Особенности формирования корневой системы озимой пшеницы под влиянием агротехнических приемов

Известно, что агротехнические приемы, изменяя условия жизнедеятельности растений, должны оказывать содействие развитию в них также хорошо развитой корневой системы, которая была бы способна в достаточной мере обеспечивать надземную часть влагой и питательными веществами для формирования высокого урожая. Поэтому разработке этого направления исследователи уделяли значительное внимание, о чем свидетельствуют публикации по разным культурам, в том числе и по озимой пшенице. Но некоторые вопросы остались недостаточно изученными, так как в большинстве рассматривалась только морфология корневой системы без увязки с физиологическими функциями, ростом надземной части и производительностью растений.

Мы исследовали влияние условий увлажнения, удобрения, сроков сева на физиологические параметры корневой системы озимой пшеницы Безостая 1 и Альбатрос одесский, глубину их проникновения в связи с ростом надземной части растений. Особое внимание уделяли роли зачаточных и узловых корней в формировании производительности озимой пшеницы.

Исследование проводили в 1971-1976 и 1994-1996 гг. на Генической исследовательской станции (каштановые грунты) и в исследовательском хозяйстве "Днепр" (обычные черноземы) Института зернового хозяйства путем проведения вегетационных и полевых опытов по стандартным методикам.

Наблюдениями в специальных траншеях установлено, что скорость проникновения корней озимой пшеницы в грунт в онтогенезе растений неодинаковая и зависит от влажности грунта. Наиболее интенсивно (2,4 см в сутки) они растут в период осенней вегетации и весной, до колошения растений (1,1-1,4 см). От этой фазы развития до полной зрелости, а также за зимний период среднесуточный прирост составлял 0,2-0,3 см. Установлено, что использование растениями влаги и питательных веществ происходит лучше при наличии у них хорошо развитых зачаточных и узловых корней. Зачаточные корни, которые вырастают раньше узловых и в условиях достаточной влагообеспеченности, за осенний период вегетации могут проникнуть в грунт на 100-160 см, а к восковому состоянию зерна – на 260 см. Узловые корни осеннего образования проникают на глубину 100-130 см.

Зачаточные корни имеют большое значение в начале вегетации и в неполивных условиях, когда часто в засуху у растений вторичные корни не образовываются или глубже пахотного пласта не проникают. При хорошем развитии узловых корней с улучшением водного режима верхних пластов грунта (осадки, орошение) значение их увеличивается, а зачаточных уменьшается, о чем свидетельствуют данные специального опыта (табл. 1).

Как видно из приведенных данных, удаление зачаточных корней в фазе колошения на участках без полива привело к снижению массы зерна с растения на 55,6%, при влагозарядке – на 36,2%, а при хорошем увлажнении на протяжении вегетации – только на 18,3%. Потеря же растениями узловых корней с этого времени в большей мере снизила производительность орошаемых растений.

Для изучения влияния влажности грунта на развитие корневой системы и надземной части мы использовали вегетационный и полевой опыты с разным водообеспечением.

Установлено, что в фазе выхода в трубку и колошения масса, объем и поверхность корневой системы озимой пшеницы достигает наибольших размеров при постоянной оптимальной влажности грунта 60% от полной влагоемкости (ПВ) там, где лучше развита и надземная часть растений (табл. 2). Активно поглощающая поверхность корней уменьшается с повышением влажности, но особенно сильно торможение роста корневой системы и надземной части происходит при дефиците влаги (40% ПВ), в условиях, когда ее запасы еще поддерживают жизнеспособность корней.

Безусловно, это существенно отражается на урожайности. Так, в вегетационном опыте в вариантах с влажностью грунта 40, 60 и 80% ПВ в среднем за годы исследований урожайность зерна из сосуда составила 7,2, 16,5 и 13,3 г соответственно.

Наиболее благоприятными для развития корневой системы и надземной части пшеницы являются условия, при которых влажность грунта к началу зимы постепенно уменьшается. Такое увлажнение в Степи Украины часто наблюдается при проведении под пшеницу влагозарядкового полива. При этом на политых участках у растений развивается более мощная корневая система и надземная часть, чем без орошения. Так, на каштановых грунтах на участках с влагозарядкой нормой 800 м³ воды на 1 га сухая масса корней 100 растений озимой пшеницы в полной зрелости составила 80,7 г, при влагозарядке и вегетационном поливе – 89,6 г, без поливов – 45,1 г, масса вегетативной части растений соответственно равнялась 607,3 г, 744,3 г и 297,7 г, а урожайность зерна – 42,6, 52,2 и 30,9 ц/га.

Мощным средством влияния на развитие корневой системы, ее разветвление, функционирование являются удобрения. По этому вопросу в литературе имеется значительное количество работ, где выводы о роли элементов питания на корневую систему неоднозначные.

В наших вегетационных опытах (каштановый грунт) из элементов минерального питания наибольшее влияние на развитие корневой системы озимой пшеницы в осенний период оказали Р (фосфор), потом К (калий) и РК. Действие одного N (азота) осенью не выявлено. Применение N₃P или К, а также в составе полного минерального удобрения привело к замедлению роста корней. Так, в этих вариантах масса их на сосуд составила 0,67-1,07 г, а при фоне Р, К і РК – 1,53-1,82 г, меньше была и поглощающая поверхность.

В фазе выхода растений в трубку наибольшую массу корневой системы сформировали растения, удобренные Р і К (4,09-4,48 г). По объему (94 см³), размеру общей (65,7 м²) и активно поглощающей поверхности (17,4 м²) преимущество перед другими вариантами на 26-90% имели растения при внесении одного азота. Тормозящее действие комбинаций NP, NK и NPK на рост корневой системы сохранилось и в этой фазе. Например, масса корней здесь была меньше контроля на 26,4-44%.

До конца вегетации наиболее развитые корневая система, надземная часть растений и урожайность зерна сформировались в варианте с азотом (табл. 3). При внесении одного фосфора по объему, массе и поглощающей поверхности корней растения были на втором месте.

За ним шла озимая пшеница контрольного варианта, потом К і РК. Здесь собрали и меньшее количество зерна.

При внесении NP, NK, NPK показатели развития корневой системы остались минимальными. Поглощающая поверхность ее в фазе колошения растений немного варьировала по вариантам опыта, но была больше контроля, как и уборка зерна из сосуда. Таким образом, при применении одного азота растения увеличивают размеры корневой системы для усиления поглощения фосфора и калия, а при сбалансированном по NPK питании масса, объем корней не возрастают, так как высокая производительность растений достигается их повышенной физиологической активностью. Об этом свидетельствуют большие показатели отношения поглощающей поверхности корневой системы к их массе и то, что она полноценно удовлетворяла фотосинтетическую работу большого ассимилирующего аппарата озимой пшеницы, обеспечивая высочайшую производительность работы, так как на образование 1 г сухого вещества здесь нужна наименьшая поглощающая поверхность корней.

Положительное действие азота на развитие корневой системы и надземной части озимой пшеницы наблюдалось и в полевых опытах. На участках, где вносили N₉₀, масса сухих корней 100 растений в фазе полной зрелости составила 67 г, при внесении Р_90-50,3 г, на контроле – 53 г, масса надземной части – 358,4 г, 208,3 и 246,7 г, а урожайность зерна соответственно – 38,6, 29,9 и 30,2 ц/га.

Среди приемов, которые значительно влияют на развитие корневой системы и надземной части озимой пшеницы, особое место занимают сроки сева. В полевых опытах на каштановому грунте сухая масса корней 100 растений озимой пшеницы во время прекращения осенней вегетации при севе 25.08 составила 21,4 г, 24.09 – 6,7 г, 25.10 – 0,6 г, а в фазе полной зрелости соответственно – 56,7, 49,9 и 26,4 г и корни достигли глубины 250, 250 и 180 см. Масса надземной части равнялась 591, 614 и 496 г. Производительность работы корневой системы выше при более поздних посевах. Так, на единицу ее массы при севе в первый срок приходилось надземной части растений 10,4 г, во второй – 12,3 и третьей – 15,2 г, а урожайность зерна равнялась 43,1, 46,8 и 38,7 ц/га.

На обычном черноземе при севе 1.09 за осенний период корни озимой пшеницы достигали глубины 143 см, 15.09 – 122 см, 1.10 – 39 см, а надземная масса 100 растений составляла 156, 112 и 32 г. Урожайность зерна получили соответственно 44,7, 52,4, 36,3 ц/га.

В вегетационных опытах ко времени прекращения осенней вегетации у растений первого срока сева корневая система превышала (по массе, объему, активной поверхности) растения среднего и позднего сроков. Наибольшей в них была и надземная часть, так как растения позднего срока не успевали за короткое время осенней вегетации раскуститься, укорениться. Однако к фазе колошения через интенсивный прирост масса корней и вегетативная часть растений оптимального срока сева достигали практически таких же размеров, как при севе в ранний срок, а к полной зрелости – даже превышали ее. Эти изменения являются следствием повышенной физиологической активности корней оптимального срока, о чем свидетельствуют большие показатели удельного веса их рабочей поверхности в общей и в сухой массе.

При севе в поздний срок корневая система имела физиологическую активность выше, чем в ранний, однако такие растения не успевали сформировать хорошо развитую корневую систему и надземную часть, поэтому производительность их также была наименьшей. Так, урожай зерна из сосуда составил при севе 25 августа – 12,6 г, 24 сентября – 15,8 и 25 октября – 7,6 г.

Таким образом, важным условием получения высоких урожаев зерна озимой пшеницы является хорошее развитие у растений зачаточных и узловых корней. Наиболее развитая корневая система и высокая производительность формируются у растений при оптимальной влажности грунта 60% от ПВ и севе в оптимальный срок, при котором растения лучше укореняются, кустятся и формируют средних размеров надземную часть, но имеют наивысшую производительность.

Азот обеспечивает повышение физиологической активности корней, увеличение листовой поверхности, надземной части и рост урожая.

Фосфор и калий больше влияют на нарастание массы корней, чем надземной части. При этом физиологическая активность их бывает ослабленной, они раньше отмирают, поэтому производительность растений невысокая.

Ткалич И.Д., Демишев Л.Ф.,

доктора сельскохозяйственных наук

Институт зернового хозяйства