РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГНУ СТАВРОПОЛЬСКИЙ НИИСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

На правах рукописи

Ерошенко Александр Алексеевич

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА

ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОГО

И ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.01 – общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

Ерошенко Ф.В. в.н.с. отдела физиологии растений СНИИСХ, д.б.н.

Ставрополь

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ (обзор литературы) 1.1. Особенности роста и развития озимой пшеницы 1.2. Фотосинтетическая продуктивность растений озимой пшеницы 1.3. Качество зерна озимой пшеницы ГЛАВА

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Почвенно-климатическая характеристика зон проведения исследований 2.1.1. Почвы 2.1.2. Климатические условия 2.2. Общие условия проведения исследований 2.2.1. Объекты исследований 2.2.2. Схема опыта 2.2.3. Технология возделывания озимой пшеницы на опытных участках 2.3. Методы проведения исследований ГЛАВА

ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗОНЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.1. Водный режим посевов 3.2. Устойчивость растений озимой пшеницы к низким температурам 3.3. Рост и развитие растений озимой пшеницы ГЛАВА

ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ

ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗОНЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

4.1. Площадь ассимиляционной поверхности 4.2. Содержание хлорофилла 4.3. Чистая продуктивность фотосинтеза 4.4. Влияние поздних некорневых азотных подкормок на фотосинтетическую продуктивность посевов озимой пшеницы 4.5. Особенности использования азота растениями озимой пшеницы для формирования урожая зерна в Западном и Центральном Предкавказье 4.6. Поздние некорневые азотные подкормки и реутилизация азота из органов растений озимой пшеницы 4.7. Продуктивность посевов озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья 4.8. Качество зерна озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья 4.9. Влияние поздних некорневых азотных подкормок на урожай и качество зерна озимой пшеницы 4.10. Экономическая эффективность производства зерна озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОИЗВОДСТВУ

ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Основной зерновой культурой Северного Кавказа является озимая пшеница. Е продуктивность определяется с одной стороны генотипом, а с другой – условиями выращивания (Грабовец А.И., Фоменко М.А., 2007; Chand R., Garg S., PandeyL. 2009, Ерошенко, 2011). Поэтому, научно-обоснованное совершенствование агротехнических приемов, направленное на повышение урожая зерна, должно учитывать, как генотипические характеристики используемых сортов, так и почвенноклиматические особенности зоны возделывания.

Зерновое производство, как и все сельское хозяйство, находится в большой зависимости от складывающихся погодных условий. Анализ климатических изменений в основных сельскохозяйственных зонах Ставропольского края за последние десятилетия свидетельствует о стабильном росте среднегодовой температуры и влагообеспеченности региона. За период 2000-2005 гг. среднегодовая температура воздуха увеличилась на 11,2%, а влагообеспеченность на 15,9% (Годунова Е.И. и др, 2011). Однако, существующие технологии возделывания озимой пшеницы, при всех их достоинствах, в меняющихся условиях не в состоянии обеспечивать получение достаточно высоких урожаев зерна, при этом существенно повысить устойчивость и эффективность его производства.

Следовательно, для ускорения адаптивности зернового хозяйства необходимы исследования по выявлению особенностей роста, развития, формирования урожая зерна и его качества растений озимой пшеницы в различных зонах Северного Кавказа. Актуальность таких работ заключается еще и в том, что в связи с улучшением климатических характеристик территории Ставропольского края, сравнительный анализ продукционного процесса этой культуры с данными, полученными в зоне с более благоприятными условиями увлажнения и температуры, позволяет наряду с научным обоснованием совершенствования технологии возделывания, определить пути развития зернового производства, а так же дает возможность использовать полученные результаты в селекционном процессе при создании новых адаптивных и продуктивных сортов, с высокими показателями качества зерна.

Цель исследований: установить влияние почвенно-климатических условий различных зон Северного Кавказа на особенности роста и развития, формирования урожая и качества зерна озимой пшеницы для разработки элементов технологии, позволяющих оптимизировать продукционный процесс этой культуры.

Задачи исследований:

1. Выявить особенности роста и развития растений озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья;

2. Изучить влияние почвенно-климатических условий выращивания на фотосинтетическую продуктивность растений озимой пшеницы;

3. Определить особенности накопления и перераспределения азотистых веществ у растений озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья;

4. Установить влияние почвенно-климатических условий на урожай и качество зерна растений озимой пшеницы различных сортов.

Научная новизна. Впервые проведен сравнительный анализ особенностей формирования урожая и качества зерна посевов озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья. Установлена взаимосвязь между почвенно-климатическими условиями зоны возделывания и перераспределением азотистых веществ при формировании урожая зерна. Выявлены особенности влияния поздних некорневых азотных подкормок на фотосинтетическую продуктивность растений озимой пшеницы при выращивании их в различных зонах Северного Кавказа. Дана сравнительная оценка экономической эффективности производства зерна озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Выращивание растений озимой пшеницы в условиях Западного Предкавказья позволяет формировать посевы с поверхностным фотосинтетическим потенциалом на 38,5%, а хлорофилльным фотосинтетическим потенциалом на 48,9% больше, чем в условия Центрального Предкавказья, что определяет получение более высоких урожаев зерна (в среднем на 9,8 ц/га).

2. В условиях Западного Предкавказья 55,6% азота, накопленного в урожае зерна озимой пшеницы, поступает из почвы в генеративный период, а в условиях Центрального Предкавказья этот показатель составляет всего 32,3%.

3. Экономическая эффективность производства зерна озимой пшеницы в условиях Западного Предкавказья выше, чем в условиях Центрального Предкавказья. Использование поздней некорневой азотной подкормки экономически оправдано, как в условиях Западного, так и в условиях Центрального Предкавказья, при условии, когда запасы продуктивной влаги метрового слоя почвы в фазе колошения составляют не менее 90 мм.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят определенный вклад в общую теорию фотосинтетической продуктивности растений. Особенности роста, развития, формирования урожая и качества зерна озимой пшеницы в условиях Западного и Центрального Предкавказья служат теоретическим обоснованием совершенствования технологии возделывания этой культуры для повышения продуктивности, адаптивности и эффективности производства зерна в меняющихся условиях. Установленные закономерности дают возможность использования полученных результатов при селекции озимой пшеницы.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и получили положительную оценку на заседаниях Ученого совета Ставропольского НИИСХ, международной научно-методической конференции «Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов» (Нальчик, 2009), международной научно-практической конференции, дня поля и ярмарки сортов «Роль генетических ресурсов и селекционных достижений в обеспечении динамического развития сельскохозяйственного производства» (Орел, 2009), Региональной научнопрактической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса Юго России» (Майкоп, 2013). Данные диссертационного исследования были использованы в «Рекомендациях по научно обоснованному уходу за посевами озимой пшеницы для повышения урожайности зерна и его качества» (Ставрополь, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ. Из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, выводов, предложений по практическому использованию результатов исследований, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на 167 страницах печатного текста, включает 26 таблиц и 30 рисунков. Список использованной литературы состоит из 157 источников, в том числе 31 на иностранном языке.

Исследования проводили в соответствии с планом НИР в составе задания 04.05.06 Программы фундаментальных, приоритетных и прикладных направлений по научному обеспечению развития АПК РФ. Номер госрегистрации во ВНТИЦ 15070.6111004668.06.8.007.7.

ГЛАВА

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА

ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (обзор литературы) 1.1.Рост и развитие растений озимой пшеницы Рост и развитие растений определяется его физиологическим состоянием, поэтому знание закономерностей этого процесса является необходимой составляющей при совершенствовании старых, и разработки новых технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур (Шпек Н.П., 1991, Гатаулина Г.Г. и др., 2011). Эффективность применения элементов технологии зависит от времени их проведения.

Необходимо, чтобы оно как можно точно совпадало с периодом роста и развития растений, требующего использование этих приемов возделывания. В работе Людмилы Николаевны Петровой с соавторами (1999) приведены данные (рисунок 1) по этапам органогенеза зимой пшеницы и основным элементам технологии выращивания этой культуры в Ставропольском крае. Из рисунка видно, что применение того или иного технологического приема тесно привязано к фазе роста растений. Следует отметить, что необходимость применения элементов технологии зависит не только от степени развития, но и от потребности в них растений (Костин В.И., Исайчев В.А., 2003; Климова Е.В., 2007; Разина А.А.,Корзинников Ю.С., 2008; Глинушкин А.П., 2009; Печенина Т.С., 2013;). Например, при возделывании озимой пшеницы применение азотных подкормок и их дозы определяются с использованием растительной и листовой диагностики, соответственно на IV этапе органогенеза – весеннее кущение, и на VIII этапе органогенеза – колошение (Годунова Е.И. и др. 2013). При этом необходимо учитывать как содержание элементов минерального питания в органах растений, так и их физиологическое состояние, а так же содержание в почве продуктивной влаги.

Рисунок 1 – Рост и развитие растений озимой пшеницы, Важными показателями физиологического состояния и степени развитости посевов озимой пшеницы, особенно в начальный период их роста, являются кустистость и глубина залегания узла кущения (Hauggaard-NielsenH., 1998; ГромовА.А., Щукин В.Б., 2004; Ряховский А.В. и др., 2005; Нурпеисов И.А., 2006; Э.Ф.Тюпаков, 2007; КривобочекВ.Г., КосенкоС.В., 2012;Тибирьков. А.П., 2012). В узле кущения размещаются все части будущего растения, поэтому его повреждение из-за неблагоприятных условий, приводит к полной гибели растения. Если молодое растение теряет листья и даже корни, а узел остается живым, пшеница дает нормальное растение. Большая гибель озимой пшеницы наблюдается, когда узел кущения образовался близко к поверхности почвы (менее 2 см). Слаборазвитые растения даже с глубокой заделкой семян (свыше 8 см) с трудом поправляются после зимнего периода, и их гибель бывает высокой. С другой стороны, при сильном развитии надземных органов растений все физиологические процессы, и особенно дыхание, проходят интенсивнее, что снижает их морозостойкость, и они часто вымерзают даже при сравнительно небольших отрицательных температурах. Анализ данных наблюдений по группам сортов озимой пшеницы с различной зимостойкостью показал, что оптимальной кустистостью перед уходом в зиму является 3-4 побега на растение.

Многочисленные исследования указывают на то, что коэффициент кущения и глубина залегания узла кущения растений озимой пшеницы перед уходом в зиму– это важные показатели, определяющие зимостойкость растений и их способность к перезимовке (FedoulovY.P., 1998;QuarrieS.A.et. al., 1999; KomarovaE.N.et. al., 2000; БалашовВ.В., ЛевкинВ.Н., 2007;Перемечева И.В. и др., 2007; ЕрмаковаН.В., КозлобаевВ.Н., 2008; КозлобаевВ.В., ЕрмаковаН.В., 2009; Фатуллаев П.У.О., 2009; ПавлюкН.Т., ВоронковН.Н., 2013,).

На степень морозоустойчивости большое влияние оказывают углеводы, образующиеся в узлах кущения растений озимой пшеницы (Карманенко Н.М. и др., 2003; Перемечева И.В. и др., 2007; Воронкова Т.В. и др., 2009;Поморцев А.В. и др., 2012).Влияние сахаров на морозоустойчивость растений многосторонне. Они препятствуют замерзанию внутриклеточной воды, уменьшают количество образующегося льда, защищают белковые соединения от коагуляции. Углеводы образуют гидрофильные связи с белками цитоплазмы, предохраняя их от денатурации, повышают осмотическое давление и снижают температуру замерзания цитозоля. В результате накопления сахаров содержание прочносвязанной воды увеличивается, а свободной уменьшается. Особое значение имеет защитное влияние сахаров на белки, сосредоточенные в поверхностных мембранах клетки. Сахара увеличивают водоудерживающую способность коллоидов протоплазмы клеток.

Таким образом, рост и развитие растений определяют необходимость и время проведения технологических приемов возделывания, физиологическое состояние посевов и их устойчивость к неблагоприятным внешним факторам. К сожалению, в литературе недостаточно данных по изучению влияние почвенно-климатических характеристик на особенности онтогенеза озимой пшеницы, которые позволили бы дать теоретическую основу совершенствования технологии возделывания этой культуры в меняющихся условиях окружающей среды.

1.2. Фотосинтез и продуктивность растений озимой пшеницы Оценка продуктивности растений важна не только как способ прогнозирования урожаев, но и как теоретическая основа совершенствования методов выращивания, а так же выбора пути селекционного процесса при создании васокопродуктивных форм сельскохозяйственных культур. Существует множество способов такой оценки. Наиболее распространенные, в силу своей фундаментальности, изученности и адекватности, связаны с фотосинтезом.

Фотосинтетические показатели растений можно разделить на две группы. К первой относятся показатели, которые характеризуют размеры ассимиляционного аппарата на различных уровнях его организации (площадь фотосинтезирующей поверхности, содержание хлорофилла, количество хлоропластов, размеры светособирающего комплекса, количество реакционных центров и т.д.), а ко второй – описывающие скорости фотосинтетических процессов (чистая продуктивность фотосинтеза, интенсивность фотосинтеза, скорость транспорта электронов между фотосистемами, активность сопрягающего фактора, и т.д.).

Схема взаимосвязи основных фотосинтетических показателей, используемых при описании продукционного процесса посевов озимой пшеницы представлена на рисунке 2 (Ерошенко Ф.В., Петрова Л.Н., 2010).

Площадь ассимиляционной поверхностиимеет большое значение для характеристики фотосинтетического аппарата и растения, и посева в целом. В литературе отмечается положительная связь этого показателя с продуктивностью растений различных сельскохозяйственных культур (SilvaE.I.L.et. al., 2002; VanWijkM.T. et. al., 2005; Величка Р. И др., 2007;

Куст Г.С. и др., 2008; Мальчиков П.Н., 2009; Смирнова Э.А. и др., 2011;

Рахимов М.М., Ниязмухамедова М.Б., 2011). Как величина, так и динамика этого фотосинтетического показателя находится в тесной зависимости от условий выращивания: минерального питания, влагообеспеченности, температурного режима, почвенного плодородия и т.д.

Время активного функционирования фотосинтетического аппарата зависит от влияния внешних факторов, поэтому наряду с размерами ассимиляционной поверхности используют поверхностный фотосинтетический потенциал (ПФСП).

Рисунок 2 Схема взаимосвязи фотосинтетических показателей озимой пшеницы Исследователями показана связь ПФСП как с общим урожаем ценоза, так и с хозяйственно ценной его связью (Николаенко Л.А., 2001;

Ермакова Н.В. и др., 2008; Пигорев И.Я., 2008; Гончаров А.Д., 2009;

Ионова Л.П., Арсланова Р.А., 2010). Отмечается, что улучшение влагообеспеченности, минерального питания, температурного режима способствует увеличению продолжительности функционирования органов растений, а, следовательно, повышению значения поверхностного фотосинтетического потенциала.

Содержание хлорофилла – еще один количественный показатель, который более точно отражает мощность развития ассимиляционного аппарата и растения, и посева (агрофитоценоза) (EwaisE.A., 1997;PandeyS., TyagiD.N., 1999; Андрианова Ю.Е., Тарчевский И.А., 2000; Гончарова Ю.К., Иванов А.Н., 2006; Дерендовская А., Жосан С., 2008; Ионова Н.Э. и др., 2010;WangW.et. al., 2010). В литературе отмечается, что концентрация хлорофилла более чувствительна к различным внешним факторам, чем площадь ассимиляционной поверхности, поэтому более точно характеризует состояние растительного организма и его реакцию на изменения условий окружающей среды.

Содержание хлорофилла применяют не только для характеристики продукционного процесса сельскохозяйственных культур, но и для оценки продуктивности фитопланктона различных акваторий – от русел рек до океанов, его миграцию в зависимости от изменений природных факторов (Демидов А.Б. и др., 2008; Александров С.В., Горбунова Ю.А., 2012).

Используя концентрацию хлорофилла, по аналогии с поверхностным фотосинтетическим потенциалом, рассчитывают хлорофилльный фотосинтетический потенциал (ХФСП), который так же используют для характеристики продукционного процесса сельскохозяйственных культур (Андрианова Ю.Е., 1998; Зверева Г.К., 2005; Дерендовская А., Жосан С., 2008; Чиков В.И., 2008; Пахомова В.М. и др., 2010; Смирнова Э.А., 2011; Ботвич И.Ю. и др., 2012). Авторы считают, что использование показателей, включающих в себя хлорофилльные характеристики фотосинтетического аппарата, применяемые как для растений, так и для посева, с большей точностью описывают продукционный процесс, чем поверхностный фотопотенциал. Это связано с тем, значения концентрации хлорофилла в растениях более активно реагируют на изменения условий выращивания, чем площадь ассимиляционной поверхности.

Фотосинтетический аппарат в результате биофизических и биохимических процессов производит органические вещества, которые прямо или опосредованно, через дыхание, используются для развития органов растений, находящего отражение в приросте биомассы. Характеристикой этого процесса является чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) или нетто фотосинтез (NowakR.S.et. al., 2004; Пакуль В.Н., 2009; Соловьев С.В. и др., 2011; ParryM.A.J. et. al., 2011; Соловьв С.В.,2012; Исайчев В.А. и др. 2012). Эта величина показывает эффективность функционирования фотосинтетического аппарата, так как отражает количество биомассы, произведенной единицей ассимиляционного аппарата (площади, хлорофилла) за определенный период времени. В литературе отмечается, что взаимосвязь размеров и мощности развития фотосинтетического аппарата растений не всегда прямо пропорциональна чистой продуктивности фотосинтеза. Благоприятные условия выращивания растений способствуют формированию более развитого ассимиляционного аппарата, при этом его чистая продуктивность зачастую снижается. Такой эффект наблюдается при применении достаточно высоких доз минеральных удобрений, а так же при улучшении почвенно-климатических условий. Это объясняется возрастанием в таких случаях конкуренции растений за свет, воду и питание.

Наибольшую отзывчивость фотосинтетические процессы проявляют на применение азотных удобрений. Это обусловлено тем, что азот входит в состав хлорофилла, нуклеиновых кислот и белков, которые являются и ферментами, участвующими в реакциях ассимиляции, и частью тилакоидных мембран хлоропластов, определяющих структурную организацию фотосинтетического аппарата (Полесская О.Г. и др., 2004;

Никитишен В.И.и др., 2007;Бояркин Е.В.и др., 2011;Гиясов Т.Д. и.др., 2011;Кононов А.С., Шкотова О.Н., 2012).

Следовательно, главную роль продукционного процесса агрофитоценоза играет фотосинтез, а технологии возделывания, способствуют оптимизации этого процесса на протяжении всего жизненного цикла растений. То есть, улучшение фотосинтетической функции посева ведет к росту продуктивности, при условии, что остальные процессы и условия их протекания находятся в оптимуме. Поэтому, выбор тех или иных предшественников и способов обработки почвы, сроков сева и норм высева, минеральных удобрений, их форм и доз, сортов и гибридов, подкормок макро- и микроэлементами, физиологически активных и рост регулирующих веществ, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов, и т. д., способствует улучшению протекания всего комплекса процессов, главным из которых является фотосинтез, обеспечивающих формирование высоких урожаев (Федулов Ю.П., и др., 1999; ShangguanZ.P., et. al., 2000;

Никитишин В.И. и др., 2007; Перемечева И.В. и др., 2007; Николаенко Л.А., 2001; Ермакова Н.В. и др., 2008; Пигорев И.Я., 2008; Гончаров А.Д., 2009; ИоноваЛ.П., АрслановаР.А., 2010; Рахимов М.М., Ниязмухамедова М.Б., 2011).

Таким образом, в основе продуктивности растений лежат процессы фотосинтеза, которые зависят от условий выращивания, и, в частности, от обеспеченности питательными веществами. Такая взаимосвязь выражается в том, что активная фотосинтетическая функция растительного организма требует возрастающего использования элементов минерального питания, что, в свою очередь, ведет к стимулированию синтетических процессов и, как следствие, к увеличению размеров ассимиляционного аппарата (Лапа В.В.и др., 2004; ChikovV.et. al., 2006; Толмачев М.В.и др., 2009).

1.3.Качество зерна озимой пшеницы Урожай и качество зерна озимой пшеницы определяется почвенно-климатическими условиями и научно обоснованными технологиями возделывания, главными элементами которых являются сорт, предшественник, минеральное питание, сроки сева и нормы высева (MartreP. etal., 2003;Кулинцев В.В. и др., 2013).

Влияние генетического потенциала сорта на формирование качества зерна может быть довольно существенно. Набор сортов озимой пшеницы, выращенных в одинаковых условиях, может характеризоваться различными качественными показателями, которые позволяют дифференцировать генотипы не только по группам, но и по классам (Галушко Н.А., 2008; Нешин И.В. и др., 2008; Ерошенко Ф.В., 2011).

Формирование урожая и, особенно качества зерна озимой пшеницы зависит от условий азотного питания растений (Пучков Ю.М. и др., 1988; Нешин И.В. и др., 2008). Отмечается, что использование азотных удобрений как перед посевом и под предпосевную культивацию, так и в течение вегетации способствует улучшению показателей качества зерна.

Обеспечение растений озимой пшеницы этим элементом минерального питания на протяжении всего жизненного цикла, а не только генеративного периода, является важным фактором формирования высококачественного урожая. Это связано с тем, что для формирования зерна пшеничное растение использует не только азот почвы, поглощаемый корневой системой, но и азот, запасенный в его органах за вегетативный период (Павлов А.Н., 1982).

Соотношение почвенного азота и азота растений в созревшем зерне неоднозначно. Так, по мнению Петровой Л.Н., (1971) за счет вегетативных органов в зерне накапливается от 78 до 90% азота, причем из стеблей поступает 9-11% этого количества, из элементов колоса – 21а из листьев – 43-50%. По данным Галушко Н.А. (2008) доля вегетативного азота в зерне составляет от 47,7 до 76,9% в зависимости от сорта, условий минерального питания и применения биологически активных веществ. Вклад азота каждого органа в зерне растений озимой пшеницы в опытах автора оценивается следующими значениями: листья – 22,1-37,0%, стебли – 20,0-31,1%, элементы колоса – 6,0-12,4%.

Такие значительные различия в исследователей могут быть обусловлены тем, что в первом случае данные были получены на сорте Безостая 1, а во втором – на ряде сортов, выведенных в более позднее время.

Соотношение между азотом, поглощенным в генеративный период из почвы и реутилизированным азотов в зерне озимой пшеницы зависит от условий выращивания. Так было показано (Петрова Л.Н. и др., 2006;

Ерошенко Ф.В., 2011), что полив посевов способствует увеличению в конечном урожае доли почвенного азота, а засуха в генеративный период роста и развития озимой пшеницы ведет к диаметрально противоположному эффекту. Следует отметить, что при этом изменяются качественные показатели полученного зерна: умеренная засуха в налив способствует существенному увеличению количества сырой клейковины, а полив – снижению этого показателя.

Таким образом, условия выращивания оказывают большое влияние как на соотношение в зерне почвенного азота, поглощенного пшеницей в генеративный период и азота, накопленного в органах растений за вегетацию, так и на показатели качества полученного урожая. На наш взгляд, большой практический интерес представляют исследования по изучению особенностей азотного питания при формировании зерна озимой пшеницы в условиях различных почвенно-климатических зон. Такие исследования могли бы послужить теоретическим обоснованием дифференцированного подхода к применению азотных подкормок и определить пути совершенствования технологий возделывания этой культуры в связи с изменениями климата, наблюдаемого в последние десятилетия.

Существует три основных фазы роста зерна озимой пшеницы (Козьмина Н.П., 1969):

1. Формирование зерна;

3. Фаза созревания.

За время прохождения фазы формирования зерна происходит рост зерновки до конечной длины. Консистенция е содержимого становится молочной, что обусловлено синтезом и накоплением в эндосперме зерен крахмала. В фазе созревания происходит поступление органических веществ в зерно, которое прекращается с е окончанием. Консистенция зерна становиться восковой. К концу этой фазы количество сухих веществ не изменяется. В фазе созревания зерновка отчленяется от растения, становится твердой и приобретает свой конечный цвет.

Формирование качества зерна озимой пшеницы зависит от климатических условий (Коданев И.М., 1976; Пронько В.В. и др., 2004; Дубовик Д.В., 2007; Бебякин В.М. и др., 2008). Исследованиями показано, что чем хуже условия увлажнения (но не экстремальные), тем выше содержание белка в зерне. Иная картина наблюдается по содержанию крахмала. При переходе из зоны умеренного увлажнения в зону недостаточного увлажнения и засушливую содержание в зерне крахмала уменьшается на 3-6%.

На процессы накопления белка в зерне озимой пшеницы большое влияние оказывает влагообеспеченность почвы (JohanssonE., SvenssonG., 1999; Lopez-BellidoL.,et. al., 2001;WeissA. et. al., 2003; Коробейников Н.И., Янченко В.И., 2005; Губарев Д.И., Медведев И.Ф., 2009; Румянцев А.В., Глуховцев В.В., 2010; Ершов В.Л., Горемыкин В.В., 2012). В засушливые годы получают зерно с повышенным содержанием белка.

Объясняют это тем, что при дефиците влаги формируется более низкий урожай, при этом меньшее количество почвенного азота используется растением на ростовые процессы, а большая его часть запасается в зерне в виде белковых соединений (Коданев И.М., 1976). С другой стороны, отмечается, что если с увеличением влагообеспеченности почвы повысить уровень азотного питания, то снижение белковости зерна можно избежать (MotzoR.et. al., 1996; OzturkA., AydinF., 2004; Пронько В.В. и др., 2004; ГубаревД.И., Медведев И.Ф., 2009).

Считается (Созинов А.А., Козлов В.Г., 1971), что следующие условия являются идеальными для формирования высококачественного зерна:

возобновление весенней вегетации происходит при хороших запасах продуктивной влаги метрового слоя почвы (140- период трубкование-колошение теплый и влажный;

формирование зерна происходит при высоких (не экстремальных) температурах с умеренным дефицитом осадков.

Таким образом, основным фактором, лимитирующим уровень белковости зерна озимой пшеницы, является обеспеченность растений доступным азотом на протяжении всей вегетации, и особенно генеративного периода. При этом большое значение имеют складывающиеся погодные условия, которые, с одной стороны, определяют эффективность использования элементов минерального питания для формирования качества урожая, а с другой – позволяют растению реализовать генетический потенциал.

ГЛАВА

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнялась с 2006 по 2009 годы. Исследования проводили в центральной зоне Краснодарского края (ЦЗКК), которая находится в Западном Предкавказье (ЗП) – на полях фермерского хозяйства «Сердюков» станица Тбилисская Краснодарского края и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (ЗНУСК), которая находится в Центральном Предкавказье (ЦП) – на полях Ставропольского НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии.

2.1. Почвенно-климатическая характеристика зон проведения исследований Опытный участок в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края расположен в центральной степной подзоне, почвы которого представлены обыкновенным слабогумусированным среднемощным среднесуглинистым черноземом (Куприченков М.Т., 2002). Опытный участок в центральной зоне Краснодарского края расположен в степной равнинной слабовсхолмленной части Краснодарского края. Почва представлена обыкновенным карбонатным малогумусным мощным черноземом, глинистого механического состава (Русеева З.М., Народецкая Ш.Ш., 1975).

Химический анализ почвы образцов, взятых перед посевом, показал, что обеспеченность опытного участка основными элементами минерального питания в центральной зоне Краснодарского края выше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (таблица 1).

Так содержание азота в пахотном горизонте почвы в ЦЗКК на 70,4% больше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Преимущество по фосфору и калию составляет соответственно 90,0 и 32,5%. Содержание гумуса в пахотном слое почвы опытного участка в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края так же меньше, чем в центральной зоне Краснодарского края.

Таблица 1 Содержание элементов минерального питания в почве опытных участков в центральной зоне Краснодарского края и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края, сентябрь 2006г.

Зона возделывания Центральная зона края Зона неустойчивого ропольского края Реакция водного раствора pH в ЗНУСК близка к нейтральной (6,80), а в ЦЗКК – слабощелочная (7,88).

Таким образом, почвы опытного участка, расположенного в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края уступают по показателям химического анализа почвам в центральной зоне Краснодарского края.

2.1.2. Климатические условия Д.И.Шашко (1985) Ставропольского края за последние десятилетия меняется вместе с изменениями климата (Желнакова Л.И., Антонов С.А., 2011). За период 1931-1960 этот показатель находился в пределах 1,5БКП Краснодарского края в этот период составлял 2,2-3,4 (Тюрин, 1973). За период 1961-2000гг. наблюдался рост биоклиматического потенциала Ставропольского края до значений 2,3-3,6.

Таким образом, наблюдаемый тренд изменений климатических условий Ставропольского края за последние десятилетия соответствует улучшению биоклиматического потенциала до значений, которые были в Краснодарском крае 20-30 лет назад.

Данные ГУ «Краснодарский ЦГМС» и ГБУ «СЕВЕРОКАВКАЗСКОЕ УГМС» (рисунок 3, 4) свидетельствуют о том, что среднемноголетняя температура воздуха в центральной зоне Краснодарского края и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края изменяется в течение года одинаково, но значения в ЗНУСК несколько ниже, чем в ЦЗКК.

Рисунок 3 – Среднемноголетняя температура воздуха в центральной зоне Краснодарского края (Метеостанция Кропоткин) и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (метеостанция Ставрополь) Рисунок 4 – Среднемноголетнее количество осадков в центральной зоне Краснодарского края (Метеостанция Кропоткин) и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (метеостанция Ставрополь) Как следствие, среднегодовая температура воздуха в центральной зоне Краснодарского края составляет 11,8 °С, а в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края на 2,6 С меньше (9,2 С).

Количество осадков за весь год в центральной зоне Краснодарского края, по среднемноголетним данным, больше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края и составляют 709 мм против мм. В сентябре и октябре влагообеспечение обеих почвенноклиматических зонах различается незначительно. В остальные месяцы года, за исключением апреля, наблюдается явно выраженное преимущество ЦЗКК по количеству осадков.

Влаго- и тепло-обеспеченность центральной зоны Краснодарского края и зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края в годы проведения исследований в целом были благоприятными для роста и развития растений озимой пшеницы (рисунок 5, 6, 7, 8). Больших различий по годам такого показателя как температура воздуха не отмечено.

Рисунок 5 – Температура воздуха в центральной зоне Краснодарского края (Метеостанция Кропоткин) в 2006 – 2007 годы проведения исследований Рисунок 6 – Количество осадков в центральной зоне Краснодарского края (Метеостанция Кропоткин) в 2006 – 2007 годы проведения исследований Рисунок 7 – Температура воздуха в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (Метеостанция Ставрополь) в 2006 - 2009 годы проведения исследований Рисунок 8 – Количество осадков в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (Метеостанция Ставрополь) в 2006 – 2009 годы проведения исследований В зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края в году, начиная с периода весеннего возобновления вегетации и вплоть до полного созревания, отмечался недобор осадков, который за этот период составил 43% от среднемноголетнего значения (65 мм). В центральной зоне Краснодарского края явно выраженных отклонений по количеству осадков за годы проведения исследований не наблюдалось.

2.2. Общие условия проведения исследований 2.2.1. Объекты исследований Объекты исследований – посевы озимой пшеницы различных сортов Зерноградского ВНИИЗК им. И.Г.Калиненко, Краснодарского НИИСХ им. П.П.Лукьяненко, Прикумской ОСС, Северо-Донецкой СОС и Ставропольского НИИСХ-Одесского СГИ. Исследуемый сортовой набор был подобран с учетом максимального охвата сортов выращиваемых на территории Западного и Центрального Предкавказья в период проводимых исследований. Кроме того, выбранные сорта представляют разнообразие генотипических, фенотипических и морфофизиологических признаков, а так же по урожайности, качеству зерна, отзывчивости на минеральные удобрения и предшественники.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧАЕМЫХ СОРТОВ

Росинка тарабельный (92-96 среднеспелый Ценная СНИИСХ-ОСГИ ПОСС Все сорта высевались в Центральной зоне Краснодарского края и в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Предшественник – озимая пшеница. Площадь делянок – 25 м2, повторность 4-х кратная.

Фон минерального питания – N60P60K60под предпосевную культивацию + ранневесенняя прикорневая азотная подкормка N30.

Для изучения влияния поздних некорневых азотных подкормок на фотосинтетическую продуктивность, урожай и качество зерна озимой пшеницы проводили опрыскивание посевов раствором мочевины в колошение из расчета 30 кг/га по действующему веществу. В качестве контроля при изучении влияния внекорневых подкормок был вариант без их применения.

2.2.3.Технология возделывания озимой пшеницы на опытных участках Обработка почвы. Обработкой почвы преследовалось создать влагосберегающий, мелкокомковатый посевной слой с уплотненным ложем на глубине заделки семян, обеспечивающий получение своевременных, оптимальных по густоте и дружных всходов.

Для этого сразу после уборки предшественника (озимая пшеница) проводилась поверхностная обработка почва дискатором БДМ - ПШК на глубину 18 – 20 см. Перед севом проводилась культивация на глубину 4 – 6 см культиваторами КПС – 4, оборудованными плоскорежущими лапами, боронами и шлейфом.

Сев проводили в оптимальные для зон сроки: в центральной зоне Краснодарского края – с 1 по 15 октября; в зоне неустойчивого увлажнения - с 20 сентября по 5 октября. Сев проводился сеялкой СЗ – 3,6.

Перед посевом семена обрабатывали протравителем «Дивиденд Стар» из расчета 1 литр на тонну семян.

Система удобрения включала в себя:

- под предпосевную культивацию внесение нитроамофоски с соотношением действующего вещества 16х16х16 в дозе N60P60K60.

ранневесенняя прикорневая азотная подкормка N30 (аммиачная селитра, внесение сеялками СЗ-3,6).

- для изучения влияния поздних некорневых азотных подкормок на фотосинтетическую продуктивность, урожай и качество зерна озимой пшеницы проводили опрыскивание посевов раствором мочевины в колошение из расчета 30 кг/га по действующему веществу.

Уход за посевами включал в себя:

- прикатывание катками после сева.

- борьба с сорняками (опрыскивание посевов «Фемизаном» 0, л/га).

- борьба с болезнями (опрыскивание посевов «Фальконом» 0. л/га).

- защита от вредителей (опрыскивание посевов «Акторой»

0,01кг/га).

2.3. Методы проведения исследований Для решения поставленных задач в полевых опытах изучали:

1.Метеорологические данные:

2.Показатели роста и развития растений озимой пшеницы:

2.3. глубина залегания узла кущения;

2.4. дата наступления этапов органогенеза;

3. Фотосинтетическая продуктивность растений:

3.1. площадь ассимиляционной поверхности;

3.3. фотосинтетические потенциалы (ПФСП и ХФСП) 3.4.чистая продуктивность фотосинтеза в расчете на единицу площади и на единицу хлорофилла (ЧПФs и ЧПФch) 4.Структура урожая:

4.3.озерненность колосьев;

4.5. количество продуктивных стеблей.

4.6. коэффициент хозяйственной эффективности (Кхоз).

5.Показатели качества зерна:

5.1.количество сырой клейковины;

5.2.содержание белка в зерне;

Согласно графика проведения исследований, по общепринятым методам отбирали растительные образцы (сноп с 0,25 м2) в четырехкратной полевой повторности, разбирали в лабораторных условиях и проводили необходимые анализы.

В позднее осенний и зимний период определяли содержание сахаров в узлах кущения и жизнеспособность растений после промораживания при температуре -16°С по ускоренной методике (Марчик Т.П., Ефремов А.Л., 2006).

Площадь фотосинтезирующей поверхности определяли по методике А.А. Ничипоровича (1963) с использованием автоматического анализатора площади ААМ-7 (Япония). Навеска листьев для анализа составляла 1г, а стеблей – 2г.

По формуле, разработанной Кумаковым (1968) определяли площадь поверхности колоса:

Для определения хлорофилла в органах растений использовали усредненный образец (отдельно листья, стебли, колосья) в 3-х кратной лабораторной повторности. Оптическую плотность спиртовой вытяжки хлорофилла для каждого органа растений озимой пшеницы определялось по методике Я.И.Милаевой и Н.П.Примак (1969) на спектрофотометре SPECOL-11 фирмы CarlZeissJena. Содержание зеленых пигментов рассчитывали с использованием уравнений:

Поверхностные фотосинтетические потенциалы (ПФСП), хлорофилльные фотосинтетические потенциалы (ХФСП), чистую продуктивность фотосинтеза единицы площади (ЧПФs), чистую продуктивность фотосинтеза в расчете на единицу хлорофилла (ЧПФch) рассчитывали общепринятым методом (Ничипорович и др., 1963; Тарчевский, 1972;

Андрианова. 1978, Андрианова, Тарчевский, 2000).

Содержание элементов минерального питания в растительных образцах определяли по методике В.Т.Куркаева с соавторами (1977).

Учет урожая проводили биологическим методом по общепринятой методике.

Математическая обработка результатов исследований (Доспехов Б.А., 1979; Quinn, Keough, 2002; Баврин, 2005) была проведена с использованием программного обеспечения:

AgStat (СНИИСХ);

Statistica 6.0 (StatSoft);

Office 2007(Microsoft).

ГЛАВА

ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗОНЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.1. Водный режим посевов Для формирования урожая и качества зерна озимой пшеницы, наряду с пищевым режимом, большое значение имеет обеспеченность посевов влагой: ее накопление, темпы потребления и достаточное е количество в критические фазы развития (Подсевалов М.И.и др., 2007;

Уваров Г.И.и др., 2008; Гасымова Ф.И.и др., 2012; Листопадов И.Н.и др., 2012).

Наши исследования показали (рисунок 9, приложение 1), что за зимний период в почве посевов озимой пшеницы происходит накопление влаги (перед началом весенней вегетации – 156 мм в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края и 176 мм в центральной зоне Краснодарского края).

Рисунок 9 – Изменение содержания продуктивной влаги метрового слоя почвы посевов озимой пшеницы (в среднем за 2006 – 2009 годы исследований) В среднем за годы исследований влагообеспеченность почвы в посевах озимой пшеницы в центральной зоне Краснодарского края была выше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Перед посевом и в период налива зерна эти различия составляют 51,0% и 52,9% соответственно. За зимний период в ЦЗКК накапливается в метровом слое почвы на 12,9% больше воды, чем в ЗНУСК. В фазы трубкование и колошение различия между зонами по этому показателю составляют порядка 21%. В полную спелость озимой пшеницы в центральной зоне Краснодарского края содержание продуктивной влаги в метровом слое на 96,3% выше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Такое преимущество, несомненно, оказывает положительное влияние на активность почвенной микрофлоры, что отражается на показателях исходных характеристик почв по содержанию элементов минерального питания (глава 2).

Особенности водного режима растений озимой пшеницы в различных зонах проявляются в скорости использования продуктивной влаги почвы посевами (рисунок 10).

Рис. 10 – Потребление посевами озимой пшеницы продуктивной влаги почвы в зависимости от зоны возделывания (в среднем за 2006-2007гг) После возобновления весенней вегетации происходит постепенное увеличение потребления посевами почвенной влаги. С повышением температуры воздуха и началом активной вегетации наблюдается более резкий рост этого показателя, а своего максимального значения он достигает в колошение. Наибольшая скорость потребления почвенной влаги в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края составляет 2,97 мм/день, а в центральной зоне Краснодарского края на 37,7% больше и составляет – 4,09 мм/день.

В генеративный период использование почвенной влаги посевами озимой пшеницы снижается, а в уборку урожая она равна нулю. В центральной зоне Краснодарского края в это время происходит даже некоторое е накопление.

Таким образом, в центральной зоне Краснодарского края влагообеспеченность посевов озимой пшеницы на протяжении всего периода вегетации лучше, чем в зоне неустойчивого увлажнения. Эти различия наиболее явно выражены перед посевом и в фазе налива зерна, а в уборку урожая они составляют 96,3%. Своего максимума скорость потребления почвенной влаги посевами достигает в фазе колошение. Растения озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края в этот период потребляют 2,97 мм/сутки, а в центральной зоне Краснодарского края – 4,09 мм/сутки.

3.2. Устойчивость растений озимой пшеницы к низким температурам На степень морозоустойчивости растений большое влияние оказывают углеводы, образующиеся в клетках (Карманенко Н.М., 1993; Косилова А.Н., 2004; Нафиков Р.К., Нугуманов А.Х., 2008;Церковнова О.М., 2009).

При выращивании озимой пшеницы в условиях центральной зоны Краснодарского края и зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края в узлах кущения растений накапливается достаточно большое количество сахаров, что в свою очередь позволяет говорить об их высокой морозостойкости (таблица 2).

Исследования показали, что в центральной зоне Краснодарского края в узлах кущения в среднем содержится на 2,3% (в абсолютных значениях) меньше сахаров, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Процент выживших растений после 10 часовой выдержки их в морозильной камере при температуре -16°С для зоны неустойчивого увлажнения на 22,7% выше, чем для центральной зоны. У этих растений происходит более интенсивный процесс отрастания (на 0,3 см).

Если рассмотреть этот показатель по группам сортов, принадлежащих различным селекцентрам, то можно отметить, что в более благоприятных условиях для роста и развития озимой пшеницы (центральная зона Краснодарского края) наблюдается слабая дифференциация по этому показателю (за исключением Краснодарских сортов).

В зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края больше всего сахаров в узлах кущения нами отмечено у сортов Зерноградского ВНИИЗК им. И.Г.Калиненко и Одесского селекционно-генетического института, а сорта Северо-Донецкой сельскохозяйственной опытной станции занимали промежуточное положение.

Действие стресса (промораживание) выявило большую степень устойчивости сортов Северодонецкой сельскохозяйственной станции в обеих зонах. У растений остальных сортов, выращиваемых в центральной зоне Краснодарского края (более мягкий климат) отмечается довольно слабая устойчивость к низким температурам.

Аналогичные результаты по накоплению сахаров в узлах кущения у растений озимой пшеницы нами были получены в феврале 2009г.

(приложение 2).

Таблица 2 – Влияние генотипа и зоны выращивания на накопление сахаров в узлах кущения растений озимой пшеницы, выживание и энергию отрастания после промораживания при температуре -16°С, февраль 2007г.

ЦЗКК ЗНУСК ЦЗКК ЗНУСК ЦЗКК ЗНУСК

Наши исследования показали, что климатические условия года оказывают влияние на степень устойчивости к отрицательным температурам. Так, осенний период 2007 года в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края был достаточно холодным, что отразилось на развитии растений (таблица 3). В ЦЗКК в узлах кущения озимой пшеницы в среднем было накоплено на 7,2% (в абсолютных значениях) больше сахаров, чем в ЗНУСС. Выживших растений после 10 часовой выдержки их в морозильной камере при температуре -16°С для центральной зоны Краснодарского края было на 10,1% выше, чем для зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края. У этих растений происходит более интенсивный процесс отрастания (на 0,1 см). В 2006-2007 сельскохозяйственном году наблюдалась иная картина, что связано с погодными условиями осеннего периода, которые повлияли на физиологическое состояние растений их рост и развитие.

Таблица 3 – Накопление сахаров в узлах кущения, выживание и энергия отрастания после промораживания растений озимой пшеницы различных сортов. Декабрь 2007г.

ЦЗКК ЗНУСК ЦЗКК ЗНУСК ЦЗКК ЗНУСК

Таким образом, растения озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края формируют более высокую общую зимостойкость, чем в центральной зоне Краснодарского края. В наших опытах наиболее устойчивыми к отрицательным температурам были сорта Северодонецкой селекции, которые обладали высокими показателями выживаемости после промораживания и энергией отрастания. Существует тесная взаимосвязь между общей морозостойкостью растений озимой пшеницы и их физиологическим состоянием.

3.3. Рост и развитие растений озимой пшеницы Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что условия выращивания оказывают большое влияние на особенности роста и развития растений (Нешин и др., 2008; Стройный А.М., 2006; Кожоков М.Х.и др., 2008; Колесников С.И., Жаркова М.Г., 2010).

Степень развития посевов озимой пшеницы в осенний период можно охарактеризовать такими показателями как коэффициент кущения (кустистость) и глубина залегания узла кущения.

Исследования показали, что за осенний период в центральной зоне Краснодарского края в среднем было сформировано по 3 побега кущения, в то время как в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края – 2 (таблица 4). Глубина залегания узла кущения в центральной зоне Краснодарского края составила 2,7 см, а в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края – 3,7.

При возделывании озимой пшеницы в более благоприятных почвенно-климатических условиях наилучшее развитие в осенний период вегетации отмечено у сортов селекции Ставропольского НИИСХ и Одесского СГИ. В зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края наилучшее развитие было как у сортов СНИИСХ-ОСГИ, так и у сортов Северодонецкой селекции. Менее развитыми были растения сортов Краснодарской селекции (коэффициент кущения 1,9) Условия окружающей среды оказывают существенное влияние на степень развития зачатка колоса (рисунок 11). Так, в то время когда растения озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края находились в фазе начало стеблевания (V этап органогенеза), в центральной зоне Краснодарского края их развитие соответствовало второй половине фазы стеблевания (начало VII этапа органогенеза).

Таблица 4 – Коэффициент кущения и глубина залегания узла кущения растений озимой пшеницы различных сортов, декабрь 2007г.

ЦЗКК ЗНУСК

В наших опытах на темпы развития озимой пшеницы оказывали влияние не только условия выращивания, но и генотипические особенности растений (рисунок 12).

Рисунок 11 – Влияние почвенно-климатических условий возделывания на развитие зачатков колоса озимой пшеницы различных сортов Рисунок 12 – Влияние генотипа на развитие зачатка колоса (V этап органогенеза – начало стеблевания, VII этап органогенеза – конец стеблевания). Зона неустойчивого увлажнения Ставропольского края.

Наиболее развитыми на V этапе органогенеза были растения озимой пшеницы Зерноградских сортов Дон 95 и Донская юбилейная, по сравнению с Краснодарскими сортами Дея и Краснодарская 99. На VIIэтапе органогенеза (конец стеблевания) сорт Дон 95 уступал сорту Краснодарская 99 в размерах зачатка колоса.

Краснодарский сорт Дея как на V, так и на VII этапе органогенеза отставал в развитии от остальных сортов. Зерноградский сорт Донская юбилейная, напротив, имел преимущество в развитии по сравнению с остальными сортами на протяжении всего периода стеблевания.

Следует отметить, что размеры зачатка колоса не всегда отражают степень развития озимой пшеницы. Так растения сортов Краснодарская 99 и Донская юбилейная развиты примерно одинаково, но размеры колоса у Зерноградского сорта больше, чем у Краснодарского. Это связано с тем, что разновидность сорта Донская юбилейная, в отличие от сорта Краснодарская 99 – erythrospermum, то есть его колос остистый, что визуально увеличивает размер зачатка колоса.

Одним из показателей, с помощью которого можно оценить влияние тех или иных факторов окружающей среды на особенности роста растений является дата наступления фаз развития. Наши исследования показали, что колошение растений озимой пшеницы в центральной зоне Краснодарского края происходит в среднем для изученных сортов на 3 дня раньше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (таблица 5, 6). Если анализировать этот показатель по отдельным сортам, то можно отметить, что у пшениц Краснодарской и селекции СНИИСХ-ОСГИ разница между датами наступления фазы колошения составляет 4 дня, у Зерноградских – 3,8, у Прикумских – 3, а у Северодонских 2,5.

По данным сервиса «Вега» (http://vega.smislab.ru/) переход к среднесуточным температурам более +5С для станицы Тбилисская Краснодарского края в 2007 году был 2 марта, в 2008 – 28 февраля, в 2009 – марта, а для города Михайловска Ставропольского края в 2007г. – 1 апреля, 2008 – 23 марта, 2009 – 25 марта.

Таблица 5 – Даты наступления фаз колошения, полной спелости и длительность генеративного периода у растений озимой пшеницы в центральной зоне Краснодарского края Среднее по всем сортам Таблица 6 – Даты наступления фаз колошение, полная спелость и длительность генеративного периода у растений озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края Среднее по всем сортам Следовательно, возобновление весенней вегетации в центральной зоне Краснодарского края в среднем наступает 2 марта, а в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края – 26 марта. Если учесть, что фаза колошения в центральной зоне Краснодарского края начинается на 3,5 дня раньше, то вегетативный период здесь длится на 20,5 дней дольше, чем в ЗНУСС Полное созревание в среднем по сортам в центральной зоне Краснодарского края наступает на 4,7 дня раньше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края.

Таким образом, на рост и развитие растений большое влияние оказывают факторы внешней среды. Почвенно-климатические особенности центральной зоны Краснодарского края позволяют формировать более развитые, но менее зимостойкие посевы озимой пшеницы, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. В ЦЗКК вегетативный период растений озимой пшеницы длится на 20,5 дней дольше, а генеративный на 1,3 дня короче, чем в ЗНУСК.

ГЛАВА

ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗОНЫ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

4.1. Площадь ассимиляционной поверхности Важным фотосинтетическим показателем является площадь ассимиляционной поверхности. Отмечается положительная зависимость между е размерами и урожайностью сельскохозяйственных культур (НичипоровичА.А., 1963; 1982; Кумаков В.А., 1968; Петрова Л.Н., 1971;

EvansE.H., CroftsA.R., 1973; Беденко В.П., Баславская К.С., 1980; Мокроносов Т.А. и др., 2006; Ракоца Э.Ю. и др., 2006; Нешин И.В. и др., 2008).

Размеры фотосинтетического аппарата посева часто характеризуют таким показателем как максимальная площадь листьев или листовой индекс (Ничипорович А.А., 1982; Мамаева Г.Г., 2002; Подушин Ю.В.и др., 2009). Наши исследования показали (таблица 7, приложение 3), что условия выращивания растений озимой пшеницы оказывают большое влияние на размеры листового аппарата. Почвенно-климатические условия центральной зоны Краснодарского края способствуют посевам формировать площадь листьев в среднем на 18,3% больше, чем в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Наиболее отзывчивыми на изменения условий выращивания в наших опытах был сорт Дон 95.

Так если в зоне неустойчивого увлажнения листовой индекс у этого сорта был 3,27 м2/м2, то в центральной зоне он увеличился на 0,75 м2/м2.

Наименьшая величина листовой поверхности в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края отмечена у сорта Дон 95, а в центральной зоне Краснодарского края у сорта Краснодарская 99. Среди изученных нами генотипов наибольшим листовым аппаратом в среднем для зон обладал сорт Донская юбилейная.

Таблица 7 – Максимальная площадь листьев (индекс листовой поверхности) посевов озимой пшеницы в зависимости от зоны возделывания, в среднем за 2006 – 2009 годы, м2/м