 18.04 20.04 69 6,91
2002^ 34,1 15.04 21.04 87 7,86
2003^ 38,5 13.04 20.04 91 4,62
2004^ 23,0 29.04 2.05 24 1,54
2005^ 24,8 17.04 22.04 22 1,79
2006^ 26,0 14.04 22.04 80 3,52
2007А 31,2 6.04 18.04 98 4,54
2008А 25,7 6.04 12.04 14 0,00
2009А 35,3 3.04 29.04 90 4,93
2010А 30,1 17.04 23.04 30 1,26
2011А 28,1 24.04 30.04 92 3,63
2012А 22,5 18.04 19.04 5 0,00
2013А 23,5 19.04 28.04 95 4,82
2014А 35,1 19.04 22.04 75 1,78
• - сорт Заря; ■ сковская 39
Четкой зависимости между продолжительностью осенней вегетации и накоплением углеводов мы не установили. Основное влияние на его величину оказывали метеорологические условия. Так, при теплой и сухой погоде в период осенней вегетации 2002 г. (ГТК -2,0) содержание сахаров в узлах кущения растений достигало 38,5%, а при избыточном осеннем увлажнении почвы в 1999 г. (ГТК за сентябрь 4,7) - всего 21,5%.
Известно, что зимостойкость озимой пшеницы в большей степени зависит от интенсивности расходования углеводов в течение зимнего периода, чем от их накопления ^ = 0,48) [15]. При этом для экономного расходования сахаров и хорошей перезимовки культуры наиболее благоприятна температура на глубине узла кущения от -5 до -80С [12]. В годы наших исследований она находилась на этом уровне (от -4,0 до -9,7° С) только зимой 1996-1997 гг. При почти одинаковом количестве накопленных сахаров снижение температуры воздуха до -22° С (на глубине узла кущения - до
-10°С) в начале декабря 2008 г. привело к гибели надземной массы растений (листового аппарата), но не оказало отрицательного влияния на конус нарастания (перезимовка 90%), а в 2009 г. при температуре воздуха от -30 до -38°С (на глубине узла кущения от -15°С до -18 °С) произошло частичное вымерзание узла кущения (перезимовка 30%). В остальные годы исследований температура почвы на глубине узла кущения варьировала от -4,0 до 0,0° С. В таких условиях растения интенсивно расходовали запас питательных веществ, накопленных осенью, и поражались грибными болезнями (снежная плесень, склеротиниоз), что приводило к частичному или полному отмиранию их надземной части, а узел кущения становился основным органом регенерации.
За годы исследований посевы озимой пшеницы были в той или иной степени поражены снежной плесенью 12 лет, склеротиниозом - 7 лет. Изучение устойчивости растений к этим болезням показало, что при своевременном уходе пораженные снежной плесенью посевы формируют приемлемую урожайность (не ниже средней по Республике за период с 2007 по 2014 гг. - 1,67 т/га). Так, в 2011 г. пораженность посевов озимой пшеницы этой болезнью составляла 53%, в 2014 гг. - 100%, но благодаря дополнительному весеннему побегообразованию к уборке у растений было 1,8 и 2,1 продуктивных стебля, а сбор зерна достиг 3,63 и 1,82 т/га соответственно.
Наиболее вредоносная болезнь озимой пшеницы в зимний период - склеротиниоз, которым в 2008 г. было поражено 80% посевов, а в 2014 - 100%, в результате чего доля перезимовавших растений не превышала 5 и 14%, соответственно. Поэтому защита посевов от болезней - один из основных агротехнических приемов. Например, опрыскивание фундазолом повысило урожайность зерна озимой пшеницы сорта Заря на 0,460,54 т/га, Памяти Федина - на 0,29-0,31 т/га. При неблагоприятных условиях зимовки прибавки урожайности от обработки фундазолом достигали 1,04-1,12 т/га.
В климатических условиях Удмуртской Республики поля освобождаются от снега чаще всего во второй декаде апреля, а вегетация озимой пшеницы начинается в третьей декаде этого месяца. За период 1995-2014 гг. самый ранний сход снега (3 апреля) отмечали в 2009 г. Поздний сход снега (29 апреля) и начало вегетации растений (2 мая) зафиксированы в 1998 и 2004 гг. Перезимовка и урожайность исследуемой культуры в указанные годы была разной, и не зависела от этих событий.
Значительное влияние на летнее развитие растений и их продуктивность оказывали количество осадков и температурный режим в апреле и мае. Особенно четко это проявлялось в годы с равным уровнем перезимовки культуры, что позволило исключить такой фактор, как состояние посевов после перезимовки. За двадцатилетний период исследований (1995-2014 гг.) лишь в пять опытных лет показатели перезимовки посевов озимой пшеницы были выше 90% (табл. 2). Однако одинаковый их уровень не обеспечивал получения равных урожаев. Например, в 1997 и 2011 гг. при сохранности растений после зимы 91-92% сбор зерна изучаемых сортов составил 7,80 и 3,63 т/га соответственно. Обусловлено это было различиями в осадках весеннего периода (табл. 3).
Таблица 2. Урожайность озимой пшеницы и элементы ее структуры
сорт Памяти Федина; ▲ - сорт Мо-
Показатель 1997 г. I 2003 г. 2007 г. 2011 г. | 2013 г.
Перезимовка,% 91 91 98 92 95
Урожайность, т/га 7,80 4,62 4,54 3,63 4,82
Продуктивная кустистость 2,1 2,8 1,5 1,8 2,1
Масса 1000 зерен, г 48,7 46,1 36,5 39,1 39,6
Продуктивность колоса, г 1,41 0,86 0,75 0,90 0,92
Озерненность колоса, шт. 29,0 18,6 20,3 23,0 23,2
Таблица 3. осадки в период весенней вегетации озимой пшеницы, мм
Декада 1997 г. 2003 г. 2007 г. 2011 г. 2013 г.
апрель I май апрель\ май апрельI май апрелЬ май апрель\ май
Первая Вторая Третья Сумма 13.5 35,7 17.6 44,5 31.7 14,0 62.8 94,2 0,4 41,2 0,0 15,2 7,1 29,7 7,5 86,7 4,9 19,4 9,5 31,2 30,6 4,7 45,0 55,3 8,2 11,5 32,8 6,3 2,5 8,9 43,5 26,7 19,4 7,9 6,1 17,3 25,1 7,4 50,6 32,6
Так, несмотря на то, что осенью 1996 г. растения ушли в зиму в фазе 2-3 листьев, благодаря весеннему побегообразованию к уборке в 1997 г. они имели 2,1 продуктивных стебля. При хорошей влагообеспеченности почвы (в апреле выпало 62,8 мм осадков, в мае - 94,2 мм) азотные удобрения, внесенные весной (^0), способствовали интенсивному кущению. Прохладное и влажное лето обеспечило формирование высокопродуктивного колоса (1,41 г) благодаря хорошей озерненности (29,0 шт.) и крупности зерна (масса 1000 зерен - 48,7 г). В 2011 г. высокая температура в мае (13,5°С) ускорила развитие озимой пшеницы, дополнительного кущения весной практически не было. С начала весенней вегетации и до уборки среднемесячная температура воздуха была выше климатической нормы на 0,8-2,8°С. Осадков в мае и июне выпало меньше среднемноголетних показателей. Формирование и налив зерна также проходили при высоких среднесуточных температурах воздуха (21,6°С). В результате все элементы структуры урожайности в этот год были намного ниже, чем в 1997 г. Реализация потенциальной продуктивности озимой пшеницы происходила адекватно сложившимся погодным условиям.
Применение приемов ухода в весенне-летний период способствовало снижению влияния неблагоприятных
факторов зимовки. В ранее проведенных исследованиях [11] выявлено, что азотная подкормка (^0) озимой пшеницы Памяти Федина весной в сочетании с опрыскиванием гербицидом (ковбой ВГР -0,150 л/га) и фунгицидом (альто СК - 0,150 л/га) обеспечивали формирование урожая на уровне 6,21 т/га, что на 1,15 т/га (23%) больше, чем без использования перечисленных технологических операций. Прибавка была получена благодаря увеличению массы зерна колоса на 0,33 г (НСР05 - 0,08 г), массы 1000 зерен - на 6,3 г (НСР05 - 2,0 г) и озерненности колоса - на 2,7 шт. (НСР05 - 1,7 шт.).
выводы. Высокая вариабельность метеорологических условий по годам в Удмуртской Республике оказывает влияние на перезимовку озимой пшеницы. Основной негативный фактор, вызывающий изреживание и гибель посевов в зимний период, - повышенные температуры (от -4 до 0°С) на глубине залегания узла кущения, приводящие к поражению растений снежной плесенью и склеротиниозом. Влагообеспеченность в начале весенней вегетации определяет дальнейшую продуктивность озимой пшеницы. Оптимизация условий выращивания путем подбора сроков сева (25-29 августа) и приемов ухода за посевами (подкормка весной, обработка фунгицидами фундазол - 0,5 кг/га, альто СК - 0,15 л/га и др.) способствует снижению влияния неблагоприятных метеорологических факторов и формированию высокой урожайности озимой пшеницы благодаря лучшим параметрам элементов продуктивности.
Литература.
1. Панников В.Д. Эффективность применения удобрений в Нечерноземной зоне. М.: Россельхозиздат, 1983. 270 с.
2. Карманенко Н.М. Зимостойкость, минеральное питание и продуктивность озимой пшеницы. М.: ВНИИА, 2011. С. 163.
3. Новая сортовая политика и сортовая агротехника озимой пшеницы /А.А. Романенко, Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, И.Б. Аблова. Краснодар: «ЭДВИ», 2005. С.167-170.
4. Гоабовец А.И., Фоменко М.А. Озимая пшеница: монография. Ростов-на-Дону: ООО «Издательство «Юг», 2007. С. 17.
5.Федосеев А.Н. Агротехника и погода. Л: Гидрометеоиздат, 1979. 231 с.
6. Стихин М.Ф., Денисов П.В. Озимая рожь и пшеница в Нечерноземной полосе. Л.: Колос, 1977. 319 с.
7. Макарова В.М. Структура урожайности зерновых культур и ее регулирование. Пермь: ПГСХА, 1995. 144 с.
8. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. М.: Госагропром СССР, 1989. 194 с.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351с.
10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. М.: Госагропром СССР, 1985. 124 с.
11.Туктарова Н. Г. Приемы возделывания озимой пшеницы в Среднем Предуралье: автореф. дис... канд. с.-х. наук. Пермь, 2002. 23 с.
12. Палкин В.П. Зимовка озимых хлебов в Предуралье. Ижевск: УГНИИСХ, 2000. 199 с.
13. Перемечева И.В. Реакция сортов озимой пшеницы на абиотические условия в Среднем Предуралье: автореф. дис... канд. с.-х. наук. Уфа, 2007. 20 с.
14. Туманов И.И. Физиология закаливания и морозостойкость растений. М.: Наука, 1979. 350 с.
15.Фатыхов И. Ш., Толканова Л. А., Туктарова Н. Г. Озимая пшеница в адаптивном земледелии Среднего Предуралья: монография / Ижевск: РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005. 156 с.
BIOLOGICAL BASIS OF FORMATION OF HIGH wINTER wHEAT YIELD IN REPuBLIC OF uDMuRTIA
Tuktarova N.G.
Udmurt Agricultural Research Institute, Lenina str., 1, Pervomajskij, Zavyalovsky District, Udmurt Republic, 427007, Russia Summary. The process of formation of winter wheat yield is considered in the article depending on climatic and agrotechnical factors. With a favorable overwintering under conditions of Republic of Udmurtia winter wheat forms grain yield at the level of 7.4 t/ha; it does not inferior to rye and even surpasses it. But herewith it is not widely spread in the republic. For twenty-year period of investigations (1995-2014) overwintering of winter wheat crops was higher than 90 % only five times. It did not depend on the quantity of accumulated sugar before winter, the date of snowmelt and beginning of growing season, but the variability of meteorological conditions had a significant influence. The same level of overwintering of plants didn't provide equal yields. In 1997 and 2011 with the survival of plants after winter at the level of 91 ...92 % the grain yields of studied varieties were 7.8 and 3.63 t/ha, respectively. The precipitations during the spring and summer periods affected the productivity of plants to the utmost. High temperature at the depth of tillering node during the winter period is the main factor, which causes the sparseness and loss of winter wheat crops in Republic of Udmurtia, which leads to the injury of plants with snow mold and sclerotinia. The productivity is closely associated with agrotechnical factors. Sowing date has the greatest influence on the dynamics of plant development during the autumn period. It is possible to stabilize the value of yields in some measure by balanced mineral nutrition and chemical crop protection. Keywords: winter wheat, meteorological conditions, overwintering, crop yield, technology of cultivation. Author Details: N.G. Tuktarova, Cand. Sc. ( Agr.), Leading Researcher (e-mail: ugniish@yandex.ru)
For citation: Tuktarova N.G. Biological basis of formation of high winter wheat yield in republic of Udmurtia. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V. 29. № 5. pp. 23-25 (In Russ)
