Для преодоления систематического снижения урожайности позднепосевной пшеницы, вызванного экологическим несоответствием, китайские исследователи предлагают инновационный метод внекорневой подкормки диоксидом титана (TiO₂). Этот подход демонстрирует потенциал для значительного улучшения фотосинтетической активности, увеличения количества зерен в колосе и массы тысячи зерен, что напрямую способствует повышению урожайности и качества зерна в сложных агроклиматических условиях.
Пшеница обеспечивает около 20% энергии и белка в рационе человека, являясь жизненно важной культурой для глобальной продовольственной безопасности. В Китае, как одном из крупнейших производителей, стабильные урожаи напрямую связаны с национальной стратегией. Особую роль играет Синьцзян — важный пшеничный регион с обильными солнечными ресурсами и значительными суточными колебаниями температуры. Однако ограниченность земельных ресурсов, ухудшение качества почв и сезонная нехватка воды привели к повсеместной практике позднего посева.
Поздний посев, хотя и позволяет экономить водные ресурсы до зимы и адаптироваться к местной ирригационной системе, имеет серьезные недостатки. Он приводит к недостаточному накоплению эффективной температуры перед зимой, что пагубно сказывается на кущении, увеличивает зимнюю гибель растений и ограничивает формирование колосков. Задержка роста также вызывает несоответствие оптимальным световым и температурным ресурсам весной, что ограничивает количество зерен в колосе и массу тысячи зерен, в конечном итоге снижая урожайность. Для компенсации часто увеличивают норму высева, но это не решает проблему экологического несоответствия.
Температура является ключевым фактором, влияющим на формирование количества зерен и их массу. Раннее потепление сокращает вегетативный рост и вредит дифференциации колоса, высокая температура на средней стадии снижает количество потенциальных зерен, а на поздней стадии — препятствует наполнению зерна. Поэтому смягчение этих негативных эффектов через оптимизированные методы управления полем стало ключевой задачей.
Диоксид титана, как новый регулятор растений, демонстрирует ценность в модулировании фотосинтеза, устойчивости к стрессам и качества продукции. Его содержание в земной коре составляет примерно 0,57%. Применение TiO₂ на различных культурах подтвердило его способность повышать активность антиоксидантных ферментов и содержание фотосинтетических пигментов, эффективно снижая стрессовые условия и улучшая урожайность. В пределах рекомендуемых дозировок он не вызывает фитотоксичности и не имеет неблагоприятных последствий для здоровья человека.
Целью двухлетнего полевого эксперимента, проведенного с сентября 2023 по июль 2025 года в Институте сельскохозяйственных наук префектуры Тачэн, было определение оптимального периода опрыскивания и дозировки TiO₂ для позднесеянной пшеницы. В качестве исследуемого сорта использовался Синьдун 18. Применялся 12%-ный органический хелатированный титановый порошок, основные компоненты которого включали 12% TiO₂, 33% органического хелатирующего вещества и 12% аминоазота.
Эксперимент использовал схему расщепленных участков с основными периодами подкормки: стадия колошения (S1) и стадия цветения (S2). Концентрации TiO₂ составляли 0 мкмоль/л (T0), 376 мкмоль/л (T1), 501 мкмоль/л (T2) и 626 мкмоль/л (T3). Посев проводился 15 октября 2023 года и 19 октября 2024 года с нормой 360 кг/га, междурядьем 20 см и глубиной 4 см. Предшествующей культурой была кукуруза, тип почвы — суглинок.
Результаты показали, что внекорневая подкормка TiO₂ значительно увеличила накопление фотосинтетических пигментов (SPAD) и спектроскопических индексов (CHI, PRI) в флаговых листьях, улучшила чистую скорость фотосинтеза и повысила активность антиоксидантных ферментов (SOD, POD), одновременно снизив накопление продуктов перекисного окисления липидов (MDA). Наиболее выраженный эффект наблюдался при обработке T2 (501 мкмоль/л).
Применение TiO₂ на стадии S1 значительно увеличило количество цветков и колосков, улучшило завязывание зерна и, следовательно, количество зерен в колосе. Обработка на стадии S2 повысила скорость налива зерна, увеличив массу тысячи зерен. Обработка T2 продемонстрировала оптимальные результаты, улучшив способность зерна к хранению, морфологические признаки, а также показатели качества, такие как содержание белка, влажная клейковина и седиментационная способность. Таким образом, применение 501 мкмоль/л диоксида титана на стадии колошения представляется эффективным для достижения высоких урожаев и превосходного качества позднепосевной пшеницы.
