Фактори впливу на якість зерна пшениці в умовах України та роль азоту
Наразі найбільш обговорювана тема у професійних аграрних колах — надмірна вартість добрив та можливість зекономити на них. Й загалом — чи можна виростити врожай без внесення добрив? Більшість експертів сходяться на тому, що можна все, але розраховувати на високий урожай та відповідну якість продукції в такому разі не варто. Сергій Хаблак, д.б.н., вирішив розібратися, як може позначитись відмова або мінімізація доз азотних добрив на урожаї озимої пшениці. Перша частина статті присвячена питанню, від яких загалом факторів залежить якість зерна.
Класи зерна пшениці
Україна користується на світовому ринку статусом країни-виробника переважно фуражного зерна нижчих класів. В окремі роки його частка у валовому виробництві досягає 80%. Натомість пшениця 2-го класу та особливо 1-го класу вважається штучним товаром. Становище у цій сфері може істотно поліпшитися із запровадженням інтенсивних технологій вирощування озимої пшениці та оптимізації мінерального живлення шляхом дробного підживлення азотом і використання інгібіторів нітрифікації, що передбачає, зокрема, орієнтацію на отримання 1-2-го, чи принаймні 3-го класів. Фермер, який виростив урожай пшениці 1-го чи 2-го класу має значно більше можливостей для отримання додаткового прибутку, аніж той, хто вирощує переважно фуражне зерно.
Розрізняють два види пшениці — м’яка і тверда. Залежно від показників якості зерно м’якої пшениці поділяють на 4 класи, а зерно твердої пшениці — на 5 класів. Вимоги до якості кожного класу пшениці встановлено відповідно в ДСТУ 3768:2019 «Пшениця. Технічні умови». М’яку пшеницю 1-3-го класів використовують для продовольчих (переважно в борошномельній та хлібопекарській галузях) потреб і для експортування. Пшеницю 4-го класу використовують на продовольчі й непродовольчі потреби та для експортування. Вимоги до показників якості пшениці для експортування й імпортування встановлюють у контракті між постачальником і покупцем.
В Україні традиційно виробляється більше м’якої озимої пшениці. Класоутворюючими показниками якості м’якої пшениці є: натура, склоподібність, вологість, зернова домішка, сміттєва домішка, сажкове зерно, масова частка білку (в перерахунку на суху речовину), масова частка сирої клейковини, якість клейковини, число падіння. Для некласоутворюючиих показників зерна пшениці м’якої рекомендовано відповідні для класів значення пошкодження зерна клопом шкідливою черепашкою та сила борошна. Пошкодження зерна клопом-черепашкою має бути не більше 1% — для зерна 1-го класу, 2% — для зерна 2-3 класів, не обмежено — для 4-го класу. Сила борошна в одиницях альвеографа не менша за 220 — для зерна 1-го класу, 160 — для зерна 2-го класу, 130 — для зерна 3-го класу, не обмежено — для 4-го класу.
У разі невідповідності граничній нормі якості зерна м’якої пшениці хоча б за одним показником її переводять у відповідний за якістю клас. У разі невідповідності показників кількості та якості клейковини мінімальним вимогам 1-3-го класів пшеницю переводять у 4-й клас за умови дотримання вимог щодо інших показників якості. У разі невідповідності граничній нормі якості зерна твердої пшениці хоча б за одним із показників її переводять у відповідний за якістю клас.
На зростання частки продовольчої пшениці в Україні беззаперечно впливає технологія її вирощування, а саме: вибір сортів озимої пшениці з ширшим використанням насіння сортів зі здатністю до накопичення білків та клейковини, оптимізація мінерального живлення посівів, захист рослин від шкідників, хвороб і бур’янів, дотримання сівозміни, адаптовані терміни сівби, організація максимально стислого в часі збирання цієї культури.
На вміст білку і клейковини істотно впливають фактори, які діють як у період вегетації, збирання так і в післязбиральний період. Щоб рівень вмісту білку і клейковини в зерні був високим, рослини мають отримувати необхідну кількість азоту в критичні фази розвитку — кущіння, ріст стебла і безпосередньо перед колосінням. Хвороби колоса (септоріоз, фузаріоз, сажкові хвороби) призводять до зниження вмісту білку і клейковини, зменшення натури і забруднення мікотоксинами. Ураження хворобами листя (плямистості, різні види іржі й борошниста роса) також знижує вміст білку і клейковини, зменшує натуру і вихід борошна. Вилягання призводить до проростання зерен, зменшення числа падіння і виходу борошна. Погіршується якість клейковини за несприятливих погодних умов (чергуванні дощів і посух безпосередньо перед збиранням). Аби уникнути руйнування білку в період сушіння, температура агента сушіння повинна бути чітко регламентованою відповідними нормативними документами. Якість пшениці істотно погіршується у разі великої забур’яненості посівів, ураження рослин хворобами, пошкодження клопом-черепашкою. Внесок використання будь-якого засобу захисту рослин оцінюється в 1,04%.
Роль азоту
В технології вирощування озимої пшениці багато чого залежить від якості, виду, способу і строків внесення азотних добрив, а також від ступеня їх засвоєння кореневою системою рослин. Річ у тім, що для того, аби розраховувати на отримання зерна 1-го класу в Лісостепу, Поліссі, потрібно вносити прикоренево не менш ніж 200 кг/га азоту в діючій речовині. У фізичній вазі мінеральних добрив це приблизно дорівнює 600 кг/га аміачної селітри. Наприклад, внесення 300 кг (100 кг/га д.р.) аміачної селітри забезпечує отримання щонайбільше 3-го класу. В Степу вносити більше 100 кг/га азоту в д.р. прикореневим способом не можна через обмежене вологозабезпечення у фазах поява (кінець виходу в трубку) та ріст прапорцевого листа (37-49), колосіння (50-59), цвітіння (60-69) і молочна стиглість (70-79), що лімітує формування високого урожаю 2-го, 3-го класів якості. Проте за рахунок дробного 3-5-разового позакореневого підживлення озимої пшениці, особливо з 4-ї до 8-ї години ранку під час роси, коли пори на листках відкриті, у вигляді 10-30% розчину карбаміду у дозі N20-30 дозволяє підвищити в Степу урожайність на 50% з 3 до 6 т/га 1-2-3-го класів, в Лісостепу і Поліссі — з 6 до 12 т/га 1-2-3-го класів, а також збільшити в зоні Степу внесення азоту більше 100 кг/га в д.р., знизити у всіх кліматичних зонах втрати азоту від вимивання й денітрифікації нітратів, підвищити коефіцієнт використання рослинами азоту із добрив до 50%. Також цей прийом дає 30-50% економії при застосуванні азотних добрив.
Вплив погодних умов на якість зерна
На формування білку в зерні великий вплив мають також погодні умови. За умов низької відносної вологості повітря і підвищеного температурного режиму в період колосіння, цвітіння, наливу зерна формується дрібне та щупле зерно, що негативно впливає як на врожай, так і на низку технологічних показників (клейковина, натура зерна, вихід борошна тощо). Серед комплексу заходів, спрямованих на одержання якісного зерна пшениці озимої, важливе місце посідає організація максимально стислого в строках збирання цієї культури.
Перестоювання пшениці на корені 10-12 діб, а також тривале перебування у валках за несприятливих умов призводять до істотного погіршення показників якості, склоподібності і маси 1000 зернин. Ці показники різко погіршуються вже після випадання 1-2 дощів на посіви достиглої пшениці. А вже через 20 діб під впливом різних метеорологічних чинників, шкідників і хвороб спостерігалося суттєве зниження таких показників, як масова частка білку та клейковини. За умов вологої погоди та перестоювання пшениці може спостерігатися поширення хвороб, які призводять до почорніння зародка, збільшення частки зараженого зерна та його проростання в колосі.
На полях, де передбачається одержання якісного зерна, перед збиранням масиву проводять обкоси та окремий обмолот. Насамперед у стислі строки слід збирати прямим комбайнуванням пшеницю, найбільш заселену клопом-черепашкою, уражену фузаріозом й іншими хворобами зерна.
На забур’янених площах і тих, що нерівномірно дозрівають, доцільно застосовувати десикацію рослин. На товарних посівах за 2-2,5 тижні до збирання застосовують гербіциди суцільної дії: Раундап (3 л/га), Гліфоган (3 л/га), Домінатор (3 л/га), Вулкан (3 л/га), Космік (3 л/га), Ураган (3 л/га), Ураган Форте (1,5-2,0 л/га). Посіви обробляють одним із десикантів за вологості зерна не більше 30%. Серед гліфосатів вирізняється Ураган Форте — він діє у 1,5-2 рази швидше. Перед вибором десиканта необхідно зважити на одну дуже важливу особливість застосування препаратів із групи гліфосатів. Небажане використання озимої пшениці, обробленої гліфосатом, на корм птиці, тваринам та в харчовій промисловості.
Проведення десикації дає змогу полегшити й пришвидшити збирання, зменшити втрати зерна у 2-3 рази, знизити собівартість зерна завдяки економії енергоносіїв. Десикація також забезпечує захист посівів наступних у сівозміні культур від багаторічних бур’янів.
На насінницьких посівах гербіциди суцільної дії для десикації застосовувати не можна — відбувається зниження схожості на 30%. Тут доцільніше використати Баста 150 (1-2 л/га), Реглон Супер (1,5 л/га).
Жнива, залежно від погодних умов, можна розпочинати через 5-10 днів після застосування десикантів.
Післяжнивне лущення стерні, своєчасне знищення сходів падалиці та бур’янів у серпні-вересні — найважливіші агротехнічні заходи знищення шкідників, збудників хвороб і бур’янів, які розвиваються після збирання збіжжя. Це сприяє поліпшенню фітосанітарного стану посівів.
У завданні отримання зерна пшениці найвищого класу важливим є кожен елемент ланцюжка — від поля до порту. Зокрема, це стосується достатнього азотного живлення, використання сучасних комбайнів із високоефективними системами сепарації, якості сушіння зерна та інших чинників.
Фактор вологи
Потенційна урожайність сучасних сортів озимої пшениці досягає 15,0 т/га і вище. Найвища врожайність озимої пшениці у світі була отримана у Новій Зеландії на рівні 16,5 т/га. На жаль, в Україні урожайність озимої пшениці на 50% і більше нижча, залежно від кліматичної зони.
Головним обмежувальним чинником, що регулює дози добрив під культури, вважається волога, власне — опади. Дози внесення добрив під озиму пшеницю залежать від зональної кількості опадів у регіоні. В середньому для отримання 1 т зерна пшениці потрібно 100 мм опадів.
Зона нестійкого і недостатнього зволоження займає 50% території України, надмірного зволоження — 19%, і лише 31% земель мають сприятливі ґрунтово-кліматичні умови. На Поліссі випадає 510-610 мм, у Лісостепу — 455-600 мм, в північному Степу — 405-525 мм, в південному Степу — 315-500 мм опадів. Гідротермічний коефіцієнт на Поліссі дорівнює 1,2-1,5, в Лісостепу — 0,6-1, в південному Степу — 0,5-0,6.
Від погодних умов урожайність залежить на 46%, від добрив — на 37,3%, від правильної сівозміни — на 8,7% і від обробітку ґрунту — на 1,5%.
Типи ґрунтів та поживні елементи
У степових районах вологозабезпечення є основним лімітуючим чинником для формування урожаю, а в Поліссі — кислотність та низька родючість ґрунтів. Чорноземні ґрунти Лісостепу і Степу та каштанові ґрунти містять значну кількість доступного для рослин калію, але мають невеликий вміст доступного фосфору та близько до нейтральної рН ґрунту і кращі водно-фізичні та біологічні властивості. Дерново-підзолисті, сірі й темно-сірі лісові ґрунти Полісся характеризуються високою кислотністю і незадовільними фізико-хімічними властивостями, низьким умістом рухомих сполук калію та мають середню кількість доступного фосфору. Калій в кислих ґрунтах легкого гранулометричного складу у значній кількості мігрує по профілю. У дерново-підзолистих ґрунтах рухомий фосфор більш доступний до рослин, ніж в чорноземних ґрунтах. У нейтральних і карбонатних ґрунтах (чорноземи) утворюються менш розчинні фосфати кальцію і магнію, а в кислих дерново-підзолисті ґрунтах формуються більш розчинні фосфати алюмінію та заліза.
Ґрунти за підвищенням родючості можна розташувати у такій послідовності: дерново-підзолисті, сірі й темно-сірі лісові ґрунти, чорноземи типові, чорноземи звичайні та південні, каштанові ґрунти. Фосфорні добрива найефективніше застосовувати в умовах недостатнього зволоження на чорноземах звичайних і південних та на каштанових ґрунтах. Калійні добрива найліпше діють на торф’яних, потім на дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах. На легких за гранулометричним складом ґрунтах зазвичай ефективніші азотні, калійні та мікродобрива, на важких — фосфорні добрива.
На початку 90-х років норми внесення добрив під озиму пшеницю в Поліссі становили N90Р60К60, Лісостепу — N90Р80К80, Степу — N60Р60К40. Найправильніше науково обґрунтоване співвідношення елементів мінерального живлення під пшеницю озиму — 1:0,9:0,8, яке з кожним роком по фосфору і калію зменшується залежно від природно-кліматичних зон через погодні умови, типу ґрунтів і високу вартість фосфорно-калійних добрив. На сьогодні для вирощування озимої пшениці дози добрив для Полісся зазвичай становлять N120-150Р30-40К30-40, Лісостепу — N90-120Р20-30К20-30, Степу — N60-90Р10-20К0-20. Такі дози фосфорно-калійних добрив не покривають винесення фосфору і калію з урожаєм зерна.
Таблиця 1. Рекомендовані норми мінеральних добрив під озиму пшеницю
Азот у живленні рослин
Головна роль у системі добрив відводиться азотним добривам. Ще Д. Прянишніков вважав, що епохи у розвитку землеробства та відповідні їм рівні врожайності культур визначаються кількістю доступного рослинам азоту у ґрунті. Тобто той, хто навчиться ефективно керувати азотом у ґрунті з мінімальними його втратами, зможе підвищувати врожайність культур та зменшувати собівартість продукції.
У системі удобрення озимої пшениці важливо забезпечити оптимальне азотне живлення. Восени необхідно спочатку уникнути його надлишку, а навесні забезпечити інтенсивне азотне живлення рослин шляхом дробового його внесення в кілька прийомів або використовувати повільно розчинні добрива, або застосовувати інгібітори нітрифікації. Це дозволяє знизити втрати азоту від вимивання і денітрифікації нітратів, підвищити коефіцієнт використання рослинами азоту із добрив та дає 30-50% економії при застосуванні азотних добрив.
Пролонговані азот і сірка зі зменшенням господарських втрат азоту
Нітрати в ґрунті дуже мобільні, слабко в ньому фіксуються і на легких ґрунтах можуть бути легко вимиті з кореневого горизонту. Нітратний азот здатний губитися в газоподібному вигляді після проходження процесу денітрифікації. Амоній, на відміну від нітрату, здатний обмінно поглинатися та утримуватися ґрунтом. За сприятливих умов нітрифікація амонійного азоту починається через 2-3 дні після внесення добрива й у середньому займає 5-6 тижнів.
Втрата азоту з ґрунту та добрив відбувається внаслідок денітрифікації — процесу відновлення нітратного азоту до вільного молекулярного азоту (N2) або до газоподібного окису та закису азоту (NО та N2О) або його вимивання у нижні шари.
Втрати азоту при денітрифікації нітратів із ґрунту та добрив дуже значні. Втрати азоту амонійних добрив становлять 20%, а нітратних — до 30%, у ґрунту, що парує, вони можуть досягати 40-50%. У польових умовах рослини засвоюють із добрив лише 30-50% азоту. Важливим завданням є зменшення втрат нітратного азоту внаслідок денітрифікації та його промивання в нижні шари ґрунту. У ЄС на законодавчому рівні з 2019 р. дозволено застосування лише обробленого інгібітором карбаміду, що значно збільшує його ефективність та зменшує екологічне навантаження.
Період максимального споживання азоту рослинами настає на початку фази інтенсивного росту та триває досить довго. Тому для забезпечення рослин азотом протягом тривалого періоду і зменшення його втрат від денітрифікації та вимивання в нижні шари ґрунту часто використовують дробне внесення азотних добрив. Озима пшениця інтенсивно споживає азот та фосфор від фази весняного кущіння до початку колосіння, тобто в період інтенсивного росту вегетативних органів. До настання фази колосіння пшениця може поглинати до 78% азоту, 76% фосфору та 95% калію.
Терміни підживлення пшениці азотом
Підживлення озимої пшениці передбачає внесення азоту в 3-5 строків в зимово-весняний період:
- 1-ше весняне азотне підживлення по мерзлоталому ґрунту або у фазу початку весняного кущення ВВСН 20-25 (регенеративне);
- 2-ге весняне азотне підживлення, що проводиться в фазу кінця весняного кущіння — початку виходу в трубку ВВСН 27-32 (1 продуктивне);
- 3-тє азотне підживлення з появою прапорцевого листка до початку колосіння ВВСН 37-49 (2 продуктивне);
- 4-те азотне підживлення у період колосіння ВВСН 51-59 — на початку молочної стиглості зерна ВВСН71-75 (якісне);
- 5-те азотне підживлення у фазу середина-кінець молочної стиглості ВВСН 75-80, початок-середина воскової стиглості ВВСН 80-85 (сеникація).
Часто 2-ге весняне азотне підживлення (стадія кінець весняного кущення — початок виходу в трубку ВВСН 27-32) та 3-тє азотне підживлення (поява прапорцевого листка до початку колосіння ВВСН 37-49) об’єднують в одне 2-ге весняне азотне підживлення, яке проводиться в стадію кінець весняного кущення — початок виходу в трубку ВВСН 27-32.
Зазвичай виділяють чотири строки внесення азотних добрив під пшеницю озиму: основне, підживлення — ранньовесняні, у фазу початку виходу рослин у трубку, позакореневе (у фазу колосіння — на початку молочної стиглості зерна). Це пов’язано з тим, що пшениця чутлива до запасів рухомих сполук елементів живлення в ґрунті на початку вегетації восени та навесні, коли настають три максимуми потреби в посиленому азотному живленні: у початковій фазі весняного кущіння, у фазу виходу рослин у трубку, а також у фазу колосіння. Проте часто для отримання урожайності від 6,0 т/га і більше виділяють чотири максимуми потреби в посиленому азотному живленні:
- фаза початку весняного кущення ВВСН 20-25 (споживається рослиною до 20% N),
- кінець весняного кущення — початок виходу в трубку ВВСН 27-32 (поглинається до 30% N),
- поява прапорцевого листка — до початку колосіння ВВСН 37-49 (споживається до 30% N),
- період колосіння ВВСН 51-59 — початок молочної стиглості зерна ВВСН 71-75 (поглинається до 20% N).
Вплив азоту на якість зерна
Проведення азотного підживлення у фазу початку весняного кущення ВВСН 20-25 поліпшує рівень кущення і кількість стебел на 1 м (шт./м2); у фазу кінець весняного кущення — початок виходу в трубку ВВСН 27-32 збільшує кількість колосків у колосі, у фазу появи прапорцевого листка — до початку колосіння ВВСН 37-49 збільшує кількість зерен в колоску, а у період колосіння ВВСН 51-59 — початок молочної стиглості зерна ВВСН 71-75 поліпшує масу 1000 зерен і їхню якість.
У період весняного кущення — початку виходу у трубку меристема верхівкових точок росту стебел рослин диференціює нові колоски, а наприкінці фази виходу рослин у трубку ці властивості втрачає. Після цього періоду кількість зернівок у колосі вже не збільшується. Тому в разі нестачі азоту диференціація колоса передчасно закінчується, колос утворюється короткий, з невеликою кількістю колосків, зерно формується щуплим. Нестача азоту в цей період росту та розвитку рослин озимої пшениці призводить до значного зниження урожаю, яке не може бути компенсоване наступним його внесенням.
Стартове живлення у сезоні-2023: технологія IN-FURROW® і рідкі стартові добрива Діафан АCTion
У фазу виходу в трубку інтенсивно наростає вегетативна маса та формуються генеративні органи рослин. Після переходу в фазу видовження стебла рослина спрямовує азот на формування не нових пагонів, а основного стебла і нових листків на наявних пагонах.
Внесення азоту добрив наприкінці фази стеблування (за умови засвоєння його рослиною) може сприяти збільшенню кількості квіток у майбутньому колосі і, можливо, підвищенню вмісту білка в зерні. Однак це вже зазвичай не впливає на кількість колосків у колосі.
Поверхневе внесення азотних добрив наприкінці фази виходу в трубку вже не впливатиме на кількість колосків і квіток, але буде підвищувати вміст білка у зерні. Це за умови, що рослина засвоїть азот, спрямує його в стебло, а потім у колос. Дефіцит азоту у фазу виходу в трубку призводить до того, що частина сформованих пагонів зовсім не продуктивна, диференціація колосу закінчується передчасно і, як наслідок, він формується дрібний, з невеликою кількістю колосків. Внесення азотних добрив після початку виходу в трубку не змінює цю стресову ситуацію в живленні рослин, що спричинює значний недобір урожаю.
Азотні добрива, внесені на поверхню ґрунту після цвітіння пшениці, не впливають на вміст білку в зерні, тоді як листкові підживлення можуть підвищувати його вміст. Внесення азотних добрив під час цвітіння пшениці озимої в посушливих умовах ефекту не дає.
Слід зазначити, що за низької температури (до 10 °С) у фазах «вихід в трубку — цвітіння» надходження азоту в рослини різко сповільнюється, що може викликати зменшення розмірів та пожовтіння листків у пізніші фази росту. Наслідком цього є значне зниження продуктивності рослин.
Якість врожаю озимої пшениці формується в період наливання зерна. Доведено, що білок у зерні нагромаджується як за рахунок надходження азоту з ґрунту, так і за рахунок його надходження з вегетативної маси: 60-70% азоту в зерні накопичується за рахунок реутилізації його з вегетативної маси і 30-40% — за рахунок азоту ґрунту. Абсолютні показники нагромадження азоту в зерні за рахунок різних джерел залежить від багатьох факторів зовнішнього середовища, особливо від умов живлення та наявності вологи в ґрунті. Нестача азоту в ранньовесняний період призводить до зниження врожаю, а в період наливання зерна — до зниження якості зерна внаслідок малого нагромадження білку.
З метою одержання високої врожайності (5,0-7,0 т/га) і якості зерна (вміст білку 13-14%, клейковини 27-30%) на кожну тонну зерна необхідно вносити орієнтовано 30 кг/га д.р.
Знизити норми азотних добрив без шкоди для культури: які варіанти?
У середині 1970-х років бельгійський учений Р. Лалу розробив систему удобрення пшениці озимої, яка передбачала внесення азоту в три строки: 1) у фазу кущення — 30 кг/га д.р. (у Бельгії — середина березня); 2) на початку виходу в трубку — 80 кг/га д.р. (середина квітня); 3) з появою прапорцевого листка — 30 кг/га д.р. Це стало початком впровадження інтенсивних технологій вирощування пшениці в Європі.
За системою Шлезвіг-Гольштейна, розробленою для північно-західних районів Німеччини (середня температура в січні-лютому 0 °С, родючі ґрунти, значна кількість опадів у період вегетації), перше підживлення азотними добривами проводять наприкінці січня — на початку лютого (90-130 кг/га д.р.), друге — на початку росту стебла (20-25 кг/га д.р.), третє — перед колосінням (60-80 кг/га д.р.).
За системою німецької компанії BASF перше підживлення пшениці озимої проводять у лютому — на початку березня (N80), друге — на початку видовження стебла (N20-30), третє — з появою прапорцевого листка (N60).
У Великій Британії свого часу було розроблено 2 системи удобрення пшениці озимої. За маловитратною системою азотні добрива вносять один раз на ранніх стадіях росту (прощупування другого вузла), за інтенсивної — дози азотних добрив збільшують на 1/3. Основну їх кількість вносять у період появи першого вузла на стеблі.
За системою МБА, створеною BASF, як страховий захід проводять ранньовесняне підживлення, під час якого вносять зокрема N60-90, причому тим більше, чим густіший стеблостій і пізнішій строк сівби. Друге підживлення проводять малими дозами, третє — дозою N60 до появи колосу, оскільки в цей період активно засвоюється азот.
А що в Україні? Про це — в наступній частині статті.
Сергій Хаблак, агроном, доктор біологічних наук, Інститут харчової біотехнології та геноміки
Думка редакції SuperAgronom.com може не збігатися з точкою зору автора. Редакція не несе відповідальності за достовірність і тлумачення наведеної інформації і виконує роль виключно носія.
