Среди озимых зерновых озимая пшеница занимает лидирующее положение. В 2008-2010 гг. ее посевы в России занимали около 11 млн. га, озимая рожь 2,1 млн. га.
Основные площади посева озимой пшеницы сосредоточены в европейской части. Новые сорта озимой пшеницы обладают высокой потенциальной (до 200-220 ц/га) и реальной (80-120 ц/га) продуктивностью. В странах Западной Европы (Германии, Великобритании, Бельгии, Голландии и др.) средняя урожайность озимой пшеницы за последние 5 лет составляет 60-75 ц/га, многие фермеры ежегодно получают 100-120 ц/га, рекордные урожаи зерна превысили 170 ц/га. В целом сбор зерна злаков (без риса) в мире превышает уже 600 млн. т.
Озимая пшеница может произрастать на разных по окультуренности почвах, однако хорошо окупаемые урожаи возможны лишь на плодородных почвах. Благодаря развитой корневой системе она в степных районах продуктивно использует весеннюю влагу и успевает сформировать хорошее развитие до наступления летней засухи. Более продолжительный период вегетации озимой пшеницы, по сравнению с яровой, позволяет ей лучше используют элементы питания из почвы и органических удобрений.
Озимая пшеница очень требовательна к плодородию почв, она не переносит высокой кислотности. Оптимальное значение рНКСl 6-7. Азот и калий пшеница усваивает до цветения, а фосфор — до молочной спелости зерна, а в условиях повышенной влажности до молочно-восковой спелости. Основное количество азота, фосфора и калия пшеница потребляет до колошения.
Лучшими для ее возделывания в Нечерноземной зоне являются хорошоокультуренные легко- и среднесуглинистые почвы с нейтральной реакцией среды, в степных районах — средне- и тяжелосуглинистые почвы. Менее пригодны для возделывания озимой пшеницы песчаные почвы, которые из-за низкой влагоемкости не в состоянии обеспечить растения влагой в засушливые периоды.
В зависимости от условий произрастания озимая пшеница на формирование 10 ц зерна и соответствующего количества побочной продукции использует 25-30 кг N, 10-14 Р2О5 и 20-25 кг К2О.
Кущение озимой пшеницы протекает осенью и продолжается весной после возобновления вегетации. Ключевыми периодами в жизни и питании озимой пшеницы является осеннее кущение до ухода в зиму и ранневесеннее возобновление вегетации. Осенью она нуждается в усиленном фосфорном и калийном и умеренном азотном питании.
Фосфор в этот период стимулирует развитие корневой системы и повышает устойчивость к неблагоприятным условиям. При достаточной обеспеченности растений фосфором и калием в осенний период они хорошо развиваются и накапливают больше сахаров, что способствует лучшей их перезимовке. Внесение до посева 25-35 т/га органических удобрений значительно повышает зимостойкость растений и интенсивность отрастания в ранневесенний период.
Динамика потребления элементов питания пшеницей довольно тесно коррелирует с ростом фитомассы. В период осенней вегетации озимая пшеница потребляет относительно небольшое количество элементов питания (20-25 кг/га N, 6-8 Р2О5 и 15-20 кг/га К2О) однако в молодом возрасте она очень чувствительна к их недостатку. Наиболее интенсивно озимая пшеница потребляет элементы питания в период от фазы весеннего кущения до колошения, в период быстрого нарастания вегетативной массы. Кроме того, оптимальная обеспеченность растений азотом в этот период способствует формированию высокобелкового зерна.
Озимая пшеница, отличающаяся от яровых зерновых длительным периодом вегетации (280-320 дней), хорошо отзывается на органические удобрения. Оптимальная доза внесения навоза для Нечерноземной зоны 30-35 т/га, степных районах — 20-25 т/га.
Действие минеральных удобрений на урожай озимой пшеницы обусловливается многими факторами, среди которых определяющее значение имеют уровень плодородия почвы, удобренность предшественника, сроки и способы внесения удобрений. С повышением плодородия почвы значительно уменьшается зависимость продуктивности пшеницы от неблагоприятных погодных условий. В Нечерноземной зоне на хорошоокультуренных почвах урожайность озимой пшеницы без удобрений составляет примерно 25-30 ц/га, и для получения урожая 40-45 ц/га требуются гораздо меньше удобрений, чем на почвах с низким плодородием.
Удобрение азотом. Необходимость допосевного (осеннего) внесения азотных удобрений зависит от содержания минерального азота в пахотном слое почвы перед посевом, предшественника и гумусированности почвы. Поскольку до прекращения осенней вегетации (ухода в зиму) озимая пшеница потребляет около 20-25 кг/га азота, то для удовлетворения потребности растений в азоте, с учетом коэффициента использования минерального азота почвы (40-50%), требуется, чтобы содержание минерального азота в корнеобитаемом слое (0-35 см) было не менее 40-45 кг/га. Таким количеством азота, с учетом текущей минерализации азотсодержащих органических веществ почвы, растения, как правило, обеспечены после бобовых предшественников, при внесении органических удобрений и при высоком содержании гумуса в почве. Осенью азотные удобрения в дозе 25-35 кг/га следует вносить если озимые высевают после не бобовых предшественников, а также на дерново-подзолистых почвах с содержанием гумуса меньше 2%. На хорошоокультуренных дерново-подзолистых и серых лесных почвах, черноземах и на всех почвах после рано убранных бобовых культур, а также при внесении органических удобрений, под озимые азотные удобрения осенью вносить не следует, поскольку избыточное азотное питание снижает зимостойкость растений. Для рационального применения азота важное значение имеет почвенная диагностика азотного питания, которая позволяет более точно регламентировать дозы азотных удобрений.
Высокие урожаи озимой пшеницы хорошего качества могут быть получены лишь при полном удовлетворении растений элементами минерального питания, и, прежде всего, азотом. В то же время избыток азота в осенний период приводит к плохой перезимовки растений, а усиленное азотное питание в летний период в районах с влажным климатом, а также при дождливой погоде вызывает полегание пшеницы в период налива зерна. Полегание хлебов приводит к истеканию зерна, в результате интенсивного дыхания колоса и низком фотосинтезе, недобору урожая и затрудняет его уборку. Поэтому при возделывании пшеницы большое значение имеет регулирование с помощью удобрений азотного питания с учетом плодородия почвы, предшественника и погодных условий.
Важным условием повышения урожайности пшеницы и эффективности азотных удобрений является дробное их внесение. Первую подкормку озимых проводят ранней весной при возобновлении вегетации растений, как только можно приступить к полевым работам. Дозу азотных удобрений корректируют с учетом состояния посевов. При плотности стеблестоя ранней весной более 1000 шт/м2 доза азота не должна превышать 45 кг/га, остальную часть азотных удобрений лучше ввести в фазу выхода в трубку, при густоте стеблестоя 800-1000 шт. на 1 м2 оптимальная доза азота 50-60 кг/га, при разреженном стеблестое (< 600 шт/м2) дозу азота можно увеличить на 25-30%.
Лучшим азотным удобрением для ранневесенней подкормки озимых является аммонийная селитра и КАС, так как нитраты быстро проникают в зону активных корней, а адсорбированный на поверхности почвы аммоний постепенно нитрифицируется по мере повышения температуры и тем самым пролонгирует азотное питание растений.
Поскольку величина будущего урожая зерновых культур (число колосков и зерен в колосе) закладывается в начале фазы выхода в трубку, важное значение в этот период имеет полное удовлетворение потребностей растений в азоте. Для оптимизации азотного питания в начале трубкования проводят растительную диагностику, на основании которой определяется необходимость подкормки в этот период. Подкормки в этот период можно проводить твердыми (аммонийной селитрой, мочевиной) или жидкими (10-15% раствором КАС или мочены) азотными удобрениями.
Наибольшее влияние на действие азотных удобрений оказывает плодородие почвы. С повышением почвенного плодородия эффективность азотных удобрений, как правило, снижается. При достаточной влагообеспеченности растений наибольшие прибавки урожая от внесения удобрений наблюдаются на легких почвах с низким содержанием доступных элементов питания. Однако, поскольку большая надземная масса растений на полях удобренных азотом, потребляет много воды и сильно иссушает почву, то эффективность применения удобрений на песчаных и супесчаных почвах без орошения в среднем ниже, чем на суглинистых. Кроме того, при высоких дозах удобрений на легких почвах приходится вносить дробно не только азотные, но и фосфорно-калийные удобрения.
Благодаря дифференцированному применению азотных удобрений почти всегда удается нивелировать влияние предшественников на урожайность озимой пшеницы.
Получение высоких урожаев зерновых (> 60 ц/га) в Нечерноземной зоне путем внесения удобрений лимитируется полеганием, что существенно ограничивает реализацию потенциальных возможностей сорта. Значительно уменьшить полегание зерновых можно путем дробного применения азотных удобрений. Для уменьшения полегания озимой пшеницы при планировании урожаев выше 50 ц/га во многих европейских странах всю дозу азота удобрений распределяют на 2-4 срока: до посева, подкормку ранней весной, дополнительную и позднюю подкормку, при этом, чем выше урожайность, а, следовательно и доза азота, тем большая часть азота переносится в подкормки. Дозы азота удобрений для допосевного внесения определяются исходя из плодородия почвы ее гранулометрического состава и предшественника. При ранневесенних подкормках, как отмечалось ранее, дозу корректируют с учетом густоты стояния посевов и количества потребляемого азота растениями до очередного срока внесения азота (обычно до середины выхода растении в трубку). Внесение азота до посева и ранней весной служит в основном для повышения урожайности зерновых; азот, вносимый в середине выхода растений в трубку, оказывает влияние на урожайность и содержание белка в пшенице; поздние подкормки в фазу цветения — начало молочной спелости существенно повышают качество (белковость) зерна и не оказывают влияния на урожайность.
Большое негативное влияние на продуктивность зерновых оказывает их полегание. Повышение дозы фосфорных и калийных удобрений на фоне высоких доз азота не оказывает существенного влияния на устойчивость пшеницы к полеганию. Полегание зерновых зависит в основном от длины и диаметра стебля (соломины) и массы колоса. Усиление азотного питания растений в районах с влажным климатом почти всегда вызывает удлинение соломины и уменьшение ее диаметра, поскольку значительная часть сахаров используется на синтез белков и меньше расходуется на образование механических тканей в соломине. Более того, обильное азотное питание значительно увеличивает размер листьев, что в свою очередь вызывает недостаток освещения, снижению интенсивности фотосинтеза и образованию непрочных этиолированных стеблей.
Дробное внесение всей дозы азота в 2-3 срока предотвращает избыточное азотное питание и усиленное кущение растений, что способствует формированию более прочной соломины.
В зависимости от содержания минерального азота в почве перед посевом и предшественника оптимальная доза допосевного внесения азота под озимую пшеницу составляет 20-40 кг/га, а доза ранневесенней подкормки не должна превышать 60 кг/га. На черноземных и каштановых почвах допосевное внесение азотных удобрений после хороших предшественников не оказывает существенного влияния на осеннее развитие озимых, поэтому всю дозу азота (30-60 кг/га) вносят в подкормку ранней весной, а дополнительное, предназначенное для повышения белковости зерна количество азота вносят после цветения путем опрыскивания посевов мочевиной в дозе 30-40 кг/га.
Многолетние бобовые и бобово-злаковые травы с преобладанием бобового компонента оставляют после себя большое количество (80-160 кг/га) органического азота в составе пожнивных и корневых остатков, что позволяет при размещении после них озимой пшеницы значительно (на 30-40 кг/га) уменьшить дозу азота удобрений.
Для получения на хорошоокультуренных дерново-подзолистых почвах 45-50 ц/га зерна озимой пшеницы, высеваемой после клевера, необходимо вносить 80-90 кг/га азота удобрений, а после небобовых предшественников — 110-120 кг/га. Высокая эффективность применения азотных удобрений может быть достигнута только при достаточной обеспеченности растений другими элементами питания и первую очередь, фосфором и калием. При низком содержании подвижного фосфора в дерново-подзолистой почве высокие дозы азота (N120-150), внесенные на фоне Р60К60, не повышали урожайность пшеницы из-за дефицита фосфора, в то время как при более высоком содержании подвижного фосфора в почве (100-150 мг/ кг), внесение N120-150 и Р60К60 обеспечивало прибавки урожая 18,9 и 20,6 ц/га.
По данным И. С. Шатилова и А. Г. Замараева (2005) в зоне достаточного увлажнения и при орошении дробное внесение азота удобрений весной и в середине выхода в трубку при планировании высоких урожаев значительно снижает полегание пшеницы и благодаря хорошему усвоению азота развитой к этому времени корневой системой значительно повышает урожайность и белковость зерна. Повышение урожая от внесения азота в фазу трубкования обусловлено, прежде всего, увеличением числа колосков в колосе, озерненности колоса и веса отдельных зерен, тогда как азот удобрений, внесенный весной, в большей мере увеличивает густоту стояния растений и рост надземных органов. Более ранние азотные дополнительные подкормки (в начале выхода в трубку) значительно увеличивают опасность полегания. Однако дробное внесение азота под зерновые целесообразно лишь в том случае, когда предусмотрены большие дозы. Так как зерновые для раннего развития обязательно требуют достаточного обеспечения азотом, то дробление небольших доз приводит лишь к снижению урожаев.
При дефиците средств на удобрения в сложившихся в настоящее время экономических условиях, наиболее эффективны ранневесенние азотные подкормки аммонийной селитрой в дозе 20-40 кг/га, поскольку для осеннего азотного питания озимых в почве не содержится минеральных азот.
Большие дозы азотных удобрений (>120 кг/га) в районах с влажным климатом и орошаемых условиях целесообразно вносить в 2-3 приема в следующие сроки: перед севом или ранней весной, в середине трубкования и для повышения качества зерна в фазу колошения-цветения. Более дробное внесение, даже высоких доз азотных удобрений, неэффективно. Поскольку не востребованный растениями минеральный азот удобрений не может длительное время оставаться в почве, а подвергается биологическим и химическим процессам внутрипочвенной трансформации, то значительная его часть теряется в результате денитрификации в газообразной форме и вымывания нитратов. Поэтому сроки внесения и дозы азота должны быть приведены в соответствие с потребностью в нем растений за определенный период вегетации.
Поздние некорневые подкормки азотом лучше проводить с помощью авиации, однако в силу больших затрат на авиаподкормки, экономичнее проводить подкормки наземной техникой. В сухую погоду легкий колесный трактор может двигаться по посевам высотой до 30-35 см без большого ущерба для растений и снижения урожая. Можно также при высеве семян оставлять незасеянными колеи от колес трактора (технологические колеи), которые используются для прохода трактора во всех последующих мероприятиях по уходу, борьбе с сорняками и поздней подкормке азотом.
Наиболее ценным удобрением при некорневых азотных подкормках является мочевина, которая даже при высокой концентрации раствора не вызывает ожоги листьев. Дополнительную позднюю подкормку лучше проводить раствором мочевины (N30-40) в утренние или вечерние часы, пользуясь штанговыми опрыскивателями.
Влияние удобрения азотом на качество зерна. Наряду с повышением урожайности азотные удобрения оказывают большое влияние на содержание белка в зерне. Низкие и умеренные дозы азота (30-60 кг/га) в зоне достаточного увлажнения не оказывают какого-либо существенного влияния на содержание белка. Азот удобрений, вносимый ранней весной, в зоне достаточного увлажнения в дозе менее 60 кг/га используется растениями главным образом на повышение урожая. Более высокие дозы азота (80-120 кг/га) увеличивают урожай и содержание белка в зерне. Содержание белка в зерне при дробном применении азота возрастает больше, чем при однократном внесении.
В сухостепных районах, где продуктивность озимых лимитируется недостатком воды, внесение 30-60 кг/га азота повышает урожайность и белковость зерна. Повышение содержания белка в зерне чрезвычайно важно для пищевой промышленности. Так как одновременное повышение урожайности и содержания белка (клейковины) в зерне достигнуть селекционным путем практически невозможно, то азотные удобрения позволяют быстро и существенно улучшить качество пшеницы.
Следует отметить, что повышенное содержания белка в зерне пшеницы при внесении возрастающих доз азотных удобрений происходит в основном за счет нерастворимых клейковинообразующих белков, в то время как содержание биологически более ценных растворимых белков азота (альбумина и глобулина) практически не увеличивается. Из этого следует, что усиление азотного питания значительно улучшает хлебопекарные качества (белка и клейковины) зерна, однако вызывает некоторое снижение содержания незаменимых аминокислот (в том числе лизина), доля которых в растворимых белках выше, чем в нерастворимых, поэтому биологическая ценность белка, при поздних некорневых азотных подкормках и внесении высоких доз азота несколько ухудшается.
Лучшими предшественниками озимой пшеницы в Нечерноземной зоне являются многолетние и однолетние бобовые или бобово-злаковых травы и однолетние зернобобовые.
Удобрение фосфором и калием. Фосфорные и калийные удобрения, независимо от почвенно-климатических условий, под озимую пшеницу следует применять до посева под основную обработку почвы, оставляя небольшую часть растворимых фосфорсодержащих удобрений (10-15 кг/га Р2О5) для внесения при посеве. Поверхностное их внесение в период вегетации на суглинистых почвах малоэффективно, поскольку фосфат-ионы и К+ сорбируются в зоне внесения на поверхности почвы и недоступны для корневой системы. Весенние и летние подкормки озимых калием и меньшей мере фосфором могут быть оправданы лишь на песчаных и супесчаных почвах, в случае если возникает опасность их вымывания при осеннем внесении, в то время как на суглинистых почвах подкормки фосфорными и калийными удобрениями в течение вегетации во всех климатических зонах неэффективны. При низком и среднем содержании фосфора и калия в почве более эффективно локальное внесение растворимых фосфорных и калийных удобрений по сравнению с разбросным внесением и заделкой плугом с предплужником, а при повышенном и высоком содержании в почве доступного фосфора и калия, способы внесения фосфорных и калийных удобрений не играют какого-либо значения.
Дозы фосфорных и калийных удобрений зависят от планируемой урожайности, содержания их почве и обеспеченности растений другими элементами питания.
При среднем уровне содержания в почве подвижного фосфора и обменного калия вполне достаточно вносить для получения 45-55 ц/га зерна озимой пшеницы 90-120 кг/га Р2О5 и К2О, при высоком содержании фосфора и калия в почве дозы фосфорных и калийных удобрений могут быть уменьшены до 60 кг/га, а при очень высоком следует ограничиться внесением 10-15 кг/га Р2О5 при посеве. Внесение более высоких доз фосфорных и особенно калийных удобрений под зерновые для зерновых экономически не оправдано. При очень низком содержании подвижных форм фосфора и калия в почве (40-70 мг/кг) получение высоких урожаев без внесения органических удобрений или предварительного окультуривания почвы маловероятно, даже при внесении больших доз минеральных удобрений.
Что касается формы фосфорных и калийных удобрений, то для зерновых культур они не имеют какого-либо существенного значения.
На суглинистых и глинистых почвах, благодаря их хорошей химической и физико-химической поглотительной способности фосфор и калий можно вносить непосредственно под зерновые ежегодно или в запас на 2-3 года в соответственно больших количествах. Установлено, что запасное внесение фосфорнокалийных удобрений под предшественники не снижает урожайность зерновых культур по сравнению с ежегодным их внесением. Однако на песчаных почвах минеральные удобрения под озимые следует вносить ежегодно из-за возможных потерь в результате вымывания.
Примерные дозы минеральных удобрений под озимую пшеницу на разных почвах, кг/га
| Почвы | Урожайность зерна, ц/га | N | P2O5 | К2O |
| Дерново-подзолистые | 40-60 | 90-120 | 80-120 | 60-90 |
| Серые лесные | 40-60 | 80-120 | 80-90 | 60-80 |
| Черноземы выщелоченные | 40-60 | 60-80 | 60-80 | 50-60 |
| Черноземы обыкновенные | 35-40 | 45-50 | 40-50 | 0-20 |
| Каштановые почвы | 30-35 | 35-40 | 35-40 | — |