Научная статья на тему 'Оценка соответствия биологических особенностей озимой пшеницы абиотическим факторам'

Оценка соответствия биологических особенностей озимой пшеницы абиотическим факторам Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
195
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА / ОСАДКИ / ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТЬ / ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ / ЗАПАСЫ ВЛАГИ В ПОЧВЕ

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Четвериков Фёдор Петрович, Денисов Евгений Петрович, Панасов Михаил Николаевич, Косачев Александр Михайлович

Изучено влияние абиотических факторов (осадков, запасов влаги в почве, температуры воздуха и гидротермического коэффициента) на рост, развитие и урожайность озимой пшеницы. Показана обеспеченность влагой озимой пшеницы в различные периоды роста растений. Выявлена роль температурного фактора в формировании урожая. Установлено оптимальное значение гидротермического коэффициента для получения 4…5 т/га зерна озимой пшеницы в сухостепном Заволжье.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Четвериков Фёдор Петрович, Денисов Евгений Петрович, Панасов Михаил Николаевич, Косачев Александр Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Оценка соответствия биологических особенностей озимой пшеницы абиотическим факторам»

УДК 633.11 «324»

ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ

Ф. П. Четвериков, канд. с.-х. наук; Е. П. Денисов, доктор с.-х. наук, профессор; М. Н. Панасов, доктор с.-х. наук, профессор; А. М. Косачев, доктор с.-х. наук, профессор

ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им Н. И. Вавилова», т. 8-905-386-64-57

Изучено влияние абиотических факторов (осадков, запасов влаги в почве, температуры воздуха и гидротермического коэффициента) на рост, развитие и урожайность озимой пшеницы. Показана обеспеченность влагой озимой пшеницы в различные периоды роста растений. Выявлена роль температурного фактора в формировании урожая. Установлено оптимальное значение гидротермического коэффициента для получения 4.5 т/га зерна озимой пшеницы в сухостепном Заволжье.

Ключевые слова: абиотические факторы, озимая пшеница, осадки, влагообеспечен-ность, гидротермический коэффициент, запасы влаги в почве.

С развитием земледелия, особенно интродукции новых культур, в сельскохозяйственное использование введено много нетрадиционных растений - желтая люцерна, щавель кормовой, козлятник восточный, свербига восточная, астрагал ну-товый, лядвенец рогатый, тритикале, житняк и др. [3, 13, 14].

В настоящее время с успешным развитием селекции появилось множество различных сортов. Только в Саратовской области районировано более 30 сортов пшеницы, 18 подсолнечника и т. д.

Многообразие культур и сортов возможно возделывать в условиях производства крупных хозяйств. В этом случае определяются продуктивность и стабильность получения урожая возделываемых культур или сортов и дается оценка соответствия их биологических особенностей абиотическим факторам, среди которых на первом месте в условиях сухостепного Заволжья стоят температура, осадки, гидротермические коэффициенты по периодам вегетации и др. [9, 10, 11].

Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 45

Этого не могут себе позволить малые сельскохозяйственные предприятия из-за ограничения площадей и недостатка производственных ресурсов.

Важной проблемой в земледелии было и остается производство зерна с учетом абиотических факторов произрастания растений [7, 8]. В Заволжье для решения этой проблемы возделывают различные засухоустойчивые зерновые культуры - ячмень, озимую и яровую пшеницу, нут, просо и др. Наиболее распространен в Заволжье зер-нопаровой севооборот: 1 - черный пар; 2 - озимая пшеница; 3 - яровая твердая пшеница; 4 - нут; 5 - яровая мягкая пшеница; 6 - просо; 7 - ячмень. Но не все культуры хорошо переносят засушливые условия этого региона [1, 2].

Опыты по изучению влияния абиотических факторов в сухостепном Заволжье проводились на Краснокутской селекционной опытной станции на каштановых почвах, где наиболее урожайной за последние 10 лет (1999-2008 гг.) была озимая пшеница [4, 5, 6]. Цель исследований состояла в проведении параметрического анализа взаимосвязи урожайности озимой пшеницы с абиотическими факторами. В задачи исследования входило: выявить продуктивность озимой пшеницы в зависимости от осадков и запасов влаги в осенний и весенне-летний периоды; определить коэффициент вариации осадков за эти периоды; показать взаимосвязь урожайности озимой пшеницы с температурой воздуха; исследовать зависимость продуктивности озимой пшеницы от гидротермического коэффициента (ГТК).

В среднем за 10 лет урожайность зерна озимой пшеницы по черному пару составила 2,77±0,74 т/га. Коэффициент вариации урожайности не превышал по годам 26,7 % (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность культур в севообороте в среднем за 10 лет (1999-2008 гг.)

внительно высоким - 47,4 %. Мягкая яровая пшеница за эти годы формировала урожайность 0,97±0,34 т/га с коэффициентом вариации по годам 35,0 %.

Урожайность нута заметно превышала урожайность яровой пшеницы. Она составляла 1,28±0,39 т/га. Коэффициент вариации ее равнялся 30,4 %. Он уступал только озимой пшенице.

Просо, несмотря на свою засухоустойчивость, формировало урожайность 0,85 ±0,51 т/га с довольно сильным колебанием по годам - коэффициент вариации 60,2 %.

По урожайности ячмень можно приравнять к нуту. Она в среднем за 10 лет составила 1,30±0,55 т/га. По коэффициенту вариации ячмень превосходил нут на 12 %, яровую пшеницу на 6...7 %, но уступал просу на 18 %.

На первом месте по стабильности и продуктивности стоят озимая пшеница, нут и ячмень. У озимой пшеницы отмечается наибольшая урожайность и наименьший коэффициент вариации по годам.

На второе место следует поставить по продуктивности нут и ячмень. Но по стабильности урожайности по годам нут заметно превосходил ячмень. На третьем месте оказалась яровая пшеница. Наиболее нестабильную урожайность по годам давало просо с коэффициентом вариации более 60 %. По продуктивности в этих условиях его можно приравнять к яровой пшенице.

Поэтому в первую очередь для решения зерновой проблемы заслуживает внимания озимая пшеница. Параметрический анализ влияния абиотических факторов на урожайность озимой пшеницы интересен как с теоретической, так и с практической точек зрения. Важнейшими культурами Заволжья являются озимые, особенно пшеница, основным фактором формирования урожайности которой являются погодные условия (табл. 2).

Основным периодом в технологии ее возделывания считается осенний. В Заволжье трудно получить хорошие всходы и раскустившиеся растения из-за недостатка влаги и неблагоприятного температурного режима.

Отсюда зависимость урожайности озимой пшеницы от этих показателей очевидна на основе параметрического анализа погодных условий.

В среднем за 10 лет (1999-2008 гг.), по данным Краснокутской метеостанции, сумма осадков в августе колебалась от 9,9 до 49,9 мм, т. е. в среднем они составляли 25 ±13,22 мм с коэффициентом вариации 52,9 %.

Культура Урожайность, т/га Коэффициент вариации, %

Озимая пшеница 2,77±0,74 26,7

Яровая твердая пшеница 0,76±0,36 47,4

Яровая мягкая пшеница 0,97±0,34 35,0

Нут 1,28±0,39 30,4

Просо 0,85±0,51 60,2

Ячмень 1,30±0,55 42,4

Наименьшую урожайность давала яровая твердая пшеница - 0,76±0,36 т/га. Коэффициент вариации ее по годам был сра-

Таблица 2

Абиотические факторы в среднем за 10 лет за осенний период (1999-2008 гг.)

Период Осадки Среднесуточная температура ГТК

Сумма, мм % обеспеченности Коэффициент вариации, % °С % обеспеченности Коэффициент вариации, % Значение % обеспеченности Коэффициент вариации, %

Август 25,0±13,22 71,4 52,9 22,0±1,67 100 7,6 0,70±0,28 70 42,1

Сентябрь 37,4±23,46 61,7 62,7 14,6±1,36 100 9,3 0,83±0,53 80 -

Осень 0,76±0,18 - 27,2

В сентябре за этот же период осадков выпадало 37,4±23,46 мм с коэффициентом вариации 62,7 %.

Зависимость урожайности у от количества осадков в августе х выразилась уравнением полинома третьей степени:

у = 0,22 + 0,18х - 0,00192х2 - 1,729 • 10-5х3.

Из решения уравнения очевидно, что для получения высокой урожайности зерна озимой пшеницы осадков в августе должно выпадать не менее 35 мм.

В сентябре взаимосвязь урожайности с количеством осадков выразилось уравнением вида

у2 = 5,32 - 0,19х + 0,00386х2 - 2,083 • 10-5х3.

Наибольшая урожайность зерна формируется при выпадении осадков в сентябре не менее 60...70 мм.

Таким образом, влагообеспеченность озимой пшеницы в августе в этой зоне 71,4 %, а в сентябре - 61,7 %.

Озимая пшеница за осенний период требует хорошего увлажнения почвы.

Взаимосвязь количества влаги (осадков) х в осенний период вегетации озимой пшеницы с величиной урожайности зерна у выражалась уравнением вида

у = 2,82 - 0,0014х - 0,000238х2 + + 2,57 • 10-6х3.

Из решения уравнения очевидно, что для формирования урожайности зерна 4,0. 4,5 т/га за осенний период должно выпадать осадков не менее 120.130 мм.

Влагообеспеченность за осенний период в этом районе составляет 66,6 % от оптимального.

Важную роль в дальнейшем формировании урожайности озимой пшеницы играет температурный режим в летне-осенний период вегетации. Зависимость урожайности у этой культуры от среднесуточной температуры воздуха х выражалась уравнениями: для августа -у1 = 638,78 - 86,20х + 3,87х2 - 0,0576х3;

для сентября -

у2 = -53,81 + 3,39х + 0,36х2 - 0,0221 х3.

Из решения уравнений очевидно, что в августе озимая пшеница имеет наилучшее развитие при температуре не выше 24 °С, а в сентябре - не ниже 15 °С. Среднесуточная температура воздуха в августе составляла за рассматриваемый период 22,0 ±1,67 °С. Коэффициент вариации 7,6 %. В сентябре средняя температура не превышала 14,6±1,36 °С. Коэффициент вариации 9,3 %. Сравнение этих данных с потребностью в температурном режиме показывает, что за осенний период озимая пшеница полностью удовлетворяется теплом.

Взаимосвязь суммы температур за осенний период с урожайностью выражалась уравнением вида

у = 693,0 - 5,12х + 0,0125х2 - 1,02 • 10-5х3.

Для нормального развития озимой пшеницы в осенний период необходима сумма положительных температур не менее 450 °С.

Средняя величина суммы температур за этот период составляет 444±36,6 °С. Это еще раз подтверждает, что в осенний период озимая пшеница обеспечивается теплом на 100 %.

Взаимосвязь урожайности озимой пшеницы у с ГТК х в осенний период выражалась уравнениями:

для августа -

у1 = 0,706 + 14,45х - 26,27х2 + 13,52х3;

для сентября -

у2 = 3,14 - 0,85х + 0,076х2 - 0,187х3; в среднем за осенний период -

уэ = 217 + 4,64х - 9,29х2 + 5,04х3.

В августе наилучшее развитие озимой пшеницы было при ГТК не менее 0,5, а в сентябре - более 1,0. В августе в среднем за 10 лет ГТК составлял 0,70±0,28. Коэффициент вариации 42,1 %. В сентябре ГТК за этот период равнялся в среднем 0,85± 0,53.

Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 47

За осенний период среднее значение ГТК не превышало 0,66±0,18. Коэффициент вариации составил 27,2 %. Такое широкое колебание гидротермического режима объясняется неравномерным выпадением осадков.

В осенний период в начале вегетации озимой пшеницы включая кущение для хорошего роста и полноценного развития необходима сумма осадков не менее 120 мм, сумма температур не менее 450 °С при гидротермическом коэффициенте не менее 1,0.

В среднем за 10 лет в условиях сухо-степного Заволжья обеспеченность осадками за осенний период была не более 66,6 %.

Теплом эта культура в осенний период при посеве в конце августа и начале сентября обеспечивается на 100 %.

Более неустойчивым показателем были осадки. Коэффициент вариации 52,9... 62,7 %. Самым устойчивым был температурный режим. Коэффициент вариации 7,6. 9,3 %. Гидротермический коэффициент варьировал в пределах 27,2.29,3 %.

Для получения урожая зерна озимой пшеницы в 2,5 т/га необходима сумма осадков за осенний период не менее 60. 70 мм с температурой не ниже 15 °С и ГТК не менее 0,66.

Для формирования озимой пшеницей урожайности 3,5.4,0 т/га зерна за осенний период осадков должно выпадать не менее 120 мм при средней температуре в сентябре не ниже 15 °С и ГТК не менее 1,2.

Большую роль играют в формировании урожайности весенне-летние осадки в апреле - июне месяцах (табл. 3).

Таблица 3

Абиотические факторы в среднем за 10 лет за весенне-летний период (1999-2008 гг.)

В апреле зависимость урожайности у от осадков х выразилась уравнением полинома третьей степени:

у1 = 4,14 - 0,25х - 0,00937х2 - 9,89 • 10-5х3.

Осадки в апреле повышают урожайность, если их выпадает более 20 мм. Наиболь-

шую урожайность озимая пшеница формирует при выпадении более 40.45 мм осадков. В среднем за 10 лет апрельские осадки составляли 27,9±16,1 мм. Коэффициент вариации 57,7 %. Обеспеченность осадками в этом месяце 62,2 %.

Особенно высокая потребность во влаге у озимой пшеницы в мае. Зависимость урожайности у от количества осадков в мае х выражалась уравнением вида

у2 = 5,46 - 0,37х + 0,0124х2 - 0,000104х3.

Из решения уравнения очевидно, что для формирования урожайности 4.5 т/га зерна необходимо, чтобы в мае выпадало до 60.65 мм осадков. В этом регионе их выпадает 30,2±21,2 мм. Коэффициент вариации 70,2 %. Обеспеченность озимой пшеницы осадками в мае 75,5 %.

Положительную роль в формировании урожайности зерна озимой пшеницы играли июньские осадки, правда, в меньшей степени, чем майские. Зависимость урожайности озимой пшеницы у от июньских осадков выражалась уравнением вида

у3 = -2,94 + 0,43х - 0,0089х2 + 5,39 • 10-5х3.

Решение уравнения показало, что для получения урожайности зерна в 4 т/га достаточно 40 мм осадков. В этом месяце в среднем за 10 лет выпало 36±24,5 мм. Коэффициент вариации 68,1 %. Обеспеченность озимой пшеницы осадками в июне достигала 90 %. Зависимость урожайности зерна от суммы осадков за вегетацию аппроксимировалась уравнением вида

у = 24,41 - 0,68х + 0,00676х2 - 2,109-10-5х3.

Из решения уравнений следует, что для получения 3,5.4,0 т/га зерна озимой пшеницы за вегетацию необходимо 145 мм осадков. За время наблюдений (10 лет) в среднем этот показатель составил 94 мм. Средняя обеспеченность озимой пшеницы летними осадками - 72,3 %, поэтому урожайность зерна не превышала 2,5 т/га.

Важную роль в формировании урожайности зерна озимой пшеницы в течение летней вегетации играет температурный режим.

Взаимосвязь величины урожайности зерна озимой пшеницы у и среднесуточной температуры воздуха х аппроксимировалась уравнениями (рис. 1): для апреля -

у1 = -30,83 + 12,67х - 1,54х2 + 0,061 х3; для мая -

у2 = - 58,42 + 13,04х - 0,89х2 + 0,020х3; для июня -у3 = - 123,70 + 19,25х - 0,97х2 - 0,016х3

Период Сумма осадков, мм % обеспеченности Коэффициент вариации, %

Апрель 27,9±16,1 62,2 57,7

Май 30,2±21,2 75,5 70,2

Июнь 36,0±24,5 - 68,1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В среднем за период 94,0 72,3 -

Весенние запасы влаги в почве 115 57.62 -

1.3"

Т= 1-2+

Го 1.1 о.

О) 1.0 т

¡£ 0.9 о

° 0.8

>5

^ 07

О. 0.6 >

0.5 СМг

1-Апрель

2- Май

3- Июнь

4- Июль

у,=2,07-0,1 6х+0,0065х2-7,49'1 О"5*3 у2=0,29+0,078х-0,00182х2+1,0810"®х3 у3-1,57+0,17х-0,00349х2+2,17910 V у4=1,35-0,0312х+0,00051х2-1,8710"6х3

10

20

30

40

50

60

70

80

Сумма осадков, мм

Рис. 1. Зависимость урожайности зерна озимой пшеницы от среднесуточной температуры в весенне-летние месяцы

Для получения урожайности зерна 3,5... 4,0 т/га температура воздуха в апреле должна быть не ниже 7,0.7,5 °С, в мае - не выше 13 °С; в июне - не более 18.19 °С. Известно, что в апреле и начале мая интенсивно растет корневая система. Для ее роста невысокая температура является наиболее оптимальной. Температура 7.8 °С способствует хорошему укоренению растений.

Выявлена тесная взаимосвязь величины урожайности зерна озимой пшеницы и гидротермических условий вегетации в летний период. Зависимость урожайности пшеницы у от величины гидротермического коэффициента х выразилась уравнениями полинома третьей степени:

для апреля -

у1 = -0,51 + 9,56х - 8,10х2 + 2,11х3; для мая -

у2 = 3,51 - 10,10х + 16,58х2 - 6,54х3; для июня -

уз = 0,87 + 9,39х - 11,41 х + 3,73х3;

в среднем для вегетации весенне-летнего периода -

у4 = 3,45 - 6,52х + 11,72х2 - 5,57х3 (рис. 2).

Из решения уравнений очевидно, что наибольшую урожайность озимая пшеница формирует при ГТК в апреле 0,8.0,9, в мае - не ниже 1,2.1,3, в июне - 0,6.0,7. В среднем за вегетацию летнего периода (апрель - июнь) ГТК необходим на уровне не ниже 1,0.

Заметно влияли на величину урожайности зерна озимой пшеницы у весенние запасы продуктивной влаги в почве х. Взаимосвязь этих параметров выразилась уравнением вида

у = -10,40 + 0,28х - 0,0091 х2 + 3,86-10-6х3.

Для получения урожайности зерна 3,5. 4,0 т/га весной в метровом слое почвы в посевах озимой пшеницы должно быть продуктивной влаги не менее 110.115 мм.

Таким образом, недостающим фактором при производстве зерна озимой пшеницы

1.4-

1.3

ГО 1.21 о.

ГО 1 1

«О 1-11

л

& 1-01 о

,1 0.9+

3 1

§ 0-84 р> 0.7

оя-

1 - Апрель

2- Май

3- Июнь

/

/

/

—" —" — 4-Июль - 5- В среднем за вегетацию

,-3

у1=1,55-2,28х+2,39х2-0,74х3 у2=0,57+1,97х-1,43х2+0,133х3 ■уз=4,67+5,39х-5,75х2+1,84х3 у4=1,44-1,97х+0,98х2+0,39х3 / у5=Ч43+27Д6х-39,93х2+18,04хУ

/

0.2

0.4 0.6 0.8 1.0

Значение гидротермического коэффициента

1.2

Рис. 2. Зависимость урожайности зерна озимой пшеницы от гидротермического коэффициента за вегетационный период

1.4

Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 49

как в осенний, так и в летний периоды в сухостепной зоне является недостаток влаги. Обеспеченность влагой этой культуры составляла осенью 66...70 %, а за летний период вегетации - 57.62 %.

При такой обеспеченности влагой в условиях сухостепного Заволжья урожайность озимой пшеницы не превышала 2,4.2,5 т/га.

Литература

1. Денисов, Е. П. Погода, азотное питание и урожайность озимой пшеницы в су-хостепном Заволжье / Е. П. Денисов, И. М. Па-насов, К. Е. Денисов. - Саратов, 2007. -187 с.

2. Дружкин, А. Ф. Изучение приемов ресурсосберегающих технологий возделывания полевых культур в Саратовском Правобережье / А. Ф. Дружкин, В. Б. Нарушев, С. Н. Косолапов, Е. В. Одиноков // Материалы международной конференции «Ва-виловские чтения», том 1. - Саратов, 2010. - С. 16-17.

3. Кучеров, В. С. Повышение продуктивности агроэкосистем в сухой степи / В. С. Кучеров, С. Г. Чекалин. - М., 2000. - 96 с.

4. Меняйлов, В. В. Научные основы и перспективы сберегающего земледелия в лесостепи Поволжья / В. В. Меняйлов // Нива Поволжья. - 2009. - № 4. - С. 40-43.

5. Орлов, А. Н. Формирование урожайности яровой пшеницы в зависимости от вида пара в севообороте, основной обработки почвы и способов посева / А. Н. Орлов, О. А. Ткачук, Е. В. Павликова // Нива Поволжья. - 2009. - № 4. - С. 47-52.

6. Орлов, А. Н. Урожайность и качество озимой пшеницы в зависимости от элементов технологии возделывания в севооборотах с чистым паром / А. Н. Орлов, Н. Н. Тихонов // Нива Поволжья. - 2009. - № 4. -С. 52-55.

7. Попюк, И. Н. Экономические и экологические аспекты управления природными ресурсами: И. Н. Попюк. - Саратов, 2006. -140 с.

8. Решетов, Г. Г. Пути восстановления энергетического потенциала в агроэкоси-стемах Поволжья / Г. Г. Решетов, К. Е. Денисов, А. В. Корчаков // Вестник СГАУ. -2010. - № 1. - С. 9-15.

9. Сергеев, К. Экстремальные проявления климата / К. Сергеев// Ресурсосберегающие технологии. - 2009. - № 3(4). -С. 8-16.

10. Смолин, Н. В. Влияние аномальных метеорологических условий на урожайность озимых культур в республике Мордовия / Н. В. Смолин, Ю. Н. Журавлева, С. Е. Хлевина // Вестник СГАУ. - 2008. -№ 7. - С. 42-46.

11. Шульмейстер, К. Г. Борьба с засухой и урожай / К. Г. Шульмейтер. - М., 1976. - 335 с.

12. Туктаров, Б. И. Мульчирующая обработка почвы, солома, сидераты и микробиологические препараты - основа био-логизации земледелия на черноземных почвах / Б. И. Туктаров, П. В. Таросенко, А. В. Уваров // Материалы международной конференции «Вавиловские чтения», том 1. - Саратов, 2010. - С. 173-177.

13. Четвериков, Ф. П. Земледелие в зоне каштановых почв Заволжья Саратовской области / Ф. П. Четвериков, С. Н. Косолапов, Е. П. Денисов. - Саратов, 2010. -99 с.

14. Четвериков, Ф. П. Основные проблемы современного земледелия при освоении ресурсосберегающих технологий / Ф. П. Четвериков, С. Н. Косолапов, Е. П. Денисов, М. Н. Панасов. - Саратов, 2010. - 98 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.