2. Роль экологических факторов в создании потенциала урожая фестулолиума

Урожай любой культуры – это производное факторов окружающей среды, её биологических особенностей, плодородия почвы и уровня применяемой агротехники. Различные сочетания и соотношения этих факторов могут создавать разные условия для формирования урожая, а их непостоянство обуславливает изменчивость урожая из года в год. Успешное развитие сельскохозяйственного производства требует новых представлений об уровне продуктивности посевов и процессах формирования урожая [21]. Потенциал продуктивности отдельного растения определяется генетической информацией заложенной в ядре клетки, хлоропластах и митохондриях, а на уровне конкретного посева – совокупностью всех генов данного сорта- популяции. Для раскрытия генетического потенциала растение необходимо обеспечить каждым фактором жизни в рамках экологического минимума и максимума. При этом для достижения максимальной продуктивности необходимо довольно четко определить не только общие границы по каждому фактору, но и оптимальные его параметры, которые соответствуют биологическим требованиям нормального произрастания сельскохозяйственной культуры [30].

В земледелии, при четкой заданности и последовательности всех проводимых работ, знание и учет условий погоды в различные периоды роста и развития сельскохозяйственных культур является необходимым звеном в деле получения высоких и стабильных урожаев. Вместе с тем необходимо хорошо знать биологические свойства культур, их потребность в свете, тепле, влаге и питании, учитывать изменение реакции культур и сортов на внешние условия в различные фазы вегетации. Одни и те же погодные факторы, например заморозки или высокая температура, могут быть и опасными для растений, и относительно легко переноситься ими. При этом наличие критических периодов в жизни растений не исключает того положения, что неблагоприятная для роста и развития культур погодная ситуация может сложиться в любой фазе и отрицательно отразиться на последующих этапах формирования урожая, приводя к его снижению [4].

Экологические условия, которые необходимы при выращивании фе- стулолиума на кормовые цели, значительно отличаются от условий, способствующих формированию высокого урожая его семян. По мнению большинства исследователей [26; 38;], изучавших семенную продуктивность фестулолиума, экологические факторы играют значительную роль в создании генеративного потенциала гибрида.

Среди экологических факторов погодные условия оказывают наибольшее влияние на рост и развитие фестулолиума [24]. Метеорологические условия в отдельные годы могут резко колебаться в сравнении как с предыдущими годами, так и со средними многолетними данными. Особенно это относится к динамике температуры, общей сумме осадков и их распределению во времени. Именно поэтому изменения погоды в каждом сельскохозяйственном году в пределах одной климатической зоны оказывают решающее влияние на стабильность урожаев и качество растениеводческой продукции [40].

По мнению A. Kohoutek (2012), одним из решающих факторов в жизни трав является наличие влаги, её количество и распределение в течение вегетационного сезона [22]. Злаковые травы более требовательны к влаге, чем бобовые. Из-за неглубокого укоренения они используют влагу лишь из верх- них слоев почвы, который при отсутствии осадков быстро пересыхает, тогда как у бобовых трав стержневые корни могут проникать в глубокие слои почвы [21]. Кроме того, обеспеченность почвы влагой имеет большое значение при посеве многолетних трав, так как у них очень мелкие семена (абсолютная масса 0,1-4,5 г), а заделывают их на глубину 0,5-2,0 см [8].

В исследованиях А. Fariaszewska (2017) по изучению влияния дефицита влаги на урожай, физиологические процессы и качество корма овсяницы, райграса и фестулолиума было установлено, что фотосинтез, скорость транс- пирации, устьичная проводимость и выход сухого вещества были значитель- но ниже у тех растений, которые испытывали недостаток влаги, по сравне- нию с растениями, находящимися в нормальных условиях увлажнения. Де- фицит влаги приводил к значительному увеличению содержание пролина, фенольной кислоты, флавоноидов, водорастворимых углеводов и белка. В условиях стресса все испытанные культуры показали также увеличение ско- рости усвоения органического вещества [22].

По данным Н. В Гулиновой (1982), наиболее благоприятные условия для активного кущения и роста побегов злаковых трав создаются при влажности почвы около 80% НВ. При понижении влажности почвы с 80 до 40% НВ число побегов уменьшается с 15 до 4.

В засушливые жаркие годы в период формирования укосной массы рост побегов замедляется, а развитие идет ускоренно. Цветение наступает раньше обычных сроков. Травостой получается низкорослый, изреженный и рано выгорает.

От погодных условий зависит не только урожай зеленой массы на сенокосах, но и ее кормовые достоинства. В сухие годы в зеленой массе и в сене увеличивается количество клетчатки и белковых веществ, особенно в сене суходольных лугов. В сырые годы повышается содержание воды в зеленой массе трав и уменьшается их белковая питательность. От степени увлажнения почвы в период роста трав меняется и видовой состав растительности. В районах с хорошим увлажнением в травостое преобладают злаковые травы (тимофеевка, ли сохвост, овсяница луговая и др.), в районах с недостаточным увлажнением (степи, полупустыни)  засухоустойчивые травы (ковыли, житняки, различные эфемеры) и полукустарниковые формы (полыни, солянки и др.) [21].

Многолетние травы – растения, обладающие высокой пластичностью, которая способствует их широкому распространению в различных почвенно- климатических зонах нашей страны. В структуре семенных фондов много- летних злаковых трав мезофильные виды занимают доминирующее положе- ние – 58-63%, из них доля фестулолиума (вместе с райграсом пастбищным) за последние годы возросла с 2 до 10% и продолжает увеличиваться [11]. Ареал их возделывания включает зоны достаточного увлажнения. На юге его граница проходит по лесостепной зоне, где количество осадков нахо- дится на уровне 400-450 мм в год.

В Северном регионе, а также в северных областях Волго-Вятского и Уральского регионов низкая теплообеспеченность, большая вероятность воз- врата весенних заморозков, избыточное наличие атмосферных осадков, широкое распределение переувлажнённых, тяжелых и кислых почв не позволя- ют злаковым травам формировать высокие и стабильные урожаи семян [13]. На юге (южная зона) и юго-востоке (восточная зона) в пределах ареалов возделывания мезофильных злаковых трав варьирование урожая их семян достигает соответственно 18-67%, что объясняется большим количеством дней с экстремальными для цветения и плодообразования температурами воздуха выше 25°С и частыми засухами.

Наиболее благоприятные природно-климатические условия для выращивания семян мезофильных видов злаковых трав складываются в Северо- Западном и Центральном регионах, в южных областях Волго-Вятского и на севере Поволжского регионов, где осадков в целом выпадает достаточное количество, зимой растения обычно защищены снежным покровом [7].

Центральное Черноземье отличается благоприятными климатическими условиями для возделывания фестулолиума. Этот регион характеризуется большим количеством тепла за вегетационный период, обеспечивающий 2-3, а на юге до 4 укосов трав. Однако лимитирующим фактором для этого региона является недостаточная влагообеспеченность – 300-450 мм в год.

Фестулолиум нормально развивается и даёт высокую продуктивность на низинных местообитаниях с влажностью почвы 60-80% от полной влагоёмкости. Наиболее высока потребность в воде в период от выхода в трубку до цветения. Благодаря мощной корневой системе культура способна использовать влагу из глубоких слоев почвы, что обеспечивает её высокую засухоустойчивость во все годы пользования [17].

В большинстве районов возделывания многолетних сеяных трав холодный период года в той или иной степени является опасным для жизни растений. В течение зимнего периода травы подвергаются воздействию многих неблагоприятных факторов, таких, как сильные морозы, ведущие к вымерзанию посевов, мощный снежный покров и положительная температура почвы на глубине 3 см, обусловливающие их выпревание, притертая к почве ледяная корка, наносящая растениям главным образом механические повреждения, застой талых вод, приводящий к гибели растений от вымокания.

Перезимовка многолетних трав определяется биологическими особенностями сорта, технологией возделывания, состоянием растений в период прекращения их вегетации и агрометеорологическими условиями холодного периода года. Поэтому количественные показатели оценки агрометеорологических условий зимовки трав могут быть установлены лишь с учетом биологических особенностей и требований различных видов и сортов многолетних трав к условиям внешней среды [19].

Уровень перезимовки – важный элемент урожая, который проявляется главным образом при первом укосе, хотя сильное зимнее повреждение посева может проявляться в течение всего вегетационного периода. Отрицательные последствия неблагоприятной зимней погоды выражаются в отмирании надземной биомассы или выпадении из многолетнего травостоя наиболее чувствительных растений и даже целых популяций определенного вида.

Способность растений переносить различные неблагоприятные условия зимовки или их комплексное воздействие без существенных повреждений называется зимостойкостью. Она определяется биологическими особенностями культуры и сорта, агротехникой возделывания, состоянием растений перед уходом в зиму, степенью закалки и агрометеорологическими условиями в период зимовки. Большое значение имеет также возраст растений (год жизни) [19].

Успешная перезимовка чувствительных компонентов лугового травостоя зависит от погоды поздней осенью и в начале зимы, поскольку при постепенном снижении температуры растения закаливаются. Как правило, большое число растений гибнет при умеренной зиме с частыми оттепелями, когда травы начинают отрастать уже в январе или феврале. К этому времени морозостойкость снижается, запасы питательных веществ истощены, и возврат морозов в ранневесенний период сопровождается гибелью ослабленных растений [48].

Таким образом, исследования по изучению продуктивности многолетних злаковых трав показали, что для разных почвенно-климатических зон требуются конкретные рекомендации по поддержанию оптимальных пара метров экологических факторов в их посевах. Зависимость урожая трав от агрометеорологических факторов в отдельные годы очень сложная. У культур озимого типа развития (фестулолиум, овсяница луговая, ежа сборная и др.) урожай семян начинают получать с посевов второго и последующих лет жизни. Следовательно, в текущем году их семенная продуктивность определяется погодными условиями предшествующего года и весенне-летнего периода текущего года.

Из обзора литературы следует, что в разработке вопросов технологии производства семян фестулолиума в условиях ЦЧР к началу наших исследований имелся ряд пробелов. Так, зависимость семенной продуктивности фестулолиума от экологических факторов была почти не изучена, отсутствуют методы прогноза цветения фестулолиума. Для получения высоких устойчивых урожаев семян фестулолиума при ресурсосберегающей технологии возделывания необходимо управлять экологическими факторами. В связи с этим важно изучать действие погодных условий не только в фазе цветения и плодообразования, но и в период от посева до созревания семян по каждому году жизни. Количественные зависимости влияния экологических условий в любой фазе развития позволяют прогнозировать урожай в том или другом укосе, подбирать сорта таким образом, чтобы неблагоприятные декады не сов- падали с критическим периодом развития.

В связи с этим наши исследования, направленные на изучение и глубо- кий анализ среднемноголетних погодных условий, складывающихся в той или иной фазе вегетации фестулолиума, позволят установить корреляцию их с урожаем и найти пути управления ими.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ