CC BY
7
УДК 63:51:551.5:631.559:633.16
Современные тенденции изменения урожайности зернофуражных культур в Оренбургской области
А.А.Неверов
ГНУ Оренбургский НИИ сельского хозяйства
Аннотация. Создана база данных длительных (1891-2013 гг.) рядов средней районной урожайности зернофуражных культур по некоторым районам Оренбургской области. Установлено, что изменения тенденции урожайности связаны, прежде всего, с изменениями климата в регионе.
Summary. A database of long-term (1891-2013) series of average regional yield of fodder grain crops in some areas of the Orenburg region. It is found that the changes in yield trends are related primarily to climate change in the region.
Ключевые слова: урожайность зерна, климат, тенденция, озимая рожь, ячмень, овёс, просо.
Key words: grain yields, climate, trend, winter rye, barley, oats, millet.
На сегодняшний день ни у кого не вызывает сомнений факт изменения климата на планете. Однако возникает много нерешённых вопросов о причинно-следственных связях этих изменений, направленности, обратимости, периодичности и влиянии их на продуктивность растений и животных.
Ещё менее изучены тенденции изменения климата, урожайности сельскохозяйственных культур в региональном аспекте.
В условиях глобального изменения климата для успешного развития сельскохозяйственного производства большое значение имеет анализ не только достигнутого уровня продуктивности основных сельскохозяйственных культур, но и выявление тенденций и закономерностей его изменения с целью корректировки технологий их возделывания и принятия своевременных решений для стабилизации и наращивания объёмов производства продукции растениеводства.
Была поставлена задача по сбору и созданию базы данных урожайности сельскохозяйственных культур в некоторых западных, центральных и восточных районах Оренбургской области для исследования многолетней тенденции длительных временных рядов.
Для этого были использованы архивные источники информации:
- отчёты по земледелию в ежегодных «Обзорах Оренбургской губернии» за 1878-1911 гг. по Оренбургскому уезду [1];
- годовые отчёты колхозов и совхозов Оренбургской области за 1927-1964 гг.[2].
- ежегодные статистические бюллетени «Посевные площади, валовые сборы и урожайность сельскохозяйственных культур» Оренбургского областного комитета государственной статистики за 1965-2013 гг. [3].
- научные отчёты инспектуры госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений по Оренбургской области за 1934-2013 гг.[4].
Были использованы статистические методы (корреляционно-регрессионный и нейросетевой анализы) программы STATISTICA, NCSS and PASS, Excel 2007.
Анализ тенденций урожайности сельскохозяйственных культур проводился методом гармонических весов [5, 6] в авторской программе Prognostics v. 4.
Статическая информация, усреднённые показатели урожайности сельскохозяйственных культур за короткие промежутки времени не позволяют выявить закономерности развития процесса в динамике, причинно-следственные связи этого явления и, следовательно, не дают возможности земледельцу ориентироваться в перспективе для принятия оптимальных решений по возделыванию сельскохозяйственных культур.
В таблице 1 показана описательная статистика временных рядов средней урожайности сельскохозяйственных культур по некоторым районам области. Наиболее урожайной культурой в Оренбургском и в Бузулукском районах оказалась озимая рожь с урожайностью зерна 10,4 и 13,6 ц с 1 га соответственно. На втором месте по урожайности находятся: в Бузулукском районе - овёс - 9,9 ц с 1 га, в Оренбургском районе - ячмень и овёс по 9,2 ц с 1 га, в Адамовском и Новоорском районах - ячмень с урожайностью 10,1 и 7,8 ц с 1 га соответственно.
Таблица 1. Описательная статистика временных рядов средней районной урожайности зерна сельскохозяйственных культур в Оренбургской области за период 1891-2013 гг.
Наименование сельскохозяйственной Число лет наблюде- Урожайность зерна, ц с 1 га Стандарт- Коэффици-
средняя максимум ное откло- ент вариа-
культуры ний мум нение ции, %
Оренбургский район (центральная зона)
Озимая рожь 100 10,4 0,0 32,5 7,7 74,3
Ячмень 99 9,2 0,1 31,5 6,3 68,0
Овёс 76 9,2 0,1 25,1 6,0 65,7
Горох 66 7,0 0,0 18,7 5,0 71,7
Просо 107 6,4 0,0 24,1 5,3 82,7
Бузулукский район (западная зона)
Озимая рожь 79 13,6 2,3 28,2 6,1 44,7
Ячмень 79 9,3 0,5 26,2 5,6 60,0
Овёс 76 9,9 1,2 24,1 5,7 57,2
Горох 68 9,0 0,2 27,0 6,4 71,1
Просо 79 7,4 0,3 20,7 4,5 60,4
Адамовский район (восточная зона)
Ячмень 72 10,1 0,5 19,2 5,4 54,0
Овёс 70 9,1 0,7 23,0 5,3 57,7
Просо 72 6,4 0,4 22,0 4,9 76,2
Новоорский район (восточная зона)
Ячмень 74 7,8 0,4 18,7 4,6 59,3
Овёс 72 7,5 0,0 22,7 5,0 66,4
Очевидно, что при перемещении с запада на восток области овёс уступает свои позиции по урожайности в пользу ячменя.
За длительный период наблюдений наименьшую урожайность зерна показало просо: 7,4 ц с 1 га в Бузулукском и по 6,4 ц с 1 га в Оренбургском и Адамовском районах области.
Урожайность гороха: 9,0 и 7,0 ц с 1 га получена в Бузулукском и Оренбургском районах.
Интересен факт, что самая наименьшая и наибольшая урожайность зерна различных зерновых культур была получена в Оренбургском районе, а по средней урожайности лучше выглядит Бузулук-ский район. Например, урожайность озимой ржи в Оренбургском районе варьировала от 0 до 32,5 ц с 1 га при средней 10,4 ц с 1 га, коэффициент вариации урожайности составил 74,3%, а в Бузулукском районе вариация урожайности была меньше - от 2,3 до 28,2 при средней - 13,6 ц с 1 га с коэффициентом вариации 44,7%.
В нашем случае коэффициент вариации урожайности сельскохозяйственных культур является показателем адаптированности [5] той или иной культуры к условиям региона, чем меньше его значение, тем в большей степени для данной культуры соответствуют почвенно-климатические условия местности.
Усреднённые значения продуктивности сельскохозяйственных культур за многолетний период позволяют сделать правильный выбор наиболее приспособленных к местным условиям видам растений, но при одном условии: если климатические условия среды обитания останутся неизменными в будущем.
Однако известно, что климат периодически изменялся, и особенно в последние годы мы наблюдаем глобальные изменения, связанные с потеплением, поэтому сделанные выводы по усреднённым показателям продуктивности могут оказаться ошибочными для будущих новых условий.
Колебания средней урожайности сельскохозяйственных культур в крупных административных районах в условиях недостаточного увлажнения - процесс естественный, зависящий в первую очередь от погодных условий сельскохозяйственного года, в меньшей степени - от уровня агротехники [6].
В условиях производства уровень агротехники какой-либо культуры различается как по полям, так и по предприятиям, поэтому урожайность, осреднённая по району области, отражает средний уровень агротехники, при этом влияние антропогенного фактора в таких условиях во многом нивелируется, т.е. усредняется.
Нашей задачей было выявление долгопериодических изменений в рядах урожайности и анализ причин, вызвавших их.
Существуют различные методы сглаживания временных рядов: экспоненциальный, полиномиальный, МНК и т.д. Нами был использован метод гармонических весов со скользящей фазой осреднения, равной 22 годам, который лишён многих недостатков, имеющих место в других методах исследования тенденций развития динамических процессов [7,8].
Выявлены тенденции, определившие изменения в рядах урожайности различных сельскохозяйственных культур за длительный период времени в различных зонах области (рис. 1-3).
0
1 &
"О
■о
Е
0
1
о
20 16 12 8 4 0
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
озимая рожь ячмень овёс горох
Годы
— просо
Рис. 1 - Тенденции урожайности зерна сельскохозяйственных культур в Бузулукском районе Оренбургской области (1940-2013 гг.)
- озимая рожь Годы
--ячмень
---- овёс
- горох
— просо
Рис. 2 - Тенденции урожайности зерна сельскохозяйственных культур в Оренбургском районе Оренбургской области (1930-2013 гг.)
о &
■о §
0
1
I
О £
16 г
12
8
О
0
1940 1950
-ячмень
— • овёс
1960
1970 1980 Годы
1990
2000
..... просо
Рис. 3 - Тенденции урожайности зерна сельскохозяйственных культур в Адамовском районе Оренбургской области (1940-2013 гг.)
Много общего между трендами урожайности сельскохозяйственных культур в западной и центральной зонах Оренбуржья (Бузулукский и Оренбургский районы):
- для озимой ржи, ячменя, овса и проса - это одновершинные кривые, иначе выглядит тенденция урожайности гороха в обеих зонах, напоминающая волновую природу изменений урожайности.
- наибольший уровень урожайности ранних яровых зерновых культур: ячменя и овса - 13-14 ц с 1 га наблюдался в период с 1970 по 1980 гг., у гороха в этот период также наблюдался подъём, но в отличие от этих культур в последние годы происходит новый подъём урожайности;
- для проса зона максимума урожайности зерна - 9-10 ц с 1 га приходится на период с 1980 по
1990 г.;
- урожайность зерна озимой ржи достигла максимума - 20-21 ц с 1 га в более отдалённый период, примерно с 1985 по 1995 г.;
- после прохождения зоны максимума наблюдалось снижение урожайности зерна у всех культур за исключением гороха по настоящее время, причём в Бузулукском районе его урожайность - 14 ц с 1 га превысила уровень 8-9 ц с 1 га у ячменя и овса, в Оренбургском достигла их уровня 9-10 ц с 1 га.
- наиболее урожайной культурой в западной и центральной зонах области за последние 30 лет стала озимая рожь, наименее урожайной - просо.
Заметны следующие различия по динамике урожайности сельскохозяйственных культур между западом и центром области:
- в Бузулукском районе по уровню урожайности зерна озимая рожь за весь период наблюдений (1935-2013 гг.) превосходила овёс, ячмень, просо и горох, а овес в свою очередь - ячмень, просо и горох.
- в Оренбургском районе за период с 1935 по 1975 гг. ячмень имел превосходство по урожайности над всеми культурами, но в более поздний период преимущество озимой ржи над яровыми зерновыми культурами становится очевидным и значительным, особенно в конце 80-х-начале 90-х годов на 6-8 ц с 1 га и сохраняется по наше время, примерно на 5-6 ц с 1 га. По урожайности зерна ячмень в центральной части Оренбуржья за весь период наблюдений имел преимущество над овсом.
Зернофуражные культуры: ячмень и овёс близки между собой по биологическим особенностям роста и развития, обе культуры засухоустойчивы, однако есть и существенное различие между ними, описанное исследователями в разное время. Овёс, в отличие от ячменя, имеет хорошо разветвлённую корневую систему, способен усваивать труднодоступные формы питательных веществ из почвы. Почвы Бузулукского района в основном представлены чернозёмами обыкновенными, а Оренбургского - чернозёмами южными. Первые характеризуются более высоким содержанием органического вещества, последние - легкоусвояемыми формами питательных веществ.
В отличие от запада и центра Оренбуржья на востоке области (Адамовсий район) тенденции -иные. На рисунке 3 представлены тренды урожайности зерна основных яровых зерновых культур: ячменя, овса и проса.
8
4
За весь указанный период (1940-2013 гг.) наблюдается тенденция роста урожайности зерна ячменя и овса, причём до начала 80-х годов кривая тренда по всем культурам более крутая, в последующем темпы прироста значительно замедлились, а по просу в начале 90-х годов произошло снижение урожайности.
Наиболее вероятно, что к настоящему времени уровень тренда урожайности ячменя и овса уже достиг или скоро достигнет своего максимума, а затем последует снижение продуктивности этих культур в будущем.
В связи с динамикой урожайности сельскохозяйственных культур, особенно в последние 30-40 лет имеющей негативный характер по западной и центральной частям Оренбуржья, возникает закономерный вопрос: связаны ли эти изменения с изменениями климата или с деятельностью человека?
Для ответа на этот вопрос нами были исследованы тенденции урожайности различных сельскохозяйственных культур по сортоучасткам области.
Уровень агротехники на сортоучастках области в отличие от производственных посевов был достаточно высоким, и полученная урожайность сельскохозяйственных культур в основном зависела от погодных условий в данной местности, т.е. техническая оснащённость не вносила существенных изменений в формирование урожайности, а её величина была на уровне биологической, а не хозяйственной.
Более высокие уровни урожайности зерна сельскохозяйственных культур: озимой ржи - 28-29, овса - 24-25, ячменя - 19-20 ц с 1 г в сравнении с производственными посевами свидетельствуют о более высоком уровне земледелия на сортоучастках западной зоны Оренбургской области (рис. 4).
■о §
0
1
I
О £
32
28
О 24
20
о
16
12
■ ■ ■
1940 1950 1960
— озимая рожь
- • овёс
•• ячмень
1970 1980 Годы
1990 2000
Рис. 4 - Тенденции средней по сортоучасткам урожайности зерна сельскохозяйственных культур в западной зоне Оренбургской области (по данным госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений за 1937-2013 гг.)
На рисунке 4 представлена урожайность зерновых культур, усреднённая по сортоучасткам западной зоны области, расположенных в следующих районах: Бугурусланском, Бузулукском, Александровском, Пономарёвском. По урожайности озимой ржи к этим районам добавился Тоцкий район.
Тенденция продуктивности зернофуражных культур за период с 1937 по 2013 гг. на сортоучастках западной зоны области (рис. 4) аналогична производственным посевам в Бузулукском районе (рис. 1).
Изменения по урожайности зерна в многолетнем периоде, видимо, связаны с влиянием мощных природных факторов, обуславливающих эти изменения.
Изучив тенденции урожайности различных по биологии сельскохозяйственных культур в производственных посевах и на сортоучастках области, можно сделать следующие выводы:
- в западной и центральной зонах области примерно с середины 80-х годов по настоящее время происходит устойчивое снижение урожайности ранних яровых зерновых культур - ячменя и овса, в более поздний период, примерно с середины 90-х годов - проса, а затем - озимой ржи;
- в восточной зоне Оренбуржья изменения - иные: наблюдается рост урожайности ранних зерновых культур - ячменя и овса по настоящее время за период с 1937 по 2013 гг., который в последние 20 лет значительно замедлился;
- урожайность гороха стабилизировалась в центральной зоне, в западных районах области наметился её рост в последние 10 лет;
- тенденции изменения урожайности сельскохозяйственных культур в многолетнем периоде в значительной степени обусловлены изменениями климата.
Литература
1. Обзор Оренбургской губернии по земледелию. ГБУ «Государственный архив Оренбургской области», 1878-1911 гг.
2. Годовые отчёты колхозов и совхозов Оренбургской области. Оренбург, ГБУ «ГАОО», фонд Р-1081, описи: 2,3,4, 1927-1964 гг.
3. Посевные площади, валовые сборы и урожайность сельскохозяйственных культур. Статистический бюллетень. Оренбург: Федеральная служба госстатистики, 1965-2013 гг.
4. Результаты конкурсного испытания сортов сельскохозяйственных культур на госсортоучастках Оренбургской области. Ежегодные и заключительные отчёты государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений. Оренбург, ГБУ «ГАОО», фонд 2688, опись 1, 1939-2000 гг.
5. Неверов А.А. Критерии адаптированности гибридов кукурузы для выращивания на силос в степной зоне Оренбургского Предуралья // Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ГНУ ОНИИСХ. Оренбург, 2010. С. 79-85.
6. Тихонов В.Е., Неверов А.А., Кондрашова О.А. Применение методов нелинейного описания солнечно-земных связей к прогнозированию урожайности в степном Предуралье // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 2. С.56-59.
7. Тихонов В.Е., Неверов А.А., Кондрашова О.А. Методология долгосрочного прогнозирования урожайности. Оренбург: ООО «Агентство «Пресса», 2014. 157 с.
8. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. Л: Гидрометеоиздат, 1988. С. 313.
Неверов Александр Алексеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ГНУ Оренбургский НИИ сельского хозяйства. Россия, 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1, тел.: 8(3532)71-00-23, e-mail: [email protected]
