CC BY
56
Влияние условий внешней среды на эффективность использования яровой
V X V
пшеницей минеральных удобрений
Н.А. Головоченко, м.н.с, А.П. Головоченко, д.с.-х.н., В.В. Глуховцев, д.с.-х.н., академик РАСХН, ГНУ Поволжский НИИСС им. П.Н. Константинова
Эффективность использования минеральных удобрений на зерновых культурах в Среднем Поволжье тесно связана с погодными условиями вегетации и распространением болезней и вредителей: в условиях засухи она снижается, при достаточном увлажнении — повышается. Характер этой связи изучен в многолетнем исследовании на яровой пшенице.
Цель исследований: определить влияние на урожайность яровой пшеницы условий внешней среды и на их фоне — минеральных удобрений, вносимых при посеве.
Методика исследований. Многолетний опыт (2003—2007 гг.) был проведен на 8—10 сортах яровой мягкой пшеницы с дозами внесения удобрений (азофоски) в диапазоне 48—280 кг действующего вещества NPK и норме высева 5,0 млн. семян на 1 га. Удобрения разбрасывались перед культивацией, за которой следовал посев. Каждый вариант полевого опыта высевался на делянках 22—25 м2 в 4-х повторениях на полях селекционного севооборота № 1 Поволжского НИИСС. Посев, уход, учеты, наблюдения проводились согласно методикам Госкомиссии по сортоиспытанию, фитопатологических оценок [1—3]. Метеоданные получены с метеопоста Самарской ГСХА.
Результаты исследований. Условия внешней среды определялись интегрированными характеристиками, представленными биотическим, абиотическим индексами, индексом внешней среды. Последний представляет собой обобщенную оценку воздействий на растения факторов природного происхождения [4].
На представительной выборке вариантов опыта (n=93) за 5 лет исследований была построена математическая модель (гиперболическая регрессия) зависимости урожайности яровой мягкой пшеницы от доз припосевных минеральных удобрений при различных условиях вегетации растений (1):
У = 29,4595 - 17,4890 ■ Х1 - 9,5139 ■ Х2 +
+ 0,0271 ■ Х3 - 33,2798 ■ Х1 ■ Х2 - 0,0056 ■ (1)
■ Х1 ■ Х3 - 0,0303 ■ Х2 ■ Х3, где У - урожайность, ц/га У {7,7; 33,6};
Х1 - индекс биотических факторов сорта (ИБ), Х1 {0,067; 0,382};
Х2 - индекс абиотических факторов сорта (ИА), Х2 {0,244; 0,750};
Х3 — дозы действующего вещества суммы
МРК минеральных удобрений, кг/га, Х3
{0; 280}.
Эмпирический критерий Фишера модели Бэмп. = 60,596 > Б01 = 1,765, следовательно, уравнение регрессии адекватно опытным данным на 1%-ном уровне значимости.
Уравнение (1) показывает, что с увеличением индексов урожайность в среднем по сортам и годам снижалась в опыте и возрастала с ростом доз минеральных удобрений. При увеличении индекса ИБ на 0,100 урожайность уменьшалась по прямому эффекту (действию) (-17,4890 • Х1) на 1,7 ц/га, а индекса ИА (-9,5139 • Х2) — на 1,0 ц/га. Согласно модели (1) следует, что при минимальных значениях индексов, наблюдавшихся в опыте (Х1 = 0,067, Х2 = 0,244) без внесения удобрений (Х3 = 0), снижение урожайности (У = -17,4890 • Х1 - 9,5139 • Х2 - 33,2798 • Х1- Х2) составит 4,0 ц/га, а при максимальных их значениях (Х1 = 0,382, Х2 = 0,750) - 23,4 ц/га. При этом расчетная урожайность составит соответственно 25,4 ц/га и 6,0 ц/га. Этот диапазон свидетельствует о широких возможностях природных условий лесостепи Среднего Поволжья влиять на урожайность яровой пшеницы за определенный период. Накопление данных в последующие годы позволит корректировать модель и отражать в ней изменения климата и биоты.
Внесение 100 кг д.в. по сумме МРК минеральных удобрений в среднем за 2003-2007 гг. вызывало положительный прямой эффект увеличения урожайности (+0,0271 • Х3) на 2,7 ц/га. Взаимодействие с факторами внешней среды снижало эффект удобрений при минимуме ИБ на 0,04 ц/га, а при максимуме - на 0,21 ц/га, при минимуме ИА
- на 0,74 ц/га, а при максимуме - на 2,27 ц/га. Это означает, что средний эффект удобрений в условиях опыта при сочетаниях минимальных и максимальных значений индексов составлял диапазон величин 1,92-0,22 ц/га для дозы 100 кг д.в. МРК при соотношении №Р:К = 1:1:1.
Эффекты удобрений, рассчитанные по модели (1), в оптимальных и экстремальных условиях лет показаны в таблице 1. Они свидетельствуют, что условия вегетации вызывают расхождение прибавок урожайности до 8,7 раза.
Влияние абиотических условий на эффективность припосевных удобрений было существенно сильнее, чем биотических: по модели (1) в
5,4 раза. В условиях устойчивой засухи (Х2 = 0,750) прибавки урожайности от внесения удоб-
1. Эффекты припосевных удобрений на яровой пшенице при оптимальных и экстремальных сочетаниях абиотических, биотических условий внешней среды
Условия внешней среды Эффект удобрений (прибавка урожайности, ц/га) при дозах кг д.в. КРК на 1 га
50 100 150 200 250
Оптимальные (сочетание минимальных значений ИА, ИБ) 0,96 1,92 2,89 3,87 4,83
Экстремальные (сочетание максимальных значений ИА, ИБ) 0,11 0,22 0,34 0,45 0,56
рений отмечались как самые минимальные (0,11-0,56) ц/га.
В результате расчета парных коэффициентов корреляции (табл. 2) выявлена сильная отрицательная связь урожайности с величиной индексов, интегрирующих ведущие факторы биотической и абиотической природы в течение вегетации (ПВВС) растений яровой пшеницы. Коэффициенты корреляции урожайности с индексами составили гуИБ = -0,727, гуИА = -0,831. Они согласуются с моделью [1]. При этом коэффициент множественной корреляции урожайности с факторами опыта составил г = 0,899. Этот факт говорит о существенности информации, заложенной в индексах, отражающей самые важные факторы роста и развития растений яровой пшеницы в лесостепной зоне Средневолжского региона.
Коэффициент детерминации урожайности факторами, охваченными моделью [1], составил 80,87%, что подтверждает также ее представительность и адекватность истинным условиям вегетации растений за годы исследований на выборке из 10 хорошо адаптированных к 7 региону сортов.
Коэффициент корреляции урожайности с дозами МРК припосевных удобрений составил малую величину гУМУ = +0,280. Он подтверждает тот факт, что в годы с различными осадками после посева до колошения эффект удобрений зависит от возможности их усвоения растениями, которая снижается при весенней засухе. Неоднозначность условий лет по увлажнению нивелирует
связь доз удобрений с урожайностью яровой пшеницы. В опыте наблюдалась слабая неопределенная связь индексов живой и неживой природы: Гибиа = +0,066.
Засухи ослабляют растения, их способность противостоять воздействию болезней и вредителей. С другой стороны, эпифитотии болезней и массовое распространение вредителей снижают засухоустойчивость растений яровой пшеницы. В лесостепи Среднего Поволжья очень редко наблюдается сочетание сильной засухи с сильным распространением и развитием листовых грибных болезней. Их эпифитотии отмечаются, как правило, в годы с достаточным увлажнением. Корневые гнили имеют место в разные по увлажнению годы. В условиях засух наиболее вредоносны гнили вида Не1тт1о8рогшт.
Вредоносность болезней и вредителей, как показал опыт, уступает действию засухи и сравнима с влиянием на урожайность яровой пшеницы абиотических факторов лишь в среднем по условиям лет. Использование удобрений при посеве усиливает рост и развитие растений и их устойчивость, хотя и в слабой мере, к стрессовым факторам. Одновременно возрастает биотическая нагрузка на растения. Об этом свидетельствуют небольшие по величине положительные коэффициенты корреляции: гИБМУ = +0,234 и гИАМУ = +0,117 (ст. св. = 91, ц = 0,05, г05 = 0,205).
Для уточнения понимания влияния обобщенных условий вегетации на эффективность использования растениями яровой пшеницы удоб-
2. Парные коэффициенты корреляции и детерминации урожайности яровой пшеницы с индексами внешней среды и удобрениями в период 2003-2007 гг.
Показатели Коэффициенты детерминации Коэффициенты корреляции
1 2 3 4 5
Урожайность - -0,727 -0,831 -0,873 0,280
Индекс биотический 0,529 - 0,066 0,612 0,234
Индекс абиотический 0,691 0 - 0,594 0,117
Индекс внешней среды 0,762 0,374 0,353 - 0,178
Дозы минеральных удобрений 0,078 0,055 0,014 0,032 -
Примечание: коэффициент детерминации ё = г2 выражает долю изменчивости прямых эффектов факторов (без взаимодействий с другими факторами); статистически значимы коэффициенты корреляции, превышающие г05 = 0,205, ст. св. = 91).
рений, вносимых при посеве, была построена параболическая регрессионная модель, связывающая урожайность с дозами действующего вещества по совокупности МРК минеральных удобрений при различных индексах внешней среды (2): У = 28,4740 - 19,7963 ■ Х1 +
+ 0,0355 ■ Х2 - 30,6347 ■ Х1 ■ Х1 - 0,0572 ■ (2)
■ Х1 ■ Х2 - 0,000026 ■ Х2 ■ Х2, где У - урожайность, ц/га У {7,7; 33,6};
Х1 - индекс внешней среды, Х1 {0,158; 0,558}; Х2 - дозы действующего вещества суммы МРК минеральных удобрений, кг/га, Х2 {0; 280}. Для модели (2) БЭ = 79,620 > Б01 = 1,765, выборка п = 93, что подтверждает ее адекватность опытным данным.
Уравнение (2) показывает, что с увеличением индексов внешней среды, т.е. ухудшением условий вегетации яровой пшеницы, в среднем по годам в варианте без внесения удобрений (Х2 = 0) урожайность снижалась с 23,6 ц/га в 2007 г. до
10,4 ц/га в 2005 г., или на 13,2 ц/га. Внесение минеральных удобрений частично компенсировало убыль урожайности и в разной степени повышало ее в зависимости от условий лет и величины доз.
В таблице 3 приведен расчет на основе уравнения (2) прибавок урожайности от внесения минеральных удобрений при посеве яровой пшеницы по совокупности 10 сортов при различных индексах внешней среды, характеризующих условия вегетации 2003-2007 гг. По данным таблицы 3 построен рисунок 1, отражающий зависимость прибавок урожайности от доз удобрений при различных индексах внешней среды (А) и от индексов внешней среды при различных дозах удобрений (Б).
Эффективность применения минеральных удобрений при посеве зависела от условий лет: прибавка урожайности была максимальной в среднем по сортам при благоприятных условиях 2007 г. (ИВС = 0,190) и минимальной в условиях засушливого 2005 г. (ИВС = 0,510). Этот факт
согласуется с устоявшимся мнением производителей зерна в Среднем Поволжье о неэффективности использования удобрений в засушливые годы.
Изменение доз удобрений от 50 до 250 кг д.в. МРК в благоприятных условиях (2007 г.) определяло в опыте диапазон прибавок урожайности (1,17-4,53) ц/га, а при засухе (2005 г.) - (0,25-0) ц/га. Это обстоятельство позволяет оценить экономическую эффективность применения удобрений при складывающихся ценах на зерно и удобрения.
С увеличением доз удобрений приросты прибавок урожайности уменьшаются по параболической кривой, форма которой зависит от величины индексов внешней среды (рис. 4.1.2, Б). Чем меньше ИВС (лучше условия), тем круче кривая роста прибавок урожайности. При ИВС (Х1), превышающем 0,400, высокая доза Х2 = 250 кг д.в. МРК на 1 га вызывает не рост, а снижение прибавок. При ИВС = 0,510 и Х2 = 250 прибавка урожайности становится равной нулю. Дальнейшее увеличение ИВС ведет к убыли урожая относительно контроля (варианта без удобрений). Гипотетически при ИВС = 0 (Х1 = 0) прибавка урожайности при Х2 = 250 составит 7,25 ц/га по модели (2).
Таким образом, в многолетней параболической регрессионной модели (2) впервые для лесостепи Средневолжского региона удалось отразить влияние различных доз минеральных удобрений, вносимых при посеве, на урожайность яровой пшеницы на измеренном фоне широкого диапазона условий внешней среды, нерегулируемых или частично регулируемых в технологии производства факторов. Модели (1, 2) могут успешно использоваться в прогнозировании эффектов удобрений в среднем для сортов яровой пшеницы, возделывемых в Средневолжском регионе.
Использование индексов, интегрирующих факторы вегетации растений разного происхождения, является положительной стороной анали-
3. Прибавки урожайности яровой пшеницы в среднем по сортам опыта от внесения при посеве минеральных удобрений, рассчитанные по уравнению параболической регрессии (2) за период исследований 2003-2007 гг.
Год Индекс внешней среды (Х1) Прибавка урожайности (АУ, ц/га) при дозах д.в. МРК удобрений (кг/га) (Х2)
50 100 150 200 250
2007 0,190 1,17 2,20 3,11 3,89 4,53
2003 0,208 1,12 2,10 2,96 3,68 4,28
2006 0,217 1,09 2,05 2,88 3,58 4,15
2004 0,264 0,95 1,78 2,48 3,04 3,48
Среднее 0,278 0,92 1,70 2,36 2,88 3,28
- 0,400 0,57 1,00 1,31 1,48 1,53
- 0,450 0,42 0,72 0,88 0,91 0,82
2005 0,510 0,25 0,37 0,36 0,23 -0,04
Примечание: У = 0,0355 ■ Х2 - 0,0572 ■ Х1 ■ Х2 - 0,000026 ■ Х2 ■ Х2, где Х1 - индекс внешней среды; Х2 - доза удобрений (кг д.в. КРК/га).
А
У
ц/га
5,0'
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5 1,0 0,5
у = 0,0355-Xj - 0,0572-Xj-X2 - 0,000026-Х2-Х2 250200-
У
ц/га
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5 1,0 0,5
0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 Хі
50
Хі ГОД
0,190
0,208
0,217
0,264
0,278
2007
2003 2006
2004 среднее
за 2003-2007 гг.
250 300
Х2 кг/га
Рис. 1
■ Зависимость прибавки урожайности яровой пшеницы ( У, ц/га) от доз д.в. ИРК удобрений (Х2, кг/га) при различных индексах внешней среды (Х1) (часть Б) и от индексов внешней среды при различных дозах удобрений (часть А). Поволжский НИИСС, 2003-2007 гг.
за результатов исследований. Оно позволяет представить характеристику нерегулируемых условий годов в виде двух или одного чисел, обусловливающих в опыте долю детерминации урожайности факторами внешней среды не менее 80,87%. Расширение компонентов, составляющих индексы, только повышает их репрезентативность и достоверность в описании условий внешней среды.
Литература
1. Гешеле, Э.Э. Методическое руководство по фитопатологической оценке зерновых культур. Одесса: ВСГИ, 1971. 78 с.
2. Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур. Вып. 1. Общая часть / под ред. д.с.-х.н. М.А. Федина. М., 1985. 269 с.
3. Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2. Зерновые, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М.: Колос, 1971. 239 с.
4. Головоченко, А.П. Интегрированные характеристики условий внешней среды / А.П. Головоченко, Н.А. Головоченко // Известия Самарской ГСХА. Самара, 2008. Вып. 4.
Микробиологическая и химическая защита озимой пшеницы на Южном Урале
В.П. Лухменев, д.с.-х.н., Л.В. Ярмухаметова, аспирантка, Оренбургский ГАУ
В условиях Оренбургского Предуралья в течение последних 10—15 лет грубые нарушения научно обоснованных систем земледелия, а в особенности — игнорирование севооборотов, отсутствие черных паров, минеральных и органических удобрений, преобладание минимальной обработки почвы, нарушение сроков сева и уборки, привели к проявлению и высокой степени вредоносности ряда ранее малозаметных болезней
— гельминтоспориозных пятнистостей, септори-оза яровой пшеницы и ячменя, черни колоса, различных вирозов и фитоплазмозов [1].
Не является исключением и озимая пшеница, урожайность которой в 2003—2006 гг. составляла 8,1—12,5 ц/га, что мы связываем с негативными факторами, перечисленными выше, повлиявшие к повсеместному проявлению вируса желтой карликовости ячменя (ВЖКЯ), паразитических нематод и экзопаразитов корней, вызывающих из-реживание посевов, их стерилизацию и потери урожайности зерна 50 и более процентов [2]. Сим-
птомы вирусных заболеваний зерновых мало отличаются от симптомов, вызванных различными неинфекционными стрессовыми факторами, такими, как засуха, засоление, холод, переувлажнение, недостаток питательных веществ и др. [3]
Нематоды как переносчики вирусов растений стали известны примерно 50 лет назад. Из 20 тысяч описанных видов нематод примерно 20%, или около четырех тысяч видов, проявляются на растениях. Не существует ни одного вида растений — культурных или диких, — который не был бы известен как хозяин одного вида (или более) паразитических нематод [4].
Фитопаразитические нематоды — фитогельминты — принадлежат к числу наиболее патогенных организмов, связанных с растениями. Они являются облигатными паразитами, питающимися содержимым цитоплазмы живых клеток растений, прокалывая их стилетом или копьем. Чаще всего нематоды поражают корни, в меньшей степени — ткани других органов. Болезни, вызываемые паразитами, носят название фито-гельминтозов. Несмотря на применяемые меры борьбы с фитонематодами, проблема уменьшения
