Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Объекты, условия и методы исследований 7
Глава 2. Условия почвообразования Алтайского Приобья 9
Глава 3. Микроэлементы и сера в почвах и растениях Алтайского Приобья 14
3.1. Микроэлементы и сера в материнских породах почв Алтайского Приобья 14
3.2. Микроэлементы и сера в почвах Алтайского Приобья 32
3.3. Формы микроэлементов и серы в почве и доступность их растениям 53
Глава 4. Научное обоснование вероятности недостатка серы и цинка для растений пшеницы в условиях Алтайского Приобья 79
4.1 .Физиологическая роль серы и цинка в 79
4.2. Содержание цинка и серы в растениях пшеницы Алтайского Приобья 85
4.3.Диагностика недостатка серы для растений пшеницы по N/S 94
4.4. Диагностика недостатка для растений пшеницы серы и цинка по отношению содержания в корнеобитаемом слое почвы их подвижных форм и выносу их с урожаем 100
4.5. Удобрения, содержащие серу и цинк 104
Глава 5. Эффективность применения макроудобрений, цинка и серы при возделывании яровой пшеницы 112
5.1. Литературный обзор 112
5.2. Условия проведения опытов 120
5.3. Зависимость урожайности яровой пшеницы от метеорологических условий в опытах с макроудобрениями, цинком и серой (2003-2005гг.) 127
5.4. Результаты полевых опытов по изучению эффективности совместногои раздельного применения под яровую пшеницу макроудобрений, цинка и серы 139
5.5. Влияние макроудобрений цинка и серы на структуру урожайности яровой пшеницы 154
Глава 6. Влияние макроудобрений, цинка и серы на качество зерна яровой пшеницы 160
Глава 7. Экономическая эффективность применения макроудобрений, цинка и серы под яровую пшеницу 182
Общие выводы 185
Рекомендации производству 186
Библиографический список 187
Приложения 217
- Формы микроэлементов и серы в почве и доступность их растениям
- Диагностика недостатка для растений пшеницы серы и цинка по отношению содержания в корнеобитаемом слое почвы их подвижных форм и выносу их с урожаем
- Зависимость урожайности яровой пшеницы от метеорологических условий в опытах с макроудобрениями, цинком и серой (2003-2005гг.)
- Влияние макроудобрений, цинка и серы на качество зерна яровой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Яровая пшеница - основная зерновая культура Алтайского края. Климат края даёт возможность получать зерно пшеницы высокого качества, что в условиях рынка является важным фактором, определяющим экономическую целесообразность возделывания этой культуры. Поскольку пшеница предъявляет повышенные требования к условиям минерального питания, то её урожайность и качество зависят от плодородия почвы и применяемых удобрений.
В настоящее время во многих хозяйствах края наблюдается снижение урожайности яровой пшеницы и ухудшение качества зерна, в том числе из-за уменьшения количества применяемых удобрений. Отказ от удобрений был обусловлен резким повышением цен на них и снижением их окупаемости. В этих условиях появилась необходимость изыскания способов повышения окупаемости минеральных удобрений, например, с помощью микроэлементов и серы.
Проблемой дефицитности микроэлементов для растений пшеницы в условиях Алтайского края занимались: С.Ф.Спицына (1992), А.А. Томаровский (1999), Е.А. Лесных (2000), Т.Н. Ткаченко (2000), И.Н. Поспелова (2001); Протопопова Л.Г. (2002), А.С. Москвитин (2005) и др. Было установлено, что на территории Алтайского Приобья для яровой пшеницы наиболее дефицитным может быть цинк. На фоне значительного недостатка в почвах подвижного цинка, цинковые удобрения в большинстве опытов с пшеницей показывают себя более эффективными, чем другие микроудобрения. Установлено, что цинк под пшеницу особенно эффективен по фонам макроудобрений.
Высокая эффективность цинка под яровую пшеницу объясняется его значительной ролью в метаболизме растений. Он участвует в биосинтезе АТФ, ДНК, РНК, белка и др. Недостаток цинка приводит к значительному накоплению в растениях растворимых соединений азота, что связано с нарушением биосинтеза белка (Анспок, 1978). Под влиянием цинка в зерне пшеницы увеличивается содержание белка и клейковины (Каталымов, 1967; Шаронова, 1973; Анспок, 1978; Спицына, 1992; Москвитин, 2005).
Из-за недостатка данных о влиянии цинковых удобрений на качество зерна пшеницы на территории Алтайского Приобья возникла необходимость более глубокого изучения этого вопроса относительно различных сортов в условиях конкретной почвенно-климатической зоны.
Исходя из данных ряда исследователей, продуктивность и качество зерна яровой пшеницы может зависеть от обеспеченности растений серой, которая играет значительную роль в азотном обмене растений (Маслова, 1993) и в частности в формировании клейковинных белков (Авдонин, 1972).
Было выявлено, что случаи дефицитности серы для яровой пшеницы во многих регионах страны участились, и это было сопряжено с ухудшением качества зерна. (Слуцкая, 1972; Аристархов, 1987,2002).
Дефицитность серы для растений пшеницы на территории Алтайского Приобья теоретически и практически не доказана. Слабая изученность этой проблемы предопределила круг изучаемых вопросов, касающихся выявления влияния серы на урожайность и качество зерна яровой пшеницы с учётом сортов, метеорологических условий и макроэлементных фонов.
Учитывая всё вышеизложенное, можно резюмировать, что проблема совместного применения макроудобрений и препаратов, содержащих цинк и серу под яровую пшеницу, на территории Алтайского Приобья актуальна, а её решение необходимо для обеспечения более рационального использования туков, резервов почв, климата и потенциальных возможностей сортов с целью получения качественного и рентабельного зерна яровой пшеницы.
Цель исследований. Определить эффективность совместного применения под яровую пшеницу различных сортов макроудобрений, цинка и серы в условиях Алтайского Приобья
Задачи исследований.
Научно обосновать вероятность дефицита цинка и серы для яровой пшеницы в условиях Алтайского Приобья.
Определить эффективность вариантов с совместным применением под яровую пшеницу различных сортов макроудобрений, цинка и серы в зависимости от гидротермических условий.
Определить влияние совместного применения макроудобрений, цинка и серы на качество зерна яровой пшеницы.
Дать оценку экономической эффективности вариантов с применением под яровую пшеницу макроудобрений, цинка и серы.
Научная новизна. Впервые применительно к условиям Алтайского Приобья дана сравнительная характеристика биологической значимости для растений пшеницы микроэлементов и серы и определено, что получение урожайности яровой пшеницы 20 и более ц/га может быть лимитировано запасами в корнеобитаемом слое почвы подвижного цинка меньше 2,6 кг/га и подвижной серы меньше 36 кг/га. Выявлено, что применение под яровую пшеницу препаратов, содержащих цинк и серу, дает возможность получать дополнительно к фонам 0,8-3,3 ц/га. Наиболее высокая дополнительная прибавка урожайности яровой пшеницы от цинка наблюдалась: у Омской 24 - в варианте
«НФК+Zn» (2,9 ц/га), у Алтайской 92 - в варианте «СФ+Zn» (3,3 ц/га), у Алтайской 50 - в варианте «M+Zn» (2,9 ц/га). Наиболее высокая дополнительная прибавка урожайности от серы наблюдалась: у Омской 24 - в варианте «M+S» (2,1ц/га), у Алтайской 92 - в вариантах «НФК+S» и «M+S» (2,7 ц/га), у Алтайской 50 - в варианте «M+S» (2,0 ц/га). Применение под яровую пшеницу различных сортов цинка и серы дает возможность получать дополнительно к фонам содержание клейковины в зерне от 0,1 до 5,9 %.
Защищаемые положения. На территории Алтайского Приобья для яровой пшеницы вероятен дефицит цинка и серы, который можно уменьшить с помощью препаратов, содержащих эти элементы и дающих возможность получить дополнительные прибавки урожайности зерна и улучшить его качество.
Практическая значимость работы заключается в том, что в ней доказана агрономическая и экономическая целесообразность применения под яровую пшеницу препаратов, содержащих цинк и серу, в том числе и на фоне макроудобрений. В лучшем варианте по совместному применению макроудобрений, цинка и серы рентабельность по отношению к фонам увеличилась на 28,6 %
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы доложены: на межрегиональной научно-практической конференции «Повышение плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в зонах рискованного земледелия» (26-29 октября 2004г), на международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (2006г) и на научно-практических конференциях АГАУ (2003-2005 гг.).
Публикации полученных результатов. По теме диссертации опубликовано 7 статей, в том числе 1 по списку ВАК, в которой изложены основные положения диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 223 страницах машинописного текста, содержит ПО таблиц и 32 рисунка. Состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производству и приложения. Библиографический список содержит 445 наименований, в том числе, 91 на иностранных языках.
Формы микроэлементов и серы в почве и доступность их растениям
Валовое содержание микроэлементов и серы в почвах даёт лишь ориентировочное представление о достатке, или недостатке их для растений. Растения же могут использовать непосредственно только физиологически доступные им подвижные формы микроэлементов. Они являются наиболее объективным критерием обеспеченности почв микроэлементами и серой. Растения могут избирательно поглощать некоторые элементы и даже аккумулировать их. Более растворимые соединения элементов могут быть наиболее доступными для растений.
Подвижность микроэлементов довольно изменчива. Среди подвижных соединений микроэлементов В.А. Ковда (1973) выделяет несколько групп. Первыми фигурируют соединения очень высокой подвижности. К ним относятся нитраты, хлориды, сульфаты. Эти соединения при большом увлажнении выщелачиваются в условиях элювиальных ландшафтов и накапливаются в условиях аккумулятивных. Сульфаты и карбонаты, обладая при низкой температуре меньшей растворимостью, отстают в выщелачивании, хотя также являются постоянным компонентом в процессах аккумуляции солей в почвах внутриматериковых низменностей. Далее идут соединения высокой подвижности. К ним относятся углекислые и двууглекислые соли и фульваты большинства металлов. Их относительная подвижность на 0,5-1,0 порядок ниже первой группы. В условиях аридного климата эти соли активно накапливаются в грунтах и почвах, образуя соленосные осадочные породы и засоленные почвы.
К соединениям умеренной подвижности относятся истинные и коллоидные растворы кремнезёма, бикарбонаты, фосфаты и комплексные соединения с органическими кислотами. Относительная подвижность их на 2,0-2,5 порядка ниже по сравнению с соединениями первой группы. Однако значительные их количества уходят с водами поверхностного и грунтового стока в аккумулятивные области. Соединения низкой подвижности в тысячи и десятки раз менее подвижны, чем соединения первой группы. Это гидроксиды металлов, в том числе марганца. Соединения ничтожной подвижности (инертные продукты). В эту группу относят кремнезём кварца.
Микроэлементы в почвах находятся в различных формах соединений, которые неодинаково доступны растениям. Так недоступны для растений элементы, находящиеся в кристаллической решетке первичных и вторичных минералов без их разложения, органические соединения отмерших остатков растений и животных без минерализации, карбонаты, фосфаты, гидроксиды без подкисления среды. К доступным для растений можно отнести сорбированные ионы на поверхности почвенных коллоидов и соли легкорастворимые в воде и почвенных растворах. Исключительно важную роль в обеспеченности растений микроэлементами играют микроорганизмы. После их гибели микроэлементы остаются в почве в виде металлоорганических соединений, которые постепенно минерализуются. Степень их минерализации зависит от рН почвенного раствора, окислительно-восстановительных условий, температуры, влажности и др.
Большое влияние на содержание в почве микроэлементов оказывает органическое вещество или гумус. Это связано, во-первых, с тем, что источник гумуса - растительные остатки и плазма микроорганизмов обычно содержат много некоторых микроэлементов. Во-вторых, гумусовые вещества обладают большой адсорбционной способностью и могут поглощать ионы микроэлементов из окружающей среды. В.Б. Ильин (1973) констатирует, что в гуминовой кислоте находится 1,0-1,5 %, а во всем органическом веществе более 10 % валового количества микроэлементов. Из микроэлементов в почвах водорастворимых соединений меди, цинка, марганца, кобальта содержится в количестве 1-2 %. Молибдена и бора может содержаться больше - до 8 % (Ильин, 1973).
Большое значение для формирования определённого микроэлементного состава почв Алтайского Приобья имеют вторичные минералы, которые сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером меньше 0,001 мм. Среди них особое место занимают монтмориллонитовые минералы (смектиты). Н.Ф. Ермоленко (1966) обобщив данные ряда исследователей, констатирует, что по поглощаемости монтмориллонитом элементы располагают в ряд: РЬ Си Са В Mg Hg.
Накопление подвижных форм микроэлементов в почвах зависит от рН, который определяет адсорбционные свойства и заряд коллоидов. Повышение щёлочности почвы, способствуя возрастанию отрицательного заряда коллоидных частиц, увеличивает ёмкость поглощения катионогенных микроэлементов (Zn, Си, Со, Мп). Для каждого из элементов в определенных почвенных условиях существует та величина рН, при которой содержание в почве его подвижных форм максимальное. С.Ф. Спицына (1992) определила, что в условиях Алтайского края для зональных почв по отношению к меди это рН 6,0-6,5; по отношению к марганцу и кобальту это рН 6,5-7,0; по отношению к бору 6-7. Для молибдена и цинка эта связь обратно пропорциональна. Наиболее высокое содержание в почве подвижного молибдена ( 0,13 мг/кг) и подвижного цинка ( 2,6 мг/кг) наблюдается при рН 5,6. Судя по коэффициентам эффективности канала связи, более всего от рН зависит содержание в почве подвижного марганца. На втором месте стоит подвижный цинк (Спицына, 1992).
Для того чтобы лучше понять причины накопления в почве подвижных форм микроэлементов при тех или иных рН необходимо также учитывать их связь с гумусом, илистой фракцией, а также их склонность к отчуждению в связи с геохимической и биологической миграцией. Также необходимо знать химическую природу элементов, их растворимость и миграционную способность. В первую очередь, нужно учитывать различия в миграционной способности катионогенных и анионогенных элементов. По данным В.А. Ковды (1973) миграционная способность микроэлементов зависит от их ионных потенциалов. Микроэлементы с ионным потенциалом от 1,4 до 3,0 (Со+2, Си+2, Mn+2, Zn+2 и др.) мигрируют в катионной форме в виде истинных растворов. Их соединения типа оснований, выпадают в осадок при подщелачивании. Они осаждаются также в виде карбонатов, и основных солей. Возможна миграция в коллоидном состоянии и состоянии механических взвесей. Микроэлементы с ионным потенциалом от 3,0 до 7,0 (Мп и др.) образуют амфотерные оксиды, легко выпадающие в осадок в в виде гироксидов, высокочувствительных к реакции среды. Они более подвижны в щелочной среде. Мигрируют в виде комплексных соединений, в коллоидном состоянии и в виде механических взвесей. Микроэлементы с ионным потенциалом больше 7,0 (Мо+4, В+3) мигрируют в форме анионов в виде растворов.
Диагностика недостатка для растений пшеницы серы и цинка по отношению содержания в корнеобитаемом слое почвы их подвижных форм и выносу их с урожаем
В Алтайском Приобье, низкое содержание серы в почвах может быть существенным фактором, ограничивающим эффективность других удобрений и получение, полноценных по величине и качеству урожаев сельскохозяйственных культур. Запасы серы в этом регионе находится на уровне 12-48 кг/га. Таким образом, основное положение, вытекающее из материалов мониторинга, свидетельствует о том, что имевшееся ранее представление о достаточных запасах серы в почвах, не соответствует действительности (Аристархов, 2002).
По мере интенсификации земледелия вынос серы из почв возросшими урожаями увеличивается (Кардиналовская, 1984; Хоменко, 1983; Шкель, 1979). Во многих земледельческих регионах, в том числе с очень интенсивным сельскохозяйственным производством, низкое содержание серы в почвах может быть существенным фактором, ограничивающим эффективность других удобрений и получения, полноценных по величине и качеству урожаев сельскохозяйственных культур. Как следует из материалов исследований большинства вышеназванных авторов, оптимальные условия питания растений серой достигаются при ее уровне в дерново-подзолистых и серых лесных почвах 12 мг/кг (что соответствует запасам 30 кг/га), а на черноземах выщелоченных и оподзоленных - 20 мг/кг ( 56 кг/га).
Абсолютные величины выноса серы для каждой культуры увеличиваются с ростом урожая и при хороших урожаях могут достигать весьма значительных величин. Это свидетельствует о том, что при культуре сельскохозяйственных растений почвы ежегодно обедняются серой, становятся малопроизводительными и сильно нуждающимися в серных удобрениях (Айдинян, 1964). Чтобы яснее представить значение внесения серы с удобрениями, бьшо проведено сравнение запасов доступной для растений минеральной серы с потреблением ее культурными растениями. Результаты подсчетов показывают, что в почвах Татарской АССР запас доступной для растений минеральной серы в метровом слое колеблется в пределах 190-280 кг/га. При среднем потреблении сельскохозяйственными культурами 10 кг S в год этого запаса хватит всего на 19-28 урожаев. Недостаток в сере для растений начинает сказываться на их развитии даже при незначительном обеднении почвы этим элементом.
Одной из задач наших исследований было выявить вероятность недостатка серы и цинка для яровой пшеницы, выращиваемой на территории Алтайского Приобья, который бы ограничивал получение урожая 25 ц/га.
Установлено, что запасы подвижной серы в слое почвы (0-40 см) в зависимости от уровней её содержания в почве (3-12 мг/кг) варьировали от 12 до 48 кг/га (табл. 52). Выявлено, что запасов подвижной серы в корнеобитаемом слое почвы 12кг/га при урожайности 20 ц/га может хватить на 1,5 - 3 года, запасов - 24 кг/га хватает на 3- 7 лет, запасов 36 кг/га может хватить на 4,5 -10 лет, а запасов 48 кг/га - на 6-13 лет. То есть запасы подвижной серы в слое почвы 0-40 см не достаточны даже при урожайности 20 ц/га, не говоря уже об урожайности 30-40 ц/га.
Одной из задач наших исследований было выявить вероятность недостатка цинка для яровой пшеницы, выращиваемой на территории Алтайского Приобья. Установлено, что запасы подвижного цинка в слое почвы (0-40 см) в зависимости от уровня его содержания в почве (0,15-1,65 мг/кг) варьировало от 0,6 до 6,6 кг/га (табл. 55). Содержание цинка в 1 кг сухого вещества зерна пшеницы варьирует от 20 до 50 мг/кг. Вынос серы различными уровнями урожайности (10-40 ц/га) варьировал от 0,04 до 0,16 кг/га (при содержании цинка в растении пшеницы 20 мг/кг) и от 0,1 до 0,4 кг/га (при содержании цинка в растении 50 мг/кг) (табл.56).
Сопоставляя данные о запасах цинка в слое почвы 0-40 см с данными о выносе его различными уровнями урожайности, можно констатировать вероятность недостатка цинка при уровне урожайности 10 ц/га. Особенно заметен этот дефицит при запасах подвижного цинка в слое почвы 0-40 см - 1,2 кг/га и при урожайности 40 ц/га. Выявлено, что запасов подвижного цинка в корнеобитаемом слое почвы 0,6 кг/га при урожайности 20 ц/га может хватить на 3-7,5 года, запасов - 2,6 кг/га хватает на 13-25 лет, запасов 4,6 кг/га может хватить на 23-58 лет, а запасов 48 кг/га - на 6-13 лет. То есть запасы подвижного цинка в слое почвы 0-40 см не достаточны даже при урожайности 20ц/га (табл.57).
Сопоставляя данные о соотношении запасов серы в почвах Алтайского Приобья с возможным её выносом растениями пшеницы с аналогичными данными С.Ф.Спицыной (1992) относительно микроэлементов мы установили, что сера в данном регионе для растений пшеницы ещё более дефицитна, чем цинк, для которого эти соотношения варьировали от 5 до 40. По данным С.Ф.Спицыной (1992) цинк более чем остальные микроэлементы может быть дефицитным для растений пшеницы (табл.58).
Зависимость урожайности яровой пшеницы от метеорологических условий в опытах с макроудобрениями, цинком и серой (2003-2005гг.)
Климат, является важным фактором формирования урожайности зерна яровой пшеницы. Величина урожайности и качество зерна яровой пшеницы в различных почвенно-климатических зонах Алтайского края определяются в значительной степени погодно-климатическими условиями.
Климат на территории Алтайского края обусловлен взаимодействием солнечной радиации, циркуляции атмосферы и характером подстилающей поверхности. Южное положение края (49-54 с.ш.) и преобладание антициклональной погоды определяет большой приход солнечной радиации. Годовые суммы прямой и рассеянной солнечной радиации изменяются от 100 ккал/см2 на севере до 110 ккал/см2 на юго-западе равнинной »асти края.. За весенние и летние месяцы в край поступают более 70% от годового количества суммарной радиации.
В Алтайском крае жаркое, но короткое лето, холодная малоснежная зима с сильными ветрами и метелями. Континентальность климата края определяют ранние заморозки в теплое время года. Климатические особенности природных зон края освещены в работах, ЯМ. Фельдмана (1959), Я.И. Сляднева (1973) и др.
Алтайское Приобье, расположено в подзоне обыкновенных черноземов колочной степи, характеризуется определенной спецификой погодных условий: продолжительность безморозного периода - 125-135 дней, сумма положительных температур выше + 10С -2000-2200С. Осадков в среднем за год выпадает от 300мм до 425мм, сумма осадков за вегетационный период составляет 225-250мм. Средне-гидротермические коэффициенты за вегетацию варьируют от 0,8 до 1,0. Но в засушливые годы они резко уменьшаются. Основное количество осадков за вегетационный период приходится на июль-август, а в первой половине вегетации осадков выпадает мало. Не исключена возможность засухи. Самый холодный месяц - январь, со средней температурой - 17, 7С. Зимний период продолжается в среднем 170 дней. Снежный покров в течение всей зимы устойчивый и. достигает 350 мм. Самый теплый месяц - июль, со среднемесячной температурой 18,9С. Количество лет с острым недостатком влаги около 15%. Переход суточных температур воздуха через +5С наблюдается в конце апреля - начале мая. Последние весенние заморозки отмечаются нередко в первой декаде июня, а первые осенние заморозки - в начале сентября.
Место проведения исследований относится к Приобской агрохимической зоне. Эта зона характеризуется определенным сочетанием благоприятных и экстремальных экологических проявлений, связанных с климатом и погодными условиями. Поэтому одной из задач наших исследований было дать сравнительную характеристику эффективности применения под яровую пшеницу различных сочетаний макроудобрений, серы и цинка в годы с различными гидротермическими условиями. Это было необходимо для определения вариантов, в которых бы вьювилось максимальное использование культурой благоприятных факторов внешней среды с учетом повышения устойчивости растениями к тем экологическим стрессам, которые в наибольшей степени ограничивают количество урожая. Такой подход к проблеме поможет выявить резервы климата для данной культуры, которые могут использоваться производителями, благодаря совместному применению макроудобрений, серы и цинка.
Яровая пшеница предъявляет определенные требования к погодным условиям. Прорастание семян яровой пшеницы возможно уже при температуре 1-2С, а появление жизнеспособных всходов - при 4-5С. Однако процессы прорастания и появления всходов протекают еще очень медленно. При температуре почвы на глубине заделки семян 5С всходы появляются на 20 день, при 8С - на 13, при 10С - на 9, при 15С - на 7 день. Они переносят непродолжительные заморозки до 10С. Наибольшую устойчивость к низким температурам яровая пшеница проявляет в самые ранние фазы. Например, в период прорастания зерна она переносит заморозки до 13 С, в фазе кущения - до 8-9С. Во время цветения и налива зерно повреждается заморозками в 1-2С. Кущение яровой пшеницы лучше проходит при температуре 10-12С. Пониженная температура почвы в этот период положительно влияет на образование и развитие узловых корней и урожайность пшеницы. В фазе колошения и молочного состояния зерна наиболее благоприятна температура 16-23С. Сорта мягкой пшеницы устойчивее к весенним заморозкам, чем твердой. Наиболее выносливы к высоким температурам сорта мягкой пшеницы, районированные в Средней Азии и на Юго-востоке, а также твердые пшеницы.
Яровая пшеница достаточно требовательна к влаге. Для прорастания семян мягкой пшеницы требуется 50-60% воды от массы сухого зерна; семенам твердой пшеницы требуется воды на 5-7% больше, так как они содержат больше белка. Транспирационный коэффициент мягкой пшеницы равен примерно 415, а твердой - 406.
Потребление воды по фазам развития яровой пшеницы распределяется примерно следующим образом: в период всходов - 5-7% общего потребления воды за весь вегетационный период, в фазе кущения 15-20, выхода растений в трубку и колошения 50-60, молочного состояния зерна 20-30 и восковой спелости 3-5%. Период кущения и выхода растений в трубку- критический для яровой пшеницы. Недостаток влаги в почве в этот период увеличивает количество бесплодных колосков. Последующие даже обильные осадки не могут исправить положение. В таких условиях пшеница ускоренно переходит от одной фазы развития к другой, и урожай резко снижается. При ранних сроках посева критический период проходит в более благоприятных погодных условиях, чем при поздних сроках. Наиболее благоприятна для растений влажность почвы в пределах 70-75% наименьшей влагоемкости.
Яровая пшеница относится к культурам ранних сроков посева. Запаздывание с посевом значительно снижает ее урожайность.
В районах северной лесостепи Алтайского края яровую пшеницу обычно высевают в ранние и сжатые сроки. В южной лесостепи и степи снежный покров менее мощный, чем в северных районах, и сходит с полей рано. Верхний слой почвы сильно иссушается под влиянием постоянно дующих сильных ветров. После освобождения полей от снега до наступления оптимального срока посева проходит около месяца. В этих районах обычны возвраты иногда длительных похолодании и часты случаи весенних заморозков. Устойчивое прогревание почвы на глубине заделки семян наступает в начале мая, а в отдельные годы - в конце апреля. Характерная особенность этих районов - засушливая весна и начало лета, более увлажненная вторая его половина. Поэтому в каждом хозяйстве обычно высевают скороспелые и позднеспелые сорта с тем, чтобы ослабить напряженность в наиболее ответственные периоды работы (посев и уборка) и гарантировать получение более высокого сбора зерна.
Длительные исследования научных учреждений и массовый производственный опыт показывают, что в зоне лесостепи и степи Западной Сибири и Северного Казахстана преимущество остается за средними сроками посева, обычно между 10 и 25 мая. При этом позднеспелые сорта лучшие результаты дают при относительно ранних сроках посева, а раннеспелые - при более поздних. При таких сроках посева колошение пшеницы приближается или совпадает с июльскими дождями. Позднеспелые сорта медленнее развиваются в начальные фазы и поэтому меньше страдают от весенней засухи; высевать их следует в более ранние сроки, чтобы они успели созреть до наступления осенних заморозков. В годы с влажной весной скороспелые и позднеспелые сорта дают более высокие урожаи при раннем посеве, особенно, когда лето холодное и осенние заморозки наступают рано.
Влияние макроудобрений, цинка и серы на качество зерна яровой пшеницы
Многолетние исследования и практический опыт показали, что урожайность и качество яровой пшеницы в различных почвенно-климатических зонах Алтайского края часто зависят от гидротермических условий года. В более влажные годы урожайность, как правило, повышается, а в более засушливые - снижается. Вместе с тем в засушливые годы хлеборобы получают более качественное зерно с повышенным содержанием белка и клейковины. Возможность получения зерна хорошего качества в Алтайском крае является важным фактором, определяющим целесообразность его производства.
Такая возможность должна использоваться хлеборобами края, так как это единственный способ получения рентабельного зерна яровой пшеницы в условиях дефицитного увлажнения и невысокого уровня плодородия почвы, что ставит хлеборобов края в заведомо невыгодные условия в их конкуренции с производителями пшеницы в других регионах России, для которых характерны высокие уровни урожайности этой культуры. Единственным условием выживания зернового хозяйства Алтайского края в условиях рьшка является производство зерна высокого качества и имеющего безусловный спрос на рынке, при высокой цене на него.
Качественный состав растений яровой пшеницы является итоговым результатом взаимодействия «организм-внешняя среда». Процесс накопления и превращения органических веществ в растениях происходит при определенных соотношениях внешних факторов - свет, тепло, влага и другие. Во влажные годы, характеризующиеся недобором тепла, в зерне злаков замедляется биосинтез белка и увеличивается количество углеводов. Повышенное содержание белка в зерне пшеницы в засушливые годы можно увязать с меньшей урожайностью и тем, что при этом легкоподвижный азот почвы относительно меньше расходуется на ростовые процессы (образование вегетативной массы растения), а больше на образование зерна. Обилие же осадков приводит к вымыванию из почвы легкорастворимых соединений азота, что ухудшает питание растений и ограничивает поступление азота в зерно для синтеза белка.
Известно, что самый высокий урожай пшеницы можно получить при оптимальной температуре. Однако при этом в зерне часто отмечается пониженное количество сырой клейковины. Самое высокое содержание в зерне белка и сырой клейковины было отмечено при повышении температурного и теплового режима в период от колошения до восковой спелости. Содержание клейковины у пшениц в одних и тех же районах меняется в зависимости от климатических условий года. Более высокое содержание клейковины отмечается в засушливые годы в обычно влажных районах (Минеев, 1981).
Для формирования высокого урожая зерна пшеницы хорошего качества время налива зерна желательна сухая погода при среднесуточной температуре 16-20С. Обилие осадков, особенно в фазе налива зерна отрицательно сказывается на качестве зерна. При этом может происходить так называемое «истекание» зерна, усиливающееся под воздействием грибной флоры. Слишком высокие температуры в фазе налива зерна обуславливают преждевременное прекращение поступление азотистых веществ в зерно и щуплость зерна (Богомяков, 1964).
А.В. Рассыпное (2003), используя информационно-логический анализ и сопряженные данные о зависимости содержания клейковины в зерно яровой пшеницы в Алтайском крае от суммы осадков, суммы температур за май-август установил, что содержание сырой клейковины в зерне пшеницы повышается от 25% до 34% в связи с увеличением количества осадков за май-август в разные годы в разных зонах с 150 до 250мм. Дальнейшее повышение количества осадков (выше 250мм) сопровождается уменьшением содержания сырой клейковины до 27-29%. Увеличение суммы температур выше + 10С за период май-август с 2000 до 2100 сопровождается повышенным содержанием клейковины до 36%. Дальнейшее повышение суммы температур свыше 2100 сопровождается снижением содержанием клейковины в зерне до 32%. Автор установил также, что самое высокое содержание в зерне пшеницы сырой клейковины наблюдается при относительно низком 2-м ранге урожайности (0,7-1,0 т/га). При повышении урожайности до 2,2-2,5 т/га содержание в зерне сырой клейковины понижается до 25-27%. Содержание в зерне сырой клейковины находится в обратной зависимости от ГТКі (за период май-июнь) и частично от ГТКг (за период май-август).
Почвенно-климатическим условиям Алтайского края соответствуют условиям, необходимым для выращивания качественного зерна мягкой яровой пшеницы, так называемого, сильного зерна. Алтайские яровые пшеницы от западноевропейских отличаются повышенным содержанием белка и большей засухоустойчивостью.
При оценке качества зерна учитывают крупность, натуру зерна, его стекловидность и другое. При размоле мелкого и щуплого зерна выход и качество муки снижается, в нем обычно содержится больше клетчатки, чем в крупном, хорошо выполненном зерне.
Внешние морфологические признаки зерна пшеницы тесно связаны с ее химическим составом. Из химических соединений важнейшей составной частью зерна пшеницы является белок. В зависимости от сорта и условий выращивания в зерне пшеницы содержится от 8 до 22% белка. Очень важной составной частью белка являются клейковинные белки, которые повышают питательную ценность мучных изделий и определяют высокие хлебопекарные качества пшеничного теста. Для получения хлеба высокого качества необходимо, чтобы клейковина отличалась хорошими физико-химическими показателями: была упругой, не крошилась, сильно растягивалась. Качество клейковины ухудшается у морозобойного, пересушенного, проросшего, самосогревающегося при уборке и хранении зерна. Под влиянием этих факторов клейковина становится малосвязной, короткорвущейся, сильно крошащейся. Об этом постоянно следует помнить, поскольку цена на зерно пшеницы при этом существенно уменьшается.
Главная масса клейковины зерна пшеницы представлена белками глиадином и глютенином, содержание которых достигает 70% всех белковых веществ зерна. Лучшим соотношением глютенина и глиадина считается соотношение 1:1 или некоторое преобладание глютенина над глиадином. Лучшее соотношение, как правило, имеют зерна пшеницы, выращенные в условиях теплых степных районов. Во влажных районах это соотношение сдвигается в пользу глиадина.
