Биологические особенности яровой пшеницы
Беляков И.И. (1983) отмечал, что жизненный цикл растений яровой пшеницы по ряду внешних признаков разделяют на фазы: прорастание семян, кущение, цветение, колошение, формирование и созревание зерна. Яровая пшеница в момент прорастания требует 50…60% воды от своей массы.
Прорастание семян яровой пшеницы начинается при температуре почвы 1…2ºС, но протекает очень медленно. Лучшие условия для прорастания зерна и дружных всходов наблюдаются при температуре почвы 12…15ºС и достаточной ее влажности (65…70%). При таких режимах всходы появляются на 7…8 день после посева. Всходы яровой пшеницы переносят заморозки до 5…6ºС.
В.А. Кумаков (1988) писал, что период от посева до фазы кущения – один из ответственных периодов для формирования корневой системы пшеницы. Решающий фактор роста корней – влажность в зоне их отрастания. При прорастании семян пшеницы первым трогается в рост главный зародышевый корешок, меньше чем через сутки отрастают сразу два корешка, а еще через 2…3 дня – вторая пара. Подавляющее большинство зерновок кондиционных семян районированных сортов яровой пшеницы уральской селекции образуют именно пять зародышевых корней расположенных в одной плоскости.
Однако утверждает Кумаков В.А. (1988), зародышевые корешки образуются не всегда. Появившиеся всходы обычно имеют не менее трех зародышевых корней, что же касается остальных, то их отрастанию иногда препятствуют внешние условия. Такое явление часто наблюдается в засушливых районах Южного Урала. Как показала практика, если пшеница осталась на трех корнях, без дальнейшего вторичного укоренения рассчитывать на большой урожай не приходится. Более того, велика вероятность полного выгорания таких посевов при отсутствии осадков.
Вавилов П.П. (1986) указывает, что процесс кущения представляет собой ветвление подземного стебля. Однако одновременно с образованием боковых побегов формируется вторичная корневая система.
Высокие урожаи и мощная корневая система взаимосвязаны. Исследования Курсанова А.Л. (1986), проведенные с помощью радиоактивных изотопов, показали, что корни, помимо обеспечения потребности в воде и минеральной пищи, способны также синтезировать органические вещества – аминокислоты, нуклеопротеиды. Таким образом, величина и качество урожая зависит от мощности развития, как наземной части, так и корневой системы растений.
В оценке значения кущения зерновых хлебов в литературе нет единого мнения. Кумакова В.А. (1988) рассматривает кущение как нежелательное явление, особенно для засушливых районов. Они считают, что на образование вторичных стеблей затрачивается много воды и питательных веществ из-за ухудшения снабжения ими главных стеблей, а урожай вторичных стеблей недостаточен, чтобы возместить недобор зерна главных стеблей. Лучшим типом яровых культур они считают 1…2 стебельные растения. При хорошем кущении благодаря нарастанию листовой поверхности вырабатывается большое количество органических веществ, для образования зерна. При благоприятных условиях боковые стебли дают 30…50% урожая зерна. Однако обильное кущение в увлажненной зоне может привести и к отрицательным результатам.
Кузнецов П.И. (1980) писал, что в фазу выход в трубку колос полностью сформировался, происходит дифференция колосков на цветки. При ощупывании стебля колос обнаруживается на высоте 3…4 см над поверхностью почвы. Он имеет длину 0,8…1 см. При удлинении четвертого междоузлия появляется колос. Удлинение соломины продолжается до цветения.
Недостаток света, затенение, высокие температуры (24…25ºС), обилие влаги и азотной пищи вызывают вытягивание междоузлия, что часто приводит к полеганию хлебов. Недостаточный рост стебля в длину обычно отмечается при дефиците влаги в почве и при пониженных температурах (12…16ºС). В этом случае пшеница бывает невысокой, устойчивой к полеганию. Высокому стеблю соответствует длинный колос, если при кущении, выходе в трубку и колошении были благоприятные условия обеспечения растений влагой и теплом. При недостатке влаги в кущении и при обилии ее до и после колошения яровая пшеница вырастает высокорослой, но с небольшим колосом. Когда в кущении складываются хорошие условия, а до колошения ощущается недостаток влаги, яровая пшеница вырастает низкорослой, но с плохим колосом.
По мнению Савицкой В.А. (1987), у яровой пшеницы колос формируется в фазе кущения, до начала роста стебля. От условий влагообеспеченности в этот период зависит число цветков колоса. Но число фертильных колосков и число зерен в колоске в значительной степени зависят от того, какие погодные условия складываются в период трубкование – колошение пшеницы. Именно в это время происходит наиболее интенсивное потребление растениями влаги.
Период от кущения до выхода в трубку длится 12…15 дней.
Выход в трубку у среднеспелых сортов в Зауралье отмечается обычно в конце второй – начале третьей декаде июня, у позднеспелых – в конце июня – в начале июля (П.И. Кузнецов, 1980).
Как заметил Беляков И.И. (1990), фаза колошения начинается выходом из влагалища колоса верхнего листа. Колошение яровой пшеницы наступает через 50…60 дней после посева и продолжается 10…12 дней. В этот период энергично растет стебель, формируется репродуктивные органы. Фаза выколашивания у одного растения продолжается 1…4 дня в зависимости от сорта и погодных условий. В период колошения, налива и созревания зерна наиболее благоприятна температура 20…25ºС. В период выхода в трубку и колошения происходит самый интенсивный рост вегетативной массы растения, а также расходуется большое количество влаги (50…60% общего количества).
Кузнецов П.И. (1980) полагает, что цветение начинается с цветов, находящихся в середине колоса, а затем распространяется вверх и вниз. Верхние и нижние цветы отцветают последними. Обычно колос отцветает за 3…5 дней. Засушливая погода сокращает, а сырая – удлиняет период цветения. В теплую и сухую погоду (22ºС) колос отцветает за 2 дня.
Многочисленные исследования показали, что хорошее цветение, опыление и оплодотворение происходит при температуре от 11оС, высокой относительной влажности воздуха и неплохим запасом почвенной влаги. При неблагоприятных условиях, если снижается влажность и повышается температура, не все цветки оплодотворяются, могут образовываться череззерница и пустоколосость, что значительно снизит урожай.
После оплодотворения начинается период образование и формирования зерна и продолжается 10…12 дней. В засушливых условиях он протекает 7…10 дней, а при низких температурах 13…15 дней (П.И. Кузнецов, 1980).
Существует три фазы спелости: молочная, восковая и полная. Шкель М.П. (1986) писал, молочная спелость наступает через 10…18 дней после начала цветения. Зерно в этой фазе достигает нормальной длины, заполняет всю внутреннюю часть между цветными чешуйками. При надавливании из нее выступает белая, густая жидкость. Количество влаги в нем составляет 40…50%. Приток питательных веществ в зерно продолжается. А период молочной спелости преобладает усиленное поступление в зерно минеральных и органических веществ, определяющее прирост сухого вещества. Масса зерна увеличивается почти в 2 раза по сравнению с их массой во время фазы формирования зерна. Молочную спелость называют периодом налива. В это время растворимые углеводы и азотистые вещества, находящиеся в листьях и стеблях, переходят в зерно. Приостановка роста растений вследствие неблагоприятных условий в фазе формирования зерна ухудшает его качество и снижает урожай. Прекращение налива зерна в фазе молочной спелости ведет к снижению урожайности в отдельные годы на 20…40%.
Восковая спелость наступает через 10…15 дней после завершения молочной. Зерно в этой фазе теряет зеленую окраску, становится желтым по всей длине, исключая бороздки. Содержимое его по консистенции напоминает воск. В этот период в зерне содержится около 25% влаги. Стебель желтеет, остается зеленой только верхушка, большая часть листьев отмирает. Приток зольных элементов в зерно, как отмечено выше, приостанавливается еще в фазе молочной спелости, но азотистые вещества поступают в значительном количестве. Крахмал и растворимые вещества продолжают поступать. Однако количество поступающих веществ в фазе восковой спелости по сравнению с молочной значительно меньше.
Полная спелость характеризуется влажностью зерна 14…15%. Зерно приобретает твердость. Стебель становится сухим, теряет листья, зерна осыпаются.
Яровая пшеница характеризуется высокой требовательностью к почвам, утверждает (Беляков И.И.,1983) Наиболее высокие урожаи яровой пшеницы получают на хорошо окультуренных плодородных почвах с хорошей структурой, обеспеченных влагой и питательными веществами. Существенное значение для яровой пшеницы имеет глубина пахотного слоя почвы. Она не должна быть меньше 16…18 см, а еще лучше, если глубина пахотного слоя достигает 25…30 см и более.
Яровая пшеница – требовательна и к условиям минерального питания. На создание 1 ц зерна и соответствующего количества соломы она использует в среднем 3,5 кг азота, 1,2 кг фосфора, 2,5 кг калия. Поступление в растение азота и зольных элементов начинается с первых дней его жизни, когда развиваются корешки и первые листочки, а запасы эндосперма семени использованы. Величина выноса зависит от уровня урожайности. В период от кущения до цветения потребление питательных веществ сильно вырастает. В следующий период – от цветения до конца вегетации – потребление питательных веществ резко снижается и в фазе восковой спелости прекращается совсем. Потребление отдельных элементов идет также неодинаково.
1.3 Оценка сельскохозяйственных культур как предшественников
Яровая пшеница имеет слабо развитую корневую систему по сравнению с другими зерновыми колосовыми культурами. В засуху она больше страдает от недостатка влаги, слабо кустится и плохо затеняет почвенную поверхность, из-за чего посевы сильнее зарастают сорняками.
Яровую пшеницу размещают по плодородным почвам после пропашных, озимых, зернобобовых культур, многолетних трав, на целинных и залежных землях, по обороту пласта многолетних трав, чистым парам. От правильного размещения её по предшественникам зависит получение высоких и устойчивых урожаев.
Влагообеспеченность – это основное условие получения высоких урожаев этой культуры. По запасам продуктивной влаги в почве ко времени посева яровой пшеницы, оцениваются, прежде всего, её предшественники.
Чистота поля от сорняков – второе требование этой культуры. Для успешного её роста необходимо также наличие в почве доступных питательных веществ, а при недостатке их – внесение удобрений, преимущественно минеральных.
Яровая пшеница требовательна к условиям возделывания. Она дает высокие урожаи по предшественникам, обеспечивающим для неё наилучшие физико-химические и биологические свойства почвы.
Хорошие урожаи получают при возделывании этой культуры на окультуренных плодородных почвах, имеющих высокое естественное плодородие с глубоким пахотным слоем 20…30 см. и более (И.И. Беляков, 1983).
Роль предшественника для яровой пшеницы изменяется в зависимости от почвенно-климатических и погодных условий, применяемой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, включая удобрения и гербициды, приемов обработки почвы и посева, своевременности и качества проводимых работ, а также от сорта, мощности корневой системы, влияние её на микрофлору.
Действие предшественников связано с количеством влаги и питательных веществ, остающихся после уборки в почве, а также с изменением ее свойств.
Наличие влаги в почве после предшественника определяет полевую всхожесть и первоначальное развитие растений (В.И. Сигов, 1981).
Лучший предшественник яровой пшеницы – чистый пар. При своевременной и правильной обработке он обеспечивает комплекс преимуществ перед другими предшественниками: накопление влаги и нитратного азота, очищение поля от сорняков и улучшение фитосанитарного состояния. В период парования усиливается доступ кислорода в почву, создаются благоприятные условия для минерализации органических веществ. После пара засоренность посевов пшеницы снижается в 3…5 раз и последействие его сохраняется в течение 2…3 лет. Чистые пары не только очищают почву от сорняков, но и уничтожают питательную среду для многих вредителей и возбудителей болезней пшеницы.
Озимые также хорошие предшественники. Они угнетают многие сорняки и оставляют на поле до 2 т/га. корневых и пожнивных остатков. Убирают озимые рано, поэтому после них можно сразу поднимать зябь, отчего создаются благоприятные условия для накопления осенних осадков. Озимая рожь хорошо очищает почву от сорняков. Культурой полностью подавляется до 88…90% сорных растений. Только незначительная часть сорняков выбивается на уровень стеблестоя ржи, но и они, как правило, сильно ослаблены и не дают развитых семян. Даже такой злостный засоритель как осот почти не зацветает. На понижение засоренности также влияют ранние сроки уборки. Рожь скашивается до начала осыпания овсюга. Посевы яровой пшеницы после озимой ржи отличаются хорошей урожайностью.
Поля яровой пшеницы, особенно твердой, размещают также по зернобобовым культурам и пласту многолетних трав. Однако эффективность их сильно колеблется по годам. Эти культуры, с одной стороны, накапливают азот и благоприятно влияют на качество зерна пшеницы, с другой стороны, сильно иссушают почву. Поэтому урожайность яровой пшеницы по этим предшественникам во влажные годы почти такая же, как после пара, тогда как в сухие – значительно ниже.
Кукуруза – также как и картофель, хороший предшественник для пшеницы. Её разветвленная корневая система усиливает азотфиксацию свободноживущими организмами и стимулирует распад и синтез веществ в почве. Кукуруза в период вегетации прекрасно затеняет почву (В.А. Кумаков, 1988, В.И. Сигов, 1981).
Сидеральный пар наиболее целесообразен в зоне достаточного увлажнения на почвах легкого механического состава. В качестве сидератов, как правило, высевают бобовые растения, в том числе люпин, донник, вику. Они увеличивают в почве запасы усвояемого азота, ассимилируемого клубеньковыми бактериями, а корни их перекачивают питательные вещества из подпахотного слоя в пахотный.
При запашке сидератов на зеленое удобрение в почве накапливается до 200 кг азота, который усваивается интенсивнее, чем из навоза. Зеленое удобрение улучшает водный режим, физико-химические свойства почвы, показатели связности, водопоглотительной и водоудерживающей способности почвенного поглощающего комплекса, способствуют усилению жизнедеятельности микроорганизмов в почве. В результате урожаи повышаются на 4…7 ц/га. При недостатке кормов сидеральные культуры используются двояко: первый укос – на зеленую массу, а отросшую отаву – на зеленое удобрение.
Под сидеральные культуры, высеваемые весной, почву обрабатывают с осени при необходимости с углублением пахотного слоя. Весной вносят органические удобрения и высевают в ранние сроки. Как правило, зеленое удобрение запахивают до наступления фазы цветения и образования сизых бобиков.
Наиболее высокую урожайность яровой пшеницы получают после клевера.
В зоне достаточного увлажнения, где выпадает в год более 40 мм осадков, в том числе и в вегетационный период культурных растений, в условиях интенсификации, особенно при внесении удобрений, под яровую пшеницу нужно использовать занятый пар. Парозанимающие культуры (бобовые в укос, злаково-бобовые смеси на зеленый корм, кукуруза на подкормку, ранние сорта картофеля и так далее.) должны освобождать поле для обработки почвы не позднее июля. Как парозанимающие культуры наиболее эффективны бобовые и их смеси.
Наибольшее количество органических веществ оставляют в почве многолетние травы, что объясняется продолжительным вегетационным периодом и более высоким соотношением между подземной и надземной частями растений по отношению к однолетним растениям. Люцернозлаковые смеси оставляют в пахотном слое к третьему году жизни до 100 кг/га азота и около 100 ц/га воздушно-сухих корневых остатков, равноценных 25 т навоза. Многолетние травы улучшают свойства почвы: увеличивают количество гумуса, водопрочных агрегатов, водопроницаемость, общую скважность, аэрацию, устойчивость почв к эрозии.
Бобовые культуры улучшают физические свойства почвы, обогащают её связанным азотом. Так клевер за один год пользования оставляет в почве более 130 кг/га фиксированного азота и за два года 160…180 кг/га. Житняк обладает хорошей засухоустойчивостью, поэтому его высевают в засушливых эрозионно-опасных районах.
Костер безостый выращивают в районах проявления водной эрозии, так как он обладает хорошо развитой корневой системой, которая закрепляет почву предохраняя её от размыва.
В районах недостаточного увлажнения многолетние травы сильно иссушают почву, поэтому необходимы дополнительные мероприятия по накоплению влаги в почве.
Большим разнообразием отличается группа однолетних трав. Суданская трава с мощной глубокой корневой системой сильно иссушает почву в подпахотных слоях, использовать её в качестве предшественника под яровую пшеницу, особенно в зоне недостаточного увлажнения, не рекомендуется. Эта культура быстро отрастает после скашивания, её корневая система отмирает только поздней осенью, после прекращения вегетации.
Картофель служит хорошим предшественником, его корневая система проникает на глубину до 50 см и слабо иссушает подпахотный слой почвы.
Сахарная свекла и подсолнечник имеют корневую систему, уходящую в глубину на 150…170 см, поэтому они сильно иссушают подпахотный горизонт. Кроме того, подсолнечник на семена при уборке сильно осыпается и засоряет последующие культуры. Как правило, подсолнечник, выращиваемый на семена – плохой предшественник. Однако в зоне достаточного увлажнения, а так же на орошаемых землях при внесении оптимального количества удобрений эти культуры как предшественники не уступают кукурузе и картофелю.
Группа яровых зерновых сплошного сева разнообразна как по требованиям к условиям произрастания, так и как предшественники. Корневыми гнилями сильно поражаются яровая пшеница и ячмень. Эти культуры располагать друг против друга нецелесообразно. Овес почти не поражается корневыми гнилями. Вместе с тем ячмень развивает мощную корневую систему, раньше созревает и тем обеспечивает возможность проводить обработку почвы в более ранние сроки.
Итак, наилучшими предшественниками для яровой пшеницы являются пары – как чистые, так и занятые, пласт и оборот пласта многолетних трав, озимые зерновые, пропашные, однолетние травы.
При выборе чередования культур в севооборотах следует ориентироваться на то, что яровая пшеница – наиболее ценная культура и размещается по лучшим предшественникам.
4. Влияние предшественников на засоренность и урожайность
Сорняки – конкуренты культурных растений. Основной вред, причиняемый сорными растениями сельскохозяйственному производству, состоит не только в резком снижении урожаев сельскохозяйственных культур, но и в ухудшении качества получаемой продукции.
Имея мощную корневую систему, сорняки (марь белая, щирица, щетинники – 2 м, ромашка непахучая, ежовник обыкновенный, вьюнок полевой – 5 м, бодяк полевой – 9 м, горчак ползучий – 10 м) поглощают огромное количество воды. Многие сорные растения, такие как овсюг, горчица, ромашка, щирица, пикульник и др., расходуют в отдельные периоды вегетации влаги в 1,5…2 раза больше, чем культурные, в результате на засоренных полях влажность почвы в корнеобитаемом слое понижается на 2…5%.
Такое расходование влаги губительно для культурных растений, особенно в засушливые периоды, когда сорняки сильно иссушают почву. В эти периоды сорняки, поглощая остатки доступной влаги, понижают влажность почвы, в результате чего задерживается рост и развитие культурных растений.
Освобождение полей от сорняков позволяет многим хозяйствам нашей страны дополнительно получить 10…11% валового урожая зерна. В отдельные годы на засоренных полях урожай зерновых снижается на 25…30%.
Большая часть видов сорных растений в процессе эволюции приспособилась к произрастанию в посевах определенных культурных растений или к какой-либо их группе (яровые хлеба, многолетние травы, пропашные культуры и т.д.)
Возделывание длительное время на одном поле какой-либо одной культуры или группы растений, мало отличающихся по биологии, приводят к увеличению засоренности почвы и посевов, особенно теми видами сорняков, которые лучше приспособлены к совместному произрастанию с данными культурными растениями.
Большую роль в снижении количества сорняков, а также в предотвращении распространения болезней отводится севооборотам с правильным чередованием культур. Бессменное возделывание зерновых, зернобобовых, пропашных культур и многолетних трав ведет к значительному размножению сорняков, способствует накоплению в почве возбудителей грибных и бактериальных заболеваний.
При подборе предшественников в севообороте учитывают биологические особенности возделываемых растений и сорняков.
Посев озимой пшеницы и других зерновых колосовых культур по стерневым предшественникам усиливает их засорение сорняками, увеличивает накопление в почве возбудителей гельминтоспориоза, фузариоза, головни и других болезней.
Лучшие предшественники пшеницы – кукуруза, пропашные и зернобобовые культуры. Резко снижают зараженность полей озимой совкой занятые пары (М.В. Болдырев, 1988).
Чистый пар дает возможность заправить поле органическими удобрениями, очистить от сорняков и накопить влагу (Н.И. Шумигин, 1984).
Один из важных и простых путей предотвращения роста засоренности полей заключается в ежегодном чередовании возделываемых культур – севооборот.
Независимо от вида культуры при переходе от бессменного посева к севообороту количество сорняков, в том числе и многолетних резко снижается, а урожай культур возрастает.
Включение в севооборот промежуточных культур усиливает его угнетающее действие на сорняки.
Следовательно, выбирая оптимальный способ чередования и учитывая конкурентную способность культур, сформировать посевы культур со сравнительно небольшим количеством в них сорных растений (С.А. Воробьев, 1991).
В овощных, картофельных и других специализированных севооборотах, особенно без многолетних трав, большое значение имеют промежуточные культуры. Они не только повышают общую продуктивность пашни, но и ослабляют неблагоприятные последствия узкой специализации севооборота. Включение промежуточных культур в такие севообороты изменяет агробиоценоз, снижает засоренность посевов (А.В. Королев, 1988).
Смешанные посевы бобовых с другими растениями изучаются и давно находят применение в различных районах земного шара. Установлено, что такие посевы с биологически совместимыми компонентами являются средством не только увеличения сбора протеина, но и повышения урожая.
На участке со смешанным посевом за счет подбора компонентов с различным строением корневых систем, извлекающих элементы питания и влагу из различных почвенных горизонтов, или растений, у которых критические периоды по отношению к отдельным факторам жизни смещены во времени, а также культур, формирующих оптимальный аппарат фотосинтеза, обеспечивается более полное использование почвенного профиля, влаги, тепла и света, в результате получаются гораздо большие урожаи, чем на участках с чистыми посевами.
Эффективность смешанных посевов во многом определяется биологической совместимостью.
При совмещении в одном посеве двух – трех культур, отличающихся по своей биологии, но биологически совместимых, недостаточный уровень одной из них в результате неблагоприятных для неё условий компенсируется урожаем другой, для которой сочетание факторов роста было более благоприятным. Это положение особенно важно, когда мы сталкиваемся с чрезмерной засоренностью полей.
Таким образом, совместные посевы с бобовыми и другими культурами помимо всего перечисленного помогает избавиться от сорняков (В.А. Бенц, 1974).
Предшественники яровой пшеницы по засоренности делятся на пять групп. К первой группе предшественников, вызывающих наименьшую засоренность, относится картофель, на втором месте стоят рожь и кукуруза, на третьем – горох, на четвертом – многолетние травы и на пятом – озимая и яровая пшеница. Однако оценка их как предшественника зависит от соотношения этих групп сорняков. Например: овес и ячмень обладают более высокой конкурентоспособностью по отношению к сорнякам по сравнению с яровой пшеницей.
Наименьшее количество сорняков отмечается в трехпольном севообороте, так как по ротации культуры проходят свой срок быстро, но в этом звене севооборота необходимо включать чистый, занятый или сидеральный пар. Можно количество полей увеличить до семи, но обязательно включить два поля чистого пара.
С увеличением доли зерновых в севообороте возрастает удельный вес сорняков, размножающихся семенами. Установлена прямая связь между площадью зерновых и численностью сорняков из семейства мятликовые: пырей ползучий, мятлик, овсюг, ежовник обыкновенный и щетинники.
Правильный видовой подбор и чередование таких культур, особенно сочетание зерновых с зернобобовыми и пропашными культурами с применением всех средств борьбы с сорняками, позволяют высевать их после хорошего предшественника подряд 3…4 года без превышения допустимой степени засоренности посевов.
Севооборот сужает видовой состав сорных растений, а значит, и их вредоносность. Так, в опытах ТСХА в бессменных посевах встречалось 38 видов сорных растений, в том числе 15 многолетних, а в севообороте соответственно 29 и 9.
Внедрение в сельскохозяйственное производство интенсивных короткостебельных сортов зерновых культур показало, что в таких посевах засоренность возрастает, а вредоносность сорняков усиливается, В результате потери зерна с сорняков могут достигать 0,5…0,8 т/га.
Особенно вредоносны многолетние сорные растения – осоты, хвощ, пырей. Так, при наличии 10 побегов пырея ползучего на 1 м2 урожайность зерна яровой пшеницы снижается на 28…30%, при 26 побегов – на 48…50% и при 60 побегов – на 70…75%.
Наличие сорняков ведет к развитию болезней и вредителей. Щетинники, василек синий, марь белая, бодяк полевой – переносчики корневой гнили, мозаики злаковых культур (Г.И. Баздырев, 1995).