Россия
Россия
Россия
Изучение влияния различных элементов технологии возделывания озимой пшеницы на радиационный режим посевов является актуальной задачей, решение которой позволит дать научное обоснование для разработки технологических приемов выращивания, определяющих эффективность использования посевами ФАР. Целью исследований было изучить влияние предшественников, уровня минерального питания, сроков и норм высева на радиационный режим посевов озимой пшеницы различных сортов. В среднем для изученных вариантов в период налива зерна верхней половиной посева озимой пшеницы поглощается всего 33,9 % приходящей фотосинтетически активной радиации, а нижней – 66,1 %. Сортовые особенности оказывают большое влияние на радиационный режим посевов. Так, наименьшая разница в поглощении приходящей ФАР верхней и нижней частями посева отмечается у сорта «Зустрич» ‒ 40,2 и 59,8 %, а у сорта «Анисимовка» эти показатели составляют 29,2 % и 70,8 % соответственно. Существенное влияние на коэффициент поглощения ФАР оказывают нормы высева. Так, в среднем за годы исследований минимальное значение он наблюдался при 4 млн всхожих семян на гектар и был меньше, чем при 5 и 6 млн на 6,8 и 7,5 % соответственно. Условия выращивания также влияют на коэффициент поглощения ФАР. Так, в 2018 году по колосовому предшественнику на варианте без удобрений отмечалось максимальное значение коэффициента поглощения – 80 %, что больше, чем в 2016 и в 2017 годах, на 11,1 и 4,5 % соответственно. В 2018 году на раннем сроке сева были получены минимальные значения этого показателя – 69,44 %, что меньше, чем в 2016 и 2017 годах, на 9,3 и 11,3 % соответственно. Таким образом, различные технологические приемы выращивания озимой пшеницы, такие как предшественник, минеральные удобрения, сроки сева, нормы высева и сорт, оказывают существенное влияние на радиационный режим посевов.
радиационный режим, фотосинтетически активная радиация (ФАР), сорт, предшественник, уровень минерального питания, сроки сева, нормы высева, элементы технологии возделывания.
Цель и методика исследований
Фотосинтез занимает ведущее место в формировании урожая сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы, которая является основной продовольственной культурой России [1–4]. Скорости протекания его реакций зависят от состояния растительного организма, его обеспеченности минеральным питанием и водой, а также от приходящей, отраженной и распределившейся в посеве фотосинтетически активной радиации [5–7].
Солнечная радиация, достигающая поверхности земли, используется растениями не в полной мере, а лишь на 2–3 % [8–10]. Применение различных агротехнических и селекционных мероприятий позволяет сформировать посевы таким образом, чтобы поглощенная фотосинтетически активная радиация смогла усвоиться на возможные 10 %.
Следовательно, изучение влияния различных элементов технологии возделывания озимой пшеницы на радиационный режим посевов является актуальной задачей, решение которой позволит дать научное обоснование для разработки технологических приемов выращивания, влияющих на эффективность использования посевами ФАР для оптимизации продукционного процесса.
Цель исследований – изучить влияние предшественников, уровня минерального питания, сроков и норм высева на радиационный режим посевов озимой пшеницы различных сортов.
Исследования проводили с 2015 по 2018 гг. на опытном поле ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНAЦ» в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (г. Михайловск), для которой характерно: среднее количество осадков в год – 553–636 мм, сумма активных температур выше 10°°C ‒ 3300–3650 °С, гидротермический коэффициент увлажнения – 1,0–1,1 [5]. Особенности лет проведения исследований: засушливые периоды перед посевом (август – сентябрь), хорошая влагообеспеченность в октябре – ноябре, мягкие зимы и раннее возобновление весенней вегетации. В 2016 году весенне-летний период был влажным и теплым, в 2017 году он был оптимальный по температуре с большим количеством осадков, а в 2018 году – с недостатком осадков.
Почвы на опытном участке – черноземы обыкновенные среднемощные малогумусные тяжелосуглинистые.
Объекты исследований – посевы озимой пшеницы сортов селекции Северо-Кавказского ФНАЦ: 1) «Ставка», 2) «Слава», 3) «Стать», 4) «Анисимовка», 5) «Зустрич» (стандарт). Высевали сорта в 3-кратной повторности. Площадь каждой делянки – 25 м2. Размещались варианты на 2 предшественниках: озимая пшеница и черный пар. Фоны минерального питания: контроль (без удобрений) и удобренный (перед посевом – нитроаммофоска (N60P60K60), ранней весной – аммиачная селитра (N30)). Сроки сева – ранний (15–20 сентября), оптимальный (30 сентября – 5 октября), поздний (15–20 октября). Нормы высева – 4, 5 и 6 млн всхожих семян на гектар (га).
Коэффициенты поглощения ФАР на различных уровнях посевов озимой пшеницы измеряли по предшественнику пар на удобренном фоне, а коэффициенты поглощения посева в зависимости от элементов технологии возделывания – по всем вариантам на сорте «Зустрич».
Постановка полевого опыта выполнена по методическим указаниям Б. А. Доспехова [10]. Поглощение, отражение и распределение приходящей солнечной радиации в посевах в период налива зерна измеряли с помощью пиранометра Янишевского с гальванометром, так как в это время полностью сформировались все органы растений. Математическую обработку данных проводили на персональном компьютере (Microsoft Office, Microsoft Office Excel).
Результаты исследований
Наши исследования показали, что в 2015–2018 гг. в среднем по сортам на уровне колоса поглощается 9,2 % приходящей солнечной радиации, флаг-листа и соответствующей частью стебля – 24,7 %, а на уровне 2 и 3 сверху листьев – 34,5 и 31,6 % от приходящей ФАР соответственно (таблица 1).
Таблица 1
Коэффициенты поглощения фотосинтетически активной радиации на различных уровнях посевов озимой пшеницы за 2016–2018 гг., %
Table 1
Absorption coefficients of photosynthetically active radiation at various levels of winter wheat sowing for 2016–2018, %
|
Год Year |
Часть растения Part of the plant |
Сорт Sort |
Среднее Average |
||||
|
«Зустрич» “Zustich” |
«Ставка» “Stavka” |
«Слава» “Slava” |
«Стать» “Stat” |
«Анисимовка» “Anisimovka” |
|||
|
2016 |
Колос ear |
8,3 |
8,3 |
9,4 |
10,8 |
9,1 |
9,2 |
|
флаг-лист flag-sheet |
35,9 |
29,2 |
33,1 |
18,5 |
26,3 |
28,6 |
|
|
2-й лист 2nd sheet |
39,9 |
41,7 |
23,8 |
40,5 |
31,7 |
35,5 |
|
|
3-й лист 3rd sheet |
15,9 |
20,8 |
33,7 |
30,2 |
32,8 |
26,7 |
|
|
2017 |
колос ear |
14,4 |
5,5 |
7,6 |
7,9 |
9,1 |
8,9 |
|
флаг-лист flag-sheet |
25,9 |
37,0 |
23,9 |
39,7 |
26,3 |
30,6 |
|
|
2-й лист 2nd sheet |
29,9 |
38,7 |
38,0 |
31,2 |
31,7 |
33,9 |
|
|
3-й лист 3rd sheet |
29,9 |
18,8 |
30,4 |
21,2 |
32,8 |
26,6 |
|
|
2018 |
Колос ear |
8,4 |
13,0 |
5,6 |
11,6 |
8,3 |
9,4 |
|
флаг-лист flag-sheet |
27,7 |
8,7 |
16,7 |
14,0 |
8,3 |
15,1 |
|
|
2-й лист 2nd sheet |
17,6 |
37,7 |
33,3 |
25,6 |
56,3 |
34,1 |
|
|
3-й лист 3rd sheet |
46,2 |
40,6 |
44,4 |
48,8 |
27,1 |
41,4 |
|
|
Среднее Average |
Колос ear |
10,4 |
9,0 |
7,5 |
10,1 |
8,9 |
9,2 |
|
флаг-лист flag-sheet |
29,8 |
25,0 |
24,6 |
24,0 |
20,3 |
24,7 |
|
|
2-й лист 2nd sheet |
29,1 |
39,3 |
31,7 |
32,4 |
39,9 |
34,5 |
|
|
3-й лист 3rd sheet |
30,7 |
26,7 |
36,2 |
33,4 |
30,9 |
31,6 |
|
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что в период налива зерна верхней половиной посева (колос и флаг-лист) озимой пшеницы поглощается всего 33,9 % приходящей фотосинтетически активной радиации, а нижней (2 и 3 лист) – 66,1 %.
Следует отметить, что на полученные закономерности существенное влияние оказывают сортовые особенности структурной организации посева, его архитектоника. Так, наименьшая разница в поглощении приходящей ФАР верхней и нижней частями посева отмечается у сорта «Зустрич» ‒ 40,2 и 59,8 % соответственно, у сорта «Анисимовка» верхняя часть посева поглощает всего 29,2 %, а нижняя – 70,8 %.
В 2016 и 2017 гг. значения коэффициентов поглощения ФАР на различных уровнях посевов в среднем по вариантам составили практически одинаковые значения, что, вероятно, связано с тем, что в эти годы сложившиеся погодные условия были схожими. Так, в среднем по сортам на уровне колоса поглотилось 9,05 % приходящей солнечной радиации, флаг-листа – 29,6 %, а 2 и 3 сверху листьев – 34,7 и 26,65 % от приходящей ФАР соответственно. В более засушливом 2018 году коэффициенты поглощения на уровне флаг-листа и 3 сверху листа и составили 15,1 и 41,4 % соответственно.
Нами было изучено влияние различных элементов технологии возделывания на коэффициенты поглощения фотосинтетически активной радиации всем посевом в целом. Так, в среднем за годы исследований существенной разницы в значениях этих коэффициентов на разных предшественниках с различным уровнем минерального питания выявлено не было. Однако в 2018 году по колосовому предшественнику на варианте без удобрений отмечается максимальное значение коэффициента поглощения всего посева – 80 %, что больше, чем в 2016 и в 2017 годах, на 11,1 и 4,5 % соответственно (рис. 1).
Рис. 1. Коэффициенты поглощения фотосинтетически активной радиации посева озимой пшеницы в зависимости от предшественника и уровня минерального питания в среднем за 2016–2018 гг.
Fig. 1. Absorption coefficients of photosynthetically active radiation at winter wheat plant, depending on the predecessor and the level of mineral nutrition on average for 2016–2018.
В среднем за годы исследований значительной разницы в коэффициентах поглощения ФАР всем посевом на разных сроках сева выявлено не было. Существенные отличия нами отмечены при разных нормах высева. Так, в среднем за 2015–2018 гг. при 4 млн всхожих семян на гектар коэффициент поглощения всего посева меньше, чем при 5 и 6 млн, на 6,8 и 7,5 % соответственно (рис. 2).
Рис. 2. Коэффициенты поглощения фотосинтетически активной радиации посева озимой пшеницы в зависимости от сроков и норм высева в среднем за 2016–2018 гг.
Fig. 2. Absorption coefficients of photosynthetically active radiation of winter wheat plantva depending on the timing and seeding rates on average for 2016–2018
Исследования показали, что в 2018 году на раннем сроке сева были получены минимальные значения коэффициента поглощения ФАР – 69,44 %, что меньше чем в 2016 и 2017 годах на 9,3 и 11,3 % соответственно. Наибольшим этот показатель нами отмечен на варианте с 6 млн всхожих семян на гектар в 2016 году – 82 %, что больше чем в 2017 и 2018 годах на 6,6 и 10,2 % соответственно.
Выводы. Рекомендации
В среднем за годы исследований поглощение приходящей фотосинтетически активной радиации нижней частью посева больше, чем верхней, на 32,2 %. На полученные результаты значительное влияние оказывают сортовые особенности структурной организации посева. Наибольшая разница отмечена у сорта «Анисимовка» – 29,2 % и 70,8 %, особенно это свойство проявилось в 2018 году, когда верхней частью посева поглощалось всего лишь 16,6 %, а нижней – 83,4 %. У сорта «Зустрич» наблюдается обратная закономерность: верхней частью растений поглощалось 40,2 % приходящей ФАР, а нижняя – 59,8 %.
В 2018 году по колосовому предшественнику на варианте без удобрений отмечался максимальный коэффициент поглощения ФАР – 80 %, что больше, чем в 2016 и в 2017 годах, на 11,1 и 4,5 % соответственно. В этот же год на раннем сроке сева были получены наименьшие значения этого показателя – 69,44 %, что меньше, чем в 2016 и 2017 годах, на 9,3 и 11,3 % соответственно.
При разных нормах высева в среднем за годы исследований наибольший коэффициент поглощения ФАР отмечен при норме высева 6 млн всхожих семян на гектар – 76,4 %, а наименьшее – при 4 млн – 68,9 %.
Таким образом, различные элементы технологии возделывания озимой пшеницы (предшественник, минеральные удобрения, нормы высева, сроки сева, сорт) оказывают существенное влияние на радиационный режим посевов.
1. Шестакова Е. О., Ерошенко Ф. В., Сторчак И. Г. Радиационный режим посевов озимой пшеницы в зависимости от основных элементов технологии возделывания в зоне неустойчивого увлажнения ставропольского края // Известия Горского ГАУ. 2018. № 3. Т. 55. С. 23-27.
2. Шестакова Е. О. Влияние сорта, предшественника, уровня минерального питания, сроков сева и норм высева на радиационный режим посевов озимой пшеницы // Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки: материалы III Международной научной конференции. 2018. С. 218-219.
3. Прядкина Г.А. Пигменты, эффективность фотосинтеза и продуктивность пшеницы // Plant varieties studying and protection. 2018. Т.14. № 1. С. 97-108.
4. Авилова К. В. [и др.] Эколого-климатические характеристики атмосферы в 2015 г. по данным метеорологической обсерватории МГУ имени М. В. Ломоносова / Под. ред. О. А. Шиловцевой - М. : МАКС Пресс, 2016. - 268 с.
5. Шестакова Е. О., Ерошенко Ф. В., Сторчак И. Г. Влияние технологических приёмов выращивания на радиационный режим посевов озимой пшеницы // Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2017. № 9. С. 259-263.
6. Шульгин И. А., Вильфанд Р. М., страшная А. И., Береза О. В. Энергобалансовая оценка урожайности яровых культур // Известия ТСХА. 2015. № 5. С. 61-80.
7. Брагинец А. В., Газалов В. С. Пути совершенствования оптических и технических характеристик поверхностей плоских солнечных коллекторов путём анализа природы развитой поверхности // Инновационные процессы в условия глобализации мировой экономики: проблемы, тенденции, перспективы (IPEG-2017): сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. 2017. С. 163-166.
8. Шульгин И. А., Страшная А. И. Солнечная радиация и агрометеорологическая оценка состояния посевов сельскохозяйственных культур и их урожайности // VIII съезд общества физиологов растений России и всероссийская научная конференция «Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий». 2015. - С. 603.
9. Ерошенко Ф. В. Оптические свойства растений и оценка их физиологического состояния // Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2014. № 6. С. 84-90.
10. Большин Р. Г., Ильясов И. Р., Кондратьева Н. П. [и др.] Разработка микропроцессорной системы дозирования фотосинтетически активной радиации // Вестник НГИЭИ. 2017. № 9 (76). С. 46-56.
