Отзывчивость сортов яровой пшеницы на факторы внешней среды

Отзывчивость сортов яровой пшеницы на факторы внешней среды

А. П. Головоченко, д.с.-х.н, Н. А. Головоченко,

Поволжский НИИСС

Академиком Россельхозакадемии А. А. Жу-ченко (1980) была сформулирована проблема создания ресурсоэнергосберегающих и энергетически эффективных сортов (ЭЭС). По мнению А. В. Кильчевского и Л. В. Хотылевой (1997), по уровню энергозатрат выделяются три технологии и соответствующие им модели сортов:

1) для биологического земледелия с минимальным уровнем энергозатрат на единицу продукции необходимы сорта низкого вклада энергии (low input variety) (liv);

2) для богарного земледелия среднего уровня энергозатрат — полуинтенсивные энергоэффективные (input efficient variety) и энергоотзывчивые (input responsive variety) (iev и irv);

3) для интенсивных технологий — сорта интенсивного типа энергоотзывчивые (input responsive variety).

Понятие «энергетически эффективный сорт» отражает эффективность использования энергии на любом уровне энергозатрат. При этом в характеристике ЭЭС вычленяются два компонента энергозатрат внешней среды, повышающих отзывчивость к благоприятным факторам внешней среды и устойчивость к стрессам.

Целью настоящего исследования было определение степени отзывчивости современных сортов яровой пшеницы по урожайности и качеству зерна на регулируемые факторы внешней среды — припосевные минеральные удобрения и нерегулируемые факторы условий вегетации — температуру воздуха, осадки.

Методика исследований. В многофакторном опыте 2003—2004 гг. изучались сорта, различаю-

щиеся по потенциалу продуктивности, качеству зерна, устойчивости к полеганию и грибковым листовым болезням: Прохоровка, Тулайковская 5, Кинельская 60, Кинельская 61, Кинельская Нива, Грекум 3835. Регулирование внешней среды проводилось за счет припосевных удобрений: контроль, ^20Р100К60, ^0Р60К(0 и норм высева: 4,0; 5,0; 6,0 млн. семян на 1 га. В фазу кущения посевы обрабатывались гербицидом 2,4Д (2003 г.) и смесью диален супер+магнум (2004 г.). Почва — обыкновенный суглинистый чернозем, предшественник — чистый пар.

Особенности погодных условий лет исследований заключались в повышенных, относительно среднемноголетней величины (124 мм), осадках за вегетационный период яровой пшеницы (2003 г. — 184 мм, 2004 г. — 162 мм) и близких к средней (1727°С) суммарных температур воздуха (1650°С и 1613°С).

Коэффициент энергетической эффективности сорта (Кзэс) по урожайности (У) определялся по формуле (1):

Кээс =

где Уд, Ук — урожайность при определенной дозе удобрений (Д) и в контроле (К) (ц/га);

ДВУ — количество действующего вещества МУ (кг д.в.);

Кээс характеризует отзывчивость сорта на внесение минеральных удобрений в кг зерна на кг д.в. удобрений.

Коэффициент энергетической эффективности сорта (Кээс) по показателю качества зерна (П) определялся по формуле (2):

Кээс =

где Пд, Пк—показатель при определенной дозе удобрений (Д) и в контроле (К) (единиц показателя).

Кээс характеризует отзывчивость сорта на внесение минеральных удобрений в единицах показателя на 10 кг д.в. удобрений.

Результаты исследований. В таблице 1 представлены коэффициенты энергетической эффективности сортов яровой пшеницы, характеризующие изменение величины урожая на единицу действующего вещества азота и комплекса элементов NPK припосевных минеральных удобрений в 2003-2004 гг.

Анализ данных выявил следующие общие закономерности:

1) отзывчивость сортов по продуктивности на элемент «азот» в комплексных удобрениях в 2 и более раз была выше, чем на совокупность ОТК;

2) при загущении до 6,0 млн. семян на 1 га эффективность использования сортами удобрений снижалась;

3) увеличение дозы удобрений свыше ^„Р^Кю вело к снижению Кээс, следовательно, применение дозы ^20Р100К60 нецелесообразно на изучаемых сортах, поскольку затраты на удобрения растут, а эффективность их отдачи по массе зерна падает;

4) у сортов Кинельская 61, Кинельская Нива, Тулайковская 5 наиболее эффективно использовали удобрения в дозе ^0Р60К40 разреженные посевы с нормой высева 4,0 млн. семян на 1 га; у сорта Кинельская 60 — посевы с нормой 5,0 и 6,0 млн. семян на 1 га; у сорта Прохоровка — посевы при 5,0 млн. семян на 1 га.

Поскольку все сорта в опыте снижали приросты массы зерна на единицу д.в. удобрений при повышенной дозе ^20Р100К60, то этот факт означает, что они не отзывчивы на высокие дозы удобрений и способны формировать максимальную урожайность при низких вкладах дополнительной энер-

1. Отзывчивость сортов яровой пшеницы по урожайности на припосевные удобрения при различных нормах высева. Поволжский НИИСС, 2003—2004 гг.

Сорт Агро- Год Коэффициент энергетической эффективности сорта при различных нормах высева, млн. шт. на 1 га

фон 4,0 5,0 6,0

N №К N №К N №К

Кинель- Нб0Рб0К40 2003* 2004 Среднее 10,00 3,33 6,66 3,75 1,25 2,50 18,33 6,67 12,50 6,88 2,50 4,69 15,00 2,5 8,75 5,62 0,94 3,28

ская 60 N120? 100К60 2003* 2004 Среднее 4.58 2.58 3.58 1,96 1,11 1,54 7,5 3,42 2,08 3,21 1,46 2,33 3,83 3,42 3,62 1,64 1,46 1,55

Кинель- Нб0Рб0К40 2003* 2004 Среднее 5,00 3,17 4,08 1,87 1,19 1,53 2.50 3.50 3,00 0,94 1,31 1,12 4.17 3.17 3,67 1,56 1,19 1,38

ская 61 ^2оР 100К60 2003* 2004 Среднее 0,83 2,42 1,62 0,36 1,04 1,25 1,25 1,67 1,46 0,54 0,71 0,62 -1,67 2,33 0,33 -0,71 1,00 0,14

Кинель- ская Нива ^0Р60К40 2003* 2004 Среднее 3,33 4,67 4,00 1,75 1,50 0,89 1,67 4,50 3,08 0,62 1,69 1,15 0,83 4,17 2,50 0,31 1,56 0,94

^2оР 100К60 2003* 2004 Среднее 2,08 3,00 2,54 1,29 1,09 0 2,50 4,83 3,66 1.07 2.07 1,57 1,25 3,58 2,41 0,54 1,54 1,04

Прохо- ^0Р60К40 2003* 2004 Среднее 0 0 0 -0,36 1.33 3.33 2.33 0,50 1,25 0,88 0,33 0,33 0,25 0,25

ровка N^120? 100К60 2003* 2004 Среднее -0,83 -0,83 -0,36 3,12 0,58 3,33 1,96 0,25 1,43 0,84 -1,17 -1,17 -0,50 -0,50

Тулай- ковская 5 ^0Р60К40 2003* 2004 Среднее 8.33 8.33 3,12 0,36 3,33 0,67 2,00 1,25 0,25 0,75 5.00 5.00 1,88 1,88

^2оР 100К60 2003* 2004 Среднее 0,83 0,83 0,36 2,08 -0,75 0,66 0,89 -0,32 0,28 2,08 2,08 0,89 0,89

Грекум 3835 Мб0Рб0К40 ^2оР 100К60 2004 2004 - - 2,5 1,25 0,94 0,54 - -

Примечание: *учитывалась расчетная урожайность с участков неполегших растений на делянках.

гии (удобрений) на обыкновенном черноземе по чистому пару.

Таким образом, условно сорта яровой пшеницы в опыте могут быть отнесены к энергоэффективным, с низкой отзывчивостью на минеральные удобрения при посеве сверх дозы ^оРиоКю по хорошо обеспеченному элементами питания агрофону — чистому пару с обыкновенным черноземом.

Сорт Кинельская 60 отличается наибольшей отзывчивостью на единицу д.в. удобрений: Кээс = 2,50—4,69 по №К и Кээс = 6,66—12,50 по азоту.

Важным фактором, снижающим Кээс, является слабая устойчивость сортов к полеганию. Полегание растений вызывало снижение величины Кээс в 2—4 и более раз при площадях полегания 9—94% от площади делянок.

Различия между сортами проявлялись в опыте в наибольшей степени по содержанию белка и клейковины в зерне. Это означает, что ресурсы внешней среды были использованы сортами с различной эффективностью. Расчет коэффициентов энергетической эффективности сортов показал, что на 10 кг д.в. NPK удобрений в зерне дополнительно к контролю образовалось (в абсолютных процентах) 0,036—0,071% белка, 0,006—0,181% клейковины, а сила муки изменялась на -11—+9 еа. (табл. 2).

В сравнении со стандартом Прохоровка наиболее эффективно использовали удобрения по белку сорта Кинельская 61 и Кинельская Нива, по клейковине — Кинельская 60, Кинельская 61,

Кинельская Нива, Тулайковская 5. Внесение удобрений при посеве способствовало повышению силы муки у Прохоровки, Кинельской 60, Кинельской Нивы на 3—9 еа. на 10 кг д.в. NPK. У сортов Кинельская 61, Тулайковская 5 отмечалось снижение силы муки в вариантах с удобрениями относительно контроля.

Важным для селекции и практики товарного производства является знание вкладов нерегулируемых факторов в формирование единицы урожая, характеристик качества зерна.

Данные таблицы 3 показывают, что в разные годы ресурсы тепла и влаги использованы сортами в разной степени: в 2004 г. на создание единицы продукции затрачено значительно больше ресурсов, чем в 2003 г. Например, сорту Кинельская Нива в 2004 г. требовалось на создание 1 ц/га зерна 6,5—7,3 мм осадков и 65,8—73,8°С тепла в сравнении с 6,2—6,4 мм и 56,9—58,2°С в 2003 г. Аналогичные факты отмечены у большинства сортов в опыте.

Внесение припосевных удобрений, как правило, увеличивало эффективность использования погодных факторов: отрицательная разность с контролем свидетельствует об усилении действия осадков и температуры воздуха. Полегание вызывало снижение эффективности использования этих факторов развития.

Внесение удобрений при посеве у всех сортов снижало величину осадков и суммы среднесуточных температур воздуха за период «всходы — восковая спелость» на образование 1% клейковины

2. Отзывчивость сортов яровой пшеницы по качеству зерна на припосевные удобрения при норме высева 5,0 млн. семян на 1 га в среднем за 2003—2004 гг. Поволжский НИИСС

Сорт Агрофон Коэффициент энергетической эффективности

(кг д.в. №К) белок, % клейковина, % сила муки е.а.

Прохоровка в! N60? 60К40 0,038 0,006 5

^20Р 100К60 0,057 0,064 9

Кинельская 60 Н»Р 60К40 Кээс / Кээ в! 0,025 0,74 0,044 7,33 4 0,80

^20Р 100К60 Кээс / Кээ в! 0,036 0,36 0,064 1,00 4 0,44

Кинельская 61 Н»Р 60К40 Кээс / Кээ в! 0,050 1,31 0,181 30,17 -11

^20Р100К60 Кээс / Кээ в! 0,071 1,25 0,132 2,06 -6

Кинельская Нива Н»Р 60К40 Кээс / Кээ в! 0,056 1,47 0,125 20,83 3 0,60

^20Р100К60 Кээс / Кээ в! 0,057 1,00 0,093 1,45 4 0,44

Тулайковская 5 Н»Р 60К40 Кээс / Кээ в! 0,038 1,00 0,119 19,8 1 0,20

^20Р100К60 Кээс / Кээ в! 0,046 0,81 0,168 2,62 -2

Примечание: Кээс / Кээ 81. — отношение коэффициентов энергетической эффективности сорта и стандарта.

3. Значимость осадков и температуры воздуха для продуктивности яровой пшеницы. Поволжский НИИСС, 2003—2004 гг., норма высева 5,0 млн. семян на 1 га.

Сорт Агрофон Значение фактора на 1 ц/га зерна

Осадки за период всходы спелость, мм - восковая Сумма температур воздуха за период всходы - восковая спелость, °С

2003 г. 2004 г. 2003 г. 2004 г.

без полегания с полеганием без полегания без полегания с полеганием без полегания

N60? 60К40 4,0 7,3 6,6 36,2 66,1 70,2

Кинельская 60 контроль 5,2 8,1 7,8 47,0 73,4 82,1

разность -1,2 -0,8 -1,2 -10,8 -7,3 -11,9

N60? 60К40 5,9 9,3 7,4 54,3 85,0 74,5

Кинельская 60 контроль 6,2 7,9 8,2 57,1 72,6 82,4

разность -0,3 +1,4 -0,8 -2,8 +12,4 -7,9

Кинельская ^юР 60К40 3,6 6,4 6,5 33,0 58,2 65,8

контроль 3,7 6,2 7,3 33,7 56,9 73,8

разность -0,1 +0,2 -0,8 -0,7 +1,3 -8,0

^0р 60К40 5,8 5,9 8,3 52,2 53,4 82,7

Прохоровка контроль 6,0 6,4 9,3 53,6 57,1 92,1

разность -0,2 -0,5 -1,0 -1,4 -3,7 -9,4

^0Р 60К40 3,4 5,6 6,9 30,9 50,8 71,5

Тулайковская 5 контроль 3,5 5,6 7,0 32,1 51,1 72,8

разность -0,1 0 -0,1 -1,2 -0,3 -1,3

^0Р 60К40 - - 6,7 - - 66,9

Грекум 3835 контроль - - 7,1 - - 71,2

разность - - -0,4 - - -

4. Значимость осадков и тепла вегетационного периода для образования клейковины в зерне яровой мягкой пшеницы. Поволжский НИИСС

Сорт Агрофон (кг д.в. №К) Значение фактора для образования 1% клейковины зерна

осадки за период «всходы - восковая спелость», мм сумма температур воздуха за период «всходы - восковая спелость», °С

2003 г. 2004 г. 2003 г. 2004 г.

контроль 7,0 6,3 62,5 63,0

Прохоровка, ^0Р60К40 7,0 6,3 62,5 62,5

^20Р100К60 6,2 6,2 55,7 62,0

контроль 6,4 5,1 58,0 53,1

Кинельская 60 ^0Р60К40 6,2 5,0 56,1 52,5

^20Р100К60 6,0 4,8 54,3 50,6

контроль 6,4 5,2 58,5 52,6

Кинельская 61 ^0Р60К40 5,7 4,8 52,6 48,6

^20Р100К60 5,7 4,6 52,6 46,4

контроль 6,1 5,6 56,1 56,7

Кинельская Нива ^0Р60К40 6,0 5,1 54,7 51,0

^20Р100К60 5,7 5,1 52,6 51,0

контроль 6,6 4,8 59,5 50,2

Тулайковская 5 ^0Р60К40 5,9 4,7 53,8 49,1

^20Р100К60 5,6 4,3 50,5 44,4

Отношение «показатель сорта / показатель

Кинельская 60 N60^40 0,89 0,79 0,90 0,84

Кинельская 61 N60^40 0,81 0,76 0,84 0,78

Кинельская Нива ^0Р60К40 0,86 0,81 0,88 0,82

Тулайковская 5 ^0Р60К40 0,84 0,75 0,86 0,79

в зерне: с 4,8—7,0 мм и 50,2—63,0°С при контро- Различия по годам у сортов в использовании ле до 4,3—6,2 мм и 44,4—62,0°С при ^20Р100К60 абиотических факторов развития растений на со-(табл. 4). здание 1% клейковины были небольшими: в пре-

делах 0,5—1,3 мм и 4,7—9,7°С. Наиболее эффективно использовали эти ресурсы внешней среды по образованию клейковины в зерне сорта Кинельская 61, Тулайковская 5, существенно лучше стандарта — Кинельская 60, Кинельская Нива.

Заключение. Установлено, что изученные сорта яровой мягкой пшеницы относятся к сортам энергоэффективным с низкой отзывчивостью по урожайности к минеральным удобрениям при посеве сверх дозы М60Р60К40 по чистому пару с обыкновенным черноземом. Отзывчивость их на при-посевные удобрения, нормы высева и степень ис-

пользования осадков и положительных температур за вегетацию растений определялась генотипом и зависела от устойчивости их к полеганию. Полегание существенно снижало эффективность удобрений и значимость нерегулируемых факторов внешней среды на создание единицы полезной продукции — зерна.

Литература

1 Жученко, А. А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). — Кишинев, 1980. — 689 с.

2 Кильчевский, А. В., Хотылева, Л. В. Экологическая селекция растений. — Минск: Тэхналогия, 1997. — 372 с.