За последние 10 лет в мире произведено про­довольствия больше, чем когда-либо, однако продовольственной обеспеченности не наблю­дается. Поскольку хлебные злаки занимают центральное место в рационе человека, имен­но они привлекают все большее внимание уче­ных, экономистов и государственных деятелей во всем мире.

Общие тенденции в производстве зерна злаков

К экономическим факторам, негативно отражающимся на производстве продуктов питания, кроме высоких цен на удобрения и транспортные расходы, ограниченности земельных и водных ресурсов, сегодня можно отнести быстрорастущий спрос на биотопли­во. По данным Международного энергетиче­ского агентства, в последующие 20 лет доля мировых обрабатываемых земель для выра­щивания биомассы с целью получения био­топлива может вырасти втрое. В частности, спрос на зерновое сырье для биотоплива сти­мулировал резкое увеличение мирового про­изводства кукурузы (см. рис. 1, составленный нами по данным официального сайта стати­стики ФАО). Если в 1990-е годы валовое про­изводство главных зерновых культур – пше­ницы, риса и кукурузы – было примерно оди­наковым, то с 2002 г., когда в развитых стра­нах активно начали развиваться государствен­ные программы получения биотоплива, сти­мулируемые стремительным ростом цен на нефть, производство кукурузы существенно опережает производство пшеницы и риса. Такая тенденция вызывает беспокойство, поскольку площадь пахотных земель прак­тически достигла предела экологической без­опасности, и производство зерна на биото­пливо неминуемо отразится на его сокраще­нии для пищевых нужд.

Крупнейшие производители зерна хлеб­ных злаков – США, Китай и Индия. Вместе эти три государства производят около поло­вины всего зерна в мире. По 2,3-3,4% миро­вого валового сбора производят Франция, Германия, Россия, Канада, Бразилия. Украина по этому показателю находится на уровне таких государств, как Австралия, Аргентина, Великобритания.

Среди хлебных злаков по своей значимости пшеница занимает первое место, посколь­ку ее пищевая ценность и высокая экологи­ческая пластичность (что делает культуру при­годной для выращивания в самых различных климатических условиях) являются непре­взойденными. Пшеница, составляющая осно­ву пищевого рациона большей части челове­чества, выращивается практически во всех странах, которые имеют достаточно развитое сельскохозяйственное производство. Больше всего пшеницы в расчете на душу населения в начале 1990-х годов производила Канада, она же была и крупнейшим экспортером зерна по этому показателю. Однако в последнее время ее опередила Австралия. Много зерна относительно численности населения произ­водят и экспортируют Франция и Аргентина. Украина по производству и экспорту зерна пшеницы на душу населения находится рядом с такими государствами как Германия, Великобритания, Россия и даже США. Хотя, если в Украине и Аргентине посевные пло­щади под пшеницей примерно одинаковы, в Великобритании они почти втрое меньше, а в Австралии – вдвое больше. Соответственно и средняя урожайность пшеницы в послед­ние годы в Великобритании составляет 77,8 ц/га, тогда как в Австралии только 13, а в Украине и Аргентине – около 25 ц/га. Самые большие посевные площади пшеницы имеют Китай, Индия, Россия и США (20-25 млн га), вдвое меньше Австралия (около 12 млн га), еще меньше Канада (с тенденцией к сокра­щению), далее следуют Украина, Аргентина и Франция (5,3-6 млн га), затем Германия и Великобритания. Вместе с тем последние три страны значительно опережают остальные по средней урожайности (около 70 ц/га), тогда как в Австралии этот показатель в последние годы низкий (очевидно, вследствие неблаго­приятных погодных условий, в первую оче­редь – засухи). Достаточно высокая урожай­ность пшеницы достигнута в Китае. Украина по этому показателю находится на уровне США, Аргентины, Канады, Индии, опережая Бразилию и Россию.

Если исходить из данных ФАО по отдель­ным странам за последние 15 лет, можно отме­тить разнонаправленность динамики сред­ней урожайности. Так, в Китае она существен­но выросла, такая же тенденция к увеличе­нию (хотя и на другом среднем фоне) наблю­дается в России, Аргентине, Бразилии, Канаде.

В Австралии, напротив, в послед­ние 10 лет произошло уменьшение этого показателя. В Украине сред­няя урожайность, после снижения по сравнению с началом 1990-х годов, стабилизировалась на уров­не 25 ц/га. Но нет никаких сомне­ний, что по своему потенциалу Украина может получать намного выше урожаи, не хуже, чем во Франции или Германии. Определенную надежду на это дает тот факт, что, по данным Госкомстата Украины, средняя урожайность пше­ницы в 2008 г. составляла 36,7 ц/га. Вместе с некоторым расширением посевных площадей это позволило получить валовой сбор 25,9 млн т зерна, что на 86% больше, чем в 2007 г., и вывести нашу страну по этому показателю на один уровень с Канадой и Германией (по крайней мере, по данным по этим странам на 2007 г.) и опередить Австралию и Великобританию. Конечно, суще­ственную роль при этом сыграли благоприятные погодные условия, но такой успех был бы невозможен без усилий наших селекционеров и земледельцев.

Рисунок 1. Динамика валовых сборов главных зерновых культур в мире (по данным ФАО)

Рис. 1. Динамика валовых сборов главных зерновых культур в мире (по данным ФАО)

 

Рекорды злаковых в Украине и мире

В последнее десятилетие селек­ционерами Института физиологии растений и генетики НАН Украины и Мироновского института пшени­цы им. В.Н. Ремесло под руковод­ством академика НАН Украины В.В. Моргуна создано 30 сортов ози­мой пшеницы, которые занесены в Государственный реестр сортов Украины и рекомендованы для выра­щивания во всех зонах страны. Среди них высокоинтенсивные сорта Смуглянка, Колумбия, Золотоколоса, Володарка, Фаворитка; сорта с высоким каче­ством зерна Ятрань 60, Киевская 8, Переяславка, Ласуня, Зимоярка, Трипольская, Солнышко, Наташа, Почаивка; сорта универсального использования Подолянка, Богдана, Снегурочка, Отборная, Винничанка, Трипольская; сорта специального использо­вания Пивная, Зимоярка и Хуторянка. Генетический потенциал этих сортов дости­гает свыше 100-124 ц/га. В 2009 году сорт озимой пшеницы Фаворитка на Черкасщине с площади 136 га обеспечил получение рекордного за всю многовековую историю Украины урожая зерна в 131,8 ц / га. В Институте выдано и обеспечивается дей­ствие 1860 лицензионных договоров на использование сортов в производстве, что является существенным вкладом в укре­пление продовольственной безопасности Украины. С целью увеличения производ­ственной базы совместным приказом Министерства аграрной политики и НАН Украины по Институтом закреплено 178 базовых хозяйств. Следует отметить прин­ципиально новые озимо-яровые сорта Зимоярка и Хуторянка – двуручки, кото­рые отличаются исключительной пластич­ностью и могут высеваться осенью или вес­ной. Важной чертой высокопродуктивных сортов является раннеспелость. К группе раннеспелых сортов относятся Веснянка, Почаивка, Солоха, Колумбия.

Созданные сорта впервые за всю историю Украины сформировали рекордные стабиль­ные урожаи зерна в 115,2-124,1 ц/га: Смуглянка – 115,2, Золотоколоса – 117,3, Фаворитка – 124,1 ц/га.

Именно такие сорта нужны Украине, чтобы вывести ее на достойное место среди веду­щих государств – экспортеров пшеницы.

Мировые экспериментальные данные сви­детельствуют, что потенциал продуктивно­сти озимой пшеницы еще не исчерпан. Даже в странах с наивысшей средней урожайно­стью (Великобритания, Германия и Франция) она составляет лишь половину официально зарегистрированных мировых рекордов. Так, еще в 1981 г. в Великобритании в полевых условиях был получен урожай 139,9 ц/га в смешанном посеве разных сортов. Позже в Новой Зеландии в Книгу рекордов Гиннеса были занесены урожаи двух английских фуражных сортов в 143 и 162 ц/га при влаж­ности зерна 14%, полученные на двух полях.

В сезоне 2002/2003 группа исследователей из Новой Зеландии в полевых опытах проде­монстрировала пример получения урожая свыше 150 ц/га. Опыты проводили с озимой фуражной пшеницей сорта Саванна в усло­виях искусственного орошения и двух доз (N207 и N230) азотного питания, которые вно­сили в три приема. Фоновое содержание мине­рального азота в верхнем слое почвы (25 см) составило 50 кг/га. Учитывая высокую под­вижность этого элемента, можно предполо­жить, что в метровом слое почвы, где разме­щается основная масса корней пшеницы, его запасы были в 2-3 раза больше. Результаты этих опытов приведены в табл. 2, из которой видно, что прибавка урожайности при внесе­нии высоких доз азотных удобрений была обусловлена увеличением как количества колосьев на 1 м2, так и количества зерен в коло­се. В результате количество зерен на 1 м2 посе­ва увеличилось почти на 50%, что привело к соответствующему повышению урожайно­сти. Масса одной зерновки практически не изменилась, что свидетельствует о высокой атрагующей способности зерновок этого сорта.

Отдельного внимания требует тот факт, что в контрольном вари­анте без внесения азота был полу­чен очень хороший (по оценке самих авторов) урожай в 111 ц/га. Это можно объяснить несколькими фак­торами.

Во-первых, исследуемый сорт был фуражным, следовательно, вынос азота у него меньше по срав­нению с сильными или ценными сортами.

Во-вторых, фоновое содержание азота в почве было достаточно высо­ким, а его доступность обеспечива­лась искусственным орошением.

В-третьих, погодные условия были очень благоприятны и объе­диняли умеренную среднесуточную температуру в течение налива зерна (16,5°С) с высокой инсоляцией, которая была больше среднегодо­вой.

Одной из составляющих высо­кого потенциала продуктивности, как известно, является длительный срок налива зерна, который в ана­лизируемой работе составил 40 суток.

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что в формирование рекордного урожая пшеницы при благоприятных погодных услови­ях (влагообеспеченность, темпера­тура, инсоляция) и оптимальной густоте посева вклад сорта составил 60-70%, а усиление минерального питания (в первую очередь, азотно­го) – 30-40%. Неблагоприятные погодные условия могут существен­но снизить урожайность, величина которой зависит от генотипической устойчивости.

Подобные рекордные урожаи довольно редкое явление и, как пра­вило, достигаются при благоприят­ном стечении обстоятельств. К тому же, они требуют внесения чрезвы­чайно высоких доз азотных удобре­ний, что ведет к снижению коэффи­циентов усвоения азота. Так, из табл. 2 видно, что повышение обеспечен­ности азотом в несколько раз выше фоновой привело к увеличению уро­жайности менее чем на 30%.

Высокие урожаи зафиксирова­ны и в Китае. Так, на небольших участках в Тибете урожаи яровой и озимой пшеницы составляли 14,8 и 13,0 т/га соответственно. Наивысший урожай на малых участ­ках был получен в Qinghai – 15,3 т/ га.

Результаты по достижению рекордных урожаев демонстриру­ют потенциальные возможности пшеницы и среди прочего дают осно­вание для вывода о необходимости повышения эффективности исполь­зования азота новыми высокопро­дуктивными сортами. То есть полу­чения высоких урожаев при мень­ших его дозах, особенно, в связи со стремительным ростом мировых цен на удобрения в последние годы.

Таблица 1. Урожайность пшеницы в ведущих странах мира

Статистика ФАО свидетельству­ет, что в США средняя урожайность пшеницы выросла с 11 ц/га в конце 1940-х годов до 26 ц/га в конце 1990-х, тогда как использование мине­ральных удобрений увеличилось с 20 до 120 кг/га. Во Франции за тот же период урожайность пшеницы выросла с 18 до 70 ц/га при приме­нении минеральных удобрений 45 и 250 кг/га соответственно. Это сви­детельствует, что повышение уро­жайности происходило меньшими темпами, чем повышение минераль­ного питания, а, следовательно, эффективность использования последнего растениями уменьши­лась.

В то же время экономический анализ свидетельствует о возмож­ности получения высоких урожаев даже при снижении коэффициен­тов усвоения элементов питания (табл. 2).

Таблица 2. Показатели зерновой урожайности

Таблица 3. Стоимость единицы продукции высоких урожаев пшеницы в штатах Мериленд, Верджиния, Джорджия

Возвращаясь к анализу глобаль­ных тенденций, отметим, что вало­вой сбор зерна пшеницы в мире постепенно растет (см. рис. 1), хотя этот процесс подвержен определенным колебаниям как вследствие влияния погодных условий, так и аграрной полити­ки отдельных государств. Можно утверж­дать, что этот прирост обеспечивается имен­но повышением средней урожайности. Это хорошо видно на рис. 4, из которого следу­ет, что в глобальном масштабе за последние 15 лет урожайность пшеницы выросла с 25 до 28,5 ц/га. По мнению многих исследова­телей, именно увеличение урожайности оста­лось единственным двигателем наращива­ния производства зерна. Это подтверждает­ся и данными рис. 1 и 4: наблюдается тен­денция к снижению посевных площадей пше­ницы в мире, что вызвано отводом части земель под выращивание культур для полу­чения биотоплива, для экологических про­грамм, развития промышленности и т.д. При этом валовые сборы зерна в мире все же растут, что соответствует повышению сред­немирового уровня урожайности этой куль­туры. Решающую роль в повышении уро­жайности играет создание новых сортов с высоким генетическим потенциалом про­дуктивности и экологической пластичности, а также совершенствование технологий выра­щивания, таких как методы обработки почвы, управление питанием, контроль сорняков, вредителей, болезней.

Рисунок 4. Динамика средней урожайности пшеницы в мире

Рис. 4. Динамика средней урожайности пшеницы в мире

 

Рисунок 5. Динамика валового сбора пшеницы в мире

Рисунок 5. Динамика валового сбора пшеницы в мире

 

Физиологические механизмы продуктив­ного процесса растений, улучшение его пока­зателей селекционно-генетическим путем, как и решение задачи повышения потенци­ала продуктивности зерновых, пшеницы в частности, мы рассмотрим в дальнейших публикациях.

Комментарий практика

Людмила Василенко, генеральный директор ООО «Агробонус»

Благодаря успехам селекционеров, на больших площадях уже можно получать урожайность 5-7 т/га, а на отдельных участках даже преодолеть рубеж 10 т/га. К сожалению, это пока далеко не массо­вое явление. По нашему мнению, главный сдерживающий фактор роста урожайно­сти – это погодные условия, которые отрицательно влияют на перезимовку. Поэтому в страховом фонде важно иметь семена сортов-двуручек, которыми по необходимости можно «подремонтиро­вать» поврежденные посевы весной. В связи с частыми засухами в весенне-летний период при подборе сорта в зонах Степи, левобережной и центральной Лесостепи преимущество лучше предо­ставлять засухоустойчивым сортам. Даже самый продуктивный сорт не спосо­бен раскрыть свой потенциал без соблю­дения технологии выращивания. Практика доказала, что недостаток одних элементов технологии нельзя возместить излишком других элементов. Самое перспективное направление для контролируемого повы­шения урожайности – это повсеместное применение лабораторного и полевого анализа условий минерального питания растений, появления и развития вредонос­ных объектов, что позволяет оперативно реагировать на потребности растений и принимать эффективные решения.


 

Владимир Моргун, директор, доктор биологических наук, профессор, академик НАН Украины

Виктор Швартау, замдиректора по научной работе, доктор биологических наук, член-корреспондент НАН Украины, Дмитрий Киризий, доктор биологических наук, старший научный сотрудник, Институт физиологии растений и генетики НАНУ