Ізотов А.М. Розробка агробіологічних основ адаптування технології вирощування озимої пшениці в Криму

Короткий зміст

В огляді літератури узагальнені матеріали з сучасного стану традиційної технології вирощування озимої пшениці, відзначені необхідність її вдосконалення і перспективи переходу до адаптивної технології, реальне становище з адаптуванням показників агрозаходів, доцільність переходу до більш об'єктивних, автоматизованих систем прийняття агрономічних рішень, що базуються на математичному моделюванні та інформаційних технологіях, які дозволяють раціонально використовувати природні, матеріальні та енергетичні ресурси.

Аналіз наукових публікацій з проблем адаптування показників елементів технології вирощування пшениці до конкретних умов показав їх нечисленність, що свідчить про слабку вивченість цього напряму і про нагальну необхідність наукової його розробки, оскільки на сучасному етапі переходу до ринкової економіки це найраціональніший шлях підвищення ефективності рослинництва.

ПРОГРАМА, МЕТОДИКА І УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Агробіологічні основи адаптації елементів технології вирощування пшениці розроблялися з 1977 по 2002 роки в суходільних і зрошуваних умовах шляхом проведення восьми однофакторних, трьох двохфакторних, п'яти трьохфакторних і одного чотирьохфакторного польових дослідів. Експерименти закладалися в 3х – 4х – кратній повторності з рендомізованим розташуванням ділянок і застосуванням методу блоків. Розміщення блоків усередині повторень і варіантів усередині них – рендомізоване. Площа ділянок останнього порядку на суходолі 50...150, на зрошенні – 100...250 м², збиральна – відповідно 41...100 і 48...100 м².

Агротехніка в дослідах, окрім прийомів, що вивчалися, була загальноприйнятою для Криму. Калієві добрива не вносилися у зв'язку з високою забезпеченістю ґрунтів обмінним калієм. Фосфорні добрива вносилися за результатами ґрунтової діагностики на вміст рухомих фосфатів.

Зразки ґрунту для визначення вмісту азоту нітратів і вологи відбирали пошарово, через 20 см до глибини 1 м, на двох повтореннях: восени – за 5 – 6 днів до сівби; рано навесні – перед відновленням вегетації пшениці. Для характеристики кожного повторення формували шість змішаних зразків ґрунту об'єднанням і гомогенізацією трьох точкових проб, відібраних з однойменного горизонту. Вміст нітратів визначали по методу Грандваль-Ляжу, вологість ґрунту – ваговим методом. В період вегетації проводилися спостереження за зростанням і розвитком рослин пшениці, функціональною діяльністю кореневих систем.

Засміченість посівів враховували підрахунком кількості бур'янів і встановлення їх маси на майданчиках 0,25 м² в 5...10 місцях ділянки.

Біологічну врожайність, показники структури врожаю, стану посіву і ін. оцінювали за загальноприйнятими методиками Держкомісії по сортовипробуванню сільськогосподарських культур і Н.А. Майсуряна. Урожай враховували поділянково, прямим комбайнуванням. Первинні дані по врожайності зерна наводилися до базисної вологи і 100 % чистоти.

Якість зерна, вирощеного на варіантах дослідів, визначали по методиках стандартів групи С – 19 (технологічні показники), Наукової ради за якістю зерна ВАСХНІЛ (мукомельні показники) і Державної комісії по сортовипробуванню (хлібопекарські показники).

Результати досліджень аналізувалися з використанням дисперсійного, кореляційного, регресійного методів і латитуд.

Розрахунки, обчислення, математичне моделювання проводилися на PC IBM за допомогою пакетів стандартних програм, а також адаптованих програм декількох чисельних методів і спеціально розроблених нами програм, що ґрунтуються на алгоритмах керівництв по аналізу експериментальних даних.

Польові експерименти проводилися на дослідному полі ПФ КАТУ НАУ, розташованому на чорноземі звичайному міцелярно-карбонатному передгірному і в колгоспі “Перемога” (нині ЗАТ “Нова Перемога”) Радянського району на чорноземах південних міцелярно-карбонатних слабогумусних. Загальна площа цих ґрунтів в Криму складає близько 560 тис. га (58 % рілля). На них розташовується основна частина посівів озимої пшениці, що дає підставу вважати, що результати наших польових експериментів одержані в типових ґрунтових умовах.

Вміст гумусу у верхніх горизонтах коливається від 3,5 до 4,58 %. Верхня частина гумусного шару містить 0,245...0,274 % валового азоту, нижня – близько 0,085...0,097 %. Запаси загального азоту в шарі 0 – 100 см понад 22 т/га. Гідролізуємого азоту в орному шарі близько 11 мг/100 г сухого ґрунту. Валового фосфору в орному і підорному горизонтах міститься 0,076...0,098 %, рухомого фосфору (Р₂О₅ по Мачигину) – 1,15 мг/100 г сухого ґрунту. Запаси валового і рухомого калію відповідно 1,14...1,46 % і 25,3...42,2 мг/100 г ґрунту. Реакція ґрунтового розчину слабо лужна, рН 7,2. Гранулометричний склад ґрунту легкоглинистий пилевато-мулистий. Водно-повітряні і фізичні властивості досить сприятливі. В польовій обстановці рівноважна щільність ґрунту не виходить за допустимі межі, що дозволяє без втрат урожаю зменшувати інтенсивність і глибину обробітку ґрунту.

Клімат рівнинного Криму степовий атлантико-континентальний, з недостатнім і нестійким зволоженням, з середньою температурою найтеплішого місяця 22 ⁰С, з короткою теплою зимою з нетривалими похолоданнями і непостійним сніговим покривом.

Вегетаційний період озимої пшениці характеризується великою кількістю тепла і посушливістю (ГТК – 0,51...0,89). Ефективність літніх опадів низька. Найбільший вплив на урожай мають пізньоосінні, зимові і ранньовесняні опади, які визначають запас продуктивної вологи в ґрунті. Вологозабезпеченість рослин є основним фактором, лімітуючим врожайність.

Період проведення наших польових експериментів охопив вельми різноманітні і контрастні за погодних умов роки. Зі всіх років досліджень найбільш зволоженими були вегетаційні періоди пшениці в 1991-1992, 1996-1997, 1997-1998 роки, коли опадів випало за вегетаційний період в 1,2...1,5 рази більше середньої багаторічної норми, а гідротермічний коефіцієнт перевищував одиницю. Дуже посушливими для вегетації пшениці були 1983-1984, 1992-1993, 1993-1994 роки, коли опадів випало 59...72 % норми, а гідротермічний коефіцієнт був 0,45...0,48.

Найпосушливішим сезоном в році є осінь. За час досліджень гідротермічні умови 58 % осінніх періодів були гірше за норму, а в кожному другому році – дуже посушливими. По ГТК вони найбільш близько (на 92...99 %) наближалися до середньобагаторічних значень лише в 16 % років. В більшості випадків (63 % років) їх розбіжності знаходилися в інтервалі від 40 до 90 %. А в 10 % років значення ГТК осені в 3 рази і більш перевищували норму. Умови зимівлі пшениці в роки проведення експериментів були переважно сприятливі. Весняні і літні сезони за умов тепло-вологозабезпеченості в більшості років істотно відрізнялися від середніх багаторічних показників. Найбільш близько (на 96...86 %) їх значення наближалися весною тільки в 26 %, а влітку – в 16 % років. В переважній більшості років відхилення від норми показників ГТК цих сезонів знаходилися в інтервалах – 20...40 % (37; 42 % років) і 40...99 % (37; 42 % років).

В цілому метеорологічні умови в роки досліджень істотно розрізнялися між собою і значно відрізнялися від середніх багаторічних норм. Вони показово відобразили складні кліматичні умови півострова і ще раз підкреслили необхідність розробки принципів і методів адаптування прийомів агротехніки та їх показників при вирощуванні сильної озимої пшениці в Криму.

ПЕРЕДУМОВИ АДАПТУВАННЯ
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ
ДО КОНКРЕТНИХ УМОВ

Різноманітність ґрунтово-кліматичних зон Криму є важливою передумовою необхідності адаптування технології її вирощування на півострові. Не дивлячись на відносно невеликі розміри півострова (26945 км²), ґрунтово-кліматичні умови окремих його регіонів значно відрізняються один від одного. По поєднанню природних чинників (ґрунтовому покриву, зволоженню, теплозабезпеченості і т.п.) на його території виділено сім ґрунтово-кліматичних зон, в шести з яких вирощується озима пшениця. Відмінності в умовах її зростання в цих зонах настільки істотні, що їх обов'язково необхідно враховувати, адекватно адаптуючи до них показники основних елементів технології.

Агрометеорологічні передумови адаптування технології вирощування озимої пшениці є необхідною умовою раціонального витрачання матеріальних і енергетичних ресурсів. Не дивлячись на те, що більшість погодних факторів не піддається прямому регулюванню, метеоінформація повинна враховуватися з метою своєчасного вживання відповідних заходів як для пом'якшення наслідків несприятливих умов погоди, так і для отримання максимального виграшу при їх сприятливих поєднаннях.

Погодна адаптація елементів технології вирощування озимої пшениці має велике значення для Криму у зв'язку із значними контрастами погоди. В регіоні найважливішими в агрономічному відношенні метеофакторами є умови забезпеченості вегетаційного періоду вологою і теплом. При цьому їх середньобагаторічні значення вельми приблизно характеризують агрокліматичні ресурси регіону, оскільки не дозволяють оцінити величину коливань по роках, які, за матеріалами нашого аналізу метеоспостережень за 35 років, досить суттєві (рис. 1).

Рис. 1. Сума середньодобових температур і кількість опадів за період від
початку оптимальних строків сівби до припинення осінньої вегетації

Під час проведення сівби і осіннього розвитку рослин пшениці спостерігаються значні річні відмінності в забезпеченості теплом і опадами – сума температур цього періоду коливалася від 254 до 803 ⁰С, тобто більш ніж на 106% від середньої величини; амплітуда річного варіювання осінніх опадів склала 248 мм (від 23 до 271 мм), перевищуючи 350% від середньої їх кількості, що не дозволяє вважати обґрунтованим застосування загальноприйнятих календарних фіксованих строків сівби.

Гідротермічні умови весняно-літнього періоду вегетації озимої пшениці також характеризуються значною різноманітністю по роках. Особливо сильно варіює кількість опадів, що випали за цей термін – від 8 до 234 мм при амплітуді, перевищуючій 180% їх середнього значення.

В умовах стабільної агротехніки, яка здійснюється на дослідному полі, відмінності погоди по роках виявилися в істотних коливаннях врожайності озимої пшениці (рис. 2).                                                                                                    Рис. 2. Врожайність пшениці, ц/га

Коефіцієнт варіації (V = 22,6%) характеризує її річну мінливість як сильну. При цьому мінімальна врожайність склала 14, а максимальна – 77 ц/га. Такий розліт варіювання не дозволяє вважати обґрунтованим використовування фіксованих, орієнтованих на середні умови параметрів не тільки строків сівби, але й інших агротехнічних прийомів.

Досить істотний вплив на продуктивність озимої пшениці чинять опади, що випали восени і накопичилися за зимовий період. Вони сумісно з попередником і сортом визначають до 50 % мінливості її врожайності. Найбільш чутливий на поліпшення вологозабезпеченості цього сезону року інтенсивний сорт Обрій. Із зростанням кількості опадів сорти формують більший урожай зерна (рис. 3).

Рис. 3. Врожайність (У, ц/га) сортів озимої пшениці різних экотипів залежно від осінніх (Оо, мм) і зимових опадів (Оз, мм)

Характер зміни продуктивності сучасних найпоширеніших на Кримському півострові сортів озимої пшениці залежно від умов вирощування майже ідентичний (рис. 4).

Рис. 4. Врожайність сортів озимої пшениці залежно від річних
умов зростання

Рівень синхронізації річного коливання їх врожайності складає більш 90%. До умов Криму краще адаптовані сорти інтенсивного типу Одеська 267 і Одеська 162. Сорт Альбатрос одеський більш чутливий до несприятливих умов зростання, але краще, ніж Одеська 162, реагує на поліпшення умов вирощування.

З показників, що характеризують умови вегетації пшениці весною, найзначущіший вплив на її врожайність має сума опадів за зиму і весну, починаючи з дня припинення вегетації і закінчуючи переходом середньодобової температури повітря через 15 ⁰С. Вона, сумісно з попередником і сортом, з високою достовірністю визначає біля 35% варіабельності врожайності озимої пшениці (рис. 5), що свідчить про необхідність її обліку при адаптуванні системи агротехнічних заходів весняної ланки технології.

Рис. 5. Залежність врожайності (У, ц/га) сортів пшениці по різних попередниках від суми опадів зимово-весняного періоду (Озв, мм)

Гідротермічні умови весняно-літньої вегетації спільно з умовами попереднього осіннього періоду детермінують до 67% мінливості врожайності пшениці. Розрахунки по моделі цієї залежності показують, що весняно-літні осадки збільшують, а підвищення суми температур знижує продуктивність культури.

Засміченість посівів як передумова адаптації технології вирощування озимої пшениці до конкретних умов вкрай важлива в прийнятті рішень по оперативному управлінню технологічним процесом. Наші дослідження показують, що в більшій мірі врожайність пшениці визначається масою бур'янів в посіві, а не їх кількістю. Сумісний вплив основних агротехнічних прийомів і гідротермічних умов вегетації на кількість бур'янів середнє по силі (R=0,56608) і визначає 32,04 % їх варіабельності на одиниці площі. Самий інформативний показник – маса бур'янів (практично не використовується при прийнятті рішень про застосування гербіцидів), більшою мірою (56,8%) визначається комплексом метеофакторів і в значно меншій (30,5%) – комплексом основних агрозаходів (окрім вживання гербіцидів).

Статистичний аналіз даних багаторічних багатофакторних експериментів дозволив розробити математичну модель, яка достовірно описує до 84,2% варіабельності маси бур'янів в посівах озимої пшениці. Вона включає 8 основних агрономічних і природних факторів, показників і їх поєднання, дія яких доказова з вірогідністю не менше p = 0,05. Її можна використовувати для прийняття економічно виправданого рішення про застосування гербіцидів.