Формирование элементов зимостойкости озимой ржи в период осеннего роста и развития

Нравится

Отражены результаты изучения влияния минеральных удобрений и метеорологических условий года на биометрические показатели роста, развития и формирование морозостойкости растений озимой ржи в летне-осенний период. Выявлена зависимость между продолжительностью периода осеннего развития и значением биометрических показателей осеннего развития растений. Перед уходом в зиму оптимальным развитием отличались растения озимой ржи при внесении N45Р60К90,  они накопили больше сахаров и элементов минерального питания. Лучшая сохранность озимой ржи при перезимовке отмечалась в вариантах при внесении Р60К90  (93,7%) и N45Р60К90  (90,0%).

В структуре мирового производства зерна озимая рожь занимает седьмое место. Доля России в мировом производстве составляет примерно 27%. Валовые сборы достигают 8,5% от общего объема производства зерна в нашей стране, однако в последние годы отмечается сокращение площадей посевов и снижение урожайности. Озимая рожь ценная зерновая культура. Зерно ржи используется в хлебопечении, на корм скоту и для технической переработки [1]. Рожь дает высокие и устойчивые урожаи,  так как хорошо использует  осенние и весенние запасы влаги и минеральные удобрения. Она ценна в организационном отношении, снимая напряженность в проведении полевых работ в весенний и осенний периоды, особенно в годы с неблагоприятной дождливой осенью, так как созревает раньше яровых культур [2]. Достаточно развитая корневая система весной позволяет озимым успешно преодолевать неблагоприятное воздействие весенне-летней засухи, которая является одной из основных причин снижения продуктивности яровых посевов в Восточной Сибири [3]. Озимая рожь – прекрасный предшественник, оставляет после себя поле чистым от сорняков, благодаря повышенной конкурентной способности и формированию плотного полога в весенний период, а также   аллелопатическому воздействию на сорняки [4]. Ранняя уборка озимых позволяет более эффективно бороться с сорняками в севообороте приемами агротехники. Почвозащитная способность озимых культур выше, чем у яровых [5].

В Хакасии озимая рожь возделывается с дореволюционных времен. В 1988-1991 гг. в Таштыпском совхозе получен урожай  1,6-3,6 т/га, в Аскизском племовцесовхозе в сухостепной зоне Хакасии  в 1991 году 3,26 т/га. Исследованиями НИИ аграрных проблем Хакасии и ГСАС «Хакасская» разработаны отдельные элементы технологии возделывания озимой ржи в регионе [6]. Однако на сегодняшний день, площади, занятые под этой культурой в республике не превышают одной тысячи гектаров, урожайность 1,5-2,0 т/га.

Жёсткие климатические условия, отсутствие региональных технологий возделывания препятствуют широкому распространению озимой ржи в Хакасии. В основных земледельческих районах Хакасии климат резко континентальный, зима холодная, бесснежная, на первый план выходит проблема зимостойкости озимых.

Главная цель наших исследований — изучить влияние метеорологических факторов и уровня агротехники на рост, развитие и формирование потенциальной зимостойкости растений озимой ржи в летне-осенний период.

Условия и методика проведения исследований

Исследования с целью изучения влияния минеральных удобрений на формирование потенциальной зимостойкости озимой ржи сорта Чулпан проводились нами совместно с ГСАС «Хакасская» в 2003-2006 годах в степной зоне  Хакасии. Почвенный покров опытного участка представлен малогумусной маломощной легкосуглинистой каштановой почвой. Перед посевом на каждой делянке опыта проводилось определение гумуса (по Тюрину), нитратов ионометрическим методом, фосфора и калия по методу Мачигина. Озимая рожь высевалась 17 августа, с нормой 6 млн. зерен на 1 га, глубина заделки семян 4-5 см. Перед уходом в зиму 20 октября отбирали растительные образцы на содержание питательных веществ  и сахаров в узлах кущения. Содержание сахаров определяли по Бертрану, минеральных веществ по ГОСТ: 26657-97; 30504-97; 13496-93.  Наблюдения за ростом и развитием растений по методике государственного сортоиспытания (1985). За дату прекращения осенней вегетации принимали устойчивый переход среднесуточной температуры через 0°С.

Изучалось влияние минеральных удобрений на рост, развитие и формирование морозостойкости растений озимой ржи по стерневому предшественнику, повторность в опыте четырехкратная, площадь учетной делянки 20 м2, схема опыта: 1 вариант — без удобрений (контроль); 2 вариант — N45; 3 вариант — Р60К90 ;  4 вариант — N45Р60К90. Внесение фосфорно-калийных удобрений проводилось под предпосевную обработку почвы, азотных локально  при посеве.

Результаты исследований

Оптимальный срок посева озимой ржи в Хакасии по рекомендации НИИ аграрных проблем РХ в степной зоне 10-20 августа. Растения озимых, имеющие перед уходом в зиму оптимальное развитие, отличаются высокой зимостойкостью и продуктивностью. Основное кущение озимой ржи проходит осенью.  Весной кущение отмечается в разреженных посевах   и при недостаточном кущении в осенний период. Общая кустистость перед уборкой составляет обычно 5-6 [7]. По мнению А. И. Задонцева [8], максимальной морозостойкостью отличаются растения озимых зерновых оптимальных сроков посева, высота которых составляет 14-16 см. Переросшие растения имеют высоту 23-25 см и более, зимостойкость таких растений снижена.

Метеорологические условия в годы исследований оказали существенное влияние на рост и развитие растений озимой ржи в осенний период. Динамика среднесуточных температур в годы исследований отражена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Среднедекадные температуры летне-осеннего периода развития озимой ржи, по метеостанции Хакасской

Температурные условия августа и сентября в годы исследований мало отличались от среднемноголетних. В 2005 году среднемесячная температура октября была выше среднемноголетних на 4-5°, среднесуточная температура в третьей декаде составила +3  +4°С. Устойчивый переход среднесуточной температуры через 0° отмечался 31 октября, что на 1-2 недели позднее обычного. Продолжительность периода всходы — окончание осенней вегетации варьировала от 46 до 66 дней по годам исследований (табл. 1). Удлинение периода осеннего развития до 66 дней в 2005 году способствовало оптимальному развитию растений озимой ржи даже на не удобренном фоне: кустистость составила 4,4, высота растений 16,9 см. Коэффициент корреляции между продолжительностью периода всходы — окончание осенней вегетации и кустистостью равен 0,58+-0,16, коэффициент детерминации d = 0,34. Однако характер корреляционной  связи между данными признаками, говорит о значительном влиянии на кустистость других факторов, в частности минеральных удобрений.

Озимой ржи в начальной фазе развития необходимо полное фосфорно-калийное и умеренное, близкое к недостаточному, азотное питание. При избыточном количестве азота в почве в начальный период роста корневая система растет слабее, чем надземная. Происходит сильное кущение, интенсивно нарастает вегетативная масса, образуется большое количество непродуктивных стеблей, снижается устойчивость к отрицательным температурам. Однако при недостатке азота растения уходят в зиму слабо развитыми, такие растения менее зимостойки [5]. По мнению В.М. Личикаки [9], большое значение имеет соотношение основных элементов минерального питания, вносимых с удобрениями. Количество внесенных перед посевом озимых азотных удобрений не должно превышать количества фосфорных и калийных. Результаты агрохимического анализа почвенных образцов, отобранных перед закладкой опыта, показали, что почва по содержанию подвижных элементов питания характеризуется низким содержанием подвижного (нитратного) азота (3,4-5,5 мг/кг), высокой обеспеченностью подвижным фосфором и  от средней до высокой обеспеченностью обменным калием по годам исследований. Внесение  минеральных удобрений в опыте оказало значительное влияние на рост и развитие растений озимой ржи в осенний период (табл. 1).

Таблица 1 – Влияние удобрений и метеорологических условий года на развитие растений озимой ржи перед уходом в зиму

Варианты

Годы

Высота растений, см

Кустистость

Продолжительность периода всходы-окончание осенней вегетации, дней

Контроль, без удобрений

2003

15,8

2,4

46

2004

14,9

2,4

52

2005

16,9

4,4

66

N45

2003

24,8

4,3

46

2004

23,2

4,2

52

2005

25,3

5,2

66

N45Р60К90

2003

18,1

4,4

46

2004

17,2

4,5

52

2005

18,1

5,9

66

НСР05

2,85

0,22

В контроле (без удобрений) высота растений изменялась от  14,9 до 16,9 см, однако отмечалась низкая интенсивность кущения (коэффициент кущения 2,4-4,4). При несбалансированном минеральном питании в осенний период (локальное внесение N45) отмечалось перерастание растений. Внесение N45Р60К90   способствовало оптимальному развитию в осенний период, высота варьировала от 17,2 до 18,1 см, кустистость от 4,4 до 5,9. Площадь листовой поверхности была в 2 раза выше, чем в контроле (табл. 2). Увеличение площади одного растения происходило за счет значительного увеличения кустистости. При внесении только азотных удобрений увеличение площади листовой поверхности в 2,3-2,5 раза обусловлено увеличением длины и ширины листьев при перерастании растений, такие растения менее зимостойки.  Доля корней в сухой массе растений была максимальной в контроле 26,4-28,3 %, при внесении азотных удобрений уменьшалась более чем в два раза. При внесении N45Р60К90 доля корней увеличивалась до 18,6-19,1 %, однако была меньше, чем в контроле в  0,7 раза.

Таблица 2 – Влияние минеральных удобрений на формирование органов растений озимой ржи

Варианты

Годы

Площадь листовой поверхности
1-го растения, см2

Доля корней от массы сухого растения, %

Контроль, без удобрений

2004

21,0

28,3

2005

22,4

26,4

N45

2004

48,58

14,5

2005

52,36

12,5

N45Р60К90

2004

28,2

19,1

2005

32,82

18,6

НСР05

2,49

3,30

В условиях степной зоны Хакасии резкие перепады дневных и ночных температур, ясная солнечная погода осеннего периода, продолжительный период закалки способствуют формированию высокой морозостойкости растений озимой ржи. Однако без достаточного обеспечения элементами минерального питания невозможно обеспечить хорошую перезимовку и получить высокие урожаи озимых [2]. Известно, что содержание питательных веществ в растении зависит от сорта, этапа органогенеза, погодных условий. Отклонения от оптимального химического состава озимых на определённой стадии развития являются в основном следствием изменений условий минерального питания. По степени отклонения можно судить об обеспеченности растений азотом, фосфором и калием и сделать прогноз о перезимовке посевов [10].
На основании анализа трехлетних данных (табл. 3) можно сделать вывод, что наиболее оптимальное количество элементов минерального питания перед уходом в зиму накопили растения озимой ржи при внесении полного минерального удобрения.

Таблица 3  — Содержание общего азота, фосфора, калия и сахаров в узлах кущения растений озимой ржи перед уходом в зиму, в % от сухого вещества

Удобрения

Азот

Фосфор

Калий

Сахара

факт. содержание в % от нормы факт. содержание в % от нормы факт. содержание в % от нормы

Контроль

3,60

92,3

1,26

100,00

3,31

73,56

18,05

N45

3,74

95,9

1,07

100,00

3,43

76,22

19,44

Р60К90

3,08

79,0

1,27

100,00

3,02

67,11

20,95

N45Р60К90

3,88

99,5

1,31

100,00

3,18

70,67

23,38

В среднем за три года, в узлах кущения озимой ржи перед уходом в зиму содержалось 79,0-99,5% азота от оптимальной обеспеченности. Причем в вариантах с внесением азотных удобрений содержание азота увеличивалось на 0,14-0,28% от сухого вещества, что говорит о положительном влиянии внесения азотных удобрений на степень обеспеченности растений азотом. Внесение фосфорно-калийных удобрений без внесения азота привело к дисбалансу в азотно-фосфорном питании и снижению содержания азота на 0,52% в сухом веществе по сравнению с контролем. При внесении N45Р60К90 содержание азота в узлах кущения было оптимальным (99,5% от нормы).

Содержание фосфора в растениях составляло от 1,07 до 1,31 %, т.е. было высоким независимо от внесения удобрений. При внесении фосфорных удобрений отмечалась тенденция к увеличению содержания элемента в узлах кущения  растений озимой ржи.

Содержание калия в узлах кущения было низким (67,11-76,22% от нормы) и мало зависело от внесения калийных удобрений. В большей степени оно определялось  содержанием элемента в почве перед посевом, коэффициент корреляции равен  0,71+-0,13, коэффициент детерминации d = 0,51. Особенно мало калия накопили растения в 2005 году (2,21-2,56% от сухого вещества), при содержании в почве перед закладкой опытов 157-204 мг/га почвы.

В процессе закаливания в растениях озимых происходит накопление сахаров, в результате этого повышается концентрация клеточного сока, понижается температура замерзания, возрастает морозостойкость растений.  В опытах Н. В.Дорофеева [3] успешная перезимовка озимой ржи в Восточной Сибири отмечалась при содержании в узлах кущения перед уходом в зиму 27% водорастворимых сахаров на абсолютно сухое вещество. Мнения исследователей о влиянии минеральных удобрений и особенно азотных на накопление сахаров и морозостойкость озимых противоречиво. По мнению А.П. Стаценко [11], высокая морозостойкость формируется  на фоне  внесения  повышенных доз фосфорно-калийных и  умеренных  азотных  удобрений, при этом накапливается большее количество сахаров. По данным И.И. Туманова [12] при внесении азота на фоне фосфорно-калийных удобрений происходит снижение морозостойкости. Отдельные авторы отмечают отсутствие различий в накоплении сахаров при разных уровнях минерального питания [3].

В наших исследованиях содержание сахаров в узлах кущения растений озимой ржи существенно различалось при внесении минеральных удобрений (НСР05 = 1,58). При внесении азотных удобрений отмечается тенденция в увеличении содержания сахаров, однако изменения были в пределах ошибки опыта. Внесение фосфорно-калийных удобрений и при совместном их внесении с азотом существенно увеличило содержание сахаров на  2,9 и 3,32% соответственно. Наибольшее количество сахаров отмечалось при внесении полного минерального удобрения в дозе N45Р60К90.

Метеорологические условия осеннего периода развития существенно повлияли на накопление сахаров на дату 20 октября (рисунок 2).

Содержание сахаров в узлах кущения озимой ржи на 20 октября в годы исследований

Рисунок 2 — Содержание сахаров в узлах кущения озимой ржи на 20 октября в годы исследований

Наибольшее количество сахаров на данную дату накопили растения ржи в 2003 году, который отличался прохладной погодой октября, переход среднесуточной температуры через +5°С  произошел 7 октября,  во вторую декаду среднесуточная температура составляла +0,8°С, что обеспечило хорошие условия для прохождения закалки. Осенью 2004 года в первой и второй декадах октября стояла аномально теплая погода. Средняя за первую декаду температура воздуха была на 6-6,5°С  выше нормы, за вторую на 3-4°. В отдельные дни днем температура повышалась до 18-26°С, ночи были теплые до 1-14°С. В конце второй декады резко похолодало, 19 октября произошел переход температура через 0°С. Резкий переход к зиме не обеспечил хорошей адаптации растений к зимним условиям. В 2005 году среднемесячная температура октября была выше среднемноголетних на 4-5°, устойчивый переход среднесуточной температуры через +5°С отмечался 10 октября, через 0° только 31 октября, что на 2-3 недели позднее обычного. Температурные условия осеннего периода в целом были благоприятны для развития и закалки озимых. Однако на дату определения содержание сахаров в узлах кущения не существенно отличалось от 2004 года. Таким образом, содержание сахаров в растениях в значительной степени зависело от температурных условий осеннего периода и определялось продолжительностью периода закаливания (снижение температуры ниже +5°С) на момент отбора растительных образцов.

Учеты сохранившихся после перезимовки растений озимой ржи показали, что большое влияние на сохранность оказали метеорологические условия в годы исследований. Вклад фактора «год исследований» в изменчивость показателя составил 92,96%. Благоприятные условия перезимовки 2003/2004 гг., высокая потенциальная морозостойкость обеспечили высокую сохранность 92,3-97,5%, влияние удобрений на сохранность было также существенным (табл. 3). Перезимовка 2004/2005 гг. проходила в более жестких условиях зимнего периода, перед уходом в зиму потенциальная морозостойкость растений в опыте была низкая. Сохранность  за зимний период составила 60,0-86,0%. Наивысшая сохранность отмечалась в вариантах Р60К90  и N45Р60К90. Однако при внесении N45 в осенний период на фоне фосфорно-калийных удобрений сохранность снижалась на 10,6% по сравнению с вариантом Р60К90, но была 13,2% выше, чем на неудобренном фоне. При внесении только азота  сохранность снижалась на 2,2% по сравнению с контролем, на 26,0% по сравнению с вариантом Р60К90 и на 15,4% по сравнению с вариантом с внесением полного удобрения. В зиму 2005/2006 гг. метеорологические условия были благоприятны для перезимовки озимой ржи, различия между вариантами были менее значимы. Сохранность при перезимовке возрастала при внесении удобрений на 0,7-1,0%.

Таблица 3 — Процент сохранившихся после перезимовки растений озимой ржи, %

Удобрения

Годы исследований

Среднее

2003/2004

2004/2005

2005/2006

Контроль (без удобрений)

92,3

62,2

97,6

84,0

N45

97,5

60,0

98,3

85,3

Р60К90

96,5

86,0

98,6

93,7

N45Р60К90

96,3

75,4

98,3

90,0

НСР05 для оценки влияния удобрений   0,7
НСР05 для сравнения по годам                0,5

На основании математической обработки полученных данных выявлено, что  сохранность в зимний период зависит от содержания сахаров (r = 0,24+-0,17, d = 0,06), общего азота (r = 0,77+-0,11, d = 0,59), фосфора (r = 0,30+-0,16, d = 0,09) в узлах кущения перед уходом в зиму. Характер корреляционных связей говорит, о том, что высокая морозостойкость растений не является гарантией высокой сохранности при перезимовке.

Выводы

  1. Метеорологические условия осеннего периода оказали существенное влияние на рост и развитие растений озимой ржи. Выявлена положительная корреляционная зависимость между продолжительностью периода осеннего развития и кустистостью. Коэффициент корреляции равен 0,58+-0,16,    коэффициент детерминации d = 0,34. Однако характер корреляционной  связи между данными признаками, говорит о значительном влиянии на кустистость других факторов, в частности минеральных удобрений.
  2. Оптимальным развитием перед уходом в зиму отличались растения озимой ржи при внесении перед посевом N45Р60К90.   Высота растений варьировала от 17,2 до 18,1 см, кустистость от 4,4 до 5,9, перерастания растений не отмечалось. Увеличение площади листьев происходило за счет увеличения кустистости. Доля сухих корней к массе всего растения  составила 18,6-19,1 %, однако была меньше, чем в варианте без удобрений в  0,7 раза.
  3. Наиболее оптимальное количество азота, фосфора и калия перед уходом в зиму накопили растения озимой ржи при внесении полного минерального удобрения N45Р60К90.  Внесение фосфорно-калийных удобрений без внесения азота, привело к дисбалансу в азотно-фосфорном питании и снижению содержания азота в растениях. Содержание калия в узлах кущения озимой ржи было низким (67,11-76,22% от нормы) и не зависело от внесения калийных удобрений, а определялось  содержанием элемента в почве перед посевом, коэффициент корреляции равен  0,71+-0,13, коэффициент детерминации d = 0,51.
  4. Содержание сахаров в узлах кущения озимой ржи в значительной степени зависело от температурных условий осеннего периода и определялось продолжительностью периода закаливания. Наибольшее количество сахаров (23,38% от сухого вещества) отмечалось при внесении полного минерального удобрения в дозе N45Р60К90.
  5. Высокая сохранность озимой ржи при перезимовке отмечалась в вариантах при внесении Р60К90 (93,7%) и N45Р60К90 (90,0%)  при оптимальном развитии  растений в осенний период и высокой потенциальной морозостойкости.
  6. Выявлена слабая корреляционная зависимость между накоплением сахаров и общего фосфора в узлах кущения ржи перед уходом в зиму и процентом сохранившихся при перезимовке растений. Существенная корреляция отмечена между накоплением общего азота в узлах кущения и сохранностью при перезимовке (r = 0,77+-0,11, d = 0,59, tr = 7,00 при t05 = 2,00), что подтверждает необходимость внесения полного минерального удобрения для повышения зимостойкости озимой ржи.

Литература

  1. Исмагилов Р. Р. Качество и технология производства  продовольственного зерна озимой ржи: моногр. / Р. Р. Исмагилов, Р. Б. Нурлыгаянов, Т. Н. Ванюшина. – М.: Агри Пресс, 2001. – 224 с.
  2. Кедрова Л. И. Озимая рожь в Северо-Восточном регионе России: моногр. / Л. И. Кедрова. – Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. – 158 с.
  3. Дорофеев Н. В. Озимая пшеница в Иркутской области: моногр. / Н.В. Дорофеев, А. А Пешкова, В. К. Войников /Отв. ред. О. П. Родченко; СИФИБР СО РАН. – Иркутск: Арт-Пресс, 2004.- 175 с.
  4. Гродзинский  A. M. Основы химического взаимодействия рас­тений /А.М. Гродзинский. — Киев: Наукова думка, 1973. – 205 с.
  5. Листопадов И. Н. Озимое поле в адаптивно-ландшафтном земледелии / И.П. Листопадов // Земледелие, 2003. — №5. – С. 23.
  6. Машанов Р. П. Технология возделывания озимой пшеницы и тритикале на зерно в Хакасии / Р.П. Машанов, И.С. Антонов: рекомендации / Россельхозакдемия, Сиб. отд-ние, НИИ аграрных проблем Хакасии. — Абакан, 1996.- 17 с.
  7. Стихин М. Ф. Озимая рожь и пшеница в Нечерноземной зоне / М.Ф. Стихин, П.В. Денисов  — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.:  Колос, 1977. – 320 с.
  8. Задонцев А. И. Повышение зимостойкости и продуктивности озимой пшеницы: сб. избр. науч. тр. / А.И. Задонцев. — Днепропетровск, 1974. — 283 с.
  9. Личикаки В. М. Перезимовка озимых культур / В. М. Личикаки – М.: Колос, 1974. — 250 с.
  10. Методические указания по комплексной диагностике азотного питания озимых зерновых культур // ВНПО «Союзсельхозхимия». — М.: Колос, 1984. — 91 с.
  11. Стаценко, А. П. О роли свободного пролина в криоадаптации озимых растений / А. П. Стаценко // Физиология и биохимия культурных растений. — 1994. —  Т. 26. — № 5. — С. 509-512.
  12. Туманов И. И. Физиологические основы зимостойкости культурных растений / И. И. Туманов. — М., Сельхозгиз, 1940. – 366 с.
Доцент каф. растениеводства, к. с.-х. наук
ХГУ им. Н.Ф. Катанова  
О.И. Акимова

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *