Дефицит влаги – причина снижения урожайности подсолнечника в северных районах Краснодарского края

Введение. Продуктивность полевых культур в России в значительной мере зависит от агроклиматических условий: увлажнение, теплообеспеченность, температурные условия холодного периода. Изменение каждого из них является фактором, определяющим получение высокой урожайности сельскохозяйственных растений [1–3].

В Российской Федерации, как и во многих странах, отмечается тенденция роста потерь урожая из-за усиления влияния неблагоприятных погодных условий. Засуха является наиболее опасным климатическим стрессором, который приводит к существенному снижению урожайности сельскохозяйственных культур [4–6]. При засухе наблюдается значительный дефицит влаги, наносящий ощутимый урон сельскохозяйственным культурам, в том числе подсолнечнику.

Экологически подсолнечник сформировался как типичное растение степной и лесостепной зон: светолюбивое, факультативно короткодневное, приспособленное к перенесению почвенной засухи и суховеев, сопровождающихся высокими температурами [7; 8]. Вследствие продолжительного периода вегетации и неэффективного устичного регулирования транспирации подсолнечник расходует много воды. Его засухоустойчивость обусловлена тем, что он может использовать запасы влаги глубоких горизонтов почвы корневой системой, проникающей на три и более метров, переносит без большого ущерба значительные водные дефициты, используя влагу, которую корни постепенно извлекают из запасов труднодоступной воды большого объёма почвы [9; 10].

Способность подсолнечника адаптироваться к условиям засухи в первую очередь обеспечивается эффективными реакциями осморегуляции, повышенным содержанием сахаров и других веществ в тканях, формированием мелких ксероморфных листьев верхних и частично средних ярусов, сокращением транспирирующей поверхности за счет ускоренного отмирания нижних, а затем вышерасположенных листьев. Сокращение фактической транспирации, по сравнению с потенциально возможной, вследствие недостатка влаги приводит к снижению урожайности [11].

Потребность подсолнечника во влаге дифференцирована в зависимости от фазы вегетации. На формирование 1 тонны семян растение подсолнечника использует от 1200 до 1800 тонн воды, из них на период от всходов до бутонизации приходится 20–30 %, от бутонизации до цветения – 40–50 % и от цветения до созревания 30–40 %. Транспирационный коэффициент подсолнечника равен 470–570. После бутонизации подсолнечник использует влагу из слоя почвы 60– 150 см, после цветения – 120–250 см. Критическим по отношению к воде является период от образования корзинки до цветения [7; 10; 12]. Характер распространения корневой системы в глубину зависит от многих факторов, но особенно от увлажнённости почвы. В сухие годы в пахотном слое корней меньше, но их образуется больше в более глубоких слоях. И наоборот, во влажные годы основная масса корней сосредоточена в пахотном слое почвы (63–87 %) [10].

Не меньшее значение для засухоустойчивости имеет способность тканей подсолнечника использовать для продолжения процессов роста короткие отрезки времени в течение суток, когда повышается оводнённость клеток [7; 9; 12].

В засушливой зоне решающую роль в формировании урожая играет не только количество осадков, выпадающих за вегетационный период, но и распределение их по месяцам в сочетании с температурными условиями и относительной влажностью воздуха. В годы, дефицитные по количеству осадков в первой половине вегетационного периода в сочетании с низкой относительной влажностью, урожай снижается у всех сортов и гибридов подсолнечника. Параллельно наблюдается общая депрессия в развитии растений, выражающаяся в уменьшении высоты и диаметра корзинки, сокращается вегетационный период. Дефицитный водный режим в почве, недостаточное количество осадков в течение вегетационного периода, неблагоприятное сочетание их с температурными условиями особенно сильно отражаются на сортах средне- и позднеспелых, требующих для нормального развития более значительных запасов почвенной влаги [10; 13; 14]. У них наблюдается ускоренное созревание, что приводит к значительному снижению урожайности. Поэтому для всей засушливой зоны должны быть рекомендованы сорта и гибриды с укороченным вегетационным периодом, к тому же более легко переносящие высокие температуры. Скороспелость и засухоустойчивость в засушливой зоне должны являться одним из основных свойств сорта или гибрида.

Подсолнечник, по сравнению с другими полевыми культурами, предъявляет повышенные требования и к наличию азота, фосфора и калия в почве. Результаты опытов, проведённых рядом исследователей, показывают, что фосфорное питание в жизни подсолнечника играет очень важную роль. Так, по данным А.Я. Панченко [15], растения подсолнечника, получившие полную дозу минеральных удобрений, расходуют на образование единицы сухого вещества меньше воды, чем без удобрений. Наиболее экономное использование воды растениями наблюдается при внесении повышенных доз фосфора. В этом случае продуктивность транспирации снижается с 654 до 366 г/м3 в час. Под влиянием искусственной засухи наблюдалось глубокое завядание и подсыхание листьев. В наибольшей мере пострадали листья на растениях, получивших повышенную дозу азота (56 %), меньше – без удобрений (45 %) и ещё меньше – на растениях, получивших повышенную дозу фосфора (27 %). Под влиянием засухи в наибольшей мере снижали урожай растения, получившие повышенную дозу азота (26,9 %), затем без удобрений (15,2 %); меньше всего снизили урожай растения, получившие повышенную дозу фосфора (7,7 %).

Эти результаты позволили сделать вывод, что при применении повышенных доз фосфора растения с меньшим уроном для урожая переносят неблагоприятные погодные условия и недостаток влаги в почве [14].

Из всех абиотических стрессоров именно засуха является основным лимитирующим фактором стабильного производства подсолнечника [16–19]. При почвенной и воздушной засухе растения подсолнечника не погибают, а формируют тонкий и низкий стебель, мелкие листья и небольшую корзинку с мелкими семенами. Подсолнечник, хотя и устойчив к засухе, для получения высоких урожаев требует наличие достаточных запасов влаги и питательных веществ во всем корнеобитаемом слое почвы. Так как запасы влаги в глубоких горизонтах почвы создаются главным образом осенними, зимними и весенними осадками, выпадающими до начала вегетации, то для реализации потенциала продуктивности подсолнечника решающее значение имеют именно эти осадки. Взаимодействие почвенной засухи и высоких температур требует включения в технологию возделывания подсолнечника приёмов, направленных на максимальное накопление, сбережение и эффективное расходование влаги [20].

Материалы и методы. Для установления причин снижения урожайности и прогнозирования рисков падения продуктивности из-за неблагоприятных погодных факторов в северной природно-климатической зоне Краснодарского края проведён анализ агроклиматических условий, сложившихся здесь в период с 2020 по 2025 гг. К Северной природно-климатической зоне (I) Краснодарского края относятся: Белоглинский, Ейский, Каневской, Крыловский, Кущевский, Ленинградский, Новопокровский, Павловский, Староминский, Тихорецкий и Щербиновский районы. В исследование были включены четыре района, в наибольшей степени пострадавшие от засухи: Ленинградский, Павловский, Кущевский и Ейский. Проанализированы данные метеорологических параметров, предоставленных ЦГМС – филиалом ФГБУ «Северо-Кавказское УГМС», а также метеостанциями М-II Кущевская, МГ-II Ейск, Метеопост ФГБНУ СКСХОС Ленинградская и НПХ «Калинина» Павловского района.

Результаты и обсуждение. За пять лет исследований сложились контрастные погодные условия, что позволило наиболее объективно оценить полученные данные. Необходимо отметить, что наиболее критичным для подсолнечника по количеству осадков и температуре воздуха за период сентябрь – май являлся 2025 г.

С 2020 по 2025 гг. урожайность подсолнечника в Ленинградском и Ейском районах, расположенных в зоне недостаточного увлажнения, изменялась от 32,0 и 27,5 ц/га (в 2023 г.) до 7,4 и 5,0 ц/га (2025 г.) [21], что обусловлено значительными колебаниями количества выпавших осадков за период сентябрь – май (таблица).

Таблица

Урожайность подсолнечника в зависимости от осенне-зимних и весенних осадков в Северной природно-климатической (I) зоне Краснодарского края

ЦГМС – филиал ФГБУ «Северо-Кавказское УГМС»

Table

Correlation between sunflower yield and autumn-winter and spring precipitations in the northern natural-climatic zone (I) of the Krasnodar region

The Central Hydrometeorological Service (CHMS) – a branch of the Federal State Budgetary

Institution “North Caucasus Hydrometeorological Service”

Годы	Ленинградский район		Павловский район		Кущевский район		Ейский район
	осадки за период сентябрь – май, мм	урожайность, ц/га	осадки за период сентябрь – май, мм	урожайность, ц/га	осадки за период сентябрь – май, мм	урожайность, ц/га	осадки за период сентябрь – май, мм	урожайность, ц/га
2020–2021	481,0	22,8	453,7	17,2	429,6	22,7	427,1	22,8
2021–2022	542,7	22,8	496,6	25,7	521,8	23,5	357,0	24,5
2022–2023	530,8	32,0	495,2	28,8	552,4	26,5	495,2	27,5
2023–2024	505,6	15,1	446,6	20,1	476,7	15,0	406,2	15,0
2024–2025	240,3	7,4	249,6	12,2	237,8	5,0	228,7	5,0
Среднее за 2020–2025 гг.	460,1	20,0	428,3	20,8	443,7	18,5	382,8	19,0
Среднемноголетнее значение	463,2	–	458,0	–	436,0	–	389,0	–

Аналогичные результаты получены в Павловском районе – 12,2 ц/га (2025 г.) и 28,8 ц/га в 2023 г.; Кущевском районе – 5,0 ц/га (2025 г.) и 26,5 ц/га (2023 г.) [21].

Проведённый анализ показал, что на территории северной зоны Краснодарского края значительное снижение урожайности подсолнечника в 2025 г. наблюдалось в условиях сильной засухи.

На основании полученных данных рассчитано уравнение регрессии зависимости урожайности подсолнечника ( у , ц/га) в указанных районах от количества осадков за период сентябрь – май ( х , мм) и коэффициент корреляции:

y = 0,059 х - 5,536 (r = 0,81 при необходимом уровне значимости Р 05 коэффициента корреляции 0,44) (рис. 1).

Рисунок 1 – Зависимость урожайности подсолнечника от осадков с сентября по май в Северной природно-климатической (I) зоне Краснодарского края

Fig. 1 – Correlation between sunflower yield and precipitations from September to May in the northern natural-climatic (I) zone of the Krasnodar region

За вегетационный период подсолнечника (май – сентябрь) количество выпавших осадков значительно варьирует по годам в зависимости от зон края (на примере Ленинградского и Ейского районов).

Наибольшее количество осадков за сельскохозяйственный год выпало в Ленинградском районе в 2024 г. – 899 мм, в Ейском районе в 2021 г. – 748 мм, что выше средней многолетней нормы на 49,6 % и 55,8 % соответственно. Минимальное количество осадков зафиксировано в 2025 г.: в Ленинградском районе – 270 мм, в Ей- ском – 250 мм, что меньше среднемноголетней нормы на 43,7 и 47,1 % соответственно (рис. 2).

Установлено, что в Ленинградском районе за анализируемый пятилетний период в течение трёх лет (2021, 2023 и 2025 гг.) отмечалось выпадение осадков ниже среднемноголетней нормы на 35,7 %; 1,9 % и 55,8 %. В Ейском районе в течение трёх лет (2022, 2024 и 2025 гг.) отмечено снижение количества осадков на 9,6 %; 41 % и 47,9 % по сравнению со средней многолетней (600,7 и 480 мм соответственно).

а (a)

б (b)

Рисунок 2 – Погодные условия вегетационного периода подсолнечника, 2020–2025 гг.: а) в Ленинградском районе; б) в Ейском районе

Fig. 2 – Weather conditions during the sunflower growing season, 2020–2025: а) in the Leningrad district; b) in the Yeisk district

Приведённые данные показывают зависимость урожая от создающихся запасов влаги в глубоких горизонтах почвы за счет осенне-зимне-весенних осадков в период сентябрь – май. В этой связи важно размещать подсолнечник в севообороте после культур, корневая система которых, как правило, не способна использовать влагу из глубоких горизонтов почвы (зерновые, лён масличный, кукуруза и др.).

По данным Д.С. Васильева [10], образующийся под глубококоренящимися растениями дефицит воды в глубоких горизонтах восстанавливается в течение от одного года до трёх-четырёх лет, что зависит прежде всего от количества выпавших осадков и расхода их предшественниками подсолнечника. Многолетние опытные данные свидетельствуют, что после выращивания сахарной свёклы запасы воды в глубоких горизонтах восстанавливаются в районах достаточного увлажнения через два года, а недостаточного – через три-четыре года. На эти сроки необходимо ориентироваться при размещении подсолнечника в полях севооборота. При этом очевидно, что севооборот, включающий подсолнечник, сахарную свёклу, многолетние травы, должен иметь длительную ротацию, т.е. быть 10–12-польным.

В науке и практике сложилось твёрдое убеждение, что подсолнечник в севообороте необходимо возвращать на прежние поля не ранее чем через 8–10 лет. Это определяется прежде всего необходимостью защитить подсолнечник от разного рода патогенов, заразихи, белой и серой гнилей, ложной мучнистой росы, фо-мопсиса, которые могут сохраняться в почве длительное время, что при благоприятных для них условиях может привести к резкому снижению урожайности подсолнечника [22–27].

Заключение. По прогнозу метеорологов динамика изменения климата в сторону потепления будет сохраняться. В целом природно-климатические условия Северной природно-климатической зоны Краснодарского края достаточно благоприятны для возделывания сортов и гибридов подсолнечника. Однако северные районы края расположены в зоне недоста- точного увлажнения, что требует включения в технологию возделывания подсолнечника приёмов, направленных на максимальное накопление, сбережение и эффективное расходование влаги. Анализ полученных данных показал, что самый высокий урожай подсолнечника за последние 10 лет был получен в 2023 г. (в Ленинградском районе – 32,0 ц/га, Павловском – 28,8 ц/га, Кущевском – 26,5 ц/га, Ейском – 27,5 ц/га) благодаря именно высокой вла-гообеспеченности осадками в осенне-зимний и весенний периоды (сентябрь 2022 – май 2023 гг.).

Потенциал отечественных сортов и гибридов подсолнечника, а также разработанных агротехнологий их возделывания в настоящее время является ключевым фактором рентабельности масличной отрасли. Для получения высоких урожаев подсолнечника перед селекционерами стоит задача создания засухоустойчивых сортов и гибридов, что позволит сохранить урожай даже в критически сложные периоды.