Гидротермические условия вегетации кукурузы в связи со сроками посева в условиях засушливой зоны

Динамика прохождения фаз роста и развития растениями кукурузы является функцией двух основных составляющих, таких как генетические особенности гибрида и погодно-климатические условия периода вегетации.

Суммы активных температур за каждый из анализируемых периодов развития растений кукурузы конкретного гибрида является величиной постоянной и от сроков посева, по мнению А.Э. Панфилова (2005), практически не зависят: различия по срокам не превышают величины, получаемой за одни сутки. Именно этим обстоятельством в сочетании с варьированием температурного фона обусловлено влияние сроков посева на продолжительность вегетативного и генеративного периодов.

В наших опытах каждому гибриду была присуще своя строго определённая сумма активных температур, набираемая ими по фазам вегетации и не зависящая от изучаемых нами факторов (табл. 27). Некоторое снижение потребности в тепле отмечалось в период прорастания семян на фоне применения регулятора роста Крезацина в предпосевном протравливании семян (протравитель ТМТД- плюс).

Таблица 27 - Сумма активных температур по межфазным периодам развития растений гибридов и популяции кукурузы в зависимости от сроков посева и предпосевного протравливания семян, оС (СтГАУ, засушливая зона, 2004 - 2006 годы)

Продолжєниє таблицы 27

Так, при раннем сроке посева во время прорастания семян среднесуточная температура составила в среднем +12,7 оС (начальная - +7.+8 оС) и всходы появились через 15 суток.

К аналогичным выводам приходит и А.Э. Панфилов (2005) указывая, что относительно медленное прогревание почвы в период прорастания семян ранних сроков посева приводит к увеличению его продолжительности по сравнению с поздним сроком в среднем на 4 - 5 суток. По данным Д.С. Корыстиной (2004) этот разрыв может достигать ещё больших величин. Так, разница в продолжительности периода «посев - всходы» при раннем сроке посева (1 = +7,5оС) и позднем (1 = +14,8.15,0 оС) составляет 7 - 8 суток.

Ограничительным и, следовательно, значимым фактором является связанная с ранними сроками посева высокая вероятность понижения температуры почвы за пределы биологического минимума, так как к посеву при данном сроке приступают на его границе - +7.+8 оС. Хотя степень повреждения растений при этом в большой мере зависит от уровня температур, экспозиции и генотипа, а снижение температуры до уровня, связанного с массовой гибелью семян и проростков (+4.+6 °С), за анализируемый период при раннем сроке посева ни в один из изучаемых годов исследований не наблюдалось.

Таблица 28 - Среднесуточная температура воздуха по межфазным периодам развития растений гибридов и популяции кукурузы в зависимости от сроков посева и предпосевного протравливания семян, оС (СтГАУ, засушливая зона, 2004 - 2006 годы)

По данным Р. Miedema (1982), среднесуточная температура почвы в +6 оС при продолжительности 5 - 7 суток может вызывать задержку или временную остановку процессов прорастания семян и не сопровождаться регистрируемыми последствиями для дальнейшего продукционного процесса.

Это хорошо согласуется с данными G. Spraque (Com production, 1960), который утверждал, что продолжительность фазы «посев - всходы» в основном определяется температурой и влажностью почвы: в наиболее благоприятных условиях она составляет 6 - 10 суток, в неблагоприятных 20 - 25 суток и более. Чем выше температура почвы, тем короче, по мнению G.Spraque (Corn production

1960. , период от посева до всходов. Д.С. Корыстина (2004), проведя регрессионный анализ взаимосвязи температурных параметров в период прорастания семян кукурузы и продолжительностью периода «посев - всходы», уточняет, что повышение температуры почвы на 1 оС приводит к сокращению периода прорастания в среднем на 1 сутки (r = - 0,962). По данным А.Э. Панфилова (2005), применительно к условиям Челябинской области, при высоком коэффициенте обратной корреляции (r = - 0,910) каждый градус обеспечивает появление всходов кукурузы на 1,1...1,5 суток раньше. В наших опытах - на 0,7.0,9 суток при высоком коэффициенте обратной корреляции равном - 0,9537 (рис. 9, табл. 29). Как видим, общее направление тенденции одинаковое, а расхождения в результатах наших наблюдений и вышеперечисленных авторов по темпам прорастания семян кукурузы объясняются различной скоростью нарастания среднесуточных температур и их градиента, зависящих от агроклиматической зоны возделывания культуры

(М1еёеша, 1982). Подтверждается это и тем фактом, что в условиях Средней Германии на фоне +15 оС среднесуточных температур всходы появляются на 10 день (Кукуруза, 1999), в наших опытах (Центральное Предкавказье) - на 13 день, в условиях Южного Зауралья - на 15 сутки (Корыстина, 2004; Панфилов, 2005). Таблица 29 - Корреляция между отдельными факторами продолжительностью межфазного периода развития растений кукурузы «посев - всходы» (СтГАУ, засушливая зона, 2004 - 2006 годы)

среднесуточной температурой воздуха (оС) и продолжительностью периода «посев - всходы» (сутки) у гибридов кукурузы (СтГАУ, засушливая зона, 2004 - 2006 годы)

Таким образом, адекватная реакция прорастающих семян на температурный режим почвы позволяет давать вероятностный прогноз продолжительности рассматриваемого периода. Наблюдения за дальнейшим развитием растений кукурузы в их взаимосвязи с температурными параметрами показали, что если на ранних этапах развития более благоприятными были погодно-климатические условия при более поздних посевах, то, начиная с фазы цветения это можно сказать о раннем посеве. При нём цветение метелки и початка растений кукурузы проходили при более щадящих температурах и лучшей влагообеспеченности, а период налива зерна, когда потребность в тепле возрастала, наоборот, при более высоких среднесуточных температурах.

Так, при раннем сроке посева среднесуточная температура воздуха за период «всходы - цветение» колебалась от 18,9 оС у раннеспелого гибрида Машук 170 до 19,9 оС у среднепозднего гибрида Эрик. При рекомендуемом сроке посева она была выше на 1,7.. .1,9 оС, а при позднем сроке посева - на 2,5...3,2°С.

К аналогичному заключению приходит и А.Э. Панфилов (2005), указывая, что в условиях Южного Зауралья температурным режим, на фоне которого происходило дальнейшее, после появления всходов, развитие растений в значительной степени обусловлен сроками посева. В вегетативный период (всходы — вымётывание) наблюдалось некоторое преимущество позднего срока по среднесуточной температуре воздуха (в среднем на 1,1 °С в южной лесостепи и на 1,6 °С - в северной), однако ранний срок в обеих зонах создавал более благоприятный режим в период созревания.

Кроме того, ранний срок посева, обеспечивая цветение и опыление в более ранние сроки, снижал риск попадание этой фазы на период отсутствия осадков и засухи. Значимость данной фазы развития заключается в том, что кукуруза, являясь высокоурожайной культурой, в течение периода вегетации предъявляет довольно высокие требования к общим ресурсам воды (Сыкало, 1976; Толорая, 2000). Но потребление воды кукурузой - процесс неравномерный во времени. Максимальное использование её начинается за 10 суток до цветения и заканчивается через 20 суток после него, что составляет критический период водопотребления (Володарский, 1986). Засуха в этот период приводит к нарушениям в процессе опыления початков вплоть до появления бесплодных растений и, естественно, снижению сбора зерна (Логачев, 1973). В наших опытах анализ метеорологических параметров показал, что если при раннем сроке посева раннеспелых гибридов Машук 170 и Росс 199 в критический период выпало в среднем за годы исследований 64 мм осадков, а при позднем - 42 мм осадков, то для среднепоздних гибридов Эрик и Краснодарский 410 - это составило 42 мм и 33 мм осадков, соответственно. Как видим, количество осадков за данный период при переносе сроков посева с ранних на поздние даты сократилось на 52 и 27 % соответственно по раннеспелым и среднепоздним гибридам. При этом необходимо добавить, что в один год из трёх лет испытаний цветение гибридов поздних сроков посева пришлось на период засухи, когда за месяц не выпало ни миллиметра осадков. Это является крайне негативным моментом, так как наивысшая урожайность кукурузы обеспечивается при тех сроках посева, когда цветение растений протекает в наилучших условиях увлажнения (Дроздов, 1949).

Это хорошо коррелируется с данными А.Э. Панфилова (2005), согласно которым посевами кукурузы именно ранних сроков более эффективно используются ресурсы влаги. Различия в пользу раннего срока по запасам доступной влаги при посеве и в фазу всходов составили в среднем 102 и 147 т/га, соответственно. А в условиях недостаточной влагообеспеченности ранний посев обеспечивал более благоприятное распределение осадков, когда на фоне поздней июльской засухи превышение их суммы в критический период было шестикратным.

Поэтому, при дефиците влаги в почве и влажности воздуха в период цветения на фоне высоких дневных температур середины лета в засушливых регионах предельно ранние сроки посева могут быть связаны не с оптимальными требованиями кукурузы к факторам внешней среды, а с необходимостью ухода от летней засухи. Аналогичный подход обосновывает А. А. Жученко (1988), имея в виду адаптацию растений к природным факторам, редко сочетающуюся в оптимуме.

Второй положительный момент при ранних сроках посева кукурузы состоит в том, что чем раньше проходит опыление, тем больше солнечной энергии получают зерна в процессе своего развития, тем полнее может быть реализован биологический потенциал генотипа.

Как видим, временной интервал между наступлением фаз развития растений кукурузы «всходы» и «цветение» в значительной степени зависит от внешних условий, связанных со сроками посева и годами исследований. Так, выявлен высокий коэффициент парной обратной корреляционной связи продолжительности периода листообразования растений гибридов и популяции кукурузы со среднесуточной температурой воздуха за тот же период (табл. 30). Выявлена также средняя, переходящая в слабую, корреляционная связь продолжительности межфазного периода «всходы - цветение» с суммой активных температур за тот же период

Таблица 30 - Корреляция между отдельными факторами и продолжительностью межфазного периода развития растений кукурузы «всходы - цветение метелки» (СтГАУ, засушливая зона, 2004 - 2006 годы)

В отличие от начального, вегетативного развития, продолжительность генеративного развития, то есть интервал времени от цветения початков до созревания, постоянен для каждого гибрида, Обязательным условием при этом является прохождение данного межфазного периода в оптимальных для кукурузы температурных границах.

Слабо зависела продолжительность генеративного периода развития растений кукурузы и в опытах других авторов (Панфилов, 2001, 2005). Так, по данным Д.С. Корыстиной (2004) отмечалось незначительное варьирование (V = 0.5,9 %) продолжительность периодов от вымётывания до молочно-восковой и от молочно-восковой до восковой спелости у различных по скороспелости биотипов кукурузы.

Связано это с ослаблением реакция растений кукурузы на условия теплообеспеченности в генеративный период (Ильин, Гаценбиллер, 1995). Главное здесь - наличие оптимальных температурных параметров в пределах +20.+28 оС (Физиология сельскохозяйственных., 1969) и бездефицитное увлажнение (Панфилов, 2005).

Дальнейшее изучение этого вопроса показало, что при поздних сроках посева среднепоздних гибридов (Эрик, Краснодарский 410), несмотря на очень небольшой отрезок времени от посева до всходов, вегетационный период кукурузы более продолжительный, чем при раннем сроке посева - на 12 суток. Объясняется это тем, что созревание растений (данной группы спелости) происходит в более поздний период (конец сентября - начало октября), когда среднесуточные температуры воздуха заметно ниже, чем в конце августа и начале сентября и, самое главное, находятся в пределах субоптимальных для кукурузы температур.

Субоптимальные температуры (+10.+18 оС), лежащие выше порога повреждения растений кукурузы, но ниже оптимума, по мнению ряда авторов, оказывают на них отрицательное влияние, когда наблюдается существенное снижение сборов кукурузы (Безвиконный, Узьянова, 1981 и др.). Так, при снижении температуры воздуха до +15.+17 °С замедляется развитие растении и накопление сухого вещества, при +12 °С, как правило, резко замедляется метаболизм (Бантинг, 1983), а при охлаждении до +10 °С, по мнению Л.С. Лукаткина и Т.Н. Еремкиной (2002), обнаруживается нарушение дыхания, а также снижение энергетической эффективности окисления и фосфорилирования. Развитие растений кукурузы при этом останавливается.

Это же было отмечено и в отношении растений близкого к ним по скороспелости среднеспелых гибридов (РИК 345, Краснодарский 382), у которых отмечалось удлинение межфазного периода «цветение метелки - полная спелость» при позднем сроке посева на четыре дня по отношению к раннему сроку посева.

На данную тенденцию указывает и Ю.И. Чирков (1969), подчеркивая, что созревание растений кукурузы при суботмимальных температурах быстрее проходит при их повышении. При этом в зависимости от условий окружающей среды, различия по продолжительности периода налива зерна у разных гибридов могут составлять 10-20 суток. Это всё указывает на больший потенциал раннего срока посева по сравнению с рекомендуемым и, особенно, поздним сроками.

Анализ взаимосвязи продолжительности вегетационного периода у всех гибридов кукурузы с температурными параметрами за этот же период показал их высокую обратную корреляцию (таблица 31).

Таблица 31 - Коррєляция мєжду отдєльньіми факторами и продолжитєльностью пeриода вeгeтации раcтeний кукурузы (СтГAУ, засушливая зона, 2004 - 200б годы)

С повышением среднесуточной температуры воздуха за период вегетации гибридов кукурузы на 1 оС продолжительность последнего сокращалась в среднем на 10 суток (г gt; 0,75). Варьирование общей продолжительности вегетационного периода под влиянием условий вегетации в основном обусловлено колебаниями среднесуточных температур за период «всходы - цветение» и, как следствие, продолжительности данного периода (г = - 0,8545 и 0,9355 соответственно), что и определяет их в качестве главных прогнозных и классификационных показателей.

Обобщая выше изложенное, можно охарактеризовать основные изменения в условиях вегетации кукурузы, связанные со смещением сроков посева со второй половины мая на вторую половину апреля, следующим образом:

• снижение температуры почвы и воздуха в период прорастания и в первую половину вегетационного периода до уровня, в той или иной мере задерживающего развитие растений, но не вызывающего их повреждении;
• оптимизация теплового режима в генеративный период и повышение эффективности использования тепловых ресурсов;
• улучшение влагообеспеченности растений в период «посев - всходы» и в критический период на засушливом фоне.

Таким образом, для более полного проявления потенциальных возможностей продуктивности гибридов большое значение имеет разработка приемов сортовой агротехники, в частности установление дифференцированных сроков посева для условий разных почвенно-климатических зон, на что указывают и многие другие авторы (Толорая и др., 2003).