Отзывчивость озимой пшеницы на минеральное питание

Биологические особенности озимой пшеницы

 Пшеница - главная культура Крыма имеет древнюю историю. Земледельцы полуострова начали ее возделывать более 3 тысяч лет назад (Е. В. Николаев., Л. С. Назаренко., М. М. Мельников, 1998).

Озимая пшеница наиболее требовательна к предшественникам культура. При бессменном выращивании она значительно снижает урожай. Предшествующие культуры оставляют в почве разное количество доступной влаги и питательных веществ, обуславливают структурное состояние почвы, засоренность посевов.

На основе многолетних исследований можно сделать вывод, что лучшими предшественниками для озимых, в зависимости от зоны являются черные и занятые пары, горох, кукуруза на силос, сидиральные пары, лен, рано убираемый картофель.(А. Ю. Никитин,1988)

Одно из наиболее быстрых и эффективных способов повышения урожайности озимой пшеницы – обеспечение растений во время их роста достаточным количеством питательных элементов, вносимых с удобрениями.(Агротехника озимой пшеницы,1967)

Требования к температуре

В разные периоды вегетации озимая пшеница предъявляет неодинаковые требования к температурным условиям. В период всходы – кущение оптимальная температура для нее 14 – 16 °С. В переходном к зиме периоде наиболее благоприятной для развития пшеницы является ясная и теплая погода с температурой днем 12 – 14 °С, а ночью около 0°С, что способствует накоплению в ее листьях пластических веществ, главным образом сахаров, повышающих зимостойкость растений. При нормальном развитии посевов с осени, когда растения уходят в зиму, имея 2 – 4 боковых побега, они переносят непродолжительные понижения температуры до минус 16 °С. Однако в случае переувлажненной почвы ее устойчивость к низким температурам снижается и всходы могут пострадать при минус 13 – 14 °С. Наиболее уязвимым для низких температур является узел кущения, где размещаются точки роста. Снижение температуры на глубине узла кущения до - 17°С приводит к гибели посевов пшеницы. В связи с этим необходимо при ее посеве создать условия для более глубокой закладки узла кущения.(Губанов Я. В., Иванов Н. Н,1988)

Нужно отметить, что при оптимальной агротехнике в осенний период растения пшеницы переносят те понижения температуры, которые бывают зимой в Крыму.

Устойчивость растений пшеницы к низким температурам к окончанию зимнего периода постепенно снижается. В начале весенней вегетации наиболее благоприятной температурой для растений пшеницы являются 14 - 16°С. Наиболее благоприятной температурой в фазу молочного и тестообразного состояния зерна является 23°С при влажности воздуха около 60%.(Николаев Е. В,1991)

Требования к влаге

Озимая пшеница предъявляет высокие требования к влаге. Коэффициент транспирации в среднем равняется 450 с колебаниями в зависимости от условий произрастания от 350 до 700. Наиболее благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы в Крыму создаются при влажности метрового слоя почвы в течение вегетации не ниже 80% НВ. На протяжении вегетации потребность во влаге у пшеницы возрастает. В период прорастания зерна, появления всходов – растения потребляют наибольшее количество влаги. Однако для получения дружных устойчивых и полных всходов необходимо в условиях Крыма иметь 20 мм. продуктивной влаги в пахотном слое почвы. Для успешного прохождения фазы кущения и образования нормальной корневой системы в осенний период необходимо иметь влагу хотя бы в полуметровом слое почвы. При ее отсутствии задерживается формирование листьев и побегов, а корневая система не развивается.(Е. В. Николаев, ИзотовА. М, Симферополь, 2001).

К началу весенней вегетации глубина промачивания почвы в степном Крыму достигает 1 – 1,5 метра. Накопленного количества влаги обычно хватает до фазы выхода в трубку, когда начинается наиболее интенсивное ее потребление ( критический период ) – до 8 – 10 мм/га в сутки. В случае сухой и жаркой весны растения пшеницы уже к этому времени начинают испытывать недостаток влаги, который приводит к образованию невысокого стеблестоя, недостаточной площади листовой поверхности на единице площади и формированию малопродуктивного колоса.

В фазу колошения – цветения, хотя и прекращается рост надземных органов, потребность растений во влаге остается высокой. При недостатке влаги в это время, снижается количество оплодотворенных цветков в колосе, ухудшаются условия формирования зерна – оно закладывается небольших размеров. Отсутствие воды в фазу налива – молочного состояния наносит непоправимый ущерб урожаю, особенно если почвенная засуха сопровождается воздушной. Дожди перед фазой выхода в трубку и в фазу формирования и налива зерновки в Крыму, как правило, гарантирует получение высокого урожая. Оптимальная влажность почвы в период вегетации пшеницы благоприятно влияет не только на процесс формирования урожая, но и на качество зерна, так как создает условия для успешной работы нитрифицирующих микроорганизмов в почве и поступление азота в растение

Требования к почве

Среди сельскохозяйственных культур Крыма озимая пшеница является наиболее требовательной к почвенным условиям. Ее высокие требования объясняются, прежде всего большим выносом питательных веществ с урожаем. Так, при урожайности зерна 30 – 35 ц/га с соответствующим количеством соломы, она выносит около 120 – 130 кг. Азота, 40 – 45 кг. Фосфора и 90 – 100 кг. Калия с гектара. Поэтому наиболее пригодными, для возделывания пшеницы, почвами являются черноземы южные, темно – каштановые и каштановые слабосолонцеватые. Менее пригодными для выращивания озимой пшеницы являются дерновое – карбонатные, каштановые сильносолонцеватые – склонность к заплыванию и образованию почвенной корки почвы. В связи с более высокими требованиями пшеницы к условиям произрастания этой культуре следует отводить, в пределах возможного, более плодородные почвы.(Николаев Е. В.,Изотов А. М, 1998).

Требования к элементам питания

Исключительно большое значение для формирования величины и качества урожая пшеницы имеет своевременное снабжение ее элементами питания и в первую очередь азотом, фосфором и калием. При недостатке азота снижаются темпы роста, листья становятся бледно – зелеными и преждевременно отмирают.

Фосфор потребляется пшеницей в течение всей вегетации. Достаточная обеспеченность растения этим элементом питания способствует формированию хорошо развитой корневой системы. Наибольшее количество фосфора требуется растениям пшеницы в период от начала выхода в трубку до цветения, что связано с интенсивным формированием в это время генеративных органов. Признаком фосфорного голодания служит появление красно – фиолетового оттенка в окраске листьев. При отсутствии фосфора происходит их отмирание. Внесение фосфорных удобрений под пшеницу является необходимым условием получения высоких урожаев этой культуры в Крыму.

Калий в жизни пшеницы выполняет различные функции: способствует нормальному ходу фотосинтеза, накоплению жиров, повышает устойчивость растений к полеганию и т.д. Важным признаком недостатка калия в почве является побурение краев листьев и появление на них рыжих пятен. Содержание калия в Крымских почвах колеблется от 30 до 70 мг. На 100 г. Почвы, что вполне обеспечивает потребности пшеницы в этом элементе питания без внесения калийных удобрений (Гапиенко А. А.-Симферополь, 1999).

Анализ биологических свойств озимой пшеницы, ее требований к условиям внешней среды показал, что высокопродуктивное растение можно сформировать только при помощи агроприемов, направленных прежде всего на возможно полное удовлетворение его потребности в течение всего периода вегетации . (Николаев Е. В,1991)

При подведении итогов, можно сделать вывод, что для получения хорошей прибыли от возделывания озимой мягкой пшеницы следует добиваться ее качества не ниже второго класса. Все ученые согласны в одном: «Для получения высокого и качественного урожая культуре пшеницы должен быть обеспечен хороший питательный, водный режимы; она весьма отзывчива на внесение минеральных и органических удобрений».

Требования к свету

Основным источником энергии является свет. Интенсивное солнечное освещение в осенний период фазу кущения обеспечивает накопление в листьях и узле кущения большого количества пластических веществ и, прежде всего, сахаров. При солнечной погоде и смене температур от положительных дневных к небольшим отрицательным в ночные часы, лучше проходит закалка озимой пшеницы перед уходом в зиму, что повышает её морозостойкость (Николаев Е. В., 2004). Пшеница относится к растениям длинного дня. В весенний период вегетации продолжительный световой день (не менее 13 – 14 ч) способствует накоплению большого количества пластических веществ и формированию вегетативной массы растений (Губанов Я. В., Иванов Н. Н., 1988). Солнечная и ясная погода в сочетании с хорошей обеспеченностью растений влагой и оптимальными температурами воздуха (+18…+20°С) в период формирования и налива зерна – это один из важнейших факторов получения высоких и устойчивых урожаев.

Полная спелость наступает обычно в первой декаде июля (В. Г. Бокарёв и другие,1990).

В комплексе с другими агромероприятиями, способствующими получению высоких, устойчивых и качественных урожаев сильной озимой пшеницы, большую роль играют удобрения. Их значимость среди других агроприёмов, в связи со снижением естественного плодородия почв и интенсификацией зернового хозяйства повышается (Н. К. Болдырев.1980г.).

Для формирования урожая 35-40 ц/га требуется большое количество питательных веществ, около 130 кг/га азота, 50 кг/га фосфора, 100 кг/га калия. Пшеница, как любая другая культура, имеет свои особенности роста, развития и предъявляет свои требования к окружающей среде. В процессе индивидуального развития (от всходов до созревания зерна) растения пшеницы проходит несколько периодов. прохождения периодов роста и развития у растений связано не только с изменением их морфологии, но и с изменением их требований к условиям окружающей среды, к условиям произрастания.

Озимая пшеница как источник высококачественного зерна

Благодаря многогранной роли фосфора в жизни растений фосфатным питанием можно регулировать некоторые биохимические процессы в растительном организме. Установлено, например, что фосфор влияет на азотный обмен. Растения, не получающие фосфора в условиях нормального азотного питания, испытывают не фосфорный, а азотный голод. При недостатке фосфора в растении понижается синтез белков. Благоприятный фосфорный режим в начале жизни растений ускоряет их развитие, в частности, быстро растет и развивается корневая система. Это, в свою очередь, ведет к лучшему использованию пищи и воды из почвы, а в конечном итоге способствует получению более высоких урожаев. Хорошая обеспеченность растений фосфором особенно положительно сказывается на образовании репродуктивных органов, например зерна у хлебных злаков. Недостаток его, наоборот, вызывает ряд болезненных явлений: скручивание листьев, темные пятна и др. При остром недостатке фосфора может приостановится рост стеблей и листьев и могут не образоваться семена. Фосфорное голодание резко сказывается на развитии вегетативной массы и отражается на процессах синтеза: содержание сахаров и белкового азота значительно снижается, в корнях сильно возрастает содержания небелкового азота.

Качество зерна в одних условиях от действия фосфора повышается, в других - снижается. Это может быть в результате действия ряда факторов (соотношения N P, обеспеченности растений доступным фосфором, водного и температурного режима почвы и т. д). Известно, например, что резкий недостаток фосфора отрицательно сказывается на синтезе нуклеиновых кислот и, следовательно, на синтезе белка. Это особенно заметно в сухие годы, когда почвенные фосфаты становятся трудноусвояемыми и почвенные микроорганизмы – азотфиксирующие, нитрифицирующие, влияющие на азотный режим, испытывают острый недостаток в фосфоре (Стрельникова,1971). Результаты полевых и лабораторных исследований ряда научных учреждений показывают, что фосфорные удобрения чаще всего не оказывают. существенного влияния на содержание белка в зерне пшеницы и других хлебных злаков. Под влиянием фосфора снижается и стекловидность зерна. Это было отмечено В. М. Макаровой и Б. Е. Кравцовой (1967), проводившими опыт в условиях Пермской области. При раздельном (одиночном) внесении этих удобрений изменение стекловидности зерна было незначительное. Чаще всего под влиянием фосфорных удобрений содержание белка снижалось при повышении урожая зерна.

Это является результатом так называемого «ростового» разбавления. Но существует и другая точка зрения по этому вопросу: при повышенном количестве фосфора в почве или в питательном растворе может снизится поступление азота в растение. Ряд исследователей отмечают закономерное отрицательное влияния фосфора не только на содержания белка, но и на другие показатели качества муки. Снижение белковости и технологических свойств пшеничного зерна при длительном применении фосфора наблюдалось в опытах Казахского института земледелия (Шлавицкая,1962), Мироновской опытной станции (Стрельникова1971и др.). Ухудшение технологических качеств зерна пшениц под влияниям фосфора, вероятно, можно объяснить прежде всего снижением содержания белка. Кроме того, в муке отмечено уменьшения содержания фосфорно-органических соединений, в частности лецитина, которому приписывается известная роль в формировании технологических качеств пшеничной муки (Козьмина,1967).

Качество белка является генетическим признаком, но оно зависит и от определенных условий произрастания. Для этого необходим высокий уровень плодородия почвы, высокие температуры и низкая влажность воздуха в период созревания зерна. Сорта сильной пшеницы, посеянные на малопродуктивных землях, в зонах избыточного увлажнения, не могут дать зерно высокого качества (Е. В. Николаев, Л. С. Назаренко, М. М. Мельников,1998). Между количеством белка и сырой клейковины в зерне существует прямая зависимость, выражающаяся отношением 1:2, то есть количество клейковины практически всегда в 2 раза больше, чем содержание белка (Е. В. Николаев.1974.). На зависимость между урожайностью и белковостью зерна уделяли внимание многие исследователи. В научной литературе есть много данных, которые свидетельствуют про четкую зависимость между этими показателями, то есть с увеличением урожая количество белка в зерне уменьшается (А. Ф. Шулиндин,1974). Сейчас является твердо установленным, что из всех элементов питания наибольшее влияние на накопление белка в зерне оказывает азот. Роль фосфора в этом процессе неоднозначна.

Особенности отзывчивости озимой пшеницы на минеральное питание фосфорными удобрениями

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот (фосфолипидов), которые играют важную роль в образовании клеточных мембран. Поскольку фосфор является основным конституционным элементом клетки, он необходим растению в течение всего периода роста. Фосфорная кислота – активизатор таких важных процессов как фотосинтеза и дыхания. Фосфор, кроме того, является составной частью ферментов и витаминов, а также ряда других органических соединений, имеющих большое значение для углеводного обмена веществ в растениях, разнообразных процессов окисления, восстановления и распада углеводов. Он повышает водоудерживающую способность протоплазмы и тем самым увеличивает устойчивость растений к морозу и засухе. Это основной элемент, аккумулирующий энергию, по этому ему принадлежит главная роль в энергетических процессах клетки (дыхание и фотосинтез).

Фосфорная кислота в соединении с нуклеозидами может давать соединения нуклеотиды(АТФ и АДФ), которые содержат в себе значительное количество химической энергии. За счет энергии этих соединений в растениях происходят различные превращения углеводов. Особенностью минеральных фосфатов является способность их перемещаться из одних частей растений в другие и вступать в соединения при новообразовании в растительном организме. Фосфор способствует более быстрому оттоку ассимилянтов из листьев в корневую систему и в репродуктивные органы, при этом возрастает энергия фотосинтеза. Научно-исследовательские учреждения Украины и кафедра агрохимии нашего университета установили, что в посевах озимой пшеницы действие фосфора особенно сильно проявляется на почвах с низким содержанием подвижных фосфатов. Внесение возрастающих доз фосфорных удобрений позволяло устранять дефицит фосфора в почве. На достаточном азотном фоне складывался оптимальный уровень питания этими элементом, и достигалась высокая эффективность фосфорного удобрения. Урожайность озимой пшеницы от его внесения возрастали с 5,2 до 10,0ц/га.

Кроме этого установили, что при созданий оптимального уровня азотного питания, резко увеличивается коэффициент использования удобрений (В. И. Никитин, А. К. Дмитроков и др. 1999). В полевых опытах кафедры агрохимии нашего университета было установлено, что на почвах с очень низким содержанием подвижного фосфора (<1мг/100г почвы по Мачигину) азотные удобрения совершенно не эффективны. Применение азотных удобрений вместе с фосфорными обеспечивает увеличение урожая. При внесении ежегодно 30кг Р2О5 на1га происходило повышение содержания подвижных форм фосфора в среднем до 2,1мг/100г почвы (А. А. Гапиенко, М. Е. Сычевский 1989). На опытных делянках без внесения фосфорных удобрений, в среднем за период вегетации озимой пшеницы в пахотном слое содержалось 1,31мг Р2О5/100г почвы (А. С. Тулин, А. А. Гапиенко, М. Е. Сычевский, 1975). В связи с этим возникает необходимость определения оптимального содержания подвижных фосфатов в почве, необходимого для создания высоких урожаев.

Кафедрой агрохимии было установлено, что при содержании подвижных форм фосфора в пахотном слое почвы на уровне 1,5-2,0мг/100г эффективность вносимых фосфатов существенно уменьшалось. Если содержания подвижного фосфора оказалось более высоким (2,1-2,5мг/100г,) эффективность вносимых фосфатов оказывалась низкой или отсутствовала совсем. В таких условиях внесение фосфатов оказывалось необходимым только для сохранения созданного уровня содержания подвижных форм фосфора в почве (А. А. Гапиенко, М. Е. Сычевский,1989). Эффективность фосфорных удобрений зависит также от способа их внесения. Наиболее эффективно их применения в невысоких дозах (8-10кг Р2 О5 на 1га) в рядки с семенами при посеве культуры. Прибавка урожая оказывается в несколько раз выше, чем при разбросном способе внесения. Эффект достигается за счет уменьшения фиксации фосфора почвой и сведения к минимуму позиционной недоступности удобрения. Фосфор легко движется внутри растений, и по необходимости может перемещаться из старых клеток в новые, что существенно уменьшает потребности растений в этом элементе питания. Процесс поглощения растением основного количества фосфора происходит на ранних фазах роста и развития из еще влажной почвы.

В дальнейшем, при иссушении верхнего ее слоя и невозможности усваивать фосфор из сухой почвы, растения не испытывают острых проблем с обеспеченностью этим элементом питания в летнее время вследствие реутилизации Р2 О5. Из этого следует, что уровень фосфатного питания важен в начале вегетации растений. Если он оказывается недостаточным, то это приводит к нарушению синтеза аминокислот в корнях, накоплению в тканях не использованного нитратного азота. Хорошая обеспеченность фосфором способствуют ускоренному развитию растений. Недостаток фосфора наиболее сильно проявляется на урожае семян, Фосфорное питание играет большое значение для повышения стойкости растений к негативному влиянию засухи. В благоприятных условиях фосфатного питания повышается интенсивность кущения злаковых культур, изменяется соотношение между зерном и соломой в пользу выхода зерна. Для поддержания позитивного баланса фосфора и получения средних урожаев зерновых культур 35-40ц/га сохранения плодородия почв, необходимо ежегодно использовать не менее 25-35кг Р2О5 на 1га пашни. Потребность растения в период прорастания в высоком отношении фосфора к азоту в почве обусловлена интенсивной перестройкой белков семени в белки вегетативных органов, поэтому начальный период развития является критическим в отношении фосфорного питания.

В связи с этим очевидно, что при ограниченном количестве фосфорных удобрений, их необходимо обязательно использовать при посеве (или до посева), обеспечивая таким путем формирование растений продуктивного типа. Исследованиями в крымских условиях установлено, что прибавка зерна от суперфосфата, вносимого в рядки при посеве, составляла 2ц/га. Азотное удобрение на этом фоне понижает урожай, но внесение дополнительного количества фосфора в дозе Р30 под основную вспашку дает существенный эффект. Таким образом, было установлено, что на увеличение урожайности при обычных условиях оказывает влияния главным образом, фосфорное удобрение (А. С Тулин, А. А. Гапиенко, 1970). Недостаток азота в этих условиях существенно ограничивает использование растениями фосфора из удобрения. Важным условиям эффективности применяемых удобрений является способ их заделки. Установлено, что эффективность припосевного внесения фосфорных удобрений выше, чем разбросной способ в несколько раз за счет уменьшения фиксации фосфора почвой и сведение к минимуму его позиционной недоступности. Следует особо отметить, что поверхностное (без заделки в почву) внесение фосфорных удобрений под озимую пшеницу не имеет смысла.

При этом фосфаты, в силу химического поглощения почвой, оказывается в самом поверхностном ее слое и позиционно разобщены с корневой системой растений (А. А. Гапиенко,1976). Исследованиями А. С. Талина, А. А. Гапиенко, М. Е. Сычевского, (1975) было установлено, что длительное последействие органических удобрений оказывает существенное влияние на развитие озимой пшеницы даже при непосредственном внесении под нее Р10Р30N45-90. Урожай пшеницы увеличивается, главным образом, за счет последействия фосфора, входящего в состав навоза. В настоящее время возделываются сорта озимой пшеницы интенсивного типа, отличаются высокими требованиями к условиям минерального питания и только при полном и сбалансированном обеспечении питательными веществами в состоянии формировать высокие урожаи. Потребление озимой пшеницей питательных веществ зависит от наличия их в почве, условий выращивания, возраста, сортовых особенностей, приемов возделывания и других факторов. На формирование одного центнера зерна с учетом урожая всей биомассы на разных типах почвы озимая пшеница расходует неодинаковое количество элементов минерального питания (Я. В. Губанов, Н. Н. Иванов,1988.) Поглощение фосфора и азота озимой пшеницей из не удобренной почвы происходит в основном в период между кущением и молочной спелостью.

На почвах, хорошо заправленных удобрениями, примерно ¾ фосфорной кислоты усваивается в период от кущения до цветения. Фосфор особенно необходим в первый период роста для лучшего укоренения сахаров и других пластических веществ, предохраняющих растение от вымерзания, а также во время формирования генеративных органов и созревания зерна. Помимо улучшения пищевого режима растений, фосфорные удобрение уменьшают продолжительность фаз развития озимой пшеницы (выход в трубку, колошения, созревание), что имеет большое значение для засушливых районов (Я. В. Губанов, Н. Н. Иванов,1988). Высокое содержание подвижного фосфора в почве - основа высокой продуктивности сельскохозяйственных культур особенно в неблагоприятные годы. Это связано с тем, что непосредственное внесения фосфатов даже в повышенных дозах не способно в полной мере заменить роль раннее внесенных и более равномерно распределенных в почве фосфорных удобрений. Подтверждается сделанный нами вывод о том, что плодородие почв по фосфору создается годами. (А. А. Гапиенко, М. Е. Сычевский,1999). В данной работе проанализированы результаты исследований по изучению эффективности фосфорных удобрений.