Можливість досягнення потенційної врожайності в селекції кукурудзи зменшується через зростання впливу чинників забезпечення стабільності виробництва, особливо стресових чинників навколишнього середовища. Проблема посилення аридності клімату впливає на агротехніку вирощування пізніх ярових культур. Міняються пріоритети біотипів із перевагою в бік менш ресурсномістких, зміщуються строки сівби та збирання на більш ранні, збільшується густота агроценозу та в підсумку набувають популярності нетрадиційні сівозміни. Основним чинником ефективного використання вегетаційного періоду в степовій зоні є наявність у виробництві сортів і гібридів сільськогосподарських культур, стійких до підвищених температур й обмеженого водопостачання.
Підвищення температури на 1 °С знижує масу зернівки на 3%
Під час вирощування зерна кукурудзи першочерговим чинником стає сталість виробництва, яку високоінтенсивні пізньостиглі гібриди не забезпечать, особливо в умовах зміни клімату. За прогнозами метеорологів, в Україні, внаслідок зміни клімату, погодні умови в регіонах стануть майже однаковими. Якщо в Степу України середня температура підвищиться на 1 °С, то в Лісостепу і на Поліссі — на 2,5–3,0 °С. У Степу посушливі умови посилюються, що в підсумку може призвести до зменшення виробництва рослинницької продукції. Стресові явища, пов’язані з дефіцитом вологозабезпечення, з різною інтенсивністю повторюються протягом усього періоду вегетації та неоднаково, залежно від експозиції, інтенсивності та стадії розвитку рослин негативно діють на сільськогосподарські культури. За посух урожайність культур зменшується на 10–40% і навіть більше.
Велика роль у стабілізації виробництва сільськогосподарської продукції належить стрестолерантним культурам — сорго, сафлору, кукурудзі й іншим. Кукурудза краще розвивається в діапазоні температур від +25 до +30 °С. В умовах дефіциту вологи оптимальною температурою повітря вважають нижче від +27 °С, а за повного вологозабезпечення — близько +35 °С. За наявності посухи й температури понад +32 °С її коренева система втрачає здатність до нормального водопостачання в клітини для збереження тургору і рослини в’януть. Відомо, що підвищення температури на 1 °С понад оптимальну призводить до зниження маси зернівки на 3%. Уважається, що кукурудза є посухостійкою культурою. Для формування одиниці сухої речовини вона потребує 349 одиниць води, тоді як для пшениці потрібно 545, а вівса — 583.
Стійкість різних генотипів до посухи визначається зміною врожайності зерна, на яку опосередковано чи прямо впливають різні морфологічні й біологічні ознаки. Тому оцінюючи й добираючи посухостійкі форми, треба враховувати комплекс ознак. Наявність значного розриву між потенційною продуктивністю і реальним урожаєм зерна у виробництві зумовлює необхідність інтенсифікації подальшого розвитку теорії та практики селекції на адаптивність, що неминуче передбачає інтеграцію з фізіологічними, біохімічними та генетичними дослідженнями.
Аналіз погодних умов на Дніпропетровщині
Аналіз погодних умов у центральній зоні Дніпропетровській області за період з 1994-го по 2020 рік засвідчив, що практично кожного третього року спостерігається посуха. У результаті чого врожайність зерна гібридів кукурудзи, за даними конкурсного випробування, знижувалась у середньому на 2,9 т/га, однак вона менше впливала на збиральну вологість зерна (в середньому підвищення на 1,6%) (табл. 1). У сприятливіші роки посуха теж спостерігалась, але меншої інтенсивності, або завдяки вчасним опадам у критичний період розвитку рослин її негативні наслідки проявлялись слабкіше.
Таблиця 1. Середня врожайність і вологість зерна під час збирання гібридів конкурсного випробування в роки з різним рівнем вологозабезпеченості
Показники середньої врожайності зерна гібридів кукурудзи у роки з кращою вологозабезпеченістю вказують на те, що оцінювати потенційні можливості гібридів кукурудзи в України можна тільки за зрошення або в сприятливіших за зволоженням регіонах (Лісостеп і Полісся). Підтверджує це і той факт, що з 27 років досліджень в ДУ ІЗК НААН тільки три роки 2005, 2011 та 2019 характеризувались порівняно оптимальними умовами для формування врожайності зерна, яка в середньому становила, відповідно 8,96; 9,54 та 9,25 т/га.
Усупереч посиленню посушливих явищ урожайність зерна в середньому за окремі п’ятирічки демонструє стале зростання у гібридів конкурсного випробування з 5,69 (1995–1999) до 6,66 т/га (2011–2015), а за останні 5 років (2016–2020) — 7,14 т/га. Додатково спостерігалось стійке зниження вологості зерна при збиранні з 22,4 до 15,4% (1995–2015). Темпи зниження середньої вологості зерна під час збирання вражають. Так, у другу п’ятирічку воно становило 3,58%, у третю — 2,1%, в четверту — 1,3% та вийшло практично на базовий її рівень (14%). Однак щодо абсолютних показників вологості зерна при збиранні важливим критерієм є саме зміщення строків збирання на місяць із першої декади жовтня на першу декаду вересня. Таким чином, зміна клімату в Україні позитивно вплинула на врожайність кукурудзи та економіку її вирощування завдяки зменшенню витрат на сушіння.
Ураховуючи часті прояви посухи в Степу, небезпечно розміщувати посіви кукурудзи без зрошення, але використання цих екстремальних умов для оцінювання гібридів є важливим етапом у створенні посухостійких форм. Для виробництва та селекції гібридів кукурудзи сприятливіші умови складаються в північному Степу й особливо в північно-західному його регіоні, де рівновага між стресовими й оптимальними чинниками дозволяє добре оцінити та відібрати необхідні генотипи. На Поліссі основними чинниками, що обмежують розвиток кукурудзи, є прохолодна погода. Такий стан звичайно повторюється у відносно вологі роки, зокрема 2005 рік, що теж призводить до зниження врожаю.
У визначенні оптимальної моделі гібрида для посушливих умов Степу важливим показником є ресурсоощадність, зокрема, вона визначає належність генотипу до екологічної групи — південний чи північний, або інтенсивний чи гомеостатичний типи. Домінування таких генотипів у формуванні виробничого агроценозу в Степу, як засіб підвищення посухостійкості кукурудзи, стало основною тенденцією сучасної сортової політики.
Переорієнтація на скоростиглі біотипи
Переорієнтація виробництва на скоростиглі біотипи в Україні відбувалась послідовно поряд з успіхами в селекції та поступовою зміною клімату. Аналіз середньої врожайності зерна відносно групи стиглості, гібридів конкурсного випробування за 27 років виявив порушення біологічної закономірності, що передбачала підвищення її рівня у пізніших форм. Якщо в несприятливі 1994, 1996, 1999 і 2001 рр. ця біологічна тенденція зростання врожайності зерна зберігалась, то в умовах 2006–2009 і 2014–2015 рр. перевага за цим показником була в середньоранніх гібридів, а у 2018 році — у ранньостиглих. Це підтверджує необхідність розширення площ посіву скоростиглих гібридів кукурудзи в неполивних умовах степової зони. У вказані періоди спостерігалось перевищення врожайності зерна середньоранньої групи гібридів над середньостиглими, в середньому на 0,19 т/га, а порівняно з середньопізніми — на 0,43 т/га. Середньопізня група гібридів поступалась навіть ранньостиглим у середньому на 0,25 т/га.
Однак аналіз урожайності зерна гібридів конкурсного випробування в середньому за 26 років досліджень виявив, що біологічна закономірність її зростання з підвищенням тривалості вегетаційного періоду ще зберігається (табл. 2). Акумуляція пріоритетів скоростиглих гібридів кукурудзи в стресових умовах ще недостатня для зміни глобальних вибірок, тим більше що останнього часу спостерігається покращання погодних умов сприятливих для цієї культури.
Таблиця 2. Середня врожайність і вологість зерна гібридів конкурсного випробування в сприятливі та стресові роки (1994–2020)
Різниця в урожайності зерна гібридів різних груп стиглості в сприятливих умовах становила між ранньостиглими і середньоранніми формами 0,42 т/га; середньоранніми і середньостиглими — 0,17 т/га; середньостиглими і середньопізніми 0,07 т/га, тоді як в стресових умовах, відповідно, 0,33; 0,25; 0,21 т/га. Слід зазначити, що найбільший розрив в урожайності зерна спостерігався між ранньостиглою та середньоранньою групами стиглості.
Виявлено також стабільне зменшення вологості зерна на збиранні в сприятливі роки, зокрема, в ранньостиглій групі гібридів — на 1,0 %; середньоранній — на 1,3 %; середньостиглій — на 1,6 % і в середньопізній максимальне — на 2,0 % порівняно з несприятливими.
Владислав ЧЕРЧЕЛЬ, д-р с.-г. наук, директор ДУ ІЗК НААН, член-кореспондент НААН
Борис ДЗЮБЕЦЬКИЙ, д-р с.-г. наук, завідувач відділу селекції рослин, академік НААН
Наталя БОДЕНКО, канд. с-г. наук, учена секретарка ДУ ІЗК НААН
Державна установа Інститут зернових культур Національної академії аграрних наук
