Продукционный потенциал яровой пшеницы и основные пути его реализации в условиях юго-востока Западной Сибири

Размах варьирования, %

средне-ранние

средне-спелые

средне-поздние

твёрдые

средне-ранние

средне-спелые

средне-поздние

твёрдые

посев - всходы

всходы - кущение

кущение - колошение

посев - колошение

колошение - восковая спелость

посев - восковая спелость

* В числителе - лесостепная зона; ** в знаменателе - степная зона

Из межфазных периодов начала вегетации наименьшей изменчивостью в лесостепной зоне характеризуется период кущение - колошение, в степной зоне все межфазные периоды варьировали в широких пределах.

Изменяя продолжительность отдельных межфазных периодов начала вегетации в соответствии с экологическими условиями, растения яровой пшеницы в меньшей степени изменяют в целом начальный период развития. Наименьшей вариабельности он подвержен в степи, особенно у твёрдых сортов.

У всех групп сортов вегетативный период был продолжительнее и менее изменчив по сравнению с репродуктивным периодом.

Изменчивость продолжительности вегетационного периода проявилась по сортам по-разному, но в целом она была более низкой по сравнению с изменчивостью времени протекания отдельных межфазных периодов. Наиболее стабильным вегетационный период был у среднепоздних сортов в степной зоне. Это можно объяснить тем, что среднепоздние сорта обладают в целом большой внутренней устойчивостью процессов роста и развития и менее резко реагируют на изменение условий выращивания (Дорофеев В.Ф., 1967).

Вегетационный и все межфазные периоды у сортов всех групп спелости были короче в лесостепной зоне. Скорейшее созревание зерна в данных условиях обеспечивается сильным дневным напряжением тепла и более высокой суточной амплитудой дневных и ночных температур, что дает возможность созревания при меньших (на 100 - 150^оС) суммах биологически активных температур. Кроме того, по мнению В.А. Зыкина и др. (2000) продолжительность дня, при прочих равных условиях, оказывает влияние на сроки колошения пшеницы и на вегетационный период в целом. В условиях более длинного дня в северных районах, колошение у яровой пшеницы наступает на 3 - 5 дней быстрее и способствует скорейшему созреванию.

Продолжительность вегетационного периода находится в тесной взаимосвязи с природно-климатической зоной (r = + 0,80), метеоусловиями года (r = + 0,75), с сортовыми особенностями установлена положительная средняя корреляция (r = + 0,50). Взаимодействие всех факторов с продолжительностью вегетационного периода связаны тесной положительной связью (r = + 0,92).

Взаимосвязь между продолжительностью отдельных межфазных периодов развития растений яровой пшеницы. У сортов всех групп спелости сильная положительная взаимосвязь установлена между межфазными периодами кущение - колошение и колошение - восковая спелость, колошение - восковая спелость и вегетационный период; средняя положительная между периодами кущение - колошение и посев - восковая спелость у всех сортов, а также посев - колошение и посев - восковая спелость у среднепоздних и твердых сортов (табл. 2).

Все существенные связи периода посев - всходы с остальными межфазными и вегетационным периодами являются отрицательными, отличаясь по тесноте. Это указывает на важное влияние продолжительности появления всходов на дальнейшее развитие растений яровой пшеницы.

Взаимосвязи между остальными межфазными периодами отличаются по сортам, как по направленности, так и по тесноте проявления.

Разнообразный характер взаимодействия между межфазными периодами может указывать на то, что продолжительность вегетационного и межфазных периодов является одной из возможностей, изменение которых позволяет растению приспособиться к экологическим условиям среды обитания, реализуя при этом потенциальные генетические возможности.

Таблица 2 - Коэффициенты корреляции между продолжительностью межфазных периодов яровой пшеницы (1981 … 2003 гг.)

Межфазные периоды	Группа сортов
	сред-нера-нние	сред-несп-елые	сред-непо-здние	твёр-дые
посев - всходы - всходы - кущение	+0,17	+0,03	-0,69	-0,33
посев - всходы - кущение - колошение	-0,14	-0,19	+0,06	-0,51
посев - всходы - посев - колошение	+0,37	+0,22	+0,11	-0,39
посев - всходы - колошение - восковая спелость	-0,16	-0,21	-0,46	+0,23
посев - всходы - посев - восковая спелость	-0,25	-0,42	-0,52	-0,29
всходы - кущение - кущение - колошение	-0,37	-0,67	+0,08	-0,72
всходы - кущение - посев - колошение	+0,32	-0,13	+0,33	-0,15
всходы - кущение - колошение - восковая спелость	+0,10	+0,15	+0,26	-0,41
всходы - кущение - посев - восковая спелость	-0,30	+0,04	+0,61	-0,41
кущение - колошение - посев - колошение	+0,66	+0,75	+0,91	+0,72
кущение - колошение - колошение - восковая спелость	-0,32	-0,43	-0,08	+0,17
кущение - колошение - посев - восковая спелость	+0,16	+0,26	+0,58	+0,63
посев - колошение - колошение - восковая спелость	-0,39	-0,56	-0,12	-0,04
посев - колошение - посев - восковая спелость	+0,18	+0,18	+0,60	+0,54
колошение - восковая спелость - посев - восковая спелость	+0,78	+0,66	+0,67	+0,77

Зависимость урожайности от продолжительности вегетационного и межфазных периодов. Средняя урожайность у среднеспелого сорта Иртышанка 10 составила в лесостепной зоне 2,91 т/га, в степной 2,75 (разница 5,5 %), у среднераннего сорта Тулунская 12 соответственно - 2,82 и 2,50 т/га (разница 11,3 %) (табл. 3).

Таблица 3 - Изменчивость урожайности яровой мягкой пшеницы (1989 - 1999 гг.), т/га

Природно-климатическая зона	Иртышанка 10	Тулунская 12
	колебания	средняя	V, %	колебания	средняя	V, %
лесостепная	1,39 - 4,55	2,91	43,6	1,25 - 4,21	2,82	54,6
степная	1,37 - 4,04	2,75	56,5	1,13 - 4,47	2,50	65,4

Экологические условия лесостепи обоим сортам позволили сформировать более высокую урожайность по сравнению с условиями степи. Разница по урожайности между сортами в лесостепи составила 3,1 %, в степи 9,1.

Наибольшей изменчивости урожайность обоих сортов подвергается под влиянием метеорологических условий лет исследований. Урожайность обоих сортов сильнее варьирует в условиях степной природно-климатической зоны. Это указывает на более экстремальные условия данной территории, и как показывают дальнейшие исследования, основным лимитирующим фактором в данных условиях является влага. Причем отрицательное воздействие низкого уровня осадков усугубляется подземными пустотами, связанными с угольными выработками.

Для выявления зависимости формируемой урожайности от продолжительности вегетационного и межфазных периодов нами проведен корреляционный анализ. Установлена высокая положительная зависимость урожайности от продолжительности межфазного периода кущение - колошение (r = + 0,61). Влияние продолжительности периода посев - колошение и в целом вегетационного периода на урожайность оценивается положительной средней связью (r = + 0,39 и + 0,44).

Особенности вегетации и формирования урожайности яровой твёрдой пшеницы. Продолжительность межфазных периодов яровой твердой пшеницы слабо коррелирует с сортовыми особенностями (r = до 0,24) и в основном определяется природно-климатическими условиями. За период с 1997 по 2001 годы по годам длина межфазного периода посев - всходы на Ленинском сортоучастке колебалась от 10 до 13 дней, на Прокопьевском от 9 до 13 (разница по годам и сортоучасткам составила 3 - 4 дня); всходы - кущение - соответственно 8 - 25 и 10 - 20; кущение - колошение - 20 - 43 и 26 - 40 дней; колошение - восковая спелость - 29 - 52 и 32 - 47 дней. В целом вегетационный период на Ленинском сортоучастке варьировал от 74 до 97, а на Прокопьевском - от 78 до 99 дней. В среднем разница продолжительности вегетативного периода в зависимости от года была на Ленинском ГСУ до 12 дней, на Прокопьевском - до 10 дней, репродуктивного соответственно - до 23 и 16 дней.

Удлинение начального периода способствовало формированию более высокой урожайности. Это объясняется благоприятно складывающимися погодными условиями. Растения не подвергались воздействию засухи в критический по водопотреблению период кущение - колошение. Период налива зерна протекал при достаточном количестве суммы активных температур.

В неблагоприятные годы (1997, 2000) межфазный период всходы - колошение укорачивался, но более продолжительным был период колошение - восковая спелость. Твёрдая пшеница отличается от мягкой относительно медленным темпом оттока пластических веществ из вегетативных органов в репродуктивные. Особенно сильно это отражается на наливе зерна твердой пшеницы при недоборе положительных температур (Евдокимов М.Г., 2003). Что наблюдалось в наших условиях в 1997 и 2000 годах и привело к снижению урожайности.

По усредненным данным за анализируемый период сорта Аметист и Омский рубин (рис. 1.) формировали в экологических условиях степной зоны зерно 1 класса по натурной массе и массовой доле клейковины (натура должна быть не ниже 770 г/л, содержание клейковины не менее 28,0 %). В то же время, если по содержанию клейковины зерно во все годы исследований соответствовало 1-ому классу качества, то по натурной массе в условиях 1997 и 1998 годов была несколько ниже требуемого критерия для зерна 1-го класса. По показателю качества клейковины зерно соответствует также 1-ому классу, формируя клейковину II группы, характеризующуюся как удовлетварительная слабая.

Увеличению урожайности и накоплению большего количества протеина и клейковины способствует удлинение периода всходы - колошение и кущение - колошение (1999 год).

Продолжительность периода всходы - кущение во все годы слабо коррелирует с урожайностью (r = + 0,24 и + 0,29). Связь между длиной периода кущение - колошение в благоприятные годы средняя положительная (r = + 0,52), а в неблагоприятные высокая отрицательная (r = - 0,72). Между урожайностью и длиной периода колошение - восковая спелость во все годы установлена корреляция средняя по силе, но противоположная по направленности. В годы с благоприятно складывающимися погодными условиями она положительная, а с неблагоприятными - отрицательная (соответственно r = + 0,47 и - 0,59).

Таким образом, определяющим в формировании урожая зерна твердой пшеницы, является продолжительность межфазного периода кущение - колошение.

Характеристика обеспеченности растений яровой пшеницы запасами продуктивной влаги и её влияние на урожайность.

Обеспеченность продуктивной влагой вегетационного периода яровой пшеницы среднеранней группы спелости и её влияние на урожайность. Анализ взаимосвязей урожайности с распределением запасов продуктивной влаги показывает, что как направленность, так и значимость связей носит неоднозначный характер по межфазным периодам развития растений, по слоям почвы, а также по природно-климатическим зонам (табл. 4).

В лесостепной зоне у сорта Тулунская 12 в период посев - всходы по всему почвенному горизонту 0…100 см между почвенной влагой и урожайностью установлена отрицательная взаимосвязь. Это указывает в некоторой степени на избыточное увлажнение почвы в данный период вегетации и может затянуть появление всходов, так как способствует уплотнению почвы, её моцерировании и уменьшению аэрации семени (Носатовский А.И., 1965; Бараев А.И., 1978; Шабанов В.В., 1981; Ведров, Н.Г., 1998).

Ингибирующее действие воды в условиях избыточного увлажнения проявляется, во-первых, в том, что она разбавляет питательный раствор, понижая концентрацию веществ в нём. Это приводит к усилению их действия как лимитирующего фактора, снижает плотность диффузионного потока. Во-вторых, при повышении содержания воды в почве уменьшается концентрация в ней воздуха, что ухудшает корневое дыхание растений, затормаживает их развитие и снижает продуктивность, может привести к их гибели (Лебедев Н.С., 1999).

Таблица 4 - Коэффициенты корреляции между урожайностью яровой пшеницы Тулунская 12 и запасами продуктивной влаги (1989 - 1999 гг.)

Межфазный период	Слой почвы на глубине залегания, см.
	0 - 10	0 - 20	0 - 50	0 - 100
посев - всходы	*
всходы - кущение
кущение - колошение
посев - колошение
колошение - восковая спелость
посев - восковая спелость

*- в числителе - лесостепная зона; в знаменателе - степная зона

Иначе картина выглядит в степной зоне, где корреляция между урожайностью и почвенной влагой в период появления всходов положительная, хотя и слабая по всем почвенным слоям. Это указывает на умеренную, но достаточную влагообеспеченность семени для прорастания.

В лесостепной зоне в остальные периоды вегетации формирование урожайности зерна сортом Тулунская 12 практически не лимитируется запасами продуктивной влаги при увлажнении как в целом за вегетационный период, так и по отдельным межфазным периодам.

В степной зоне сокращению сбора урожая способствует недостаток запасов почвенной влаги в период всходы - кущение и в целом за вегетационный период. Но особенно недостаток влаги сказывается на количестве зерна в период кущение - колошение и, по-видимому, преимущественно за счет данного периода, в целом за вегетативный период развития растений яровой пшеницы.

Зависимость урожайности зерна яровой пшеницы среднеспелой группы от распределения запасов продуктивной влаги по вегетационному периоду. В лесостепной зоне урожайность зерна сорта Иртышанка 10 несколько лимитируется избытком продуктивной влаги в межфазные периоды посев - всходы и всходы - кущение, особенно в слое почвы 0…20 см. Это вполне объясняется тем, что глубокие слои почвы мало участвуют в процессе набухания и прорастания семени (табл. 5). В остальные межфазные периоды и в целом за вегетацию влагообеспеченность достаточно удовлетворительная.

В степной зоне формирование потенциальной продуктивности ограничивает недостаток почвенной влаги в начальный период вегетации и преимущественно за счет критического по водопотреблению периода кущение - колошение. Причем в степной зоне в обеспеченности влагой в начале вегетации несколько большую роль играют запасы влаги глубоких слоев почвы. Репродуктивный период протекает при избытке влаги. Влагообеспеченность остальных межфазных периодов приближена к оптимуму требований растений для реализации продукционного потенциала.

Таблица 5 - Коэффициенты корреляции между урожайностью яровой пшеницы Иртышанка 10 и запасами продуктивной влаги (1989 - 1999 гг.)

Межфазный период	Слой почвы на глубине залегания, см.
	0 - 10	0 - 20	0 - 50	0 - 100
посев - всходы	*
всходы - кущение
кущение - колошение
посев - колошение
колошение - восковая спелость
посев - восковая спелость

* - В числителе - лесостепная зона; в знаменателе - степная зона

В лесостепной зоне наблюдается выравненность коэффициентов корреляции по слоям почвы, это может указывать на то, что в обеспечении растений яровой пшеницы влагой участвует весь почвенный горизонт приблизительно в одинаковой степени.

В степной зоне установлена наиболее высокая положительная зависимость урожайности сортов среднеранней и среднеспелой групп от запасов продуктивной влаги на глубине почвы 100 см, что указывает на её недостаток в верхних слоях.

Характеристика влагообеспеченности вегетационного периода яровой твёрдой пшеницы и её связь с урожайностью. Наибольшее увлажнение посевов яровой твёрдой пшеницы приходится на период колошение - восковая спелость (табл. 6). Причем влагообеспечение растений в данный период в большей мере осуществляется за счёт осадков по сравнению с предыдущими периодами, когда ведущую роль играли весенние запасы продуктивной влаги.

В периоды кущение - колошение, всходы - кущение и особенно посев - всходы влагообеспеченность в основном осуществляется за счёт почвенной влаги, доля осадков незначительна. Что связано с преобладающей в нашем регионе майско-июньской засухой и говорит в пользу ранних сроков посева, позволяющих максимально использовать запасы весенней продуктивной влаги и легче перенести сухой период при интенсивном росте температур.

Таблица 6 - Влагообеспеченность вегетационного периода яровой твёрдой пшеницы (степная зона, 1997 - 2003 гг.)

Межфазный период	Сумма осадков	Запасы влаги в слое 0 - 100 см	Суммарный расход влаги
	мм	%	мм	%	мм	%
посев - всходы	9,5	1,1	166,8	18,5	176,3	19,6
всход - кущение	30,5	3,2	182,3	18,5	212,8	21,7
кущение - колошение	33,3	3,7	214,8	22,8	248,1	26,5
колошение - восковая спелость	60,3	6,3	214,0	25,0	274,3	31,9
посев - восковая спелость	133,6	14,9	777,9	85,1	911,5	100,0

Распределение влагообеспеченности по межфазным периодам вегетации оказывает существенное влияние на формирование продуктивности яровой твёрдой пшеницы, что можно наблюдать, проведя сравнительный анализ зависимости урожайности от влагообеспеченности межфазных периодов развития растений пшеницы по годам (табл. 7).

Таблица 7 - Урожайность зерна и распределение влаги по вегетационному периоду яровой твёрдой пшеницы, степная зона

Межфазный период	Годы
	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003
посев - всходы	147,5*	85,5	115,5	187,7	182,0	256,0	260,1
	16,0**	16,5	14,0	15,0	19,6	22,0	34,0
всходы - кущение	160,5	115,0	59,0	519,9	222,5	255,0	157,4
	18,0	22,0	7,0	40,0	23,0	22,0	20,0
кущение - колошение	151,1	53,4	463,5	232,8	267,5	407,0	161,4
	17,8	10,0	56,0	18,0	29,0	35,0	21,0
колошение - восковая спелость	432,0	262,8	182,0	353,2	275,5	235,5	178,8
	49,0	51,5	22,0	28,0	29,4	21,0	24,0
посев - восковая спелость	891,1	516,7	820,0	1293,6	947,5	1153,5	757,7
Урожайность, т/га	1,49	2,33	3,43	2,80	2,77	2,84	3,94

*- В числителе суммарный расход влаги, мм; ** - в знаменателе доля расхода влаги от общего её потребления, %

Низкая урожайность зерна была получена в 1997 и 1998 годах. Эти года отличаются по суммарному расходу влаги. Следовательно, причину снижения урожайности необходимо искать в распределении осадков по межфазным периодам. Обращает на себя внимание низкая доля влагообеспеченности периодов всходы - кущение и кущение - колошение.

Наиболее высокие урожаи зерна сформировались в 1999 и, особенно, в 2003 гг. По доле суммарного расхода влаги периода посев - всходы эти годы отличались (соответственно, 14,0 и 34,0 %), в периоды всходы - кущение и кущение - колошение доля влагопотребления составила в сумме соответственно 63,0 и 41,0 %, причём в 2003 году при равномерном распределении влаги между этими фазами была получена более высокая урожайность, а в 1999 большая доля влаги пришлась на период кущения - колошения, хотя суммарный расход влаги в этом году был выше. Это можно объяснить тем, что в период трубкования - колошения идет закладка фертильных колосков, и число зёрен в колосе в значительной степени зависит от его влагообеспеченности. Твёрдая пшеница, в этот период, несмотря на большую по сравнению с мягкой водоудерживающую силу листьев сильнее страдает от засухи (Савицкая В.А. и др., 1987)). Период колошение - восковая спелость в эти годы был приблизительно одинаков по доле суммарного расхода влаги и достаточно увлажнённым. В благоприятные годы (1999 и 2003) с оптимальным распределением влаги по вегетационному периоду урожайность была выше на 37,8 и 43,4 % соответственно по сравнению с 1997 годом, влагообеспеченность которого, по суммарному расходу не уступает или незначительно уступает благополучным годам, но, когда большая доля влаги пришлась на период колошение - восковая спелость.

Сопоставление величин влагопотребления яровой твёрдой пшеницы с фактическими её значениями за май - август показывает, что в 72 % лет складываются условия увлажнения, позволяющие получать стабильно высокие урожаи зерна твёрдой яровой пшеницы.

Тепловой ресурс формирования продуктивности яровой пшеницы

Обеспеченность яровой мягкой пшеницы различных групп спелости суммой биологически активных температур. Сумма активных температур вегетационного периода у сортов всех групп в целом несколько выше в степной зоне. Различия средних значений по теплообеспеченности сортов по группам спелости пропорциональны усредненной продолжительности вегетации как по отдельным межфазным, так и в целом вегетационного периодов, последняя в степи у среднеранних сортов составляла 1520 ^оС, у среднеспелых - 1530, у среднепоздних - 1669 ^оС, в лесостепи соответственно - 1306, 1496 и 1525 ^оС.

Сравнивая начальный и конечный периоды вегетации растений, установлено, что по минимуму потребления тепла среднеранняя и среднеспелая группы сортов отличаются незначительно между собой (831 и 826 ^оС), и несколько существеннее по зонам (684 и 775 ^оС). Среднепоздние сорта наиболее обеспечены теплом в течение вегетативного периода (925 в степи и 893 ^оС в лесостепи), особенно в фазу кущении - колошение (541 и 485 ^оС), что, по-видимому, позволяет им формировать более высокую и качественную продуктивность. По мнению Н.Г. Ведрова (1998), для сибирских сортов, формирующих более высокие урожаи, характерен более длительный период всходы - колошение а, следовательно, и возможность использовать большее количество тепла. Для сортов данной группы отмечена низкая обеспеченность максимума суммы активных температур в лесостепной зоне. Это объясняется недостаточностью тепла данной природно-климатической зоны, что является лимитирующим фактором для реализации потенциальной продуктивности среднепоздних сортов в данных экологических условиях. Решение данной проблемы возможно за счет перемещения сроков посева данных сортов на более раннее время, так как в наблюдаемый период посев производился с 18 по 27 мая.

Обеспеченность теплом в большей степени варьирует по отдельным межфазным периодам, нежели за весь вегетационный период, причем удлинение вегетации приводит к снижению изменчивости теплообеспеченности.

Тенденция изменчивости потребления растениями разных групп спелости суммы активных температур по межфазным периодам сохраняется. Однако обращает на себя внимание, что в условиях лесостепной зоны сортовые отличия проявляются сильнее по сравнению со степной зоной, что объясняется более жестким терморежимом лесостепи для растений яровой пшеницы.

Взаимосвязь между урожайностью яровой мягкой пшеницы и распределением суммы биологически активных температур по вегетационному периоду. В лесостепной зоне взаимосвязь между урожайностью и обеспеченностью суммой биологически активных температур вегетационного периода близкая к средней положительной, то есть распределение тепла в целом по вегетационному периоду не обеспечивает формирование потенциально возможной продуктивности заложенной в генотипе изучаемых сортов (табл. 8).

Таблица 8 - Коэффициенты корреляции между урожайностью и распределением суммы активных температур по вегетационному периоду яровой мягкой пшеницы (1989 - 1999 гг.)

Сорт	посев - всходы	всходы - кущение	кущение - колошение	посев - колошение	колошение - восковая спелость	посев - восковая спелость
Тулунская 12
Иртышанка 10

*- в числителе - лесостепная зона, в знаменателе - степная зона

Наиболее критическими по теплообеспеченности межфазными периодами, для обоих сортов, являются периоды всходы - кущение, кущение - колошение и колошение - восковая спелость. Причем если в период всходы - кущение, растения страдают от избытка тепла, то в периоды кущение - колошение и колошение - восковая спелость формированию потенциально возможного количества зерна препятствует недостаточная теплообеспеченность.

В степной зоне яровая пшеница обоих сортов удовлетворительно приспособлена к терморесурсам складывающимся в целом за вегетацию, особенно для среднеранних сортов. Хотя распределение тепла по межфазным периодам нельзя назвать оптимальным. Так во время протекания периода всходы - кущение требуется меньшая сумма биологически активных температур, особенно для среднеранних сортов. Недобор тепла растениями ощущается в пределах данной зоны в период кущение - колошение, особенно у сорта Тулунская 12.

Распределение тепла по вегетационному периоду яровой твердой пшеницы и её влияние на количество и качество формируемого зерна. У яровой твёрдой пшеницы в степной зоне изменчивость теплообеспеченности заметно проявляется в отдельные межфазные периоды начала вегетации и в меньшей степени варьирует в целом, как по вегетативному, так и репродуктивному периодам развития растений, и особенно за весь вегетационный период (табл. 9). Следовательно, основная возможность растений приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания обеспечивается за счет изменения скорости реакций на эти изменения в отдельные фазы начального периода вегетации, сохраняя в целом заложенную генетическую программу.

Таблица 9 - Варьирование теплообеспеченности вегетационного периода яровой твердой пшеницы (степная зона, 1997 - 2003 гг.)

Межфазный период	Сумма активных температур, оС	Размах варьирования, % по
	колебание	среднее	годам	сорто-участкам
посев - всходы	104 - 305	172	54,7	13,1
всходы - кущение	100 - 388	222	66,5	27,7
кущение - колошение	324 - 692	537	43,4	25,1
посев - колошение	658 - 1202	931	24,3	6,2
колошение - восковая спелость	476 - 861	700	30,9	12,6
посев - восковая спелость	1233 - 1697	1631	16,3	11,5

Учитывая, что сумма активных температур за безморозный период в годы проведения исследований с 1997 по 2003 в данной природно-климатической зоне варьировала от 1681 до 2072^оС можно утверждать, что в целом за вегетацию теплообеспеченность растений яровой твёрдой пшеницы не может являться лимитирующим фактором формирования урожая в данной экологической нише.

Однако биологической особенностью яровой твёрдой пшеницы по сравнению с мягкой является относительно медленный темп оттока пластических веществ из вегетативных органов в репродуктивные. Слабая мобилизация пластических веществ на налив зерна у твёрдой пшеницы особенно сильно проявляется при недоборе положительных температур (Савицкая В.А. и др., 1987). Видно, что в наших условиях обеспеченность теплом начального периода вегетации выше, нежели конечного, среднее теплопотребление соответственно распределяется таким образом - начального - 931, конечного 700 ^оС. Следовательно, для данных конкретных условий распределения тепла по вегетационному периоду необходимо подбирать или создавать сорта яровой твёрдой пшеницы с несколько укороченным начальным периодом и более продолжительным конечным.

Наибольшей изменчивостью по годам и сортоучасткам характеризуется обеспеченность суммой активных температур межфазных периодов всходы - кущение и кущение - колошение. Оставаясь достаточно стабильной по сортоучасткам, сильно варьирует по годам теплообеспеченность межфазного периода посев - всходы. Следовательно, теплообеспеченность этих периодов может являться одной из причин вариабельности количественной и качественной сторон продукционного процесса.

Средняя урожайность зерна яровой твёрдой пшеницы за период с 1997 по 2003 гг. составила 2,56 т/га, изменяясь от 1,51 до 3,77 т/га (V = 62,2%); масса 1000 зерен соответственно - 41,5, от 38,1 до 43,4 г (V = 32,1%).

Массовая доля белка в зерне колеблется по годам исследований от 10,8 до 15,9 %, при среднем значении 13,3 % (V = 32,1%). Массовая доля сырой клейковины в среднем составила 27,0 %, варьируя в интервале от 21,1 до 34,3 % (V = 38,7%). Более стабильным по годам оставался показатель качества клейковины (ИДК-1). Среднее его значение составило 86 у.е. (II группа - удовлетворительная слабая) при размахе варьирования 16,1 %. Также относительной устойчивостью характеризовалось и качество макарон. При средней общей оценке 4,1 баллов, размах варьирования равнялся 23,4 %.

Между урожайностью твердой яровой пшеницы и обеспеченностью теплом в целом за вегетационный период установлена положительная средняя связь (табл. 10).

Таблица 10 - Взаимосвязь урожайности зерна яровой твердой пшеницы и показателей его качества с обеспеченностью вегетационного периода суммой биологически активных температур (степная зона, 1997 - 2003 гг.)

Межфазный период	Коэффициенты корреляции
	урожайность, т/га	массовая доля, %	показа-тель качества, у.е.
		белка	клейко-вины
посев - всходы	+ 0,292*	- 0,129	- 0,083	+ 0,041
всходы - кущение	- 0,330*	+ 0,115	+ 0,099	+ 0,017
кущение - колошение	+ 0,229*	+ 0,337*	+ 0,397*	+ 0,092
посев - колошение	+ 0,262*	+ 0,301*	+0,401*	+ 0,192*
колошение - восковая спелость	+ 0,313	+ 0,671*	+ 0,722*	+ 0,481*
посев - восковая спелость	+ 0,320*	+ 0,544*	+ 0,536*	+ 0,396*

* - Достоверно при 5-ти % уровне значимости

Аналогичная по направленности умеренная связь выявлена и с периодами посев - всходы, кущение - колошение, средняя - колошение - восковая спелость. Практически во все межфазные периоды связь носит положительный характер, кроме, периода всходы - кущение.

За периоды посев - всходы и всходы - кущение между обеспеченностью растений суммой активных температур и всеми параметрами технологической оценки устанавливаются очень слабые отличающиеся по направленности связи. Теснота этих взаимосвязей усиливается в период кущение - колошение. Когда между суммой биологически активных температур и массовой долей белка и сырой клейковины в зерне проявляется положительная средняя корреляция. По-видимому, в конечном итоге это и отражается на направленности и значимости связей между суммой активных температур и этими показателями в целом за начальный период развития растений яровой твёрдой пшеницы. Такая закономерность объясняется тем, что в фазу кущения уже идет формирование длины колоса, числа колосков в колосе, а также формирование колосовых бугорков (Куперман Ф.М., 1962; Савицкая В.А. и др., 1987).

Однако для условий нашего региона характерна наибольшая взаимосвязь между накоплением протеина и клейковины и суммой тепла в период налива и созревания зерна. Именно температурный режим конечного периода формирования урожая оказывает наиболее сдерживающее воздействие на накопление белка и клейковины в зерне. В этот же период наиболее ярко проявляется влияние суммы температур на качество клейковины. Полученные коэффициенты корреляции указывают на недостаток тепла для реализации генотипических возможностей по данным признакам качественной оценки зерна.

Зависимость продуктивности яровой пшеницы от температуры воздуха, почвы и их градиента. Сопоставление по природно-климатическим зонам показывает, что среднесуточная температура воздуха всего вегетационного периода (май - август) за период с 1999 по 2004 годы варьировала в меньшей степени в лесостепной зоне по сравнению с лесостепной (V = 5,4 % против 8,4).

В обеих природно-климатических зонах наибольшей изменчивостью характеризуется температура мая, наименьшей температура августа.

Среднесуточная температура почвы в среднем за вегетационный период в степной зоне варьировала слабее по сравнению с температурой воздуха, изменчивость по годам была низкой (V = 7,3 %); в лесостепной зоне колебания температуры почвы по годам в целом были выше колебаний температуры воздуха и несколько существеннее по сравнению со степной зоной (V = 10,1 %).

За шесть лет урожайность Тулунской 12 колебалась по годам в лесостепной зоне от 2,35 до 3,55 т/га (V = 33,8 %), в степной зоны от 1,41 до 4,62 т/га (V = 23,5 %), среднеспелого сорта Алёшина соответственно от 2,96 до 4,68 т/га и от 2,41 до 3,63 т/га (табл. 11). Варьирование урожайности у этих сортов проявляется в большей степени по годам, чем между зонами в пределах каждого года.

В степной зоне существенных сортовых различий между среднеранними и среднеспелыми сортами яровой пшеницы по взаимосвязи урожайности и распределением температуры воздуха и почвы по месяцам вегетации не выявлено.

В мае, июле и в мае - августе среднесуточная температура воздуха не обеспечивает реализацию потенциальной урожайности. Повышенная температура августа негативно отражается на наливе и созревании зерна. Угнетающее влияние темпеатуры в данный период в степной зоне усугубляется недостатком влаги. Влияние температуры почвы на урожайность характеризуется аналогичными тенденциями, но сильнее проявляющимися в мае и слабее в июле.

У твёрдого сорта Корунд в условиях степной зоны между урожайностью и температурой воздуха и почвы установлена корреляция аналогичная наблюдаемой в этой же зоне у среднераннего сорта Тулунская 12, несколько сильнее выраженная в августе, что указывает на недостаток тепла при наливе и созревании зерна.

Таблица 11 - Изменчивость урожайности яровой мягкой пшеницы (1999 - 2004 гг.)

Природно-климатическая зона	Тулунская 12	Алёшина
	урожайность, т/га	размах варьирования, %	урожайность, т/га	размах варьирования, %
лесостепь	2,88	33,8	3,56	36,8
степь	2,73	23,8	3,12	33,6

В условиях лесостепной зоны для сорта Тулунская 12 наблюдается более высокая среднесуточная температура воздуха, чем это необходимо в июне и несколько ниже в мае. В июле, августе и за май - август температура достаточно благоприятна для растений данного сорта. Подобные закономерности по месяцам вегетации выдерживаются и во влиянии на урожайность температуры почвы ярче выраженные за период май - июль.

В данной зоне температурный режим воздуха и почвы максимально приближен к оптимальному для среднеспелого сорта Алешина.

Наземные и подземные органы растений филогенетически и физиологически различны, так как обитают в разных средах и выполняют отличные функции. Наиболее благоприятным условием для растений яровой пшеницы являются условия, когда температура почвы на 6 - 7^оС, а в отдельных случаях и на 10 - 12^оС, ниже температуры воздуха. Это способствует лучшему развитию, как всего растения, так и его корневой системы (Радченко С.И., 1966).

Нами рассчитан градиент температур воздуха и почвы за период 1999 - 2004 гг., определяющийся как разность между среднесуточной температурой воздуха и температурой почвы за определенный промежуток времени. Отрицательные значения температурного градиента соответствуют тому, что температура почвы выше температуры воздуха, а положительные - наоборот.

Установлено что, в условиях юго-востока Западной Сибири в основном период активного развития растений яровой пшеницы протекает при отрицательном градиенте температуры воздуха и почвы, достигая наибольшей разницы в июле, когда градиент приобретает максимальные значения -5^оС в лесостепной в 2000 году и -4,1^оС в степной зоне в 2003.

Сопосталение урожайности и температурного градиента (рис. 2 и 3) показывает, что на уровень формируемой урожайности в большей степени оказывает влияние его значение не в целом за май - август, а индивидуальное развитие растений яровой пшеницы под влиянием его динамики по месяцам вегетации. Корреляционный анализ показал, что в мае при появлении всходов температурный градиент практически не лимитирует формирование урожайности и приближен к оптимуму (табл. 12).

Таблица 12 - Коэффициенты корреляции урожайности с градиентом температуры воздуха и почвы (1999 - 2004 гг.)

Слой почвы, см	Месяц
	май	июнь	июль	август	май - август
0 - 5	- 0,131*	- 0,372*	- 0,391*	- 0,243*	- 0,259*
0 -10	+ 0,099	- 0,449*	- 0,541*	- 0,375*	- 0,364*
0 -15	+ 0,022	- 0,501*	- 0,633*	- 0,380*	- 0,384*
0 - 20	- 0,010	- 0,260*	- 0,477*	- 0,403*	- 0,288*

* - Достоверно при 5-ти % уровне значимости

Наиболее тесная взаимосвязь между урожайностью и разницей в температурах воздуха и почвы устанавливается в июне и июле, причем наиболее ярко она выражена в слоях почвы на глубине 10 и 15 см. Это можно объяснить тем, что в этот период происходит формирование корневой системы и, особенно в июне, а её состояние в дальнейшем определяет питание растений. В июле активно идет процесс поступления питательных веществ, физиологические и биохимические процессы образования и накопление подвижных форм веществ в вегетативной массе растения, а также в почве.

В августе сила взаимосвязи ослабевает. В этот период происходит налив и созревание зерна, сопровождающиеся биохимическими процессами, связанными с миграцией и превращением подвижных форм питательных веществ в запасные, и роль корневой системы несколько понижается. Процесс налива и созревания зерна в большей степени определяется температурой воздуха.

Все выявленные существенные взаимосвязи урожайности с градиентом температуры воздуха и почвы, как по месяцам, так и в целом за вегетацию являются отрицательными. Это указывает на то, что складывающийся температурный градиент не является благоприятным для условий формирования урожайности.

Аспекты прогнозирования урожайности яровой пшеницы с учетом факторов роста и развития её растений

Моделирование урожайности по анализу гидротермических ресурсов. Для юго-востока Западной Сибири сумма осадков и температурный режим развития растений являются наиболее изменяющимися и лимитирующими, что и даёт возможность использовать эти факторы для создания моделей прогнозирования урожайности.

Математическая обработка данных производилась с применением методов дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов.

Для оценки изменения урожайности в производственных посевах (Y₁) и на полях государственных сортоиспытательных участков (Y₂) под влиянием суммы активных температур (Х₁) и суммы осадков (Х₂) рассчитывали линейную и квадратичную регрессию, исходя из данных по урожайности за период 1989 - 1998 гг.

Для степной зоны - линейная регрессия представлена уравнениям:

Y₁ = -0,029 Х₁ + 0,00412 Х₂ + 59,92; Y₂ = -0,063 Х₁ - 0,062 Х₂ + 126,9;

Квадратичная регрессия соответственно равна:

Y₁ = 0,807 Х₁ + 0,979 Х₂ - 0,000564 Х₁Х₂ - 0,0002468Х- 0,000341Х- 648,563;

Y₂ = 2,417 Х₁ + 3,217 Х₂ - 0,00175 Х₁Х₂ - 0,0007241 Х- 0,001716 Х

Анализ данных уравнений показывает, что большая урожайность в условиях степной зоны достигается при сумме активных температур 1354^оС и сумме осадков до 283,1 мм. При этом урожайность по району (Y₁) и на сортоучастке (Y₂) может быть равной соответственно: 25,3 и 43,8 ц/га. При среднегодовых значениях в степной зоне суммы активных температур (₁) 1493^оС и суммы осадков (₂) 192,5 мм прогноз урожайности составляет соответственно: в производстве (Y₁) 17,1 и на сортоучастках (Y₂) 20,3 ц/га.

Для лесостепной зоны уравнения линейной и квадратичной регрессии имеют вид соответственно:

Y₁ = -0,01 Х₁ + 0,006757 Х₂ + 27; Y₂ = 0,01 Х₁ + 0,009047 Х₂ + 13,8; Y₁ = -590,8 + 0,784 Х₁ + 0,41 Х₂ - 0,0003723 Х₁Х₂ - 0,0002433 Х + 0,0002308;

Y₂=148,6- 0,082 Х₁- 0,692 Х₂+ 0,0005192 Х₁Х₂ - 0,000003984 Х- 0,0007784 Х

В лесостепи наибольшая урожайность достигается при сумме активных температур 1660^оС и суммы осадков 319 мм. При этом урожайность в производстве и на полях госсоротоучастков может достигать соответственно: Y₁ = 18,0 и Y₂ = 40,8 ц/га. При среднегодовых значениях суммы активных температур (₁) равных 1401⁰С и суммы осадков (₂) - 211,7 мм можно прогнозировать урожайность: в производстве (Y₁) - 16,7 и на сортоучастках (Y₂) - 29,9 ц/га.

Зависимость урожайности от средних температур в мае (t₁), июне (t₂), июле (t₃), августе (t₄) и от среднесуточной температуры по первой, второй и третьей декадам мая (z₁, z₂ и z₃ соответственно) выражается уравнениями линейной регрессии для степной зоны: Y₁ = 63,5 - 0,65 t₁ - 0,07 t₂ - 1,62 t₃ - 0,28 t₄; Y ₂ = 111 - 0,58 t₁ - 0,27 t₂ - 0,19 t₃ - 4,48 t₄; Y₃ = 13,65- 0,51 z₁ + 0,27 z₂ + 0,46 z₃ Y₄ = 7,58 - 0,59 z₁ + 0,94 z₂ + 0,743 z₃ ; Для лесостепной зоны: Y₁ = 102,7 - 0,38 t₁ - 0,64 t₂ - 3,23 t₃ - 0,89 t₄ ;

Y₂ = 123,3 + 0,98 t₁ + 0,01 t₂ - 3,96 t₃ - 1,7 t₄; Y₃ = 8,9 - 0,36 z₁ + 0,42 z₂ + 0,24 z₃ Y₄ = 9,4 - 0,25 z₁ + 0,77 z₂ + 0,77 z₃

Анализ полученных уравнений показывает, что для увеличения урожайности предпочтительнее, чтобы средняя температура в каждом месяце была ниже, по сравнению с наблюдаемой фактически (в пределах рассматриваемых интервалов), т.е. t₁ > 8,0; t₂ > 12,8; t₃ > 18,8; t₄ > 13,6.

Зависимость урожайности от количества осадков в мае (t₁), июне (t₂), июле (t₃) и августе (t₄), и от их распределения по декадам мая (z₁ - 1-я, z₂ - 2-я, z₃- третья), выражается уравнениями линейной регрессии для степной зоны:

У₁ = 12,8 + 0,06 t₁ + 0,1t₂ - 0,02 t₃ - 0,03 t₄;

У₂ = 21,8 + 0,08 t₁ + 0,11 t₂ + 0,01 t₃ - 0,16 t₄;

У₁ = 17,4 + 0,13z₁ - 0,07 z₂ - 0,07 z₃; У₂ = 22,6 - 0,06 z₁ - 0,09 z₂ + 0,01 z₃

Из приведённых уравнений следует, что повышение урожайности в условиях юго-востока Западной Сибири достигается при увеличении количества осадков в мае и августе (особенно в августе), однако во 2-ой декаде мая ощущается избыток осадков.

Для лесостепной зоны уравнения, отражающие зависимость урожайности от влагообеспеченности того или иного периода выглядят соответственно:

У₁ = 13 - 0,07 t₁ + 0,8 t₂ + 0,01 t₃ - 0,03 t₄;

У₂ = 31,2 - 0,18 t₁ + 0,06 t₂ + 0,01 t₃ + 0,01 t₄; У₁ = 16 + 0,05 z₁ - 0,05 z₂ - 0,18 z₃; У₂ = 33,5 - 0,19 z₁ + 0,01 z₂ - 0,12 z₃

Из анализа полученных уравнений следует, что в условиях лесостепи повышению урожайности способствует увеличение количества осадков в июне и июле (особенно в июне) и желательно снижении их количества в мае, особенно в третьей декаде этого месяца.

Предлагаемая разработанная методика математических расчетов и получаемые с её помощью результаты могут быть использованы для прогнозирования урожайности по данным влаго- и теплообеспеченности вегетационного периода растений яровой мягкой пшеницы в отличающихся гидротермических условиях.

Прогнозирование урожайности яровой пшеницы по результатам испытания сортов. Учитывая тесную связь между урожайностью на полях госсортоучастков и в производственных посевах, расположенных в тех же экологических условиях, её можно использовать для предварительного прогнозирования урожая на сельскохозяйственных предприятиях.

Для возможности прогнозирования продуктивности по заданной её величине находим оценки корреляционных и регрессионных характеристик по выборкам урожайности по сортоучасткам расположенным в разных природно-климатических зонах.

Эмпирические прямые регрессии выглядят следующим образом:

При приблизительно линейно коррелируемых Y₁ и Y₂ с помощью этих прямых можно сделать достоверное прогнозирование (Y₁) урожайности в производственных посевах при заданном значении (Y₂) урожайности на сортоучастках.

Для степной зоны нами установлена очень высокая корреляция между урожайностью на сортоучастках и средней урожайностью в производстве, коэффициент корреляции равен 0,8. Уравнение прямой линии регрессии выглядит: Y₁ = 0,33 Y₂ + 10,8

Для лесостепи коэффициент корреляции равен 0,6 - значит и здесь взаимосвязь также достаточно выражена. Уравнение прямой линии регрессия урожайности в производственных посевах (Y₁) при определенной урожайности на полях сортоучастков (Y₂) выглядит соответственно: Y₁ = 0,36 Y₂ + 3,3.

Предложенная методика расчета позволяет расширить использование результатов конкурсного сортоиспытания яровой пшеницы для более достоверной оценки формирования потенциальной продуктивности на полях хозяйств той или иной природно-климатической зоны и принять математически обоснованное решение о целесообразности возделывания определенной культуры или сорта в данных конкретных условиях.

Экологическая пластичность сортов яровой пшеницы

Оценка сортов мягкой и твёрдой яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности по урожайности. Оценка экологической пластичности сортов по методу S.A. Eberhart и B.А. Rusell (1966) основана на расчете двух параметров: коэффициента линейной регрессии (в_i) и дисперсии (д²_di). Коэффициент линейной регрессии урожаев сортов служит мерилом степени реакции генотипа на изменение условий среды их выращивания. Он может принимать значения больше и меньше единицы, а также быть равным единице. Чем выше значение коэффициента линейной регрессии (в_i больше 1), тем большей отзывчивостью обладает данный сорт. Такие сорта требовательны к высокому уровню агротехники, так как только в этом случае они дадут максимум отдачи. В случае, когда коэффициент линейной регрессии меньше единицы, сорт слабее реагирует на изменение условий среды, чем в среднем весь набор изучаемых сортов. Такие сорта лучше использовать на экстенсивном фоне, где они дадут максимум отдачи при минимальных затратах. При условии, когда коэффициент линейной регрессии равен единице, имеется полное соответствие изменения урожайности сорта изменению условий выращивания.

Дисперсия (отклонение от линии регрессии) характеризует степень стабильности сортов в изменяющихся условиях (Зыкин В.А. и др., 1984).

Проведенный анализ сортов яровой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности показал, что сортами, изменение урожайности которых наиболее полно соответствует изменению условий произрастания, являются сорта среднеранней группы спелости Тулунская 12 и Фора, среднеспелой - Кантегирская 89 и Златозара, местной селекции - Вировка, Мария и Кийска (табл. 13 и 14). Коэффициенты линейной регрессии сортов Омская 26, Иртышанка 10, Алёшина, Мариинка и Ностальгия больше единицы, что говорит о прогрессивном увеличении урожайности данных сортов под влиянием улучшения условий выращивания.

Слабой отзывчивостью на улучшение условий возделывания характеризуются сорта Ирень, Обская 14, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Ирменка 4, Тулеевская и Изида. То есть эти сорта являются сортами экстенсивного или полуинтенсивного типов.

Анализ полученных значений дисперсии свидетельствует о низкой стабильно...