Земледелие
ВВВВ – Интегральный показатель для озимой пшеницы
Современные технологии производства зерна озимой пшеницы, применяемые в мире (прогрессивная, интенсивная, прямого сева и т.д.), существенно отличаются между собой по эффективности и агрохимической нагрузке на окружающую среду, но имеют одну общую черту: какие бы меры ни применялись в различных технологиях, все они без исключения влияют на абиотические земные факторы жизни растений (влагу, питание и в какой мере аэрацию почвы) и не контролируют (не учитывают) параметры космических факторов (света и тепла), которые природа задает каждый год.
Поэтому технологии, достигнув определенного предела производительности и критических границ в экономике и экологии, быстро реализуют свой потенциал. Если бы удалось контролировать не только земные, но и космические факторы жизни растений, то это было бы замечательным достижением человечества, потому что жизнь на нашей планете зависит от солнечной радиации.
Солнечный луч, достигающий поверхности Земли, - это частичка массы самого Солнца в энергетической форме света.
Поток солнечной радиации имеет тройное действие на зеленые растения:
а) как энергетический фактор, обеспечивающий фотосинтез, транспирацию и теплоотдачу;
б) как качественный фактор (спектральный состав света), обусловливающий процессы роста и синтеза белка;
в) как регуляторный фактор (продолжительность светового дня), являющийся источником информации (биологическими часами) для саморегулирования физиологических преобразований в растениях (синтез-гидролиз).
Эти факторы развития растений очень разные каждый год, и ни одна технология не учитывает их параметры, потому что космические факторы жизни считаются неконтролируемыми и непредсказуемыми. В лучшем случае ориентируются на средние годовые и месячные показатели солнечной радиации, но они чаще всего далеки от фактических. Конечно, очень важно и заманчиво было бы заблаговременно получить информацию о параметрах этих факторов, заданных природой на определенный период, и использовать их в технологиях нового поколения. Неожиданно выяснилось, что это не такая уж недостижимая мечта. Нам удалось приблизиться к решению этой проблемы путем исследования природного явления реакции зимующих растений на время восстановления их весенней вегетации (ВВВВ), которая в науке получила название «экологический эффект ВВВВ» (The Ecological effect of SVRT).
Изучение материалов государственных испытаний сортов озимой пшеницы и параллельных метеонаблюдений в течение XX ст. на большой территории показало, что параметры названных выше факторов развития растений изменяются в зависимости от ВВВВ с такой же точностью, с которой Земля движется по своей орбите. Так, в районе Полтавы озимая пшеница раньше всего восстанавливала весеннюю вегетацию 2 февраля, а позже всего - 17-26 апреля. В первый день пробуждения от зимнего покоя параметры названных факторов составляли соответственно: продолжительность дня - 10,4 и 13,7 ч, суммарная радиация за сутки - 310 и 615 кал/см при высоте солнца в апогее 29,0 и 50,3 степеней. Это начальные показатели факторов развития растений, которые в дальнейшем только растут. Соответственно меняется и тепловой режим развития растений в течение 2-3 месяцев, вплоть до колошения, на который временно влияет еще и циркуляция земной атмосферы. От ВВВВ зависит водный режим роста растений в той части, в которой испаряемость изменяется в зависимости от температуры воздуха. Например, на Бахмачской сортостанции в 1959 году при ранней вегетации (20 марта), сумме осадков за период от пробуждения растений до колошения 70 мм и средней температуре за этот период 10,0 °С гидротермический коэффициент (ГТК) составил больше единицы (достаточное увлажнение). А в 1956 году при поздней вегетации (15 апреля), осадках 83 мм и температуре 13,3 °С ГТК составил меньше единицы (недостаточное увлажнение). То есть при поздней вегетации осадков выпало больше, а водный баланс был хуже.
Итак, параметры названных факторов развития растений контролируются (программируются) временем возобновления весенней вегетации. Каждый год они очень разные, но заранее известны.
Таким образом, ВВВВ выступает как интегральный показатель следующих световых, тепловых и частично водных условий весенней жизни растений, зимующих в умеренном климате Земли (многолетних и однолетних озимых растений, древесных и кустарниковых пород). Практически ВВВВ является краеугольным камнем стартовой площадки для весеннего развития этих растений.
Экологический эффект ВВВВ озимой пшеницы выражается в том, что:
1. Период весенней адаптации и восстановления поврежденных и ослабленных в осенне-зимний период растений удлиняется при ранней и сокращается при поздней вегетации, в результате чего в первом случае почти не бывает больших пересевов после зим любой суровости, а во втором - возникает экологический стресс на выходе из зимнего покоя, поэтому необходим массовый пересев озимых даже после умеренно морозных зим («Зерно», 2009, № 12).
2. В потоке солнечной радиации в годы с ранним ВВВВ преобладают длинноволновые красные лучи низких энергий, благоприятные для процессов роста, накопления биомассы, а в годы с поздним ВВВВ преобладают коротковолновые синие лучи высоких энергий, неблагоприятные для продукционного процесса, но благоприятные для синтеза белков. По данными 150 опытов, проведенных в Лесостепи, число продуктивных стеблей на 1 кв. м пшеницы, посеянной по чистым парам, составило в первом случае 650, а во втором 280.
3. В годы с ранней вегетацией и повышенной температурой в каждом из трех весенних месяцев растения озимой пшеницы попадают в условия недобора тепла, а в годы с поздней вегетацией и пониженной по сравнению с нормой температурой тех же месяцев - в условия избытка тепла. Это не парадокс и не исключение из правила, а закономерность, главный атрибут экологического эффекта ВВВВ. В первом случае наблюдается полегание посевов даже после непаровых предшественников, а во втором случае пшеница не полегает на чистых парах.
4. Сорта озимой пшеницы с высокой фотопериодической чувствительностью, которые при ранней вегетации являются скороспелыми, в случае поздней вегетации могут быть позднеспелыми (Застава одесская, Левада), и наоборот, позднеспелые сорта при ранней вегетации становятся скороспелыми при позднем ВВВВ (Мироновская 901, Днепровская 127). Нейтральные к фотопериоду сорта имеют постоянную группу спелости независимо от ВВВВ (Одесская 267, Подолянка, Мироновская 68).
5. В годы с ранним ВВВВ вредоносность насекомых, повреждающих вегетативные органы растений, определяется не численностью популяций, не размерами повреждений, а высокой восстановительной способностью агрофитоценозов, что позволяет уменьшить пестицидную нагрузку на окружающую среду.
6. В селекции озимой пшеницы отбор зимостойких и адаптивных генотипов является эффективным при естественном или искусственно созданном позднем ВВВВ, а отбор генотипов с высоким содержанием белка и клейковины является эффективным только в годы с ранним ВВВВ, так как при позднем ВВВВ разница между селекционными образцами по этим показателям является незначительной.
Проявления экологического эффекта ВВВВ в жизни зимующих растений многогранны, их перечень можно продолжить.
Такая поразительно разная реакция растений озимой пшеницы на световые и тепловые условия, специфические для ранней и поздней вегетации, обусловливает разные урожайность и качество зерна. По данным ученых, которые проанализировали материалы за период нескольких десятилетий, в годы с поздней вегетацией озимая пшеница снижает урожайность зерна по сравнению с ранней вегетацией: в Киевской области - на 27% (Шпак, 1987), в Полтавской - на 33% (Мединец, 1997), в Николаевской - на 38% (Щербак, 1985), в Херсонской - без орошения на 56% (Нетис, 1995), в Ставропольском крае - на 53% (Петров, 1992). Так откуда было взяться высокому урожаю в 2010 году? Эту тенденцию удачно сформулировал академик Владимир Моргун, говоря, что недобор зерна при поздней вегетации 2010 года является закономерным «при всех затратах на удобрения, защиту, учитывая генетику сорта» («Зерно, 2010, №7, С. 53).
Но не все так безнадежно. Экологический эффект ВВВВ позволяет учитывать не только закон равнозначности факторов жизни растений, но и взаимодействие и взаимокомпенсацию этих факторов в том смысле, что их усиление по-разному действует на развитие вегетативных или репродуктивных органов. Поэтому, например, полегание растений, вызванное избытком влаги и азотного питания, ослабляется или снимается поздним ВВВВ, которое подавляет ростовые реакции и ускоряет колошение, и фосфорно-калийным питанием; вредное воздействие засухи, даже катастрофической (как засуха 1975 года), смягчается ранним ВВВВ, снижение урожайности в годы с поздним ВВВВ, как показал Нетис, предупреждается орошением и т.д. Иными словами, достоверные знания следующих фототермических условий развития растений, заданных временем возобновления весенней вегетации (или высотой солнца в апогее в день возобновления вегетации, что то же самое), позволяют отказаться от стандартной (одинаковой для всех лет) технологии ухода за озимыми (ибо это все равно что открывать все замки одним ключом), а применять технологии нужно именно для данного года.
Интенсивное азотное питание озимой пшеницы в годы с поздним ВВВВ является очень эффективным, оно не уменьшает окупаемость каждого дополнительного килограмма удобрений, а при раннем ВВВВ высокие дозы азота - это расточительство на черноземах, убытки для производителя. Образно говоря, ранняя вегетация - это время для восстановления экологического равновесия в природе, каникулы от загрязнения окружающей среды избытком нитратов и гербицидов, экономия денежных средств на пересевах и вегетационных поливах озимых. Таким образом, система мер ухода за посевами требует дифференцирования в зависимости от времени возобновления весенней вегетации с учетом других условий.
Именно такая технология дифференцированного ухода за посевами озимой пшеницы была предложена еще в 60-х годах прошлого века, она изложена в журнале «Зерно» (2009, № 3; 2010, № 10). После того как ее испытание в 1981 году принесло Украине совершенно бесплатно первые 1,5 млн т зерна («Зерно», 2009, № 12, ст.20), научно-технический совет Министерства сельского хозяйства УССР даже без участия автора технологии решил ввести ее по всей Украине, а коллегия Министерства утвердила план введения на площади более 4 млн га (приложение 1), который тогдашние колхозы и совхозы выполнили добросовестно и с немалыми доходами (приложение 2). Но людям свойственно учиться не на опыте других, пусть и приоритетном, а на собственных ошибках, повторяя их. Поэтому до сих пор случается, что даже почтенные специалисты наступают на грабли полувекового производства. Имею в виду недавно изданную по протекции Минагрополитики толстую книгу под названием «Технология выращивания зерновых и технических культур в условиях Лесостепи Украины» (Саблук П., Мазоренко Д., Мизнев Г. - 2008, Киев). В ней рекомендуется трижды подпитывать озимые одной и той же дозой удобрений ежегодно независимо ни от чего, а еще хуже - пересевать поле с плотностью менее 150 нераскущенных растений также ежегодно, конечно же, независимо от ВВВВ, что, безусловно, приведет к огромным убыткам в случае как ранней, так и поздней вегетации. Именно такие рекомендации привели к провалу урожая озимых в 2003 и 2010 годах. Они подходят только для оптимальных условий, для лет с оптимальным ВВВВ, а в XX ст. озимая пшеница восстанавливала вегетацию в оптимальные сроки только 16 раз за 100 лет, остальные 84% лет были с ранним или поздним ВВВВ. Пересев таких полей необходимо проводить по графику (см. рис. 1), который уже третий раз публикуем в журнале «Зерно», потому что это очень важно, это без преувеличения дорожная карта агронома. Пусть министры этого могут и не знать, это нормально в наше время, но агроном должен знать его наизусть как «Заповіт» Шевченко, как свое собственное имя.
Василий Мединец,
доктор сельскохозяйственных наук
Полтавская государственная аграрная академия
(Опубликовано в № 12.2010 г.)