CC BY
120
Температурный режим вегетационного периода и урожайность риса в Нижнем Поволжье
А.В. Чамышев, д.с.-х.н., профессор,
А.А. Чамышев, аспирант, Саратовский ГСЭУ
Рис — культура гарантированных урожаев. Тем не менее, его урожайность подвержена колебаниям по годам, особенно в северных районах рисосеяния. Основная причина этих колебаний связана с неблагоприятными изменениями температурного режима вегетационного периода. П.И. Колосков считает, что урожай риса в интервале от 30 до 60 ц/га в зоне умеренного климата находится в прямой зависимости от температуры [1]. Урожайность риса в этой зоне в среднем прибавляется на 1 ц с увеличением суммы температур вегетационного периода на 12 °С.
Объекты, методы и результаты исследований. Наши исследования и статистическая обработка урожайных данных выполнены на примере трёх районов Астраханской области. Взаимосвязи продуктивности риса и температурного режима вегетационного периода выявлены за период с 1988 по 2000 гг. В этот период в указанных рисосеющих районах области применялась одинаковая технология возделывания риса. Количественно выявленные зависимости во времени в период вегетации проявляются в разной степени. Это связано с тем, что, с одной стороны, в Нижнем Поволжье существенно выражен сезонный ход температуры воздуха. С другой стороны, рис предъявляет в разные фазы вегетации неодинаковые требования к температурному режиму [2].
Температурный режим первой декады мая определяет степень прогреваемости почвы и оросительной воды к моменту посева, что, в конечном счете, влияет на урожайность риса. Эта положительная взаимосвязь средней температуры воздуха первой декады мая (x) и урожайности риса (у) выражается уравнением линейной регрессии. Для условий Камызякского района оно имеет вид: у = 18,15+0,60x, а для условий Черноярского района: у = 16,96+0,058x. Уравнение полинома третьей степени для условий Камызякского района: у = —1508,52+294,68x — 18,58x2+0,38x3, а для условий Черноярского района: у = 243,49—54,57x+4,21x2—0,10x3. Их решение показало, что оптимальным уровнем средней температуры как для дельты Волги (Камызяк-ский район, южная зона), так и для северного региона Астраханской области (Черноярский район) являются температуры выше 14—15 °С. В целом, среднемесячные температуры воздуха мая (x) обусловливают линейную зависимость
урожайности (у) зерна риса. Для Харабалинского района (центральная зона) эта зависимость выражается уравнением линейной регрессии вида: у = —43,91+5,36х. Решив уравнение полинома третьей степени у = —24276,10+4104,05х—229, 05х2+4,23х3 на основе этих данных, пришли к выводу, что в Харабалинском районе повышение температуры от 15 до 16,8 °С (х) способствует устойчивому росту урожайности риса (у). Поэтому увеличение уровня минимальных температур в мае ведёт к повышению урожайности зерна, что особенно проявляется в третьей декаде мая. Зависимость урожайности зерна (у) от средних минимальных температур в Черноярском районе выражается уравнением линейной регрессии: у = 14,75+0,43х. Эта зависимость аппроксимировалась уравнением полинома третьей степени вида: у = 18,58—1,60х+0,29х2—1,25-10-2х3.
Решение уравнения показывает оптимальную величину минимальной температуры в третьей декаде мая в северной части Астраханской области (Чёрный Яр) на уровне 12 °С. Однако в мае рису согласно его биологическим свойствам не требуется высокая напряжённость температур. Поэтому максимальные температуры выше 24— 25 °С в мае не оказали положительного влияния на урожайность риса как в дельте Волги (Камы-зяк), так и в центральной части поймы Волги (Харабали) и в северной части Астраханской области (Чёрный Яр).
В первой декаде июня рис в Нижнем Поволжье образует 1—3 листа, в последующие декады идут процессы кущения, а в третьей декаде у риса наступает фаза выхода в трубку. Температурный фактор в этот период играет важную роль в формообразовательном процессе. В первой декаде июня между средней температурой воздуха (х) и урожаем зерна риса (у) в дельте Волги (Камызяк) и в центральной пойме Астраханской области (Харабали) при повышении средних температур в интервале от 18 до 30 °С проявляется отрицательная зависимость. Для условий Камызякского района она выражается в виде уравнения линейной регрессии: у = 42,16—0,66х. Указанные данные также аппроксимируются в виде уравнения: у = — 232,75—35,97х—1,60х2+2,28-10-2х3. В северной части Астраханской области (Чёрный Яр) при повышении среднедекадной температуры первой декады июня (х) от 14 до 24 °С отмечается положительная зависимость с урожаем зерна (у). Эта зависимость выражается уравнением линейной регрессии вида: у = —2,74+0,97х. Указанная зависимость урожая (у) от средней температуры первой декады июня (х)
аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: y = 138,52—19,09x+0,92x2—1,38r10'2x3. Отсутствие положительной зависимости средней температуры воздуха первой декады июня с урожайностью риса связано с тем, что при более высоких средних температурах максимальные температуры в низовьях Волги достигают 34—38 °С, которые могут отрицательно влиять на продуционный процесс культуры. Зависимость урожайности риса (y) от максимальных температур первой декады июня (x) в Камызякском районе выражается уравнением линейной регрессии: y = 53,25—0,80x. Эта зависимость аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: y = -471,45—34,30x—0,63x2+1,46-10-3x3. Решение уравнения позволило установить, что оптимальным уровнем максимальных температур в Камызякском районе являются температуры 31—31,5 °С, выше которых происходит снижение урожайности зерна риса.
Во второй декаде июня в центральной и северной зонах наблюдается увеличение урожайности риса (y) с ростом среднедекадных температур (x) воздуха с 20 до 28 °С. Для Харабалинского и Черноярского районов уравнения линейной регрессии соответственно по районам имеют вид: y = —105,10+6,41x, y = 10,49+0,31x.
Уравнения полинома третьей степени зависимости урожайности (y) от средней температуры второй декады июня (x) соответственно районам аппроксимируются в виде: y = 9251,75—1173,10x +49,08x2—0,67x3, y = -214,51+25,54x—0,91x2+ 1,04-10-2x3.
В результате решения этих уравнений выявили, что оптимальная температура воздуха во второй декаде июня для Харабалинского района 27—27,5 °С, для Черноярского района — 23,5— 24 °С.
В целом, увеличение среднемесячной температуры июня в отмеченном интервале температур положительно влияет на урожайность риса. Для Харабалинского района зависимость урожайности зерна риса (y) от среднемесячной температуры воздуха (x) выражается уравнением линейной регрессии: y = -87,76+5,94x.
Уравнение полинома третьей степени по этим данным аппроксимируется в виде: y = 2951,02—443,01x+21,55x2—0,34x3.
Решение уравнения показывает, что урожай зерна риса (y) увеличивается до 60 ц/га с повышением среднемесячной температуры июня (x) до 24,5-25 °С.
Температура воздуха в июле существенно влияет на урожайность риса. Июль самый жаркий месяц в Нижнем Поволжье, когда наиболее вероятны максимальные, достигающие экстремального уровня, температуры воздуха. Поэтому в наиболее теплообеспеченном Камызякском районе, где средние декадные температуры воз-
духа на 0,5—0,8 °С выше, чем в Харабалинском и Черноярском районах, урожайность зерна имеет отрицательную зависимость от средней температуры первой декады июля. Уравнение линейной регрессии, отражающей зависимость урожая зерна риса (у) от средней температуры (х), имеет вид: у = 38,71—0,50х. С помощью его решения установили уменьшение урожая зерна риса с 28 до 25,5 ц/га с повышением среднедекадной температуры воздуха с 21 до 28 °С. Зависимость урожайности риса (у) от средней температуры (х) первой декады июля аппроксимирует уравнение полинома третьей степени: у = -1657,96+192,39х—7,17х2—8,67-10-2х3.
При дальнейшем росте температур урожай снижается, при средних температурах 27—28 °С урожай зерна уменьшается до 20—21 ц/га. Такая закономерность влияния температур на урожайность риса проявляется на протяжении июля в целом. В Камызякском районе в интервале изменения среднемесячной температуры от 23 до 29,5 °С отмечается уменьшение урожайности зерна с 29 до 25,8 ц/га. Это связано с тем, что во второй и третьей декадах июля в Астраханской области максимальные температуры достигают 33—38 °С. В сочетании с низкой относительной влажностью воздуха они отрицательно влияют на генеративные процессы, активно происходящие в это время у риса. Поэтому в дельте Волги (Камызякском районе) и в центральной части Астраханской области (Харабалинском районе) устанавливается отрицательная зависимость между максимальными температурами воздуха второй и третьей декад июля и урожайностью зерна риса. В Харабалинском районе зависимость урожая зерна риса (у) от максимальных температур воздуха второй декады июля (х) выражается уравнением линейной регрессии: у = 65,32—1,12х. Эти результаты аппроксимируются уравнением полинома третьей степени: у = -583,41+48,59х—1,24х2+9,92-10-3х3.
Решение этого уравнения свидетельствует о том, что наивысший урожай зерна 28,5—29 ц/га получается при максимальных температурах воздуха второй декады не более 31—32 °С. При максимальных температурах 37—38 °С урожайность зерна снижается до 19—20 ц/га. Аналогичная закономерность во взаимодействии максимальных температур воздуха и урожайности зерна риса во второй декаде июля наблюдается в Камызякском и Черноярском районах.
В третьей декаде июля в Камызякском и Харабалинском районах также наблюдается отрицательное влияние максимальных (свыше 33—35 °С) температур воздуха на урожайность риса. Только отмечавшиеся в Черноярском районе максимальные температуры, которые по своим значениям несколько ниже, чем в Камы-зякском и Харабалинском районах, не оказывали
столь отрицательного влияния на урожайность риса. Влияние максимальных температур (х) на урожайность риса (у) аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: у = 35,11 —22,83х+1,19х2— 1,58-10-2х3.
Решив это уравнение, определили, что высокие урожаи, более 20—21 ц/га, в Черноярском районе получаются при повышении максимальных температур с 32 до 36—37 °С. Дальнейшее повышение максимальных декадных температур способствует заметному снижению урожайности зерна.
На итоговый результат взаимодействия температур воздуха в августе с биологическими свойствами рисового растения влияет то, что в августе, с одной стороны, в Нижнем Поволжье отмечаются достаточно высокие температуры, с другой стороны, потребность риса в тепле в этот период, особенно во второй половине августа, несколько уменьшается. Однако в августе в Нижнем Поволжье возможны, особенно в северных районах, кратковременные понижения температуры воздуха, значение которых ниже оптимального уровня, необходимого для развития риса на этом этапе вегетации.
В первой декаде августа в Камызякском и Черноярском районах отмечается отрицательная зависимость между средними температурами воздуха (х) и урожаем зерна риса (у). Для условий Камызякского района эта зависимость выражается уравнением линейной регрессии: у = 94,99—2,67х.
Решение этого уравнения показывает, что наивысшие урожаи зерна 34,0—34,5 ц/га получаются при средних температурах в первой декаде августа 22,5—23,0 °С. К аналогичным результатам приводит и решение уравнения полинома третьей степени о зависимости урожая зерна риса (у) от средней температуры воздуха (х) первой декады августа: у = -607,52+75,92х— 2,91х2+3,598-10-2х3.
В отличие от первой декады во второй декаде августа отмечается положительная зависимость между среднедекадной температурой и урожайностью риса. Эта тенденция проявляется как в южной части Астраханской области (Камызяк-ский район), так и в центральной (Харабалин-ский район) и в северной частях (Черноярский район). В Харабалинском районе положительная зависимость урожайности зерна (у) от средней температуры воздуха во второй декаде августа (х) аппроксимируется уравнением линейной регрессии: у = 28,23+0,83х.
Решение уравнения показывает, что при повышении средней температуры с 19 до 28 °С отмечается рост урожайности зерна. Анализ этой ситуации решением уравнения полинома третьей степени: у = 1103,55—256,65х+16,39х2— 0,31х3 позволил выявить, что наивысший уро-
жай зерна 49—50 ц/га образуется при средней температуре второй декады августа, равной 23,0—23,5 °С. На севере Астраханской области, в Черноярском районе, также наблюдается положительная зависимость урожайности (у) от средней температуры воздуха (х). Эта зависимость аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: у = -49,63+7,60х—0,28х2+3,43-10-3х3. Решив его, установили, что наивысшие урожаи на севере Астраханской области получают при средней температуре воздуха второй декады, равной 23,5—24,0 °С.
В третьей декаде августа рис в южных и центральных районах Нижнего Поволжья от фазы молочно-восковой переходит к фазе полной спелости. На завершающих этапах вегетации рису требуются не столь высокие температуры. Поэтому при высоких средних температурах отмечается снижение урожайности зерна риса. Зависимость урожайности (у) от температуры воздуха третьей декады августа (х) в условиях Камызякского района аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: у = 5035,86 — 713,86х+33,93х2—0,54х3.
В итоге решения уравнения определили, что наивысший урожай 30—30,5 ц/га получается в интервале средних декадных температур от 20 до 22 °С. При средних температурах воздуха свыше 22 °С отмечается заметное снижение урожайности зерна. Такая тенденция в третьей декаде августа характерна и для Харабалинского района. Это, видимо, связано с высокими максимальными температурами в конце августа, особенно в южной и центральной частях Астраханской области. Так, для условий Камызякского района зависимость урожайности (у) от максимальных температур третьей декады августа (х) выражается уравнением линейной регрессии: у = 94,17—2,06х.
Решение уравнения показывает снижение урожайности зерна риса с 34ц/га при максимальной температуре 29 °С и до уровня 20 ц/га при росте максимальных температур до 37—38 °С. Уравнение полинома третьей степени, составленное на основе этих данных, аппроксимирует их в следующем виде: у = 267,00—39,95х+1,86х2 —2,62-10-2х3.
При возрастании максимальных температур наиболее заметно урожай зерна риса падает при максимальных температурах выше 31,5 °С. Для условий Черноярского района зависимость урожайности (у) от средней температуры воздуха третьей декады августа выражается уравнением линейной регрессии: у = 13,59+1,96х.
Решение уравнения полинома третьей степени зависимости урожайности (у) от среднедекадной температуры (х): у = 129,79—55,83х+ 4,56х2—0,102х3 показывает, что с увеличением среднедекадной температуры с 18,5 до 21 °С
урожайность зерна увеличивается с 12,3 до 22,3 ц/га. Это связано с тем, что максимальные температуры в конце августа на севере Астраханской области не столь высоки и ниже, чем на юге и в центральной части области. Зависимость урожая зерна (у) от максимальных температур воздуха третьей декады августа (х) в Черноярском районе аппроксимируется уравнением полинома третьей степени: у = -1014,51+81,72х—2,08х2+ 1,70-10_2х3.
В результате его решения пришли к выводу, что урожай зерна возрастает с 14—15 до 21—22 ц/га при увеличении максимальных температур воздуха третьей декады августа с 29 до 32—32,3 °С. Дальнейшее возрастание максимальных температур воздуха вызывает уменьшение урожая зерна риса.
Вывод. Таким образом, температура воздуха в течение вегетационного периода существенно влияет на урожайность зерна. Во взаимодей-
ствии температуры воздуха с биологическими свойствами риса проявляются континентальные особенности климата Нижнего Поволжья, а также и то, что Нижнее Поволжье относится к северным районам отечественного рисосеяния страны. В связи с этим урожайность риса в целом закономерно увеличивается с улучшением теплообеспеченности, что сильнее проявляется по мере продвижения от южных районов к северным. Поэтому подбор сортов и агротехнические приёмы при возделывании риса в Нижнем Поволжье должны быть направлены на рациональное использование тепловых ресурсов, особенно в начале и в завершающих фазах вегетационного периода.
Литература
1. Колосков П.И. Климатические факторы сельского хозяйства и агроклиматическое районирование. JL, 1971. 328 с.
2. Чамышев A.B. Оценка климатических ресурсов Нижнего Поволжья для целей рисосеяния // Известия Оренбургского ГАУ. 2010. № 3. С. 18-19.
