Продолжительность вегетационного периода пшеницы и ее практическое значение

12.07.2015

Наследственная природа сорта и совокупное влияние всех факторов на развитие растения определяют темп и ритм развития, время наступления фенологических фаз и продолжительность вегетационного периода в целом. Вегетационный период сорта — величина непостоянная, она варьирует как в географическом разрезе, так и по годам.
Изменчивость вегетационного периода по годам в одном и том же пункте определяется практически двумя факторами: температурой и осадками. Некоторое значение имеют и сроки посева, поскольку они связаны с длиной дня. Продолжительность вегетации от посева до колошения теснейшим образом зависит от суммы среднесуточных температур, а продолжительность налива зерна, кроме суммы температур, в не меньшей степени зависит от условий увлажнения.
B географической изменчивости вегетационного периода, кроме названных факторов, очень важную роль играет длина дня, меняющаяся в зависимости от географической широты (табл. 1). В связи с этим вегетационный период пшеницы обнаруживает большую изменчивость в широтном разрезе. При этом существенное значение имеет сдвиг сроков вегетации на более ранние в южных районах. Так, под Ленинградом появление всходов яровой пшеницы приходится на май, когда длина дня равна 18 ч, в районе Саратова — на конец апреля при длине дня 15 ч, а в Узбекистане — на конец марта при длине дня 14 ч. В Индии, Эфиопии пшеница развивается при длине дня около 12 ч. Поскольку пшеница — растение длинного дня, период всходы — колошение удлиняется при движении с севера на юг. Например, у сорта Лютесценс 62 он возрастает от 40 дней в северных областях России до 49 дней в Молдавии.

При движении с запада на восток продолжительность периода изменяется также очень существенно, что связано с континентальностью климата, определяющей темпы нарастания весенних температур. В восточных районах европейской части России период всходы — колошение на 8—13 дней короче, чем в Прибалтике, Белоруссии. За Уралом континентальность климата изменяется в обратном направлении, и максимальная продолжительность указанного периода наблюдается на Дальнем Востоке.
На продолжительность периода колошение — восковая спелость длина дня уже не оказывает влияния, и темпы налива и созревания целиком зависят от температуры и увлажнения. Наиболее продолжителен этот период на северо-западе России, самый короткий — в континентальных степных районах Поволжья.
На территории нашей страны почти повсеместно природно-климатические условия ограничивают вегетационный период пшеницы. Академик Н.И. Вавилов в своем докладе «Генетика на службе социалистического земледелия» говорил: «В условиях нашей северной страны, при континентальном климате, при наличии засух в летние месяцы вопрос о вегетационном периоде является основным. В наших условиях с продвижением земледелия к северу и на восток, с необходимостью укорочения вегетационного периода на юге с целью ухода от засухи, мы принуждены возделывать преимущественно сорта с коротким вегетационным периодом». Как видно из слов Н.И. Вавилова, во многих районах нашей страны предпочтительны скороспелые сорта пшеницы.
Однако в некоторых районах погодные условия заставляют подходить к этому вопросу иначе. Например, в Северном Казахстане и Западной Сибири с характерными для этих районов весенними засухами предпочтительнее сорта с замедленным ростом и развитием в начале вегетации, что позволяет им пережить засушливую весну и лучше использовать летние осадки. Таким образом, и общая продолжительность вегетации, и ритм развития имеют важное приспособительное значение.
Н.Л. Удольская описала два биотипа яровых пшениц. Растения первого биотипа медленно развиваются от всходов до выхода в трубку, устойчивы к весенней засухе, особенно в период кущения. Последующие фазы развития они проходят быстро, период налива у них короткий при небольшой требовательности к теплу, устойчивость к летней засухе низкая. К этому биотипу относятся сибирские сорта типа Мильтурум 321.
Ко второму биотипу относятся сорта волжскостепной группы. Они быстро растут и развиваются до колошения, менее устойчивы к засухе в период кущения, но более устойчивы в остальные периоды. Налив зерна у них при благоприятных условиях продолжительный.
Этими двумя биотипами не ограничивается все многообразие пшениц, да и в пределах одного биотипа сорта различаются ритмом развития. Например, Саратовская 29 отличается от других сортов саратовской селекции несколько замедленным развитием в начале вегетации, занимая как бы промежуточное положение между первым и вторым биотипами, а устойчивость к засухе у этого сорта высокая во все фазы развития, что обеспечивает ему пластичность и широкий район распространения.
Считается, что сорта с длинным вегетационным периодом продуктивнее скороспелых. Это естественно, так как фактор времени играет существенную роль в накоплении биомассы. Однако это справедливо лишь для оптимальных условий, и поскольку часто природные условия заставляют ориентироваться на сорта скороспелые, необходимо искать пути сочетания скороспелости с высокой продуктивностью.
Накопленный физиологами материал показывает, что между сортами скороспелыми и позднеспелыми имеются четкие различия в ритме роста, накоплении биомассы и во всех физиологических процессах. Как правило, у скороспелых сортов максимум активности всех физиологических процессов приходится на более ранние фазы вегетации (всходы — выход в трубку), тогда как у поздних сортов на период выход в трубку — цветение.

У скороспелых сортов уже набухание семян происходит быстрее, быстро повышается активность ферментов, мобилизующих запасные вещества эндосперма, выше темпы формирования и роста вегетативных органов в начале вегетации. Так, по нашим данным, темп появления листьев одноименных ярусов (табл. 2) и темпы роста пластинки отдельного листа (рис. 2) у скороспелых сортов выше. Выше и темпы роста корневой системы. К фазе кущения корни скороспелых сортов проникали на 7—8 см глубже, чем у среднепоздних, к фазе выхода в трубку эта разница достигала 10—11 см, но в дальнейшем она сокращалась и к уборке исчезала полностью. Выход пасоки в период третий лист — выход в трубку также был выше у скороспелых сортов, а после выхода в трубку преимущество переходило к более поздним сортам.

Поздние сорта обычно характеризуются большим числом междоузлий, листьев, колосков в колосе, узловых корней. Данные, подтверждающие это общее положение, получены и в наших опытах (табл. 3). Однако эта закономерность не абсолютна в том смысле, что число сформировавшихся органов не вполне пропорционально вегетационному периоду сорта: время, необходимое для формирования одного метамера у скороспелых сортов меньше. Это обстоятельство очень важно для сочетания скороспелости с продуктивностью.

Конечно, реализация возможностей различных сортов зависит от складывающихся условий, нo в любых условиях скороспелые сорта могут быть продуктивными только при высокой энергии органообразования и роста. Они должны быть способны к предельно быстрому накоплению биомассы и наилучшему использованию ресурсов тепла и влаги.
Наибольшие преимущества по сравнению с поздними скороспелые сорта получают в районах с засушливым летом, когда засуха ограничивает возможности роста и налива зерна поздних сортов, тогда как скороспелые сорта оказываются в относительно лучших условиях, «уходят» от засухи. Вместе с тем скороспелые сорта не могут использовать поздние летние осадки, поэтому скороспелость сорта должна соответствовать среднему, типичному для данного района ходу метеорологических факторов. Разница между сортами хорошо видна на примере формирования ассимиляционного аппарата в различные по увлажнению годы (рис. 3).

Во влажный год продолжительность жизни листьев соответствует скороспелости сорта: скороспелые растения раньше достигнув зрелости, раньше и стареют, и поздние формы выигрывают в работе ассимиляционного аппарата и накоплении биомассы за счет фактора времени. При летней же засухе скорость отмирания листьев и созревания растений определяется уже не их физиологическим возрастом, а быстрым «принудительным» обезвоживанием. Преимущество поздних сортов во времени жизни теряется, а преимущество скороспелых сортов в темпах роста в начале вегетации остается и оказывается решающим.
Больше того, сокращение вегетации происходит за счет наиболее важного периода — налива зерна, который у скороспелых сортов нередко оказывается даже больше, чем у позднеспелых (в связи с ранним колошением). В этом одна из причин высокого выхода зерна относительно общей биомассы у скороспелых сортов.
Все эти особенности скороспелых сортов дают реальную основу для сочетания скороспелости с высокой продуктивностью. Об этом свидетельствует и опыт селекции, создавшей ряд скороспелых высокопродуктивных сортов (Саратовская 38, Альбидум 43, Ред Ривер, Сонора 64, Тобари 66, Уорлд Сидз 1616, Уорлд Сидз 1877 и др.).
Заканчивая знакомство с индивидуальным развитием пшеницы, необходимо еще раз подчеркнуть, что правильное понимание биологии сортов возможно только в неразрывной связи с историей их происхождения и особенностями той среды, в которой формировалась наследственность сорта. Экологические потребности сорта играют ведущую роль в селекции и практике районирования сортов. Значение экологических особенностей сорта полностью не устраняется и в интенсивной культуре, при высоких уровнях обеспеченности водой и элементами питания. Так, практика испытания высокопродуктивных у себя на родине короткостебельных сортов зарубежной селекции показала, что даже при орошении они лишь в редких случаях пригодны для прямого использования в нашей стране.
Основа успеха в физиологическом изучении сортов — сочетание экспериментального метода исследований с историческим методом анализа получаемых данных, фундаментальное значение которого в биологии было показано нашим выдающимся соотечественником К.А. Тимирязевым.