Зміна клімату впливає на багато процесів. Посилюється посуха та тепловий стрес, а разом із цим зростає чисельність теплолюбних шкідників. Як можна протистояти таким ризикам? Представник об’єднання 7 найстаріших німецьких селекційно-насіннєвих компаній «Заатен Уніон» (Saaten Union) Свен Бьозе пояснює, що можуть зробити виробники зернових культур і наскільки вони безпорадні в умовах потепління клімату.
СТІЙКІ ДО СПЕКИ СОРТИ
Відомо, що останні досягнення у селекції пшениці й інших зернових дають змогу швидко адаптуватися та реагувати на зміни погоди. Таким чином, за сприятливих умов вирощування культури формують високу врожайність, а втрати залишаються в межах стресових ситуацій.
Наприклад, у роки з весняною посухою щільність стеблестою у всіх сортів не має значення для врожайності. Натомість важлива індивідуальна вага колосу, зокрема, кількість у ньому зернин. Пізні вторинні пагони відмирають на користь міцніших колосків головного стебла.
Висхідна динаміка процесів росту відіграє важливу роль у формуванні врожайності пшениці та селекції сорту. Загальнонаціональні дослідження Німецької метеорологічної служби (DWD) показують чіткі тенденції:
- після 1990 року сходи озимої пшениці почали з’являтися на кілька днів раніше,
- колосіння настає на 12 днів раніше,
- а воскова стиглість – на 16 днів раніше.
Чи означає це, що найближчим часом збирання пшениці може наставати раніше? Це можливо у довгостроковій перспективі, оскільки окремі фази розвитку майже не скоротилися.
Якщо фаза кущіння останніми роками закінчується на 2 тижні раніше, то вона навряд чи коротша, ніж була 30 років тому, просто стадія спокою настає восени пізніше. Сьогодні фази трубкування та появи прапорцевого листка, а потім дозрівання всього на 2 дні коротші, ніж 30 років тому. Це відбувається за рахунок більш високих темпів зростання внаслідок більшої кількості світла і тепла. Якщо цей процес триватиме, то через 30 років озиму пшеницю збиратимуть на 2 тижні раніше.
ВПЛИВ СКОРОЧЕННЯ ПЕРІОДУ РОЗВИТКУ ПШЕНИЦІ НА ВРОЖАЙНІСТЬ
Чи знизиться врожайність зерна внаслідок скорочення періоду розвитку зернових? Не обов’язково. Щоб ефективно використати період вегетації в найближчі кілька десятиліть, будуть впроваджені нові типи пшениці: досить зимостійкі альтернативні сорти з меншою потребою в яровізації, які розвиваються і цвітуть раніше завдяки нижчим вимогам до тривалості дня.
«Генетична основа при цьому відома: час дозрівання контролюється генами складним чином. Реакція на холодові подразники переважно перебуває під контролем двох генів. Селекціонери можуть зменшити світлову реакцію за допомогою одного гена-мутанта, використання якого відбувається сьогодні у звичайному порядку. Щоб уникнути ризиків, важливо обробляти відразу кілька сортів з різними генетичними можливостями», – наголошує Свен Бьозе.
ЧИ ГОТОВІ СУЧАСНІ СОРТИ ПШЕНИЦІ ДО ЗАМОРОЗКІВ?
Заморозки останнім часом іще трапляються. Чи готові до них сучасні сорти пшениці? Звісно, оскільки селекційний прогрес – це «робота з минулим».
Виведення нових сортів в основному здійснюється у відкритому ґрунті. Відбираються, реєструються та затверджуються види, яким вдається найкраще впоратися з біотичними та абіотичними стресами попередніх років. Таким чином, кожен наступний сорт є наслідком історії випробувань з урахуванням змін клімату. Це стосується хвороб, заморозків, зберігання, а останніми роками – переважно посухи, спеки та сонячного стресу.
Вплив різних погодних умов за роками на різні сорти величезний. Вражає порівняння врожаїв 2020 і 2017 років із урожаями з 2014 по 2019, тобто зі сприятливими та найскладнішими умовами формування врожайності зерна.
«Сорти пшениці, зареєстровані у 2020 році, пройшли через «вузьке місце» випробувань надзвичайно сухих і спекотних 2018 та 2019 років, які характеризувалися весняною посухою із дуже швидким розвитком та часто низькою щільністю стеблестою. Тому не випадково зареєстрували більш ранні чи середні за появою колосу сорти.»
І навпаки, при випробуваннях у сприятливих 2014–2016 роках було отримано високі показники врожайності з гарним розвитком молодих рослин.
ЧИ Є РІШЕННЯМ РАННІ СОРТИ ПШЕНИЦІ?
У міру потепління клімату ранні сорти, як правило, стають важливішими. Однак до періоду дозрівання необхідно підходити більш диференційовано: рання стиглість затребувана не тільки в регіонах з регулярним раннім і швидким дозріванням, а й на початку літньої посухи. При цьому для отримання високих урожаїв ранні сорти потребують хорошого стартового розвитку за достатньої вологозабезпеченості.
В умовах осінньої чи весняної посухи цього не відбувається. Щільність стеблестою стає занадто зрідженою. Це особливо стосується типів зі щільним стеблестоєм, які домінують у групі ранньої стиглості. Вони можуть компенсувати зрідженість лише трохи за рахунок ваги зерна. Пізніше сорти, що дозрівають, все ще можуть ефективно використовувати опади після травня. В основному це крупнозернисті сорти або однорядні типи, які виявилися переконливими в багатьох місцях у посушливому 2019 році.
Невже реакція окремих сортів на зовнішні чинники є просто випадковістю? У деяких областях це дійсно так. Чим активніше аналізуються результати випробувань сортів, тим більше виявляється взаємодій між різновидом і навколишнім середовищем.
«Це стосується відмінностей у структурі врожайності, а також у розвитку, властивостях соломи чи стійкості. Кожне нове покоління сортів показує свій профіль безпеки. Наприклад, у 2017 і 2018 роках було схвалено лише стійкі до жовтої іржі сорти, які вистояли в умовах епідемії жовтої іржі 2014 року. З іншого боку, зимостійкість впродовж багатьох років навряд чи вимагатиметься від нових сортів. Отже, у випробуваннях немає істотної диференціації, а відтак немає класифікації.»
Вибір різноманітності сортів – це лотерея? Звісно, ні! При виборі сортів важливо розподілити річний ризик між сортами із різними генетичними властивостями. Це стосується стійкості, відмінностей у розвитку та структурі врожайності.
У підсумку врожайність визначається кількістю зернин у колосі.
У пшениці розрізняють 3 типи врожайності:
- зі щільним стеблостоєм. Пізніші сорти з цієї групи уособлюють атлантичний тип сорту. Вони, швидше за все, покажуть свої сильні сторони на родючих ґрунтах при повільному дозріванні. Більш ранні сорти з цього сегмента менше страждають від липневої спеки і підходять для раннього збирання. Однак для гарного розвитку зерна їм потрібні ґрунти із середньою та високою родючістю. Важлива хороша підготовка до зимівлі. Їх не слід сіяти надто пізно або надто густо, оскільки бічні пагони цих сортів практично не знижують урожайності;
- з одиночними колосками. Ці сорти добре підходять для високогірних і континентальних місць із тривалим станом спокою, а також для більш сухого клімату. Через своє апікальне домінування вони формують меншу кількість слабких вторинних пагонів на користь вищої частки сильних основних стебел. Одностеблові сорти добре підходять для нормальних і пізніших термінів посіву, тому що вони не вимогливі до високої щільності стеблестою. Вони є гарною страховкою від посухи навесні, але за сприятливих умов вирощування мають схильність до осипання;
- стійкі. Поєднують у собі переваги перших двох груп сортів: з одного боку, формують високу частку врожайності на ранній стадії за рахунок більш високої щільності стеблестою. Через їх негативне ставлення до кількості зерен у колосі останній коротший, що, у свою чергу, сприяє хорошому утворенню зерна. Не тільки на сучасному етапі, а й історично до цього типу можна віднести багато великих і стабільних сортів. Ці сорти мають особливу адаптивність і компенсаційні властивості, внаслідок чого можуть використовуватися повсюдно, але найкраще після хороших попередників.
ЧИ ШКОДИТЬ ЗМІНА КЛІМАТУ ЗЕРНОВИМ?
Чи шкодить аграріям зміна клімату або ж вони дійсно отримують від цього вигоду при вирощуванні зернових? Помірний більш теплий і сухий клімат не обов’язково завдає збитку формуванню врожайності пшениці, тим більше, менш вимогливим озимим зерновим. Однак із переходом від «помірного» до «сухого середземноморського» клімату ризики від спеки та посухи значно зростають. Весняні посухи, що посилюються останнім часом, скоротили щільність стеблестою, що зробило більш значущим індивідуальний колос, який матиме важливе значення у майбутньому.
Читати по темі: Реакція нових сортів пшениці озимої на умови вирощування
Подальшому підвищенню врожайності зерна пшениці загрожують кілька чинників:
- зміна клімату;
- переоцінка соціальних цінностей із відповідними новими методами виробництва – тенденції до екологізації сільського господарства.
Після двох років рекордних температур і негативного водного балансу в багатьох регіонах спостерігається зниження потенціалу врожайності. Використання захисту культур важливих діючих речовин – під загрозою заборони. Нові розробки з діючими речовинами мало значущі. Чи можна за такого розкладу досягти меж зростання врожайності зерна?
Раніше через зміну клімату людство також стикалося із серією поганих урожаїв, за якими завжди йшли нові рекордні врожаї. Тим не менше, останній високий урожай був у 2014 р., який виявився найтеплішим роком. Попри суху весну, врожаї здивували рекордними результатами. Ймовірно, зміна клімату стає найбільш помітною через коливання врожайності, а не через вищі середні результати. Збільшення екстремальних погодних умов також іноді забезпечує позитивний ефект урожайності за допомогою:
- більшої радіації, тривалого зростання молодих рослин або ефекту добрива CO2;
- щорічного підвищення врожайності пшениці озимої, яке навіть без застосування фунгіцидів і невеликої кількості добрив становить 35 кг/га на рік.
«Сільське господарство перебуває у процесі формування сумнівів щодо попередніх технологій вирощування сільськогосподарських культур і розгляду нових. Але незалежно від того, про які технології йдеться – інтегровані чи органічні, професійні стратегії рослинництва ніколи не повинні уминати увагою реальну мету виробництва: закріплювати в органічній речовині якнайбільше сонячної енергії й робити її придатною для використання людиною. Все треба робити таким чином, щоб це було екологічно, соціально й економічно прийнятним. Таке визначення стійкості», – пише Свен Бьозе.
РУШІЙ РОСТУ В РОСЛИННИЦТВІ
Значне зростання врожайності – в середньому на 2% за рік, що спостерігалося з кінця 1960-х років, спочатку було обумовлене механізацією, внесенням мінеральних добрив і досягненнями в галузі захисту рослин. З 1980-х років набирали обертів селекційні досягнення, які з початку нового тисячоліття дуже вплинули на підвищення та стабілізацію врожайності. На сьогодні великі надії покладаються на цифрові технології як ключові в сільському господарстві.
Безпосередньо вплинуло на врожайність збільшення потужності техніки, підвищення точності висіву насіння, застосування добрив і засобів захисту рослин. Використання точного землеробства ще тільки активно впроваджується: оптимальний обробіток ґрунту і точне розміщення насіння означають більш ефективне використання ресурсів, що застосовуються з метою підвищення врожайності.
Після офіційного схвалення сортів зі стійкою соломиною та використання проти вилягання зернових ретардантів внесення азотних добрив майже подвоїлося. Аналіз ґрунту та рослин дав можливість точно застосовувати макро- та мікроелементи, а дроблення доз азоту призвело до більш складного рослинництва. В останні десятиліття ці розробки досягли меж ефективності, а внесення необхідних поживних речовин стабілізувалося високому рівні.
Щоб максимально пом’якшити за допомогою технічних заходів наслідки останніх обмежень у рослинництві, що стосуються високих доз азоту через його втрати в навколишнє середовище та заборону окремих видів д.р. ЗЗР, стали використовувати речовини, що фіксують або стабілізують ґрунтовий азот чи біостимулятори.
Таким чином стало можливим отримання високих урожаїв пшениці при помірному зниженні застосування добрив. З іншого боку, досягти високого вмісту зерна білка для випікання якісного хліба навряд чи вдасться там, де останні підживлення азотом обмежили. Однак і тут існують прийоми за рахунок вирощування сортів із більш високою ефективністю використання азоту.
Різке зростання врожайності багато в чому підтримувалося хімічним захистом рослин від патогенів. Вирощування високоврожайних сортів, сприйнятливіших до хвороб, не обходиться без застосування фунгіцидів, інсектицидів і гербіцидів, а також внесення високих доз азоту. Тепер багато діючих речовин ЗЗР заборонені до використання через зміну оцінки їх небезпеки та впливу на навколишнє середовище. Після заборони неонікотиноїдів застосування інсектицидів тепер більше концентрується на піретроїдах. Тому слід побоюватися подальших спадів ефективності піретроїдів.
У СЕГМЕНТІ ГЕРБІЦИДІВ СПОСТЕРІГАЄТЬСЯ ПАДІННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
У сегменті гербіцидів спостерігається та сама картина падіння ефективності, оскільки нові д. р. не з’являлося вже понад 30 років.
Специфічні у своїй дії фунгіциди на основі стробілурину та карбоксаміду ризикують втратити ефективність, тому їх застосовують лише незначною мірою. З тріазолами, які, як і раніше, становлять основу стратегії фунгіцидів, старі д. р. тепер виходять із вжитку. Як і раніше, доступні для використання протиоконазол, а також новий ізопропанол. У перспективі сподівання покладаються на ефективні біологічні препарати (ферменти, нуклеїнові кислоти чи віруси). Однак ці біологічні засоби захисту рослин ще мають довести свій потенціал впливу для широкого практичного застосування.
Прогрес у селекції відіграє визначальну роль у стабілізації врожайності. Якщо зараз виростити сорти пшениці 1980 року, то вони дадуть у середньому на 13 ц/га менше за нинішній середній показник врожайності зерна.
ЦИФРОВІЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
Великі надії покладаються на цифровізацію сільського господарства, завдяки якій окремі пов’язані між собою через цифровізацію процеси створять «багатомірні технічні екосистеми». Всі знання, можливості та ресурси будуть об’єднані в мережу, виробничі процедури стануть більш гнучкими та пружними.
При цьому поки що немає сумісності між різними ІТ-мережами і структурами даних. Також відсутня довіра до захисту даних, подальших розробок сенсорних технологій. Та коли ці перешкоди подолають, селекційні досягнення за рахунок кращого відбору сортів та оптимізації їх вирощування можуть бути застосовані більш ефективно. При такому комплексному підборі сортів на практиці спеціальні сорти покажуть свої сильні сторони (краще придушення бур’янів, толерантність до рН, ефективне використання поживних речовин).
Класичні протестовані сорти будуть доповнені або замінені сортами із генетично розширеними можливостями, що зробить рослинництво прибутковим. Завдяки перевагам глибоких досліджень у конкретних умовах стане можливим вирощування на неоднорідній ділянці низки сортів із відповідним чином скоригованою генетикою, якою можна індивідуально і точно управляти – від норми висіву насіння до пізніх підживлень азотом.
Сформована селекція рослин пройшла через фазу індустріалізації і тепер вступає в біологічну фазу. Відтак основна увага приділяється економіці замкнутого циклу, захисту ресурсів, біологічному регулюванню та генетичному розмаїттю.
«Подальше зростання врожайності не залежить від долі, а може бути лише результатом позитивних чи негативних чинників ефективності, на окремі з яких можна впливати. Неможливо передбачити, якою мірою зміна клімату та обмеження у вирощуванні сільськогосподарських культур можуть вплинути на врожайність. У підсумку вирішальними стануть кращі біологічні та технічні досягнення порівняно з уже наявними чинниками виробництва», – підкреслив на завершення експерт.
Підсумки досягнень у селекції культур зі стійкості до патогенів та абіотичного стресу дають підстави для оптимізму. Гібриди пшениці вже забезпечують додатковий приріст урожайності на рівні 8–10% порівняно з найкращими сортами.
У майбутньому селекційні інновації разом із цифровими оптимізованими процесами управління сільськогосподарськими культурами сприятимуть стабілізації врожайності на високих рівнях.
Олександр Олійник, за матеріалами DLG
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2025
