Весна — це нове випробування як озимих посівів, так і вміння землеробів правильно врахувати специфіку фізіологічного стану культурних рослин й особливості погоди, що склалась у весняний період їх вегетації.
Чи можна отримати врожай зі слабких посівів
На таке цілком логічне запитання дати конкретну відповідь непросто. Насамперед треба врахувати багато чинників, більшість із яких є невизначеними. Розпочнімо з найвагоміших. Коли розпочнеться весна? Тобто у які календарні терміни розпочнеться весняна вегетація після зимового спокою рослин озимих культур: пшениці, ячменю, ріпаку, жита, тритикале та багаторічних трав? Така інформація цікавить аграріїв не просто так: це запитання професійне. Початок весняної вегетації може бути визначальним для майбутнього врожаю. Проте все за порядком.
Щоб говорити про проблеми весни, повернімося до минулої осені. Специфіка часу випадання дощів, наявність в орному шарі вологи, тривалість теплого періоду наприкінці минулого року визначали рівень росту й розвитку рослин озимих культур і їх готовність до перезимівлі. На якому етапі органогенезу та з якими запасами цукрів рослини пшениці озимої чи ячменю озимого пішли торік в зиму?
Дуже добре, коли рослини цих культур від моменту сівби мали доступну вологу й до настання зимового спокою розпочали фазу кущення та формування вторинної кореневої системи. Такі рослини протягом осінньої вегетації отримали понад 300 °С суми ефективних температур (понад 5 °С) і накопичили достатні запаси цукрів. Вони мають достатній запас міцності для подолання зимових випробувань. Весною для таких рослин коливання погоди не створюватимуть нових ризиків, такі посіви здатні в майбутньому формувати високий урожай.
Проте більшість площ озимих культур пішли в зиму в ослабленому фізіологічному стані. Пізнє випадання дощів дозволило їм розпочинати вегетацію лише у другій половині жовтня. Прохолодна осінь не дозволила рослинам досягати високого рівня розвитку та накопичення цукрів. Утім, м’яка зима в більшості регіонів дозволить ослабленим посівам пшениці озимої успішно перезимувати.
Які перспективи отримати високий урожай зерна на таких посівах? Насамперед це залежатиме від специфіки майбутньої весни. Якщо відновлення вегетації буде в третій декаді лютого — першій декаді березня, то рослини озимих пшениці та ячменю до настання весняного рівнодення (21 березня) завершать процеси росту й розвитку, які вони не здійснили в осінній період: початок кущення, початок формування вторинної кореневої системи. Такі рослини зможуть зберегти здатність проявляти в наступні періоди вегетації високу біологічну продуктивність. Вони матимуть потужну вторинну кореневу систему (проникає до 1,2–1,7 м глибини в ґрунт), кілька продуктивних стебел. За проведення відповідного весняного догляду вони можуть формувати вагомий урожай зерна (4,5–6,5 т/га).
За умов пізньої весни, тобто коли активна вегетація озимих культур розпочнеться у третю декаду березня й пізніше (після весняного рівнодення), ситуація буде розвиватися по-іншому. Стратегія росту й розвитку рослин пшениці озимої найімовірніше піде шляхом виживання. Що це означає на полі? Рослини культури, що вийшли із зимівлі маючи кілька листків і первинну кореневу систему, навіть за наявності необхідного рівня мінерального живлення не формують вузла кущення й вторинної кореневої системи. Такі рослини формуватимуть у процесі вегетації лише одне стебло та маленький колос. Проведення підживлень істотно не поліпшить ситуацію, і такі посіви матимуть рівень урожайності 1,5–2,5 т/га зерна. Тобто ослаблені з осені посіви, що не мали можливість компенсувати ріст і розвиток рано навесні, протягом наступної вегетації будуть дуже уразливими до впливів зовнішнього середовища.
Первинна коренева система (до 30–40 см глибини у ґрунті) не здатна повноцінно забезпечити рослини протягом вегетації водою та мінеральними речовинами. Тобто такі рослини перебувають постійно в різних формах стресів. Зимою — від низьких температур, навесні та влітку — від дефіциту води, високих температур, бур’янів (які є джерелом ще й енергетичного (світлового) стресу), хвороб і шкідників.
Що поглиблює «депресію» рослин
Виникає логічне запитання: чому ослаблені рослини озимих культур не реагують позитивно на заходи догляду за посівами? Відповідь має бути комплексною й ураховувати різні аспекти, які взаємно доповнюють і впливають один на одного. Коротко їх нагадаємо.
Усім відомо, що спадковість рослин записана на хромосомному апараті у ядрах, мітохондріях і пластидах клітин.Проте генотип не є жорсткою інструкцією для процесів онтогенезу. Реалізація інформації генотипу потребує відповідних умов у процесі вегетації. Тобто онтогенез рослини може піти за різними версіями. Найчутливішими до впливу зовнішніх чинників є молоді рослини: ювенільний та іматурний етапи онтогенезу. Наявність стресів різної природи у ці періоди неможливо повністю компенсувати в наступну вегетацію.
Молоді рослини тонко реагують на зміну тривалості ночі й дня, особливості структури спектра сонячних променів, що доходять до поверхні листків. Реагують, насамперед, змінами власної стратегії проходження онтогенезу. Тобто рослини як живі системи активно реагують на різні впливи середовища й адаптують свій біохімізм і фізіологічні процеси до конкретних умов вегетації.
Проте майбутня весна здатна запропонувати землеробам не лише різні строки початку вегетації посівів. Важливим чинником впливу є і температурний режим весняної вегетації. На енергетичні чинники впливу середовища — рівень освітлення й температуру — реальний вплив землероба найменший, проте їх значення дуже значне. Низькі температури знижують активність роботи коренів і кореневих волосків, насамперед процеси дихання й активного мембранного переносу іонів із ґрунтового розчину до цитоплазми. Тобто за відносно низьких позитивних температур ґрунту рослини озимих культур можуть мати стреси іншої природи: дефіциту сполук мінерального живлення у тканинах за їх реальної наявності у ґрунтовому розчині. Особливо гостро такі ситуації проявляються з дефіцитом сполук фосфору й азоту.
Якщо розчинені у воді сполуки азоту можуть мати як позитивні (NH4+), так і негативні (NO3–) заряди, то іони фосфору традиційно несуть негативні заряди (РО4– – –). Позитивно заряджені іони здатні самі активно проникати через біологічні мембрани з ґрунтового розчину в цитоплазму кореневих волосків. Водночас засвоєння негативно заряджених іонів (РО4– – – та NO3–) можливе лише в результаті активного мембранного перенесення, яке відбувається із затратами енергії клітин кореневих волосків. Енергію для виконання такої роботи клітини отримують у формі молекул АТФ, що формуються в мітохондріях в результаті процесів окислення молекул глюкози. Для такого окислення потрібен вільний кисень (О2), що надходить у процесі дихання клітин кореневих волосків із ґрунтового повітря. Відповідно, для засвоєння рослинами сполук фосфору необхідні активні процеси дихання, які можливі лише за наявності відповідних температур. За низьких температур процеси дихання й обміну речовин уповільнені, засвоєння навіть наявних у ґрунтовому розчині сполук мінерального живлення з негативними зарядами буде утруднен. Відповідно, рослини озимих і ранніх ярих в умовах холодної весни матимуть стреси через дефіцит наявних сполук фосфору та частково азоту в тканинах.
Нагадаємо також, що саме сполуки фосфору забезпечують енергетичний обмін у рослинах і безпосередньо впливають на ріст і розвиток кореневої системи та формування й розвиток майбутніх генеративних структур рослин (квіток, плодів). Тому умови весни можуть проявляти як позитивний, так і негативний вплив на процеси росту й розвитку, зокрема закладання майбутніх структур, що формуватимуть урожай.
Як відомо, майбутні генеративні структури квіток і колоса ще на рівні меристеми рослини пшениці озимої формують до закінчення фази кущіння, тобто весною. Основа майбутнього врожаю зерна колосових культур буде закладена ще у третій декаді квітня — першій декаді травня. Тому завданням землероба є максимальне сприяння таким процесам і пом’якшення негативного впливу коливань погоди на такому важливому й чутливому етапі органогенезу.
Як «пом’якшити» стресовий стан
Серед різних форм стресів одними з важливих є стреси через дефіцит води. Критичний читач може заперечити: який дефіцит води навесні, коли у ґрунті є зимовий запас вологи? Так, він ще є. Проте яка його величина та на яку тривалість вегетації молодих посівів його вистачить? Тема забезпечення рослин водою багатопланова й широка, вона заслуговує на окремий і детальний аналіз, тому доторкнемося до неї лише коротко.
Зупинимося на двох важливих показниках: транспірації та випаровуванні води з ґрунту. У весняний період температура повітря рідко коли буває екстремально високою. В основному вона становить +15…+27 °С, тобто є досить прийнятною для більшості сільськогосподарських рослин. Водночас весна — пора вітрів. Особливо вітрів із півдня, сходу та південного сходу. Повітряні маси з глибини материків Азії й Африки, часто з території пустель, у такий період завжди мають низький рівень відносної вологості (16–45%). Це призводить до дуже інтенсивної транспірації молодими рослинами вологи листям. Для її забезпечення кореневі системи працюють максимально, адже рослинам треба мати відкриті продихи для здійснення, крім транспірації, ще й процесів фотосинтезу, без яких неможливі процеси росту й розвитку. Наявні запаси вологи в орному шарі рослини швидко та нераціонально витрачають на процеси транспірації.
Ці витрати доповнюються ще й втратами води в результаті інтенсивного випаровування з поверхні ґрунту (через підвищення швидкості руху приземного шару повітря). Проведення боронування зменшує такі втрати лише частково; шар рослинної мульчі (2–3 см завтовшки й рівномірне розміщення на поверхні поля) захищає інтенсивніше, проте повністю втрат не зупиняє.
Найкращим і найефективнішим заходом від таких нераціональних втрат запасів вологи є системне формування мікроклімату на полях. Ми не маємо змоги самим обирати особливості потоку повітря та рівень його відносної вологості. Проте можемо реально знизити швидкість приземного шару повітря до прийнятних параметрів. Найкраще таку роль виконують системи полезахисних лісосмуг продувного або ажурного типу. Їхня захисна дія може бути посилена кулісними посівами та смуговим розміщенням посівів різної висоти. Над посівами потрібен рух повітря, проте його оптимальна швидкість — 1,5–2,0 м/с.
У зоні Степу, а часто й в інших ґрунтово-кліматичних зонах, весняні та літні вітри переважно мають швидкість 4–6 м/с і більше. Втрати вологи з орного шару ґрунту за температури +17…+28 °С та відносної вологості 16–45% і швидкості вітру близько 4–6 м/с становлять 6–9 мм на добу. За тиждень такої погоди з полів вилітає з вітром 42–63 мм доступної вологи. Випадання дощів істотно не поліпшує ситуацію з вологою через негативний вплив сильного вітру. За скільки діб вода агрономічно цінного дощу в 30 мм повністю буде втрачена ґрунтом і посівом, читач може розрахувати самостійно.
Іншого ефективного шляху протистояння втратам вологи з орного шару та процесам дефляції немає. Для реального уникнення негативного впливу таких специфічних стресів у молодих рослин сільгоспкультур усе більш актуальною стає необхідність активної лісової меліорації. Нам потрібне збереження, відновленні та садіння нових лісосмуг для захисту від наступу негативних змін клімату й посилення рівня задушливості в теплий період року. Це справа не одного дня чи вегетаційного періоду. Це велика й відповідальна робота, проте її виконання здатне істотно підвищити надійність усього аграрного комплексу країни на багато десятиліть.
Наша країна має свій власний багатий досвід такої роботи. В розпорядженні аграріїв і лісівників вагомі напрацювання Національної академії аграрних наук України. Є серйозний позитивний досвід і здійснення лісової меліорації на орних землях інших країн, наприклад у США. Китай цілеспрямованими зусиллями майже потроїв площу своїх лісів й успішно зупинив наступ пустелі Гобі на орні землі.
В умовах нашої країни таку важливу роботу зробити набагато легше. За нас її не зробить ніхто. Маємо виконати таке завдання самі не лише для врожаю цього року, а й для надійних і стабільних урожаїв нашим дітям й онукам, що житимуть на прекрасній зеленій рідній землі.
Олександр Іващенко, д-р с.-г. наук, професор, академік НААН
журнал “The Ukrainian Farmer”, лютий 2017 року
Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі “The Ukrainian Farmer” та інтернет-сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/journals належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».
The Ukrainian Farmer
