Сортовая отзывчивость полевых культур на удобрения

Существует два основных типа реакции полевых культур на внесение удобрений. Одни способны давать хороший урожай и на низком агрофоне, но на высоком не дают соответствующей прибавки урожая (low input), другие — отзывчивы на применение удобрений, но реализуют потенциальную продуктивность только на высоком агрофоне (high input). Для агрономической практики важны генотипы с широкой нормой реакции, достаточно продуктивные на низком агрофоне и одновременно отзывчивые на внесение высоких доз удобрений.

К первому типу сортов (от англ. low input — малоприхотливые формы) относятся генотипы, сохраняющие свойства агрохимической эффективности на низком агрофоне.

Для них характерны низкая концентрация элементов в тканях растения и высокая скорость синтеза органического вещества. Сюда можно также отнести генотипы, обладающие свойством усваивать труднодоступные фосфаты почвы, а также имеющие повышенный потенциал несимбиотической азотфиксации.

Примером могут служить растения райграса, у которых при увеличении количества вносимых удобрений происходит снижение показателей эффективности использования азота, а урожайность сухой биомассы поначалу хотя и повышается, но постепенно выходит на плато (рис. 9.12).

Второй тип агрономически эффективных сортов (high input) должен обеспечивать нормальное функционирование высокоурожайных сококачественных ценозов, дающих экологически безупречную и экономически выгодную продукцию в диапазоне оптимально высоких доз минеральных удобрений, прежде всего азотных (рис. 9.13). Они отличаются высокой концентрацией элементов в тканях растения и высокой скоростью синтеза органического вещества. Такие сорта должны обладать повышенной азотоемкостью, экономически окупая азот урожаем высокобелковой биомассы или зерна.

Выбор фона для создания агрономически эффективных сортов определяется типом сорта и заданной моделью. Сорта первого типа должны создаваться на обедненных и бедных фонах. Последние могут быть получены путем намеренного истощения почвы за счет интенсивного насыщения севооборота культурами с большим выносом элементов питания, размещения посевов по плохому предшественнику или в конце севооборотного звена. Сорта второго типа, удовлетворяющие требованиям экологии и экономики, целесообразно селектировать при внесении азотных удобрений в дозах не менее 120 кг азота на 1 га. Естественно, что дозы удобрений (как и их сочетания) носят региональный характер и должны разрабатываться и уточняться для каждой конкретной почвенно-климатической ситуации.

Показано, что в среднем в общей прибавке урожая на долю удобрений приходится 65%, а сорта — 35%. Однако в зависимости от зоны выращивания, например, у озимой пшеницы, доля прибавки урожая за счет эффекта удобрений заметно колебалась и составила от 17 до 72%, а за счет сорта — от 23 до 42%. На госсортоучастках Нечерноземного и Центрально-Черноземного районов, включая северо-восточную и юго-западную часть Украины, показатели долевого участия сорта и удобрений были близки и колебались для сорта от 31 до 38 %, для удобрений от 55 до 65%.

Для районов с недостатком влаги роль сорта в эффективном использовании удобрений особенно велика. Так, в засушливых районах Поволжья прибавки за счет эффекта сорта составляют 42%, а от взаимодействия сорта и удобрений — 41%. В районах Северного Кавказа при оптимальном влагообеспечении вклад сорта в урожай оказался ниже и составил 23%, а удобрений — 72%.

Полученные данные указывают на исключительную роль сорта в эффективном использовании удобрений и на необходимость испытывать все сорта в условиях разной минеральной обеспеченности.

Интересно, что сорта новой селекции более отзывчивы на удобрения и их применение экономически более оправдано, чем сортов старой селекции.

Сорт озимой пшеницы Галина, районированный в 2001 г., при высоких дозах азотного питания превосходил по урожайности сорта Мироновская 808 и Московская 39, районированные соответственно в 1970-х и 1990-х гг. Сорт Галина обнаруживал примерно одинаковую белковость зерна с сортом Московская 39, но заметно уступал по содержанию клейковины, особенно сорту Московская 39 при дозе 120 кг N на 1 га (рис. 9.14).

На низком агрофоне выявлена генетическая вариабельность урожайности зерна и значительная степень взаимодействия генотип х среда. Кроме того, в этих условиях эффективность поглощения азота в большей степени влияет на формирование урожая, чем ЭИА. При этом как для кукурузы, так и для пшеницы прямые методы селекции по урожайности зерна являются более эффективными. Как показали опыты на двойных гаплоидных линиях пшеницы, этот метод подходит для селекции как в условиях минерального стресса, так и при естественной пестроте почвенного плодородия. Оказалось, что на низком агрофоне легче выделять признаки, связанные с содержанием азота в растении или зерне, чем с урожайностью в целом. Выявлены локусы количественных признаков (QTL), связанных с продуктивностью как в условиях достаточного, так и ограниченного азотного питания. Успехов в селекционной работе можно, видимо, добиться путем комбинирования различных QTL.

Эффективность использования азота является фактором, определяющим урожайность риса, причем на низком и высоком агрофоне за рост, развитие и формирование урожая отвечают различные QTL. Интересно, что в условиях лимитированного азотного питания у сорго способность к поглощению азота выше, чем у риса, хотя при достаточном обеспечении азотом этот показатель у обеих культур одинаков. У рапса отмечены незначительные генотипические различия по ЭИА при выращивании на низком агрофоне. В этих условиях сорта с наименьшей урожайностью отличались большей отзывчивостью на удобрения, чем сорта, дающие высокие урожаи на высоком агрофоне. Для канолы (разновидность рапса) различия по ЭИА также влияли на накопление общей биомассы, Kхоз, семенную продуктивность, темпы роста корней и надземных органов. Это подтверждает более ранние данные об отсутствии связи между QTL, отвечающих за урожайность, и уровнем азотного питания.