CC BY
30
УДК 633 «324»:631.671
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ВЛАГИ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИ АКТИВНОЙ РАДИАЦИИ ОЗИМЫМИ КУЛЬТУРАМИ
И. Ф. Каргин, доктор с.-х. наук, профессор; В. Е. Камалихин, канд. с.-х. наук, доцент Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, е-mail: [email protected]
В. С. Калентьев Мордовская сортоиспытательная станция
Р. А. Захаркина, канд. экон. наук, доцент; Ю. И. Каргин, канд. экон. наук, доцент Саранский кооперативный институт
А. А. Ерофеев, канд. с.-х. наук Филиал ФГУ «Россельхозцентр» по Республике Мордовия
Дана сравнительная оценка эффективности использования ресурсов влаги и фото-синтетически активной радиации (ФАР) озимыми культурами (пшеницей, рожью, тритикале). Показано, что коэффициенты водопотребления и ФАР менялись в зависимости от сорта.
Ключевые слова: озимые зерновые культуры, рожь, пшеница, тритикале, сорт, пар, коэффициент водопотребления, КПД ФАР.
Для выживания организмов в стрессовых ситуациях важное значение имеет их высокая энергетическая мощность [2]. Наиболее конкурентоспособными будут организмы, которые способны использовать максимальное количество энергии в единицу времени. Это дает организму большие возможности для поддержания устойчивости и повышения организованности структур и функций [15, 16]. Такое свойство устойчивого неравновесного состояния живых организмов характеризуется тем, что свободная энергия их не соответствует минимуму [2]. Оно достигается рациональным использованием энергии солнечной радиации, без которой не может быть фотосинтеза растений.
Согласно исследованиям Н. И. Гойса, А. П. Ларина, Н. А. Перелет [6] КПД относительно поглощенной ФАР для озимой пшеницы составляет 1,1...6,3, а озимой ржи -2,3 %. КПД определяется используемым сортом, внесением удобрений, нормами посева, условиями среды и пр. Но полученные в экспериментах результаты трудно сравнимы, так как определялись они по разным методикам, в различных условиях, КПД ФАР рассчитан без учета периода времени, что и послужило основанием для данного исследования.
В засушливых условиях основные требования к культурам и сортам заключаются в максимальном использовании и экономном расходовании ресурсов солнечной
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 31
энергии и почвенной влаги [14, 17]. При оптимальных показателях влагообеспечен-ности, концентрации диоксида углерода в воздухе степень усвоения солнечной радиации растениями возрастает. В исследованиях В. И. Малышева [12] выявлена неодинаковая потребность в почвенной влаге различных полевых культур в период роста, развития и формирования урожая на выщелоченных черноземах саратовского правобережья. Наиболее низкий коэффициент водопотребления установлен у гороха - 627, озимой пшеницы - 842 и озимой ржи - 984.
По данным Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных растений, на долю сорта и семенного материала приходится 30...50 % общего роста урожайности [3]. Поэтому качество посевного материала определяет устойчивость и стабильность всего агропромышленного комплекса, а проблема семеноводства является основой технологической модернизации существующих агротехнологий [5, 13].
В условиях 2010 г. наиболее устойчивыми к засухе культурами оказалась озимые, которые занимали в 2009 г. в Республике Мордовия 42,9 % посевов зерновых и зернобобовых культур. При циклически повторяющихся засухах особую значимость приобретает выбор сортов и предшественников, которые обеспечивали бы наиболее эффективное использование ресурсов влаги и солнечной радиации.
Целью проведённых исследований являлась оценка эффективности использования ресурсов солнечной энергии и влаги сортами озимых культур, рекомендованными для интенсивных технологий в Республике Мордовия.
Исследования выполнены в условиях Мордовской сортоиспытательной станции. Почва - чернозем выщелоченный. Содержание гумуса в пахотном слое составляет 7,72.8,40 %; легкогидролизуемого азота -9,13.10,34 мг/100 г почвы; Р2О5 и К2О по Кирсанову - 37,1.41,9 и 29,9.33,0 мг/100 г почвы соответственно; рН 4,9.5,3. Размер делянок 50 м2. Повторность 4-кратная. Уборку проводили комбайном со всей делянки.
Количество продуктивной влаги, используемой растениями на формирование урожая определяли по формуле
W=Жо+Рха-Щу,
где Wo - запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на момент посева, мм; Р - количество осадков, выпадающих за период вегетации культуры, мм; а - коэф-
фициент полезного использования осадков; Wy - запасы влаги на момент уборки, мм. Для озимых культур а составляет 0,7.0,9 [1].
Коэффициент водопотребления определяли как количество влаги, израсходованной на транспирацию и непродуктивное испарение из почвы на создании единицы урожая. Данный коэффициент изменяется в зависимости от культуры, сорта, плодородия почвы, погодных условий и агротех-нологий.
Эффективность использования солнечной радиации рассчитывали по формуле [16]
дУ х100
где д - энергетическая емкость (калорийность) растения в целом, ккал/г; У - биологический урожай общей сухой биомассы, г/см2; - сумма ФАР за вегетационный период, ккал/см2.
Сортовой состав озимых культур в Республике Мордовия характеризуется большим разнообразием. Ведущее место среди них принадлежит озимой пшенице [4], посевы которой занимают 170217 га, или 85 %, а озимой ржи и тритикале - 26131 га (13 %) и 3769 га (1,9 %) соответственно.
Более высокой продуктивностью характеризуются озимая рожь и тритикале [7]. Если принять за 100 % урожайность озимой пшеницы, то урожайность озимой ржи составляет 117 %, а озимой тритикале -116 %. Учитывая, что озимая рожь более устойчива к неблагоприятным метеорологическим условиям, может расти на малоплодородных почвах, в том числе песчаных, целесообразно расширять площади под этой культурой.
Большими возможностями в повышении потенциала продуктивности, содержания белка и незаменимых аминокислот (лизина, триптофана) обладает тритикале [10, 11]. Эта культура менее требовательна к почвам по сравнению с озимой пшеницей, может произрастать на слабокислых почвах. Содержание белка на 1,0.1,5 % выше, чем у пшеницы, и на 3.4 % больше, чем у ржи. Эта культура сочетает в себе высокие хозяйственные признаки пшеницы с высокой зимостойкостью ржи, обладает повышенной устойчивостью к болезням и неблагоприятным почвенно-климатическим условиям.
Интерес к этой культуре связан с ее большими возможностями в связи с устойчивостью к засухе, способностью выдер-
Урожайность озимых культур по сортам, т/га
Таблица 1
Озимая культура Сорт Год Среднее за 3 года
2007 2008 2009 т/га %
Пшеница Мироновская 808 3,45 3,58 5,40 4,14 100
Волжская качественная 3,57 4,48 5,62 4,56 110
Московская 39 4,41 3,97 5,86 4,75 115
Бирюза 3,86 4,17 5,29 4,44 107
Скипетр 4,52 4,42 6,46 5,13 124
Губернатор Дона 4,32 4,62 7,05 5,33 129
Среднее 4,02 4,21 5,95 4,72 100
Рожь Эстафета Татарстана 4,45 5,31 6,93 5,56 100
Таловская 41 4,65 4,28 6,82 5,25 94
Пикассо F1 4,36 5,00 7,94 5,77 126
Среднее 4,49 4,86 7,23 5,53 117
Тритикале Башкирская короткостебельная 3,81 5,15 7,48 5,48 116
живать длительный период притертую ледяную корку и возврат весенних заморозков. В таких условиях особенно четко проявляется преимущество тритикале, воплотившей в себе экологическую пластичность озимой ржи.
Наиболее распространенный сорт озимой пшеницы Мироновская 808 занимает 75 % посевов, но по урожайности значительно уступает другим рекомендованным сортам (Волжская качественная, Московская 39, Скипетр). Только за счет внедрения новых сортов можно увеличить дополнительные сборы пшеницы на 10.24 %.
Исследования показали, что КПД ФАР менялся в зависимости от метеорологических условий, культуры и сорта. Из озимых культур более высокий КПД ФАР был характерен для озимой ржи и тритикале. В среднем по сортам озимой пшеницы КПД ФАР составил 1,59 и был ниже по сравнению с другими культурами на 16. 17 % (табл. 2). Наиболее распространенный сорт озимой пшеницы Мироновская 808 характеризовался самым низким КПД ФАР (1,40), а сорт Скипетр и перспективный сорт Гу-
бернатор Дона - наибольшими (1,73 и 1,80 соответственно). У сортов озимой ржи резких различий в КПД ФАР не отмечено.
Новые сорта озимой пшеницы отличаются низкорослостью, площадью листьев, не превышающей оптимальную даже при высоком агрофоне, и хорошо развитыми генеративными органами. Кроме того, они обладают рядом свойств, которые в целом с перечисленными обеспечивают высокий коэффициент использования ресурсов влаги и солнечной радиации.
В условиях циклически повторяющихся засух особое значение имеет оценка культур и сортов по их способности экономно расходовать ресурсы влаги [8, 9]. Наименее эффективно использовала влагу озимая пшеница. Коэффициент водопотребления озимой ржи по сравнению с пшеницей был меньше на 14 %, а тритикале - на 12 %.
Разные сорта различались по коэффициенту водопотребления (табл. 3). Наибольший отмечен у сорта Мироновская 808 (812), наименьший - у сорта Губернатор Дона (634).
Таблица 2
Сравнительная оценка КПД ФАР сортов озимых культур, %
Озимая культура Сорт Год Среднее за три года
2007 2008 2009
Пшеница Волжская качественная 1,20 1,51 1,89 1,53
Мироновская 808 1,16 1,21 1,82 1,40
Московская 39 1,49 1,34 1,98 1,60
Бирюза 1,30 1,41 1,78 1,50
Скипетр 1,52 1,49 2,17 1,73
Губернатор Дона 1,46 1,56 2,38 1,80
Среднее 1,35 1,42 2,00 1,59
Рожь Эстафета Татарстана 1,50 1,79 2,34 1,87
Таловская 41 1,57 1,44 2,30 1,77
Пикассо П 1,47 1,68 2,68 1,94
Среднее 1,51 1,64 2,44 1,86
Тритикале Башкирская короткостебельная 1,28 1,73 2,52 1,85
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 33
Таблица 3
Сравнительная оценка коэффициента водопотребления озимых культур
Озимая культура Сорт Год Среднее за три года
2007 2008 2009
Пшеница Волжская качественная 773 755 629 719
Мироновская 808 800 944 693 812
Московская 39 626 851 604 694
Бирюза 715 810 646 724
Скипетр 611 765 559 645
Губернатор Дона 639 732 538 634
Среднее 694 809 611 705
Рожь Эстафета Татарстана 620 636 511 589
Таловская 41 593 790 519 634
Пикассо Р1 633 676 446 585
Среднее 615 701 492 603
Тритикале Башкирская короткостебельная 724 656 473 618
Следовательно, для эффективного использования ресурсов влаги и солнечной радиации важнейшее значение имеет совершенствование структуры озимых культур и сортов.
Литература
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство. - М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2005. - 784 с.
2. Бауэер, Э. Теоретическая биология / Э. Бауэер. - М.-Л.: ВИЭМ, 1935. - 206 с.
3. Факторы и условия развития семеноводства сельскохозяйственных культур в Российской Федерации / А. Н. Березкин, А. М. Малько, Л. А. Смирнова [и др.]. - М.: ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА, 2006. - 302 с.
4. Бочкарев, Д. В. Состояние и перспективы развития земледелия в Республике Мордовия / Д. В. Бочкарев, Н. В. Смолин, Т. В. Зайчикова // Нива Поволжья. - 2009. -№ 4 (13). - С. 1-6.
5. Володин, В. М. Совершенствование системы семеноводства Республики Мордовия / В. М. Володин, Ю. И. Каргин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион: Общественные науки. -2007. - № 2. - С. 12-17.
6. Гойса, Н. И. Радиационный режим и продуктивность озимой пшеницы в богарных условиях степной Украины / Н. И. Гойса, А. П. Ларин, Н. А. Перелет // Труды УкрНИГМИ. - 1970. - вып. 94. - С. 5-17.
7. Испытание и комплексная оценка сортов и гибридов сельскохозяйственных культур в 2009 году: информ. материалы -каталог / Мордовская сортоиспытательная станция. - Саранск, 2009. - 68 с.
8. Каргин, В. И. Научные аспекты регулирования влагообеспеченности в высокопродуктивных агроценозах лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис. . доктора с.-х. наук / В. И. Каргин. - Йошкар-Ола, 2009. - 39 с.
9. Каргин, В. И. Режим влажности выщелоченных черноземов Центральной лесостепи России / В. И. Каргин, А. А. Моисеев // Доклады РАСХН. - 2006. - № 8. -С. 20-22.
10. Касынкина, О. М. Биологическая и хозяйственная оценка тритикале в условиях Пензенской области / О. М. Касынкина // Нива Поволжья. - 2010. - № 2(15). - С. 20-23.
11. Кшникаткина, А. Н. Формирование высокопродуктивных агроценозов кормовых культур с использованием адаптивных нетрадиционных растений / А. Н. Кшни-каткина, В. Н. Еськин // Нива Поволжья. -2008. - № 3(8). - С. 35-38.
12. Малышев, В. И. Расход влаги и потребление веществ полевыми культурами при формировании их продуктивности на выщелоченных черноземах саратовского правобережья: автореф. дис. . канд. с.-х. наук / В. И. Малышев. - Саратов, 1996. -29 с.
13. Семин, А. С. Научные и организа-циионные основы семеноводства в условиях перехода Российской Федерации к рыночным отношениям: автореф. дис. . доктора с.-х. наук / А. С. Семин. - М., 1999. - 53 с.
14. Смолин, Н. В. Влияние аномальных метеорологических условий на урожайность озимых культур в Республике Мордовия / Н. В. Смолин, Ю. Н. Журавлева, С. Е. Хлевина // Вестник Саратовского гос-агроуниверситета им. Н. И. Вавилова. -2008. - № 7. - С. 42-46.
15. Смолин, Н. В. Влияние регуляторов роста на продуктивность озимой ржи и устойчивость к биотическому и абиотическому стрессам / Н. В. Смолин, А. С. Савельев, А. А. Синьков // Агро ХХ1. - 2009. - № 10. -С. 34.
16. Тооминг, Х. Г. Солнечная радиация и формирование урожая / Х. Г. Тооминг. -Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 200 с.
17. Тулайков, Н. М. Избранные произведения / Н. М. Тулайков. - М.: Сельхозиз-дат, 1963. - 312 с.
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 35
