Влияние почвенно-климатических условий на продуктивность сахарной свеклы в условиях Краснодарского края

По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, для Европейской территории России относительно последнего десятилетия ХХ века к 2030 году продолжительность вегетационного периода увеличится на 26 суток, сумма температур больше 100С за календарный год повысится на 7780С, годовая сумма осадков увеличится на 26 мм, увеличение фактического испарения составит 40 мм, а испаряемости – 140 мм за вегетационный период. Рассмотренные выше изменения можно охарактеризовать как потепление аридного типа.

Климат Краснодарского края отличается неустойчивым характером выпадения атмосферных осадков и их распределением во временных рамках года. И в то же время не наблюдается тенденция к снижению суммы осадков за последние 50 лет, но при этом, Гидротермический коэффициент (ГТК) устойчиво уменьшается. Такое явление объясняется стабильным ростом температур, сумма которых в августе устойчиво превышает 7000С и продолжает возрастать. Усиление засушливых явлений во второй половине лета в наибольшей степени влияет в условиях неустойчивого увлажнения Кубани на снижение продуктивности сахарной свеклы. (В.И. Суслов, В.А. Дерюгин, 2015 г.)

При этом, решающим условием высокого уровня фотосинтетической деятельности листового аппарата сахарной свеклы является обеспеченность растений влагой. Дефицит влаги в листьях до 25% замедляет фотосинтез органических веществ в незначительной степени, а при потере влаги листовым аппаратом до 50-60%, как известно, синтез органических веществ полностью прекращается.

Российский академик, системник, ученый с мировым именем Н.И. Вавилов, в свое время, отмечал выживаемость растений в условиях пустынь и полупустынь за счет их морфологии и биохимических изменений, которые позволяют существенно снизить коэффициент водопотребления в условиях нехватки влаги, высоких температур на фоне абсолютно низкой влажности воздуха.

Исследовательская работа, проведенная в Краснодарском крае на Первомайской селекционно-опытной станции сахарной свеклы В.А. Дерюгиным, показывает негативное влияние на продуктивность растений сахарной свеклы из-за потери листового аппарата во второй половине лета, с одной стороны, а с другой стороны, насколько значимо влагоудерживающая способность и тургорность листьев в засушливых условиях. Естественно, полученные результаты имеют стабильно статистически доказуемую базу.

Для уменьшения негативного влияния климатических явлений, сдерживающих рост урожаев сахарной свеклы в природно-климатических зонах, где недостаточное и неустойчивое увлажнение, очевидно, необходимо выращивать более засухоустойчивые гибриды, у которых развит биохимический механизм защиты и способность поддерживать достаточно высокий уровень физиологических процессов в условиях нехватки влаги и высоких температур. Тем более, что засухоустойчивые гибриды свеклы, в силу своих морфологических особенностей, меньше поражаются церкоспорозом (В.И. Шевченко, 1961). Вместе с этим, толерантные к возбудителям церкоспороза гибриды сахарной свеклы – меньше сбрасывают листья во время летней засухи, которая часто наблюдается на Кубани (В.И. Буренин, 2001 г., Г.Г. Жоржеско, 1982 г.).

Испытываемые гибриды сахарной свеклы компании «Бетасид» сочетают в себе лучшие морфологические признаки, урожайность корнеплодов и хорошее содержание сахара, адаптивность к различным природно-климатическим условиям, устойчивость к наиболее вредоносным заболеваниям в различных регионах. В США эти гибриды возделываются на 60% посевной площади в почвенно-климатической зоне с аридным климатом где за вегетационный период выпадает не более 350 мм. атмосферных осадков (штаты Айдахо, Вайоминг, Монтана, Небраска, Колорадо). Вероятно, эти гибриды сравнительно экономно расходуют влагу за счет морфологических (габитус и архитектоника) особенностей. В частности, за счет «гофрирования» поверхности листового аппарата, толстого слоя воскового налета, а также расположения листьев относительно почвы (вертикальное – полувертикальное) и т.д. Несомненно, меньший коэффициент транспирации этих гибридов обусловлен, также, биохимическим составом, а урожайность и содержание сахара в корнеплодах у линейки гибридов свеклы БТС на уровне лучших европейских стандартов. Надо признать и то, что селекционерам компании «Бетасид» удалость снять напряжение между устойчивостью к стрессовым условиям среды, обеспеченностью растений влагою и продуктивностью. Ученые «Бетасид» много и плодотворно поработали и над устойчивостью гибридов к возбудителям наиболее опасных заболеваний. Так, к церкоспорозу наиболее устойчивыми гибридами являются БТС – 410, БТС – 875 и БТС – 980.

Вспоминая, как в условиях осени 2011 г. кубанские свекловоды не убрали корнеплоды с 10% и более посевной площади из–за погодных условий, необходимо отметить и еще одну важную особенность гибридов «Бетасид» – это сохранность корнеплодов в кагатах в осенний период. Общеизвестно, что в США, где на 70% посевной площади возделываются гибриды сахарной свеклы компании «Бетасид» корнеплоды перерабатываются на заводах в осенне-зимний период. Таким образом, становится понятным, что корнеплоды хранятся в кагатах длительный период без существенного ухудшения своих качественных показателей. В этой связи, необходимо отметить, что высокопроизводительная свеклоуборочная техника позволяет свекловодам Кубани убрать необходимое, расчетное количество свеклы в оптимальные календарные сроки. Однако никому не секрет, что в реальности свеклу заканчивают убирать в очень поздние сроки из-за несвоевременной приемки корнеплодов сахарными заводами. В последний период времени передовые хозяйства выкапывают необходимое количество свеклы и складируют в кагаты на краях полей при оптимальных условиях, и это во многом облегчает уборку и сокращают потери корнеплодов. Такой способ уборки позволительно проводить при условии хранения выращенных корнеплодов в кагатах (в период август – сентябрь) без поражения их возбудителями болезней. И такая устойчивость корнеплодов, прежде всего, связана с биохимией растений и толщиной покровных тканей корнеплодов. Устойчивость к возбудителям таких болезней как афаномицетной и фузариозной гнили корнеплодов, а также ко многим возбудителям бактериальных болезней проявляют гибриды свеклы БТС 410; БТС 590; БТС 705 и БТС 845. Поэтому, сахарные заводы в США перерабатывают корнеплоды до самой весны, существенно не снижая выход сахара.

Результаты производственных опытов гибридов сахарной свеклы «Бетасид» Вы можете видеть в таблице 1.

Мощным фактором снижения коэффициента водопотребления является повышение плодородия почвы. Наряду с этим необходимо отметить, что на повышение урожайности и улучшение технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы влияет в основном система минерального питания макро и микроэлементами. И на особом учете должны стоять те микроэлементы (бор, марганец, цинк), которые не мигрируют со старых листьев в молодые, т.е. не реутилизируются.

Роль микроэлементов возрастает в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства, так как при этом повышается продуктивность полей сельхоз культур. Следовательно, увеличивается вынос всех питательных веществ. Повышение роли микроэлементов также во многом связано с уменьшением внесения органических удобрений в сравнении с 90-ми годами прошлого столетия.

Содержание микроэлементов в растениях колеблется от тысячных до стотысячного процента. Они принимают участие во многих физиологических и биохимических процессах, которые происходят в тканях растений, входят в состав многих ферментов, витаминов, ростовых веществ, которые в растениях выполняют важную роль биологических ускорителей и регуляторов сложных биохимических процессов. Микробиологические процессы также протекают при участии энзимов, в состав которых входят микроэлементы. Они выступают в качестве простатических групп ферментов или кофакторов – активаторов ферментов. Растениям микроэлементы требуются в малых количествах. Недостаток, как и избыток, нарушает деятельность ферментативного аппарата, следовательно, и обмен веществ у растений. При недостатке микроэлементов растения поражаются возбудителями многих заболеваний, в частности, сахарная свекла при дисбалансе элементов питания поражается гнилью сердечка и дуплистостью корнеплода. Первые сообщения о применении микроэлементов для повышения устойчивости растений к болезням были сделаны в 1913 г. Ф.В. Чириковым и C. Spincs.

Влияние микроэлементов на снижение тяжести заболевания может быть связано с участием в физиологии и биохимии растений, так как многие из основных микроэлементов участвуют во многих процессах, которые могут повлиять на ответную реакцию растений к патогенам (Marschner, 1995 г.)

В последующем, в работах многих ученых было доказано положительное влияние микроэлементов (B, Ca, Mo, Мn и др.) на выработку у растений способности противостоять неблагоприятным условиям перезимовки, а также холодостойкости, жаростойкости и засухоустойчивости.

Опыты, проведенные Заришняк А.С. и Стриц О.П. 2008-2010 гг., показали, что применение микроудобрений значительно усиливает синтез хлорофилла, сумма которого (а + в) через две недели увеличивалась в листьях изучаемых гибридов в 1,6-2,0 раза. На период уборки урожая содержание хлорофилла в листьях уменьшалось по сравнению с фазой смыкания листьев в междурядьях в 1,6-2,8 раза, при этом тенденция более высокого содержания хлорофилла в удобренных вариантах сохранялась.

Бор, медь, цинк, молибден и марганец улучшают движение веществ и создают комплексные соединения не только с сахаром, но и с другими органическими соединениями. Такая особенность чрезвычайно важна в условиях высоких температур и снижения влагообеспеченности растений на юге России. Также необходимо отметить положительное влияние микроэлементов на работу полупроницаемости клеточных мембран растений, что в значительной мере улучшает эффективность внекорневых подкормок. Как уже было отмечено выше, при внесении органических удобрений и растительных остатков в почву ежегодно, содержание микроэлементов в питательной среде может оставаться на среднем уровне в полях севооборота. (Н.Г. Малюга, А.Я. Ачканов, В.П. Василько, 1997г.)

Однако следует отметить, что большинство микроэлементов питания в почве находятся в недоступном для растений состоянии. Поэтому важно учитывать не только общее содержание микроэлементов в почве, но и их усвояемые формы. В силу различных природно-климатических условий доступность элементов питания с питательной среды во многом зависит:

- от рН водной вытяжки почвы;

- от влажности питательной среды почвы;

- от температуры корнеобитаемого слоя почвы;

- от состава и суммы поглощенных оснований и т.д.

Сбалансированное поступление отдельных химических элементов обеспечивает последовательность и сопряженность всех биологических реакций и физиологических функций растительного организма.

Сравнение экономической эффективности внекорневого применения с внесением удобрений в питательную среду почвы показывает высокую эффективность применения микроэлементов внекорневым способом при их низком или среднем содержании в почве.

И в этой связи академик Б.А. Ягодин, (1989 г) отмечал, что «на почвах с низкой обеспеченностью микроэлементами применение их позволяет повысить урожай на 10-15% и более». Опыты, проведенные в Англии Хаменсом и Оррам 1964 г. также показали, что «опрыскивание ботвы сахарной свеклы в июне или после разборки букетов было столь же эффективной мерой как и предпосевное внесение удобрений». При этом важно отметить, что листовые подкормки дают возможность растениеводам оперативно, минуя посредническую роль почвы, удовлетворять потребности растений в элементах питания. Но нельзя полностью переводить роль корневой системы растений на листовой аппарат. И в этой связи необходимо отметить, что эффективность микроэлементов существенно повышается при их применении на фоне обеспеченности растений макроэлементами. Применяя внекорневые подкормки через листовой аппарат, мы помогаем растениям преодолеть стрессовые условия среды, даем растениям внутренний биохимический импульс для улучшения работы всего организма. Листовые подкормки стимулируют образование первичных органических веществ, а затем улучшают их отток в запасающие органы растений, тем самым снижая уровень сброса листьев растениями сахарной свеклы в период жесточайшей почвенной и воздушной засухи.

Как указывают многие исследователи, если проводить внекорневые подкормки растений сахарной свеклы экзогенно микроэлементами в фазу полного развития листьев при продолжительном стрессе, вызванным недостатком влаги, это значит снизить уровень усыхания листьев под влиянием не только засухи, но также низкой степенью перевода ассимилянтов с листового аппарата в запасающий орган – корнеплод и поражением растений многими вредными организмами (микозы, бактерии, клещи и т.д.)

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды связана с защитными реакциями, формирующимися с участием гормонов. В стрессовых условиях гормональная система растений тормозит ростовые процессы под влиянием регуляторов роста растений, как это отмечают О.А. Шаповал, В.В. Вакуленко и И.П. Можарова. переходит к мелкоклеточному развитию, т.е. ксерофитному развитию. В то же время в тканях растений снижается содержание ауксинов, гиббереллинов и цитокининов, что приводит к повышению содержания абсцизовой кислоты. АБК является основным фактором замедления обмена веществ, под воздействием стресса, что связано с ее способностью интенсивно накапливаться в клетках, тканях и органах, а при улучшении условий быстро подвергается деградации. Этилен также интенсивно образуется в растениях в ответ на действие жары, засухи и на потери части листового аппарата при повреждении листьев вредителями, возбудителями болезней и т.д. В результате замедляются обменные процессы, и организм переходит в состояние покоя. Это и определяет устойчивость растений к неблагоприятным условиям воздействия внешней среды.

Есть много информации необходимости применения микроудобрений с аминокислотами для преодоления растениями периода действия стрессора и этот факт укрепил свою состоятельность за более чем длительный период времени развития земледелия. Однако свойствами антисрессантов обладает ограниченное количество удобрений.

Аминокислоты необходимы для нормального прохождения метаболизма растений, поскольку являются теми «кирпичиками», из которых строятся белки. Наряду с запасными белками, которые определяют качество урожая, более важную роль выполняют белки – ферменты, вовлеченные в регулирование всех процессов, происходящих в растительной клетке. Как известно, растения способны синтезировать все необходимые аминокислоты. Однако, в период интенсивного роста или при негативном влиянии стрессовых факторов, экзогенное применение аминокислот позволяет растению ускорить метаболические процессы, не тратя при этом дополнительную энергию на собственный синтез.

По определению биохимиков, антистрессанты – это сравнительно низкомолекулярные органические соединения (фитогормоны) вырабатываемые растениями из аминокислот и из органических кислот (Ю.П. Федулов, В.В. Котляров, К.А. Доценко и др., 2000)

Качественные и высокоэффективные аминокислоты - это продукты, которые получены не путем химического синтеза или на основе термической обработки, какого-либо органического сырья, а полученные непосредственно с растительной массы (зерна кукурузы и т.д.) при воздействии на него высокого механического давления, а в дальнейшем при помощи центрифугирования выделенные живы аминокислоты L - формы. В отличие от D – изомеров, которые растениями не усваиваются L – формы аминокислот хорошо усваиваются растениями и легко включаются в различные процессы обмена веществ. Такие аминокислоты производит испанская компания «Агритекно»

Опыты по определению продуктивности сахарной свеклы в зависимости от степени сохранности листового аппарата в период июль-август под влиянием применения агрохимикатов (микроудобрения и аминокислоты L – формы) проводились на территории Краснодарского края. В опытах испытывались продукты испанской компании «Агритекно». Органические удобрения, биостимуляторы роста и микроудобрения этой компании имеют международные сертификаты EСOCERT (EC) и OMRI (CША), означающие допустимость этих препаратов к использованию в экологически чистом сельском хозяйстве. Данные агрохимикаты отличаются, прежде всего, высокими качественными показателями. В них органически сочетаются аминокислоты L – формы с микроэлементами. Причем, для каждой культуры подобран необходимый набор микроэлементов с необходимым количеством аминокислот, и такое удобрение многократно проверено во многих почвенно-климатических зонах для определения биологической эффективности для определенной культуры. Данные таблицы №2 показывают, насколько эти продукты имели положительное влияние на продуктивность сахарной свеклы в условиях Кубани.

Опыты проводились в производственных условиях с учетом природно-климатических условий. В процессе проведения опытов мы учитывали запасы продуктивной влаги в почвах (в слое 0-200 см) за период осень – весна. В условиях отсутствия данных точного земледелия - эти показатели давали возможность обосновывать регламент применения многих компонентов и в т. ч. аминокислот с микроудобрениями.

Таким образом, необходимо отметить, что на снижение коэффициента водопотребления и устойчивости растений сахарной свеклы к неблагоприятным условиям среды влияют следующие основные факторы:

- выращивание гибридов сахарной свеклы с хозяйственно-ценными признаками (жароустойчивость, засухоустойчивость и т.д.) для целенаправленного использования их генетического потенциала, для снижения влияния неблагоприятных условий среды;

- обработка посевов сахарной свеклы агрохимикатами (аминокислоты с микроудобрениями), для снижения степени сброса листьев сахарной свеклой под влиянием высоких температур, воздушной и почвенной засухи в определенных рамках системы минерального питания растений, адаптированной к местным условиям.

Результаты испытаний продуктивности гибридов сахарной свеклы компании «Бетасид» по природно-климатическим зонам Краснодарского края. Полевой опыт. 2012-15 гг.

Табл. 1

Результаты производственных испытаний удобрений «Агритекно» на посевах сахарной свеклы в условиях Краснодарского края.

Табл. 2

Примечание: - в числителе первая обработка, в знаменателе вторая обработка.