1.2 Вплив агроекологічних умов на врожайність зерна і якість насіння озимої пшениці

Сільськогосподарські культури характеризуються великим поліморфізмом біологічних і господарських властивостей, широкою Екологічною пластичністю і тому значно змінюються залежно від умов довкілля. Урожай сільськогосподарських культур, у тому числі озимої пшениці, залежить від багатьох факторів: біологічних особливостей сортів, посівних і врожайних якостей насіння, різних агроекологічних умов.

Процес проростання насіння відбувається за наявності достатньої кількості води, тепла і кисню і за класифікацією Строни І.Г. складається із п'яти послідовних фаз: водопостачання, набрякання, росту первинних корінців, розвитку паростка і становлення паростка [18].

Споживання води рослинами залежить від наявності її в ґрунті [19], фази розвитку рослин та температури. Встановлено, що нестача води в ґрунті восени, особливо у верхньому 10-сантиметровому шарі, призводить до затримки проростання насіння, пізніх недружніх і зріджених сходів, утворення недостатньо розвинутої кореневої системи у верхніх шарах ґрунту. [20]

Для проростання насіння пшениці необхідна вода у кількості, яка складає 46-48% маси повітряно-сухих насінин [21 ], деякі автори [22] вважають, що цей показник має становити 50-55%; а інші [3]- 45-50%.

За даними деяких дослідників, мінімальна температура, за якої може проростати насіння пшениці, 0-4°С, оптимальна 25 та максимальна 30°С. У літературі не відомі факти проростання насіння при 50 і вище градусах[23,24,25,26].

У спеціальних дослідах [27] пророщування насіння в піску при температурі 4°С та вологості ґрунту 30% від повної вологоємності забезпечило вбирання 40% води від маси насіння через 7 днів, а з підвищенням вологості середовища до 90% за тих же температурних умов зазначений вміст води у насінинах настав уже через 3 дні.

Для одержання своєчасних, дружних і повних сходів у польових умовах необхідно, щоб запас продуктивної вологи у посівному шарі ґрунту був не меншим 12-13 мм [28,29]. Вологість ґрунту на глибині висіву насіння не повинна бути нижчою 65-70% польової вологоємності. За вологості ґрунту вище 90% польової вологоємності спостерігається тенденція до зниження польової схожості насіння через дефіцит кисню в ґрунті у верхньому шарі ґрунту на глибині висіву насіння оптимальною температура повинна бути 15-17°С.

У той же час температура вище 24-26°С несприятлива для проростання, тому що відповідає оптимальним умовам для життєдіяльності грибків та бактерій, що пошкоджують зародок. У межах 15-24 С сума середньодобових температур за термін проростання дорівнює приблизно 60°С [24,30,31]. На чорноземах України [32,33,34].при вологості 16-17% сходи бувають дружними і термін періоду посів-сходи не перевищує 6-8 днів.

Спостереження вчених Молдови показали, що сівба озимої пшениці в ранні та оптимальні строки скорочує період появи сходів на 2-3 дні, у порівнянні з більш пізніми (20-30 вересня). Термін періоду сівба-сходи складав 6-10 днів. Середньодобова температура повітря за цей період коливалась від 18,2 до 21,6 С, сума середньодобових температур - від ПО до 220°С. Кількість опадів 7,0-10 мм. Вологість ґрунту в 10-сантиметровому шарі 17,3-22,0 мм. У листопаді при зниженні температури до 3-4°С кущення припиняється. Найбільш сприятлива для проходження фази кущення температура 10-15°С [7.,35].

Установлено, що стійкість озимої пшениці до несприятливих умов зимівлі залежить від умов вирощування її в осінній період [32,33,34,36,37,38]. На Україні, за умов достатньої вологи ґрунту і оптимальних строків сівби, в озимої пшениці кущення починається на 14-16 день після сходів. Одночасно з появою бічних пагонів розвиваються стеблові (вторинні) корені. Це відбувається на другому етапі органогенезу [29,39].

Часто, особливо за ранніх строків сівби, тривалої теплої погоди восени, рослини можуть переходити до наступного, третього етапу органогенезу. Це небажане явище, тому що у таких випадках у рослин завершується процес яровизації, втрачається стійкість до низьких негативних температур та інших несприятливих факторів зими [40].

Для формування високих урожаїв пшениця потребує великої кількості поживних речовин [41,42]. Для формування урожайності озимої пшениці 50ц/га на фоні N₉₀ P₄₀ K₄₀ в умовах зрошення [43] винос азоту дорівнює 137-199 кг/га, фосфору (Р₂0₅) - 72-76: калію (К₂0) - 120-140кг/га. При врожайності озимої пшениці 50-60ц/га винос на 1 ц зерна коливається: азоту від 3,4 до 4,2 кг, фосфору - від 1,0 до 1,7 кг і калію - від 2,4 до 3,5 кг [44].

На споживання і використання добрив впливає цілий ряд зовнішніх і внутрішніх факторів [45,46]. На залежність витрат елементів кореневого живлення від біології сорту вказують спеціальні наукові дослідження [47]. Установлено, що короткостеблові сорти більш економно споживають азот і Ш і вони (сорти) відносяться до агрохімічно ефективних генотипів [48].

Надходження до рослини різних елементів мінерального живлення у процесі онтогенезу нерівномірне і різне за динамікою. Так, споживання фосфору і калію зростає до фази цвітіння, а після запліднення практично припиняється, а споживання азоту проходить і після цвітіння [49]. У період формування і наливу зерна за оптимальних умов розвитку рослини споживають близько 20-30% всього необхідного їм азоту. Через це нестача його в цей період веде до низького вмісту в зерні білка.

На чорноземних ґрунтах Степу України найбільший приріст урожайності озимої пшениці одержують від азотних добрив [29,50]. За даними вчених роздрібне внесення азотних добрив під різні сорти озимої пшениці і по різних попередниках не підвищувало врожайності [51] .

Фосфор посилює ступінь диференціації і озерненість колоса. Нестача його на початку росту не може бути компенсована посиленим забезпеченням ним рослин у більш пізні строки.

Нестача легкозасвоюваного калію в ґрунті у період від початку вегетації до цвітіння пшениці призводить до відставання в рості й розвитку рослин – вони стають більш чутливими до коливань температури і вологості ґрунту.

Хороша забезпеченість рослин восени фосфором і калієм посилює зимостійкість озимої пшениці, а достатнє забезпечення рослин азотом при весняному відростанні, а також у фазі колосіння підвищує білковість зерна.

Надлишок азоту, як і надмірне зволоження ґрунту, призводить до вилягання рослин. [13].

За температури 22-25 С і вище інтенсивність ростових процесів зростає, що веде до скорочення фази, а за нестачі вологи в ґрунті спостерігається повільний ріст стебла і листків у зв'язку з порушенням водного режиму [7].

Адаптивний потенціал рослин зумовлює їх екологічну стійкість (стабільність) у часі і прос­торі. У свою чергу, екологічна стійкість забезпечується механізмами захисту від шкодочинної дії біотичних та абіотичних факторів довкілля, а також механізмами відходу і толерантності. Між ін­шим, відхід від стресів часто має перевагу, тому що дозволяє звести до мінімуму витрати асиміля­тів на захисні, компенсаторні й регенераційні функції організму. Крім того, у рослин відхід від стресу часто забезпечується за рахунок формування енергоекономних морфоанатомічних струк­тур, наприклад, ксероморфності у скоростиглих форм пшениці. У той же час використання деяких механізмів відходу має і негативні наслідки; так, скорочення періоду вегетації хоч і дозволяє уни­кнути впливу літньої посухи та бурої іржі, часто зумовлює (через зменшення ФП) зниження уро­жайності пшениці. У таких випадках виникає необхідність використання механізмів толерантності (витривалості) у генотипів з більш тривалим вегетаційним періодом.

У зв'язку з інтегрованістю біологічних систем, стійкість рослин проти несприятливих фак­торів середовища у кінцевому результаті визначається толерантністю окремих органів і тканин. Відомо, що найменш стійкі до температурного стресу апікальні меристеми і коренева система, Низька толерантність до температурних стресів і дефіциту вологи у генеративних органів.

Сповільнений ріст рослин і їх органів теж сприяє підвищенню стійкості до екологічних стресів. Відомо, що надмірний ріст надземної маси озимої пшениці в осінній період негативно впливає на зимостійкість рослин. Причина цього явища у недостатній загартованості рослин; у та­кому стані вони не переходять у стан спокою до настання морозів. У таких випадках має місце зменшення ефективності дії механізмів відходу від стресу і толерантності.

Серед багатьох заходів, які впливають на розвиток озимої пшениці, її зимостійкість та про­дуктивність, особливо важливе значення мають строки сівби, які визначають віковий стан рослин.

Установлено, що між могутністю рослин при різних строках сівби, їх морозо- і зимостійкі­стю пряма запежність відсутня. Могутність рослин в осінній період не може бути надійним показ­ником їх високої стійкості і продуктивності. Більш того, рослинам від ранніх посівів, тобто більш старих за віком, властива знижена морозостійкість у порівнянні з морозостійкістю рослин від оп­тимальних і пізніх посівів. Рослини, які тривалий час розвиваються при високих температурах, мають високу ступінь диференціації конуса наростання і погано загартовуються.

Нормальне проходження всіх фізіологічних процесів у рослинах - росту і розвитку, фото­синтезу і дихання, живлення і транспірації - можливе лише за умов обводненості клітини, яка створює певний тургесцентний стан. Вода є необхідним внутрішнім середовищем для протікання всіх процесів біохімічного обміну речовин і пересування їх у рослинному організмі. Вона забезпе­чує функціональну єдність усього організму як єдиного цілого і його функціональну єдність із зо­внішнім середовищем. Лише обводнені клітини листка можуть забезпечувати поглинання вугле­кислоти із повітря, а обводнені клітини коренів - поживні речовини із ґрунту. [40].

Нові сорти потребують удосконалення технології вирощування, тобто сортової агротехніки, що передбачає узгодженість агротехнічних прийомів з біологічними і морфологічними особливостями рослин [53,54,55,56,57].