Потребность и методы орошения пшеницы

Потребность пшеницы в воде

Когда пшеница нуждается в поливе?

В зависимости от сорта/культивара пшеницы, как время года, в которое она выращивается, так и продолжительность периода выращивания могут существенно различаться. Если говорить более конкретно, то Дурум и твердая пшеница обычно выращиваются в основном зимой, в то время как хлебные сорта пшеницы (мягкая пшеница) могут выращиваться как в зимний, так и в весенний период. Временной период, в который выращивается пшеница, очень важен, поскольку он определяет необходимость орошения или нет.

Озимую пшеницу обычно сеют в начале осени и собирают в конце весны, в то время как яровую пшеницу сеют весной и собирают в конце лета или начале осени. Многие фермеры предпочитают выращивать озимые сорта пшеницы, поскольку их потенциал урожайности на 30% выше, чем у яровых сортов, а потребность в орошении более низкая (1). В целом, пшеница считается культурой для засушливых земель, но при орошении растения растут лучше и дают более высокие урожаи. В то же время, засухи и жара, которые все чаще случаются в конце весны (или в начале осени) - и в некоторых случаях совпадают с периодом наибольшего потребления воды растениями - вынуждают фермеров проводить орошение.

Как правильно орошать пшеницу?

При выращивании пшеницы фермеры часто применяют полив с помощью спринклеров (искусственный дождь), поскольку очень близкие расстояния между растениями не позволяют применять бороздковый полив. По данным Калифорнийского университета в Дэвисе, системы капельного и спринклерного орошения могут подавать меньшее количество воды, чем системы поверхностного затопления, и, следовательно, меньшее количество подаваемой воды проходит сквозь корневую систему пшеницы. Частый полив с помощью спринклерных систем может привести к быстрому развитию болезней на посевах пшеницы. Системы поверхностного полива более эффективны в вымывании солей, что важно, если соли являются проблемой для урожая пшеницы. Поверхностный полив при выращивании пшеницы наиболее распространен в Центральной долине и низменных районах Калифорнии, в то время как спринклеры более распространены в Межгорном регионе. Исследования показали, что с оптимальным количеством орошения увеличение частоты капельного орошения может увеличить длину корней пшеницы, их вес и накопление надземной биомассы, тем самым повышая урожайность и эффективность использования воды.

Внимание: Если Вы используете спринклеры, они должны быть отрегулированы таким образом, чтобы вода не вызывала полегания растений. Кроме того, когда температура благоприятна для распространения грибковых болезней, фермерам следует часто проверять свои растения, чтобы применять меры по контролю болезней при необходимости.

Необходимость и количество поливов определяются исходя из:

Количества выпавших осадков
Сорта
Типа почвы (песчаные почвы требуют более частых поливов с меньшим количеством воды)
Температуры
Доступности воды в системе орошения и почве.

Доступность или нехватка воды может повлиять на количество и качество конечного урожая зерна. Простой способ рассчитать урожайность - применить следующую математическую формулу, предложенную Университетом штата Монтана (2).

Предполагаемый урожай (в бушелях/акр) = 5,8 (SM + R/I - 4,1) бушелей/акр, где:

SM = влажность почвы

R = количество осадков

I = орошение

1 бушель пшеницы = 60 фунтов =27,216 кг

1 акр = 0,405 га

Потребность в воде на разных стадиях роста пшеницы

Для того чтобы пшеница достигла физиологической зрелости и потенциальной урожайности, ей требуется в среднем около 350-600 мм воды. Во многих районах дожди, выпадающие в зимний период, покрывают эти потребности. Однако, несмотря на важность обеспечения общего количества необходимой воды, ее распределение не менее важно для получения высокой урожайности. Водный дефицит или избыток воды на уязвимых стадиях неизбежно приведет к потерям урожая. Умеренный водный дефицит возникает, когда уровень истощения почвы превышает 70%. Чтобы избежать этого, фермеры должны осуществлять полив в подходящий момент и с использованием нужного количества воды. Разумеется, пшеница, выращиваемая для производства зерна, более требовательна к воде, а за ней следуют кормовые культуры, убираемые в фазу восковой спелости (потребность в воде на 28% меньше) или в ботву (потребность в воде на 60% меньше)(3).

В районах, где осадков выпадает недостаточно, рекомендуется проводить полив 4-6 раз за период выращивания, особенно если фермеры используют высокоурожайные сорта озимой пшеницы. Эти поливы должны покрывать потребности растений на критических стадиях роста: зарождение корневой шейки, кущение, колошение, цветение, фазы молочной и и восковой спелости (4). В засушливых районах, где доступ к воде обеспечивают только системы орошения, поливы могут проводиться каждые 12-18 дней до стадии восковой спелости (3).

На стадии посева и появления всходов

Недостаток воды в период появления всходов может привести к неудачному урожаю, а дефицит воды близко к антезису может значительно снизить количество и качество зерна пшеницы. Для озимой пшеницы раннее орошение (или дожди) помогут быстрому и равномерному появлению растений, хорошей приживаемости культуры и увеличению количества колосков на м2. Применение 150 мм воды может оказаться полезным. Тем не менее, иногда может потребоваться глубокий посев, чтобы избежать ложного прорастания. Растения должны начать всходить, когда верхний слой почвы на глубине до 10 см достаточно увлажнен. Как правило, как для озимых, так и для яровых сортов пшеницы, развитие корней значительно благоприятнее, когда корневая зона находится в полевой емкости во время всходов. Корень растений пшеницы может проникать на глубину до 1,2-2 м, однако около 70-80% всей поглощенной воды приходится на первые 0,6 м почвы, где находится более 80% корней растения (Cutforth et al., 2013, 5). Поэтому количество воды, поступающее при орошении, должно быть достаточным для поддержания этого слоя почвы в достаточно влажном состоянии.

На стадии вегетативного роста (от всходов до образования двойного ряда)

По мере роста растений и производства активной листовой поверхности увеличивается потребность в воде. Чтобы поддерживать активность фотосинтеза растений, фермеры могут поливать таким образом, чтобы всегда держать устьицы открытыми (потенциал воды в листьях выше -1,5 МПа) (Palta et al., 1994).

Критическая стадия от образования двойного ряда до антезиса

Считается, что это самая критическая и требовательная к воде стадия роста пшеницы. Даже умеренный водный дефицит на этой стадии приведет к снижению конечной урожайности растений (количества зерен м2) из-за ограниченного фотосинтеза, снижения роста клеток и листьев. До 70% общей потребности растений в воде приходится на период от стадии кущения (развития колоса) до стадии цветения. Во многих регионах этот объем покрывается за счет дождей. Однако даже в этих районах может потребоваться дополнительный полив в количестве 90-150 мм воды на стадии цветения. С другой стороны, в Средиземноморье, южно-центральных штатах США или на севере Индии (для яровой пшеницы) может потребоваться более одного орошения в течение этого периода.

Снижение урожая из-за избытка воды

Этот период характеризуется как чувствительный не только к дефициту воды, но и в отношении затопления. Согласно научным данным, потери урожая до 92% происходят в результате избытка воды в период от распускания 7 листьев до стадии антезиса (de San Celedonio et al., 2014).

Кроме подтопления, которое легко заметить, фермеру следует принимать меры для предотвращения повышения уровня грунтовых вод. Продолжительные анаэробные условия в корневой системе (подъем уровня грунтовых вод до 0,5 м или 19,7 дюйма) и полегание растений могут привести к снижению урожая на 20-40% (5, 2). Риск полегания выше у высокорослых и яровых сортов пшеницы.

До созревания и уборки урожая

Дефицит воды остается проблемой даже непосредственно после стадии цветения, снижая продолжительность налива зерна, количество и вес зерен (6). После цветения стадия налива зерна считается одной из трех наиболее чувствительных к водному дефициту стадий, приводящих к значительным потерям урожая. Однако экспериментальные результаты доказали, что дефицит воды может увеличить количество белков зерна и хлебопекарное качество получаемой пшеничной муки (Zhou et al., 2018). Однако другие научные данные указывают на то, что дефицит воды на этапах молочной и восковой спелости снижает усвоение азота и накопление белков в зерне, что негативно влияет на качество конечного продукта (Ali and Akmal, 2022).

Совет:
Все фермеры, независимо от региона или периода, в течение которого они выращивают пшеницу, должны знать, что урожайность растений возрастает в зависимости от доступности воды в почве по сравнению с сезонным орошением. Поэтому очень важно предпринимать меры, направленные на улучшение плодородия почвы и ее водоудерживающей способности.

Характеристика, история и пищевая ценность пшеницы

Принципы выбора лучшего сорта пшеницы

Подготовка почвы, требования к почве и требования к посеву пшеницы

Потребность и методы орошения пшеницы

Требования к удобрениям для пшеницы

Болезни и вредители пшеницы

Урожай, сбор и хранение пшеницы

Борьба с сорняками в пшеничном земледелии

Рекомендации

Ali, N., & Akmal, M. (2022). Wheat Growth, Yield, and Quality Under Water Deficit and Reduced Nitrogen Supply. A Review. Gesunde Pflanzen, 1-13.

Cutforth, H. W., Angadi, S. V., McConkey, B. G., Miller, P. R., Ulrich, D., Gulden, R., … & Brandt, S. A. (2013). Comparing rooting characteristics and soil water withdrawal patterns of wheat with alternative oilseed and pulse crops grown in the semiarid Canadian prairie. Canadian Journal of Soil Science, 93(2), 147-160.

de San Celedonio, R. P., Abeledo, L. G., & Miralles, D. J. (2014). Identifying the critical period for waterlogging on yield and its components in wheat and barley. Plant and Soil, 378(1), 265-277.

Palta, J.A., Kobata, T., Turner, N.C. & Fillery, I.R. 1994. Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by post-anthesis water deficits. Crop Sci., 34: 118-124.

Zhou, J., Liu, D., Deng, X., Zhen, S., Wang, Z., & Yan, Y. (2018). Effects of water deficit on breadmaking quality and storage protein compositions in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(11), 4357-4368.