Russian Federation
employee
Russian Federation
Izuchenie vliyaniya razlichnyh elementov tehnologii vozdelyvaniya ozimoy pshenicy na radiacionnyy rezhim posevov yavlyaetsya aktual'noy zadachey, reshenie kotoroy pozvolit dat' nauchnoe obosnovanie dlya razrabotki tehnologicheskih priemov vyraschivaniya, opredelyayuschih effektivnost' ispol'zovaniya posevami FAR. Cel'yu issledovaniy bylo izuchit' vliyanie predshestvennikov, urovnya mineral'nogo pitaniya, srokov i norm vyseva na radiacionnyy rezhim posevov ozimoy pshenicy razlichnyh sortov. V srednem dlya izuchennyh variantov v period naliva zerna verhney polovinoy poseva ozimoy pshenicy pogloschaetsya vsego 33,9 % prihodyaschey fotosinteticheski aktivnoy radiacii, a nizhney – 66,1 %. Sortovye osobennosti okazyvayut bol'shoe vliyanie na radiacionnyy rezhim posevov. Tak, naimen'shaya raznica v pogloschenii prihodyaschey FAR verhney i nizhney chastyami poseva otmechaetsya u sorta «Zustrich» ‒ 40,2 i 59,8 %, a u sorta «Anisimovka» eti pokazateli sostavlyayut 29,2 % i 70,8 % sootvetstvenno. Suschestvennoe vliyanie na koefficient pogloscheniya FAR okazyvayut normy vyseva. Tak, v srednem za gody issledovaniy minimal'noe znachenie on nablyudalsya pri 4 mln vshozhih semyan na gektar i byl men'she, chem pri 5 i 6 mln na 6,8 i 7,5 % sootvetstvenno. Usloviya vyraschivaniya takzhe vliyayut na koefficient pogloscheniya FAR. Tak, v 2018 godu po kolosovomu predshestvenniku na variante bez udobreniy otmechalos' maksimal'noe znachenie koefficienta pogloscheniya – 80 %, chto bol'she, chem v 2016 i v 2017 godah, na 11,1 i 4,5 % sootvetstvenno. V 2018 godu na rannem sroke seva byli polucheny minimal'nye znacheniya etogo pokazatelya – 69,44 %, chto men'she, chem v 2016 i 2017 godah, na 9,3 i 11,3 % sootvetstvenno. Takim obrazom, razlichnye tehnologicheskie priemy vyraschivaniya ozimoy pshenicy, takie kak predshestvennik, mineral'nye udobreniya, sroki seva, normy vyseva i sort, okazyvayut suschestvennoe vliyanie na radiacionnyy rezhim posevov.
radiacionnyy rezhim, fotosinteticheski aktivnaya radiaciya (FAR), sort, predshestvennik, uroven' mineral'nogo pitaniya, sroki seva, normy vyseva, elementy tehnologii vozdelyvaniya.
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. Shestakova E. O., Eroshenko F. V., Storchak I. G. Radiation regime of winter wheat sowing, depending on the main elements of the cultivation technology in the zone of unstable moistening of the Stavropol Territory // Proceedings of Gorsky SAU. 2018. No. 3. T. 55. Pp. 23–27.
2. Shestakova E. O. Influence of a variety, predecessor, the level of mineral nutrition, sowing dates and seeding rates on the radiation regime of winter wheat sowing // Current status, problems and development prospects of the agrarian science: materials of the III International Scientific Conference.. 2018. Pp. 218–219.
3. Pryadkina G. A. Pigments, photosynthesis efficiency and wheat productivity // Plant varieties studying and protection. 2018. Vol. 14. No. 1. Pp. 97–108.
4. Avilova K. V. Ecological and climatic characteristics of the atmosphere in 2015 according to the meteorological Observatory of Moscow state University named after M. V. Lomonosov / Ed. by O. A. Shilovtseva. – Moscow : MAX Press, 2016. – 268 p.
5. Shestakova E. O., Eroshenko F. V., Storchak I. G. The influence of growing methods on the radiation regime of winter wheat sowings // Bulletin of the Stavropol Research Institute of Agriculture. 2017. No. 9. Pp. 259–263.
6. Shulgin I. A., Wilfand R. M., Scary A. I., Birch O. V. Energy balance assessment of the yield of spring crops // Proceedings of the TAA. 2015. No. 5. Pp. 61–80.
7. Braginets A. V., Gazalov V. S. Ways to improve the optical and technical characteristics of surfaces of flat solar collectors by analyzing the nature of the developed surface // Innovation processes in the conditions of globalization of the world economy: problems, trends, prospects (IPEG-2017): Collection of scientific papers on the materials of the International Scientific and Practical Conference. 2017. Pp. 163–166.
8. Shulgin I. A., Strashnaya A. I. Solar radiation and agrometeorological assessment of the state of crops of agricultural crops and their yield // VIII Congress of the Society of Plant Physiologists of Russia and the All-Russian Scientific Conference “Plants under the conditions of global and local natural climatic and anthropogenic influences”. 2015. – P. 603.
9. Eroshenko F. V. Optical properties of plants and assessment of their physiological state // Bulletin of the Stavropol Research Institute of Agriculture. 2014. No. 6. Pp. 84–90.
10. Bolshin R. G., Ilyasov I. R., Kondratieva N. P. Development of a microprocessor dosing system for photosintetically active radiation // Bulletin NNSEEI. 2017. №. 9 (76). Pp. 46–56.
