CC BY
53
УДК 631.5.9:581.133:581.193:581.14 А.В. Полномочное
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ МИКРОКЛИМАТА РЕЛЬЕФА ПАШНИ В СИСТЕМЕ СЕМЕНОВОДСТВА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ПРЕДБАЙКАЛЬЕ
Представлены результаты исследований полевой всхожести семян, сохранности растений перед уборкой, урожайности на различных склонах рельефа пашни в Иркутской области. Проведено разграничение пашни склонов на теплые (вершина и средняя часть южных и западных склонов) и прохладные участки (средняя часть восточного склона и низины склонов).
Предложена технология производства получения биологически полноценных семян, с целью реализации сортового потенциала урожайности яровой пшеницы.
Ключевые слова: микроклимат, рельеф, яровая пшеница, полноценные семена, потенциал, Пред-байкалье.
A.V. Polnomochnov USE OF THE RESOURCES OF THE ARABLE LAND RELIEF MICROCLIMATE IN THE SYSTEM OF SEED-GROWING OF SPRING WHEAT IN PREDBAIKALYE
The research results of field seed germination, plant preservation before harvesting, and productivity on various slopes of an arable land relief in the Irkutsk region are given. Differentiation of the slope arable land on warm (top and a middle part of the southern and the western slopes) and cool sites (a middle part of the eastern slope and slope lowlands) is conducted.
The production technology for the biologically high-grade seed obtaining in order to realize sort potential of spring wheat productivity is offered.
Key words: microclimate, relief, spring wheat, high-grade seeds, potential, Predbaikalye.
Введение
Ведущая роль в повышении экономической эффективности земледелия принадлежит системе семеноводства, которая является неотъемлемой, важнейшей и потенциально наиболее рентабельной частью сельскохозяйственного производства. Характерной особенностью Предбайкалья является холмистый рельеф агроландшафта, создающий большое разнообразие микроклиматических ситуаций, гидротермический режим которых на склонах пашни не изучался, есть только предположение, что расположение склонов различного географического положения в условиях холмистого рельефа несет изменение как температурного режима пашни, так и ее влагообеспеченности, что, по мнению ряда авторов (Колосков, 1925; Транкевич, 1931; Кретович, 1980), влияет на формирование биологических качеств семян мягкой яровой пшеницы. Однако для региона не предложены научно обоснованные критерии прохождения границ между теплыми и прохладными элементами рельефа, что исключает возможность использования ресурсов микроклимата в агроландшафтном земледелии и особенно в системе семеноводства.
Объекты исследований
Выполненные исследования были проведены на модельном объекте - сорт мягкой яровой пшеницы Тулунская 12, так как этот сорт имеет наибольшую площадь распространения в регионе (53,0% от общей площади посева пшеницы). Изучались экологические возможности реализации сортового потенциала продуктивности яровой пшеницы в условиях Предбайкалья. Полевые опыты выполняли на полях ЗАО «Зала-ринский». Основным критерием определения рельефа местности была величина превышения его над уровнем моря, то есть высота местности по вертикали. Начало низины определяли по размещению ручьев и рек над уровнем моря.
Исследования проводились в два этапа:
Первый этап (с 1996 по 1998 год) - были заложены стационарно-опытные площади на трех склонах: южном, западном и восточном. В большинстве своем северные склоны в регионе крутые, залесенные и не используются в полевом растениеводстве. Исходя из этого было размещено по 5 экспериментальных участков на визуальной границе перехода от низины к склону и от вершины к склону. Таким образом, на каждом склоне было расположено 10 опытных площадок, посевы на каждой площадке проводили в 4-кратной повторности. Площадки были размещены друг от друга на расстоянии, составляющем 5 м по превышению над уровнем моря. Содержание гумуса 2,4-2,9%, рН солевой вытяжки 4,7-4,9%, содержание нитратов 3,85,0, Р2О5 - 26-28 мг, К2О - 6,7-6,9 мг на 100 г почвы.
Семена высевали в оптимальные для региона сроки - 12 мая, с нормой высева семян яровой пшеницы 7,0 млн всхожих зерен на гектар. Уборку зерна яровой пшеницы проводили вручную, с целью исключения возможных механических травм зерна. Обмолот снопов с делянок проводили молотилкой МС-400.
В течение всего вегетационного периода термографы непрерывно фиксировали динамику температуры воздуха. Они были помещены в агрометеорологические будки, установленные на высоте 1,3 м. По данным термографов вычисляли среднесуточные, а затем среднедекадные температуры как среднеарифметическую величину, полученную на каждой наблюдательной площадке на основе точек, зафиксированных на ленте термографа с шагом 4 ч, то есть в 8 ч утра; в 12 и 16 ч дня; в 20 ч вечера, а также в 24 и 4 ч ночи. На первом этапе исследований определяли различие температурного режима и запасов продуктивной влаги почвы склонов. У выращенных семян яровой пшеницы определяли их биологическое качество: массу 1000 зерен, лабораторную и полевую всхожесть семян, энергию прорастания, количество зародышевых корней, сохранность и урожайность растений. На основании полученных данных определяли границы вершины, склонов и его низины на южном, западном и восточном склонах.
Второй этап исследований проводили с 1999 по 2001 год на стационарно-опытных площадках, одновременно охватывали территорию всех характерных элементов рельефа южного, западного и восточного склонов, в средней части склона на вершине и в низине его. На данном этапе были заложены опыты по испытанию семян яровой пшеницы, выращенной на разных элементах рельефа.
Биологическое качество семян яровой пшеницы при выращивании их на различных элементах рельефа
Семена яровой пшеницы и само растение обладают определенной пластичностью - способностью реагировать на условия внешней среды, то есть имеют разное биологическое качество. Показатели посевных качеств семян (лабораторная всхожесть и энергия прорастания) не дают полной картины, каково общее биологическое состояние самого семени. Способно ли оно, по своему биологическому состоянию, быть устойчивым к неблагоприятным условиям среды в период прорастания в полевых условиях, роста проростка и формирования половозрелого высокопродуктивного растения.
Результаты наблюдений за полевой всхожестью семян за три года исследований (1996-1998 гг.) показали, что полевая всхожесть семян на различных элементах рельефа в условиях среды (среднемесячная температура воздуха, запасы продуктивной влаги в пахотном слое) на разных холмах и их элементах оказывают существенное влияние на полевую всхожесть яровой пшеницы.
Важно отметить, что показатели сохранности растений яровой пшеницы перед уборкой по изменчивости были сходны с изменениями показателей полевой всхожести семян. Сохранившиеся растения перед уборкой были подвержены воздействию не только неблагоприятной влагообеспеченности, но и различиями температуры по величине.
Сравнительный анализ урожайности яровой пшеницы на различных элементах рельефа (табл. 1) показал, что наибольшая урожайность зерна формируется на восточном склоне в вариантах с 3 по 8 и составляла 3,37 т/га и в нижней части рельефа на всех трех склонах она составляла в среднем 3,20 т/га.
Таблица 1
Урожайность яровой пшеницы, выращенной на разных склонах рельефа в среднем за 1996-1998 гг., т/га
Вариант Наблюдательная площадка, над ур. м., м Склон рельефа
западный южный восточный среднее по вариантам
Блок наблюдательных площадок в верхней части склона
1 535 2,74 2,79 2,75
2 530 2,66 2,69 2,67
Среднее 2,70 2,74 2,71 2,72
Блок наблюдательных площадок в средней части склона
3 525 2,82 2,73 3,36
4 520 2,73 2,74 3,35
5 515 2,72 2,69 3,44
6 435 2,78 2,69 3,53
7 430 2,87 2,77 3,37
8 425 2,77 2,77 3,14
Среднее по 3-8 вариантам 2,78 2,73 3,37 2,96
Блок наблюдательных площадок в нижней части склона
9 420 3,15 3,24 3,20
10 415 3,25 3,13 3,21
Среднее по 9,10 вариантам 3,20 3,19 3,21 3,20
НСР05 0,24 0,31 0,29
Урожайность зерна на южном и западном склонах была соответственно 2,73, 2,78 т/га, что достоверно ниже, чем на восточном склоне. Разница составляла 0,6 т/га, то есть 22,1%. Урожайность зерна на вершине во все годы наблюдений всегда имела тенденцию быть несколько ниже, чем на южном и западном склонах. Однако математический анализ всегда показывал, что это различие было недостоверным и в среднем за три года наблюдений составляло 2,72 т/га. В низине в течение трех лет наблюдений урожайность зерна (3,20 т/га) была всегда выше, чем на южном и западном склонах и на вершине.
Однако эта величина урожайности уступала показателям продуктивности растений восточного склона, в среднем за три года исследований разница составила 1,7 т/га, или 5,0%. Таким образом, при обычном зональном подходе к семеноводству, то есть выращиванию семян без учета ресурсов рельефа, мы получаем наиболее высокую продуктивность растений на восточном склоне и в низине. В семеноводческой практике во всех зонах Предбайкалья семеноводческие поля размещают на восточном склоне, то есть там, где продуктивность растений наивысшая.
На основании многолетних лабораторных и полевых исследований разработаны экологофизиологические критерии определения полей, пригодных для семеноводства в Предбайкалье, позволяющие с достаточно большой долей вероятности разделить пашни Предбайкалья на площади, пригодные и не пригодные для выращивания биологически полноценных семян яровой пшеницы.
К первой категории относятся поля, расположенные на западных и южных склонах холма (рис.). Они простираются вверх по холму до границы вершины (530 м над ур. м) и вниз до границы низины холма (420 м над ур. м). Здесь погодные условия складываются благоприятно для получения зерна с высокими биологическими качествами. Эти участки рельефа необходимо выделить для семеноводческих целей.
Ко второй категории относятся поля, расположенные на вершине холма (выше 530 м над ур. м.). Здесь только в благоприятные по осадкам годы складываются удовлетворительные погодные условия для получения семян с высокими биологическими качествами.
К третьей категории относятся поля, расположенные на восточных склонах. Погодные условия здесь обеспечивают высокий урожай зерна, но с низкими биологическими качествами семян. В связи с этим поля, расположенные на восточных склонах, предлагается исключить из семеноводства и возделывать на них зерно для фуражных целей.
Эколого-физиологическая схема разделения территории рельефа пашни южного и западного склонов
площади на вершину, склон и низину
К четвертой категории относятся поля, расположенные в нешироких, глубоко врезанных долинах и поймах рек. Границы их по склону холма простираются вниз от отметки 420 м над ур. м. Зерно здесь получается с низкими биологическими качествами, поэтому данные участки должны быть исключены из семеноводческих посевов и возделывать зерно на фуражные цели.
Реализация сортового потенциала продуктивности яровой пшеницы при использовании ресурсов микроклимата рельефа пашни Предбайкалья
Урожайность яровой пшеницы в потомстве, выращенной на южном склоне в среднем за три года (табл. 2), при посеве семенами из теплых элементов рельефа, была выше контроля на 1,13 т/га и составляла 3,90 т/га. Западный склон по теплообеспеченности не уступает южному, урожайность семян, сформированных на теплых элементах рельефа склона, была близка к урожайности южного склона и составила 3,87 т/га. На вершине склона она составляла 3,81 т/га. Это убедительно доказывает, что растения из семян, сформированных на теплых элементах рельефа (южный, западный склоны и вершина его), формируют высокую урожайность на этих же элементах рельефа (3,86 т/га). Семена, выращенные в предшествующем году на восточном склоне, сформировали урожайность на южном склоне равную 2,05 т/га, это на 0,72 т/га меньше контроля и на 1,84 т/га меньше, чем у семян, выращенных на теплых элементах рельефа. Семена, выращенные в низине склона на теплых элементах рельефа, формировали самую низкую урожайность (1,86 т/га), это составляет 67,8% от контрольного варианта и 48,2% от семян, выращенных на теплых элементах рельефа.
Урожайность яровой пшеницы на восточном склоне в среднем за три года между вариантами опытов была такова, что в контроле она составляла 3,01 т/га, в варианте при посеве семенами с вершины урожайность повысилась на 34,9% и составила 4,06 т/га. В вариантах при посеве семенами с южного и западного склонов урожайность оказалась выше в среднем на 42,4%, была соответственно 4,30 и 4,33 т/га. В варианте с восточного склона она в течение трех лет была ниже, чем в контроле, примерно на 20,0%. В варианте с низины эта разница была еще более существенной и составляла 75,1% от контроля, то есть 2,26 т/га.
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы в потомстве от материнских растений, выращенной на различных элементах рельефа при использовании семян, выращенных на теплых и холодных склонах,
1999-2001 гг., т/га
Место выращивания семян Склоны и их элементы рельефа
Вер- шина Склон Низина
южный западный восточный
Контрольный вариант 2,71 2,77 2,74 3,01 3,03
По элементам рельефа: среднее 2,71 2,77 2,74 3,01 3,03
теплым 2,74
прохладным 3,02
Вершина склона 3,76 3,85 3,82 4,06 3,91
Южный склон 3,82 3,91 3,88 4,21 4,30
Западный склон 3,85 3,94 3,91 4,24 4,33
По элементам рельефа: среднее 3,81 3,90 3,87 4,17 4,18
теплым 3,86
прохладным 4,17
Восточный склон 1,96 2,05 2,02 2,41 2,35
Низина склона 1,66 1,75 1,72 2,26 2,20
По элементам рельефа: среднее 1,81 1,90 1,87 2,34 2,27
теплым 1,86
прохладным 2,31
НСР05 0,25 0,21 0,24 0,25 0,30
Урожайность яровой пшеницы в низине в среднем за три года в контрольном варианте составила 3,03 т/га. При посеве семенами с вершины склона урожайность превышала контроль на 29,0% и составила 3,91 т/га. В вариантах при посеве семенами с южного и западного склонов она была выше контроля на 42,4% и средняя урожайность составляла 4,31 т/га. Отсюда следует, что урожайность яровой пшеницы, выращенной на восточном склоне и в низине, близка по своему значению и составила в контрольном варианте 3,02 т/га из семян с теплых элементов рельефа 4,17 т/га и с прохладных - 2,31 т/га.
В заключение следует отметить, что яровая пшеница, выращенная из семян, полученных на теплых элементах рельефа, и посеянная на теплых элементах, формировала урожай зерна 3,86 т/га, что на 29,0% больше контрольного варианта (2,74 т/га). На прохладных элементах рельефа урожайность составила 4,17 т/га, что больше контрольного варианта на 1,16 т/га, или на 27,8%, при этом урожайность в контрольном варианте была 3,02 т/га.
Это весьма убедительный эффект прибавки урожайности, который можно получить без всяких дополнительных затрат, используя лишь разумно агроклиматические ресурсы Предбайкалья.
Расчет экономической эффективности ведения семеноводства на принципах рационального использования ресурсов микроклимата рельефа пашни показал, что при использовании биологически полноценных семян при возделывании яровой пшеницы на теплых элементах рельефа можно повысить урожайность на 40,9% без каких-либо капитальных затрат, на прохладных элементах рельефа на 38,4%, ежегодно можно дополнительно получать от 259,14 до 268,39 тыс. руб. прибыли на 100 га пашни, то есть на 108,9-142,6% больше, чем при посеве в контрольном варианте (без учета биологического качества семян).
Выводы
Для получения биологически полноценных семян в Предбайкалье зональная система семеноводства должна быть усовершенствована на основе учета агроклиматических ресурсов микрорельефа полей. В этой связи хозяйствам в каждой из трех сельскохозяйственных зон Предбайкалья предлагается семеноводческие участки яровой пшеницы располагать только на теплых элементах рельефа.
Литература
1. Полномочное А.В., Илли И.Э. О ландшафтных критериях размещения семенных участков // Селекция и семеноводство. - 2005. - № 2. - С. 36-38.
2. Полномочное А.В., Илли И.Э. Влияние водно-теплового режима рельефа пашни на семенную продуктивность пшеницы // Вестн. КрасГАУ. - 2006. - № 11. - С. 85-89.
3. Илли И.Э., Полномочное А.В. Биологические основы производства семян в Иркутской области. - Иркутск, 2005. - 224 с.
4. Полномочное А.В. Сортовые ресурсы яровой пшеницы в Иркутской области // Зерновое хоз-во. - 2006.
- № 5. - С. 7-8.
5. Полномочное А.В. Сортовые ресурсы яровой пшеницы в Иркутской области // Зерновое хоз-во. - 2006.
- № 5. - С. 7-8.
---------♦'-----------
