CC BY
131
Использование ФАР посевом озимой пшеницы в экологических условиях степной зоны Южного Урала
В.Б. Щукин, к.с.-х.н., доцент, А.А. Громов, д.с.-х.н, профессор, О.Г. Павлова, к.с.-х.н., Н.В. Щукина, аспирантка, Оренбургский ГАУ
С энергетической точки зрения, получение максимальной биомассы посева — это создание посева, растения которого используют ФАР с максимальным КПД. При этом, судя по величинам КПД ФАР по приросту биомассы за сутки, возможности растений весьма велики: в искусственных и естественных условиях растения в посеве, независимо от принадлежности к С3 и С4 типам, могут иметь за период вегетации КПД поглощенной ФАР по сухой биомассе порядка 5-7% [1].
Некоторые ученые считают, что значения КПД ФАР при оптимизации условий выращивания можно повысить до 10%. Это означает, что в районах, где приход ФАР за период вегетации достигает 2-3 млрд. ккал/га, урожайность зерна могут достигать 10-15 т/га. О реальности таких урожаев свидетельствует создание низкорослых сортов пшеницы интенсивного типа, дающих 10 т/га и выше [2]. На практике же КПД ФАР значительно ниже оптимальных величин. Обобщение фактического материала и проведенные А.А. Ничипо-ровичем расчеты позволяют заключить, что в разных зонах может быть достигнуто получение урожаев со следующим КПД ФАР: 1) в зонах полного обеспечения посевов необходимой влагой при соответствующем минеральном питании -4-5%; 2) в зонах с несколько ограниченными условиями водоснабжения (лесная зона, часть лесостепи) - 2-4%; 3) в зонах недостаточного увлажнения (степь) - 1-1,5%; 4) в сухих зонах (сухая степь, полупустыни) - 0,7-1,0% [3].
Расчеты А.А. Ничипоровича, видимо, являются вполне обоснованными. Так, например, в условиях Целиноградской области в засушливые годы при приходе солнечной радиации 2,02,3 млрд. ккал/га КПД ФАР составлял 0,521,01% [4].
Материалы и методы. Исследования проводились на опытном поле Оренбургского ГАУ в 1985-2003 гг. на посевах районированных в Оренбургской области сортов озимой пшеницы. Цель работы - определить на основе собственных многолетних научных исследований возможные величины коэффициента использования ФАР в экологических условиях степной зоны Южного Урала. Для каждого года исследований мы выявляли среднюю величину коэффициента использования ФАР на формирование биологического урожая и величину коэффициента использования ФАР, приходящуюся на формирование зерна.
Результаты исследований. В резко континентальных условиях степной зоны Южного Урала метеорологические условия по годам значительно варьируют, что определяется как наличием в отдельные годы вполне благоприятных по увлажнению условий в течение всего вегетационного периода, так и весьма неблагоприятных условий, прежде всего по отдельным периодам, что наблюдается значительно чаще. В наших исследованиях формирование общей биомассы и аккумулирование в ней энергии ФАР в значительной степени определялось именно условиями года, что, по-видимому, связано со значительной продолжительностью вегетации озимых культур. Кроме того, варьирование метеоусловий по меж-фазным периодам отражается на соотношении коэффициентов использования энергии ФАР, приходящихся на биологический и хозяйственный урожай.
Для оценки эффективности использования ФАР посевом озимой пшеницы все годы исследований (с 1985 по 2003 гг.) были разделены на группы по продуктивности культуры: с низкой, средней и высокой урожайностью (табл. 1).
Следует отметить, что накопление биомассы растениями зависит от интенсивности процесса фотосинтеза, определяемой большим количеством внутренних и внешних условий. Именно влияние этих условий и определяет эффектив-
1. Использование ФАР посевом озимой пшеницы
Группа лет по урожайности Годы Урожайность сухой биомассы, т/га Коэффициент использования ФАР, %
общий зерно Е биол. Е хоз.
1986-1987 7,99 1,35 1,14 0,19
1987-1988 6,32 1,40 0,68 0,15
1988-1989 6,17 1,45 0,81 0,19
1 1994-1995 6,25 1,48 0,87 0,21
1997-1998 4,56 1,16 0,70 0,18
1998-1999 6,45 1,83 1,08 0,31
по группе 6,29 1,45 0,88 0,21
1985-1986 9,62 2,41 1,26 0,31
1990-1991 8,39 2,00 1,21 0,27
1991-1992 10,54 2,33 1,43 0,32
2 1996-1997 6,89 2,65 0,96 0,37
1999-2000 8,14 1,96 1,09 0,26
2001-2002 10,41 2,46 1,37 0,32
по группе 9,00 2,30 1,22 0,31
1989-1990 9,32 2,88 1,24 0,38
1992-1993 13,10 3,17 1,79 0,43
3 1993-1994 8,99 3,54 1,30 0,51
2000-2001 13,02 3,18 1,90 0,46
2002-2003 13,94 3,42 1,30 0,32
по группе 11,67 3,24 1,51 0,42
Ср. 1985-2003 8,83 2,27 1,18 0,30
ность использования энергии ФАР и большую вариабельность показателей.
В многолетних исследованиях в условиях степной зоны Южного Урала коэффициент использования ФАР на формирование общей биомассы посевом озимой пшеницы колебался по годам от 0,68 до 1,90 % и зависел, в основном, от условий увлажнения в период весенне-летней вегетации. По первой группе лет исследований его величина в среднем составила 0,88% с колебаниями от 0,68 до 1,14%; по второй - 1,22% с колебаниями от 0,96 до 1,43%; по третьей - 1,51 с колебаниями от 1,24 до 1,90%.
В среднем по группам идет и увеличение коэффициента использования энергии ФАР, приходящейся на формирование хозяйственного урожая. Вместе с тем коэффициент корреляции между коэффициентами использования ФАР на биологический и хозяйственный урожаи составляет лишь 0,77, что, по-видимому, отражает большое влияние метеорологических факторов на процессы перераспределения пластических веществ между вегетативными и генеративными органами. При этом более благоприятные условия приводят к увеличению величины коэффициента энергии ФАР, приходящейся на хозяйственный урожай. Так, например, Ебиол. во второй группе по сравнению с первой увеличивался в
1,39 раза, а Ехоз - в 1,48 раза. Аналогичная зависимость отмечена и по третьей группе. Этим, на наш взгляд, внутри групп по урожайности можно объяснить некоторое несоответствие между продуктивностью посева и коэффициентом использования ФАР, приходящейся на хозяйственный урожай.
В целом исследования показали, что в экологических условиях степной зоны Южного Урала использование приходящей ФАР посевами озимой пшеницы на биологический и хозяйственный урожаи может составлять, соответственно, в низкоурожайные годы до 1,14 и 0,31%, в среднеурожайные годы - до 1,43 и 0,37%; в высокоурожайные - до 1,90 и 0,51%.
Литература
1. Шульгин, И.А. Архитектура растений пшеницы как фактор их продуктивности / И.А. Шульгин, И.П., Щербина, С.С. Айдосова, Т.В. Панкрухина, И.Ю. Галушевская // Биологические науки. 1986. № 5. С. 5-25.
2. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Н.Н. Третьяков [и др.]. М.: Колос, 1998. 640 с.
3. Ничипорович, А.А. Задачи работ по изучению фото-синтетической деятельности растений как фактора продуктивности / А.А. Ничипорович // Фотосинтезирующие системы высокой продуктивности. М.: Наука, 1966. С. 7-50.
4. Вольская, Н.А. Коэффициент использования фотосинтетически активной радиации (ФАР) в условиях недостаточного увлажнения / Н.А. Вольская // Научно-технический бюллетень ВНИИ зернового хозяйства. 1987. № 64. С. 25-29.
