CC BY
109
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
Селекция и семеноводство
ОСОБЕННОСТИ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА УСЛОВИЯ РАЗНЫХ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОН КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
А.Б. Дьяков,
кандидат биологических наук, Т.А. Васильева,
кандидат сельскохозяйственных наук
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии Россия, 350038,г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17 Тел.: (861) 254-06-77
Для выявления зон Краснодарского края, различающихся по адаптивным реакциям подсолнечника на изменения агроэкологических условий, использовали среднемноголетние оценки урожайности производственных и опытных посевов, величины коэффициентов водопотребления и вариации, учитывали распределение по территории края климатических норм осадков и типов почв. Использование градиентного метода анализа и принципа выявления зон с разными лимитирующими факторами по Ф.Ф. Блэкману позволило установить, что агроэкологически оптимальной для подсолнечника является зона с климатической нормой осадков около 600 мм/год, расположенная в основном по правобережью р. Кубань на выщелоченных и слабовыщелоченных черноземах. Расположенная севернее этой зоны на карбонатном черноземе территория Краснодарского края разделена еще на три зоны, различающиеся по величинам коэффициента водопотребления и качественно разной реакции производственных и опытных посевов на градиент климатических норм осадков. Районы южной части края разделены также на три зоны по степени благоприятности для возделывания подсолнечника типов почв.
In order to identify the areas of the Krasnodar region, differing on sunflower adaptive reactions to changes of agroecological conditions, the long term average productivity values of commercial and experiment crops were used as well as the coefficient values of water consumption and variation. The soil types and the distribution of average climatic precipitation upon the region's territory were also consid-
ered. The use of the gradient method of analysis and the principle of identification of areas with different limitation factors according to F.F. Blackman allowed to determine that the agroecologically optimal area for sunflower is the area with average climatic precipitation of 600 mm/year, generally located on the right bank of the Kuban river in the leached and slightly leached chernozem. The territory of the Krasnodar region, located to the north of this area, is in the carbonate chernozem and is also divided into three areas, differing in coefficient values of water consumption and in distinctively different reactions of commercial and experiment crop to the gradient of average climatic precipitation. The territory of the south part of the region is also divided into three areas, depending on the favorable degree of soil types for sunflower cultivation.
Ключевые слова: подсолнечник, адаптивные реакции, градиенты условий среды, агроэкологическое районирование
УДК 581.5:633.854.78(470.62)
Введение. В последние годы исследования по селекции сортов и гибридов растений, совершенствованию технологий их возделывания и конструированию высокопродуктивных агрофитоценозов проводятся во ВНИИ масличных культур и ряде других институтов Россельхозакадемии по заданию 04.07. на основе разработки адаптивной стратегии интенсификации растениеводства. Характеризуя принципы таких исследований, академик Жученко [1] написал: «В стратегии адаптивной интенсификации растениеводства агроэкологическое районирование территории занимает центральное место», причем «наиболее сложной и важной практической задачей является выделение агроэкологически однотипных территориальных единиц (АОТ) ...» В частности, без расчленения ареала каждого вида культивируемых растений на отдельные агроэкологически однотипные территории (АОТ) и без выявления специфичных для них комплексов лимитирующих урожайность факторов среды не могут быть эффективными как разработки зональных технологий, так и осуществление адаптивной, агроэкологически адресной селекции.
Агроэкологическое районирование может проводиться на основе использования
одного из трех основных принципов расчленения территории: ресурсного, биоиндикационного и биоиндикационно-ресурсного [1; 2]. По мнению Константинова [2], природное районирование часто основано на учете агроклиматических ресурсов. Примером такого подхода является проведенное Канонниковым [3] агроклиматическое районирование Краснодарского края на основе величин гидротермического коэффициента, вычислявшегося по соотношению годовой суммы осадков и годовой суммы температур выше 0 оС. По этому критерию автор разделил край на зоны разной степени увлажнения: недостаточного (от его северной границы до линии, проходящей через точки немного севернее Каневской и Белой Глины); умеренного (от южной границы этой зоны до линий Темрюк-Усть-Лабинск и Усть-Лабинск-Армавир); значительного (предгорья западнее р. Лаба) и среднего увлажнения (между зонами умеренного и значительного увлажнения).
Ресурсный подход к районированию оценивает только самые общие, фоновые характеристики выделяемых территорий без учета специфики адаптивных реакций конкретных культур. Такое их реагирование может быть качественно различным даже на изменчивость одного фактора в разные сезоны года. Например, для озимых культур критически важны условия обеспеченности влагой в сентябре и октябре, а для подсолнечника, сои, кукурузы - в июле и августе.
В связи с этим еще Дж. Ацци [4] писал: «Поэтому климатические условия следует изучать отдельно для каждого вида культурного растения ...». Это условие в некоторой мере выполняется при таком типе районирования, при котором показатели тепло- и влагообеспеченности территории сопоставляются с потребностями культуры во влаге и тепле [2]. Более надежным Жу-ченко [1] считает биоиндикационный подход, при котором: «... именно специфику адаптивных реакций культивируемых растений . следует рассматривать в качестве основного критерия при агроэкологическом районировании . понятия «лучшая почва», «лучший климат» условны и характеризуют
лишь отношение к ним конкретного вида растений.». По мнению Константинова [2], для практики очень ценен тип районирования, основанный на учете распределения средней многолетней фактической урожайности заданной культуры, так как при этом косвенно учитывается влияние на урожайность не только климатических, но и почвенных условий. Жученко [1] подчеркивает, что самым оптимальным является биоиндикационно-ресурсный метод выделения АОТ, реализация которого требует одновременного учета как адаптивных реакций конкретного вида растений на условия изучаемой территории, так и распределение на ней лимитирующих урожайность факторов среды.
Материалы и методы. Агроклиматическое районирование Краснодарского края в соответствии с адаптивными реакциями подсолнечника проводили биоиндикационно-ресурсным методом в сочетании с принципом градиентного анализа по Ф.Ф. Блэк-ману. Изучали характер изменений оценок урожайности семянок подсолнечника и коэффициентов водопотребления по мере увеличения годовой суммы осадков. В отличие от полученных ранее (Смирнова [5], Мельник [6], Народецкая, Бут [7]) оценок степени благоприятности для подсолнечника зон Краснодарского края мы использовали для этой цели не метеорологические, а климатические показатели, то есть средние многолетние климатические нормы годовых сумм осадков для каждого района края. Такой подход необходим потому, что в отличие от метеорологических показателей климатические отражают и особенности почвенных условий, поэтому при использовании климатических норм результат исследований, по выражению Константинова [2], «. автоматически привязывается к конкретному типу почв».
Анализ зависимостей оценок урожайности и коэффициентов водопотребления от климатических норм осадков проводили на двух уровнях технологий выращивания: на уровне агротехники опытных посевов на сортоучастках Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур и на уровне среднерайонных пока-
зателей урожайности подсолнечника в производственных условиях. С целью уменьшения случайной изменчивости из-за вариации погодных, социально-экономических и других условий вычисляли среднемного-летние показатели среднерайонных урожаев за 25 лет периода стабильного развития сельского хозяйства - с 1966 по 1990 гг. по данным ЦСУ. Источником данных урожайности подсолнечника на сортоучастках служила сводка Краснодарской краевой инспектуры Госкомиссии, изданная в 1975 г. [8], в которой приведены данные за период с 1938 по 1974 гг. По этим данным вычислялись усредненные урожаи всех сортов подсолнечника за все эти годы отдельно для каждого сортоучастка.
Результаты и обсуждение. Зависимость урожаев подсолнечника (у, ц/га) от суммарного водопотребления посевов (Е, м /га) Мельник [6] аппроксимировал уравнением прямой линии у = 2,83 + 0,0059Е. На основании такого представления о прямолинейной зависимости урожайности подсолнечника от влагообеспеченности посевов он пришел к выводу: «Наиболее благоприятными климатическими условиями для возделывания подсолнечника характеризуются предгорные районы Краснодарского и Ставропольского краев ...» (с. 126). Смирнова [5] также утверждала, что климат предгорий Краснодарского края оптимален для подсолнечника. Однако в действительности наиболее высокие урожаи подсолнечника получают в районах края, расположенных севернее предгорной зоны. Несоответствие таких фактов распространенному представлению о решающем значении влагообеспе-ченности для продуктивности посевов подсолнечника потребовало проведения градиентного анализа с целью изучения характера изменений оценок его урожайности в основных зонах края по мере увеличения климатических норм осадков соответствующих зон. Результаты такого анализа по данным испытаний подсолнечника на сортоучастках представлены на графике (рис. 1).
Результаты анализа (рис. 1) показали, что в условиях Краснодарского края на градиенте увеличения норм осадков ус-
редненные оценки урожайности подсолнечника вначале возрастают, достигают оптимума, а затем в предгорной зоне снижаются. Эта зависимость выявляется по данным сортоучастков как основной территории края, так и ее западной части, на которую оказывает влияние близость Азовского моря. Сложный характер выявленных зависимостей, достаточное число точек на графике и их тесное расположение вдоль линий регрессии свидетельствуют о том, что обнаруженные закономерности обусловлены действием разных объективных причин, определяющих урожайность подсолнечника в различных зонах края. Это подтверждает и результат аналогичного градиентного
з --
1Е 1
/
/*
2 ■ / / 11 /
О 3 * /
п:
с /
£
Ф 4-
£ /<>
пз / /
* 2 - ■ £ о 1
> 1 - / ■
б
1,5 .........I.........
400 500 600 700 800
Климатическая норма осадков, мм/год
Рисунок 1 - Влияние климатических норм осадков (мм/год) на усредненные величины урожаев семянок подсолнечника (т/га) на сортоучастках разных зон Краснодарского края и Республики Адыгея:
• - западной (1 - Ейский; 2 - Каневский; 3 - Тимашевский; 4 - Славянский; 5 - Север-
ский); + - удаленной от Азовского моря (6 - Кущевский; 7 - Новопокровский; 8 - Ко-реновский; 9 - Новокубанский; 10 - Отрад-ненский; 11 - Кавказский; 12 - Красногвардейский; 13 - Усть-Лабинский; 14 - Лабин-ский; 15 - Гиагинский; 16 - Белореченский;
17 - Майкопский)
анализа, проведенного по данным усредненных за 25 лет величин среднерайонных урожаев производственных посевов подсолнечника (рис. 2).
Рисунок 2 - Влияние климатических норм осадков (мм/год) на усредненные за 19661990 гг. величины среднерайонных урожаев семянок подсолнечника в приазовских (*) и удаленных от моря (■ ) районах Краснодарского края
Несмотря на то, что на урожайность подсолнечника в производственных посевах влияют не только природные условия, но и социально-экономические факторы, а также различия по уровням культуры земледелия, график зависимости величин среднерайонных урожаев производственных посевов от климатических норм осадков имеет в принципе такой же характер, как и аналогичный график, построенный по данным опытных посевов сортоиспытаний подсолнечника. На нем также выявляются зоны дефицита, оптимума и избытка норм осадков, тоже смещена влево регрессия для данных приазовских районов, хотя в среднем оценки урожайности производственных посевов значительно ниже, чем опытных. По понятным причинам разброс точек относительно линий регрессии на этом
графике (рис. 2) больше, чем по данным опытных посевов (см. рис. 1), однако увеличенные размеры выборок позволяют считать достаточно надежным вывод о том, что выявленные закономерности и влияющие на урожайность подсолнечника факторы проявляются при изучении не только опытных, но и производственных посевов.
Характер обнаруженных зависимостей урожайности подсолнечника от климатических норм осадков (рис. 1 и 2) позволяет применить закон Блэкмана для выявления сочетаний факторов внешней среды, определяющих уровни урожайности подсолнечника в разных природных зонах Краснодарского края. Evans [9] пишет: «Закон Блэкмана о лимитирующих факторах или процессах был краеугольным камнем в исследованиях по физиологии урожая и продолжает играть важную роль». Применение принципов этого закона к анализу причин изменений урожаев семянок на градиенте норм осадков позволяет заключить, что экологические условия разных районов края качественно различаются по лимитирующим урожайность подсолнечника факторам внешней среды. В диапазонах климатических норм осадков от 450-550 до 450-640 мм/год с улучшением условий влагообеспеченно-сти увеличиваются урожаи семянок. По закону Блэкмана это означает, что в соответствующих районах этот фактор в первую очередь лимитирует продукционные процессы в агроценозах подсолнечника. При увеличении норм осадков сверх этих диапазонов их положительное влияние на урожайность меняется на отрицательное, что по Блэкману свидетельствует о смене основного лимитирующего фактора. Проявление негативного фактора также связано с осадками, так как степень его отрицательного влияния также возрастает по мере увеличения количества осадков.
Представленные на графиках (рис. 1 и 2) результаты градиентного анализа зависимостей урожаев семянок подсолнечника от количества осадков с полной очевидностью свидетельствуют об ошибочности выводов агрометеорологов
Смирновой [5] и Мельника [6] о том, что предгорные районы Краснодарского края являются наиболее благоприятной зоной для возделывания подсолнечника и что хорошая влагообеспеченность посевов в этой зоне гарантирует его высокую урожайность в этих районах края. Основаны эти выводы на результатах анализа зависимости урожайности подсолнечника от количества осадков по метеорологическим данным, не связанным с конкретной географической зоной. При таком подходе по Мельнику [6] влагообеспеченность посевов подсолнечника не достигает оптимума даже в районе Горячего Ключа, где в среднем за год выпадает 911 мм осадков, хотя даже при норме осадков 807 мм/год средняя урожайность подсолнечника в Апшеронском районе в два раза ниже, чем в Тбилисском при характерной для него норме осадков 612 мм/год. Для оценки агроклиматических условий произрастания подсолнечника на территории Краснодарского края Народецкая и Бут [7] вычислили по формуле Ю.С. Мельника величины среднерайонных урожаев подсолнечника, соответствующие условиям влагообеспе-ченности посевов в разных районах без учета качества почв. Полученные при этом оценки урожайности подсолнечника для предгорных районов оказались завышенными, а для степных - заниженными по сравнению с фактическими среднемно-голетними их величинами. Например, вычисленные оценки составили для предгорных районов Крымского и Лабин-ского 20 и 19 ц/га и по 15 ц/га для степных районов Тимашевского, Кореновс-кого и Каневского, а фактические средние за 25 лет величины урожаев оказались равными для тех же районов: предгорных 13,1 и 16,2 ц/га, степных - 23,6; 23,0 и 20,9 ц/га соответственно.
Различия реакций растений подсолнечника на увеличение количества осадков, выявленные при изучении изменений погодных условий и при сравнении неодинаковых по увлажненности климатических зон, могут объясняться только принципиально разной степенью влияния
на свойства почв ежегодных вариаций погоды и зональных различий по количеству осадков. Изменения метеорологических условий в разные годы могут кроме прямого влияния оказывать косвенное воздействие на урожаи подсолнечника, влияя на степень поражения растений болезнями, но погодные условия не могут изменять тип почвы. Климатические же факторы формируют в течение многих тысячелетий определенные типы почв в конкретных географических зонах [10]. Известно, что там, где выпадает менее 400 мм осадков в год, почвы характеризуются высоким естественным плодородием, внесение удобрений малоэффективно, а в пределах зоны с суммами осадков от 500 до 850 мм нарастает степень выщелачивания углекислого кальция, поэтому карбонатные почвы сменяются алюможелезистыми [11]. Исследуя почвы Западного Предкавказья, Блажний [12] установил, что в этом регионе по мере продвижения с севера к реке Кубань климатические нормы осадков возрастают с 400-450 до 600-650 мм в год, вследствие чего карбонатные черноземы сменяются слабовыщелоченными и выщелоченными, а в Закубанье западнее реки Лабы увеличение нормы осадков до 700 мм сформировало неблагоприятный тип почв -слитые черноземы. По данным Уварова [13], в зоне слитых черноземов Краснодарского края выпадает 650-700 мм/год осадков, в зоне темно-серых лесных почв - 700-800 мм/год, серых лесных почв -850-1000 мм/год и светло-серых - 10001200 мм/год.
Данные перечисленных и других авторов свидетельствуют о том, что по территории Западного Предкавказья проходит зона, разделяющая типы почв благоприятных и неблагоприятных для земледелия, и что в пределах этой зоны находятся районы с благоприятной для подсолнечника климатической нормой осадков около 600 мм/год. Это совпадает с представленными на графиках (рис. 1 и 2) результатами градиентного анализа зави-
симости урожаев подсолнечника от климатических норм осадков. Поэтому можно заключить, что важной причиной сниженной урожайности подсолнечника в районах с избыточным количеством осадков являются неблагоприятные водно-физические свойства почв. Для получения высоких урожаев на таких почвах особенно важны качество и своевременность их обработок [14]. Это подтверждает и сравнение двух графиков: для производственных посевов удаленных от Азовского моря районов оптимальной оказалась климатическая норма осадков 585 мм/год (см. рис. 2), а при более высоком уровне агротехники на сортоучастках той же зоны оптимум повысился до 640 мм/год (см. рис. 1). Обнаружились также неодинаковые различия по урожайности подсолнечника на сортоучастках и в производственных посевах в зонах с разными подтипами почв. На карбонатном черноземе в среднем на Кущевском и Но-вопокровском сортоучастках урожай составил 1,8 т/га семянок, а в среднем по этим двум районам в производстве -1,74 т/га. На предгорных же почвах в среднем на Лабинском, Отрадненском и Белореченском сортоучастках была равна 2,32 т/га, а средняя для этих трех районов урожайность подсолнечника в производстве лишь - 1,42 т/га. Это свидетельствует о потенциале плодородия почв предгорной зоны, для реализации которого особенно важны разработка и качественное выполнение специальных зональных технологий.
При анализе графиков зависимостей урожайности подсолнечника от климатических норм осадков разных районов Краснодарского края выявилась еще одна важная особенность. Обнаружено, что на таких графиках точки и соответствующие им линии регрессии, характеризующие посевы подсолнечника приазовских районов, смещены влево относительно показателей посевов удаленных от моря районов. Этому смещению соответствует 40 мм среднегодовых сумм осадков для данных
как сортоучастков (см. рис. 1), так и производственных посевов (см. рис. 2). Это означает, что вследствие повышенной влажности воздуха в приморских районах снижена потребность посевов подсолнечника в осадках в такой степени, как будто они получают больше на 400 м3/га воды, чем посевы в удаленных от моря районах. Исследования показали [15], что в среднем за летние месяцы абсолютная влажность воздуха в разных приазовских районах варьирует от 11,0 до 13,0 г/м3, тогда как в районах северо-востока края этот показатель находится в пределах диапазона от 8,6 до 9,5 г/м . Обусловленное повышенной влажностью воздуха снижение транспирации растений и испарения с поверхности почвы приводит к более высокой эффективности использования посевами влаги выпадающих осадков, что обеспечивает снижение коэффициентов во-допотребления посевами подсолнечника в приморских районах по сравнению с удаленными от моря районами.
Величины коэффициентов водопо-требления как показателей эффективности использования влаги посевами подсолнечника в еще большей степени варьируют вследствие разной степени лимитирования урожайности неблагоприятными свойствами почв и различиями по качеству выполнения приемов возделывания. Очевидно, что при одинаковом количестве осадков ресурсы влаги будут менее эффективно использоваться, а коэффициенты водопотребления возрастут при сниженной урожайности из-за плохого качества почвы или некачественной ее обработки. В еще большей степени оказываются увеличенными коэффициенты водопотребления в районах тех зон края, в которых по мере повышения климатических норм осадков снижается урожайность подсолнечника. Анализ тех же статистических показателей производственных посевов подсолнечника, которые представлены на графике (см. рис. 2), выявил высокую отрицательную корреляцию с коэффициентом г = -0,896 между
величинами среднерайонной урожайности и коэффициентом водопотребления (Кв, м /т) по данным 31 района края. Этот коэффициент корреляции оказался высоким, существенным на 0,1 %-ном уровне, однако фактически корреляция еще теснее, так как эта зависимость не прямолинейная (рис. 3). Криволинейна и зависимость коэффициентов водопотреб-ления производственных посевов подсолнечника в районах края от их норм осадков, но и коэффициент линейной корреляции этой зависимости также оказался высоким (г = 0,833), положительным, отражающим тенденцию: чем больше выпадает в районе осадков, тем менее эффективно используется влага.
Рисунок 3 - Соотношение между величинами коэффициентов водопотребления (м /т) и средней за 1966-1990 гг. урожайностью подсолнечника (т/га) в районах Краснодарского края
Результаты проведенного анализа позволяют разделить территорию Краснодарского края на три зоны, существенно различающиеся по эффективности использования влаги выпадающих осадков на формирование урожаев семянок производственными посевами подсолнечника. На создание 1 т урожая семянок
наименьшее количество влаги осадков расходуют посевы в приазовских районах: в этой зоне коэффициент водопо-требления составил в среднем за 25 лет Кв = 2380 ± 79,7 м /т. Наименее эффективно используют влагу осадков посевы подсолнечника, расположенные в предгорьях и в дельте реки Кубань: в среднем для районов этих почвенных зон оценка этого коэффициента составила Кв = 4493 ± 959,0 м3/т. Промежуточной величиной коэффициента водопотребления между этими крайними оценками характеризуется эффективность использования влаги посевами подсолнечника удаленных от моря степных районов, где он составил Кв = 2796 ± 95,9 м3/т.
Априори можно было полагать, что совершенствование зональных технологий позволит в большей степени снижать коэффициенты водопотребления посевов подсолнечника в тех зонах, где уровни урожайности определяются неблагоприятными водно-физическими свойствами почв, чем в тех зонах, в которых урожайность лимитируется недостаточной вла-гообеспеченностью посевов. Для проверки этой гипотезы провели сравнительный градиентный анализ влияния климатических норм осадков на величины коэффициентов водопотребления на двух уровнях технологии возделывания подсолнечника. С этой целью сравнивалась эффективность водопотребления опытных посевов на госсортоучастках и производственных посевов в соответствующих районах. Поскольку число сортоучастков в приазовской зоне недостаточно для такого анализа, на графике (рис. 4) представлены данные удаленных от моря районов Краснодарского края.
Результаты проведенного анализа (рис. 4) не только подтвердили гипотезу о том, что вследствие повышения уровня агротехники в большей степени возрастает эффективность использования имеющихся ресурсов влаги в зонах с нормами осадков свыше 600 мм/год, где локализованы неблагоприятные почвы, по сравнению с районами со значительным дефицитом осадков. Обнаружено еще и принципиально разное влияние увеличе-
ния норм осадков на изменения величин коэффициентов водопотребления при разных уровнях технологий возделывания подсолнеч-ника. На фоне применявшейся в производстве агротехники эти коэффициенты резко увеличиваются лишь в зоне проблемных почв, но не меняются закономерно в диапазоне норм осадков от 450 до 600 мм/год. Малые их изменения в этом диапазоне можно объяснить тем, что урожаи семянок возрастают приблизительно пропорционально увеличению ресурсов влаги, и тем, что для обеспечения близкого к максимуму урожая семянок достаточна влагообеспеченность посевов подсолнечника на уровне 70 % от потенциальной эвапотранспирации, и при этом влага используется наиболее эффективно [16; 17; 18], а на более высокие уровни влагообеспеченности подсолнечник реагирует усилением вегетативного роста и лишь небольшим повышением урожаев семянок [19].
ж
■ 7
i
ж / 1 / 1 / / / /
- ji'
: * " ж" W ~~7 / / и
450 500 550 600 650 700 750 Климатическая норма осадков, мм/год
Рисунок 4 - Зависимости коэффициентов водопотребления (м3/т) подсолнечника от
климатических норм осадков (мм/год) при уровнях агротехники госсортоучастков (■) и производственных посевов (*) в удаленных от Азовского моря районах Краснодарского края
Качественно иным оказался характер зависимости оценок коэффициентов во-допотребления от климатических норм осадков при возделывании подсолнечни-
ка на более высоком уровне агротехники опытных посевов участков государственного сортоиспытания. На графике (рис. 4) обнаружились не один, а два изгиба линии регрессии, соответствующей данным опытных посевов. Это свидетельствует о том, что на градиенте климатических норм осадков выявилось три качественно разных диапазона: от 450 до 550 мм/год, от 550 до 600 мм/год и более 600 мм. Очевидно, этим диапазонам соответствуют почвенно-климатические зоны Краснодарского края с различными лимитирующими урожайность подсолнечника факторами внешней среды. Поэтому совершенствование зональных технологий возделывания подсолнечника должно быть основано на детальном изучении и учете специфики этих лимитов. В удаленных от моря районах края с нормами осадков от 450 до 550 мм/год основным лимитирующим фактором является дефицит влаги, действие которого в значительной степени ограничивает возможности повышения урожайности посевов подсолнечника и снижения коэффициентов водопотребления, поэтому для достижения этих целей здесь особо важны технологические приемы, направленные на накопление влагозапасов и рациональное их использование, в том числе оптимизация густоты стояния растений, уничтожение сорняков. Значительно возрастают возможности повышения урожайности подсолнечника в районах с нормами осадков от 550 до 600 мм/год. Улучшение влагообеспеченности посевов в этом диапазоне делает их более отзывчивыми на технологические приемы, направленные на оптимизацию других факторов внешней среды. Например, по сообщению Жученко [20], в условиях климата с нормами осадков 500 мм/год и более проявляется хорошая отзывчивость сельскохозяйственных культур на внесение азотных удобрений, а при меньшей влагообеспе-ченности существенно снижается эффек-
тивность азота. Исследования Мелешко [21] показали, что один и тот же комплекс мер оптимизации технологии возделывания подсолнечника обеспечивал прирост урожая 8,4 ц/га в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края и только 2,6 ц/га в засушливой зоне. В отличающейся проблемными почвами зоне Краснодарского края с нормами осадков более 600 мм/год, очевидно, основными лимитирующими урожайность подсолнечника факторами внешней среды являются неблагоприятные водно-физические свойства почв, а возможно и дефицит минерального питания. Отрицательное влияние таких факторов в значительной степени преодолевается при возделывании подсолнечника на повышенном агротехническом фоне сортоучастков, однако и по данным таких сортоиспытаний обнаруживается рост коэффициентов водопо-требления по мере увеличения климатических норм осадков (рис. 4). Опыт возделывания полевых культур на подобных почвах в западных странах свидетельствует о том, что полная реализация потенциала таких почвенно-климатических зон возможна только после коренной мелиорации таких почв.
В районах предгорий и дельты реки Кубань, где подсолнечник возделывается на неблагоприятных по водно-физическим свойствам почвах, не только снижена его урожайность, но и повышена зависимость урожаев от ежегодной вариации метеорологических условий, что является причиной повышенной нестабильности, высоких коэффициентов вариации оценок урожайности подсолнечника в таких районах (рис. 5). Исключением являются такие районы, как Белореченский и Отрадненский, в которых фактором стабилизации оказывается возделывание подсолнечника на различных типах почв и элементов рельефа.
Рисунок 5 - Взаимосвязь величин средней за 1966-1990 гг. урожайности подсолнечника (т/га) и коэффициентов их ежегодной вариации (СV%) в районах разных зон Краснодарского края: ■ - степные районы; ♦ - районы предгорий и дельты реки Кубань
Результаты проведенного изучения специфики адаптивных реакций подсолнечника на экологические факторы разных почвенно-климатических зон Краснодарского края при разных уровнях агротехники явились научной основой для агроэкологического районирования территории края с точки зрения возделывания этой культуры. Установление характера изменений интегральных адаптивных реакций подсолнечника на градиент климатических норм осадков позволил не только выявить зону агро-экологического оптимума для его возделывания, но и показать, что расположенные севернее и южнее этой зоны территории качественно различаются по комплексу лимитирующих урожайность факторов. Более детальный биоиндикационно-ресурсный анализ особенностей природных условий разных районов и специфики реагирования подсолнечника на эти условия позволил выделить на территории Краснодарского
края семь агроэкологически однотипных территорий (АОТ), различающихся по комплексам лимитирующих факторов и степени их проявления. Характеристика выделенных АОТ по основным лимитирующим урожайность подсолнечника факторам внешней среды крайне важна для разработки зональных технологий его возделывания не эмпирическими экспериментами, а на научной основе.
Расположение выделенных на основе использования при анализе статистических данных градиентного принципа и закона лимитирующих факторов Ф.Ф. Блэкмана семи АОТ показано на картосхеме (рис. 6).
Рисунок 6 - Агроэкологическое районирование Краснодарского края на основе специфики адаптивных реакций подсолнечника. Агроэкологически однотипные территории (зоны): I - дефицита влаги; II - субоптимальная; III - оптимальная; IV -приморская; V - предгорная западнее р. Лаба; VI - предгорная восточнее р. Лаба;
VII - дельта р. Кубань
Даже в тех случаях, когда причинами различия между соседними АОТ являются разные подтипы почв, граница между ними может в некоторой степени смещаться вследствие изменения технологий обработки почвы, а тем более - при ее коренной мелиорации. Известно также,
что различные, особенно аномальные, погодные условия временно смещают границы климатических зон. Например, западные ветры расширяют зону повышенной влажности воздуха, расположенную вдоль берега Азовского моря, а северо-восточные ветры, особенно суховеи, сокращают ее. Однако, несмотря на ежегодную вариацию погодных условий, сохраняются различия между разными климатическими зонами Краснодарского края. Например, Смирнова [22] установила, что в крае повторяемость суховеев тем меньше, чем ближе расположен район к Азовскому морю. О реальности качественных различий по экологическим условиям представленных на картосхеме (рис. 6) АОТ свидетельствуют описанные выше особенности проявлений адаптивных реакций подсолнечника в разных районах края, выявленные в результате анализа многолетних статистических данных.
Важным преимуществом использования градиентного анализа и закона Блэк-мана при выявлении агроэкологически однотипных территорий для конкретного возделываемого вида растений является то, что выделяемые при этом почвенно-климатические зоны одновременно в определенной степени характеризуются по основным лимитирующим урожайность факторам, что позволяет рекомендовать направления разработки или совершенствования зональных технологий возделывания данной культуры. В частности, северо-восточная зона края (1-я АОТ, рис. 6), в которую входят районы Кущевский, Крыловской, Белоглинский, Новопокров-ский, восточная часть Павловского и северо-восточные части Тихорецкого и Староминского районов, характеризуются наибольшим дефицитом влаги. В зональной технологии возделывания подсолнечника в этих районах наиболее важными должны быть приемы, способствующие накоплению влаги, особенно в слое почвы 100-200 см, рациональному ее использованию, в том числе обеспечению густот посевов, соответствующих уровням их влагообеспеченности, устранению расходования влаги сорняками.
Применительно к аналогичным зонам США Томпсон и Троу [11] написали: «Установлено, что хорошие системы земледелия и водопользования позволяют сохранить в среднем 50 мм воды, которая в настоящее время теряется. Поэтому сохранение воды обеспечивает такой же потенциал повышения урожайности кукурузы в США, что и внедрение гибридных семян». В обзоре по агро-экосистемам Loucks [23] сообщает: эффективность использования воды в среднем в мире составляет 30-40 %, а в Израиле - 80 %. Поскольку азотное удобрение снижает, а фосфорное повышает устойчивость посевов к засухе, следует уточнять оптимальное соотношение их доз с учетом пониженной доступности фосфора карбонатных почв.
Агроэкологическая однотипность территорий районов субоптимальной зоны (2-я АОТ, рис. 6) Кореновского, Высел-ковского, Ленинградского, а также западных частей Павловского и Тихорецкого, восточных частей Брюховецкого и Каневского районов обусловлена сочетанием хороших водно-физических свойств почв с повышенной влагообеспеченностью посевов. Это позволяет снижать коэффициенты водопотребления не только за счет комплекса мер по накоплению и рациональному использованию воды. Меньшая степень лимитирования урожаев ее ограниченными ресурсами делает возможным повышать урожаи приемами снижения лимитирующего действия других факторов внешней среды.
Оптимальная для подсолнечника зона края (3-я АОТ, рис. 6) включает Усть-Лабинский, Динской, Тбилисский, Курга-нинский, Гулькевичский районы, а также южную часть Кавказского и северную Новокубанского районов. В условиях этой зоны разрабатывали технологию выращивания подсолнечника ВНИИМК, его Армавирская опытная станция, КОС ВИРа, Кубанский агроуниверситет. Учитывая это обстоятельство, эту технологию можно считать зональной для третьей АОТ.
Основанием для выделения приазовских районов (Ейского, Щербиновского, Тимашевского и Калининского, а также западных частей Каневского, Брюховецкого и Староминского, северо-востока При-морско-Ахтарского) в особую зону (4-я АОТ, рис. 6) явились высокая абсолютная влажность воздуха и преобладание одного типа почвы - карбонатного чернозема. Климатические нормы осадков районов этой зоны заметно различаются, возрастая с севера к югу: от 456 мм/год в Ейском районе до 548 мм/год в Тимашевском, что в среднем по этой территории близко к показателю северо-восточной зоны с ее осадками от 479 мм/год в Кущевском районе до 536 мм/год в Тихорецком районе. Судя по росту урожайности посевов подсолнечника в направлении от Ейского к Тимашевскому району, количество осадков в приазовской зоне является лимитирующим фактором, однако меньшая потребность посевов во влаге в этой зоне обеспечивает получение более высоких урожаев семянок, чем в северо-восточных районах края. Сочетание низкой испаряемости и плодородных почв позволяет за счет совершенствования зональных технологий возделывания и подбора наиболее отзывчивых на такие условия гибридов в еще большей степени повышать урожайность подсолнечника, особенно в районах южной части этой зоны.
Среди возделывающих подсолнечник районов самыми неблагоприятными для этой культуры почвами выделяются расположенные западнее реки Лаба предгорные районы (5-я АОТ, рис. 6) -Крымский, Абинский, Северский, Апше-ронский, Мостовской и земли г. Горячий Ключ. Снижение продуктивности подсолнечника в этой зоне по мере увеличения климатических норм осадков свидетельствует о коренном отличии ее от степных районов по комплексу лимитирующих урожайность факторов среды. В частности, основная обработка слитых черноземов и серых лесных почв должна быть направлена не на накопление и сбе-
режение влаги, а на ее возможно большее испарение и просачивание в глубокие слои [14]. Из-за низкой водопроницаемости даже верхних слоев этих почв и наличия водоупорных слитого и оглеенного горизонтов к весне пахотный слой обычно переувлажнен, что задерживает срок первого выезда в поле, а при дождливой весне упускаются оптимальные сроки сева подсолнечника. Вследствие слабой аэрации и переувлажнения этих почв в них подавлен процесс нитрификации, что ухудшает азотное питание растений. Для улучшения водопроницаемости необходимо глубокое рыхление, качественная пахота таких почв во время их спелости [13]. Поскольку состояние спелости таких почв достигается в узком диапазоне увлажненности от 28 до 26 % весовой влажности и длится при сухой погоде 5-6 дней, обработки почвы должны проводиться в сжатые сроки, которые не всегда можно соблюдать в условиях производства.
В расположенных восточнее реки Лабы предгорных районах - Лабинском, Отрадненском, Успенском, и в южной части Новокубанского района (6-я АОТ, рис. 6) водно-физические свойства почвы в основном благоприятней для подсолнечника, чем в западных предгорьях. Вследствие меньшей нормы осадков и влагообеспеченность подсолнечника не только реже бывает избыточной, но и возможно лимитирование урожаев недостатком влаги. Технология возделывания подсолнечника в этой зоне должна быть достаточно гибкой, учитывающей специфику микроклимата и почв на разных элементах рельефа и различной близости к высокогорью.
Климат районов дельты реки Кубань (7-я АОТ, Славянский, Красноармейский, юго-запад Приморско-Ахтарского) благоприятен для возделывания подсолнечника по количеству осадков и низкой испаряемости. Поэтому на лучших в этой зоне лугово-черноземных почвах возвышенных элементов рельефа урожайность
подсолнечника может быть высокой. Однако распространенные в дельте различные почвы от болотных и перегнойно-глеевых до луговых, и особенно их солонцевато-солончаковые разновидности, неблагоприятны для подсолнечника. Близость грунтовых вод не только может приводить к засолению, но и способствует также переувлажнению почв осенне-зимними осадками. Поэтому в этой зоне (как и в западных предгорьях) задачей основной обработки почв является не накопление влагозапасов к весне, а возможно большее их испарение. Разнообразие почв дельты требует значительной дифференциации технологии возделывания подсолнечника, мер почвенной мелиорации и подбора гибридов с широкой адаптивностью к эдафическим условиям.
Заключение. Для выявления зон Краснодарского края, различающихся по адаптивным реакциям подсолнечника на изменения агроэкологических условий, использовали среднемноголетние оценки урожайности производственных и опытных посевов, величины коэффициентов водопотребления и вариации, учитывали распределение по территории края климатических норм осадков и подтипов почв. Установлена ошибочность выводов агрометеорологов (В.А. Смирнова, 1965; Ю.С. Мельник, 1972) о том, что на территории Краснодарского края самая благоприятная для подсолнечника зона расположена в предгорных районах. Показано, что причиной этой ошибки явилось использование единой математической модели для всех зон края, основанной на вариации не климатических, а метеорологических показателей и не учитывающей возможность снижения урожайности при избытке осадков. Использование градиентного метода анализа и принципа выявления зон с разными лимитирующими факторами по Ф.Ф. Блэкману позволило установить, что аг-роэкологически оптимальной для подсолнечника является зона с климатической нормой осадков около 600 мм/год, распо-
ложенная в основном по правобережью р. Кубань на выщелоченных и слабовыще-лоченных черноземах. Расположенная севернее этой зоны на карбонатном черноземе территория Краснодарского края разделена еще на три зоны, различающиеся по величинам коэффициента водопо-требления и качественно разной реакции производственных и опытных посевов на градиент климатических норм осадков. Районы южной части края разделены также на три зоны по степени благоприятности для возделывания подсолнечника подтипов почв.
Список литературы
1. Жученко, А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепция) / А.А. Жученко. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1994. - 148 с.
2. Константинов, А.Р. Погода, почва и урожай озимой пшеницы / А.Р. Константинов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 263 с.
3. Канонников, А.М. Природа Кубани и Причерноморья / А.М. Канонников. -Краснодар: Книгоиздательство, 1977. -112 с.
4. Ацци, Дж. Сельскохозяйственная экология / Дж. Ацци. - М.: ИЛ, 1959. - 479 с.
5. Смирнова, В.А. Размещение в СССР подсолнечника и масличного льна в соответствии с природно-климатическими и экономическими условиями их производства / В.А. Смирнова // Автореф. дис. ... канд. географ. наук. - М.: МГУ, 1965.
6. Мельник, Ю.С. Климат и произрастание подсолнечника / Ю.С. Мельник. -Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 143 с.
7. Народецкая, Ш.Ш. Агроклиматические условия произрастания сельскохозяйственных культур / Ш.Ш. Народецкая, В.И. Бут // Агроклиматические ресурсы Краснодарского края. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - С. 127-166.
8. Урожай масличных, эфиромаслич-ных, технических и кормовых культур на сортоучастках Краснодарского края. -Краснодар: Краевая инспектура госкомиссии, 1975. - 113 с.
9. Evans, L.T. The physiological basis of crop yield / L.T. Evans // Crop Physiology. -Cambridge: University Press, 1975. -P. 327-357.
10. Колосков, П.И. Климатический фактор сельского хозяйства и агроклиматическое районирование / П.И. Колосков.
- Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 328 с.
11. Томпсон, Л. Почвы и их плодородие / Л. Томпсон, Ф. Троу. - М.: Колос, 1982. -462 с.
12. Блажний, Е.С. Почвы равнинной и предгорно-степной части Краснодарского края / Е.С. Блажний // Тр. Кубанского сельхозинститута. - Краснодар: Советская Кубань, 1958. - Вып. 4 (32). - С. 7-84.
13. Уваров, В.И. Повышение плодородия почв со слитым горизонтом / В.И. Уваров // Земледелие. - 1967. - № 10. -С. 61-63.
14. Тарасенко, Б.И. Повышение плодородия почв Кубани / Б.И. Тарасенко. -Краснодар: Книгоиздательство, 1971. - 144 с.
15. Дьяков, А.Б. Температура и влажность воздуха как экологические факторы, влияющие на урожайность подсолнечника / А.Б. Дьяков, В.В. Гро-нин, А.С. Егорин // Масличные культуры: Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. - 2012. -Вып. 1 (150). - С. 61-71.
16. Patel, J.C. Water use and yield of sunflower (Helianthus annuus L.) as influenced by irrigation, mulch and cycocel application / J.C. Patel, R.M. Singh // Madras agricultural Journal. - 1979. - Vol. 66. - № 12.
- P.777-782.
17. Писаренко, В. Влияние факторов жизнедеятельности растений на урожайность и качество урожая орошаемого подсолнечника / В. Писаренко, В. Бабанин // Орошаемое земледелие. - Киев, 1984. - С. 37-40.
18. Turner, N.C. Plant water relations and irrigation management / N.C. Turner // Agricultural Water Management. - 1990. - Vol. 17. - № 1-3. - P. 59-73.
19. Rollier, M. Etude des besoines en eau du tournesol (2-eme partie) / M. Rollier // Informations techniques CETIOM. - 1975. -№ 45. - P. 1-39.
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
20. Жученко, А.А. Фундаментальные и прикладные научные приоритеты адаптивной интенсификации растениеводства в XXI веке / А.А. Жученко. - Саратов: НТИ НИИСХ Ю.-В., 2000. - 276 с.
21. Мелешко, А.П. В Ставропольском крае / А.П. Мелешко // Масличные культуры. - 1983. - № 2. - С. 9-11.
22. Смирнова, С.И. Суховеи в степях Нижнего Дона и Северного Кавказа / С.И. Смирнова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. -140 с.
23. Loucks, O.L. Emergence of research on agro-ecosystems / O.L. Loucks // Annual review of ecology and systematics. - 1977. -Vol. 8. - P. 143-192.
