Зависимость урожайности зеленой массы и продолжительности межфазных периодов сорговых интродуцентов от условий выращивания
Вопросы обеспечения населения качественным питанием в достаточном количестве во все времена рассматриваются на государственном уровне как первостепенные. После введения в отношении Российской Федерации санкций была разработана Доктрина Продовольственной безопасности, в которой отражены основные направления государственной политики в этой области (далее — Доктрина).
Показателем продовольственной безопасности является продовольственная независимость, определяемая как уровень самообеспечения населения производимой в стране сельхозпродукцией. В Доктрине приводятся индикаторы безопасности (процентное отношение производства к внутреннему потреблению) по 11 основным группам сельхозпродукции. Уровень независимости для мяса составляет не менее 85%, для молока и молочной продукции — не менее 90%.
По данным, приведенным в статье М.А. Положихиной, население страны полностью обеспечено сахаром и растительным маслом, уровень обеспеченности овощами и картофелем — 88–95%, мясной продукцией — 97% (соответствует индикаторам продовольственной безопасности). Потребление населением молока и молочной продукции составляет 234 кг/чел в год при рациональной норме 325 кг/чел, производство молочной продукции внутри страны — менее 84% самообеспечения, что ниже установленного показателя (90%).
Положительной динамики в молочном животноводстве не прослеживается, так как поголовье КРС молочного направления продолжает снижаться. На уровне правительства и регионов принимаются меры по исправлению ситуации, приняты ряд законов и постановлений.
Наибольший удельный вес в структуре всех затрат в животноводстве приходится на корма. При производстве молока и мяса КРС на корма приходятся 50–55% всех затрат, при производстве мяса птицы и яиц — 67–76%. Для снижения затрат необходимо обеспечить отрасль кормами собственного производства с низкой себестоимостью, а устойчивое повышение продуктивного потенциала животных возможно решить за счет формирования конкурентоспособной племенной и кормовой базы.
Проведенный анализ использования кормов в хозяйствах Новгородской области показал существенное завышение в рационах доли концентрированных кормов, количество которых должно составлять до 20–30% от общей питательности рациона, а 70–80% — приходиться на грубые и сочные корма. Совершенствование рационов кормления и кормового баланса до рекомендуемых норм способствует снижению затрат при производстве мясо-молочной продукции.
К дисбалансу в рационах приводит дефицит зеленых кормов в позднелетний период, обусловленный ограниченным набором кормовых культур, а также климатическими изменениями. В Новгородской области за последние 70 лет среднегодовая температура увеличилась на 3 ºС, сумма активных температур вегетационного периода > 10 ºС — на 200 ºС.
Вместе с тем ученые отмечают, что климат становится более контрастным и неустойчивым: если дожди — то ливневые и залповые, если ветры — то шквалистые. Засушливые периоды увеличиваются даже на северо-западе Нечерноземья (которое характеризуется как зона избыточного увлажнения). В целом же потепление климата для Нечерноземья явление скорее положительное, так как прогнозируется, что оно приведет к увеличению теплообеспеченности растений и запасов органики в почве.
Производство объемистых и сочных кормов осуществляется с использованием традиционных культур, основу которых составляют многолетние травы, являющиеся самым дешевым источником кормов, под них отводятся около 40% площадей. Для бесперебойного обеспечения кормосырьевого конвейера зеленой массой необходимо включать в ассортимент культуры с различными темпами роста и разных групп скороспелости. В условиях, когда частота возникновения опасных метеорологических явлений увеличивается, традиционные кормовые культуры зачастую неспособны адаптироваться под них (отава многолетних трав не отрастает для скашивания). Поэтому назрела необходимость в поиске альтернативных культур, адаптированных к засухе и нетребовательных к почвенному плодородию.
Сорговые (сорго сахарное, суданская трава, сорго-суданковые гибриды) — культуры, которые дают высокие урожаи зеленой массы в засушливых условиях с высокой питательностью полученных из них кормов. В Северо-Кавказском и Нижневолжском регионах, в зоне интенсивного возделывания этих культур на различные цели (пищевые, кормовые, технические), их относят к страховым: они жаро- и засухоустойчивы, при выгорании кормовых трав во время раннелетней засухи они способны закрыть потребности в зеленой массе. В регионах возделывания урожайность сорго сахарного на силос выше, чем у кукурузы, на 18–25%, а суданская трава по урожайности и питательности занимает первое место среди других злаковых трав.
Для традиционной зоны выращивания сорговых культур закономерности их роста, развития, способы и цели выращивания хорошо известны и научно обоснованы. Известно, что сорговые являются типичными растениями короткого дня, при длинном световом дне происходит замедление развития и, соответственно, увеличение продолжительности вегетационного периода.
Выявлены зависимости урожайности и качественных показателей от метеорологических условий. Так, исследованиями АНЦ «Донской» установлено, что увеличение осадков в период от всходов до первого укоса на 1 мм дает прибавку урожайности зеленой массы суданской травы 0,14 т/га с коэффициентом корреляции 0,89 ± 0,22, а увеличение суммы активных температур на 10 ºС имеет отрицательную корреляционную связь и уменьшает урожайность на 0,06 т/га. Впоследствии корреляционные зависимости подтверждены работами на суданской траве Алиса с r = 0,78 для суммы осадков и r = -0,57 для суммы температур.
В степной зоне наличие осадков в июне положительно коррелировало с урожайностью смеси однолетних трав (r = 0,98), а увеличение температур в это же время вызывало отрицательную связь с r = -0,87. В работах изучены корреляционные связи биохимических показателей зерна проса посевного и сорго с метеорологическими показателями вегетационных периодов.
Агроэкологические испытания сорговых культур в условиях северо-западной зоны показали их высокую адаптивность и перспективность для укрепления кормовой базы Нечерноземья при выращивании на корм. Однако свойства, закономерности и особенности роста и развития культур в условиях зоны, зависимость этих параметров от метеоусловий региона не изучены.
Цель исследования — установить зависимость урожайности зеленой массы и продолжительности межфазных периодов сорговых интродуцентов от метеоусловий вегетационных периодов.
Материалы и методы исследований
Исследования проводили на опытном поле Новгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства — филиала Санкт-петербургского федерального исследовательского центра Российской академии наук в 2016–2023 гг.
Почвы участка дерново-подзолистые, легкосуглинистые среднеокультуренные, содержание гумуса — 2,81–3,57%, подвижного калия (К2О) — 101–229 мг/кг почвы, фосфора (Р2О5) — 120–737 мг/кг, рН 5,1–6,6. Характеристика почв приводится по данным агрохимического обследования сельскохозяйственных угодий Станцией агрохимической службы «Новгородская» (ФГБУ «САС «Новгородская», Россия) в 2020 г.
Эксперимент проводили на трех сорговых культурах: суданской траве (линия Землячка), сорго-суданковом гибриде Навигатор, сорго сахарном Силосное 88 (гибрид 1-го поколения) по Методике ВИК.
Для определения влияния метеорологических факторов на продолжительность фаз развития и урожайность культур использовали методы регрессионного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехову и программы Microsoft Excel (США).
Погодные условия за восемь лет опытных работ отличались большим разнообразием: вегетационные периоды четырех лет были избыточно влажными (ГТК > 1,6), трех лет — сухими (ГТК < 1,2), один вегетационный период характеризовался как достаточно влажный (ГТК = 1,37) (табл. 1). Расчет ГТК производился по методу Селянинова.
Среднегодовая температура в регионе за восемь лет наблюдений была выше средней многолетней на 0,6 °С (увеличение на 10,5%), а сумма осадков увеличилась по сравнению с нормой на 57 мм (9,4%). Сумма активных температур (выше 10 °С) в среднем за эти годы была ниже нормы на 149 °С, или на 6,3%, а количество осадков за этот же период превысило норму на 28 мм (9,1%). Распределение осадков и температуры в течение вегетационных периодов было очень неравномерным. Периоды высоких среднесуточных температур чередовались с волнами холодных воздушных течений, сезоны с дефицитом осадков наблюдались в различные временные периоды как с недостаточным, так и с избыточным увлажнением. За время наблюдений 2017 год был экстремальным по количеству выпавших за вегетационный период осадков с самой низкой суммой активных температур.
Таким образом, при общей тенденции к изменению климата суммы активных температур за период вегетации не увеличились, а даже уменьшились, что объясняется сокращением самого периода вегетации из-за поздневесенних и раннеосенних заморозков.
Результаты и их обсуждение
Сорговые культуры являются теплолюбивыми, необходимая сумма активных температур от посева до созревания в зоне традиционного возделывания — от 2000–2500 °С до 2500–3500 °С. Как всходы, так и взрослые растения погибают при заморозках -1–3 °С. При выращивании на зеленый корм достаточно суммы температур 1400–1800 °С. По данным многочисленных источников, семена сорговых культур начинают прорастать при +8–10 ºС, а оптимальными температурами в период роста и развития является диапазон +25–30 ºС. Оптимальной для посева считается температура почвы +12–14 ºС, поскольку посев в недостаточно прогретую почву приводит к изреживанию и задержке всходов. Всходы, пока идет формирование корневой системы, не переносят заморозков, чувствительны как к низким, так и к высоким температурам — и те и другие оказывают на них угнетающее воздействие.
В годы исследований в условиях Новгородской области жизненный цикл растений оставался, как правило, незавершенным (табл. 2).
На момент наступления заморозков (05.09 — 21.10) все сорговые культуры в основном цвели, и только суданская трава Землячка в 2016–2017 гг. начала формировать семена, а в 2020 г. при благоприятных погодных условиях успела их сформировать.
Посев культур проводили при наступлении благоприятных погодных условий — с 15 по 30 мая. Нечерноземная зона относится к зоне рискованного земледелия, поэтому посев в оптимально прогретую почву не страхует от различного воздействия на них в последующем метеофакторов вегетационного периода. Так, период от посева до появления всходов в исследуемый промежуток времени составил в среднем 23–24 дня, в 2020 г. и 2021 г. всходы появились через две недели, в 2018-м — через 44 дня. Самый длительный период до всходов в 2018 г. был обусловлен чередованием низких положительных температур первой половины июня с высокими температурами второй половины месяца при отсутствии осадков.
В 2020 и 2021 годах условия для появления всходов были оптимальными. Понятно, что на длительность межфазных периодов сорговых культур значительное влияние оказывают метеорологические условия вегетационного периода. Поскольку сорговые культуры не являются типичными для зоны растениями, а проходят интродукцию в регион, возникает необходимость выяснить закономерности влияния в условиях региона метеорологических параметров (количества осадков, суммы активных температур > 10 °С, ГТК) на длительность межфазных периодов и урожайность зеленой массы сорговых культур. Для этого накопленные данные за вегетационные периоды подвергли математическому анализу.
Вычисление коэффициента корреляции и регрессионных уравнений показало, что на длину межфазных периодов большее влияние оказывает сумма активных температур. Наиболее тесная зависимость (c коэффициентом корреляции более 0,95) наблюдается в начале вегетации в межфазные периоды «посев — всходы», «всходы — кущение» и «кущение — выход в трубку», а также в период «посев — выход в трубку» и «всходы — выход в трубку» (табл. 3).
Тесная связь длины межфазных периодов с осадками с коэффициентом корреляции более 0,72–0,77 была отмечена только для двух межфазных периодов — «всходы — кущение» и «выход в трубку — кущение». Данные зависимости положительные и показывают, что с увеличением количества осадков межфазный период удлиняется. Тесной зависимости со степенью увлажненности (ГТК) отмечено не было (табл. 3).
Природно-климатические условия Новгородской области из-за недостатка тепла не позволяют получать семена сорговых культур, поэтому исследованиями предусмотрено выращивание сорговых культур в аспекте использования их в качестве кормовых культур для получения зеленой массы, идущей как непосредственно на корм скоту, так и на сено, сенаж, силос. Учет урожая проводили в фазу выметывания, которая наступала (в зависимости от года и культуры) с середины августа до конца сентября.
Каждый отдельно взятый метеопараметр в течение вегетационных периодов имеет различную степень влияния на урожайность сорговых культур. Корреляционный анализ зависимости урожайности от суммы осадков выявил наиболее сильное влияние наличия или отсутствия осадков на урожайность в межфазный период «всходы — кущение» с коэффициентом корреляции r = 0,71 (табл. 4).
Сумма осадков в данный межфазный период изменялась в широких пределах — от 25 до 116 мм. Уравнение зависимости урожайности сорговых культур от суммы осадков показало, что снижение количества осадков в данный период на 10 мм приводит к увеличению урожайности сорговых культур на 0,5 т/га.
В этот же период («всходы — кущение») была получена наиболее тесная отрицательная зависимость и с суммой температур (с коэффициентом корреляции r = 0,66), которая изменялась в годы исследований от 223 ºС до 645 ºС. Полученное уравнение регрессии показало, что с увеличением суммы температур на 100 ºС урожайность зеленой массы сорговых культур уменьшается на 12 т/га. С незначительно меньшей теснотой связи (r = 0,65) получена зависимость урожайности зеленой массы сорговых культур от суммы температур за период «всходы — выметывание». Уравнение зависимости показало, что при увеличении суммы температур на 100 ºС урожайность зеленой массы уменьшается на 9 т/га. Сумма температур за данный межфазный период в Новгородской области изменялась от 980 ºС до 1470 ºС и в среднем за 8-летний период наблюдений составила 1280 ºС.
Степень увлажнения (ГТК) в периоды роста сорговых культур не оказала существенного влияния на уровень урожайности, кроме межфазного периода «всходы — кущение» со средней теснотой связи r = 0,42.
Более сильное влияние (по сравнению с метеорологическими параметрами) на урожайность зеленой массы сорговых культур оказала продолжительность межфазных периодов. Наиболее тесная связь была отмечена в фазу «всходы — кущение» (r = 0,85). Длительность данной фазы в среднем составляет 23 дня с диапазоном изменения 10–36 суток. Урожайность зеленой массы сорговых культур увеличивается на 2,3 т/га при уменьшении длительности данного межфазного периода на сутки. Тесная связь обнаружена между урожайностью и длительностью периода «всходы — выметывание» (r = 0,76), которая указывает на увеличение урожайности зеленой массы на 10 т/га при сокращении данного периода на 10 суток при среднем его значении 70 суток.
Выводы
Исследованиями, проведенными на сорго сахарном, суданской траве и сорго-суданковом гибриде в 2016–2023 гг., установлена степень влияния метеопараметров на урожайность и продолжительность межфазных периодов. Установлена сильная зависимость длительности первых этапов развития культур от наличия осадков и суммы активных температур, слабая — длительности периодов от всходов до выметывания и цветения. Установлено, что уровень урожайности больше зависит от длительности межфазных периодов, чем от метеоусловий вегетационного периода.
Длительность межфазных периодов имеет тесную корреляционную связь с суммой температур в межфазные периоды от всходов до выхода в трубку с коэффициентом корреляции r = 0,93-0,99 и с суммой осадков в межфазные периоды «всходы — кущение» (r = 0,72) и «выход в трубку — выметывание» (r = 0,77).
Уровень урожайности зеленой массы сорговых культур находится в тесной отрицательной зависимости от суммы осадков и суммы температур в межфазный период «всходы — кущение» с коэффициентом корреляции r = 0,66–0,71 и не зависит от условий увлажнения (ГТК).
На урожайность зеленой массы сорговых культур большое влияние оказала длительность межфазных периодов «всходы — кущение» (r = 0,85) и «всходы — выметывание» (r = 0,76).
Об авторах
Ольга Васильевна Балун, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
bov0001@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-8476-0792
Елена Петровна Шкодина, старший научный сотрудник
kriemperoal@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-4057-9910
Светлана Юрьевна Жукова, старший научный сотрудник
zhukova.s@spcras.ru
Валентина Александровна Яковлева, старший научный сотрудник
yakovleva.v@spcras.ru
Новгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук» (Новгородский НИИСХ — филиал СПб ФИЦ РАН), ул. Парковая, 2., дер. Борки, Новгородский р-н, Новгородская обл., 173516, Россия
УДК 633.28:574.24
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-397-08-70-77
