CC BY
15
In the past ten years, with the climate of the steppe Orenburg region arridizing, early spring crops: wheat, barley and oats have suffered the most from adverse weather conditions. Extreme conditions during the growing season of plants: high temperature and dry air, lack of precipitation, insufficient initial reserves of productive moisture in the soil, coupled with low prices for grain products, determined the low economic efficiency of crop production in the steppe regions of the Orenburg region. The last thirty years have been the warmest in a series of instrumental observations of global near-surface temperature since the middle of the 19th century. Regional changes are associated with global climate changes, and in Russia, and especially in the Orenburg region, warming is occurring at a faster rate than on Earth as a whole. The created synoptic-statistical model takes into account the influence of the parameters of the climatic system of the planet and the region and allows us to predict the yield of barley in the central zone of the Orenburg region three months before the start of field work.
Key words: forecast, yield, forecasting methods, synoptic-statistical modeling, time series.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-84-4-19-25
-♦-
УДК 631.55:551.5:631.4(470.56)
Влияние холодной засухи на урожайность сельскохозяйственных культур в степной зоне Оренбуржья*
Н.А. Максютов, д-р с.-х. наук; А.А. Зоров, канд. с.-х. наук;
В.Ю. Скороходов, канд. с.-х. наук; Д.В. Митрофанов, канд. с.-х. наук;
Ю.В. Кафтан, канд. с.-х. наук; Н.А. Зенкова, канд. с.-х. наук
ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
Анализ погодных условий за последние 30 лет стационарных исследований показывает, что начиная с 2009 г. в Оренбургской области участились засухи, и в 2018/19 с.-х. году появился новый тип засухи, характеризующийся резкими среднесуточными перепадами температурами в весенне-летний период от 2 - 3 °С до 30 - 35 °С, влажностью воздуха от 100 до 30 % и ниже, атмосферным давлением до 15 - 20 ед. рт. ст. Такую засуху стали называть холодной. Подобные изменения в погоде создают стрессовую ситуацию для растений, всего живого мира, в том числе и человека. Показано, что в условиях холодной засухи рост растений замедляется, что приводит к существенному снижению урожайности сельскохозяйственных культур. По результатам исследования установлено, что в 2018/19 с.-х. году урожайность озимой ржи и пшеницы в среднем по двум фонам питания составила 7,2 и 6,4 ц с 1 га, яровой твёрдой пшеницы по паровым предшественникам - до 4,8 ц, яровой мягкой пшеницы - до 7,8 ц в их последействии, по кукурузе, просу и гороху - от 6,7 до 8,4 ц с 1 га, гороха - 9,7 ц и ячменя - до 14,7 ц с 1 га. Благодаря благоприятным погодным условиям второй половины лета просо сформировало урожайность 30,8 ц с 1 га, кукуруза на силос - 178,7 и суданская трава - 185,0 ц с 1 га зелёной массы. Из всех изучаемых культур существенную прибавку от применения удобрений показали ячмень, просо и кормовые культуры. Доказано, что в условиях весенне-летней холодной засухи роль предшественников практически отсутствует, особенно при размещении по ним яровой твёрдой, мягкой пшеницы и ячменя.
Ключевые слова: культура, севооборот, предшественник, фон питания, засуха, осадки, температура воздуха, урожайность.
За годы исследований в стационарном опыте по изучению полевых севооборотов, начиная с 1990 г., сельскохозяйственные культуры подвергались различным типам засухи, таким, как ранне-весенняя, весенне-летняя, летне-осенняя, комбинированная и устойчивая [1 - 5]. Все эти типы засухи хорошо изучены и разработаны меры борьбы с ними. Однако в последние годы в связи с глобальными и локальными изменениями климата появился новый тип засухи, который характеризуется в весенне-летний период резкими перепадами среднесуточных температур воздуха, дефицитом тепла в ночные часы и жаркой погодой в дневные, с большим количеством дней с влажностью 30 % и ниже. В этих условиях
даже при хороших запасах влаги в почве весной рост растений замедляется при нормальном их развитии.
Такой тип засухи принято считать холодной. Она в первую очередь заметно снижает урожайность озимых и ранних яровых зерновых культур и отмечалась в 2018/19 сельскохозяйственном году [6 - 8].
Материал и методы исследования. Объектом исследования являются полевые шестипольные севообороты, в которых изучаются зернопаро-пропашные, зернопаровые, почвозащитные и сидеральные севообороты. По чёрным кулисным парам размещаются озимые и яровая твёрдая пшеница, по почвозащитному и сидеральному
* Исследование выполнено в соответствии с планом НИР на 2018 -2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН № 0761-2020-0003.
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 4 (84)
парам - только яровая твёрдая пшеница. Последействие паров изучается на яровой мягкой пшенице, после её возделывания - кукуруза, просо и горох, по которым размещается мягкая пшеница. Замыкающей культурой севооборотов является ячмень.
Технология возделывания сельскохозяйственных культур - принятая для зоны. Методы исследования - рекомендации по изучению севооборотов.
Почва опытного участка - чернозём южный карбонатный малогумусный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое 0 - 30 см почвы составляет 3,2 - 4,0 %, подвижного фосфора - 1,5 - 2,5 мг, обменного калия - 30 - 38 мг на 100 г почвы.
По данным Оренбургского гидрометеоцен-тра, в зоне проведения исследования средне-многолетнее количество выпадения осадков за сельскохозяйственный год составляет 367 мм, за вегетационный период - 155 мм.
Результаты исследования. Схема опыта по севооборотам, возделываемые культуры в них и предшественники представлены в таблице 1.
Под основную отвальную вспашку на глубину 25 - 27 см в паровом поле вносили минеральные удобрения в дозе Р80К40 кг, под непаровые предшественники - Нф0Р40 кг д.в. на 1 га.
В сидеральном пару в качестве зелёного удобрения изучалась злаково-бобовая смесь (овёс + горох), в почвозащитном - суданская трава летнего срока посева.
Основным фактором, влияющим на урожайность озимых, ранних и поздних яровых и кормовых культур, в 2018/19 сельскохозяйственном году являлись погодные условия, которые были крайне неблагоприятными для них. Такие условия сложились в основном в вегетационный период, когда в мае и июне отмечался дефицит тепла в ночные часы и жаркая погода в дневные.
Резкие перепады среднесуточных температур воздуха в мае достигали от 1,0° до 32,6 °С, в июне - от 7,7 до 34,0 °С, сопровождаясь большим числом суховейных дней, которые составили соответственно 27 и 26. Кроме того, в июне, когда решалась судьба урожая, осадков выпало всего 6,0 мм. Сильнейшая засуха сопровождалась ветреной погодой и большими потерями почвенной влаги на физическое испарение.
В связи с резкими среднесуточными перепадами температуры воздуха, его влажности и атмосферного давления, несмотря на хорошие запасы влаги весной в почве, рост растений был очень замедлен по сравнению с нормальным их развитием. Такие погодные условия и явились основной причиной низкого урожая озимых и ранних яровых зерновых культур. Такой тип засухи мы относим к холодной.
Вторая половина лета была благоприятной для роста, развития и формирования урожая поздних зерновых и кормовых культур как по выпадению осадков, так и по температуре воздуха.
Для озимых уже в апреле сложились неблагоприятные погодные условия: среднесуточная
1. Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от предшественника и фона питания в шестипольных севооборотах, ц с 1 га
Культура Предшественник Фон питания
удобренный неудобренный + или -, ц с 1 га среднее по двум фонам
Озимая рожь пар чёрный кулисный 8,4 6,1 +2,3 7,2
Озимая пшеница пар чёрный кулисный 7,2 5,6 +1,6 6,4
Яровая твёрдая пшеница пар чёрный кулисный 4,6 3,3 +1,3 4,0
пар почвозащитный 4,7 4,8 -0,1 4,8
пар сидеральный 5,0 3,9 +1,1 4,4
озимые по чёрному пару 4,3 4,6 -0,3 4,5
Яровая мягкая пшеница яровая твёрдая пшеница по парам 7,5 8,1 -0,6 7,8
кукуруза на силос 7,0 6,6 +0,4 6,7
просо 8,7 8,0 +0,7 8,4
горох 7,3 6,9 +0,4 7,2
Горох яровая мягкая пшеница 9,1 10,2 -1,1 9,7
Просо яровая мягкая пшеница 34,0 27,6 +6,4 30,8
Ячмень яровая мягкая пшеница по кукурузе 16,0 10,6 +5,4 14,2
яровая мягкая пшеница по просу 15,0 12,1 2,9 14,0
яровая мягкая пшеница по гороху 15,8 15,0 +0,8 14,7
Кукуруза на силос яровая мягкая пшеница 191,0 166,5 +24,5 178,7
Суданская трава ячмень 209,0 160,0 +49,0 185,0
Овёс + горох ячмень 108,0 67,0 +41,0 88,0
Примечание: средняя урожайность яровой мягкой пшеницы приводится после твёрдой пшеницы в последействии чёрного, почвозащитного и сидерального паров.
температура колебалась от -3 °С до +21,6° с суховейными днями 14, такая закономерность продолжалась в мае и июне. В связи с этим сформировалась очень низкая урожайность, которая составила по озимой ржи на удобренном фоне 8,4 ц, неудобренном - 6,1, озимой пшенице соответственно 7,2 и 5,6 ц с 1 га.
Самая низкая урожайность из ранних яровых зерновых культур получена по яровой твёрдой пшенице, несмотря на лучшие её предшественники. В среднем по двум фонам питания она составила по чёрному пару 4,3 ц, почвозащитному - 4,8, сидеральному - 4,4 и после озимых по чёрному пару - 4,5 ц с 1 га.
Урожайность яровой мягкой пшеницы в последействии паров также была одинаковой, в среднем 7,8 ц с 1 га. Из непаровых предшественников яровой мягкой пшеницы наибольшая урожайность отмечена по просу - 8,4 ц, после кукурузы на силос и гороха - соответственно 6,7 и 7,2 ц с 1 га. Из ранних яровых культур горох сформировал урожайность 9,7 ц с 1 га.
Предшественники ячменя в последействии кукуруза, просо и горох оказались равноценными, урожайность получена соответственно 14,2; 14,0 и 14,7 ц с 1 га.
В результате обильного выпадения осадков -105 мм в июле и благоприятных погодных условий в августе урожайность проса составила на удобренном фоне 34,0 ц, неудобренном - 27,6 ц с 1 га.
В условиях весенне-летней засухи реакция культур на удобренный фон была неоднозначной. Эффекта от применения минеральных удобрений под яровую твёрдую и мягкую пшеницу не отмечено, горох на удобренном фоне снизил урожайность на 1,1 ц с 1 га вследствие своих биологических особенностей.
При абсолютно низкой урожайности озимых прибавка в зерне озимой ржи составила от удобренного фона 2,3 ц, озимой пшеницы - 1,6 ц с 1 га.
Существенная прибавка зерна ячменя получена в последействии кукурузы на силос от удобренного фона 5,4 ц с 1 га, в последействии проса - 2,9 ц с 1 га. В результате обогащения почвы биологическим азотом в посевах гороха прибавка зерна от применения удобрения составила всего 0,8 ц с 1 га.
Наибольшая отдача от удобрений отмечена по просу - 6,4 ц зерна с 1 га. Из-за продолжительного воздействия весенне-летней засухи на кормовые культуры самая низкая урожайность сформирована злаково-бобовой смесью: на удобренном фоне - 108, неудобренном - 67 ц с 1 га зелёной массы.
Во второй половине лета отмечались благоприятные погодные условия для суданской травы и кукурузы на силос. Урожайность этих
культур составила на удобренном фоне 209 и 191 ц, неудобренном - 160 и 166 ц с 1 га зелёной массы соответственно.
Прибавка в зелёной массе от применения удобрений по злаково-бобовой смеси была равна 41,0 ц, по кукурузе на силос - 24,5 и суданской траве - 49,0 ц с 1 га.
Выводы. Анализ погодных условий за последние 30 лет стационарных исследований показывает, что начиная с 2009 г. в Оренбургской области участились засухи и появился новый тип засухи, характеризующийся резкими среднесуточными перепадами температурами в весенне-летний период от 2 - 3 °С до 30 - 35 °С, влажностью воздуха от 100 до 30 % и ниже, атмосферным давлением до 15 - 20 ед. рт. ст. Такие изменения в погоде создают стрессовую ситуацию для растений, всего живого мира, в том числе и человека.
В этих условиях рост растений замедляется, что приводит к существенному снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Такой тип засухи принято считать холодной. По этой причине урожайность озимой ржи и пшеницы в среднем по двум фонам питания составила 7,2 и 6,4 ц с 1 га, яровой твёрдой пшеницы по паровым предшественникам - до 4,8 ц, яровой мягкой пшеницы - до 7,8 ц в их последействии, по кукурузе, просу и гороху - от 6,7 до 8,4 ц с 1 га, гороха - 9,7 ц и ячменя -до 14,7 ц с 1 га.
Благодаря благоприятным погодным условиям второй половины лета просо сформировало урожайность 30,8 ц с 1 га, кукуруза на силос - 178,7 и суданская трава - 185,0 ц с 1 га зелёной массы.
Из всех изучаемых культур существенную прибавку от применения удобрений показали ячмень, просо и кормовые культуры.
В условиях весенне-летней засухи роль предшественников практически отсутствует, особенно при размещении по ним яровой твёрдой, мягкой пшеницы и ячменя.
Литература
1. Шульмейстер К.Г. Борьба с засухой и урожай. М.: Агропром-издат, 1988. 263 с.
2. Максютов Н.А., Тихонов В.Е. Повышение устойчивости земледелия в условиях засух // Земледелие. 1999. № 5. С. 26 - 27.
3. Засуха в Оренбуржье и меры борьбы с ней / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов [и др.] // Земледелие. 2013. № 8.
4. Типы засухи в Оренбуржье меры борьбы с ней / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов [и др.] // Вестник мясного скотоводства. 2013. № 3. С. 121 - 123.
5. Максютов Н.А., Скороходов В.Ю., Митрофанов Д.В. Засуха 2009 - 2010 годов в Оренбуржье // Наука и образование: Научно-практический журнал Западно-Казахстанского аграрно-технического университета им. Жангирхана. Казахстан. 2012. № 3. С. 20 - 24.
6. Митрофанов Д.В. Агроэкономическая и биоэнергетическая оценка шестипольных севооборотов в засушливых условиях Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (76). С. 20 - 24.
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 4 (84)
7. Урожайность сельскохозяйственных культур в условиях засухи степной зоны Южного Урала / Н.А. Максютов, А.А. Зоров, В.Ю. Скороходов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 5 (79). С. 20 - 23.
8. Максютов Н.А. Эффективность внесения минеральных удобрений под кормовые культуры на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья в условиях засухи // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 6 (80). С. 96 - 98.
Максютов Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник
Зоров Александр Алексеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Скороходов Виталий Юрьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Митрофанов Дмитрий Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Кафтан Юрий Васильевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Зенкова Наталья Анатольевна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Россия, 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1
E-mail: maksyutov@mail.ru; skorohodov.vitali1975@mail.ru; dvm.80@mail.ru; natalya.zenkova1977mail@mail.ru
The effect of cold drought on crop yields in the steppe zone of Orenburg region
Maksyutov Nikolay Alekseevich, Doctor of Agriculturе, Professor, Chief Researcher Zorov Alexander Alekseevich, Candidate of Agricultum, Leading Researcher Skorokhodov Vitaliy Yuryevich, Candidate of Agricultum, Leading Researcher Mitrofanov Dmitry Vladimirovich, Candidate of Agricultum, Leading Researcher Kaftan Yuri Vasilievich, Candidate of Agricultum, Leading Researcher Zenkova Natalya Anatolyevna, Candidate of Agricultum, Senior Researcher
Federal Scientific Center for Biological Systems and Agricultural Technologies of the Russian Academy of Sciences
27/1, Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia
E-mail: maksyutov@mail.ru; skorohodov.vitali1975@mail.ru; dvm.80@mail.ru; natalya.zenkova1977mail@mail.ru
An analysis of weather conditions for the last 30 years of stationary research shows that since 2009, droughts have become more frequent in the Orenburg region, and in 2018/19 agricultural. a new type of drought appeared in the year, characterized by sharp daily average differences in temperatures in the spring and summer from 2 - 3 °C to 30 - 35 °C, air humidity from 100 to 30 % and lower, atmospheric pressure up to 15 - 20 units. Hg. Art. Such a drought was called cold. Such changes in the weather create a stressful situation for plants, the entire living world, including humans. It is shown that in conditions of cold drought, plant growth slows down, which leads to a significant decrease in crop yields. According to the results of the study, it was found that in 2018/19 agricultural in the year, the yield of winter rye and wheat on average for two nutritional backgrounds was 7.2 and 6.4 centners per 1 ha, spring durum wheat by steam predecessors - up to 4.8 centners, spring soft wheat - up to 7.8 centners in their aftereffect , for corn, millet and peas - from 6.7 to 8.4 centners per hectare, peas - 9.7 centners and barley - up to 14.7 centners per 1 ha. Due to favorable weather conditions in the second half of summer, millet formed a yield of 30.8 centners per 1 ha, corn for silage - 178.7 and Sudanese grass - 185.0 centners per 1 ha of green mass. Of all the crops studied, barley, millet and fodder crops showed a significant increase in the use of fertilizers. It is proved that in the conditions of spring-summer cold drought, the role of precursors is practically absent, especially when spring durum, soft wheat and barley are placed on them.
Key words: crop, crop rotation, predecessor, food background, drought, precipitation, air temperature, yield. DOI 10.37670/2073-0853-2020-84-4-25-28
-Ф-
