CC BY
207
УДК631.432.2:633.11 «321» (571.53)
ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТЬ И УРОВЕНЬ УРОЖАЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЛЕСОСТЕПИ ПРИБАЙКАЛЬЯ
Н.Н. ДМИТРИЕВ, кандидат биологических наук, доцент
Иркутская ГСХА Е-таіІ:дпи iniish @таіІ.ги
Резюме. Дана оценка зависимости урожайности зерновых культур от условий увлажнения в производстве и длительном стационарном пятипольном севообороте. Величину этого показателя определяет не общее количество осадков за вегетационный период, а характер их распределения. Отмечена высокая положительная корреляционная зависимость урожайности яровой пшеницы от суммы осадков в мае (+0,41...+0,70). Для ячменя такой закономерности в варианте без удобрений не наблюдалось, так как его высевали по зерновому предшественнику и лимитирующим фактором был недостаток в почве минерального азота. Осенние осадки предыдущего года при посеве в четвертой пятидневке мая не оказывали положительного действия на величину урожая, что связано с потерей влаги в результате активного испарения.
Ключевые слова: яровая пшеница, яровой ячмень, удобрения, влагообеспеченность, урожайность.
Хлебные злаки - мезофиты. Они формируют высокий урожай зерна лишь при хорошей увлажненности почвы во все периоды своего развития. Недостаток или избыток влаги в любой из них приводит к снижению урожая. Вопросу влияния метеоусловий на продуктивность и качество зерновых культур постоянно уделяют внимание исследователи разных направлений [1...5]. Предпринимался ряд попыток краткосрочного и долгосрочного прогнозирования уровня урожая на основании вероятных условий влагообеспеченности в тот или иной период жизни растений [6...12]. У зерновых культур критический период, влияющий на величину урожая, приходится на время закладки и образования генеративных органов. При недостатке влаги в этот период наблюдается череззерница и пустоколосица, связанные с формированием нежизнеспособной (стерильной) пыльцы [6, 13].
В Приангарье достаточное увлажнение пахотного горизонта почвы для зерновых культур необходимо в период от посева до кущения, когда корни не выходят за его пределы. В последующие фазы растения могут использовать запасы влаги из более глубоких слоев. В то же время обильные осадки в период от колошения до созревания часто приводят к снижению величины урожая и ухудшению качества зерна [7, 14].
Основной интегральный показатель условий влагообеспеченности - запасы продуктивной влаги в почве. Однако его величина зависит от многих факторов и весьма трудоемка для массового определения с целью использования при прогнозировании урожая.
Наиболее легко учитываемый показатель влагообе-спеченности - количество атмосферных осадков, вы-
павших в тот или иной вегетационный период, которые, в основном, определяют влажность почвы и воздуха и в некоторой степени их температурный режим.
Цель нашей работы - изучить динамику колебания урожайности зерновых культур в стационарном севообороте и производственных условиях в зависимости от количества осадков по годам и календарным срокам.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 1981-2005 гг. на опытном поле Иркутской ГСХА в длительном стационарном пятипольном севообороте: пар - пшеница - пар сидеральный (редька масличная) - пшеница - ячмень. В каждом поле севооборота предусматривалось внесение удобрений по классической схеме: контроль (без удобрений), Ы60,
Р40, К60' Р40К60’ ^60Р40’ ^60К60' ^60Р40К6С>. Из удобрений
применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий - вразброс до посева.
Посевная площадь - 480 м2, учетная - 180 м2. Делянки располагались одноярусно, последовательно. Повторность 4-х кратная. В опытах высевали ячмень Одесский 115 и пшеницу Тулунская 12. Технология возделывания общепринятая для зоны исследований. Семена перед посевом обрабатывали препаратом ВИАЛ-ТТ в дозе 0,2 кг/т. В период кущения растения опрыскивали баковой смесью гербицидов (гербитокс, 0,6 л/га + топик, 0,5 л/га).
Исследования проводили на светло-серой лесной среднесуглинистой почве с содержанием гумуса 2 % (по Тюрину); подвижного фосфора - 25,8, обменного калия - 6,5 мг/100 г почвы (по Кирсанову); общего азота - 0,168 % (по Кьельдалю-Иодльбауэру); рНсол -4,8 (ионометрически); Нг - 4,3 мг-экв/100 г почвы (по Каппену). Минеральный азот - Ы-Ы03 (ионселектив-ным методом) и Ы-ЫН4 (по Несслеру) - определяли в свежих образцах, остальные виды анализов проводили с воздушно-сухими. Показатели урожайности приведены к 14 %-ной влажности. Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли методом дисперсионного анализа [15].
Представленные сведения отражают результаты исследований в 1.5-й ротациях севооборота. Производственные показатели взяты из отчетов МСХ Иркутской области за 1981-2004 гг.
Результаты и обсуждение. Анализ характера колебания количества осадков в условиях основных
Таблица 1. Среднее количество осадков и их колебания по календарным срокам на территории Иркутского и Усольского районов (среднее за 19852004 гг.)
Срок Район Сумма осадков, мм От суммы осадков за май-август, %
мини- мальное максималь- ное среднее
Май Иркутский 8 48 26,9 9,7
Усольский 7 76 30,6 11,5
Июнь Иркутский 19 207 64,2 23,3
Усольский 14 117 62,2 23,4
Июль Иркутский 25 21 7 101,0 36,6
Усольский 35 164 90,2 33,9
Август Иркутский 31 169 85,1 30,4
Усольский 26 184 82,7 31,2
Май-август Иркутский 192 456 276,0 100
Усольский 168 423 266 100
Таблица 2. Корреляционная зависимость величины урожая яровой пшеницы и ячменя от количества осадков по календарным срокам (среднее за 1985-2004 гг.)
Календарный период Коэффициент корреляции
яровая пшеница I ячмень
район возделывания
Иркутский \Усольский\ Иркутский Усольский
Май +0,52 +0,47 +0,44 +0,55
Май + 1-2 декада июня +0,29 +0,54 +0,21 +0,52
Май + сентябрь-октябрь преды-
дущего года +0,42 +0,56 +0,43 +0,76
Сентябрь-октябрь предыдущего
года +0,16 +0,41 +0,21 +0,64
Май-август текущего года -0,13 +0,23 -0,03 +0,20
Июль-октябрь предыдущего года -0,18 +0,39 -0,01 +0,62
сельскохозяйственных районов Иркутской области -Иркутского и Усольского (типичных для лесостепной зоны) за период с 1985 по 2004 гг. свидетельствует о значительных изменениях величины этого показателя по годам и календарным срокам вегетационного периода. При этом общая сумма осадков и диапазон их колебания по годам в изучаемых районах примерно идентичен (табл. 1).
В Иркутском районе минимальные и максимальные показатели суммы осадков за вегетационный период в целом несколько выше, чем в Усольском. Наименьшая доля осадков вегетационного периода по среднемноголетним данным приходится на май. По Иркутскому району она составляет 9,7 %, по Усольскому - 11,5 %. Самое высокое количество осадков вегетационного периода выпадает в июле -36,6 и 33,9 % соответственно. В целом большая часть осадков выпадает во второй половине вегетации: за май-июнь величина этого показателя по районам равна 33 и 35 %, за июль-август - 67 и 65 %.
Значительные колебания по годам исследований отмечены и в пределах каждого месяца. Так, в мае в Иркутском районе минимальная величина ниже максимальной в 6 раз, в Усольском - в 11 раз, в июне -соответственно в 11 и 8 раз, в июле - в 8,7 и 4,7 и в августе - в 5,5 и 7 раз. В целом в Усольском районе в июне и июле уровень осадков более устойчив, а их распределение по календарным срокам более благоприятно для роста и развития зерновых культур, чем в Иркутском.
Результаты наших исследований показали относительно высокую положительную зависимость величины урожая от осадков, выпавших в мае, а также от их суммы с осадками сентября-октября предыдущего года (табл. 2).
Исследования, проведенные в стационарном полевом опыте, в определенной мере подтвердили закономерности установленные в производственных условиях.
По изучаемым календарным срокам за 25летний период наблюдаются значительные колебания суммы осадков.
Так, в мае минимальная величина была меньше максимальной в 7,5 раз; в наиболее засушливый весенне-летний период вегетации (май + 1,2 декада июня) - в 10 раз. Анало-
гичный размах варьирования отмечен в июне. В июле и августе диапазон колебаний соответствует 8-кратной величине минимального показателя суммы осадков за месяц, а сумма осадков за май-август различается всего лишь в 2,4 раза (табл. 3). Высокая изменчивость количества осадков характерна и для осеннего периода предыдущего года. Полученные результаты свидетельствуют о том, что распределение осадков по месяцам вегетационного периода по годам существенно различается, и практически ежегодно складываются специфические условия по влагообе-спеченности.
При возделывании яровой пшеницы по чистому пару и посеве во второй декаде мая, урожайность в значительной мере определяется количеством майских осадков, а сумма осенних осадков практически не оказывает положительного влияния на величину этого показателя (табл. 4). Это, на наш взгляд, указывает на то, что при посеве в так называемые оптимальные сроки - с 10 по 20 мая, основная часть осенних запасов влаги в пахотном слое теряется в результате активного испарения, обусловленного низкой относительной влажностью воздуха, ветреной погодой и большими перепадами температуры. Как правило, в годы с низким количеством осадков в апреле и, особенно, в мае, почва в посевном слое слабо увлажненная или сухая, из-за чего возникает необходимость увеличения глубины заделки семян. Это приводит к растянутости и изреженности всходов, а взошедшие растения находятся в угнетенном состоянии из-за дефицита доступной влаги. В случае, когда ее недостаток сохраняется в первой половине июня, это оказывает отрицательное влияние на формирование зачаточного колоса.
Резкое снижение урожая при майской - июньской засухе обусловлено изреженностью продуктивного стеблестоя и формированием укороченного колоса с небольшим количеством колосков. Внесение полного минерального удобрения по паровому предшественнику несколько сглаживает такое негативное воздействие. Подобная закономерность просматривается и при возделывании яровой пшеницы по сидеральному пару, но зависимость урожайности от майской засухи здесь несколько ниже, чем по чистому пару
Таблица 3. Количество осадков и их колебания по календарным срокам в условиях длительного стационарного опыта (среднее за 1981-2005 гг.)
Количество осадков, мм От суммы
Календарный период мини- мальное макси- мальное среднее осадков за май-август, %
Май 8 61 26,9 9,7
Май + 1-2 декада июня 13 133 63,0 22,8
Июнь 19 207 64,2 23,2
Июль 25 217 101,0 36,6
Август 21 164 85,1 30,5
Май-август Сентябрь-октябрь предыдущего 190 456 276,0 100
года + май текущего года Сентябрь-октябрь предыдущего 32 171 87,9 —
года 18 117 59,3 -
Июль-октябрь предыдущего года 124 335 247,5 -
Таблица 4. Корреляционная зависимость урожая яровой пшеницы и ячменя от количества осадков по календарным срокам в условиях стационарного опыта по разным агрофонам (среднее за 1981-2005 гг.)
Коэффициенты корреляции
яровая пшеница ячмень
Календарный агрофон
период чистый пар сидеральный пар зерновые
без удобрений "eoPK без удобрений "eoPK без удобрений
Май +0,70 +0,62 +0,51 +0,41 -0,16 +0,22
Май + 1,2 декада июня +0,53 +0,46 +0,57 +0,39 +0,10 +0,24
Июнь +0,12 +0,11 +0,18 +0,16 +0,01 +0,19
Июль -0,09 -0,005 +0,05 +0,17 -0,03 -0,21
Август -0,23 -0,42 -0,09 -0,23 -0,14 -0,16
Май-август Май текущего года + сентябрь-октябрь пре- -0,01 -0,10 +0,16 -0,11 -0,11 -0,08
дыдущего года Сентябрь-октябрь +0,38 -0,26 -0,09 -0,14 -0,21 +0,27
предыдущего года Июль-октябрь преды- -0,02 -0,07 -0,45 -0,46 -0,13 +0,22
дущего года +0,12 +0,18 -0,21 -0,11 -0,12 +0,25
(см. табл. 4). Возможно, это обусловлено лучшими воднофизическими свойствами почвы после запашки сидератов.
При выращивании ячменя по зерновому предшественнику без удобрений и посеве во второй декаде мая, зависимость величины урожая от майских осадков отсутствует. Это, на наш взгляд, обусловлено тем, что в первом минимуме в таком случае оказывается азотное питание, которое ограничивает величину урожая. В варианте с полным минеральным удобрением, где упомянутый эффект отсутствует, наблюдается некоторое сдерживающее действие засухи в мае
и начале июня. В целом же ячмень легче переносит майско-июньский дефицит увлажнения, чем яровая пшеница, в силу биологических особенностей (более мощная корневая система в начале роста, пониженный транспира-ционный коэффициент и повышенная сосущая сила корней).
Выводы. В лесостепной зоне Иркутской области урожайность зерновых культур определяет не общее количество осадков за вегетационный период, а характер их распределения по периодам вегетации. Для яровой пшеницы отмечена высокая положительная корреляционная зависимость величины этого показателя от суммы осадков в мае (+0,41...+0,70).
При выращивании ячменя по зерновому предшественнику без удобрений и посеве во второй декаде мая, зависимость урожайности от майских осадков отсутствует. Это обусловлено тем, что в первом минимуме в таком случае азотное питание.
Осенние осадки предыдущего года при посеве в четвертой пятидневке мая не оказывают положительного влияния на урожайность, что связано с потерей влаги в результате активного испарения весной.
Литература.
1. Косолапова А.И., Васбиева М.Т. Влияние изменения климатических показателей в Пермском крае на урожайность зерновых культур.//Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №11. - С. 9-11
2. Сапега В.А., Журавлева Н.Н. Характеристика агрометеорологических условий почвенноклиматических зон Северного Зауралья и их связь с урожайностью зерновых культур.//Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №1. - С. 11-13
3. Самохвалова Е.В. Агрометеорологическая оценка территории Самарской области применительно к возделыванию зерновых культур.//Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №6. - С. 14-17
4. Маршалова А.Н., Глушков В.В., Макаров В.И., Маслова Н.Ф. Изменение урожайности яровой тритикале в различные по метеусловиям годы//Вестник Казанского ГАУ. - 2011. - №2 (20). - С. 127-129
5. Глуховцев В.В., Дровальева Н.В. Особенности формирования белка и его аминокислотного состава в зерне ярового ячменя в зависимости от погодных условий в Среднем Поволжье// Вестник Казанского ГАУ. - 2011. - №2 (20). - С. 120-123
6. Аникеев В.В. Биологическая природа критического периода к недостатку воды в онтогенезе яровых злаков// Водный режим растений и их продуктивность. - М.: Наука, 1968. - с. 145-151.
7. Головина А.Г. Оценка агроклиматического потенциала для яровой пшеницы // Природные и организационноэкономические ресурсы сельского хозяйства Приангарья. - Иркутск, 1999. - с. 103-116.
8. Кузнецова А.И., БелыхА.Г., Болоболин М.А., Гиль А.Р. Культура земледелия. - Иркутск, 1977. - 248 с.
9. КуликМ.С. Погода и минеральные удобрения. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 138 с.
10. Мальцев В.Т. Погодные условия и эффективность применения удобрений. // Севообороты, ресурсосберегающие технологии и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии Приангарья: Тр. междунар. Конференции. - Иркутск, 2005. - с. 165-167.
11. Пятницкая Е.Н. Агроклиматические особенности Иркутской области// Полевые культуры Иркутской области. -Иркутск,1960. - 474 с.
12. Хуснидинов Ш.К., Долгополов А.А. Растениеводство Предбайкалья. - Иркутск, 2000. - 462 с.
13. Сказкин Ф.Д. О причинах снижения продуктивности хлебных злаков при недостаточном и избыточном увлажнении почвы в различные периоды их развития. // Водный режим растений и их продуктивность. - М.: Изд-во Наука, 1968. - с. 135-144.
14. Житов В.В., Долгополов А.А., Дмитриев Н.Н., Хаданов А.К. Погодные условия и эффективность минеральных удобрений под зерновые культуры в лесостепи Приангарья. - Иркутск: ИрГСХА, 2006. - 228 с.
15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351 с.
MOISTURE SUPPLY AND YIELD LEVEL OF GRAIN CROPS IN PRE-BAIKAL FOREST-STEPPE N.N. Dmitriev
Summary. The evaluation of dependence is given between the volume of grain crops yield and the conditions of moistening in production and long-time stationary five-fields crop rotation. It has been stated that the value of grain crops yield is determined not by a total amount of precipitation for vegetation period, but by a mode of their distribution among vegetation periods. High positive correlation dependence is marked between the yield value of spring wheat and total precipitation in May (+0,41-0,70). As for barley, such dependence was not observed in the variant without fertilizers, because barley was sown on a grain predecessor, and the limiting factor was the lack of mineral nitrogen in soil (-0,16). Fall precipitation of previous year did not make any positive effect on the yield value during the process of seeding in the fourth five-days period of May, which was due to moisture loss as a result of intensive evaporation in spring.
Key words: spring wheat, spring barley, fertilizers, moisture supply, yielding capacity.
