Г.Н. Пугачев

Мичуринский государственный аграрный университет, г. Мичуринск, Россия

Введение.

В условиях потепления климата близкий к оптимальному водный режим растений достигается повышением водоудерживающей способности тканей [1]. Е.А. Кучинская [2] отмечает, что оптимальная оводненность и водоудерживающая способность культурных растений является подтверждением их большей адаптированности к конкретным условиям увлажнения. Н.Н. Бессчетнова [3], оценивая факторы, влияющие на водоудерживающую способность, пришла к выводу, что изменяющаяся среда обитания может нивелировать различия, обусловленные генотипически. То есть, совершенствуя агротехнику выращивания растений, можно влиять на водоудерживающую способность и сформировать её на том уровне, который является оптимальным для данных условий. Изучению факторов формирования оптимальной водо-удерживающей способности посвящена данная работа.

Методика. Под общей устойчивостью растений следует понимать способность организма продолжительное время сохранять оптимальный водный режим при воздействии биотических и абиотических факторов [4]. Это свойство обусловливается водоудерживающей способностью тканей, которая является генетической особенностью сорта и определяет зимо- и засухоустойчивость растения, его устойчивость к стрессам, фитопатогенам и антропогенным факторам. Как показывают исследования, водоудерживающую способность, кроме того, можно регулировать при помощи воздействия различных агроприёмов.

Водоудерживающая способность (ВУС) листьев определялась методом "искусственного завядания" [5], оводнённость тканей - по методике М.Д.Кушниренко [6].

Исследования проводили в слаборослых садах ОПХ ВНИИС им. И.В.Мичурина (яблоневый сад (кв. № 130) 1987г. посадки, схема 5x3 м, подвой 62-396, почва - луговато-чернозёмная выщелоченная среднесуглинистая на покровном суглинке) и учхоза-племзавода «Комсомолец» (яблоневый сад заложен в 1989 г. по схеме 6Ч4 м на подвое 54-118, почва - чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке) с 2002 по 2009гг. на сортах Лобо, Мелба, Мантет, Синап Орловский. Опыты с пшеницей озимой по изучению влияния известкования, внесения биогумуса, минеральных удобрений, антитранспи-рантов и регуляторов роста были заложены на опытном поле агрономического факультета МичГАУ. Почва чернозёмно-луговая тяжелосуглинистая на покровном суглинке с содержанием гумуса 4,0%; рНKCI = 5,15; Нг = 9,5мг-экв/100г; Nлг = 5,5мг/100г; Р2О5 = 6,25мг/100г; К2О = 13,1мг/100г; S = 36,0мг-экв/100г. Размер делянки 100м2, повторность четырёхкратная.
Агрохимические анализы почвы выполнены по инструкции ЦИНАО: содержание гумуса по методу И.В.Тюрина в модификации В.Н.Симакова [7]; щелочно-гидролизуемого азота - по методу А.Х.Корнфилда [8]; подвижного фосфора и обменного калия - по методу Ф.В.Чирикова [9]; гидролитическая кислотность - по Каппэну; рН солевой вытяжки - потен-циометрическим методом на иономере ЭВ-74 [7].

Результаты исследований.

В ЦЧР в 90-е и 2000-е годы зарегистрировано повышение температуры в ноябре-апреле в среднем на 3,40С и понижение относительной влажности воздуха в марте и апреле на 8,0%, что значительным образом обусловило изменение условий зимовки растений [10]. Существенные изменения отмечены в отношении испаряемости. Если в среднем за зимне-весенние периоды испаряемость увеличивалась с 19мм в 70-е и 80-е годы до 27мм в 90-е и двухтысячные, то суммарная испаряемость в бесснежные периоды составила 106мм в 70-е годы, 157 в 80-е, 261 в 90-е и 369мм в текущем десятилетии, то есть повысилась более чем в три раза. Изменения испаряемости отразились на урожайности плодовых и ягодных культур. В годы с низким уровнем испаряемости в зимне-весенние периоды урожайность яблони в производственных насаждениях Тамбовской области была на уровне 60ц/га; с высоким - не более 25 ц/га.

При испаряемости бесснежного периода не выше 100 мм урожайность земляники была на уровне 40 ц/га, тогда как при высоких или средних значениях испаряемости она составляла 15,5 ц/га.

Анализ снижения урожайности озимых зерновых по Мичуринскому району также показал её зависимость от суммарной испаряемости в бесснежные периоды. В том случае, когда изучаемый показатель не превышал 100мм, урожайность пшеницы озимой составляла в среднем 33,8ц/га, а при значении испаряемости более 500мм снижалась до 18,0ц/га. По озимой ржи этот показатель соответственно равнялся - 28,3ц/га и 14,5ц/га.

В условиях возрастающей испаряемости необходимо формировать у растений водо-удерживающую способность, свойственную сорту. И.П. Хаустович [1] рекомендует выращивать сорта с высокой водоудерживающей способностью, каковыми являются: у яблони - Богатырь, Ренет Черненко, Витязь; земляники - Фестивальная и Зенга-Зенгана. Наибольший уровень водоудерживающей способности среди перспективных сортов пшеницы озимой получен по Московской 39, что, видимо, унаследовано от Мироновской 808.

По данным И.П.Хаустовича [1], более плодородные почвы формируют высокую водо-удерживающую способность плодовых культур. В частности, при большем содержании гумуса насаждения яблони имели в среднем на 22,5% более высокую водоудерживающую способность однолетних приростов. Однако в отношении пшеницы озимой не всегда справедлива подобная закономерность. Так, на участке 2, где чернозёмно-луговая почва отличалась меньшей оструктуренностью, водопрочностью, гигроскопичностью, влагоёмкостью, содержанием фосфора и калия и более кислой реакцией, урожайность была ниже на 11ц/га, но растения имели бульшую водоудерживающую способность (табл. 1). Это, по видимому, объясняется тем, что 8%-ный уровень водоудерживающей способности значительно выше оптимума и приводит, по результатам вегетационных исследований, к снижению биомассы растений.

Таблица 1 - Влияние физико-химических свойств почвы на водоудерживающую способность и урожайность пшеницы озимой

№ уча­стка	Потеря воды за едини­цу вре­мени, %	Содержание агрономиче­ски ценных агрегатов (0,25-10мм), %	Коэф-фици-ент струк­турно-сти	Гигро-скопич-ность (Г), %	Макси­мальная гигро-скопич-ность (МГ)	НВ, %	рН KCI	Нг, мг-экв/100г	Р2О5, мг/100г	К2О, мг/100г	Урожай­ность, ц/га
1 уча­сток	12,66	64,315	1,8	5,18	10,67	33,9	5,85	10,1	6,25	26,15	51,7
2 уча­сток	8,19	46,7	0,89	4,71	7,74	30,7	4,85	14,05	3,75	16,00	40,9

Важным аспектом повышения водоудерживающей способности является рациональная система удобрения. Внесение высоких доз извести (1,5 и 2,0 Нг) приводило в течение двух лет к снижению водоудерживающей способности листьев зимних сортов (Лобо и Синап Орлов­ский) в среднем на 60 % по отношению к контролю (без внесения извести) (табл. 2). В меньшей мере это наблюдалось у деревьев Мелбы и отсутствовало у сорта Мантет. В вари­антах 2/3 и 1,0 Нг в условиях влажного 2003 года наблюдалось повышение водоудерживаю-щей способности листьев. Так, в засушливый вегетационный период 2002 года она была на уровне контроля, а в условиях более влажного 2003 года наблюдалось повышение в среднем на 20%. Особенно это проявилось у Лобо и Мелба, где у первого сорта увеличение составило 24,4 % при дозе внесения 2/3 Нг; 31,4 % в дозе 1,0 Нг; у второго - соответственно 22,0 и 35,6 %.

Таблица 2 - Влияние известкования на водоудерживающую способность листьев яблони, %

Сорт			Варианты	1,5 Нг		НСР
	контр.	2/3 Нг      | 1,0 Нг			2,0 Нг
2002 год
Лобо	6,1	7,1	7,9	11,4	14,1	0,6
Мелба	9,1	9,0	9,2	10,5	11,6	0,7
Мантет	9,7	9,0	8,5	10,0	10,4	0,8
Синап Орловский	6,5	6,0	6,1	8,8	11,1	0,7
2003 год
Лобо	8,6	6,5	5,9	10,0	11,2	0,5
Мелба	13,2	10,3	8,5	13,8	14,8	0,7
Мантет	11,5	10,3	10,3	11,5	12,0	0,6
Синап Орловский	6,0	5,3	5,9	9,1	10,9	0,6

Изменение водоудерживающей способности листьев отразилось на их оводнённости. Под влиянием известкования происходило значительное снижение содержания общей воды в вариантах 1,5 и 2,0 Нг как в засушливый период 2002 года, где за август выпало всего 2,1 мм осадков, а испаряющий фон составил 143,1 мм, так и во влажном 2003 году, соответствующий период которого (август) характеризовался количеством осадков 120,3 мм и уровнем испаряющего фона, равным 80,2 мм (рис. 1).

Лучшая оводнённость листьев отмечалась при внесении извести в дозе 1,0 Нг. Увеличение наиболее значительно по сорту Мантет в 2002 году и по сортам Лобо и Мелба в 2003, что совпадает с повышением водоудерживающей способности в этих вариантах (табл. 2).

Внесение больших доз извести привело к снижению урожайности по сорту Лобо на 23,4% (1,5Нг) и 41,4% (2,0Нг); по сорту Синап Орловский на 24,1% в дозе 2,0Нг. Согласно нашим данным, это связано с нарушением водного режима деревьев из-за значительного снижения водоудерживающей способности и, как следствие, оводнённости листьев. Причиной этому, видимо, является нарушение физиологической активности растений в связи с резким увеличением концентрации кальция в почвенном растворе при известковании.

Таким образом, известкование почвы в нормах 1,5 и 2,0 Нг, в отличие от 2/3 и 1,0 Нг, приводило к снижению водоудерживающей способности, оводнённости листьев и, как следствие, урожайности зимних сортов яблони.

Заметное влияние изучаемого агроприёма в саду учхоза-племзавода «Комсомолец» на увеличение продуктивности и водоудерживающую способность яблони отмечалось только в 2008 году у сорта Лобо (табл. 3).

Таблица 3 - Влияние известкования на урожайность и водоудерживающую способность яблони

Сорт	Год	Урожайность, т/га
		Известкование	Контроль	НСР05
Жигулёвское		17,5	17,7	2,5
Лобо		18,8	15,3	2,2
Жигулёвское		8,4	6,9	2,3
Лобо		6,3	6,1	2,3
		Водоудерживающая способность, %
Жигулёвское		19,8	21,3	4,2
Лобо		17,7	21,7	3,7
Жигулёвское		14,7	13,3	2,9
Лобо		16,6	17,4	3,8

Существенная прибавка урожая была отмечена именно в этом варианте, что определя­ет связь между урожайностью и водоудерживающей способностью.

В отношении пшеницы озимой известкование оптимизирует водоудерживающую спо­собность, что повышает эффективность фосфорно-калийных удобрений как в фазу осеннего кущения, так и в начале цветения (табл. 4).

Таблица 4 - Урожайность и водоудерживающая способность пшеницы озимой в зависимости от основного удобрения (в среднем за 2007-2009гг.)

Вариант	Урожайность, ц/га	Потеря влаги за единицу времени, %
		фаза кущения (осень)	начало фазы цветения
Контроль	37,5	13,5	12,3
Дефекат + Р60К60	47,0	9,6	9,1
Р60К60	41,0	14,3	7,7
Биогумус + Р60К60	46,7	12,9	10,8
Дефекат	41,8	12,4	10,2
Биогумус	43,4	14,0	10,1
НСР05	2,3	1,9	1,9

Эффективно также внесение биогумуса, однако с экономической позиции не оправдано. Следует отметить, что внесение фосфорно-калийных удобрений без фона повышает водо-удерживающую способность выше допустимого оптимума.

Внесение биогумуса более эффективно в качестве подкормки, под влиянием которой выживаемость растений озимой пшеницы за весенне-летний период вегетации увеличилась на 2,5%. Некорневые подкормки оказали существенное влияние на формирование элементов продуктивности соцветия. Такие показатели, как озернённость и масса зерна одного колоса, увеличивались на 33-34%. Число зёрен колоса на подкормленном варианте составляло 36 шт. против 27 шт. на контроле; масса зерна одного колоса соответственно 1,6 и 1,2 г. Это во многом связано с поддержанием водоудерживающей способности пшеницы на более высоком уровне в течение вегетации (рис. 2).

Рис. 2 (см. в печатной версии ВЕСТНИК МичГАУ) - Влияние биогумуса на ВУС листьев пшеницы озимой.

Однократное примнение биогумуса более эффективно совместно с мочевиной, эффективность которой в свою очередь повышается за счёт микроэлемента меди, также стабилизирующего водоудерживающую способность (табл. 5).

Таблица 5 - Влияние подкормок на урожайность пшеницы озимой

Вариант	Урожайность, ц/га
Контроль	45,1
Биогумус 1 л/га	45,9
Биогумус 1 л/га, Nm 20 кг д.в./га	50,1
Nm 20 кг д.в./га	46,3
Nm 20 кг д.в./га, медь 200 г/га	49,4
НСР05, ц/га	3,4

Особую роль в формировании водоудерживающей способности играет мульчирование почвы, которое нами изучалось на яблоне. В нашем опыте водоудерживающая способность листьев в 2002 году в варианте с опилками составила 4,01%, бумагой – 4,32%, в контроле – 5,46%; в 2003 – 4,99; 5,71; 6,79% соответственно при НСР05 = 0,37. Положительное влияние мульчирования на водоудерживающую способность связано с оптимизацией динамики лимитирующих для данного показателя элементов – кальция и фосфора (что установлено нами в исследованиях с тест-культурами - зерновыми). В варианте с мульчированием на протяжении всей вегетации активность кальция и подвижность фосфора была выше, чем в контроле.

При использовании древесных опилок во время засухи не происходит перемещения основной массы всасывающих корней в более глубокий слой, как это отмечено при содержании приствольных полос под гербицидным паром. Это обусловлено тем, что при мульчировании в верхних слоях почвы иссушение проявляется не столь значительно, как в контроле. В засушливых условиях вегетационного периода нарушение водного баланса между поглощающими корнями и листьями приводит к уменьшению закладки плодовых почек и корневых бугорков [11]. Поэтому поддержание влажности мульчированием почвы является причиной бульшей урожайности по сравнению с содержанием приствольных полос под гербицидным паром.

В целом влияние систем удобрения на водоудерживающую способность укладывается в схеме 3.

Схема 3. Система удобрения как фактор формирования оптимальной водоудерживающей способности

Повышение устойчивости пшеницы к высоким значениям испаряемости достигается опрыскиванием препаратами антитранспирационного действия и регуляторами роста в бесснежные периоды. Наиболее эффективным препаратом является «корвет Ж» в концентрации 2%, который повышает водоудерживающую способность в бесснежный период, но в последующем наблюдается повышение транспирации листьев на третьем и четвёртом этапах органогенеза пшеницы озимой. Это приводит к повышению эффективности удобрений и регуляторов роста, применяемых для подкормки пшеницы. Использование корвета увеличивает урожайность пшеницы озимой на 8,1 ц/га за счёт повышения коэффициента использования элементов питания.

Выводы.

1. Водоудерживающая способность является фактором устойчивости сельскохозяйственных культур в изменяющихся погодных условиях;

2. Высокая испаряемость в бесснежный период снижает урожайность плодовых, ягодных и озимых зерновых культур;

3. Подбор сортимента с высокой водоудерживающей способностью является важным элементом технологического регламента. В напряжённые периоды для растений наиболее устойчивыми к потере влаги сортами земляники являются Редгонтлит, Зенга-Зенгана, Фестивальная, Марышка.

4. Для повышения устойчивости пшеницы озимой необходимо использовать сорта с высокой водоудерживающей способностью, такие, как Московская 39

5. Для формирования оптимальной водоудерживающей способности необходимо тщательное агрохимическое обследование почвы;

6. Применение биогумуса и известкования, в отличие от одностороннего внесения минеральных удобрений под пшеницу озимую, повышает её устойчивость и продуктивность;

7. Известкование в дозе 1,0Нг формирует у яблони наиболее оптимальную водоудер-живающую способность;

8. Мульчирование приствольных полос положительно влияет на водный режим яблони;

9. Для снижения водных потерь у пшеницы озимой в бесснежные периоды необходима обработка антитранспирантом Корвет в концентрации 2% в сочетании с регуляторами роста;

10. В целях повышения водоудерживающей способности пшеницы озимой необходимо применять подкормки удобрениями, дающими антитранспирационный эффект.

Литература

1. Хаустович, И.П. Адаптивность плодовых культур: Научное издание.-Мичуринск: Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2008.-184с.
2. Кучинская, Е.А. Эколого-биологические особенности голосеменных интродуцентов населенных пунктов Адыгеи: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.- Ростов-на-Дону, 2006.-24с.
3. Бессчетнова, Н.Н. Водоудерживающая способность хвои плюсовых деревьев сосны обыкновенной// Науч.-техн. бюл. Всесоюз. селекц.-генет. ин-та, 1985.- Т. 3. - С.37-39.
4. Хаустович, И.П. Пути повышения устойчивости производства плодов и ягод в условиях наблюдающегося потепления климата в ЦЧР / И.П.Хаустович, В.А.Потапов // Мобилизация адаптивного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды: Межд. научно-практ. конф.-Москва, 2004.-С. 58-65.
5. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под ред. Е.Н. Седова и Т.П. Огольцовой. - Орёл: Изд-во ВНИИСПК, 1999. - 608 с.
6. Кушниренко, М.Д. Методы изучения водного обмена и засухоустойчивости и плодовых рас-тений/М.Д.Кушниренко, Э.А.Гончарова, Е.М.Бондарь. - Кишинев, 1970. - 80 с.
7. Александрова, Л. Н., Найденова О. А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Колос, 1976.-280 с.
8. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1962. - 491 с.
9. Петербургский, А.В. Практикум по агрономической химии. - 6-е изд. - М.: Колос, 1968. - 496 с.
10. Хаустович, И.П., Пугачёв, Г.Н. Водоудерживающая способность как показатель адаптивности растений // Доклады РАСХН, 2009. - №4. - С. 17-20.
11. Трунов, И.А. Водный режим плодовых и ягодных культур / И.А.Трунов, И.П.Хаустович // Садоводство и виноградарство.-1998.-№1.-С. 7-10.
12. Пугачёв, Г.Н., Захаров, В.Л., Шелковников, В.В. Влияние почвенных условий на водный режим зерновых культур в Центрально-Чернозёмном регионе // АгроXXI, 2009. - №10-12. - С. 20-22.

Источник - ВЕСТНИК МичГАУ, № 1, Печатная версия