CC BY
68
Юшкевич Л.В., Ершов В.Л., Нагибин А.Г., Тищенко Д.О. Влияние агрометеорологических факторов на продуктивность зерновых культур в лесостепи Западной Сибири // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - Спецвыпуск №2. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/spetsvypusk-2/31-spets02/438-00187. -ISSN 2413-4066
УДК 551.5:63:631.559:633.1 (571.1)
Юшкевич Леонид Витальевич
Доктор сельскохозяйственных наук, профессор
ФГБНУ СибНИИСХ, г. Омск
Ершов Василий Леонидович
Доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Нагибин Александр Геннадиевич
Кандидат сельскохозяйственных наук ООО Компания АЯКС-Агро, г. Омск [email protected]
Тищенко Дмитрий Олегович
Кандидат сельскохозяйственных наук ООО Клаас Восток, г. Москва [email protected]
Влияние агрометеорологических факторов на продуктивность зерновых культур в лесостепи Западной Сибири
Аннотация. В севооборотах по производству зерна такие агрометеорологические факторы как запасы влаги в почве осенью и перед посевом, осадки и температурный режим вегетационного периода оказывают существенное влияние на продуктивность зерновых культур. Устойчивость зернового производства во многом определяется комплексом влагосбере-гающих мероприятий, системой обработки почвы и применением комплекса средств химизации. Между уровнем продуктивности зерновых культур и ГТК существует достаточно устойчивая сопряженная связь, причем в июне она выше, чем в целом за лето.
Ключевые слова: зерновые культуры, система обработки почвы, химизация, осадки, запасы влаги, урожайность.
Введение
Западная Сибири расположена на равнинной территории с континентальным климатом. По увлажнению южные земледельческие районы относятся к зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. Годовое количество осадков по многолетним данным составляет в лесостепной - 395, в степной зоне - до 304 мм. Большая часть осадков выпадает в летнее
время. Среднее количество осадков за тёплый период (апрель - октябрь) составляет в лесостепной - 294 и в степной зоне - 234 мм.
Основная причина невысокой и неустойчивой продуктивности зерновых культур в зоне южной лесостепи - засушливость климата. Значение осадков различных периодов сельскохозяйственного года в формировании урожайности зерновых культур в засушливых регионах неравномерно. Влияние на урожайность зерновых осадков вегетационного периода заметно выше, чем невегетационных, особенно в критические фазы их развития (Холмов В.Г., Юшкевич Л.В., 1986). Ресурсы почвенной влаги в разные периоды вегетационного периода также оказывают заметное влияние на устойчивость зерновых в засушливые периоды (Макаров А.Р., Черепанов М.Е., Юшкевич Л.В., 1992).
Цель исследований - установить влияние погодных факторов, запасов почвенной влаги к посеву на урожайность зерновых в зависимости от химизации и системы обработки черноземной почвы в южной лесостепи Западной Сибири.
Объекты и методы
Для установления зависимости между комплексом агрометеорологических факторов и продуктивностью зерновых культур в южной лесостепи нами были обработаны данные стационарных опытов за 11-летний период по обработке почвы и применению средств химизации на опытном поле СибНИИСХ. Система обработки - отвальная на глубину 20-22 см (ежегодно) и плоскорезная на глубину 10-12 см (ежегодно) под зерновые культуры в зернопаро-пропашном севообороте пар - пшеница - кукуруза - пшеница - ячмень. Изучались они в следующих вариантах: без удобрений и гербицида (контроль); обработка гербицидом 2,4-Д (без удобрений) внесение удобрений (без 2,4-Д); внесение удобрений и гербицида 2,4-Д.
Установление определенных закономерностей влияния атмосферных осадков на урожайность зерновых проводилось в основном на основе обобщения статистического материала для достаточно обширных территорий вне стационарных наблюдений, что не в полной мере отражало объективную картину вследствие усреднения ряда показателей (обработка, предшественник, культура, сорт, почвенный покров и т. д.).
Результаты исследований
Анализ многолетних (15 лет) материалов наблюдений, выполненных для южной лесостепи и степи показал, что влияние осадков различных периодов на формирование уровня урожайности зерновых в зоне южной лесостепи несколько меньше, чем в степной зоне.
Так, зимние осадки в зоне южной лесостепи лишь на 6,2% определили уровень урожайности зерновых культур, в степи - 19,6%, летние соответственно на 27,7 и 28,8%, в том числе июньские на 27,0 и на 64,0%. Существенное влияние весенних осадков на урожайность зерновых отсутствовало.
Данные по урожайности зерновых взяты из агрономических отчетов Омского областного управления сельского хозяйства. Среднегодовое количество осадков за 15-летний период составило в среднем 367 мм с колебаниями от 299 до 445 мм. В целом зимних осадков выпало 22%, осенних 15, весенних 14 и летних 49% от годовой суммы.
За 15-летний период урожайность зерновых в южной лесостепи Омской области варьировала по вспашке от 5,8 до 21,3 ц/га, по плоскорезной обработке от 6,2 до 19,9 ц/га. При общей определяющей роли осадков в формировании урожая зерновых значение их в различные периоды года неравноценно. Наибольшее значение для формирования урожая по отвальной обработке оказывают июньские осадки, а плоскорезной - всего летнего периода.
Исследования показали, что влияние агрометеорологических факторов на продуктивность культур во многом определяется приемом обработки почвы, применением средств химизации и культурой (предшественником).
В условия лесостепных районов период «уборка - предзимний период» обычно краткосрочен и составляет менее 2 месяцев. За это время выпадает около 50-60- мм осадков или около 15% к годовой норме. Почвой усваивается, в зависимости от погодной ситуации, около 30-40% выпадающих осадков. Расчеты сопряженных связей показали, что их влияние на
урожайность зерновых культур незначительно и составляет, согласно коэффициенту детерминации, в среднем 10,1%.
Наиболее заметное влияние на продуктивность зерновых оказывают осенние влагоза-пасы в метровом слое почвы. В предзимний период увлажнение метрового слоя почвы в паровом поле составляло в среднем 102-108 мм, после кукурузы - 55-64 и ячмене только 41-49 мм со значительными колебаниями в отдельные годы. Выполненные расчеты показали, что в зависимости от варианта технологий коэффициент сопряженности изменялся от слабой (менее 0,3) до сильной степени (более 0,7). Наибольшие его значения на пшенице по пару были на плоскорезной обработке с применением удобрений и гербицидов (г = 0,78 + 0,21), на пшенице по кукурузе также по плоскорезной обработке на фоне удобрений (г = 0,83 + 0,18). Согласно коэффициенту детерминации осенние влагозапасы определяют урожайность зерновых на пшенице по кукурузе на 51,1%, по пару - 20,7% и ячмене только 12,6%, в том числе без средств химизации на 21,6% (г = 0,46), при совместном применении удобрений и гербицидов уже на 43,6% (г = 0,66). В целом осенние влагозапасы определяют урожайность яровой пшеницы на плоскорезной обработке и при применении удобрений и гербицидов на 56,360,8% (г = 0,75 - 0,78).
Таким образом, осенние влагозапасы играют значительную роль и служат серьезной предпосылкой формирования продуктивности зерновых культур. Их значение существенно возрастает при почвозащитных минимальных обработках и применении средств комплексной химизации.
Оценка связи весенних влагозапасов с урожайностью с учетом культуры, системы обработки, химизации отражает неоднородную картину. Более тесная зависимость урожайности с весенними влагозапасами прослеживается на пшенице, чем на ячмене; по плоскорезной обработке, чем по отвальной; на фоне комплексной химизации, чем на контроле. Самая высокая и тесная связь между урожаем и влагозапасами перед посевом прослеживается на пшенице после кукурузы по плоскорезной обработке при применении удобрений и комплексной химизации, здесь урожайность на 49-52% определялась увлажнением почвы к посеву.
Повышение сопряженности при применении средств химизации, видимо, определяется устранением дополнительных лимитирующих факторов урожая. Снижение, а в некоторых случаях отсутствие сопряженности агрогидрологических условий с урожайностью ячменя объясняется его большей засухоустойчивостью.
В жизни растений наблюдаются периоды, когда они наиболее остро нуждаются в воде. Физиологи связывают «критический» период с процессами формирования генеративных органов растений. Для зерновых обычно принимают, что критический период» наступает за 15 дней до колошения, и захватывают 6 дней после колошения.
Наблюдения за сопряженностью осадков различных периодов с урожайностью зерновых показал, что наиболее зависимы растения от дождей, выпадающих за период «июнь - 1 декада июля». В вариантах с применением комплексной химизации сопряженность урожая с осадками на пшенице по пару достигает средней (г = 0,47 - 0,56 + 0,29 - 0,28), на пшенице по кукурузе средней и сильной зависимости (г = 0,68 - 0,74 + 0,24 - 0,22) и ячмене средняя (г = 0,46 - 0,59 + 0,29 - 0,27).
Набольшую зависимость для урожая имеют не столько влагозапасы перед посевом и отдельно осадки июня - 1 декады июля, а их суммарное сочетание. В этом случае связь с урожаем на фоне комплексной химизации достигает сильной зависимости (г = 0,77 - 0,84) на пшенице по пару и средней и сильной на пшенице после кукурузы и ячмене (г = 0,60 - 0,74), то есть значимость их для урожая в первом случае достигает 59-71%, во втором - доходит до 36-55% без особых различий по вариантам обработки почвы.
В зоне сумма положительных температур за период вегетации составляет обычно 1900-21000С при ГТК - 0,8-1,2, причем отмечаются атмосферные засухи. Наиболее жесткая засуха за последние годы отмечалась в регионе в 1998 и 1999 гг.
В районе Омска с мая по сентябрь насчитывается 34 дня с максимальной температурой 25,1-30,00С, 10-12 дней - от 30,10С до 350С. В июне, июле, августе иногда возможно повышение температуры до 350С и даже до 400С. Наибольшее число жарких дней (16) с температурой 250С и более наблюдаются в июле. Высокие температуры обычно сопровождаются очень низкой влажностью воздуха.
Отношение различных зерновых культур (пшеница, ячмень) к температурному режиму вегетационного периода неравнозначно. На засухоустойчивость влияют также приемы основной обработки почвы, условия корневого питания растений, предшественники и т. д.
Наблюдения показали, что в годы с повышенной температурой воздуха в июне-июле урожайность зерновых, особенно яровой пшеницы, как правило, снижается, а при более прохладной погоде - возрастает. Реакция ячменя на изменчивость температурного режима воздуха выражена слабее, чем у яровой пшеницы, что объяснятся его большой засухоустойчивостью.
Повышение температурного режима воздуха в июне-июле отрицательно влияет на урожайность яровой пшеницы, согласно коэффициенту детерминации, по пару в среднем на 24,5%, по кукурузе культура более уязвима от повышения температуры (30,8%). На продуктивность ячменя температурный режим влияет незначительно (менее 10%).
Сравнивая реакцию зерновых культур на температурный режим воздуха при различном уровне применения средств химизации, можно отметить, что при совместном применении удобрений и гербицидов растения также уязвимы к неблагоприятным погодным условиям, хотя продуктивность их в среднем выше на 0,41-0,90 т/га (19-44%).
По плоскорезной системе обработки растения страдают от повышенной температуры воздуха не меньше, чем на вспашке. Подобная закономерность наблюдается и на пшенице, высеваемой по пару. На этом предшественнике в лучших условиях почвенного увлажнения растения также подвержены атмосферной засухе, особенно на удобренном фоне.
Повышенная температура воздуха в течение вегетационного периода сопровождается обычно недобором осадков в критические фазы развития зерновых культур. В целом взаимосвязь между среднемесячной температурой воздуха и количеством осадков за летний период характеризуется отрицательным коэффициентом корреляции - 0,72.
Комплексным показателем, учитывающим температуру воздуха и количество осадков, служит гидротермический коэффициент (ГТК). Для южной части лесостепи в среднем за 20 лет коэффициент вариации ГТК за вегетационный период составил 35,4%.
Исследования показали, что между уровнем продуктивности зерновых культур и ГТК существует достаточно устойчивая сопряженная связь, причем в июне она выше, чем в целом за лето. От величины ГТК за июнь продуктивность яровой пшеницы в наименьшей зависимости находилась на отвальной обработке - 34,2%, несколько больше на плоскорезной -41,0%, особенно у пшеницы, возделываемой по кукурузе, а у ячменя - наоборот. Сопряженность урожайности зерновых культур с величиной ГТК также зависит от предшественника. Так, у пшеницы по кукурузе она наибольшая - 45,6%, по пару снижается до 30,3% и у ячменя наименьшая - 7,8%.
Суммирующим показателем основных агрометеорологических факторов (влагозапасы в почве перед посевом, осадки, температура воздуха) является коэффициент сухости, предложенный Н.В. Бова. Сопряженность урожая яровой пшеницы с коэффициентом сухости, особенно в июне, сильная и достигает при применении удобрений отдельно и с гербицидам -50,4-80,4% (Г = 0,714 + 0,234 - 0,921 + 0,130).
Расчеты показывают, что при среднемноголетней температуре воздуха в июне (16,60С), норме осадков (54 мм) и продуктивных запасах влаги в почве к посеву пшеницы по пару на уровне 150 мм (87% от НВ) и по кукурузе 100 мм (58% от НВ) при энергосберегающих почвозащитных обработках можно получать при применении удобрений соответственно 30,0 и 23,0 ц/га с прогнозируемой вероятностью 70-85%.
Расчеты сопряженных связей урожайности зерновых культур и коэффициента сухости (К) проведенные за более поздний период наблюдений (11 лет) показали, что при систематическом применении средств комплексной химизации и оставлении соломы зависимость продуктивности от внешних факторов среды несколько ослабевает. Однако на пшенице по кукурузному предшественнику она оставалась высокой.
При применении комплексной химизации и энергосберегающих почвозащитных обработок урожайность яровой пшеницы после кукурузного предшественника при норме агрометеорологических факторов в июне, согласно уравнению регрессии (у = 5,08 х + 12,37) можно ожидать на уровне 2,81 т/га с прогнозируемой вероятностью 71%, на пшенице по пару - 3,36 т/га.
Заключение
За последние годы в лесостепной зоне Западной Сибири наблюдается устойчивое повышение количества осадков, особенно невегетационных, что способствует повышению весенних влагозапасов почвы и стабилизации урожайности зерновых культур.
В севооборотах по производству зерна такие агрометеорологические факторы как запасы влаги в почве осенью и перед посевом, осадки, температурный режим вегетационного периода оказывают существенное влияние на продуктивность зерновых культур. Устойчивость зернового производства во многом определяется комплексом влагосберегающих мероприятий, системой обработки почвы и применением комплекса средств химизации.
Ссылки на источники:
1. Холмов В.Г. Погода, агротехника и урожай зерновых культур при интенсификации земледелия в южной лесостепи/ В.Г. Холмов, Л.В. Юшкевич /Интенсификация возделывания сельскохозяйственных культур в Западной Сибири, Новосибирск, 1988. - с. 50-56.
2. Макаров А.Р. Ресурсы почвенной влаги в засушливом земледелии Западной Сибири / А Р. Макаров, М.Е.Черепанов, Л.В. Юшкевич. - Омск: СибНИИСХ, 1992, 146 с.
V.L. Ershov, L.V. Yushkevich, A.G. Nagibin, D.O. Ttishchenko
Influence Of Agrarian Meteorological Factors On The Cereals Productivity In The Forest-
Steppe Of Western Siberia
Abstract. So agrarian meteorological factors as moisture reserves in the soil in autumn and before sowing, precipitation and temperature conditions of a vegetation period have an essential influence on the cereals productivity at grain crop rotations. A complex of moisture saving measures, a system of soil cultivation and an application of a complex of chemicalization means determine in many respects the stability of cereals production. There is a sufficiently stable conjugate causal relationship between the cereals productivity and a hydrothermal coefficient. Moreover, in June this relationship is higher than in summer as a whole.
Keywords: cereals, system of soil cultivation, chemicalization, precipitation, moisture reserves, crop capacity.
