Спецможливості
Технології

Стратегія вітчизняного вирощування кукурудзи в умовах зміни клімату

12.08.2016
4513
Стратегія вітчизняного вирощування кукурудзи в умовах зміни клімату фото, ілюстрація
demonstratsiya vrozhaiu kukurudzy

В Україні внаслідок зміни клімату погодні умови у регіонах стануть майже однаковими. Втім, збільшуватиметься кількість років із аномальними явищами. У Степу посушливі умови посилюватимуться. Це вплине на обсяги рослиницької продукції - зокрема, призведе до зменшення виробництва кукурудзи.

 

Посуха є одним із основних факторів, що лімітує подальше розширення виробництва кукурудзи в Україні. Вона виникає за тривалої відсутності дощів і супроводжується високою температурою та сонячною інсоляцією. Частіше відмічається атмосферна посуха, яка характеризується низькою відносною вологістю повітря (18–20% та нижче), до неї може додатись ще й грунтова, що виникає внаслідок нестачі доступної для рослин вологи у грунті. За інтенсивністю, залежно від сезону зневоднення і ступеня перегрівання, розрізняють слабку, середню, сильну і надзвичайно сильну посухи.

Здебільшого значної шкоди посуха завдає на початку наливання зерна; коли ж вона має місце у період інтенсивного росту рослин, то в основному призводить до зменшення прояву морфологічних ознак. Якщо посуха посилюється поступово, рослини встигають пристосуватися до умов, що склалися (уповільнюють ріст і розвиток, зменшують випаровування води тощо). Таким чином посухостійкі форми можуть сформувати задовільний урожай, якщо посушлива погода зміниться на сприятливу.

Небезпечніша комбінована посуха, коли нестача вологи у грунті супроводжується несприятливим впливом сухого жаркого повітря. За сильної або тривалої посухи відбуваються глибокі зміни у тканинах рослин, різко порушується функціонування систем життєдіяльності, що спричинює їхню загибель. Потужність впливу підвищеної температури) на врожай кукурудзи також залежить від інтенсивності та тривалості її дії.

НОВІ ПРІОРИТЕТИ

   Проблема зміни клімату впливає на агротехніку вирощування пізніх ярових культур. Змінюються пріоритети біотипів:

  • перевага надається скоростиглим формам як менш ресурсомістким генотипам,
  • зміщуються строки висіву й збирання в більш ранні,
  • збільшується густота агроценозу

У підсумку набувають популярності нетрадиційні сівозміни, завдяки яким, зокрема, стає можливим отримання двох урожаїв за рік. Основним чинником ефективного використання вегетаційного періоду в сівозмінах степової зони є наявність у зерновиробництві скоростиглих сортів та гібридів сільськогосподарських культур, стійких до підвищених температур і обмеженого водопостачання.

Зміна клімату, розвиток інфраструктури переробки, економічна складова та успіхи в селекції щодо скоростиглості зумовили поширення кукурудзи в північних країнах Європи. Подібні процеси відбуваються і в Україні. Із 2001 р. спостерігається стійке зростання посівних площ кукурудзи, особливо в зоні Лісостепу, а з 2004 р. — і на Поліссі (табл. 1). Наприклад, у 1991–1995 рр. у Чернігівській області у середньому висівали 21,9 тис. га кукурудзи, а вже у 2006–2010 рр. — 160,6, у 2011–2015 рр. — 329,5 тис. га. У Київській області площі під кукурудзою збільшилися протягом зазначених років від 33,2 до 259,2 тис. га, у Сумській — від 30,0 до 291,4, Хмельницькій — від 41,2 до 190,3, Вінницькій — від 78,0 до 303,0 тис. га. Значно зросли площі вирощування кукурудзи у Полтавській, Черкаській, Харківській, Кіровоградській областях.

Аналіз погодних умов у центральній зоні Дніпропетровської області за період із 1994 по 2015 р. показав, що практично кожного третього року спостерігається посуха, у результаті чого врожайність зерна гібридів кукурудзи в конкурсному випробуванні знижується у середньому на 2,87 т/га (табл. 2), однак вона менше впливала на збиральну вологість зерна (підвищення в середньому на 1,0%). Причому у відносно сприятливі роки посуха теж спостерігалась, але меншої інтенсивності, або ж основна частина опадів припадала на критичний період розвитку рослин, що послаблювало негативні наслідки стресу.

Показники середньої врожайності зерна гібридів кукурудзи у відносно сприятливі роки вказують на те, що оцінку потенційних можливостей гібридів кукурудзи в Україні можна проводити тільки на зрошенні або у сприятливіших за зволоженням регіонах (Лісостеп і Полісся). Підтверджує це і той факт, що за 21 рік досліджень у ДУ ІЗК НААН тільки 2005 та 2011 роки характеризувались найоптимальнішими умовами та формуванням середньої врожайності зерна на рівні 8,96 та 9,54 т/га. Проте аналіз досліджень за п’ятирічками показав стійке зростання середньої врожайності у випробуванні гібридів від 5,69 (1995–1999 рр.) до 6,66 т/га (2011–2015 рр.) зі стійким зниженням вологості зерна під час збирання від 22,4 до 15,4%. Темпи зниження середньої вологості зерна під час збирання вражають: у другу п’ятирічку воно становило 3,58%, у третю — 2,1, у четверту — 1,3%, що зрештою забезпечило практично базову вологість. Тож у цьому плані зміна клімату в Україні позитивно позначилась на врожайності кукурудзи та економіці її виробництва завдяки зменшенню витрат на сушіння, що, своєю чергою, сприяло розширенню виробництва цієї культури.

Варіювання врожаю зерна у сприятливий 2005-й і стресовий 2006 рік у різних кліматичних зонах України пояснює причини вимушеного спаду у динаміці зростання площ під кукурудзою у Степу та, навпаки, стрімкого збільшення в Лісостепу (табл. 3). Виходячи із наведених даних, можна зробити висновок, що найстабільнішу врожайність зерна кукурудзи можна отримати в Лісостепу і на зрошенні — у Степу. Проте у зв’язку з тим, що площі зрошуваних земель за останні 30 років скоротились у 6,5 разу, вирощування кукурудзи тут не має визначального впливу на обсяг її виробництва, а в пріоритеті в умовах зрошення краще розміщувати насінницькі посіви.

Щодо коефіцієнта варіювання врожайності зерна, то в зоні Степу він залишається на високому рівні незалежно від року, що пояснюється різкішими змінами погодних умов залежно від підзони і наявності пунктів, де посуха проявляється із різною інтенсивністю практично щорічно. Так, на Розівській дослідній станції (Запорізька обл.) середня врожайність зерна гібридів кукурудзи у 1999–2015 рр. коливалась у межах 1,18–6,37 т/га, а в Селекційно-генетичному інституті (Одеса) за той самий період — від 1,42 до 6,17 т/га (за 17 років дослідження середню врожайність понад 4,0 т/га отримували відповідно протягом шести і чотирьох років). Тому в Південному Степу на сьогодні ризиковано розміщувати посіви кукурудзи без зрошення, але використання цих екстремальних умов для оцінки гібридів є важливим етапом у процесі створення посухостійких форм. Для виробництва гібридів кукурудзи сприятливіші умови складаються у Північному Степу (зона розміщення ДУ ІЗК НААН) і, особливо, в північно-західному його регіоні. На Поліссі основними факторами, що лімітують розвиток кукурудзи, є прохолодна погода навесні і восени та недостатня сума ефективних температур. Такі умови часто повторюються у відносно вологі роки, зокрема 2005 р., що теж призводить до зниження врожаю.

ПОШУК ОПТИМАЛЬНИХ БІОТИПІВ

   У процесі створення оптимальної моделі гібрида для посушливих умов Степу важливим показником є скоростиглість, яка визначає приналежність генотипу до екологічної групи — тобто південний чи північний, інтенсивний чи гомеостатичний типи. Домінування скоростиглих генотипів у формуванні виробничого агроценозу в Степу як засіб підвищення посухостійкості кукурудзи став сучасним трендом сортової політики. Якщо нині середньоранні гібриди «посувають» середньостиглі, то середньоранню групу прогнозовано можуть потіснити і ранньостиглі гібриди — як група, що потребує менше вологи для завершення вегетації. Відповідне орієнтування зумовлене еволюційно обгрунтованим підходом у селекції щодо підвищення врожайності зерна шляхом скорочення вегетативної частини онтогенезу і, відповідно, збільшення генеративної.

Переорієнтація виробництва на скоростиглі біотипи в Україні відбувалась послідовно, поряд із успіхами у селекції та поступовою зміною клімату. Так, у системі землеробства Дніпропетровської області (1988 р.) у зернових сівозмінах основну увагу рекомендували приділяти середньостиглим гібридам (55–60%) та невеликою мірою — середньораннім (25–30%) як найбільш адаптованим до умов зони. Вирощувати в цій зоні ранньостиглі гібриди не рекомендувалося. На початку ХХІ ст. преференції змінились, і в системі ведення сільського господарства Дніпропетровської області (2005 р.) рекомендовано такі співвідношення гібридів кукурудзи: ранньостиглі — 10–15%, середньоранні — 30–35, середньостиглі — 45–50 і середньопізні — 5–10%. Динамічне зростання із 2008 р. обсягів виробництва зерна кукурудзи в країні розставило нові акценти в гібридному складі — перевага надавалась скоростиглим генотипам.

Таким чином, на сьогодні в Північному Степу рекомендоване співвідношення різних біотипів має такий вигляд: ранньостиглі — 25%; середньоранні — 30; середньостиглі — 30 та середньопізні — 15%. Зміна співвідношення раніше рекомендованого структурного складу гібридів кукурудзи зумовлена не лише економічними чинниками (низька вологість зерна у період збирання), але й прогресом у селекції посухостійких ранньостиглих і середньоранніх форм та можливістю скоростиглих генотипів частково уникати стресу завдяки прискореному розвитку і більш ранньому накопиченню сухої речовини.

Аналіз середньої врожайності зерна за групами стиглості гібридів конкурсного випробування за 21 рік дослідження виявив порушення біологічної закономірності, зокрема підвищення її рівня зі зростанням тривалості вегетації, особливо в стресові роки. Якщо в несприятливі 1994, 1996 і 1999 рр. біологічна тенденція зростання врожайності зерна зберігалась, то в умовах 2006–2009 і 2014–2015 рр. перевагу за врожайністю зерна мали середньоранні гібриди (табл. 4). Це свідчить про сприятливий прогноз для поширення саме скоростиглих біотипів гібридів кукурудзи у виробництві степової зони.

У зазначені періоди спостерігалось перевищення врожайності середньоранньої групи гібридів над середньостиглими у середньому на 0,22, а середньопізніми — на 0,45 т/га. Середньопізня група гібридів поступалась навіть ранньостиглим гібридам у середньому на 0,17 т/га.

Проте загальний розгляд конкурсного випробування, у середньому за 21 рік досліджень, виявляє поки що збереження біологічної закономірності за врожайністю зерна гібридів кукурудзи залежно від групи стиглості, тобто врожайність зростала за збільшення тривалості вегетаційного періоду (табл. 5). Акумуляція пріоритетів скоростиглих гібридів кукурудзи у стресових умовах ще недостатня для зміни глобальних вибірок, зокрема, останнім часом спостерігається поліпшення кліматичних умов для цієї культури.

   Відмінність в урожайності зерна гібридів різних груп залежала від умов року: так, за сприятливих умов цей показник перебував на рівні між ранньостиглими і середньоранніми формами — 0,44 т/га; середньоранніми і середньостиглими — 0,18; середньостиглими і середньопізніми — 0,07 т/га, тоді як у стресових умовах — відповідно 0,33; 0,25; 0,21 т/га. Цікаво зазначити, що найбільший розрив у показниках урожайності зерна спостерігається між ранньостиглою та середньоранньою групами стиглості. Проте в подальшому дистанція середніх значень вибірок гібридів за стиглістю зменшується, до того ж нівелювання показників інтенсивніше відбувається у сприятливі роки.

Виявлено також стабільне зменшення вологості зерна під час збирання кукурудзи у сприятливі роки, зокрема в ранньостиглій групі гібридів — на 0,6%; середньоранній — на 0,7; середньостиглій — на 0,8 і в середньопізній максимальне — на 1,5%. Відповідна тенденція пов’язана зі змінами клімату, збільшенням тривалості безморозного періоду та, як наслідок, зростанням урожайності зерна, зменшенням кількості екстремальних років (хоча раніше спостерігались зворотні тренди, тобто зменшення вологості зерна за збирання врожаю у стресові роки випробування).  

Як зазначалось вище, розподілення гібридів за типом їхньої реакції на умови вирощування значною мірою залежать від їхньої групи стиглості. Так, на середньостиглі і середньопізні гібриди у степовій зоні припадає близько 45% площ посіву кукурудзи, і тому визначальним фактором їхньої стабільності в умовах значного варіювання погоди є не тільки стійкість до посухи, а й позитивна реакція на сприятливі умови. З урахуванням цього найціннішими є пластичні форми. Взагалі середньопізні гібриди вважаються найінтенсивнішим типом, оскільки вони потребують більше ресурсів для реалізації свого потенціалу, що й призводить часто до меншої їхньої урожайності порівняно із середньостиглими. Попит на такі форми стрімко падає через невмотивовану економічну доцільність виробництва та скорочення площ під кукурудзу на Півдні України, зокрема на зрошенні. Але перспективу ці генотипи мають за реалізації програми виробництва біопалива і створення форм із прискореною вологовіддачею під час визрівання та водночас із більшою стійкістю до посухи.

Проблема селекції посухостійких ранньостиглих гібридів визначається дефіцитом необхідного вихідного матеріалу, оскільки раніше ранньостиглі форми створювали лише для регіонів з обмеженим температурним ресурсом, тож першочерговим завданням було поліпшення холодостійкості. Характерно, що останніми роками помітно почастішали посухи навіть у зоні Полісся. У зв’язку з цим сформовано два екологічні типи скоростиглих генотипів — північний, який характеризується високою холодостійкістю і швидкими темпами накопичення сухої речовини, та південний — для якого притаманна підвищена посухо- та жаростійкість, що в підсумку може привести як до повільнішого накопичення сухої речовини, так і прискореної вологовіддачі на завершальних етапах дозрівання зерна.

РЕЗУЛЬТАТИ ВИПРОБУВАНЬ

Дослідження ранньостиглих гібридів кукурудзи селекції ДУ Інститут зернових культур НААН у конкурсному випробуванні у різні роки дало змогу диференціювати їх за реакцією на певне середовище вирощування (табл. 6). Дані за 2012 р. не було включено до аналізу через надмірно стресові умови року та нівелювання здатності середовища до реальної диференціації генотипів.

За результатами загальної оцінки, кращими виявились гібриди ДН Гарант, Візаві, Немирів, ДН Паланок, що в середньому за чотири роки досліджень перевищили стандарт ДКС2870 на 1,83–1,21 т/га. Вирізняється група гібридів різної екологічної спрямованості, і найціннішими серед них є форми з універсальним типом реакції на зміни умов вирощування, зокрема ДН Гарант, ДН Пивиха, Квітневий 187 МВ, Немирів, які характеризувались мінімальною величиною варіювання різниці в показнику врожайності зерна за роками — 2,34–2,62 т/га.

Найпопулярніший серед ранньостиглих гібридів — Дніпровський 181 СВ використовується у виробництві вже протягом 13 років. Широка адаптивність цього гібрида на час реєстрації дала змогу поширювати його в Україні, Білорусі і Росії, але сьогодні на його заміну пропонується генетично споріднена форма — ДН Пивиха, що характеризується поліпшеною врожайністю, стабільністю, нижчою збиральною вологістю зерна та має відповідні зони допуску із 2014–2015 рр.

zerna kukurudzy

У цілому асортимент цієї групи достатньо вузький і складається, в основному, із генотипів ФАО 180–190, оскільки використання більш ранньостиглих форм призводить до значного зниження врожайності гібридів. Хоча останнім часом простежується помітний прогрес у створенні адаптованих, високопродуктивних ранньостиглих гібридів, придатних для вирощування в умовах Степу (частково вдалося подолати генетичне «плато» продуктивності, що 15–20  років тому заважало поширенню ранньостиглих форм).

На часі — створення надранньостиглих форм ФАО 130–160, які можуть прогресивно змінити усталені системи землеробства, зокрема використання кукурудзи як другої культури у поукісних та пожнивних посівах.

Гібриди середньоранньої групи стиглості представлені традиційно найбільшою кількістю зразків (табл. 7). Слід зауважити, що група ФАО 200–300 включає гібриди зі значними біологічними та генетичними відмінностями. Так, підгрупа зразків ФАО 200–240 значно вирізняється за врожайністю зерна, її стабільністю та вологістю зерна на час збирання тощо від форм ФАО 250–290. Відповідні відміни необхідно враховувати під час їхнього впровадження, популяризації та технології вирощування. Так, гібриди першої підгрупи за генетикою та біологією ближчі до підгрупи ранньостиглих форм, яку в середньому перевищують тільки на 0,1 т/га, а за вологістю зерна під час збирання — на 0,1%. Тоді як, порівняно із гібридами другої підгрупи, різниця в цих показниках суттєвіша — 0,45 т/га та 1,0% відповідно. В цих двох підгрупах навіть у гетерозисних моделях домінують різні генетичні плазми: в першій — в основному Айодент×Європейська кремениста (властива для ранньостиглих гібридів), а в другій — Айодент×Ланкастер.    

  

Серед форм ФАО 200–240 на особливу увагу заслуговує гібрид Оржиця 237МВ, зареєстрований в Україні, Росії та Білорусі, та його реципрокна форма — ДН Злата.

У другій групі (ФАО 250–290) вирізняються, в основному, нові гібриди — ДН Рубін, ДМ Бенефіс, ДБ Хотин, ДН Світязь, які в середньому за чотири роки досліджень сформували врожайність на рівні 8,82–8,48 т/га. Показово, що у другій групі тільки чотири гібриди за весь період випробувань у середньому мали врожайність зерна нижчу за середню популяційну — 7,86 т/га (за реакцією на умови року їх можна віднести до генотипів екстенсивного типу), тоді як у підгрупі ФАО 200–240 перевищували показник середньої за дослідом урожайності лише три гібриди. Відповідний рівень урожайності та стабільності гібридів досягається завдяки їхній стійкості до стресових умов літнього періоду, насамперед до посухи.

Висновок:

Таким чином, згідно з даними багаторічних досліджень, виявлено посилення значення скоростиглих гібридів кукурудзи у сільськогосподарському зерновиробництві України. Відзначено, що зміни клімату за 21 рік досліджень позитивно впливали на рівень урожайності зерна гібридів кукурудзи — зростання майже на1 т/га та зменшення вологості зерна підчас збирання на 7%. Упровадження гібридів кукурудзи ранньостиглої та середньоранньої груп стиглості у зоні Степу потребує формування нового вихідного матеріалу південного екотипу.

В. Черчель, канд. с.-г. наук, ДУ Інститут зернових культур НААН

Ключові слова: Кукурудза, посуха

Інтерв'ю
голова Української асоціації молодих фермерів Дмитро Мічурін
З розвитком агросектору України підвищуються і вимоги до фахівців аграрної галузі. Навчальні програми профільних вузів все ще часто не відповідають ні вимогам агрокомпаній, ні швидкості розвитку сучасних технологій в АПК. Тому все більший... Подробнее
Наскільки важливо дбати про якість зерна? Що таке нотифікації і чому їх варто боятися Україні? Які хвороби зернових є загрозою для іміджу української сільгосппродкції propozitsiya.com розповів 

1
0