Семенная продуктивность пшеницы озимой в зависимости от предшественников, погодных условий и сортовых особенностей в Западной Лесостепи Украины Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.11:631.526.3

В. В. ГЛИВА, И. С. ВОЛОЩУК СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ПШЕНИЦЫ ОЗИМОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ, ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ И СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ В ЗАПАДНОЙ ЛЕСОСТЕПИ УКРАИНЫ

(Поступила в редакцию 21.03.14)

На основании исследований, проведенных в 2010-2013 гг., On the basis of research conducted in 2010-2013, we have

доказана высокая корреляционная зависимость между коли- proven high correlation dependence between the number of

чеством углеводов в узлах кущения, перезимовкой растений, carbohydrates in nodes of tillering, wintering of plants, as well

а также урожайностью семян пшеницы озимой, на которые as seed productivity of winter wheat, which are much influenced

имеют большое влияние сортовые особенности, погодные by variety features, weather conditions during vegetation period

условия периода вегетации и предшественники. and predecessors.

Введение

Зимостойкость растений формируется на определенных этапах их онтогенеза в условиях замедления темпов роста и перехода растений в состояние покоя. Она повышается вследствие закалки до минусовых температур и проходит в две фазы.

Первая фаза закаливания происходит на свету при сниженных плюсовых температурах (днем до 10 °С, ночью более 0 °С) и умеренной влажности. При таких условиях ростовые процессы в растениях замедляются и даже полностью прекращаются - одновременно происходят перестройки обмена веществ. Особое значение в развитии устойчивости растений к морозу на первой фазе закаливания имеет накопления глюкозы, фруктозы, сахарозы и других олиго-сахаров. Образование углеводов в процессе фотосинтеза достаточно интенсивное, однако расходы их на дыхание и рост в условиях пониженной температуры уменьшаются.

Вторая фаза закаливания начинается при более низких температурах (на несколько градусов ниже 0 °С) и не нуждается в свете, поэтому может происходить в растениях, находящихся под снежным покровом. Во время второй фазы продолжается отток из клеток большей части воды, которая может замерзнуть, в межклеточное пространство. Водоудерживающая способность углеводов и других осмотические активных соединений (в т.ч. пролина), которые накопились во время первой фазы, способствует сохранению части воды в цитоплазме. Кроме того, сахара, низкомолекулярные белки и другие вещества выполняют защитную функцию в отношении мембран и биоколлоидов клеток. Даже при минусовых температурах (-3 ... -9 °С) в растениях пшеницы может происходить превращение углеводов - растет количество фруктозы и сахарозы, а содержание олиго-сахаров уменьшается.

Анализ источников

Способность растений озимой пшеницы выдерживать длительное воздействие отрицательных температур в состоянии прекращения роста и глубокого покоя характеризует зимостойкость сортов

[1-3].

Устойчивость к воздействию низких температур растения приобретают в результате адаптации к закалке. Она определяется комплексом как специфических, так и неспецифических структурных, фи-зиолого-биохимических и молекулярно-генетических изменений и зависит от сбалансированности основных звеньев метаболизма, в частности от характера обмена углерода, который отвечает за перепрограммирование общего метаболизма клетки при пониженных температурах [4-6].

Увеличение содержания в клетках водорастворимых углеводов - сахарозы, глюкозы, фруктозы, раффинозы и других соединений является одной из адаптивных реакций растений на воздействие холода. Значение сахаров как главных защитных веществ в развитии устойчивости озимой пшеницы к морозу несомненное, поскольку они играют важную роль в обеспечении структурной и функциональной стабильности клеток в условиях потери ими воды [7-11].

Почвенно-климатические условия Западной лесостепи специфические, в частности большое количество осадков, низкое естественное плодородие, повышенная кислотность, промывной режим почвы, резкие температурные изменения в зимний период бывают не всегда, приводит к хорошей перезимовке растений озимых зерновых культур.

Целью наших исследований было изучение зависимости между количеством накопленных сахаров в узлах кущения растений пшеницы озимой и их перезимовкой при выращивания по предшественникам (рапс озимый, овес) в специфических условиях Западной Лесостепи.

Методы исследования

Исследования проведены на протяжении 2010-2013 гг. в лаборатории семеноводства Института сельского хозяйства Карпатского региона НААН Украины.

Почвенно-климатические условия западного региона Украины являются наиболее пестрыми, так как в нем сосредоточены четыре природные зоны (Полесье - 27 %, Западная Лесостепь - 37 %, Прикарпатская равнина и Закарпатская низменность - 16 %, а также горные Карпаты - 20 %).

Почвы опытного участка серые лесные поверхностно оглеенные среднесуглинистые. Агрохимические показатели пахотном слоя: состав гумуса (по Тюрину) - 1,7 %, сумма поглощенных оснований -

13.7 мг-экв на 100 г почвы, лужногидролизованный азот (по Корнфилду) - 89,6 мг/кг почвы, подвижный фосфор и обменный калий (по Кирсанову), соответственно 69,5 и 68,0 мг/кг. По градации такой грунт имеет очень низкое обеспечение азотом, среднее - фосфором и низкое - калием. Реакция почвенного раствора (рНсол - 5,4) - слабокислая. При исследовании изучали сорта пшеницы озимой лесостепного экотипа - Олеся, Царевна, Романтика, Лесная песня, Отрада, Золотоколосая, Крижинка, Деметра, Ясочка, Лыбидь.

Технология выращивания пшеницы озимой общепринятая для зоны. Норма высева семян -5,5 млн. шт./га. Защита семян - Витавакс 200ФФ, 34 % в.с.к. (3 л/т); растений - гербициды: Раундап, 48 % в.р. (4,0 л/га); Гранстар, 75 % в.р. (0,025 г/га); фунгицид: Фалькон Доу к.е. (0,6 л/га). Уровень минерального питания N30P90K90 под предпосевную культивацию + N30 (IV этап органогенеза) + N30 (VII этап органогенеза).

Исследования проводились по общепринятым методикам (Г. К. Фурсова, Д. И. Фурсов, В. В. Сергеева, 2004; В. П. Омелюта, И. В. Григорович, В. С. Чабан [и др.], 1986; Н. В. Петерсон, Т. А. Черномырдина, Е. К. Куриляк, 1993; М. А. Майсурян, 1970; Б. А. Доспехов, 1973; ДСТУ 4138-2002; Г. В. Лоза, У. Е. Ядовенко, В. Е. Волк [и др.], 1980).

Основная часть

В погодных условиях 2010-2012 гг. температурный порог течения первой фазы закалки (снижение температуры воздуха до 5,8 оС) наступил в 2010 и 2011 гг. в I декаде, а в 2012 г. в III декаде октября.

В 2010 г. количество сахаров в узлах кущения в среднем у сортов составляла 28,1 %. Сорта в зависимости от биологических свойств по-разному накапливали защитные вещества. Высокий процент содержания сахаров в течение закалки осенью наблюдали у сортов: Царевна - 31,1 %, Романтика -30,0, Ясочка - 29,4 %, несколько ниже - у Крижинки - 25,9 %, Деметры - 26 %.

На период закалки растений в 2011 г. повлияло отсутствие осадков, которые в октябре составили 1/3, а в ноябре - 1/12 часть от средних многолетних данных, поэтому среднее количество сахаров в узлах кущения во всех сортов составило 22,1 %. Высоким содержанием сахаров отмечались сорта: Лесная песня - 23,8 %, Царевна - 23,5, Романтика - 23,1 %. В 2012 г. средний процент этого показателя был на уровне 2010 г. и составил 28,2 %.

При среднем проценте накопленных сахаров (24,3-28,5 %) по предшественнику рапсу озимом наблюдали достоверные различия между сортами и по годам исследований (табл. 1). Наибольшее количество сахаров накапливали сорта: Царевна - 28,5 %, Романтика - 27,7, Ясочка - 27,6 %; меньшую: Крижинка - 24,3 %, Деметра - 24,9, Золотоколосая и Лыбидь соответственно 25,4 и 25,6 %. Низкий уровень сахаров по всем сортам наблюдался в 2011 г. - 21,4-23,8 %, что было обусловлено низким развитием растений из-за недостатка влаги в осенний период. По предшественнику овсу содержание сахаров достигало 24,3-27,9 %. Сортовые различия по этому показателю были в пределах 0,4-2,5 %. В пределах ошибки (НИР05 1,42-1,87) было содержание сахаров у сортов Лесная песня, Романтика и Царевна соответственно 27,5; 27,7 и 27,9 %, наиболее низкий - у сортов Крижинка, Деметра.

Высокий процент содержания углеводов формировали сорта в благоприятный 2012 г. - 25,531,4 %. При НИР05 1,71-1,89 наблюдалось влияние сортовых особенностей на накопление углеводов. Наибольший процент сахаров накапливали сорта: Ясочка - 27,6 %, Романтика - 27,7, Царевна -

28.8 %.

Таблица 1. Содержание сахаров в узлах кущения растений пшеницы озимой при вхождении в зиму по предшественнику (среднее за 2010-2012 гг.), %

Сорт Группа спелости Предшественник Реакция сорта на предшественник, %

рапс озимый (контроль) овес

% ± к контролю % ± к контролю

Олеся (контроль) ср 26,0 - 25,4 - 0,6

Царевна ср 28,5 2,5 27,9 2,5 0,6

Романтика ср 27,7 1,7 27,7 2,3 0,0

Лесовая песня ср 27,3 1,3 27,5 2,1 0,2

Отрада ср 26,9 0,9 26,1 0,7 0,8

Среднее - 27,3 - 26,9 - 0,4

Золотоколосая (контроль) сс 25,4 - 24,9 - -0,5

Крижинка сс 24,3 -1,1 24,3 0,6 0,0

Деметра сс 24,9 -0,5 24,3 0,6 -0,6

Ясочка сс 27,6 2,2 26,8 1,9 -0,8

Лыбидь сс 25,6 0,2 25,3 0,4 -0,3

Среднее - 25,6 - 25,1 - -0,4

Н1Р05 - 1,71-1,89 - 1,42-1,87 - -

По предшественнику овсу содержание углеводов было ниже на 0,3-0,8 %. При среднем значении НИР05 1,65 можно утверждать, что существенных преимуществ предшественников не наблюдалось, большее влияние имели сортовые особенности и погодные условия в годы исследований.

За три года наших исследований средний процент перезимовки растений озимой пшеницы был высоким (рис. 1). По предшественнику рапсу озимому он составлял в пределах 89,9-96,3 % (НИР05 1,28-2,63). По овсу перезимовка составляла 93,4-96,9 % (НИР05 1,82-2,72). Сортовая реакция перезимовки растений на предшественник была в пределах от -0,6 до 3,5 %. Больше реагировали на предшественник сорта: Деметра, Ясочка, Отрада.

Рис 1. Зимовка растений озимой пшеницы в зависимости от предшественников и сортовых особенностей (среднее за 2011-2013 гг.), % Таблица 1. Факторы, влияющие на зимовку растений озимой пшеницы

Фактор Сила воздействия НИР05

А (сорт) 0,21 1,23

В (предшественник) 0,04 0,55

С (годы исследований) 0,25 0,68

АВ 0,08 1,74

АС 0,11 2,14

ВС 0,00 0,95

АВС 0,04 3,02

Остаток 0,27 -

Точность опыта = 1,12 % | Вариация данных = 3,16 %

Декабрь 2010 г. был холодным по сравнению со среднемноголетними данными: температура воздуха составила -3,5 °С при норме -1,8 оС, а сумма осадков в виде снега в полтора раза превосходила норму (73,1 мм при норме 48 мм - 152 %). Несколько теплее был январь 2011 г. При среднемесячной норме -4,6 оС температура составляла -1,1 оС, а сумма осадков на 22 % была выше. Температурные условия февраля были в пределах среднемесячной нормы. В этом месяце выпало лишь 67 % осадков. Такие условия способствовали хорошей перезимовке растений.

На погодные зимние условия, сложившиеся в 2011 г., больше реагировали сорта Крижинка, Деметра, Лесная песня. Зимние месяцы декабрь 2011 г., январь и февраль (2012 г.) были теплыми. Температура воздуха в декабре составила +1,8 оС, при равнозначном таком отрицательном показателе (-1,8 оС), а количество осадков соответствовало норме. В январе температура воздуха на 2,0 °С была выше а в феврале на -4,5 оС ниже при количестве осадков в пределах среднемноголетних показателей. Критических снижений температуры воздуха на уровне узла кущения не наблюдалось, поэтому перезимовка растений по предшественнику рапс озимый составляла 88,8-95,4 %, по овсу - 89,2-96,4 %.

Наблюдался разный процент перезимовки у сортов, который заложен генетически. Так, при НИР05 1,28 по предшественнику рапс озимый и НИР05 2,59 - по овсу только сорта Царевна и Золотоколосая имели одинаковую устойчивость к условиям перезимовки. Больше реагировали на предшественников Крижинка, Деметра, Олеся, Лыбидь.

Погодные условия декабря 2012 г. были в пределах средних многолетних показателей. В январе 2013 г. температура воздуха была на 1,5 оС выше по сравнению с нормой, а в феврале на -2,0 оС. Только в январе количество осадков выпало вдвое нормы. Резких перепадов температуры не наблюдалось, что обеспечило уровень перезимовки растений по рапсу озимому в пределах 93,7-97,9 % (НИР05 1,32), по овсу - 95,2-98,0 % (НИР05 1,82) (в пределах ошибки). Реакция сортов пшеницы озимой на предшественников была в пределах 0,1-1,5 %. На предшественников в погодных условиях зимы больше реагировали сорта Олеся, Отрада, Крижинка.

Подтвердить или опровергнуть гипотезы о статистической связи между несколькими переменными величинами мы смогли с помощью корреляционного анализа, который базируется на представлениях плотности корреляционных связей между определенными исследуемыми свойствами (разработан К. Пирсоном).

Корреляционная зависимость перезимовки растений озимой пшеницы от содержания накопленных сахаров в узлах кущения была высокой как по предшественнику рапсу озимому г = +0,620 ... +0,877, так и по овсу - г = +0,565 ... +0,998. По обоим предшественникам высокий коэффициент корреляции имели сорта: Олеся - г = +0,845; +0,986; Царевна - г = +0,877; +0,956; Деметра - г = +0,717; +0,951; Лыбидь - г = +0,712; +0,887. Семенная продуктивность озимой пшеницы предшественника рапса озимого была в пределах 3,86-4,33 т/га. Высокий урожай семян 4,29-4,33 т/га сформировали сорта среднеранней группы спелости: Царевна, Лесная песня, Романтика, несколько ниже - Крижинка - 3,86 т/га, Золотоколосая -3,87 т/га. По предшественнику овсу средняя урожайность семян была в пределах 3,49-3,94 т/га. Наивысшую урожайность семян обеспечили сорта Ясочка (сс) - 3,94 т/га, Лыбидь (сс) - 3,81 т/га, Романтика (ср) - 3,77 т/га, а самая низкая - Крижинка (сс) - 3,49 т/га, Олеся (ср) - 3,58 т/га.

Рис. 2. Урожайность семян пшеницы озимой в зависимости от предшественников и сортовых особенностей (среднее за 2011-2013 гг.), т/га

По сравнению с предшественником рапсом озимым урожайность семян по предшественнику овсу была меньше на 0,27-0,70 т/га. Между группами спелости сортов раннеспелой группы и среднеспелой разница составляла 0,16 т/га. Наиболее требовательными к предшественнику были сорта Романтика, Царевна, Лесная песня, которые снижали урожайность семян по овсу соответственно на 0,56; 0,58; 0,70 т/га. Сорта среднеспелой группы Золотоколосая и Лыбидь были более пластичным, поэтому сравнительнос рапсом озимым, как предшественником, реагировали несколько снижением урожайности семян - 0,27 и 0,29 т/га. На урожайность семян озимой пшеницы в зависимости от предшественников повлияли следующие факторы: 68 % - погодные условия, 13 % - предшественники, 6% -сорт, 6 % - взаимодействие сорта и погодных условий.

Таблица 2. Факторы, влияющие на урожайность семян озимой пшеницы

Фактор Сила воздействия НИР05

А (сорт) 0,06 0,07

В (предшественник) 0,13 0,05

С (годы исследований) 0,68 0,04

АВ 0,01 0,10

АС 0,06 0,13

ВС 0,01 0,06

АВС 0,02 0,18

Остаток 0,03

Точность опыта = 2,44 % | Вариация данных = 14,79 %

Корреляционная зависимость урожайности семян сортов от перезимовки растений по предшественникам была как отрицательной, так и положительной (табл. 3).

Таблица 3 . Корреляционная зависимость формирования урожайности семян озимой пшеницы в зависимости от перезимовки растений по разным предшественникам (среднее за 2010-2012 гг.)

Сорт Группа спелости Предшественник

рапс озимый (контроль) овес

перезимовка растений, % урожайность семян, т/га г перезимовка растений, % урожайность семян, т/га г

Олеся (контроль) ср 94,9 3,99 -0,113 95,4 3,58 -0,779

Царевна ср 96,3 4,29 +0,826 96,9 3,71 +0,187

Романтика ср 95,2 4,33 +0,223 95,8 3,77 -0,123

Лесная песня ср 94,2 4,31 +0,393 94,9 3,61 -0,146

Отрада ср 95,1 4,00 +0,332 96,1 3,68 +0,052

Золотоколосая сс 93,5 3,87 +0,283 93,6 3,60 +0,239

Крижинка сс 92,9 3,86 -0,058 93,4 3,49 +0,264

Деметра сс 92,0 4,01 -0,118 94,4 3,60 +0,266

Ясочка сс 95,6 4,31 +0,909 95,0 3,94 +0,809

Лыбидь сс 93,7 4,10 +0,136 94,2 3,81 +0,053

Среднее 94,3 4,10 95,0 3,67

НИР05 1,28-2,63 0,13-0,18 1,82-2,73 0,11-0,15

Примечание: от 0 до 0,33 - слабая, 0,33 до 0,66 - средняя, 0,66 до 1,00 - сильная, 1,00 - полная, как для прямой, так и обратной корреляции.

По рапсу озимому она колебалась от -0,113 (Олеся) до +0,909 (Ясочка), по овсу - от -0,779 (Олеся) до +0,809 (Ясочка).

Заключение

1. Существенных преимуществ по предшественникам на накопление углеводов в узлах кущения озимой пшеницы не обнаружено. Этот показатель зависел от сортовых особенностей и погодных условий осеннего периода, которые влияли на прохождение фаз закалки растений. Наибольший процент содержания углеводов по предшественнику рапс озимый (28,6 и 28,8) был в 2010 и 2012 гг., в частности у сортов: Ясочка - 27,6 %, Романтика - 27,7, Царевна - 28,5 %, а самый низкий - в 2011 г.

2. Зимовка растений зависела от погодных условий зимне-весеннего периода, адаптивных свойств сортов, предшественников и составляла 92,9-96,3 % по рапсу озимому, и 93,4-96,9 % - по овсу.

3. Корреляционная зависимость между количеством углеводов в узлах кущения и перезимовки за двух предшественников была высокой.

4. Семенная продуктивность озимой пшеницы по предшественнику рапсу озимому сформировалась на уровне 3,86-4,33 т/га, по овсу - 3,49-3,94 т/га. Снижением урожайности семян на 0,56 т / га; 0,58 и 0,70 т/га реагировали сорта: Романтика, Царевна, Лесная песня. Более пластичными были Зо-лотоколосая, Лыбидь

ЛИТЕРАТУРА

1. Моргун, В. В. Зимо- i морозостшюсть озимих злакових культур / В. В. Моргун, П. С. Майор // Фiзiологiя рослин: Проблеми та перспективи розвитку. - К.: Логос, 2009. - Т. 2. - С. 105-165.

2. Трунова Т. И. Растение и низкотемпературный стресс / Т. И.Трунова // 64-е Тимирязевское чтение. - М., 2007. - 54 с.

3. Туманов, И. И. Физиология закаливания и морозостойкости растений / И. И. Туманов. - М. : Наука, 1979. - 352 с.

4. Couee, I. Involvement of soluble sugars in reactive oxygen species balance and responses to oxidative stress in plants / I. Couee, C. Sulmon, G. Gouesbet // J. Exp. Bot. - 2006. - 57, N 3. - P. 449- 459.

5. Metabolomics of temperature stress / C. Guy, F. Kaplan, J. Kopka, D. K. Hincha // Physiol. plant. - 2008. - 132. - P. 220-235.

6. Additional freeze hardiness in wheat acquired by exposure to -3 °C is associated with extensive physiological, morphological, and molecular changes / E. M. Herman, K. Rotter, R. Premakumar [et al.] // J. Exp. Bot. - 2006. - 57, N 14. - P. 3601-3618.

7. Kalberer, S. R. Deacclimation and reacclimation of cold-hardy plants: Current understanding and emerging concepts / S. R. Kalberer, M. Wisniewski, R. Arora // Plant Sci. - 2006. - 171. - P. 3-16.

8. Sheen, J. Sugars as signaling molecules / J. Sheen, L. Zhow, J. C. Jang // Curr. Opin. Plant Biol. - 1999. - 2. - P. 410-418.

9. Frost hardiness depending on carbohydrate changes during cold acclimation in wheat / A. Vagujfalvi, I. Kerepesi, G. Galiba [et al.] // Plant Sci. - 1999. - 144, N 2. - P. 85-92.

10. Valluru, R. Plant fructans in stress environments: emerging concepts and future prospects / R. Valluru, W. Van den Ende // J. Exp. Bot. - 2008. - 59, N 11. - P. 2905-2916.

11. Майор, П. С. Вмгст розчинних цукрГв у рослинах озимо! пшениц протягом осшньо-зимового перюду / П. С. Майор, Г. Я. Козгна, Л. В. Сливка // Физиология и биохимия культурных растений. - 2010. - Т. 42. - № 2. - С. 174-183.

УДК 633.11 «324»:631.445.24:631.84

В. Б. ВОРОБЬЕВ, В. В. КОЗЛОВА, Е. Ф. ВАЛЕЙША

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ,

ВОЗДЕЛЫВАЕМОЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ ПРИ РАЗНЫХ ДОЗАХ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ

(Поступила в редакцию 24.03.14)

Установлено, что по мере увеличения дозы азотного удоб- We have established that increased dose of nitrogen fertilizer

рения оптимальный уровень гумусированности почвы возрас- increases optimal level of the content of humus in the soil. During тает. При возделывании озимой пшеницы на фоне N19P80K120 cultivation of winter wheat on the background of N19P80K120 without

без азотных подкормок оптимальное содержание гумуса со- nitrogen additional feeding, optimal content of humus amounted to

ставило в среднем за 2 года 1,61 %. Внесение N90 ранней весной 1.61% on average in two years. Application of N90 in early spring

увеличило значение данного показателя до 1,77 %. При допол- increased the value of this indicator up to 1.77%. With additional

нительных азотных подкормках в дозе 30 кг/га действующего nitrogen feeding in the dose of 30 kg/ha of acting substance in the

вещества в фазу конец кущения - начало выхода в трубку и phase of the end of tillering-beginning of stalk-shooting and the

фазу флагового листа оптимальное содержание гумуса воз- phase of flag leaf, the optimal content of humus increased up to 1.84

росло соответственно до 1,84 и 2,03 %. and 2.03% correspondingly.

Введение

Общеизвестно, что содержание и запасы гумуса являются объективными показателями, с помощью которых можно достаточно точно оценить потенциальное плодородие почвы. Вместе с тем они не всегда характеризуют ее эффективное плодородие. Поэтому в литературе встречаются довольно противоречивые мнения о влиянии содержания гумуса на урожай сельскохозяйственных культур.