Закономерности поступления и расхода влаги яровой твердой пшеницей в засушливой степи Оренбургского Предуралья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК: 633.112.1"321": 631.432: 632.112 (470.56)

Крючков А.Г., Елисеев В.И.

Оренбургский научно-исследовательский иститут сельского хозяйства

E-mail: orniish@mail.ru

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ И РАСХОДА ВЛАГИ ЯРОВОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЕЙ В ЗАСУШЛИВОЙ СТЕПИ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Оренбургская область является одной из ведущих областей по производству зерна яровой твердой пшеницы. Частые засухи в течение вегетационного периода снижают уровень урожайности яровой твердой пшеницы. В связи с этим, ведется постоянный поиск приемов, обеспечивающих повышение продуктивности яровой твердой пшеницы, при сохранении и улучшении технологических качеств зерна. Важнейшее значение придается улучшению условий ее водообеспеченности и питания.

Выявление в многолетнем стационарном опыте закономерностей поступления и расхода влаги этой культурой в различные по метеоусловиям годы, является актуальным для Оренбургской области и других регионов с подобными почвенно-климатическими условиями.

В основу исследований были положены многолетние (1974-2015 гг.) экспериментальные данные по урожайности яровой твердой пшеницы, полученные в стационарном опыте с удобрениями на обыкновенном черноземе центральной зоны области и метеоданные Оренбургского Гидрометеоцентра с применением методов математического моделирования.

В результате выявлены закономерности поступления и расхода влаги яровой твёрдой пшеницей и их роль в формировании ею урожайности на фонах без удобрения и с внесением NPK.

Исследованиями установлен более экономный расход влаги на удобренном фоне, что очень важно для засушливых условий области. на фоне без удобрений коэффициент водопотребления равен 2192,5 куб. м/т, на фоне N80P80K- 1976,8 куб.м /т.

Впервые для условий Оренбургской области рассчитаны скорости расхода доступной влаги растениями яровой твёрдой пшеницы на удобренном и неудобренном фонах и их связи с урожайностью.

Установленные в результате исследований зависимости урожайности яровой твёрдой пшеницы от запасов влаги в почве, количества выпадающих осадков и расхода доступной влаги, а также уравнения могут быть использованы на практике при производстве яровой твёрдой пшеницы.

Ключевые слова: яровая твердая пшеница, поступление и расход влаги, урожайность, корреляционные связи, параметры.

Введение

Вода была, есть и будет оставаться важнейшей составляющей фотосинтеза при формировании растениями своего организма и плодоо-бразования. Её недостаток и несвоевременное поступление сопровождаются снижением продуктивности возделываемых культур в засушливом климате степных регионов страны и мира.

Поэтому чрезвычайно важно знать особенности увлажнения каждой территории землепользования, которые определяются климатом региона, зоны и особенности рельефа.

Успешное климатически оправданное возделывание любой культуры определяется возможностями климата территории и адаптиро-ванностью культуры к этим условиям.

Исторический опыт свидетельствует о том, что в степном Оренбуржье может производиться отличное по своим качествам зерно яровой твердой пшеницы. Но в силу ряда причин (бес-

конечное повышение цен на удобрения, ГСМ, средства защиты растений, старение и износ техники и машин без своевременной замены, слом прежней стройной системы семеноводства, ухудшение кадрового состава работников и т. п.) внимание к этой культуре ослабленно, поскольку возникает противоречие между затратностью на её производство при ограниченном наращивании урожайности в условиях засушливого климата.

Вопросы особенности водного режима почвы в связи с внесением минеральных удобрений под яровую пшеницу в засушливых условиях Оренбургской области отражены в более ранних исследованиях [1]-[3].

В то же время, таких данных нет по зоне обыкновенных чернозёмов области, в длительных исследованиях.

В связи с этим, целью нашего исследования было выявить возможности поступления влаги и величины её расхода на формирование уро-

жайности зерна яровой твердой пшеницы, дабы уберечь сельхозпроизводителей от необоснованного планирования, кредитования и определения размеров страхования посевов.

Материалы и методы исследований

Материалами для исследований служили метеоданные Оренбургского Гидрометеоцентра [5], результаты многолетнего (1974-2015 гг.) стационарного опыта с удобрениями в 5— поль-ном севообороте на черноземе обыкновенном, ведущемся на базе б. Оренбургской областной государственной с.-х. опытной станции (позднее б. ОПХ «Урожайное», п. Чебеньки), заложенном по схеме ВИУА [2]. При анализе данных использованы методы: статистический, корреляционно-регрессионный нелинейный, графический и монографический анализы (по Б.А. Доспехову, 1985 [3]). Расчеты выполнены на ПЭВМ по программе Statgrafiks.

Результаты исследования

и их обсуждение

Результаты анализа 35™ летних учетов (1974-2015 гг) показали, что в метровом слое почвы к севу яровой твердой пшеницы на фоне без удобрений содержалось 125,8 мм (87,1170,7 мм), а по удобренному ^0Р80К40 фону -128,7 мм (78,5-172,3 мм) продуктивной влаги, расходовалось из почвы соответственно 94,9 мм (56,7-132,6 мм) - 94,5 мм (19,6-133,7 мм) влаги. В период полной спелости её оставалось в почве 30,9 мм (0,5-144 мм) - 34,2 мм (0,0123,0 мм).

Осадков за вегетацию выпало 114,5 мм (30,7-262,4 мм).

В итоге растения яровой твердой пшеницы на разных фонах располагали резервом

влаги 240,3-243,3 мм (134,3-402,1 мм и 130,7400,2 мм). Ими было израсходовано на формирование урожайности 212,4 мм (115,0-329,1 мм) и 212,2 мм (122,1-329,5 мм) суммарной влаги.

Скорость расхода суммарной влаги составила 2,25 мм/сут. (1,11-3,83 мм и 1,13-3,83 мм/ сут.). Коэффициент водопотребления на фоне без удобрений был равен 2192,5 куб.м/т (930,610140 куб.м/т), а на фоне ^0Р80К40 - 1976,8 куб.м/т (878,9-9550,0 куб.м/т).

Получена общая характеристика данных о резервах доступной растениям влаги и её расхода свидетельствует о значительной неустойчивости этого природного фактора климата степной зоны Южного Урала.

В связи с этим, возникла необходимость выявления зависимостей урожайности яровой твёрдой пшеницы от показателей её водоснабжения и потребления.

Корреляционно-регрессионный анализ показал на существование сильных и тесных зависимостей урожайности этой культуры от количества выпадающих осадков (пух=0,933 и 0,945), расхода суммарной доступной влаги (Пух= 0,914 и 0,920), суммы доступного резерва влаги (пух=0,893 и 0,934) и скорости расхода доступной влаги за вегетацию (пух=0,929 и 0,847) (табл. 1).

Связей с запасом влаги в почве к севу не было получено.

Графический анализ полученных уравнений свидетельствует о росте

урожайности яровой твёрдой пшеницы от 4,97 до 18,2 ц с 1 га по фону без удобрений и с 5,82 до 26,5 ц с 1 га по фону с внесением ^0Р80К40 при выпадении за вегетацию от 22 до 262,4 мм и от 30,7 до 262,4 мм осадков (рис. 1).

Таблица 1. Зависимости урожайности яровой твёрдой пшеницы от запасов, поступления и расхода влаги (п. Чебеньки, агрохимический стационар, 1974-2015 гг.) Чернозём обыкновенный

п/п Факторы Корреляционные отношения связи с урожайностью, ед.

Фон - без удобрений Фон - N Р К ч^ип 1'80 80 40

1 Запас влаги в слое почвы 0 - 100 см к севу, мм 0,241 0,542

2 Сумма осадков за вегетацию, мм 0,933 0,945

3 Сумма доступной влаги (запас к севу + осадки за вегетацию), мм 0,893 0,934

4 Расход суммы доступной влаги, мм 0,914 0,920

5 Скорость расхода доступной влаги за вегетацию, мм/сут. 0,939 0,847

Увеличение суммы доступной влаги (её резерва) со 134,3 до 403,1 мм и со 130,7 до 400,2 мм соответственно фонам сопровождалось повышением урожайности с 4,13 до 18,21 ц с 1 га и с 5,95 до 24,6 ц с 1 га.

Расходы доступной влаги с 99 до 329,1 мм по неудобренном фону повышали урожайность с 4,85 до 18,9 ц с 1 га, а по удобренному ^0Р80К40 со 122,1 до 329,5 мм наращивали её с 6,36 до 24,0 ц с 1 га.

Скорость расхода доступной суммарной влаги растениями яровой твёрдой пшеницы по мере повышения с 1,11 и 1,13 мм/сут до 3,83 мм/сут по неудобренному и удобренному ^0Р80К40 фонам способствовала повы-

шению её урожайности с 4,11 и 4,29 до 17,6 и 23,8 ц с 1 га.

Отсутствие достоверных связей урожайности от запасов влаги в почве к севу, мм относит на влияние не рассматриваемы в настоящей статье факторов погоды, хотя и полагаем, что запасы влаги в почве являются страховым фондом сопротивления растений другим, сильно действующим факторам почвы.

Тем не менее, важно было выявить, как связана урожайность с запасом влаги к севу и количеством выпадающих осадков. Множественный корреляционный анализ показал, что на фоне без удобрений урожайность яровой твёрдой пшеницы в сильной степени (пмму1х2=0,712; К

Рисунок 1. Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от наличия, поступления и расхода влаги за вегетацию (п. Чебеньки, агрохимический стационар, 1974-2015 гг.)

=50,63% при К =5,95> F п =2,26) зависит

' г факт ' теор01 ' '

от запасов влаги к севу в почве (х1) и осадков, выпадающих за период её вегетации (х2) (рис. 2).

На фоне удобрения ^0Р80К40 урожайность её была связана несколько в меньшей степени с запасами влаги к севу и осадками (пммх1х2=0,702; К =49,26% при ^ =5,63> К П1 =2,мм6))х. Зависи-

g ^ г факт ' теор01 ' '

мости выражены уравнениями вида: 1. для фона без удобрений:

Растения в посевах поддерживали свой водный баланс, поочередно используя влагу из почвенного запаса или осадков при их выпадении. Это подтверждается проявлением тесной множественной связи величины расхода суммарной влаги (у) от запасов влаги в метровом слое почвы (х1) и выпавших осадков (х2). (пммх1х2=0,983; К =96,59% при =164,6> К =2^6) на фоне

ё г факт ' теор01 ' ' т

без удобрений (рис. 2). Уравнение для расчета имеет следующий вид:

у , = -20,50564+0,347353х+

-1 ммх1х2 ' ' 1

+0,1734316х2 - 1,316199Д - 03х/ -- 3,1759725Д - 04х1х2 - 26,360128Д - 04х1х2 -

- 2,6360128Д - 04х22 ± 4,43 ц с 1 га

(1)

у= -194,903808+4,3537658х1+ +1,14341893х2 - 1,64329118Д -- 02х12+1,907703Д - 03х1х2 - 1,80460369Д -

- 03х22 ± 12,65 мм

(3)

2. для фона N80P80K40

уммх1х2= - 27,76616 + 0,552928х1 + 5,53709Д -

На удобренном ^0Р80К40 фона зависимость расхода суммарной влаги (у1) от запасов влаги в почве к севу (х1) и выпавшего количества - 02х2 - 2,495158Д - 03х12 + 6,26527397Д - осадков (х2) была также тесной (пммх1х2=0,945;

- 04х1х2 ± 6,25 ц с 1 га

(2) К =89,3% при К =48,42> К =2,26) и вы-

47 g ^ г факт ' теор01 ' '

ражалось уравнением вида:

Рисунок 2. Зависимость расходов суммарной влаги и урожайности яровой твердой пшеницы от запасов влаги

к севу и осадков за вегетацию (1974-2015 гг.)

у1= -107,682592+2,674731х1 + + 1,359353х2 - 8,563182Д - 03х12 -- 2,9211126Д - 04х1х2 - 1,802815Д -- 03х22 ± 21,17 мм

(4)

Поскольку зависимость между расходом суммарной влаги от запасов влаги к севу в почве и суммы осадков выше, чем урожайности от этих факторов, возникает вопрос об эффективности расхода влаги на формирование урожайности.

Для выявления роли повышения эффективности использования влаги под действием внесенного полного удобрения, мы проследили связи величин расходов, скоростей её роста на фоне без удобрений и с его внесением.

Выявлено, что скорости расхода влаги по неудобренному и удобренному фонам тесно коррелирует (пммх1х2=0,973; К =94,73% при Б, =17,87> F „,=2,76). в соответствии с по-

факт ' теор01 ' '

лученным уравнением вида:

у= 0,5701057 + 0,6243347х + 5,108555Е -

- 02х2±0,134 мм/сутки (5)

По мере роста скорости расхода влаги растениями на фоне без удобрений с 1,11 мм/сут.

до 3,83 мм/сут. скорость её расхода на фоне удобрения повышается с 1,32 до 3,71 мм/сут. (рис. 3).

Как видно из данных скорость расхода суммарной влаги при её низких показателей выше, чем на фоне без удобрения, но по мере её возрастания постепенно снижается на фоне удобрения в сравнении с неудобренным фоном.

Расходы суммарной влаги по фону без удобрений (х) и по фону с внесением ^0Р80К40 (у) тесно коррелирует (пммх1х2=0,990; К =98% при Б, =47,05> Б =1,76) и описывается урав-

факт теор01

нением вида:

у= -70,38766 + 1,709637х - 1,730053Е -

- 03х2 ± 8,37 мм (6)

В соответствии с ним при увеличении расходов суммарной влаги по фону без удобрений со 115 до 329 мм расходы её по удобренному фону повышается со 103,3 до 305 мм, т. е. складываются более низкими.

Коэффициенты водопотребления по фону без удобрения (х) и с внесением ^0Р80К40 (у) также тесно коррелировали между собой (П , =0,905; К =93,16% при Б. =13,73>

4 'ммх1х2 ' ' g ' г факт '

Бтеор01=1,76). По полученному уравнению вида:

Рисунок 3. Зависимости скорости расхода суммарной влаги, их величины, коэффициентов водопотребления и урожайность на фоне ^0Р8(1К4(1 от их показателей по неудобренному фону (п. Чебеньки, 1974-2015 гг.)

у= -717,1039 + 1,450815х - 8,137315Е -

- 05х2±334,2 куб.м/т (7)

коэффициент водопотребления по фону ^0Р80К40 возрастал с 562,6 до 5749,6 куб.м на 1 т зерна и затем снижался до 5627,4 куб.м/т по мере увеличение коэффициента водопотребления по фону без удобрений с 930,6 до 8908,88 и 10140 куб.м/т.

Зависимости величины урожайности яровой твёрдой пшеницы по удобренному ^0Р80К40 фону от урожайности её по фону без удобрений была тесной ГС , =0,972; К =94,44% при

4 ммх1х2 ' ' g ' г

Б, =17,45> F „,=1,76) и описывается уравне-

факт ' теор01 ' ' г

нием вида:

у=0,3811502+1,210205х±1,74 ц с 1 га (8)

Согласно полученному уравнению при увеличении урожайности на фоне без удобрений с 2,0 до 27,4 ц с 1 га, она повышается под действием удобрения с 2,04 до 32,8 ц с 1 га (рис. 4).

Скорость накопления урожайности яровой твёрдой пшеницы на фоне без удобрений изменялась от 2,02 до 27,4 кг/га/сут при средней величине за 1974-20155 гг, равной 13,3 кг/ га/сут. на фоне с внесением удобрения в дозах ^0Р80К40 она изменялась в более широком диапазоне (1,48-82,2 кг/га/сут) и в среднем была выше, чем по неудобренному фону, составляла 15,65 кг/га/сут.

Зависимость между скоростями накопления урожайности на этих фонах была тесной

Рисунок 4. Зависимость между скоростью накопления урожайности яровой твёрдой пшеницы по фону без удобрений и на фоне М80Р80К (1974-2015 гг.) 80 80 40

(п , =0,991; К =98,15% при Б. =52,52>

4 |ммх1х2 ' ' g ' г факт '

Б 01=1,76). Она описывается уравнением вида:

у= -1,334825Е - 02+1,177097х1, (9)

где х - скорость накопления урожайности по фону без удобрений, кг/га/сут.; у - по фону N Р К

80 80 40

Характер связи показан на рисунке 4.

Согласно полученного уравнения скорость накопления урожайности яровой твёрдой пшеницы на удобренном ^0Р80К40 фоне возрастает с 2,30 до 32,23 кг/га/сут по мере её наращивания на фоне без удобрений с 2,02 до 27,4 кг/га/сут.

Заключение

Наше впервые проведенное обобщение о наличии внесенных запасов влаги, поступление осадков, суммарной её величины, расходах за вегетацию на формирование урожайности яровой твёрдой пшеницы за многолетний период исследований в стационарном химическом опыте (1974-2015 гг.), ведущемся на опытном поле ФГБНУ Оренбургский НИИ сельского хозяйства, осуществленный с помощью применения методов математического анализа позволяет сделать следующее заключение.

На чернозёме обыкновенном степной зоны Оренбургского Предуралья метровый слой почвы к севу может содержать 125,8-128,7 мм с колебаниями по годам от 78,5-87,1 до 170,7172,9 мм продуктивной влаги. Осадков за вегетацию выпадает 114,5 мм (30,7-262,4 мм).

Растения располагают возможным резервом суммарной доступной влаги в 240,3-243,3 мм с колебаниями от 130,7 до 402,1 мм, из которых расходуется 212,2-212,4 мм (115,0329,5 мм) в период вегетации (на испарение и формирование урожайности) со скоростью 2,25 мм/сут. (1,11-3,83 мм/сут.) коэффициенты водопотребления составили 2192,55 куб.м/т (930,6-10140 куб.м/т) на фоне без удобрения и 1976,8 куб.м/т (878,9-9550 куб.м) на фоне N Р К

80 80 40

Наиболее сильно зависит урожайность этой культуры от количества выпадающих осадков и расхода доступной суммы влаги.

Наиболее высокая урожайность зерна достигается на фоне без удобрения и на фоне ^0Р80К40 соответственно при выпадении 262,4 мм осадков (18,2 и 26,5 ц с 1 га), резерве доступной суммарной влаги 403,1-400,2 мм (18,21 и 24,6 ц с 1 га), расходах суммарной влаги 329,1-329,5 мм (18,9 и 24,0 ц с 1 га).

Более сильно с величиной урожайности коррелирует совместное действие запасов влаги и количества выпадающих осадков, что

объяснимо переключением растений на попеременное их использование. Сильными и тесными связями между собой характеризуется показатели величин расходов доступной влаги, скорости их расхода, коэффициентов водопотребления и урожайности и скорость её накопления на фонах без удобрения и с внесением ^0Р80К40 При этом проявляется более эффективное использование влаги на удобренном фоне.

11.04.2016

Список литературы:

1. Крючков А.Г. Максютов Н.А. Погодные факторы и роль предшественников в повышении урожайности яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Оренбуржья / №11, стр.7-12.

2. Крючков А.Г. Елисеев В.И., Абдрашитов Р.Р. Удобрение яровой твёрдой пшеницы и её урожайность в Оренбурсгком Предура-лье // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2012 г. - №1 С. 53-57.

3. Аникович В.Ф. Особенности водного режима почвы в связи с внесением минеральных удобрений под яровую пшеницу в засушливой степи Оренбургской области / Сборник научных трудов, Уфа. - 1988. - С. 68-74.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / М.: Агропро-миздат, 1985. - 351 с. с илл.

5. Материалы бюллетеней Оренбургского Гидрометеоцентра за 1974-2015 гг.

6. Научные отчеты лаборатории агрохимии ФГБНУ «Оренбургский НИИСХ» за 1974-2015 гг.

Сведения об авторах:

Крючков Анатолий Георгиевич, главный научный сотрудник, исполняющий обязанности по управлению отделом технологии зерновых культур Оренбургского научно-исследовательского института сельского

хозяйства, доктор сельскохозяйственных наук 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, 27/1, тел. 71-04-88, e-mail: orniish@mail.ru

Елисеев Виктор Иванович, ведущий научный сотрудник, заведующий комплексной аналитической лабораторией Оренбургского научно-исследовательского института сельского хозяйства, кандидат сельскохозяйственных наук 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, 27/1, тел. 71-02-92, e-mail: orniish@mail.ru