0 800 20-42-42 После неоднократных попыток зиме все-таки удалось «показать характер». Во второй декаде января снегопады и мороз сменили тепло и слякоть. Снег, как плащ фокусника, накрыл поля озимой пшеницы и ячменя. И когда весеннее тепло сдернет с посевов снежный покров, что мы увидим? Яркую густую зелень или жухлые островки уцелевших растений на угрюмом фоне черной земли?
Ответ на этот вопрос во многом зависит от «фокусов» природы. Но есть несколько подсказок из прошлого и настоящего, позволяющих более-менее точно прогнозировать будущее. Это, прежде всего, состояние посевов перед уходом в зиму, а также условия «закалки» растений.
ОСЕННЯЯ ЗАСУХА,ПОЗДНИЕ ВСХОДЫ
У прошлого есть запах, вкус и цвет,
Стремление учить, влиять и значить,
И только одного, к несчастью, нет—
Возможности себя переиначить...
И.Губерман
В середине прошлого столетия известный английский статистик У. Дж. Рейхман утверждал: «Мы живем в век статистики. Едва ли не в каждом своем аспекте явления природы, а также человеческая и прочая деятельность поддаются сейчас измерению при помощи статистических показателей».Существуют статистические данные оценки состояния озимых перед уходом в зиму, которые дают общее представление о ситуации.
В среднестатистическом году примерно половина посевов озимой пшеницы в Украине уходит в зиму в хорошем состоянии и чуть более четверти — в удовлетворительном. На долю слабых посевов приходится примерно 13% ( в том числе и в фазе всходов), а на 10-12 % площадей вообще отсутствуют всходы.
Статистические данные — данные верные , но обезличенно-усредненные. «Статистика знает все» и обо всем в целом, но на нее не стоит полагаться в вполне конкретном случае. Случайно встреченный прохожий может очень сильно отличаться от собирательного образа некоего «типичного» гражданина. Примерно так же «среднестатистический год» отличается от вполне конкретного года. На территории Украины в XX веке гибель посевов озимой пшеницы отмечалась в 1904, 1907, 1922, 1928, 1929, 1931, 1934, 1939, 1943, 1946, 1949, 1954, 1956, 1960, 1962, 1963, 1964, 1969, 1970,1972, 1976, 1980, 1985, 1987, 1997, 2000 и 2003 годах, то есть каждый четвертый год прошлого столетия был неблагоприятным. В 1928 году погибло около 4 млн.га озимой, а в 2003 году осталось не более 15-20% от засеянных площадей.
В особо неблагоприятные годы (1975,1982) на половине засеянных площадей лесостепной зоны и на 50-70% степных областей Украины вообще не удалось получить всходы. В 1999 и 2005 годах сложилась аналогичная ситуация, но в меньших масштабах. Если же говорить об осени 2015 года, то условия для посева и развития озимых культур можно уверенно назвать неблагоприятными.
Август и сентябрь 2015 года были настолько скупыми на осадки, что с 1962 года отмечен еще только один случай настолько продолжительной осенней засухи. Как утверждают агрометеорологи, даже в экстремально сухие 1999 и 2005 годы осень была более благоприятной для посева, чем в прошлом году. В 2015 году в западных областях почва оставалась сухой до конца сентября, в центральных и северных – до начала октября, а в восточных – до конца ноября.
Как говорится, «я вам не скажу за всю Одессу», а за всю Украину и подавно, но в хозяйствах юга Николаевской области запасы продуктивной влаги в слое почвы почвы 0-20 см были менее 15 мм, а на отдельных полях вообще на уровне мертвого запаса. На паровых полях (химический пар) в метровом слое общие запасы составляли от 80 до 105 мм, после подсолнечника и рапса — от 40 до 60 мм. Примерно такие же показатели влажности почвы были в хозяйствах Херсонской и Одесской областей.
Иссушенный верхний слой почвы стал причиной диллемы : либо сеять озимые в оптимальные сроки, но в сухую почву, либо переносить сроки сева на более позднее время(рассчитывая на выпадение осадков). В некоторых хозяйствах сеяли «по календарю», а в других ждали дождя, оставив поля незасеянными. Но в тех случаях, когда все-таки удалось получить всходы, развитие растений при дефиците влаги было замедленным. Например, на этом фото состояние посевов пшеницы во второй декаде ноября. Посев был проведен в первую декаду октября, но за месяц с лишним посевы смогли только-только приступить к кущению.
Дождя пришлось ждать долго. В сентябре-октябре чудом прошедший атмосферный фронт принес долгожданные осадки в несколько районов Одесской и Николаевской области. Гораздо дольше пришлось ждать аграриям Днепропетровской, Полтавской, Харьковской, Запорожской , Николаевской и Херсонской областей. Позже всего засуха закончилась в Полтавской, Харьковской и Днепропетровской областях.
Осадки в первой — второй декаде ноября позволили проклюнуться высеянным семенам озимой пшеницы. К счастью, высокая температура воздуха в ноябре и первой половине декабря позволила наклюнувшимся семенам превратиться в растения с 3-4 листочками. Но такие всходы успели сформироваться на тех полях, где посев был проведен до выпадения дождей. А там, где посев начали только в конце ноября, значительная часть площадей встретила зимние морозы в фазе «шила», максимум — двух листочков.
Настроение многих агрономов можно выразить фразой Роберта Фроста: « и не на что оглянуться с гордостью, и нечего ожидать с надеждой».Но стоит ли заранее разочаровываться?
ПОВОД ДЛЯ ОПТИМИЗМА
Мой разум честно сердцу служит,
всегда шепча, что повезло,
что всё могло намного хуже,
ещё херовей быть могло.
И.Губерман
Для нормального развития озимых культур от всходов до прекращения вегетации необходима сумма эффективных температур (выше +5°) минимум 200-300°. От всходов до начала кущения растения должны успеть «набрать» 134°С. Всходы, которые появились в конце ноября на Юге Украины , накопили тепла значительно меньше — от 63 до 90 °С.
Для озимых зерновых культур минимум стойкости к действию низких температур приходится на тот период, когда растения переходят от гетеротрофного к автотрофному питанию.То есть тогда,когда они прекратили питаться за счет запасенных в эндосперме семян веществ, и только приступили к самостоятельному обеспечению питательными веществами за счет фотосинтетического процесса, протекающего в листьях. Такой период совпадает с фазой развития 1-3 листьев (Куперман Ф.М., 1939; Задонцев А.И., Бондаренко В.И., 1965; Кириченко Ф.Г., 1961).
Отсутствие нормально сформированного узла кущения, способного быстро сформировать дополнительную корневую систему, а также отсутствие развитых с осени вторичных корней затрудняют весеннее отрастание растений неразвитых посевов. Но причиной их недостаточной зимостойкости считают то, что они просто не успевают к началу зимовки накопить необходимое количество углеводородов. Впрочем, существуют данные, которые позволяют надеяться на благополучную перезимовку даже таких посевов.
В исследованиях Дорофеева Н.И ( диссертация «Осенний рост и развитие озимой пшеницы в Восточной Сибири",1997) было установлено, что максимальное содержание углеводов в клеточном соке отмечалось у растений среднего и позднего срока посева. У растений в фазе кущения (3-4 стебля), и в фазе "третий лист" (поздний срок посева) обводненность тканей была практически одинаковой. Причем озимая пшеница раннего посева во все годы исследований оказывалась менее морозостойкой, чем растения более поздних посевов. На втором месте по зимостойкости оказались, наименее развитые из всех изучаемых, растения позднего срока посева.
При интерпретации данных этих опытов необходимо учитывать особенности резко континентального климата Сибири в осенний период. Начало вегетации приходится на время с оптимальными температурами и высокой интенсивностью солнечного света. Наличие достаточного количества влаги в почве не лимитирует рост и развитие растений. Резкие перепады дневных и ночных температур позволяют растениям пройти закалку, адаптироваться к холоду и успешно перезимовать. Самое интересное, что подобные условия характерны и для некоторых регионов Украины. На востоке Украины посевы озимой пшеницы подвержены воздействию холодных арктических и теплых средиземноморских воздушных масс. При этом разность между максимальной температурой суток (дневное время) и минимальной (ночное время) достигает осенью 2,5- 20,1 °C в восточной Степи и 2,0- 10,8 °C в южной Степи Украины.
Важное значение имеет не только срок посева, но и особенность сорта. Выживаемость растений в опытах Васильевой А.Н (Васильева А.Н,2012) при посеве 1-5 октября в среднем за четыре года (2003, 2006, 2008, 2010) составила 42,9%, при посеве 15-20 октября — 39,0%.Но в 2008 году при втором сроке посева растений сохранилось на 8,5 % больше, чем в первом, так как растения первого срока переросли и потеряли зимостойкость. Что интересно, некоторые сорта (Безостая 1,Есаул, Дока и Победа) практически не реагировали на поздний срок посева, а некоторые (сорт Фишт) даже лучше перезимовали при посеве в конце октября.
О высокой зимостойкости поздних посевов писал в 1953 году В.П.Мосолов.В Заволжье, на Краснокутской опытной станции было установлено, что наиболее зимостойкими оказались посевы, которые к наступлению холодов успели "наклюнуться" или дать ростки в почве не более 0,5 см.
Перспективы пережить мороз у проклюнувшегося зерна зависят от доли связанной воды в клетке — чем больше, тем лучше. В отличие от воды в объемной фазе, расширяющейся при замерзании ниже критической точки, связанная вода не расширяется. Концентрация клеточного сока у проростков нередко выше, чем у вполне развитых всходов пшеницы, что и объясняет успехи поздних посевов в определенных почвенно-климатических условиях. Почему сок проростков настолько концентрирован?
При набухании и прорастании зерновки крахмал в эндосперме под воздействием ферментов переводится в мальтозу. А та в свою очередь расщепляется до глюкозы. Одновременно идёт и образование сахарозы, которая используется растущим проростком, который инверсирует ее до глюкозы и фруктозы. В фазе «шильца» маленькое растение содержит значительное количество сахарозы (сахара из крахмала зерновки ещё не растрачены на рост), осмотическое давление клеток высокое, к тому же пролин и цитокинины помогают пережить холодовой стресс. Поэтому даже в таком виде, как на фото, пшеница может успешно перезимовать.
По данным американских ученых ( Р. Джеймс Кук,Роджер Дж. Фесет, 2011), семена пшеницы могут прорастать и давать всходы в незамерзшей почве под снегом. В 1987 году на востоке штата Вашингтон и на севере штата Айдахо семена были высеяны в сухую почву в октябре. Дожди выпали только в ноябре, но почти сразу после этого выпал снег . Снежный покров оставался до второй половины февраля 1988 года, и к этому времени пшеница взошла, причем сформировала нормальный урожай.
Впрочем, подобных случаев хватает и на нашем континенте. Нередко поля пшеницы и ячменя, на которых осенью «поставили крест», преподносят приятный сюрприз весной, радуя глаз равномерными всходами. Поэтому не стоит заочно «хоронить» засеянные пшеницей поля, на которых осенью семена только проклюнулись и проросли на 0,5-2 см. При стечении благоприятных обстоятельств из них еще может быть толк! Всходы из семян, перезимовавших в проклюнувшемся состоянии:
Взошедшие озимые используют все возможности, в том числе остатки осеннего тепла и «окна» зимних оттепелей для своего роста.
Сроки осенней вегетации озимых в Украине за последние годы существенно удлинились. По сравнению с началом этого века в степной зоне ( по данным Института орошаемого земледелия НААН) растения вегетируют почти на две недели дольше. Теплее стали и зимние месяцы. Потепление климата привело к тому, что за последние 20 лет средняя температура января и февраля выросла почти на 2,5ºС. В течении зимнего периода стали часто появляться продолжительные оттепели с повышением среднесуточной температуры выше 5 С. Таких «волн потепления» отмечается две или три за зимние месяцы. Из 90 дней зимы 2014-2015 гг, например, более половины (от 40 до 60 дней ) были с положительными температурами днем. Растения озимых в такие периоды потепления «просыпаются» и продолжают вегетацию.
Особых надежд возлагать на то, что растения в декабре или январе успеют «догнать» упущенные осенью шансы, не приходится. Чем позже вегетация, тем ниже температура воздуха и почвы, и меньше продолжительность светового дня. Соответственно, хуже условия для поглощения некоторых элементов питания из почвы (особенно фосфора), и для процесса фотосинтеза в целом. Короткий день способствует уменьшению синтеза гормонов роста и стимулирует образование ингибиторов роста, уменьшает интенсивность обмена веществ. Темпы роста и развития поздних всходов в примерно в 2 раза медленнее , чем у растений, появившихся в «правильное» время. Но при этом морозостойкость растений более-менее соответствует пороговым значениям стойкости после прохождения первой фазы закалки. Поэтому посевы способны перенести резкое похолодание вслед за оттепелью до -8 С, например, без существенных потерь.
По наблюдениям прошлых лет, растения озимой пшеницы, находившиеся в конце ноября в фазе «шильца» - двух листочков к моменту возобновления вегетации весной «наращивали» за зимний период минимум 2-3 листочка.
Декабрь 2015 года , к счастью,оказался аномально теплым, поэтому посевы продолжили развитие:
При мягкой зиме даже всходы могут успешно перезимовать, так как выдерживают мороз -12-14° С. Если перед похолоданием выпадет хотя бы 5-7 см снега, то при морозе -15° С у растений в фазе «шильца» есть шанс уцелеть.
ГОРДИЕВ УЗЕЛ КУЩЕНИЯ
Напрасны страх, тоска и ропот,
Когда судьба влечет во тьму;
В беде всегда есть новый опыт,
Полезный духу и уму.
И.Губерман
Существует выражение «разрубить Гордиев узел».Якобы в античные времена был царь Фригии по имени Гордий ( бывший земледелец), который хитроумным узлом связал дышло с ярмом колесницы и оставил эту головоломку в храме Зевса. Тому умнику,который смог бы развязать этот узел, легенда обещала власть над миром. Поэтому искатель лаврового венка на голову и приключений на прочие части тела Александр, который Македонский, не устоял перед соблазном. Но так как узел был слишком заковыристо устроен, он его просто разрубил мечом.
На самом деле он этого не делал!С узлом он справился, но умом, а не грубой силой. По свидетельствам инженера и архитектора македонской армии Аристобула, Александр просто вынул крюк из переднего конца дышла, на котором, собственно, и закреплялся яремный ремень.
Подобные несоответствия правды и вымысла типичны и для другого узла — узла кущения. Именно его целостность и благополучие обеспечивают возможность растению пшеницы пережить морозы и возобновить рост и развитие весной. А для того, чтобы помочь растению «завязать» такой узел кущения, который не по силам будет повредить морозам, агрономы до сих пор используют рекомендации середины прошлого века «made in USSR ”. Которые в некоторых пунктах не совпадают с современными немецкими или американскими руководствами, да и с практическим опытом тоже.
Узел кущения злаков — своеобразная кладовая энергетических ресурсов растения в зимний период и орган побегообразования весной.
Осенью при понижении температуры и сокращении длины дня приостанавливаются ростовые процессы и существенно уменьшается интенсивность дыхания. Благодаря этому в узле кущения и листьях накапливается большое количество запасных пластических веществ, особенно сахаров. Сахароза и фруктоза - основные растворимые сахара в узлах кущения озимой пшеницы в осенний период (Zeng et al., 2011).В хорошо развитых посевах в узлах кущения озимой пшеницы в декабре содержание растворимых углеводов достигает 40%.
В дальнейшем сахара расходуются неравномерно, в зависимости от глубины и непрерывности зимнего покоя. В среднем за каждые 10 дней их содержание уменьшается на 2%. В период зимних оттепелей их количество в растениях резко уменьшается, но может вновь увеличиваться при снижении температуры. На момент возобновления вегетации нормальное содержание сахаров – 18%.
Вполне логично, чем больше сахаров накопило растение перед уходом в зиму, тем больше у него шансов благополучно возобновить вегетацию весной. Это аргументированно доказал еще в 1927 году шведский селекционер-физиолог Акерман (Akerman, 1927).И.И. Туманов считал, что резкий подъём морозоустойчивости при температуре около 0 С происходит только у растений, предварительно обогащённых сахаром. У закалённых таких путём растений в клетках с "застудневшей" протоплазмой пространственная сетка студня заполняется концентрированным раствором сахарозы
Но в растительной клетке сахара выполняют функции не только антифриза и источника энергии. Сахара выполняют роль мессенджеров, участвующих в управлении экспрессией генов, ответственных за регуляцию фотосинтеза, рост и расходование энергетических ресурсов (Rose et al., 2009). Известно, например, что при закаливании в тканях озимых растений уменьшается количество как свободного, так и связанного фитогормона ауксина. Однако одной пониженной температуры для этого процесса недостаточно, необходимо повышение концентрации сахаров в клетке (Радченко, 1967).
Накопление сахаров ( а точнее, повышение их концентрации в клеточном соке) происходит в процессе «закаливания» растений, то есть ступенчатой адаптации озимых к действию низких температур. Закалка имеет две фазы ( в США выделяют три).
Первая фаза требует интенсивного освещения и пониженных положительных температур .Оптимальной является температура воздуха 8-10°С в дневные часы и около 0°С в ночное время, процесс продолжается минимум 12-14 дней. За это время растения накапливают около 20-25% сахаров в пересчете на сухое вещество. Накопление сахаров стабилизирует хлоропласты, благодаря чему они продолжают функционировать. Причем процесс фотофосфорилирования ( то есть фотосинтеза) продолжается при накоплении сахаров даже при отрицательных температурах. Накопленные сахара защищают от повреждения белки, сосредоточенные в поверхностных мембранах клетки. В мембранах клеток возрастает содержание ненасыщенных жирных кислот.
В первую фазу закаливания происходит также уменьшение содержания свободной воды в клетках. Поэтому, кстати, излишняя влажность почвы (дождливая осень) мешает прохождению процесса закаливания. Считается, что растения озимой пшеницы, прошедшие первую фазу закалки, способны выдержать морозы до -12°С.
Вторая фаза закалки происходит при понижении температуры воздуха до 0 -5°С, причем не требует интенсивного освещения. В эту фазу концентрация клеточного сока в узлах кущения и влагалищах листьев продолжает повышаться. Идет процесс обезвоживания клеток, отток воды из цитоплазмы в межклеточные пространства и превращение в клетках нерастворимых в воде органических веществ в растворимые. Также происходит перестройка белков цитоплазмы, в том числе синтез специфических белков. В цитоплазме накапливаются водорастворимые белки, отличающиеся менее крупными молекулами, но большей устойчивостью к обезвоживанию. В результате изменения свойств белков постепенное обезвоживание приводит к тому, что в процессе закаливания цитоплазма переходит из состояния золя в гель.
К началу зимы содержание воды в тканях составляет около 65% и не зависит от возраста растений. В межклетниках растений образуется лед , который действует как сухой воздух, иссушая клетки и сильно изменяя их осмотические свойства. Посевы озимой пшеницы после закалки способны переносить морозы до -18…-20°С в зоне узла кущения.
Для сравнения, листья пшеницы тех растений, которые не прошли закаливание, могут выдерживать температуру -7 С, а корни погибают при температуре -3-5 С . Старые (зрелые) литья более чувствительны, чем молодые (развивающиеся).
Но, к сожалению, успех перезимовки озимых часто не зависит от осенней закалки и не может быть прогнозирована. Об этом в 1966 году писал агрометеоролог Н. Яковлев , автор масштабного исследования «Климат и зимостойкость озимой пшеницы». Он рассмотрел 58 случаев гибели посевов озимой пшеницы при хорошей закалке и сделал пессимистичный вывод о том, что «в настоящее время теория закаливания не может удовлетворительно объяснить формирование зимостойкости озимой пшеницы в природных условиях».
Исследования В.Д.Мединца о влиянии сроков возобновления весенней вегетации на степень сохранения посевов и их продуктивность объясняют некоторые парадоксальные случаи, когда идеально подготовленные к перезимовке посевы гибли ( при позднем ВВВВ), а истрепанные суровой зимой нераскустившиеся растения в полном составе возобновляли рост и формировали высокий урожай ( при раннем ВВВВ).
Поэтому перезимовка озимых зависит не только от условий на «входе» (осенью) но и на «выходе» (весной).И растениям следует помогать как «до» так и «после» зимовки. Причем помощь не должна ограничиваться внесением азотных удобрений. Это было бы так просто...
О ФОСФОРЕ ,КАЛИИ И АМИНОКИСЛОТАХ
Подвержены мы горестным печалям
по некой очень мерзостной причине:
не радует нас то, что получаем,
а мучает, что недополучили.
И.Губерман
Как уже писалось выше, американские ученые выделяют не две, а три фазы закаливания озимых культур, ориентируясь на биохимические изменения. Причем в США обращают внимание не только на динамику накопления сахаров и повышение их концентрации в клеточном соке. Важное значение придают накоплению в растениях растворимого белкового азота, свободных аминокислот, липидов, аскорбиновой, аспарагиновой и глютениновой кислот.
О том, что для обеспечения высокой зимостойкости недостаточно только накопления большого количества сахаров, знали в на нашем континенте, причем довольно давно. Например о том, что зимостойкими являются те сорта озимой пшеницы, которые больше накапливают олигосахаридов и экономнее расходуют их (Рыбакова М.И., 1963). А также о том, что морозостойкие сорта характеризуются более высоким отношением содержанием сахара к белковому азоту (Проценко В.Д., Власюк П.А., Колоша О.И., 1969).
Криопротекторные свойства отмечены также у молекул гемицеллюлоз (ксиланы, арабиноксиланы), которые цитоплазма выделяет в клеточную стенку .Они обволакивают растущие кристаллы льда, препятствуя образованию крупных кристаллов, которые могут повредить клетку.
Аминокислота пролин имеет выраженную осмопротекторную функцию, являясь так называемым инертным совместимым осмолитом (Csonka, Hanson, 1991; Hare, Cress, 1997) Концентрация этого вещества возрастает в условиях закаливания растений (Yoshiba et al., 1997; Джавадиан и др., 2010; Luo et al., 2011; ColtonGagnon et al., 2014), поскольку при образовании внеклеточного льда клетки растений подвергаются обезвоживанию. Ее содержание заметно возрастает в узлах кущения во время зимовки, причем у морозостойких сортов ее всегда больше, чем у неморозостойких(Стаценко А.Л., 2001). Пролин также выполняет шаперонную, антиоксидантную, сигнально-регуляторную и другие функции (Szabados, Savoure, 2009; Carvalho et al., 2013). Синтез пролина помогает растениям стабилизировать окислительно-восстановительный баланс и уменьшать фотоингибирование и повреждения фотосинтетического аппарата (Hare, Cress, 1997). При этом в некоторых исследованиях было выяснено, что глюкоза и пролин функционально взаимозаменяемы в процессах адаптации растений к действию критических температур ( Л. А. Чудинова, В. И. Суворов, Е. Ю. Бурлуцкая,2014).
В последние годы популярной стала точка зрения,что большинство адаптивных процессов( ферментативных и структурных), происходящих в клетках растений под влиянием низкой закаливающей температуры инициируется стрессовыми белками. К ним относятся белки холодового шока (БХШ), COR- LTI-, KIN-а также LEA-белков (Колесниченко, Войников,2003; Трунова, 2007).Кстати интересный способ защитить с помощью белков шелка хлорофилл придумали в Великобритании. Там был создан фотоситезирующий материал Silk Leaf ("Шелковый листок"),содержащий живые хлоропласты в водном растворе белков шелка. Он производит кислород при наличии света.
Это разработка ближе к теме космических путешествий, но сам факт поддержания жизнеспособности хлоропластов благодаря присутствию белков в водном растворе наглядно иллюстрирует их протекторные функции.
Если сделать грубое обощение, все факторы, которые затрудняют переход из аморфного в кристаллическое состояние и увеличивает вязкость плазмы, повышают ее устойчивость к замерзанию. Те из них, которые способствуют абсорбции ферментов или усиливают синтетическую деятельность, в результате повышают зимостойкость.
Добиться правильной реакции растений можно за счет корректировки минерального питания. Например, внесение фосфорных и калийных удобрений активизирует синтетические процессы, что улучшает эффективность закалки и повышает зимостойкость растений. В опытах Д. Ф. Проценко и О. И. Колоша (1966) в листья растений озимой пшеницы вводили хлористый калий (0,015М), что значительно увеличивало синтетическую активность инвертазы.
Внесение калийных удобрений в осенний период способствует увеличению содержания растворимых форм азота при уменьшении содержания белкового азота в листьях и узлах кущения. Калийные удобрения в сочетании с высоким уровнем азотно-фосфорного питания увеличивают содержание минерального кислоторастворимого фосфора в листьях в первую фазу закаливания в листьях, а во вторую - в узлах кущения. В период закаливания калийные удобрения способствуют снижению интенсивности ростовых процессов и сокращению затрат сухого вещества на дыхание в период перезимовки.
Недостаток калия нарушает углеводный обмен растений и является причиной интенсивного использования запасов углеводов, а дефицит фосфора нарушает синтез сахарозы. Внесение избыточного количества азота, наоборот, усиливает гидролитические реакции, вследствие чего снижается зимостойкость растений.
Еще в конце 1970-х годов было установлено, что морозостойкие сорта озимой пшеницы отличаются стабильным содержанием фосфора и высокой активностью АТФ в условиях различных температур в сравнении с менее морозостойкими (Решетникова Т.П. и др., 1976). Адаптация растений к низким температурам сопровождается увеличением количества фосфолипидов, после прохождения озимыми закалки в узлах кущения накапливается АТФ и АДФ (Uemura M, 1994). Причем при наступлении отрицательных температур в узлах кущения сортов пшеницы со слабой морозостойкостью значительно снижается содержание лабильных соединений фосфора ( АТФ и АДФ), а у морозостойких сортов такие изменения практически не наблюдаются(Thomashow M. F., 1999).Фосфор используется как источник энергии для благополучного переживания растениями «тяжелых времен», при этом присутствие этого элемента необходимо и для синтеза сахаров. Ведь фосфорилированные соединения принимают участие на всех этапах фотосинтеза.
Обеспечение фосфорного (по возможности - и калийного ) питания озимых в осенний период можно считать самым простым способом помочь им подготовиться к зиме. Но, к сожалению, посев «на риск» во многих хозяйствах ведется обычно по принципу «непонятный результат — значит минимум затрат», поэтому в рядки при посеве не вносят даже минимально рекомендованную норму P10 д.в. Поэтому часть озимых, посеянных в 2015 году, «стартовала» без какого-либо минерального «аванса».
О том, что можно было сделать ( и делалось) в отдельных хозяйствах для обеспечения полученных всходов фосфорным питанием, я рассказывать в этой статье не буду. После возобновления весенней вегетации будет возможность сравнить эффективность обработки семян и внекорневых подкормок фосфорными удобрениями. Жадничать не буду, результатами наблюдений и фотографиями поделюсь.
Более важно другое — как помочь посевам выйти из зимы с минимальными потерями?
ФОСФОРНЫЙ «ФАСТФУД» НА ЗАВТРАК
Бывает - проснешься, как птица,
крылатой пружиной на взводе,
и хочется жить и трудиться;
но к завтраку это проходит.
И.Губерман
Что делает растение, проснувшееся после длительного зимнего сна? Просыпается окончательно, залечивает повреждения, полученные зимой (избавляясь от токсинов), а далее — растет и развивается. Не раскустившиеся (а иногда и не взошедшие) осенью растения вынуждены в кратчайшие сроки формировать первичную и вторичную корневую систему, а также максимально возможное в сложившихся обстоятельствах количество продуктивных стеблей.
Все пункты этой программы требуют энергии, поэтому при переходе среднесуточной температуры через рубеж 5 С включается фотосинтез. Точнее, должен включаться — при наличии достаточного количества влаги и доступности элементов минерального питания. А вот с минеральным питанием рано весной проблемы. И даже не потому, что его в почве не хватает (сеяли без удобрений и т. д.), а потому, что в холодную погоду растение не в состоянии воспользоваться даже имеющимися ресурсами.
При возобновлении весенней вегетации листья «просыпаются» раньше, чем корневая система. Листовая поверхность прогревается солнечными лучами, а корни находятся в остывшей за зиму почве. Из-за тепловой инерции корнеобитаемый слой почвы прогревается до температуры более 5°С примерно через 10-14 дней после возобновления вегетации. А до этого азот и фосфор, находящиеся в почве, усваиваются корнями очень медленно.
Для того, чтобы растение начало усваивать азот в нитратной форме, необходима минимальная температура почвы 5°С, а для усвоения фосфора — 14°С. Таким образом, «проснувшиеся» весной растения долгое время остаются «голодными». Солнце греет и светит, а роста и развития нет. Причем дефицит фосфора наблюдается именно тогда, когда растениям необходимо формировать корневую систему. Отсутствие фосфора в «завтраке» растения резко снижает эффективность азотных подкормок и эффективность энергетического обмена. А если, ко всем прочим бедам, возобновление вегетации началось поздно, то неделя или две вынужденной задержки роста и развития посевов очень дорого обходятся.
Решение проблемы находится в буквальном смысле «на поверхности».А если быть более точным, то на листовой поверхности. Скорость усвоения фосфора из почвы в начале активного весеннего отрастания примерно в 15 раз ниже, чем через поверхность листьев. Поэтому рано весной «кормить» нужно не почву, а корни, но - через листья. По аналогии с «общепитом» растению предлагается не ожидать приготовления блюда в ресторане, а утолить голод «фастфудом».Сразу же после возобновления весенней вегетации целесообразно внести на гектар примерно 1 кг фосфора в д.в ( в пересчете на Р2О5) вместе с азотом в амидной или нитратной форме.
Среди анионы ортофосфорной кислоты наиболее доступным для растений является дигидрофосфат ион Н2Р04-, поэтому для внекорневых подкормок использовали ( да и продолжают использовать) монофосфат калия КН2РО4. Нормы внесения монофосфата — порядка 2 кг/га, его целесообразно вносить в рабочем растворе вместе с карбамидом ( 5-7%) или аммиачной селитрой (3%).
Следует учитывать, что такая внекорневая подкормка не решает проблему фосфорного питания, а всего лишь улучшает условия возобновления вегетации. В медицине подобное воздействие называют «паллиативным лечением».То есть воздействием, которое не радикально решает проблему, устраняя ее причину, а просто улучшает общее состояние организма.
Попытка использовать слишком концентрированный раствор монофосфата калия или слишком частые внекорневые подкормки этим удобрением дает эффект, прямо противоположный ожидаемому. Фосфаты, попавшие в листья, не отличаются высокой мобильностью, поэтому медленно передвигается в другие органы растения. Если в листьях накапливается слишком высокое содержание фосфора, они могут даже преждевременно засохнуть. Одним из способов ускорить поступление в листья и усилить транспорт фосфора является добавление диметилсулфоксида в рабочий раствор. Для улучшения проникновения анионов фосфора и катионов калия в цитоплазму клеток и дальнейшего транспорта по ксилеме, предлагалось использовать глицерин или препараты растительных аминокислот. Но, повторюсь, такая подкормка способствует быстрому возобновлению весенней вегетации, нго не решает проблему дефицита фосфора.
Так как на рынке появилось много препаратов для листовой подкормки с высоким содержанием фосфора, то целесообразно использовать именно их вместо монофосфата калия. Они содержат не только макро, но и микроэлементы, а оптимальное соотношение компонентов обеспечивает синергизм (взаимное усиление) действия.
Весенняя внекорневая подкормка слабо развитых посевов в 2013 и 2014 гг. препаратом «Фреш Фосфор» (2 кг/га) в смеси с карбамидом ( 7-10 кг/га) существенно ускорила темпы роста и развития растений по сравнению с контролем. Обработки проводились при перввых признаках возобновления вегетации. Отстающие в развитии посевы успели «догнать» те посевы, которые уходили в зимовку хорошо раскушенными .При этом за счет весеннего кущения количество продуктивных стеблей оказалось у них выше контроля на 32%, и почти совпадало с показателями продуктивного кущения тех посевов, которые успели раскутиться еще осенью. Существенные отличия между опытом и контролем были в интенсивности формирования вторичной корневой системы, что косвенно подтвердило взаимосвязь между развитием вторичной корневой системы и количеством сформированных побегов. Представление об успешной «реанимации» посевов пшеницы, высеянных по «no-till” технологии в 2014 году дают фото ниже, сделанные с интервалом в 15 дней (во время подкормки и через две недели).
Для повышения эффективности листовых подкормок целесообразно применять стимуляторы роста. Такие, например, как гуминовые вещества (гуматы и фульваты калия). Эти соединения поглощают коротковолновую радиацию, защищая тем самым хлорофилл, повышают активность ферментов, стимулируют процессы дыхания, синтез белков и углеводов, оказывают иммуностимулирующее действие. Препараты солей фульвовых кислот (фульватов) повышают коэффициент усвоения элементов питания из внекорневых подкормок через поверхность листа. Результаты совместного применения препаратов «Фреш Фосфор» в норме 1,5 кг/га и «Фреш Ленд» ( фульват калия) в норме 0,3 кг/га ( а также карбамид 5 кг/га) соответствовали результатам применения «Фреш Фосфор» и карбамида в больших нормах — 2 кг/га и 10 кг/га соответственно.
Для обеспечения оставшихся в осени без фосфорных удобрений посевов этим элементом в ощутимых количествах можно воспользоваться двумя путями. Первый путь- провести рано весной подкормку пшеницы ЖКУ, содержащими азот и фосфор. Например, ЖКУ 11:37, которое кроме конденсированных фосфатов (70-80 % от общей массы Р2О5) и азота ЖКУ содержит также серу и магний. Либо NP(S) 10:20(14) с содержанием серы в пересчете на SO3 до14%.
При подкормке ЖКУ необходимо использовать капли такого размера, чтобы рабочий раствор не задерживался на листьях и скатывался на почву. То есть, по сути, это прикорневое внесение удобрения. Фосфор и азот должны оказаться в зоне досягаемости корневой системы, то есть промыться минимум на 5-6 см, причем оказаться в влажном слое почвы. Поэтому чем раньше проводится подкормка, тем выше шансы на успех. Во-первых, у слабо развитых посевов корневая система при возобновлении весенней вегетации находится в верхнем слое почвы, а с дальнейшим ростом будет углубляться. Во-вторых, влага от растаявшего снега и весенние осадки могут (при изрядной доле везения) промыть удобрение и обеспечить долговременное увлажнение того слоя почвы, в котором оно находится. Если же верхний слой почвы пересох, и осадки не ожидаются, то надеяться на высокую эффективность подкормки не приходится. При таких условиях проще отказаться от ее проведения.
С точки классической агрономии подобная подкормка — явная ересь. Тем не менее, весной 2015 года использование ЖКУ11:37 в норме 50 л/га совместно с КАС (80 л/га) обеспечило эффект, сопоставимый с осенним внесением 120 кг/га нитроаммофоски 17:17:17 и 120 ц/га селитры по таломерзлой почве весной.
Еще один путь решения проблемы — внесение фосфорных удобрений методом Бузницкого, то есть дисковой зерновой сеялкой на глубину 3-5 см. Глубина внесения фосфорных удобрений для достаточного обеспечения фосфором почвы и хорошего доступа к корням растений во времена засухи составляет минимум 10 - 13 см, что технически недостижимо. Поэтому подкормка сеялкой эффективна только при достаточно высокой влажности почвы, и чем раньше, тем лучше. Официальная аграрная наука подобные методы не одобряет (поскольку не изучает), а вот по отзывам некоторых практиков с солидным стажем , при соответствующих условиях такой способ себя оправдывал. Результаты внесения супрефоса в норме 50 кг/га видел своими глазами лет пять или шесть тому назад. Измерений на подкормленном поля я сделать не догадался, но эффект был заметен невооруженным взглядом.
Вряд-ли подобный опыт стоит рекламировать как образец для подражания, но «обстоятельства вдохновляют на смелые поступки» по определению весьма изобретательного Дживза ( сериал «Дживз и Вустер»). Тем более, что существует так называемый «критический уровень» содержания элементов питания в листьях пшеницы на различных фазах фазам органогенеза.
В фазу весеннего кущения (IV этап органогенеза) недостаточная обеспеченность элементами питания диагностируется при содержании азота менее 4,82%, а фосфора менее 0,96% (в пересчете на абсолютно сухое вещество). Причем немалое значение имеет соотношение элементов питания. В фазу кущения нормальное соотношение N:Р2O5 должно быть 5:1 (Л.Н. Петрова,1971). И если оно далеко от оптимального, то сколько пшеницу азотом не подкармливай, а от последствий дефицита фосфора, например, ее не избавишь. При немалых ( и ненужных) затратах урожай просто накроется.... «бочкой Либиха». Поэтому в отдельных случаях (при благоприятных условиях) весеннее внесение фосфоросодержащих ЖКУ или гранулированных фосфорных удобрений методом Бузницкого — меньшее из зол.
АЗОТ:КОГДА И СКОЛЬКО
Чтоб я не жил, сопя натужно,
устроил Бог легко и чудно,
что всё, что трудно, мне не нужно,
а всё ненужное мне трудно...
И.Губерман
Даже самая современная и «модная» технология выращивания озимой пшеницы может влиять только на два абиотических фактора жизни растения: обеспеченность влагой и минеральным питанием. Что касается контроля тепла, воздушного питания и освещения, то современный земледелец влияет на них не больше, чем его коллега , живший пять или шесть тысяч лет тому назад.
Да и контроль влагообеспеченности возможен далеко не везде и не всегда.
Не удивительно, что именно минеральное питание оказывается в центре внимания хлебороба. Если он опытный «диетолог», то за счет своевременного внесения минеральных удобрений помогает растению не только набирать массу, но и адаптироваться к неоптимальным условиям окружающей среды. То есть к упомянутым выше неконтролируемым абиотическим факторам : высокой или низкой температуре воздуха, недостаточности освещения, избытку или недостатку влаги.
Но во многих случаях подход к питанию растений отличается от научно обоснованного, учитывающего взаимодействие элементов питания между собой и сезонные потребности растения. И вместо половины таблицы Менделеева растениям пшеницы предлагается одно блюдо — азот. В нитратной или амидной форме, в жидком или твердом состоянии. И достаточно часто — не в нужное время и не в нужном количестве.
В агрономической теории и практике азотная подкормка озимых ранней весной считается аксиомой. Из категории «это необходимо, потому что необходимо». Считается, что «проснувшиеся» озимые культуры страдают от дефицита азота из-за замедленной нитрификации( почва холодная!) и вымывания нитратов из корнеобитаемого слоя ( осадки обильные!). Логика подсказывает простое решение: чем ниже температура почвы, тем больше следует вносить азота. И, как развитие этого вывода, чем раньше начинается вегетация озимых, тем больше они нуждаются в азотных удобрениях.
Но часто обильная азотная подкормка дает результат, прямо противоположный ожидаемому. При раннем возобновлении вегетации на хорошо развитых посевах внесенные «с запасом» азотные удобрения нередко снижают урожай. И этому есть простое обьяснение. Ведь величина урожая зависит от продуктивности фотосинтеза, а избыточный рост вегетативной масс «перекормленных» азотом посевов, к ухудшает условия освещения. И для грибных заболеваний такие растения- идеальное место жительства.
При определении нормы удобрений ( а иногда и целесообразности вообще) для ранневесенней подкормки озимой пшеницы необходимо принимать во внимание ряд факторов ( обеспеченность влагой, температурный режим, содержание элементов питания в почве, густота и состояние растений и т.д.). Из них решающим является время возобновления весенней вегетации.
Весеннее отрастание растений пшеницы обычно совпадает с датой стабильного перехода среднесуточной температуры воздуха через +3-5°С. Но эта дата не привязана к конкретной календарной дате. По среднемноголетним данным она может быть, например, 1 апреля, а в конкретные годы может быть как 1 марта, так и 15 апреля. То есть ВВВВ может быть ранним, средним и поздним. Так как при раннем и позднем ВВВВ условия освещения существенно отличаются, то отличается и развитие растений, «проснувшихся» в разное время.
В спектре солнечного света в годы с ранним ВВВВ (до 1 марта) преобладают длинноволновые красные лучи низких энергий.Такое освещение благоприятно для ростовых процессов, поэтому растения быстро восстанавливаются после перезимовки, хорошо кустятся и укореняются. Развитые с осени растения часто перерастают, формируя избыточную вегетативную массу. Урожайность высокая, но есть высокая вероятность того, что зерно будет с пониженным содержанием белка и клейковины.
Раннее возобновление вегетации благоприятно для восстановления пострадавших при перезимовке посевов.А также для успешного кущения тех посевов, которые вышли из зимовки в фазе «шильца» или двух-трех листочков. В 2015 году благодаря позднему ВВВВ на Юге Украины многие посевы дали по 40-45 ц/га, несмотря на то, что после зимы они находились в фазе начала кущения. То есть имели 3-4 листочка.
При раннем ВВВВ азотные подкормки эффективны для стимуляции роста и развития слабо раскущенных посевов. Подкармливать по таломёрзлой почве целесообразно только слабые и удовлетворительные посевы, причем минимальными нормами удобрений. Внимание стоит уделить прикорневому внесению ( разбрасывателем или сеялками по методу Бузницкого) и внекорневому. По опыту весны 2015 года ранние подкормки карбамидом ( в комплексе с водорастворимыми фосфорными удобрениями) оказали сильное стимулирующее действие. При этом визуально к фазе выхода в трубку посевы, подкормленных карбамидом в норме 20 кг/га не отличалась от посевов, получивших центнер селитры по таломерзлой почве.
На сильно развитых посевах при ранних сроках ВВВВ целесообразно перенести подкормки на более поздний срок – к фазе выхода в трубку.
В годы с поздним ВВВВ (после 10 апреля) коротковолновые синие лучи высоких энергий благоприятно влияют на синтез белков , но не стимулируют интенсивный вегетативный рост. При выходе из зимнего покоя при высоких температурах, длинном дне и интенсивном солнечном освещении растения не успевают избавиться от накопившихся за зиму токсинов. Под их воздействием отрастающие растения слабо кустятся и укореняются. Это крайне неблагоприятно для поврежденных морозом и ослабленных растений, которые могут погибнуть. Урожайность обычно низкая, но зерно отличается повышенным содержанием белка и клейковины.
При позднем ВВВВ всю дозу азотных удобрений лучше внести в ранние сроки – по таломерзной почве или прикорневым способом в фазу кущения. При позднем ВВВВ прибавка урожая от азотной подкормки иногда в 2-3 раза выше, чем внесение такого же количества азота в д.в при раннем ВВВВ. Речь идет именно о прибавке, то есть об окупаемости азотных удобрений зерном.
Поэтому планирование азотных подкормок до возобновления вегетации дает возможность только оценить финансовые и технические возможности хозяйства. А нормы и сроки стоит согласовывать с природой и погодой, ориентируясь на ВВВВ. При нынешних ценах на азотные удобрения, прогнозируемых ценах на зерно и с учетом состояния посевов будем надеяться, что вегетация озимых возобновится рано. И посевов сохраниться больше, и удобрений можно вносить меньше.
МЕЖДУ ПРОШЛЫМ И БУДУЩИМ
Учусь терпеть, учусь терять
и при любой житейской стуже
учусь, присвистнув, повторять:
плевать, не сделалось бы хуже.
И.Губерман
Делать прогнозы, опираясь на минимум информации, занятие увлекательное. Но такие прогнозы ближе к азартным играм, чем к науке. Условия ухода посевов озимой пшеницы в зиму — это первая, видимая часть зимовки. За этой частью находится вторая — погодные условия зимних месяцев во всей их непредсказуемости. А также завершающая часть процесса перезимовки, «ставящая точку». Которая определяется условиями выхода растений из зимнего покоя.
Существует незамысловатая закономерность:чем позже пшеница возобновляет весеннюю вегетацию, тем выше вероятность её пересева.И чем слабее посевы, тем меньше у них шансов.
При раннем возобновлении весенней вегетации ослабленные и неразвитые посевы озимой пшеницы могут восстановиться и обеспечить высокую продуктивность. Поэтому "кандидатами» на пересев (или подсев) при раннем ВВВВ остаются только сильно изреженные посевы.
При оптимальном ВВВВ принять решение о пересеве проблемных посевов более сложно,так как времени на «реанимацию» у растений намного меньше.
Если же страницы календаря сменяют друг друга, и только примерно в середине апреля весенняя погода вытеснила зимнюю, то , выражаясь языком медиков, для неразвитых посевов «прогноз неблагоприятный».Поэтому целесообразно не ждать чуда, а пересеять неразвитые изреженные посевы ранними яровыми культурами в самые сжатые сроки или своевременно подготовить почву для их пересева подсолнечником, кукурузой или соей.
В целом же ситуацию и перспективы выглядят так:
1.Отсутствие осадков на протяжении длительного (практически рекордного) периода привело к тому, что большая часть всходов появилась только в конце ноября месяца, после выпадения обильных дождей.
2. Примерно на десятой части засеянных площадей зерно только проклюнулось и проростки находятся в почве, на многих полях всходы ушли в зиму в фазе «шильца».
3.Аномально теплая погода в ноябре- декабре 2015 года позволила примерно 50% посевов развиться до фазы 2 листочка- начало кущения. Таким образом, аномальное тепло поздней осени и и ранней зимы позволило компенсировать последствия аномальной засухи. Это вполне типично для Украины: выбивать клин клином, и аномалию-аномалией.
4.Наибольшие шансы на успешную перезимовку имеют проклюнувшиеся семена и всходы в фазе «шильца».Растения в начале кущения уже истратили углеводы из зерновки, но не успели успешно накопить углеводы в процессе фотосинтеза. Тем не менее, после прохождения первого этапа закалки они состоянии пережить похолодание до -12 С.
5.Выпавший в середине января снег смягчит воздействие морозов, поэтому даже нераскущенные посевы имеют достаточно большие шансы уцелеть
6.Тенденция последних лет к повышению температуры воздуха в зимние месяцы дает дополнительные шансы на благополучную зимовку для неразвитых посевов, в том числе и за счет вегетации в февральские «окна».
7.Обильные осадки в осенне-зимний период позволяют надеяться накопление достаточного количества влаги в почве к моменту возобновления весенней вегетации.
8.Прогноз сохранения посевов и их продуктивности можно будет сделать окончательно только по факту возобновления весенней вегетации.
9.Обязательным условием успешного развития неразвитых и ослабленных посевов является ранние сроки ВВВВ.
10.Для стимуляции роста и развития растений озимой пшеницы необходимо своевременное обеспечение «проснувшихся» растений фосфорным и азотным питанием. Так как соединения фосфора практически не усваиваются корневой системой при температуре почвы менее 14 С, целесообразно провести внекорневую подкормку фосфорными и азотными (карбамид) удобрениями при первых признаках восстановления вегетации. Таким образом можно выиграть минимум 2 недели времени, необходимых для формирования корневой системы растений.
11.Использование гуматов и фульватов в баковых смесях с удобрениями для листовых подкормок стимулирует ростовые процессы и повышает эффективность использования удобрений.
12.Сроки и нормы внесения азотных удобрений зависят от состояния посевов и сроков ВВВВ. Ослабленные и неразвитые посевы целесообразно подкармливать азотом при любых сроках ВВВВ. Развитые посевы при ранних сроках ВВВВ необходимо подкармливать поздно ( в фазе выхода в трубку), а при поздних — как можно раньше, причем полной расчетной дозой.
13.Если время оптимальных сроком ВВВВ ушло, стоит подготовиться к пересеву слабых и изреженных посевов озимых яровыми культурами.
Разнообразная народная мудрость богата на советы типа «надейся на лучшее, но готовься к худшему», «хочешь мира- готовься к войне».Но вот рецептов, как их худшего сделать если не лучшее, то хотя бы не такое поганое,не дает. Впрочем , не дает и детальных разъяснений, как можно подготовкой к войне достичь мира. Поэтому стоит обратить внимание на мысль Сенеки , который писал, что «удача – это когда возможность соприкасается с хорошей подготовкой». Поэтому даже в неблагоприятных обстоятельствах ( поздние неразвитые всходы, непредсказуемая зима и капризная весна) можно заметить возможности. И, конечно же, быть хорошо подготовленным, чтобы ими своевременно воспользоваться. Для того, например, чтобы помочь восстановиться и развиться слабым посевам.
Научный сотрудник по агрономии компании "Agrosfera LTD" Гончаров А.В.
