Урожай кукурузы и изменение климата

Выращивание кукурузы и изменение климата

Выращивание кукурузы и изменение климата

В Украине в результате изменения климата погодные условия в регионах станут почти одинаковыми. Впрочем, будет увеличиваться количество лет с аномальными явлениями. В Степи засушливые условия будут усиливаться. Это повлияет на объемы растительной продукции – в частности, приведет к сокращению производства кукурузы.

[]
1 Step 1
ПОЛУЧАЙТЕ ЦЕНЫ НА СЕМЕНА ПРЯМО НА ВАШ EMAIL
keyboard_arrow_leftPrevious
Nextkeyboard_arrow_right

Технология выращивания кукурузы на зерно в Украине

Засуха является одним из основных факторов, лимитирующих дальнейшее расширение производства кукурузы в Украине. Она возникает при длительном отсутствии дождей и сопровождается высокой температурой и солнечной инсоляцией. Чаще отмечается атмосферная засуха, которая характеризуется низкой относительной влажностью воздуха (18-20% и ниже), к ней может добавиться еще и грунтовая, возникающая вследствие недостатка доступной для растений влаги в почве. По интенсивности, в зависимости от сезона обезвоживания и степени перегревания, различают слабую, среднюю, сильную и очень сильную засухи.

В основном значительный ущерб засуха наносит в начале налива зерна; когда же она имеет место в период интенсивного роста растений, то в основном приводит к уменьшению проявления морфологических признаков. Если засуха усиливается постепенно, растения успевают приспособиться к сложившимся условиям (замедляют рост и развитие, уменьшают испарение воды и т.д.). Таким образом, засухоустойчивые формы могут сформировать удовлетворительный урожай, если засушливая погода изменится на благоприятную.

Опаснее комбинированная засуха, когда недостаток влаги в почве сопровождается неблагоприятным воздействием сухого горячего воздуха. При сильной или продолжительной засухе происходят глубокие изменения в тканях растений, резко нарушается функционирование систем жизнедеятельности, что вызывает их гибель. Мощность воздействия повышенной температуры на урожай кукурузы также зависит от интенсивности и длительности ее действия.

Новые приоритеты в технологии выращивания кукурузы

Проблема изменения климата влияет на агротехнику выращивания поздних яровых культур. Меняются приоритеты биотипов:

  • предпочтение отдается скороспелым формам как менее ресурсоемким генотипам,
  • смещаются сроки высева и сбора на более ранние,
  • увеличивается плотность агроценоза.

В итоге приобретают популярность нетрадиционные севообороты, благодаря которым, в частности, становится возможным получение двух урожаев в год. Основным фактором эффективного использования вегетационного периода в севооборотах степной зоны является наличие в зернопроизводстве скороспелых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, устойчивых к повышенным температурам и ограниченному водоснабжению.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

Изменение климата, развитие инфраструктуры переработки, экономическая составляющая и успехи в селекции по скороспелости обусловили распространение кукурузы в северных странах Европы. Подобные процессы происходят и в Украине. С 2001г. наблюдается устойчивый рост посевных площадей кукурузы, особенно в зоне Лесостепи, а с 2004 г. – и на Полесье (табл. 1). Например, в 1991-1995 гг. в Черниговской области в среднем высевали 21,9 тыс. га кукурузы, а уже в 2006-2010 гг. – 160,6, в 2011-2015 гг. – 329,5 тыс. га. В Киевской области площади под кукурузой увеличились в течение указанных лет от 33,2 до 259,2 тыс. га, в Сумской – от 30,0 до 291,4, Хмельницкой – от 41,2 до 190,3, Винницкой – от 78 0 до 303,0 тыс. га. Значительно выросли площади выращивания кукурузы в Полтавской, Черкасской, Харьковской, Кировоградской областях.

Анализ погодных условий в центральной зоне Днепропетровской области за период с 1994 по 2015 гг. показал, что практически каждый третий год наблюдается засуха, в результате чего урожайность зерна гибридов кукурузы в конкурсном испытании снижается в среднем на 2,87 т / га (табл. 2 ), однако она меньше влияла на уборочную влажность зерна (повышение в среднем на 1,0%). Причем в относительно благоприятные годы засуха тоже наблюдалась, но меньшей интенсивности, или же основная часть осадков приходилась на критический период развития растений, что ослабляло негативные последствия стресса.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

Показатели средней урожайности зерна гибридов кукурузы в относительно благоприятные годы указывают на то, что оценку потенциальных возможностей гибридов кукурузы в Украине можно проводить только на орошении или в более благоприятных по увлажнению регионах (Лесостепь и Полесье). Подтверждает это и тот факт, что за 21 год исследований в ГУ ИРК НААН только 2005 и 2011 годы характеризовались оптимальными условиями и формированием средней урожайности зерна на уровне 8,96 и 9,54 т / га. Однако анализ исследований по пятилеткам показал устойчивый рост средней урожайности в испытании гибридов от 5,69 (1995-1999 гг.) до 6,66 т / га (2011-2015 гг.) с устойчивым снижением влажности зерна при сборе от 22 4 до 15,4%. Темпы снижения средней влажности зерна при сборе впечатляют: во вторую пятилетку он составил 3,58%, в третью – 2,1, в четвертую – 1,3%, что в итоге обеспечило практически базовую влажность. Поэтому в этом плане изменение климата в Украине положительно сказалась на урожайности кукурузы и экономике ее производства благодаря уменьшению расходов на сушку, и в свою очередь, способствовало расширению производства этой культуры.

Варьирование урожая зерна в благоприятный 2005-й и стрессовый 2006 год в различных климатических зонах Украины объясняет причины вынужденного спада в динамике роста площадей под кукурузой в Степи и, наоборот, резкого увеличения в Лесостепи (табл. 3). Исходя из приведенных данных, можно сделать вывод, что стабильную урожайность зерна кукурузы можно получить в Лесостепи и на орошении – в Степи. Однако в связи с тем, что площади орошаемых земель за последние 30 лет сократились в 6,5 раза, выращивание кукурузы здесь не имеет определяющего влияния на объем ее производства, а в приоритете в условиях орошения лучше размещать семеноводческие посевы.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

Относительно  коэффициента варьирования урожайности зерна, то в зоне Степи он остается на высоком уровне независимо от года, что объясняется резкими изменениями погодных условий в зависимости от подзоны и наличием пунктов, где засуха проявляется с разной интенсивностью практически ежегодно. Так, на Розовской исследовательской станции (Запорожская обл.) средняя урожайность зерна гибридов кукурузы в 1999-2015 гг. колебалась в пределах 1,18-6,37 т / га, а в Селекционно-генетическом институте (Одесса) за тот же период – от 1,42 до 6,17 т / га (за 17 лет исследования среднюю урожайность свыше 4,0 т / га получали соответственно в течение шести и четырех лет). Поэтому в Южной Степи сегодня рискованно размещать посевы кукурузы без орошения, но использование этих экстремальных условий для оценки гибридов является важным этапом в процессе создания засухоустойчивых форм. Для производства гибридов кукурузы благоприятные условия складываются в Северной Степи (зона размещения ДУ ИРК НААН) и, особенно, в северо-западном его регионе. На Полесье основными факторами, лимитирующими развитие кукурузы, являются прохладная погода весной и осенью и недостаточная сумма эффективных температур. Такие условия часто повторяются в относительно влажные годы, в частности 2005г., что тоже приводит к снижению урожая.

Поиск оптимальных биотипов для выращивания кукурузы на зерно в Украине

В процессе создания оптимальной модели гибрида для засушливых условий Степи важным показателем является скороспелость, которая определяет принадлежность генотипа к экологической группе – то есть юго или юго-западный, интенсивный или гомеостатический тип. Доминирование скороспелых генотипов в формировании производственного агроценоза в Степи как средство повышения засухоустойчивости кукурузы стало современным трендом сортовой политики. Если сейчас среднеранние гибриды «подвигают» среднеспелые, то среднераннюю группу прогнозируемо могут потеснить и раннеспелые гибриды – как группа, которая требует меньше влаги для завершения вегетации. Соответствующее ориентирование обусловлено эволюционно обоснованным подходом в селекции по повышению урожайности зерна путем сокращения вегетативной части онтогенеза и, соответственно, увеличение генеративной.

Переориентация производства на скороспелые биотипы в Украине происходила последовательно, наряду с успехами в селекции и постепенным изменением климата. Так, в системе земледелия Днепропетровской области (1988 г.) в зерновых севооборотах основное внимание рекомендовали уделять среднеспелым гибридам (55-60%) и в небольшой степени – среднеранним (25-30%) как наиболее адаптированным к условиям зоны. Выращивать в этой зоне раннеспелые гибриды не рекомендовалось. В начале XXI века. преференции изменились, и в системе ведения сельского хозяйства Днепропетровской области (2005.) рекомендуется следующие соотношения гибридов кукурузы: раннеспелые – 10-15%, среднеранние – 30-35, среднеспелые – 45-50 и среднепоздние – 5-10%. Динамичный рост с 2008 объемов производства зерна кукурузы в стране расставил новые акценты в гибридном составе – предпочтение отдавалось скороспелым генотипам.

Таким образом, на сегодня в Северной Степи рекомендуемое соотношение различных биотипов выглядит так: раннеспелые – 25%; среднеранние – 30; среднеспелые – 30 и среднепоздние – 15%. Изменение соотношения раньше рекомендованного структурного состава гибридов кукурузы обусловлено ​​не только экономическими факторами (низкая влажность зерна в период уборки), но и прогрессом в селекции засухоустойчивых раннеспелых и среднеранних форм, и возможностью скороспелых генотипов частично избегать стресса благодаря ускоренному развитию и более раннему накоплению сухого вещества.

Анализ средней урожайности зерна по группам спелости гибридов конкурсного испытания 21 года исследования выявил нарушения биологической закономерности, в частности, повышение ее уровня с ростом продолжительности вегетации, особенно в стрессовые годы. Если в неблагоприятные 1994, 1996 и 1999 гг. биологическая тенденция роста урожайности зерна сохранялась, то в условиях 2006-2009 и 2014-2015 гг. преимущество по урожайности зерна имели среднеранние гибриды (табл. 4). Это свидетельствует о благоприятном прогнозе для распространения именно скороспелых биотипов гибридов кукурузы в производстве степной зоны.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

В указанные периоды наблюдалось превышение урожайности среднеранней группы гибридов над среднеспелыми в среднем на 0,22, а среднепоздними – на 0,45 т / га. Среднепоздняя группа гибридов уступала даже раннепоздним гибридам в среднем на 0,17 т / га.

Однако общее рассмотрение конкурсного испытания, в среднем за 21 года исследований, выявляет пока сохранение биологической закономерности по урожайности зерна гибридов кукурузы в зависимости от группы спелости, то есть урожайность возрастала при увеличении продолжительности вегетационного периода (табл. 5). Аккумуляция приоритетов скороспелых гибридов кукурузы в стрессовых условиях еще недостаточна для изменения глобальных выборок, в частности, в последнее время наблюдается улучшение климатических условий для этой культуры.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

Отличие в урожайности зерна гибридов различных групп зависела от условий года: так, при благоприятных условиях этот показатель находился на уровне между раннеспелыми и среднеранними формами – 0,44 т / га; среднеранними и среднеспелыми – 0,18; среднеспелыми и среднепоздними – 0,07 т / га, тогда как в стрессовых условиях – соответственно 0,33; 0,25; 0,21 т / га. Интересно отметить, что наибольший разрыв в показателях урожайности зерна наблюдается между раннеспелыми и среднеранними группами спелости. Однако в дальнейшем дистанция средних значений выборок гибридов по спелости уменьшается, к тому же нивелирование показателей интенсивнее происходит в благоприятные годы.

Выявлено также стабильное уменьшение влажности зерна при сборе кукурузы в благоприятные годы, в частности, в раннеспелой группе гибридов – на 0,6%; среднеранней – на 0,7; среднеспелой – на 0,8 и в среднепоздней максимальное – на 1,5%. Соответствующая тенденция связана с изменениями климата, увеличением продолжительности безморозного периода и, как следствие, ростом урожайности зерна, уменьшением количества экстремальных лет (хотя наблюдались обратные тренды, то есть уменьшение влажности зерна при сборе урожая в стрессовые годы испытания).

Как отмечалось выше, распределения гибридов по типу их реакции на условия выращивания в значительной мере зависят от их группы спелости. Так, на среднеспелые и среднепоздние гибриды в степной зоне приходится около 45% площадей посева кукурузы, и поэтому определяющим фактором их стабильности в условиях значительного варьирования погоды является не только устойчивость к засухе, но и положительная реакция на благоприятные условия. С учетом этого наиболее ценными являются пластические формы. Вообще среднепоздние гибриды считаются интенсивным типом, поскольку они требуют больше ресурсов для реализации своего потенциала, что и приводит часто к меньшей их урожайности по сравнению с среднеспелыми. Спрос на такие формы стремительно падает из-за немотивированной экономической целесообразности производства и сокращения площадей под кукурузу на Юге Украины, в частности на орошении. Но перспективу эти генотипы имеют по реализации программы производства биотоплива и созданию форм с ускоренной влагоотдачей во время созревания и одновременно с большей устойчивостью к засухе.

Проблема селекции засухоустойчивых гибридов определяется дефицитом необходимого исходного материала, так как ранее раннеспелые формы создавали только для регионов с ограниченным температурным ресурсом, поэтому первоочередной задачей было улучшение холодоустойчивости. Характерно, что в последние годы заметно участились засухи даже в зоне Полесья. В связи с этим сформированы два экологических типа скороспелых генотипов – северный, который характеризуется высокой холодостойкостью и быстрыми темпами накопления сухого вещества, и южный – для которого характерна повышенная засухо и жаростойкость, что в итоге может привести как к более медленному накоплению сухого вещества, так и к ускоренной влагоотдаче на завершающих этапах созревания зерна.

Результаты испытаний гибридов кукурузы при выращивании  на зерно

Исследования гибридов кукурузы селекции ГУ Институт зерновых культур НААН в конкурсном испытании в разные годы позволило дифференцировать их по реакции на определенную среду выращивания (табл. 6). Данные за 2012 г. не были включены в анализ из-за чрезмерно стрессовых условий года и нивелирования способности среды к реальной дифференциации генотипов.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

По результатам общей оценки, лучше оказались гибриды ДО Гарант, Визави, Немиров, ДН Паланок, что в среднем за четыре года исследований превысили стандарт ДКС2870 на 1,83-1,21 т / га. Отличается группа гибридов разной экологической направленности, и ценными среди них есть формы с универсальным типом реакции на изменения условий выращивания, в частности ДН Гарант, ДН Пивиха, Апрельский 187 МВ, Немиров, которые характеризовались минимальной величине варьирования разницы в показателе урожайности зерна по годам – 2, 34-2,62 т / га.
Самый популярный среди гибридов – Днепровский 181 СВ используется в производстве уже в течение 13 лет. Широкая адаптивность этого гибрида на регистрации позволила распространять его в Украине, Беларуси и России, но сегодня на его замену предлагается генетически родственная форма – ДО Пивиха, который характеризуется улучшенной урожайностью, устойчивостью ниже уборочной влажностью зерна и имеет соответствующие зоны допуска с 2014- 2015

В целом ассортимент этой группы достаточно узкий и состоит, в основном, из генотипов ФАО 180-190, поскольку использование более раннеспелых форм приводит к значительному снижению урожайности гибридов. Хотя в последнее время прослеживается заметный прогресс в создании адаптированных, высокопроизводительных гибридов, пригодных для выращивания в условиях Степи (частично удалось преодолеть генетическое «плато» производительности, которое 15-20 лет назад мешало распространению раннеспелых форм).

На очереди – создание сверхраннеспелых форм ФАО 130-160, которые могут прогрессивно изменить устоявшиеся системы земледелия, в частности использование кукурузы как второй культуры в послеукосных и пожнивных посевах.

Гибриды среднеранней группы спелости представлены традиционно наибольшим количеством образцов (табл. 7). Следует заметить, что группа ФАО 200-300 включает гибриды со значительными биологическими и генетическими различиями. Так, подгруппа образцов ФАО 200-240 значительно отличается по урожайности зерна, его стабильности и влажности зерна во время уборки и т.д. от форм ФАО 250-290. Соответствующие отличия необходимо учитывать при их внедрении, популяризации и технологии выращивания. Так, гибриды первой подгруппы по генетике и биологии ближе к подгруппе раннеспелых форм, которую в среднем превышают только на 0,1 т / га, а за влажностью зерна при сборе – на 0,1%. Тогда как по сравнению с гибридами второй подгруппы, разница в этих показателях существенная – 0,45 т / га и 1,0% соответственно. В этих двух подгруппах даже в гетерозисных моделях доминируют различные генетические плазмы: в первой – в основном Айодент × Европейская кремнистая (характерна для гибридов), а во второй – Айодент × Ланкастер.

Урожай кукурузы и изменение климата

Урожай кукурузы и изменение климата

Среди форм ФАО 200-240 особого внимания заслуживает гибрид Оржица 237МВ, зарегистрированный в Украине, России и Беларуси, и его реципрокная форма – ДО Злата.

Во второй группе (ФАО 250-290) отличаются, в основном, новые гибриды – ДО Рубин, ДМ Бенефис, ДБ Хотин, ДН Свитязь, которые в среднем за четыре года исследований сформировали урожайность на уровне 8,82-8,48 т / га . Показательно, что во второй группе только четыре гибрида за весь период испытаний в среднем имели урожайность зерна ниже средней популяционной – 7,86 т / га (по реакции на условия года их можно отнести к генотипам экстенсивного типа), тогда как в подгруппе ФАО 200 -240 превышали показатель средней за опытом урожайности только три гибрида. Соответствующий уровень урожайности и стабильности гибридов достигается благодаря их устойчивости к стрессовым условиям летнего периода, прежде всего к засухе.

Вывод:

Таким образом, по данным многолетних исследований, выявлено усиление значения скороспелых гибридов кукурузы в сельскохозяйственном зернопроизводстве Украины. Отмечено, что изменения климата за 21 год исследований положительно влияли на уровень урожайности зерна гибридов кукурузы – рост почти на 1 т / га и уменьшение влажности зерна во время уборки на 7%. Внедрение гибридов кукурузы раннеспелой и среднеранней групп спелости в зоне Степи требует формирования нового исходного материала южного экотипа.

В. Черчель, канд. сельскохозяйственных наук, ГУ Институт зерновых культур НААН

Мы используем файлы cookie, чтобы подбирать для вас подходящий контент. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять