CC BY
125
5. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М. : Агропромиздат, 1985. — 351 с.
ЛАРИОНОВ Юрий Степанович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры селекции, генетики и физиологии растений.
ГОРБАТАЯ Александра Петровна, аспирантка кафедры селекции, генетики и физиологии растений. Адрес для переписки: 644008, г. Омск, Институтская пл., 2.
Статья поступила в редакцию 05.12.2011 г.
© Ю. С. Ларионов, А. П. Горбатая
уДК 502:633.1(571.13) с. Л. ПЕТУХОВСКИЙ
Я. Р. РЕЙНГАРД
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ОМСКОЙ ОБЛАСТИ_________________________________________
В статье рассмотрено влияние основных природных и социальных факторов — гидротермических ресурсов, ветрового режима, рельефа, качества почв и их дегради-рованности, сельскохозяйственного использования почвенного покрова на урожайность пшеницы и зерновых культур, а также дан прогноз возможных экономических показателей от применения противодеградационных мероприятий на пахотном фонде Омской области.
Ключевые слова: природные и социальные факторы, почвенный покров, эрозия, дефляция, противодеградационные мероприятия, урожайность.
Кардинальные перемены политического, социального и экономического характера привели к изменению социально-экономического уклада сельскохозяйственного производства. В то же время ареал локализации сельскохозяйственного производства меняется в зависимости от материальнотехнических средств хозяев и хозяйств, научно обоснованного хозяйствования, природно-ресурсного потенциала, в первую очередь природно-климатического, почвенно-биотического, технической подготовки и образования персонала. При этом обязательным условием выращивания высоких урожаев сельскохозяйственных культур является сохранение природной среды при рациональном использовании имеющихся ресурсов.
Изменившиеся социально-экономические условия определяют в настоящий момент необходимость более дифференцированного учёта, инвентаризации и оценки почвенно-биотических ресурсов, что выполнимо лишь при комплексном изучении факторов и условий развивающихся процессов. При этом адаптация земледелия к природным и производственным условиям предполагает сопоставление требований растений и их адаптивных возможностей с фактическим состоянием и возможностью регулирования всех параметров и элементов, участвующих в производстве биотической продукции.
Дело в том, что территория Омской области расположена в пределах двух геоботанических зон: таёжной (бореальной), подразделяющейся на две подзоны — южной тайги и подтайги (подзона мелколиственных лесов) и степной, разделяющуюся на
лесостепную и степную подзоны. В связи с большим простиранием области с севера на юг лесостепь в области, кроме того, делится на северную, центральную и южную. При этом выраженная равнин-ность территории области, подчёркивая биоклима-тичность зональных факторов, формирующих многообразие микроклиматов, растительных сообществ, почвенных типов, подтипов, родов и видов, сильно ухудшает гидрологические условия территории. Однако географические закономерности распределения агроэкологических условий возделывания зерновых культур на территории Омской области ещё слабо изучены.
В решении же проблем интенсификации сельскохозяйственной деятельности и рационального использования почвенного покрова, а также и эффективной его защиты от неблагоприятных воздействий природы и общества важнейшую роль играет потенциал почвенно-климатических ресурсов, который в настоящее время под напором техногенеза претерпевает значительные изменения.
В общих чертах климат области резкоконтинентальный. Абсолютная годовая амплитуда температуры воздуха достигает 80 °С, формируется главным образом под влиянием свойств Азиатского материка и воздействия атлантических воздушных масс. Максимальная продолжительность дня, в летний период, превышает в этих широтах 17 ч, а продолжительность солнечного сияния возрастает до 55 — 70 % за счет увеличения длительности дня, что благоприятно влияет на формирование урожайности естественной растительности и сельскохозяйственных
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
культур. Ухудшающим показателем является то, что беспрепятственное проникновение арктических холодных масс воздуха с Севера и сухих из Казахстана и Средней Азии обусловливают резкие и быстрые изменения погоды, что приводит к общей неустойчивости климата. Помимо резких колебаний температуры в течение года, климат области отличается сухостью, недостатком осадков, малой облачностью [1].
Основными особенностями температурного режима в области являются: суровая, холодная и продолжительная (130—190 дней) зима, жаркое лето, короткие весна и осень, короткий безморозный период, резкие колебания температуры от месяца к месяцу, от одного дня к другому и даже в течение суток. Годовое количество осадков невелико — 300 — 500 мм, а в самых южных районах иногда снижается и до 250 мм. Максимально возможное испарение, например, в южной лесостепи и степи 660 — 730 мм в год. Сумма отрицательных температур ниже 10°С составляет 2000 — 2200 °С. Высота снежного покрова от 15—18 см на крайнем юге до 40 — 45 см на севере. Самая низкая температура в году наблюдается в январе (— 19...20 ° С). Минимальная отрицательная температура в некоторые зимы опускается ниже — 40°С. Безморозный период в северных районах длится в среднем 90 — 110, на юге — 115—125 дней. Глубина промерзания почвы зависит от зоны, температуры, рельефа и варьирует в пределах 100 — 300 см (Агроклиматические ресурсы Омской области, 1971).
Количество ясных солнечных дней в условиях таежной зоны достигает 47 — 55. Средняя сумма часов солнечного сияния за год составляет 1600 ч. Количество солнечной радиации снижается до 80 — 90 ккал/см2. Здесь интенсивность радиации ниже, но световой день длиннее, поэтому радиационный баланс снижается незначительно. Таким образом, солнечная радиация не является в пределах области лимитирующим фактором и перспективным будет повышение КПД использования энергии солнца.
Продолжительность дня, при прочих равных условиях, оказывает влияние на сроки колошения пшеницы и на вегетационный период в целом. В условиях более длинного дня в северных районах колошение у яровой пшеницы наступает на 3 — 5 дней быстрее, что позволяет культурам созреть до наступления ранних заморозков. С продвижением на юг день укорачивается, соответственно, увеличивается период «всходы —колошение» [1].
При переходе от таежных районов к степным возрастают скорость ветра и число дней с сильным ветром (15 м/с и более), а относительная влажность воздуха снижается. Если в условиях таёжной зоны эти показатели находятся в пределах 3,5 м/с, 8—10 дней и 73 %, то в степной зоне эти цифры достигают соответственно 5 м/с, 29 дней и 57 %. В степи возрастают сухость воздуха, дефицит влаги, наблюдаются пыльные бури (иногда до 45 пыльных бурь в год), жёсткая атмосферная засуха.
К неблагоприятным чертам климата области, которые необходимо учитывать при районировании культур, при разработке агромероприятий в практике земледелия, следует отнести: недостаточное количество осадков на юге (менее 300 мм), большой дефицит почвенной влаги и выраженное физическое ее испарение с открытой поверхности; глубокое промерзание почвы и позднее оттаивание; короткий безморозный период; высокая среднегодовая скорость ветра (3 — 5 м/с), иногда достигающая 15 м/с; поздние весенние и ранние осенние заморозки, низкую температуру воздуха при малоснежных зимах,
особенно на юге [1]. Кроме того, юг Западной Сибири служит ареной интенсивного развития дефляционных и эрозионных процессов. Режим выпадения, распределение и эрозионная способность осадков, а также ветровой режим на центральной части юга Западной Сибири подчиняется закономерному ходу «линии максимума циклонов», активно влияющей на распределение гидротермических показателей не только в меридиональном направлении, но и в широтном [2]. На локальное перераспределение увлажнения и ветров активно влияют элементы микро- и мезорельефа, усиливающие турбулентные явления в приземной атмосфере, изменяющие метеорологические условия и интенсивность процессов эрозии и дефляции.
Из всего комплекса климатических показателей и природных условий вытекает, что на юге изучаемой территории преобладает опасность развития дефляции, в центральной ее части — совместного действия дефляции и эрозии и в северных районах — эрозии.
Развитие сельскохозяйственного производства, в связи со сменой социально-экономических условий, реструктуризацией и переходом сельскохозяйственного производства к рыночной экономике, переделом земельных угодий затруднено, и поэтому система мер использования почвенно-климатического потенциала должна быть более гибкой, дифференцированной, учитывающей не только свойства почв и параметры климатических условий, но и социально-хозяйственные факторы формирования почвенного покрова, оптимальные условия произрастания сельскохозяйственных растений в каждой природно-климатической зоне на конкретном элементарном ареале агроландшафта, при введении полезащитного и почвозащитного адаптивно-ландшафтного контурного земледелия.
Основой для разработки такой системы должны стать агропочвенное районирование [3] и агроэко-логическая комплексная оценка [4] области, включающей в себя природно-хозяйственные, социальные и экономические условия формирования плодородия элементарных ареалов почв и многофункционального потенциала агроландшафтов в целом [5].
Из оценки влияния основных факторов по почвенно-эрозионно-дефляционным зонам следует, что при среднем областном балле 6,3 (табл. 1) он колеблется по зонам от 5,3 до 7,0, то есть в пределах среднего влияния на развитие деградационных процессов, причём наименьший балл в южной зоне (5,3), что отражает наиболее жёсткие природные и напряжённые хозяйствено-экномические условия в этой зоне [2].
Почти повсеместно сильно влияющими на развитие почв в области являются гидротермические ресурсы: средний балл по области — 4,6, среднее влияние оказывает использование почв — 5,7, ветровой режим и рельеф — по 6,7. Среднее влияние оказывают и свойства самих почв (7,0) и степень их дегра-дированности (7,1) (табл. 1). Это объясняется тем, что основные массивы (85,3 %) почв области имеют тяжёлый гранулометрический состав и при правильно построенной системе земледелия они устойчивы к развитию деградационных процессов.
Высокая степень деградированности и податливости почв в южной зоне указывают на несоответствие применяемых систем возделывания сельскохозяйственных культур на тяжелосуглинистых почвах юга области. Выявлено, что в южной эрозионнодефляционной зоне на развитие деградации почв
Таблица 1
Средняя оценка (балл) влияния основных факторов на развитие деградации по эрозионно-дефляционным зонам Омской области [2]
Группы факторов Почвенно-эрозионно-дефляционные зоны По области
южная центральная северная
Гидротермические ресурсы 2,9 4,8 6,3 4,6
Ветровой режим 4,4 7,3 8,6 6,7
Рельеф 8,4 7,1 4,8 6,7
Качество почв 7,2 7,7 6,2 7,0
Деградированность почв 5,7 8,1 7,6 7,1
Сельскохозяйственное использование почв 3,2 6,8 7,3 5,7
Средняя оценка 5,3 7,0 6,8 6,3
Гидротермический коэффициент 0,8 1,3 1,5 1,2
Примечание: максимально возможная оценка равна 10,0 баллам.
Таблица 2
Средняя урожайность пшеницы (т/га) по природно-климатическим зонам Омской области в различные периоды [2]
Природно-климатическая зона Урожайность пшеницы, т/га по периодам
1955- 1971 гг. 1972-1985 гг. 1985-2005 гг.
Степная 0,90 1,32 1,21
Южная лесостепная 1,13 1,56 1,45
Северная лесостепная 0,95 1,31 1,29
Южно-таёжно-лесная 1,00 1,25 1,31
Среднее 0,99 1,31 1,28
сильное действие оказывают такие факторы как гидротермические ресурсы (балл 2,9), использование почв (3,2), ветровой режим (4,4); в центральной эрозионно-дефляционной зоне — гидротермические ресурсы (балл 4,8), в северной эрозионно-дефляционной зоне — рельеф (балл 4,8) [3].
Особенно сильно предрасположены воздействию деградационных процессов, в первую очередь дефляции, районы южной эрозионно-дефляционной зоны, где балл сельскохозяйственного использования почв опускается до 1,6 — 2,3, гидротермических ресурсов — до 2,6 — 3,0, ветрового режима — до 2,7 — 5,0. Средний балл по районам этой зоны составляет 4,7 — 6,3. В лучших условиях находятся районы центральной (балл 7,0) и северной зон (балл 6,8) [2].
По деградированности почвенного покрова низшие баллы также в районах южной эрозионно-дефляционной зоны (2,0 — 3,7 балла). Меньшее распространение деградированных почв установлено в районах центральной (средний балл — 8,1) и северной (средний балл — 7,6). Наиболее устойчивыми к развитию деградационных процессов оказались солонцовая центральная лесостепь (балл — 9,5) и северный приречный район (балл — 9,0), собственно, это пойменные угодья севера области.
Для всей территории области на основе углублённых исследований состояния территории, почв и их отношения к развитию деградационных процессов, анализа структуры почвенного покрова научно обоснованы комплексы организационно-хозяйственных, лесомелиоративных, агротехнических, агромелиоративных, агрохимических и гидротехнических мероприятий. По степени защиты почв от дефляции и эрозии, осуществлена их географическая привязка
к зонам и эрозионно-дефляционным районам. Сравнивая величину урожайности пшеницы между зонами по различным периодам (табл. 2) отмечаем, что она до проведения почвенного эрозионно-дефляционного обследования и до внедрения почвозащитных мероприятий рекомендованных на основе выявленных закономерностей развития эрозионных, дефляционных, гравитационных и других деграда-ционных процессов, распространения и степени деградированности составляла в среднем за период 1955— 1971 гг. — 0,99 т/га. За период интенсивного внедрения (1972—1985гг.) организационно-хозяйственных, агролесомелиоративных, агротехнических, гидротехнических, агрохимических и других мероприятий составила — 1,31 т/га, то есть получена прибавка от внедрения противодеградационных мероприятий 0,32 т/га. Даже в период перестройки, реструктуризации и перехода сельскохозяйственного производства к рыночной экономике получена также повышенная урожайность пшеницы, превышающая урожайность 1955— 1971 гг. на 0,29 т/га.
До внедрения Генеральной схемы противоэрози-онных мероприятий ни в один период не была получена урожайность зерновых культур свыше 1 т/га и лишь после внедрения даже не полного комплекса противоэрозионных мероприятий область стала получать по 1,31 т/га пшеницы и по 1,35 т/га зерновых. Начиная с 2001 г. область, используя передовые технологии, предложенные Генеральной схемой, получает в среднем по 1,626 т/га (табл. 3).
Ожидаемый чистый доход, за счёт повышения урожайности сельскохозяйственных культур, составит 3146,82 млн рублей (в ценах на 1-й квартал 2007 г.). Предложенный комплекс противоэрозионных меро-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
Урожайность зерновых культур (т/га) [6] в различные социальные периоды становления и развития Российского государства
1883-1916 1917-1940 1941-1953 1954- 1971 1972- 1985 1986-2005 2001-2007
0,553 0,738 0,748 0,917 1,348 1,373 1,626
приятий на свою реализацию потребует 7 172,64 млн рублей. Таким образом, окупаемость всех затрат произойдет за три года [2].
Внедрение в Омской области даже неполного комплекса противодеградационных мероприятий прекратило возникновение и развитие интенсивных пыльных бурь и частично разрушительное действие эрозии, что привело к повышению урожайности зерновых культур в среднем по области от 0,3 до 1,0 т/га и более. Исследования по противодеградационной тематике дают высокую отдачу и сохраняют почвы и почвенный покров в целом. Эти аргументы должны возродить изучение почв и почвенного покрова Западной Сибири. Только в этом случае почвы и в целом почвенный покров будут сохранены для будущих поколений людей нашего региона.
Использование почвенного покрова ландшафтообразующих реликтовых территорий и форм рельефа (Прииртышский увал и гривы), уже потерявших до 30 — 50 % и более своего естественного плодородия, следует сильно ограничить, как требующих особого подхода и разработки специальных противо-деградационных мероприятий по охране их природных комплексов.
Возможность эффективного развития сельскохозяйственного производства в любой природноклиматической зоне должна определяться наличием всесторонней информации о состоянии природных ресурсов, и в первую очередь почвенных как средообразующих, стабильностью инвестирования в оздоровление экосистем и агроэкосистем, адекватного антропогенному воздействию на компоненты природы объёма средств с целью сохранения генофонда и экологического равновесия природных систем, прекращения деградации биогеоценозов, снижающей их энергетический уровень, уменьшения экологической напряжённости отрицательно влияющей на социально-экономические, эстетические условия и на снижение гармоничности проживания населения в регионе.
Библиографический список
1. Агроклиматические ресурсы Омской области. — Л. : Гидрометеоиздат, 1971. — 188 с.
2. Рейнгард, Я. Р. Деградация почв экосистем юга Западной Сибири : моногр. / Я. Р. Рейнгард. — Лодзь — Польша, 2009. —
636 с.
3. Мищенко, Л. Н. Взаимосвязь геоморфологического районирования и выделение агропочвенных районов в центральной части Западно-Сибирской равнины. Агропочвенное районирование. Почвенно-географическое и другие виды районирования земельного фонда Дальнего Востока в целях его рационального использования и охраны / Л. Н.Мищенко, Я. Р. Рейн-гард, В. М. Прудникова // Тез. докл. Дальневосточного зонального совещания 23 декабря 1985. — Владивосток, 1985. — С. 57-58.
4. Рейнгард, Я. Р. Комплексная оценка агроэкологических условий сельскохозяйственного производства Западной Сибири. Агроэкологическая комплексная оценка. Научные разработки и инновационная деятельность Омского государственного аграрного университета : рекламный проспект / Я. Р. Рейн-гард, О. В. Нежевляк. — Омск : Изд-во ОмГАУ, 2003. — 148 с.
5. Рейнгард, Я. Р. Почвенно-экологическая оценка устойчивости почв к развитию эрозионных и дефляционных процессов на юге Западной Сибири. Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям / Я. Р. Рейнгард, Л. М. Рейнгард, О. В. Нежевляк // Тез. докл. Всерос. конф., Москва, 24 — 25 апреля 2002 г. — С. 405.
6. Хлеб Прииртышья / Сост. и ведущий ред. А А Мороз. — Омск : Кн. изд-во, 1999. — 400 с.
ПЕТУХОВСКИЙ Сергей Львович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), ректор. РЕЙНГАРД Яков Рувинович, доктор биологических наук, профессор (Россия), профессор кафедры экологии и биологии.
Адрес для переписки: 644008, г. Омск, Институтская пл., 2.
Статья поступила в редакцию 20.02.2012 г.
© С. Л. Петуховский, Я. Р. Рейнгард
Книжная полка
Васько, В. Т. Основы семеноведения полевых культур : учеб пособие для вузов / В. Т. Васько. -М. : Лань, 2012. - 304 . - ISBN 978-5-8114-1111-5.
В учебном пособии изложены современные вопросы семеноведения: морфология, физиология и биохимия семян; особенности формирования их разнокачественности. Поэтапно рассмотрен чрезвычайно важный с практической точки зрения период посев — всходы: набухание семян, формирование проростков, появление всходов. Практический и теоретический интерес представляют материалы, касающиеся периода покоя и прорастания семян. Впервые рассмотрены адаптационные свойства, приобретаемые семенами в процессе набухания и формирования проростка. Представлены данные по обоснованию способов уборки и методов сушки семян; проанализированы современные методы оценки качества семян и посевного материала. Книга предназначена для студентов агрономических и биологических факультетов вузов, а также будет полезна агрономам, семеноводам, работникам контрольно-семенных инспекций.
