Top.Mail.Ru
 
Пройти обучение по картам NDVI
Нажимая на кнопку, вы подтверждаете, что согласны с нашей Политикой обработки персональных данных

“Сей овёс в грязь – будешь князь!” Оптимальные сроки сева яровых

увеличение урожайности на 20−30% при оптимальном
выборе сроков посева
«Весенний день год кормит» — поговорка старая, но по-прежнему актуальная.

Иногда именно этот пресловутый день или два стоит между успехом и разочарованием. Конечно же, речь сегодня пойдёт о выбора срока сева яровых! Не далее как в 2022 году исследования Всероссийского научно-исследовательского института зерновых культур подтвердили увеличение урожайности на 20−30% при оптимальном выборе сроков посева.

Конечно же, оптимум для яровых зерновых культур изрядно зависит от региона, местных климатических условий и специфических характеристик сортов. Однако определенные универсальные принципы применимы для всех условий выращивания.

Попробуем разобраться!
Процесс прорастания: биологическое чудо

Процесс прорастания на первый взгляд кажется простым, однако включает в себя сложные биохимические цепочки и их точные наружные «выключатели» — триггеры внешней среды. Для зерновых культур путь от семени до всхода следует общей схеме, но с важными видоспецифическими вариациями.

Когда жизнеспособное зерно получает достаточное количество влаги, вода проходит через семенную оболочку, вызывая набухание семени и пробуждая зародыш. Вода активирует гидролитические ферменты, и они начинают расщеплять запасы, хранящиеся в эндосперме — в первую очередь крахмалы и белки — на более простые соединения, служащие источником энергии для прорастающего зародыша.

Однако просто присутствия воды недостаточно: во льду мы пшеницу не прорастим…
Температурные требования: биохимическое объяснение

Температура влияет на прорастание через воздействие на активность ферментов: это белки, которые катализируют биохимические реакции, и их эффективность значительно варьируется в зависимости от температуры. У каждого из них — свой оптимальный температурный диапазон работы.

Например, в пшенице фермент альфа-амилаза играет решающую роль в расщеплении молекул крахмала до глюкозы, обеспечивая энергию для деления и удлинения клеток. Ячмень содержит высокие уровни бета-амилазы, которая работает вместе с альфа-амилазой для эффективного превращения крахмала в сбраживаемые сахара — и это, кстати, одна из причин, по которой ячмень пригоден для получения солода! А наиболее холодостойкий представитель яровых зерновых — овёс, содержит гораздо больше жиров, чем пшеница или ячмень. Жиры это концентрированный источник энергии, поэтому овёс и может прорастать при более низких температурах.
Ориентир – температура почвы!

Для большинства яровых зерновых культур температура почвы служит основным триггером прорастания. Температуру почвы обычно измеряют на глубине 5 см в ранние утренние часы. Ориентироваться будем на устойчивые температуры почвы, а не на краткосрочные колебания.
При температурах ниже минимальных порогов прорастание становится затяжным и неравномерным, что тянет за собой и плохое кущение, и большую конкуренцию с сорняками. Эксперименты показали, что прорастание яровой пшеницы может занять до 28 дней при температуре почвы 4 °C, по сравнению с всего 6 днями при 12 °C. Этот продленный период прорастания увеличивает уязвимость перед почвенными патогенами и вредителями.

Пшеница обычно требует температуры почвы не менее 4 °C для прорастания, причем оптимальное появление всходов происходит при температуре от 12 до 25 °C. Именно тогда её ферменты работают эффективно, быстро мобилизуя энергетические запасы и обеспечивая надежное развитие всходов. С биохимической точки зрения пшеница обладает ферментами с температурными оптимумами, которые соответствуют умеренно теплым условиям, а именно — посеву в середине весны во многих регионах.

Овёс выделяется своей способностью прорастать при более низких температурах, иногда до 1 °C, с оптимумом около 10−18°C. Амилазы и протеазы овса сохраняют более высокую относительную активность при низких температурах по сравнению с ферментами пшеницы или ячменя. Кроме того, мембраны овса содержат более высокую долю ненасыщенных жирных кислот, которые остаются более текучими при низких температурах, позволяя осуществлять клеточные функции, когда другие зерновые ещё испытывают затруднения.

Ячмень занимает промежуточное положение, начиная прорастать при температуре около 3−4°C, но лучше всего — при температуре от 15 до 20 °C. Интересно, что процесс прорастания ячменя задействует гены, активируемые строго определённой температурой, которые контролируют производство гормонов, сигнализирующих алейроновому слою, что пора вырабатывать гидролитические ферменты. Эта сложная регуляторная система помогает объяснить несколько более узкое оптимальное температурное окно ячменя по сравнению с пшеницей.

Эти температурные пороги и влияют на решения о последовательности посева, они естественным образом распределяют рабочую нагрузку в течение напряженного весеннего сезона посевной. Овёс обычно можно сеять первым, когда температура почвы достигает 3−4°C, затем ячмень при 4−5°C, и потом пшеницу при 5−6°C.
И снова о влажности… Регулирование прорастания
Вода действует как растворитель и реагент при прорастании семян. Она обеспечивает среду для ферментативных реакций, транспортирует питательные вещества и непосредственно участвует в реакциях гидролиза, которые расщепляют запасные соединения. Минимальные требования яровых зерновых к влажности для прорастания различаются из-за разной проницаемости семенной оболочки, состава семян и механизмов клеточной регуляции.

Семена пшеницы обычно начинают прорастать при минимальном содержании влаги порядка 35−45% по весу. Семенная оболочка пшеницы содержит проницаемые для воды каналы, которые способствуют относительно быстрому поглощению воды. Зародыши пшеницы также выделяют специализированные мембранные белки аквапорины, которые образуют водные каналы для эффективного перемещения воды внутрь клеток.

Ячмень, с его плотно прилегающей оболочкой, впитывает живительную влагу по-своему: оболочка действует как физический барьер, поэтому вода поступает более плавно, постепенно.
Следовательно, ячменю понадобится немного более высокий уровень влажности для стабильного прорастания — около 40−50% содержания влаги. Так что, его можно считать несколько чувствительным к влажности почвы во время посева.
Это наглядно подтверждают данные многолетних исследований! По итогам 15 лет наблюдения было обнаружено, что когда посев задерживался и «выходил» за пределы оптимальных условий влажности почвы, урожайность яровой пшеницы снижалась на 0,75% за каждый день опоздания. А ячмень в том же исследовании терял по 1,25% будущей урожайности в день.
Зато овёс впечатляюще приспособлен к переменным условиям влажности: удлинённая форма семян и относительно проницаемая семенная оболочка позволяют эффективно поглощать воду даже в плохо увлажнённых почвах. Семена овса могут начать прорастание при немного более низких порогах влажности (около 30−40%), чем пшеница или ячмень. Кроме того, всходы овса быстро развивают обширную корневую систему после прорастания и «догоняют» уходящие запасы снеговой воды.
Ловим момент: уже тепло, ещё влажно

Хотя температура часто определяет начальные решения о посеве, условия влажности почвы могут быть не менее важны для успешного укоренения культуры. Соотношение между датой посева и урожайностью не линейно, а следует квадратичной модели: потенциал урожайности увеличивается по мере приближения даты посева к оптимуму, ненадолго выходит на плато, а затем быстро снижается при дальнейшей задержке. Эта закономерность верна для всех культур, но наиболее выражена у ячменя из-за его детерминантного (строго ограниченного) характера роста.

Взаимодействие влажности и температуры создаёт сложные матрицы решений для агронома. В то время как достаточная влажность почвы необходима для старта прорастания, чрезмерно влажные почвы часто дольше остаются холодными весной. Посев же в почву с неоптимальной влажностью может привести к уплотнению почвы, плохому развитию корней, потенциально снижая урожайность на 10−20% независимо от даты посева. А задержка посева до просыхания почвы рискует позднее подвергнуть культуру тепловому стрессу и засухе во время критических репродуктивных фаз…

Яровая пшеница, посеянная при оптимальном балансе влажности и температуры почвы, даёт урожай на 15−22% выше, чем слишком ранние (когда почвы влажные, но холодные) или слишком поздние посевы (когда почвы прогреты, но влажность снижается). Приходится балансировать на тонкой грани!

Современные методы земледелия, включая системы нулевой обработки почвы и использование покровных культур, обеспечивают большую гибкость в управлении влажностью почвы при посеве. Эти практики часто позволяют проводить более ранний посев благодаря улучшению структуры почвы и водного режима. Однако они требуют большего внимания к точности высева и обеспечению контакта семян с почвой.
А как, всё-таки, само растение принимает решение о прорастании?

Замечательная способность зерновых культур интегрировать температурные и влажностные сигналы в основном обусловлена сложными гормональными системами сигналов. Гиббереллины, абсцизовая кислота и ауксины работают согласованно, чтобы либо запускать, либо подавлять прорастание в зависимости от условий окружающей среды.

Воздействие низких температур может изменять гормональный баланс. Например, воздействие холода снижает уровень абсцизовой кислоты (АБК) — ингибитора прорастания, одновременно способствуя синтезу гиббереллинов (ГК) — стимуляторов прорастания. Этот сдвиг баланса помогает объяснить, почему некоторые сорта яровых зерновых выигрывают от раннего посева, когда температура почвы еще прохладная.

У пшеницы особенно тонкая система гормонального ответа. Недавние исследования выявили сорта пшеницы с мутациями в сигнальных путях ГК, которые обеспечивают более равномерное прорастание в более широком диапазоне температур. Старые же сорта пшеницы используют более консервативную стратегию прорастания с жёсткой гормональной регуляцией, которая предотвращает прорастание до тех пор, пока условия не станут стабильно благоприятными.

Гормональная же регуляция ячменя включает уникальную особенность: многие сорта проходят через краткий период вторичного покоя при воздействии высоких температур (выше 24°C) во время насыщения водой. Это является эволюционной адаптацией, которая предотвращает прорастание во время временных тёплых периодов, за которыми могут последовать губительные заморозки.

Овёс менее склонен к вторичному покою, чем пшеница или ячмень: если уж он так решил, то прорастает, и точка. Зародыш овса производит относительно более высокие концентрации биоактивных гиббереллинов на ранней стадии процесса прорастания, что способствует раннему росту даже в неоптимальных условиях.
Оптимизация сроков посева: практическое применение физиологии растений

Идеальное окно посева представляет собой пересечение температурных и влажностных условий, которые удовлетворяют специфическим физиологическим требованиям каждой культуры, максимально увеличивая продолжительность вегетационного периода.
Пшеница начинает прорастать при температуре почвы от 3−4°C, однако оптимальные условия для прорастания наблюдаются при 12−25°C. Она более требовательна к теплу при прорастании, чем овёс, и менее устойчива к возвратным заморозкам в фазе всходов.

Для прорастания пшеница требует поглощения влаги в количестве 35−40% от массы зерна, что меньше, чем у овса. Однако общая потребность пшеницы во влаге в течение вегетационного периода выше — коэффициент транспирации достигает 400−500, что указывает на менее эффективное использование воды по сравнению с овсом. Это делает пшеницу более чувствительной к засухе, чем овёс, особенно в критические фазы вегетации.

При отклонении от оптимальных сроков посева потери урожайности у яровой пшеницы составляют в среднем 1,2−1,5% за каждый день задержки, что выше, чем у овса. Наиболее значимое снижение урожайности наблюдается при позднем посеве в засушливых условиях из-за недостаточного развития корневой системы и последующего попадания фазы налива зерна в период высоких температур.

Качество зерна пшеницы существенно зависит от сроков посева. При раннем посеве формируется зерно с более высоким содержанием белка и клейковины, с лучшими хлебопекарными свойствами. Задержка с посевом на 10−15 дней может привести к снижению содержания клейковины на 2−3% и ухудшению её качества, что особенно критично для продовольственной пшеницы.
Ячмень способен прорастать при температуре почвы 1−2°C, что делает его одной из самых холодостойких зерновых культур на этапе прорастания. Оптимальная температура прорастания — 15−22°C. Для прорастания ячменю требуется поглотить 35−38% влаги от массы зерна, что сопоставимо с пшеницей, но меньше, чем у овса.

Оптимальные сроки посева ярового ячменя наступают при прогревании почвы до 4−5°C на глубине заделки семян. Важной особенностью ячменя является его высокая чувствительность к срокам посева — задержка посева на каждый день за пределами оптимального срока приводит к снижению урожайности на 1,5−2%, что значительно выше, чем у пшеницы и овса.

Ячмень, особенно пивоваренный, крайне чувствителен к условиям выращивания. Ранний посев в оптимальные сроки способствует формированию крупного, выровненного зерна с низким содержанием белка (9−12%) и высокой экстрактивностью, что идеально для пивоварения. Поздний посев приводит к формированию мелкого зерна с повышенным содержанием белка, непригодного для производства солода.

Следует помнить, что ячмень вполне способен к быстрому развитию и созреванию даже при поздних сроках посева, однако это происходит за счёт существенного снижения урожайности и ухудшения качества зерна. Этим он отличается от пшеницы и овса, которые имеют более жесткую привязку фаз развития к фотопериоду и сумме эффективных температур.
Овёс может прорастать при температуре почвы всего 2−3°C, хотя оптимален диапазон 10−25°C. В отличие от пшеницы и ячменя, овёс быстрее развивает обширную и глубокую корневую систему, что улучшает поглощение питательных веществ и обеспечивает превосходную устойчивость к стрессам, особенно к засухе. Такое развитие корней достигает максимальной эффективности при раннем укоренении растений в подходящих почвенных условиях.

Важной особенностью овса является его повышенная потребность во влаге во время прорастания. Для успешного прорастания ему необходимо поглотить до 45% своего веса в воде, по сравнению с 35−40% для пшеницы и ячменя. Поэтому достаточная влажность почвы при посеве особенно важна для укоренения овса.

Для ярового овса оптимальное время посева наступает раньше, чем для других зерновых культур — когда температура почвы на глубине посева достигает 3−4°C. Благодаря отличной холодостойкости овёс успешно прорастает и укореняется в более прохладных условиях, чем пшеница или ячмень.

При задержке посева вне оптимального периода овёс несёт умеренные потери урожайности — в среднем 0,8−1,0% за день опоздания. Хотя он менее чувствителен к срокам посева, чем ячмень, ранний посев всё же существенно повышает урожайность.

Сроки посева также значительно влияют на качественные характеристики овса, особенно на натуру зерна и качество помола. Рано посеянный овёс формирует более тяжелые и полные зерна с повышенным выходом при помоле. Овёс, посеянный в оптимальные сроки, показывает на 8−12% более высокий выход при помоле по сравнению с поздно посеянным, что существенно повышает его ценность для пищевой промышленности.

Приятный бонус раннего высева овса — более обширная корневая система и улучшенное поглощение фосфора, что важно, учитывая относительно высокую потребность овса в этом элементе по сравнению с пшеницей и ячменём. И эти цифры велики! Согласно исследованиям, рано посеянный овёс самостоятельно извлекает примерно на 15−20% больше почвенного фосфора, чем высеянный позднее, потенциально снижая потребность в удобрениях.
Точному земледелию — точность сроков!

Интеграция современных технологий с традиционными сельскохозяйственными знаниями — лучшая основа для оптимизации сроков посева и максимизации урожайного потенциала. По мере эволюции климатических моделей все более важным становится поддержание гибкости в графиках посева при мониторинге ключевых экологических показателей. Успешными производителями будут те, кто эффективно сочетает научное понимание требований культур с тщательным наблюдением за местными условиями и соответствующим использованием инструментов поддержки принятия решений.
Управляйте своим хозяйством эффективнее вместе с ExactFarming!
Понравилась эта статья?
Читайте ещё в нашем блоге
Показать ещё
Оставить заявку
Нажимая на кнопку, вы подтверждаете, что согласны с нашей Политикой обработки персональных данных