CC BY
29
СЫ:10.24412/0044-3913-2022-1-30-34 УДК 551.588+633.15:631.5
Региональные изменения климата и технология выращивания кукурузы на зерно на Южном Урале
А. Э. ПАНФИЛОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (е-mail: al_panfilov@mail.ru) П. Ю. ОВЧИННИКОВ2, аспирант (е-mail: ovchinnikov-paha@mail.ru) 1Южно-Уральский государственный аграрный университет, ул. Гагарина, 13, Троицк, Челябинская обл., 457100, Российская Федерация 2Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, ул. Белинского, 112а, Екатеринбург, 620142, Российская Федерация
Исследования проведены с целью анализа многолетних тенденций изменения климата и варьированияпогодньхусловий Южного Урала для оценки их влияния на выбор гибридов, основные элементы технологии возделывания и продуктивность кукурузы на зерно. Выполнен анализ варьирования метеоусловий по данным метеостанций Шатрово и Курган (северная и южная лесостепная зоны) Курганской области и метеостанции села Бреды (степная зона) Челябинской области за период с 1940 по 2020 гг. Исходные данные по урожайности и уборочной влажности зерна кукурузы получены в экологическом испытании гибридов в 1984-2020 гг. По результатам множественного регрессионного анализа в условиях Южного Урала урожайность кукурузы обусловлена взаимодействием сумм активных температур выше+10 °С и осадков за май-август. Многолетние изменения величин этих показателей проявляются в виде ежегодного прироста суммы температур выше + 10 °С в северной лесостепной в среднем на 0,87 °С, в южной лесостепной - на 0,90 °С, в степной зоне - на 1,13 °С, суммы осадков - соответственно на 0,16, 0,18 и 0,21 мм. Следствие выявленных тенденций - увеличение урожайности зерна в среднем на 0,02 т/га и снижение его уборочной влажности на 0,03 % в год. Статистическая недоказанность линейных трендов сумм активных температур, осадков, урожайности и влажности зерна позволяет заключить, что для всей территории региона остаются актуальными прежние ^ технологические рекомендации. ВыявленО ные тенденции подлежат периодическому N уточнению с учетомдальнейшего развития о, динамики климатических изменений. z Ключевые слова: кукуруза (Zea mais L.), s технология, почвенно-климатические зоны, g сумма активных температур, осадки, урожай-Ц ность зерна, динамика, варьирование. с; Для цитирования: Панфилов А. Э., 2 Овчинников П. Ю. Региональные изменения pi) климата и технология выращивания кукурузы
на зерно на Южном Урале // Земледелие. 2022. №1. С. 30-34. бог.10.24412/0044-3913-2022-1-30-34.
Кукуруза на Урале - основной источник обменной энергии и транзитного крахмала в рационах крупного рогатого скота [1]. При столь значительной роли эта культура при выращивании на зерно остается локально адаптированной к климатическим условиям региона. Главный фактор, лимитирующий ее рост развитие и продуктивность - общий дефицит тепла. Это имеет решающее значение при обосновании технологии возделывания кукурузы, ограничивая, в частности, выбор гибридов группой ФАО 120...170 [2, 3]. Вместе с тем, даже при выращивании наиболее скороспелых гибридов эффективное использование ресурсов тепла достигается при условии сравнительно ранних сроков посева культуры (как правило, не позднее 10 мая) [4]. Более поздний посев ведет к регулярному недоиспользованию от 140 до 180 °С активных температур. При этом следствием посева семян в не вполне прогретую почву становятся повышенные требования к холодостойкости гибридов [5] и обострение конкурентных отношений между культурой и сорными растениями: значительная часть ранних яровых и практически все поздние яровые виды сорняков всходят после посева или после всходов культуры, что резко снижает результативность профилактических приемов их контроля и сводит защиту растений к комплексу оперативных мер [6]. Другая причина повышенной вредоносности сорняков заключается в относительно низкой облиственности раннеспелых и ультраранних гибридов, создающих заведомо низкое проективное покрытие, что, в свою очередь, приводит к увеличению продолжительности гербакритического периода кукурузы [7]. Оба описанных обстоятельства диктуют необходимость разработки системы длительного контроля засоренности посевов [8, 9]. Поэтомуключевые элементы технологии направлены на адаптацию кукурузы к регулярному и периодическому дефициту тепла или включаются в технологическую схему для компенсации некоторых негативных последствий этой адаптации.
Обусловленность агротехнологий климатическими характеристиками
зоны возделывания ставит вопрос о возможных коррективах выбора гибридов и основных приемов возделывания кукурузы на зерно, вызванных современными тенденциями глобального изменения климата. Количественные параметры этого процесса вытекают из модели M. E. Mann, et al. [10], которая описывает увеличение среднегодовой температуры воздуха на планете примерно с конца 50-х гг ХХ века. В ходе научной дискуссии, вызванной этой публикацией, обсуждаются три основных вопроса: растет ли температура атмосферы в действительности; об антропогенной природе этого роста; о последствиях такого роста для человечества. В современных условиях первый пункт дискуссии трактуется как вопрос о сохранении тенденции в ближайшей и отдаленной перспективе [11], а также о географических масштабах явления. Так, по мнению M. Helbig, et al., [12], потепление касается главным образом бореальных областей. В вопросе о природе потепления, наряду с более распространенной гипотезой о его антропогенном характере [13, 14, 15], высказываются мнения о возможных естественных причинах [16, 17]. Отметим, что в рамках нашего исследования прикладной интерес представляет лишь вопрос о последствиях глобального потепления, причем в узкой трактовке: требуют ли изменения климата внесения корректив в сложившиеся подходы к выбору сортов сельскохозяйственных культур и к обоснованию технологий их возделывания в различных почвенно-климатических зонах?
Такая формулировка сужает предмет исследований до отдельных характеристик периода вегетации: анализу подлежат климатические и погодные параметры, от варьирования которых зависят развитие и продукционный процесс конкретных культур. В исследованиях, проведенных на территории Центрального Черноземья, Поволжья, Нечерноземной зоны, выявлены многолетние тенденции изменения таких характеристик, как средняя температура, сумма активных температур и осадков за период вегетации, гидротермический коэффициент, коэффициент увлажнения и другие, а также связь этих показателей с урожайностью и качеством производимой продукции для зерновых и ряда кормовых культур [18, 19, 20]. В большинстве случаев авторы приходят к заключению о необходимости переоценки природных ресурсов, сортового состава, пересмотра существующих технологий и систем земледелия. Для условий Челябинской области А. А. Грязнов [21] делает вывод о наличии климатических тенденций, положительных для сельскохозяйственного производства региона. В частности, изменение распределения осадков в летние месяцы обеспечивает более широкое маневрирование сро-
ками посева зерновых культур, а общее смягчение климата Южного Урала позволяет расширить площадь, занимаемую озимой пшеницей.
Рассматривая проблему адаптации кукурузы к меняющемуся климату Урала, необходимо учитывать, что ее урожайность, а также качество производимого корма в большей степени, чем у основных культур, возделываемых в регионе, зависят от общих ресурсов тепла. Резкие колебания урожайности зерна связаны и с периодическим недостатком влаги [22]. Кроме того, влияние климата на сельскохозяйственное производство реализуется не напрямую, а опосредовано погодными условиями, подверженными сильному варьированию как в течение отдельных сезонов, так и в многолетнем аспекте. По мнению А. А. Жученко [23], в маргинальных климатических условиях подбор сортов и обоснование агротех-нологий должны быть направлены на адаптацию культур не к оптимальным, а к минимальным значениям лимитирующих факторов среды. Поэтому при анализе существующих тенденций следует рассматривать не только длительные тренды, но и характер колебаний хозяйственно значимых метеорологических параметров на фоне этих трендов.
Цель исследований - анализ многолетних тенденций изменения климата и варьирования погодных условий Южного Урала для оценки их влияния на выбор гибридов, основные элементы технологии возделывания и продуктивность кукурузы на зерно.
Исходные данные по урожайности и уборочной влажности зерна кукурузы для выявления хозяйственно значимых метеорологических параметров получены в полевых опытах по экологическому испытанию сортов и гибридов, выполненных в Курганском НИИСХ и ЮжноУральском ГАУ в период с 1984 по 2020 гг. Площадь делянки в испытании - 10 м2, повторность опыта - 3-кратная, технология - рекомендуемая для зоны. В качестве интегрированного отклика кукурузы на изучаемые процессы использовали биологическую урожайность зерна двух раннеспелых гибридов в экологическом испытании Курганского НИИСХ и ЮжноУральского ГАУ - Днепровский 141Т (1984-2002 гг) и Росс 140СВ (2003-2020 гг.), относящихся к одному классу созревания (ФАО 170). В течение всего периода испытаний выдерживали единый агротехнический фон, что позволяет рассматривать изменения урожайности по годам как функцию гидротермических условий. Для анализа тенденций варьирования метеоусловий использовали данные метеостанций Шатрово и Курган (соответственно северная и южная лесостепная зоны) Курганской области, а также метеостанции села Бреды (степная зона) Челябинской области за период с 1940 по 2020 гг
1. Зависимость зерновой продуктивности кукурузы от гидротермических условий (Курганский НИИСХ, 1984-1997 гг.; Южно-Уральский ГАУ, 1998-2020 гг.)
Фактор Коэффициент корреляции
Сумма активных температур (май-август) 0,26
Сумма осадков (май-август) 0,44*
Сумма активных температур (май-сентябрь) 0,13
Сумма осадков (май-сентябрь) 0,40
Запасы продуктивной влаги в начале вегетации 0,15
Запасы продуктивной влаги в фазу выметывания 0,31
Сумма активных температур + сумма осадков (май-август) 0,97*
Сумма активных температур + сумма осадков (май-август) + сумма осадков (июнь) 0,96*
Сумма активных температур + сумма осадков (май-сентябрь) 0,90*
Сумма активных температур (май-август) + запасы продуктивной
влаги в начале вегетации 0,38
Сумма активных температур (май-август) + запасы продуктивной влаги в фазу выметывания 0,70*
Сумма активных температур + сумма осадков (май-август) + за-
пасы продуктивной влаги в начале вегетации 0,70*
*Достоверно на 5 %-ном уровне значимости.
Проверку статистических гипотез проводили методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов. О достоверности различий между групповыми средними судили по критерию Фишера (Я). Значимость коэффициентов корреляции и регрессии оценивали по величине ошибок этих параметров Sb) и критерию Стьюдента (0. Уровень значимости критических значений статистических параметров p = 0,05.
Для выявления метеорологических параметров, значимых для формирования урожая кукурузы, изучены связи продуктивности раннеспелых гибридов с некоторыми показателями гидротермических условий. В результате множественного корреляционного анализа установлено, что в условиях Южного Урала урожайность кукурузы в наибольшей степени связана с взаимодействием сумм активных температур выше + 10 °С и осадков за май-август (табл. 1). Это взаимодействие имеет сложный характер, поскольку обе переменные в
зависимости от принимаемых ими значений могут оказывать на урожайность как положительное, так и отрицательное влияние, и описывается следующим уравнением:
у = 19,34 - 0,0465p + + 2,15-Ю-^2 - 5,32-10-4Д + (1)
+ 3,37-107^ - 69^^, где у - урожайность, т/га; p - сумма осадков за май-август, мм; t - сумма активных температур выше +10 °С за май-август, градусов.
Учет дополнительных факторов (температура и осадки июня и сентября, запасы продуктивной влаги в почве в начале вегетации и в фазе выметывания) и их взаимодействия не приводил к увеличению коэффициента корреляции. Обусловленность урожайности кукурузы в регионе всего двумя факторами может быть объяснена жестким лимитирующим влиянием ресурсов тепла, которое нивелирует действие большинства менее значимых факторов.
Расчет линейного тренда показал, что в северной лесостепи в период с
2300
2200
т
о 2100 га
£■ 2000 о"
О 1900
л
~ 1800 си
г
> 1700
1600
1500
у = 0,87±0,83х+ 171,38 г = 0,12± 0,11
1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025
Год
Рис. 1. Варьирование и тренд суммы активных температур в северной лесостепной зоне, °С.
2. Результаты статистического анализа варьирования суммы активных температур в почвенно-климатических зонах Южного Урала (1940-2020 гг.)
см см о см
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
Зона
Показатель северная лесостепная южная лесостепная степная
Результаты корреляционно-регрессионного анализа Средняя сумма t > +10 °С, градусов 1889 2011 2160 Расчетный прирост за анализируемый 69 72 85
период, °С Коэффициент регрессии Ь Коэффициент корреляции г Критерий Стьюдента tr = 1,99) 0,87±0,83 0,12±0,11 1,05 0,90±0,83 0,12±0,11 1,07 1,02±0,86 0,13±0,11 1,19
Результаты дисперсионного анализа
Межгрупповая дисперсия 29409 19111 40298
Внутригрупповая дисперсия 30715 32390 38801
Критерий Фишера Fф = 2,07) 0,96 0,59 1,04
1940 по 2020 гг. ежегодный прирост суммы температур выше +10 °С, соответствующий величине коэффициента регрессии, составил в среднем 0,87 °С (рис. 1), а ее расчетные (по тренду) значения возросли с 1855 до 1925 °С (на 69 °С за весь период наблюдений). Аналогичные по содержанию результаты получены для южной лесостепной и степной зон: коэффициенты регрессии были равны соответственно 0,90 и 1,13, прирост ресурсов тепла за период - 72 и 85 °С (табл. 2). Учитывая то, что основные классы гибридов кукурузы по скороспелости (раннеспелые, среднеранние, среднеспелые и др.) различаются по потребности в сумме активных температур между собой на 150.. .200 °С [24], выявленные многолетние изменения обеспеченности периода вегетации теплом не дают оснований для пересмотра рекомендаций по выбору гибридов для региона.
Кроме того, значительные колебания величины этого показателя по годам приводят к низким значениям коэффициента корреляции (от 0,12 до 0,13) при его недоказанности по критерию Стьюдента (^ < ^5). Статистическая незначимость линейного тренда температуры приземного воздуха для летнего периода в Уральском регионе за 1976-2019 гг отмечена и в Докладе об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 г [25]. Из этого же источника вытекает, что вклад тренда в общую дисперсию колебаний температуры не превышает 11 %.
Напротив, в традиционных для возделывания кукурузы на зерно регионах (Ростовская область, Республика Крым, Центральное Черноземье) установлена статистически доказанная динамика потепления периода вегетации [26, 27, 28], однако в этих сообщениях не содержится выводов о необходимости пересмотра технологических рекомендаций.
Для оценки соотношения тренда и случайного варьирования температурного фактора метеоданные за 81 год для трех зон были разбиты на 9 групп (периодов), каждая из которых включает 9 лет; при этом групповые средние отражают многолетнюю климатическую
тенденцию, тогда как внутригруппо-вое варьирование сумм температур характеризует колебания погодной составляющей, которая и оказывает непосредственное влияние на развитие и продукционный процесс кукурузы. Полученный статистический комплекс был подвергнут дисперсионному анализу, по результатам которого в северной и южной лесостепных зонах внутригруп-повая дисперсия превышает межгрупповую, а в степи сопоставима с ней (см. табл. 2). Следовательно, во всех трех пунктах различия между группами лет по средней сумме активных температур не доказаны по критерию Фишера. Необходимо отметить, что статистическая недоказанность температурного тренда не свидетельствует о его отсутствии, поэтому проведенный анализ не рассматривается как элемент научной дискуссии о глобальном потеплении.
Следовательно, как корреляционно-регрессионный,так и дисперсионный анализы показывают, что общее варьирование ресурсов тепла в большей степени определяется случайными колебаниями, чем многолетним температурным трендом. Ранее отмечено, что непосредственное влияние на урожайность и качественные характеристики продукции оказывают именно случайные колебания природных факторов, а ли-
митирующим выступает нижний предел этихколебаний. Для его оценки проведен анализ внутригруппового варьирования суммы температур выше+10 °С (табл. 3). В северной лесостепи в большинстве из анализируемых периодов (групп лет) минимальные значения величины этого показателя находились в диапазоне от 1649 до 1675 °С. Статистически недоказанная тенденция его прироста с коэффициентом корреляции 0,22 связана с наличием лишь двух аномально холодных сезонов в 1969 и 1978 гг. с суммами температур соответственно 1557 и 1566 °С. Как в предшествующий, так и в последующие периоды заметных различий по минимальным ресурсам тепла между группами лет не отмечали.
Наиболее выраженный прирост (г = 0,52) установлен в отношении макси-мальныхдля периодов сумм температур. Именно с этим связан показанный ранее тренд общего потепления периода вегетации (см. рис. 1). Как следствие описанных тенденций, отмечено некоторое увеличение коэффициентов внутригрупповой вариации анализируемого фактора, что свидетельствует о снижении стабильности в обеспеченности растений теплом. Судя по значениям коэффициентов корреляции, аналогичная ситуация сложилась в южной лесостепной и степной зонах: принципиальные отличия состоят лишь в величине абсолютных минимумов (соответственно 1630 и 1865 °С).
Рассматривая гидротермическую ситуацию степной и южной лесостепной зон Челябинской области за период с 1931 по 2013 гг, А. А. Грязнов [21], в частности, отмечает снижение вероятности июньской засухи. По мнению автора, это создает благоприятные условия для раннего посевазерновыххлебов первой группы, что, в свою очередь, обеспечивает завершение полевых работ на более стабильном погодном фоне. Принципиальное отличие кукурузы заключается в слабой зависимости урожайности от
3. Анализ внутригруппового варьирования суммы температур выше +10 °С
Период (группа лет) Сумма t > +10°С,градусов Коэффициент вариации v, %
минимальная максимальная средняя
Северная лесостепь
1940-1948 гг 1658 2105 1880 7,9
1949-1957 гг 1675 2135 1927 7,6
1958-1966 гг 1566 2142 1856 9,0
1967-1975 гг 1557 2149 1790 10,6
1976-1984 гг 1662 2047 1861 8,1
1985-1993 гг 1666 2259 1964 11,8
1994-2002 гг 1672 2135 1845 7,7
2003-2011 гг 1649 2165 1952 8,4
2012-2020 гг 1652 2246 1927 11,1
Коэффициент корреляции г 0,22 0,52 0,33 0,38
Критерий Стьюдента t =2,36) 0,60 1,62 0,93 1,09
Южная лесостепь
Коэффициент корреляции г 0,30 0,73 0,14 0,35
Критерий Стьюдента tr =2,36) 0,82 2,83 0,38 0,99
Степь
Коэффициент корреляции г 0,31 0,57 0,36 0,32
Критерий Стьюдента tr = 2,36) 0,87 1,82 1,04 0,88
4. Результаты статистического анализа варьирования суммы осадков за вегетационный период в почвенно-климатических зонах Южного Урала
(1940-2020 гг.)
Показатель Зона
северная лесостепная южная лесостепная степная
Результаты корреляционно-регрессионного анализа
Средняя сумма осадков, мм 214 195 141
Расчетный прирост за анализируемый
период, мм 13 14 17
Коэффициент регрессии Ь 0,16±0,30 0,18±0,31 0,21±0,31
Коэффициент корреляции г 0,07±0,11 0,07±0,11 0,09±0,11
Критерий Стьюдента 1г (Г05 = 1,99) 0,53 0,59 0,68
Результаты дисперсионного анализа
Межгрупповая дисперсия 1730 1103 1049
Внутригрупповая дисперсия 5517 4505 4231
Критерий Фишера Fф = 2,07) 0,31 0,24 0,25
характера распределения летних осадков, так как критический период водо-потребления у этой культуры в условиях региона независимо от погодного фона приходится на июль, характеризующийся более стабильной обеспеченностью осадками [24]. Как было отмечено, продуктивность кукурузы наиболее тесно связана с общим количеством осадков за период с мая по август; учет июньских осадков как дополнительного фактора не оказывает положительного влияния на величину множественного коэффициента корреляции (см. табл. 1).
Как и в случае с ресурсами тепла, корреляционно-регрессионный и дисперсионный анализы не выявили статистически доказанных тенденций к изменению влагообеспеченности периода вегетации во всех трех почвенно-климатических зонах (табл. 4).
Результаты анализа внутригруп-пового варьирования суммы осадков свидетельствуют, что минимальные ее значения по периодам варьируют от 107 до 120 мм в северной лесостепи, от 74 до 109 мм - в южной лесостепи и от 51 до 83 мм - в степной зоне. Выраженной тенденции к изменению величины этого показателя во времени не выявлено: коэффициенты корреляции для предполагаемого тренда изменяются по зонам от 0,13 до 0,22 и статистически не доказаны по критерию Стьюдента (^ = 0,35^-0,60 при критическом значении ?05 = 2,36). Это указывает на сохранение характеристики климата Южного Урала как периодически засушливого.
Для европейской части России ряд авторов отмечает тенденцию к улучшению условий увлажнения периода вегетации [26, 27, 28]. Напротив, Г. Я. Кривошеевым и др. [29] для Ростовской области выявлено усиление засушливости климата, на основании чего рекомендуется пересмотр основных направлений селекции кукурузы с использованием более засухоустойчивого материла.
В наших исследованиях в результате корреляционно-регрессионного анализа по данным 37 лет наблюдений выявлена слабо выраженная динамика изменения урожайности зерна с коэффициентом
корреляции г = 0,12 (рис. 2), значимость которого не доказана по критерию Стьюдента (^ = 0,75 при критическом значении ?05 = 2,03). Это не позволяет считать существенной тенденцию к ежегодному ее приросту на 0,02 т/га, вычисляемому по уравнению регрессии.
Одно из возможных позитивных последствий потепления климата, значимых для кормопроизводства Урала, заключается в повышении вероятности раннего созревания зерна кукурузы до фаз, гарантирующих высокую концентрацию обменной энергии в силосе. Косвенным показателем, позволяющим достаточно судить о степени созревания зерна, служит уборочная влажность [30, 31]. За анализируемый период при учете в третьей декаде сентября ее величина варьировала по годам от 25,8 до 44,0 % при среднем значении 35,2 %.
Многолетняя тенденция изменения влажности зерна характеризуется ее снижением в среднем на 0,03 % в год, однако, как и в случае с урожайностью, значимость коэффициентов регрессии и корреляции не доказывается по критерию Стьюдента ((^ = 0,40 < ^ = 2,03).
Таким образом, многолетние региональные изменения основных гидротермических факторов, имеющих значение для выращивания кукурузы на зерно на Южном Урале, в период с 1940 по 2020 гг проявляются в виде ежегодного прироста суммы температур выше+10 °С в среднем на 0,87 °С в северной лесостепной, на 0,90 °С в южной лесостепной и на 1,13 °С в степной зонах, суммы осадков - соответственно на 0,16, 0,18 и 0,21 мм.
Общий прирост ресурсов тепла в пе-риодвегетации кукурузы зарассматрива-емые годы по почвенно-климатическим зонам составляет от 69 до 85 °С, осадков - от 13 до 17 мм. В то же время возрастает случайное варьирование погодных условий, которое характеризуется постоянной и воспроизводимой во времени частотой неблагоприятных лет с дефицитом тепла или влаги. Как следствие многолетних климатических изменений выявлены ежегодный прирост урожайности зерна кукурузы в среднем на 0,02 т/ га и снижение его уборочной влажности на 0,03 % в год. Однако, посколькулиней-ные тренды для анализируемого периода статистически не доказаны на 5 %-ном уровне значимости, для всей территории региона остаются актуальными прежние рекомендации, касающиеся подбора гибридов кукурузы по скороспелости, холодостойкости и засухоустойчивости, а также основных элементов технологий ее возделывания.
Выявленные тенденции подлежат периодическому уточнению с учетом динамики климатических изменений. Дальнейшее повышение температурного фона и изменение характера увлажнения в ближайшей или отдаленной перспективах может оказать влияние на основные критерии оценки гибридов, адаптированных для условий Уральского региона, на рекомендации по срокам посева кукурузы, а также на роль вла-
12
11
10
ь т с о н й
а жа
о р
У
у = (-0,03 ±0,08)х + 104
г = -0,07 ± 0,16
3
1980 1985 1990 1995
у = (0,02 ± 0,02)х - 26,1 г = 0,12 ±0,17
50
45
40
35 чО
.0
30 т с
о
н
25 ж
а
л
20 ш
15
10
5
2000 2005 Год
2010 2015 2020 2025
Рис. 2. Варьирование и тренды биологической урожайности и уборочной влажности зерна кукурузы в условиях южной лесостепной зоны (1984-2020 гг.): — урожай-
ность; — — — влажность.
Ы
Ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
м О м м
9
8
7
6
5
4
госберегающих технологий обработки почвы в формировании урожайности культуры.
Литература
1. Зезин Н. Н., Намятов М. А., Севостьянов М. Ю. Оптимизация структуры посевов кормовых культур и особенности технологии их возделывания на Среднем Урале // Кормопроизводство. 2020. № 4. С. 25-29.
2. Еремин Д. И., Дёмин Е. А. Выращивание кукурузы в лесостепной зоне Зауралья: от теоретического обоснования к практическим результатам // Аграрный вестник Урала. 2017. № 12 (166). С. 9-15.
3. Зезин Н. Н., Намятов М. А., Лаптев В. Р. Перспективные гибриды кукурузы для возделывания на силос и зерно в условиях Среднего Урала // Кормопроизводство. 2015. № 11. С. 25-28.
4. Мингалев С. К. Влияние густоты стояния, срока посева и приемов ухода на продуктивность гибридов кукурузы в условиях Среднего Урала // Аграрный вестник Урала. 2018. № 5 (172). С. 38-43.
5. Li X., Mu C., Lin J. The germination and seedlings growth response of wheat and corn to drought and low temperature in spring of Northeast China // Journal of Animal and Plant Sciences. 2014. Vol. 21. P. 3212-3222.
6. Панфилов А. Э., Казакова Н. И., Иванова Е. С. Гербициды кросс-спектра в контроле засоренности кукурузы в лесостепи Южного Зауралья // Агрохимия. 2020. № 5. С. 38-43. doi:10.31857/S0002188120050117.
7. Продуктивность гибрида кукурузы Обский 140 СВ в зависимости от приёмов ухода в лесостепи Западной Сибири / Н. И. Кашеваров, А. А. Полищук, В. С. Ильин и др. // Кормопроизводство. 2013. № 5. С. 19-21.
8. Зональные особенности применения гербицидов кросс-спектра в посевах кукурузы на Южном и Среднем Урале / Н. Н. Зезин, Л. С. Скутина, А. Э. Панфилов и др. // Кормопроизводство. 2017. № 6. С. 22-27.
9. Панфилов А. Э., Казакова Н. И., Цымба-ленко И. Н. Зональные особенности сегеталь-ного компонента агрофитоценозов кукурузы восточной части Уральского региона // Земледелие. 2020. № 2. С. 39-43. doi:10.24411/0044-3913-2020-10210.
10. Mann M. E., Bradley R. S., Hughes M. K. Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries // Nature. 1998. Vol. 392. P. 779-787.
11. Modeling a modern-like pCO2 warm period (marine isotope stage KM5c) with two versions of an Institut Pierre Simon Laplace atmosphere-ocean coupled general circulation model / N. Tan, C. Contoux, G. Ramstein, et al. // Climate of the Past. 2020. Vol. 16 (1). P. 1-16. URL: https:// cp.copernicus.org/articles/16/1/2020/ (дата обращения: 12.01.2021). doi: 10.5194/cp-16-1-2020.
12. Increasing contribution of peatlands to boreal evapotranspiration in a warming climate /
fg M. Helbig, J. M. Waddington, P. Alekseychik, et О al. // Nature Climate Change. 2020. Vol. 10 (6). P.
555-560. doi: 10.1038/s41558-020-0763-7. a 13. Twentieth-century hydroclimate changes е consistent with human influence / K. Marvel, s B. I. Cook, C. J. W. Bonfils, et al. // Nature. 2019. § Vol. 569 (1). P. 59-65. doi: 10.1038/s41586-019-J 1149-8.
q 14. Challenges for drought assessment in the 2 Mediterranean region underfuture climate scenarios (9 / Y. Tramblay, A. Koutroulis, L. Samaniego, et al. //
Earth-Science Reviews. 2020. Vol. 210. P. 103348. URL: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03024459 (дата обращения: 12.01.2021). doi: 10.1016/j. earscirev.2020.103348.
15. The Role of HFCs in Mitigating 21st Century Climate Change / Y. Xu, D. Zaelke, J. M. Guus, et al. // Climate Policy. 2016. Vol. 16 (5). P. 109-125. doi: 10.1201/b20720-9.
16. Woolf D., Solomon D., Lehmann J. Land restoration in food security programmes: synergies with climate change mitigation // Climate Policy. 2018. Vol. 18 (10). P. 1260-1270. doi: 10.1080/14693062.2018.1427537
17. Carbon isotope (13C) excursions suggest times of major methane release during the last 14 kyr in Fram Strait, the deep-water gateway to the Arctic / C. Chiara Consolaro, T. L. Rasmussen, et al. // Climate of the Past. 2015. Vol. 11 (5). P. 669-685. doi: 10.5194/cp-11-669-2015.
18. Коновалов Н. Д., Коновалов С. Н. Изменение погодных условий и урожайность зерновых культур в Тамбовской области // Земледелие. 2008. № 6. С. 36-37.
19. Немцев С. Н., Шарипова Р Б. Тенденции изменений климата и их влияние на продуктивность зерновых культур в Ульяновской области // Земледелие. 2012. № 2. С. 3-5.
20. Благовещенский Г. В. Кормопроизводство Нечернозёмной зоны в изменяющемся климате // Кормопроизводство. 2008. № 10. С. 6-8.
21. Грязнов А. А. Использование позитива климатических изменений в сельскохозяйственном производстве умеренно-засушливой степи // Агробизнес и экология. 2015. Т. 2. № 2. С. 24-26.
22. Влияние агрометеорологических факторов на физическое состояние выщелоченных черноземов и урожайность зерновых культур в условиях Зауралья / С. Д. Гилев, И. Н. Цымба-ленко, А. А. Замятин и др. // Аграрный вестник Урала. 2015. № 4 (134). С. 28-32.
23. Жученко А. А. Адаптивный потенциал культурных растений. Кишинев: Штиинца, 1988. 767 с.
24. Волошин В. А. Кукуруза в коллекционном питомнике // Аграрный вестник Урала. 2010. № 9 (75). С. 57-59.
25. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год / М. Ю. Бардин, В. И. Егоров, А. М. Николаева и др. М.: Росгидромет, 2020. 97 с.
26. Анализ погодных условий в южной зоне Ростовской области за 1930-2015 годы / А. В. Алабушев, Н. Г. Янковский, Г. В. Овсянникова и др. // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2017. № 1. С. 23-27.
27. Ергина Е. И., Жук В. О. Изменения климата и опасные гидрометеорологические явления на территории Крымского полуострова // Метеорология и гидрология. 2019. № 7. С.101-109.
28. Радцевич Г. А., Черемисинов А. А., Черемисинов А. Ю. Исследование изменений климата на европейской части Российской Федерации за длительный период // Вестник Воронежского ГАУ. 2017. № 4 (55). С. 30-40. doi: 10.17238/issn2071-2243.2017.4.30
29. Кривошеев Г. Я., Игнатьев А. С., Буин Н. П. Изменение климатических условий в Южной зоне Ростовской области в период вегетации кукурузы // Зерновое хозяйство России. 2014. № 1. С. 44-50.
30. Adaptive approach in maize breeding for the Urals region / A. E. Panfilov, N. N. Zezin, N. I. Kazakova, et al. // International Journal of Biology and Biomedical Engineering. 2020. Vol. 14. P. 55-62. doi: 10.46300/91011.2020.14.9.
31. Урожай и уборочная влажность зерна гибридов кукурузы в разных экологических условиях в зависимости от сроков посева / В. С. Сотченко, А. Г. Горбачёва, А. Э. Панфилов и др. // Кормопроизводство. 2019. № 4. С. 26-31. doi: 10.25685/KRM.2019.2019.28247.
Regional climate changes and the technology of corn cultivation for grain in the Southern Urals
A. E. Panfilov1, P. Y. Ovchinnikov2
1 South Ural State Agrarian University, ul. Gagarina, 13, Troitsk, Chelyabinskaya obl., 457100, Russian Federation 2Ural Federal Agricultural Scientific Center, Ural branch, Russian Academy of Sciences, ul. Belinskogo, 112 A, Ekaterinburg, 620142, Russian Federation
Abstract. The research was conducted in order to analyze long-term trends in climate change and variation of weather conditions in the Southern Urals to assess their impact on the choice of hybrids, the main elements of cultivation technology and the productivity of corn for grain. The analysis of the variation of weather conditions was carried out for the period from 1940 to 2020. We used data of the Shatrovo and Kurgan weather stations (northern and southern forest-steppe zones), located in the Kurgan region, and the weatherstation of the village of Bredy (steppe zone), located in the Chelyabinsk region. The initial data on the yield and harvest moisture of corn grain were obtained in an ecological test of hybrids in 1984-2020. According to the results of multiple regression analysis under the conditions of the Southern Urals, corn yield is due to the interaction of the sums of active temperatures above 10 C and precipitation amount for the period from May to August. Long-term changes in these indicators are manifested in the form of an annual increase in the sum oftemperatures above 10 C on average by 0.87 C in the northern forest-steppe, by 0.90 C in the southern forest-steppe and by 1.13 C in the steppe zones; the amount of precipitation annually increase by 0.16, 0.18 and 0.21 mm, respectively. The consequence of the revealed trends is an annual increase in grain yield on average by 0.02 t/ha and a decrease in its harvest moisture by 0.03%. Statistical lack of evidentiary support of linear trends in the sums of active temperatures, precipitation, yield and moisture of grain allows us to conclude that the previous technological recommendations remain relevant for the entire territory of the region. The revealed trends are subject to periodic clarification, taking into account the further development of the dynamics of climate change.
Keywords: corn (Zea mays L.); technology; soil and climatic zones; sum of active temperatures; precipitation; grain yield; dynamics; variation.
Author Details: A. E. Panfilov, D. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: al_panfilov@mail.ru); P. Y. Ovchinnikov, post graduate student (e-mail: ovchinnik-ov-paha@mail.ru).
For citation: Panfilov AE, Ovchinnikov PY [Regional climate changes and the technology of corn cultivation for grain in the Southern Urals]. Zemledelie. 2022; (1):30-4. Russian. doi:10.24412/0044-3913-2022-1-30-34.
