Влияние условий питания и сортовых особенностей на рост, развитие, урожайность льна и качество льнопродукции

Одним из решающих факторов в повышении урожайности льна-долгунца является применение удобрений. По справедливому замечанию Л. Л. Балашова [26]., лен «должен быть отнесен к числу культур, весьма прихотливо, капризно отзывающихся на приемы удобрения». В первую очередь это касается отношения льна к азоту. Среди других питательных элементов азот играет, как правило, ведущую роль в повышении урожайности льна-долгунца. Однако даже при небольшом избытке в почве азот ухудшает качество льнопродукции, способствует усиленному развитию древесины, что ведет к снижению выхода волокна. При этом происходит накопление в стеблях льна лигнина, обуславливающего одревеснение средних пластинок, а иногда самих стенок элементарных волокон, что придает волокну грубость, жесткость и другие отрицательные качества [88, 189].

Среди зольных элементов, входящих в состав растений льна, особое место занимает фосфор. Он накапливается в репродуктивных органах, в которых происходят интенсивные процессы синтеза органических веществ, входит в состав важнейших соединений протоплазмы, ускоряет рост и развитие льна, способствует сокращению вегетационного периода, повышает семенную продуктивность. При фосфорном голодании приостанавливается рост стебля, уменьшается его техническая длина, снижается урожайность семян. Фосфор стимулирует развитие как луба, так и древесины стебля, увеличивает накопление в нем полисахаридов, что улучшает качество волокна, повышает механическую прочность стебля [286, 260].

Калий также оказывает многостороннее действие на рост и развитие льна. Прежде всего он влияет на накопление углеводов, их передвижение и превращение в сложные формы, например, целлюлозу, которая является основной частью волокна. При хорошем калийном питании лубяные клетки толстостенные, многогранные, с малой полостью, плотно прилегают друг к другу. Плотные лубяные пучки образуют почти сомкнутое кольцо, что обеспечивает хороший выход и качество волокна. Калий благоприятно влияет и на урожайность семян, способствуя увеличению количества бутонов, цветков, их лучшему оплодотворению, ускоряет формирование и созревание семян [87].

Наиболее высокий и качественный урожай формируется при внесении полного минерального удобрения. Отсутствие одного из элементов питания снижает эффективность остальных. Поэтому в основе оптимизации минерального питания льна-долгунца лежит создание таких соотношений между азотом, фосфором и калием, при которых наряду с высокой продуктивностью фотосинтеза обеспечивается определенная сбалансированность углеводно-азотного метаболизма, наиболее гармоничное протекание этих процессов [163].

Результаты многолетних опытов научных учреждений, а также практика передовых льноводческих хозяйств свидетельствуют о том, что дозы минеральных удобрений под лен-долгунец, а также соотношение питательных элементов необходимо устанавливать, исходя из содержания в почве фосфора, калия и других элементов доступных для растений, а также с учетом предшественников и биологических особенностей возделываемых сортов [205].

В качестве лучшего соотношения между азотом, фосфором и калием Л. М. Кукреш [127], А. М. Богук, Д. Моррисон [34] и другие исследователи предлагают соотношение 1:2:3. При таком соотношении, как указывают Л. Л. Кошелева [119], И. А. Юршис [349], Л. М. Кукреш [126], обеспечивается наибольшая продуктивность фотосинтеза и сбалансированность углеводно-азотного метаболизма. Это придает растениям льна устойчивость к полеганию и в целом создает благоприятные условия для общего развития и формирования хозяйственно полезных свойств. Однако оптимальные дозы удобрений необходимо устанавливать с учетом содержания питательных элементов в почве.

По данным многочисленных опытов, проведенных в Беларуси, Латвии, Литвe, оптимальная доза минеральных удобрений под лен-долгунец — 200 — 250 кг/га. При этом на единицу азота в зависимости от условий выращивания приходится 2−3 единицы фосфора и 3−4 единицы калия [234]. Обобщенные результаты многочисленных опытов показывают, что лен после бобовых предшественников хорошо отзывается на внесение умеренного количества азота (20 — 30 кг/га), фосфора и калия в дозах Р_{60 — 90}К_{90 — 120}. В этом случае соотношение N: Р:К равно 1:3:4. При размещении льна после озимых и картофеля роль азота в удобрении намного возрастает и дозу его следует повысить до 40 — 60 кг/га, чтобы соотношение было 1:2:2 [70].

Нарушение правильного соотношения питательных элементов в удобрении, особенно одностороннее применение более высоких доз азота, приводит к снижению урожайности и ухудшению качества льнопродукции. По данным А. И. Иовойши [94] дозы азота, превышающие 20 — 30 кг/га, снижают средний номер длинного волокна. Наименьший выход волокна получен в вариантах с дозой азота 60 кг/га на фонах Р₆₀К₈₀ и Р₁₂₀К₁₈₀. При размещении льна после многолетних трав второго года пользования и картофеля оптимальная доза азота N₂₀Р₆₀К₈₀, а после ячменя — N₃₀Р₆₀К₈₀.

Для рационального использования минеральных удобрений большое значение имеет сортовая реакция растений на условия питания. Для более полного использования потенциальных возможностей каждого сорта ему должны быть созданы соответствующие условия питания путем разработки специфической сортовой агротехники и удобрения. Большинство ученых приходят к выводу, что сорт и агротехника неразрывно связаны между собой. Как сорт не может существовать вне определенной агротехники, так и агротехнику нельзя разрабатывать без учета сортовых особенностей.

Выявление отзывчивости сортов сельскохозяйственных культур, в том числе и льна, на удобрения проводит сеть Государственного сортоиспытания. Однако, как правило, сорта испытываются на одном фоне, а в таких условиях невозможно выявить их потенциальные возможности. Необходимо изучение режимов их питания, формирования урожайности, качества продукции при разных формах, дозах, соотношениях, сроках и способах внесения минеральных удобрений на различных типах почв, распространенных в зоне возделывания данной культуры [175].

Сведения о сортовой отзывчивости на удобрения необходимы для разработки приемов повышения продуктивности растений, в основе которых лежит реализация возможности сорта производить урожай [119, 47].

В настоящее время в научной литературе накоплен значительный материал, касающийся сортовых различий отношения сельскохозяйственных культур к условиям минерального питания. Установлен не только сам факт существования таких различий, но и предпринято ряд попыток выявления их природы. Эти вопросы в значительной мере рассмотрены в работах Э. Л. Климашевского [108, 107, 106], Л. Л. Кошелевой [119], Л. С. Атрашкевич, А. А. Слинина [21] и др.

Обобщая имеющиеся сведения, А. Р. Рогаш, М. Е. Каминская [258] отмечают, что причины неодинаковой отзывчивости сортов льна-долгунца усматриваются, во-первых, в различной интенсивности поглощения элементов питания из почвы и вносимых удобрений и, во-вторых, в скорости метаболизма поглощенных минеральных веществ. Наиболее отзывчивые на удобрения формы, по мнению Э. Л. Климашевского [106], потребляют больше питательных элементов. При этом разные сорта расходуют неодинаковое их количество на создание единицы хозяйственно ценной части урожая. У более отзывчивых на удобрения сортов корневая система подает больше пасоки с повышенным содержанием азота и фосфора, чем у слабоотзывчивых. Более отзывчивые на удобрения сорта интенсивнее включают поглощенный корнями азот в органические соединения, отличаются повышенной концентрацией углеводов в корнях, интенсивнее поглощают фосфор, имеют более высокий окислительно-восстановительный потенциал в корнях и листьях.

В исследованиях ряда авторов [119, 372] замечена связь между реакцией сорта на высокий фон удобрений и скороспелостью. Согласно данным J. Lahola [366], сорта с более длительным вегетационным периодом отличаются лучшей отзывчивостью на удобрения. В опытах М. В. Масолова [176] раннеспелые сорта яровой пшеницы лучше реагировали на азотные, а позднеспелые — на фосфорные удобрения.

В качестве одной из причин различной интенсивности поглощения и усвоения элементов минерального питания отдельными сортами чаще всего выдвигают специфику развития и жизнедеятельности корневой системы. Некоторые исследователи [105, 299, 366] ведущую роль отводят размерам корневой системы. Они указывают, что мощность корневой системы — важный признак сорта. Мощно развитая корневая система позволяет растениям лучше использовать питательные элементы в условиях засухи. Этого же мнения придерживается Л. И. Петрова [222]. По ее данным, высокая отзывчивость льна на минеральные удобрения выражена у сортов, устойчивых к полеганию, с хорошо развитой корневой системой. Другие исследователи [337] ведущую роль в интенсивности поглощения и усвоения элементов минерального питания отводят физиологической активности корней и их катионно-обменной емкости.

Экспериментально подтверждено предположение о связи сортовой отзывчивости растений на условия питания не только со степенью развития и функционирования корневой системы, но и со спецификой ферментативной активности тканей, скоростью усвоения и метаболизма углекислоты, направленностью постфотосинтетических реакций, относительной интенсивностью углеводного и азотного обмена [328, 289, 387].

Большое значение в вопросах специфики минерального питания имеют работы Э. Л. Климашевского [105, 106]. На основании большого количества литературных источников и собственных экспериментов он делает вывод о том, что основная роль в сортовых различиях растений по уровню минерального питания принадлежит корневым системам. При этом не столько мощность корневой системы, сколько более активная физиологическая деятельность ее определяет специфику сортовой отзывчивости на определенные уровни питания в оптимальных условиях внешней среды. В его опытах у более отзывчивых на удобрения сортов уже на первых этапах роста на единицу массы корня приходилось бульшее количество сухой надземной массы. У них была бульшая доля активной адсорбирующей поверхности корней, более длительно функционировали зародышевые и первичные придаточные корни. В корнях наблюдалось повышенное содержание углеводов и нуклеиновых кислот, а также аминокислот, амидов, белкового азота. Более отзывчивые на удобрения сорта характеризовались не только активным поглощением азота, фосфора, кальция, магния и других элементов питания, но и более высокой способностью включать их в органические соединения, а также транспортировать в фотосинтезирующие органы. Реакция сорта на удобрения зависит также от характера метаболизма в фотосинтезирующих тканях.

У более отзывчивых на удобрения сортов под влиянием увеличенных доз минеральных удобрений интенсивность нарастания ассимиляционной поверхности и отток ассимилятов были значительно выше. Из результатов многолетних исследований Э. Л. Климашевский [106] делает вывод о том, что высокая или низкая отзывчивость сортов и гибридов в пределах одной систематической группы обусловлены степенью физиологической активности всего растительного организма.

Югославский исследователь М. Р. Сарич [271] предлагает два основных критерия оценки сортовой специфики минерального питания: 1) отзывчивость сортов на уровень минерального питания, характеризуемая синтезом органического вещества, т. е. количеством биологического урожая и хозяйственно ценной части продукции; 2) содержание определенных ионов на единицу веса сухого вещества всей массы растения или отдельных его органов. При этом очень важно установить взаимную корреляцию этих двух показателей, так как большее поглощение и накопление определенного иона не всегда сопровождается одновременным повышением синтеза органического вещества.

В последние десятилетия появились работы, свидетельствующие о том, что характер поглощения элементов питания, особенности их передвижения и утилизации находятся под генетическим контролем [304 и др.]. Полученные результаты позволили авторам утверждать, что процессы поглощения и транспорта фосфат-ионов в значительной мере контролируются цитоплазматической материнской наследственностью, вклад которой в эти процессы, как предполагают, зависит от взаимоотношения хромосомных и цитоплазматических генов.

Важность сведений о сортовой специфике отношения сельскохозяйственных культур к условиям питания определяется не только их значением для дальнейшего повышения продуктивности существующих сортов, но и для выведения новых сортов интенсивного типа. Создание сортов с высоким уровнем отзывчивости на удобрения не может быть успешно решено без участия агрохимии, поскольку потребность растения в элементах питания является генетически обусловленным свойством растительного организма [160].

В.Я. Тихомирова [289] указывает, что сорт всегда реализует многие генетически обусловленные хозяйственно ценные признаки, хотя с некоторыми отклонениями, зависящими от конкретных условий выращивания. Физиологический механизм реализации генетически обусловленных свойств очень сложный. Он может изменяться в зависимости от складывающихся условий. Поэтому изучение физиологических свойств сортов в связи с определенными хозяйственно ценными признаками, в том числе с отзывчивостью на удобрения, является актуальной проблемой современных исследований.

Таким образом, к решению вопроса о генетической специфике корневого питания растений нельзя подходить однозначно. Вместе с тем следует согласиться с мнением Э. Л. Климашевского [108], который писал: «…по-видимому, нет необходимости изучения физиологии всех или большинства сортов. …Проще всего, надо выявить причины высокой или низкой отзывчивости генетически близко стоящих групп сортов на удобрения. … Зная общие закономерности, определяющие высокую или низкую реакцию сортов на формы, дозы удобрений и соотношение между отдельными элементами питания, зная при этом и те основные физиологические особенности, которые характеризуют высокое или низкое использование удобрений, можно заранее и быстрее, чем в полевых опытах, определить степень отзывчивости сортов на удобрения».

В Белоруссии в 1995 г. основными районированными сортами льна-долгунца являлись Могилевский, Дашковский, Нива, Родник, Сигнал, а такие сорта как Лира, Вита, М-12, Е-68, К-65, Згода, Будовник находились в сортоиспытании и были мало изученными. С целью выяснения оптимальных доз удобрений, формирующих максимальный урожай, и возможностей механизированной уборки нами в 1995 — 2000 гг. на опытном поле кафедры агрохимии БГСХА проводились мелкоделяночные и микрополевые опыты. В 1995 — 1997 гг. изучались сорта Нива, Дашковский, Родник, Сигнал, Лира, Згода, Будовник, а в 1998 — 2000 гг. — М-12, Вита, Лира, Нива, Е-68, К-65. Исследования проводились на следующих уровнях минерального питания: контроль (без удобрений), Р₄₀К₆₀, N₁₅Р₄₀К₆₀, N₃₀Р₄₀К₆₀, Р₆₀К₉₀, N₁₅Р₆₀К₉₀, N₃₀Р₆₀К₉₀, N₄₅Р₆₀К₉₀. Результаты этих исследований, отражающие влияние уровней минерального питания в зависимости от сортовых особенностей льна на рост и развитие растений, формирование урожайности и качества льнопродукции, приводятся ниже.