Прогнозные оценки урожайности озимой пшеницы с учетом рельефа
Автор: Шарая Лариса Станиславовна, Шарый Петр Александрович, Рухович Ольга Владимировна
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Общая биология
Статья в выпуске: 2-2 т.20, 2018 года.
Бесплатный доступ
Изучение влияния климата, почв и рельефа на урожайность озимой пшеницы в Нечерноземной зоне России выявило, что ведущим природным фактором является микроклимат, который определяется освещенностью мезосклонов. Пространственные вариации рельефа, климата и почв объясняли 74-76% дисперсии урожайности, а вариации только рельефа - 40%. Показано, что на более освещенных мезосклонах урожайность в 1,6-1,9 раз выше. Построены модели урожайности озимой пшеницы на базовый период и на 2050 г. с использованием прогнозной климатической модели НАСА GISS Model E. В пространственные модели введен новый фактор, климатический инвариант, представляющий собой составленное по определенным правилам сочетание осадков февраля и температуры весны. Этот фактор отражает важную для урожаев хронологическую последовательность климатических факторов. Пространственная гетерогенность прогнозируемой урожайности существенна и определена не только климатом, но и освещенностью мезосклонов. Учет последней может быть важен при планировании посевных площадей в условиях изменения климата к 2050 г.
Озимая пшеница, пространственное распределение урожайности, множественная регрессия, прогнозная климатическая модель, рельеф, прогноз урожайности
Короткий адрес: https://sciup.org/148313916
IDR: 148313916
Текст научной статьи Прогнозные оценки урожайности озимой пшеницы с учетом рельефа
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Опыт заложен в 2009 году. Исследования проводились в следующих полевых севооборотах (таблица 1).
Под опыт выделен участок поля в ОПХ «Заречное» на отделении №1. Поле расположено в 12-ти км к юго-востоку от г.Костаная.
Отличительной чертой опытного поля является отсутствие обрамления лесными полосами, т.е. поле открытое. Единственная лесополоса проходит по восточной грани поля и при преобладающих юго-западных ветрах существенного влияния на поле не оказывает.
Весной, после закрытия влаги проведена разбивка участка на делянки. Севооборотные поля располагаются в три яруса, соответствующие трем повторностям опыта. Между ярусами предусмотрены разворотные полосы шириной 20 м. Число делянок в повторности 70. Повторность опыта трехкратная. Учетная площадь делянки 630 м2. Размеры делянок 60 х 10,5 м. Между делянками оставляются дорожки шириной 2,1 м. Общая площадь под опытом – 23,1 га. Размещение севооборотов в повторениях по методу рендомизации. Посев зерновых культур выполнялся сеялкой СКП2,1, масличных мелкосемянных культур (рапса, горчицы) сеялкой СН-16, подсолнечника, кукурузы сеялкой СПЧ-6. Посев всех культур, предусмотренных в стационарных опытах, проведен высококачественными семенами районированных сортов в оптимальные для зоны сроки.
Проводились исследования по установлению влияния предшественников и системы за-
Таблица 1. Схемы чередования культур в севооборотах
|
Название севооборота |
Схемы севооборота |
Название севооборота |
Схемы севооборота |
|
Зернопаровой 4-полный (контроль) |
|
Плодосменный 4-польный |
|
|
Зернопаровой 4польный |
|
Зернопаропропа шной 4-польный |
|
|
Плодосменный 4-польный |
(горох, нут)
|
Зернопаровой 5-полный |
|
|
Плодосменный 4-польный |
|
Плодосменный 4-польный |
|
|
Зернопаровой 5-польный |
|
Зернопаропропа шной 5-польный |
|
|
Зернопаропропа шной 7-польный |
|
Бессменный посев пшеницы |
Пшеница бессменно |
щиты на засорённость посевов и урожай зерна яровой пшеницы, возделываемой с использованием ресурсосберегающих технологий. Почва опытного участка чернозём южный, малогумусный, легкосуглинистый. В опыте применялась нулевая система обработки почвы, полностью исключающая механические обработки почвы, заменив их гербицидами. Посев пшеницы проводился сеялкой (СКП-2,1), оборудованной долотовидными сошниками.
Основой комплекса химических средств защиты были пестициды компании Bayer Crop Science. Семена протравливались препаратом Ламадор – 0,120 л/т. В фазу 2-3 листьев посевы обрабатывались гербицидом Секатор турбо – 0,075 л/га, в фазу трубкования (второй узел)
Барс Супер – 0,7 л/га + Децис Профи 0,03 кг/ га. Инсектицид добавляли для контроля имаго трипса, клопов и тли. Фаза колошения: фунгицид Тилмор 0,7 л/га + Конфидор 0,07 л/га. Инсектицид добавляли для контроля личинок трипса, клопов и серой зерновой совки. Фунгицид – для контроля пятнистостей: гельминтоспориоза и септориоза.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Проведённые исследования (2009 г.) свидетельствуют о том, что в фазу полных всходов наиболее засоренными были посевы пшеницы после кукурузы на зерно – 418,5 шт./м2, четвёртой культуры после пара – 217,0, после под- солнечника – 220,6, однолетних трав (суданки) – 191,8 и после нута – 160,6 сорняков на 1 м2 посева. То есть посевы пшеницы были сорными по тем предшественникам, при возделывании которых не на должном уровне велась борьба с сорной растительностью, большей частью из-за отсутствия гербицидов для этих культур (таблица 2).
Самыми чистыми в начале вегетации были посевы пшеницы после пара – 88,0 шт./м2, после гороха (защиту посевов которого мы в 2008 году существенно улучшили) – 94,7, после сафлора – 104,9 и 2-й культурой после пара – 108,0 сорня-ка/м2. На третьей и четвёртой пшенице уже наблюдается увеличение засоренности посевов до 137,7-217,0 шт./м2.
Преобладающая часть сорняков относится к малолетним видам. Многолетние сорняки (осот, вьюнок) наблюдались на посевах пшеницы 4-й культурой после пара (4,2 шт./м2) и после льна – 1,4 шт./м2.
Большая часть сорняков были в фазе всходов и имели небольшую сухую массу – от 1,0 до 3,6 г/м2.
Благодаря довольно эффективной системе защиты, засоренность посевов пшеницы к уборке значительно снизилась (со 220,6 – 418,5 до 69,8-95,1 шт./м2).
Самыми чистыми, по-прежнему, оставались посевы пшеницы после пара – 26,4 шт./м2, после гороха – 25,2, после рапса на корм – 20,3 и после однолетних трав – 27,5 шт./м2.
Сравнительно высокой засоренность к уборке оставалась лишь на 4-й пшенице после пара – 241,3, пшенице после подсолнечника – 73,8 и пшенице после кукурузы – 95,1 шт./м2 (таблица 3).
Таблица 2. Засоренность посевов яровой пшеницы в фазу полных всходов в различных полях севооборотов
|
Место в севообороте |
Количество сорняков на 1 м2 посева, штук |
Сухая масса сорняков, г/м2 |
||
|
всего |
в том числе |
|||
|
однолетних |
многолетних |
|||
|
По чистому пару |
88,0 |
87,5 |
0,5 |
1,2 |
|
2-я культура после пара |
108,0 |
108,0 |
0,0 |
1,8 |
|
3-я культура после пара |
137,7 |
137,7 |
0,0 |
1,4 |
|
4-я культура после пара |
217,0 |
212,7 |
4,2 |
2,2 |
|
После рапса на корм и сидерат |
119,5 |
118,6 |
0,9 |
2,3 |
|
После льна |
145,1 |
143,7 |
1,4 |
2,3 |
|
После подсолнечника |
220,6 |
220,6 |
0,0 |
1,0 |
|
После сафлора |
104,9 |
104,5 |
0,4 |
0,53 |
|
После нута |
160,6 |
160,4 |
0,2 |
2,6 |
|
После гороха |
94,7 |
94,6 |
0,1 |
2,32 |
|
После кукурузы |
418,5 |
418,1 |
0,4 |
2,4 |
|
После суданки на семена |
191,2 |
190,2 |
1,0 |
3,6 |
Таблица 3. Засоренность посевов яровой пшеницы в различных полях севооборотов перед уборкой
|
Место пшеницы в севообороте |
Количество сорняков, шт./м2 |
Масса сорняков, г/м2 |
|||
|
Всего |
однолетн их |
многолет них |
|||
|
сырая |
сухая |
||||
|
1-я культура после пара |
26,4 |
26,2 |
0,2 |
169,5 |
93,8 |
|
2-я культура после пара |
50,9 |
50,8 |
0,2 |
57,9 |
30,8 |
|
3-я культура после пара |
67,8 |
66,7 |
1,1 |
32,7 |
17,2 |
|
4-я культура после пара |
241,3 |
240,6 |
0,7 |
179,0 |
106,6 |
|
После однолетних трав |
27,5 |
26,6 |
0,9 |
31,0 |
14,4 |
|
После рапса на корм |
20,3 |
20,3 |
0,0 |
63,4 |
30,0 |
|
После льна |
58,8 |
58,7 |
0,1 |
128,6 |
57,1 |
|
По кукурузе на зерно |
95,1 |
95,1 |
0,0 |
24,2 |
12,4 |
|
После сафлора |
38,3 |
34,3 |
4,0 |
96,9 |
48,5 |
|
После нута |
69,8 |
69,5 |
0,2 |
63,6 |
36,2 |
|
После гороха |
25,2 |
24,5 |
0,8 |
69,4 |
29,7 |
|
После подсолнечника |
73,8 |
72,0 |
1,8 |
33,2 |
14,8 |
Нами также установлено, что засорённость посевов культур, являющихся предшественниками пшеницы, зависит от нескольких факторов. К ним можно отнести биологические особенности возделываемой культуры, её место в севообороте, сроки и способы посева, характер предпосевной подготовки почвы, приёмы защиты (или их отсутствие) в течение вегетации.
Так, в период всходы-кущение, одной из культур, имеющих чистые посевы, был овёс. Несмотря на то, что в севообороте он высевается 4-й культурой после пара, на одном квадратном метре посева насчитывалось всего 8,9 сорняка. Предпосевная подготовка почвы под овёс была такой же, как под другие зерновые культуры - обработка поля гербицидом Ураган форте с дозировкой 1,5 л/га за 5-7 дней до посева. Однако, эту культуру мы высеваем после завершения посева яровой пшеницы, в конце мая. Это даёт возможность позднее провести предпосевную гербицидную обработку, когда большая часть сорняков уже взошла и уничтожить их (таблица 4).
Вторая зернофуражная культура – ячмень высевалась в те же сроки, что овёс и с той же предпосевной подготовкой поля. Тем не менее засорённость посева ячменя (207,4 шт./м2) в 23 раза превысила засорённость посева овса в этот же период. Здесь уже проявились различия в биологических особенностях зернофуражных культур. Овса (в отличие от ячменя) способен давать дружные, хорошо развитые всходы, обеспечивающие высокую конкурентоспособность этой культуры по отношению к сорнякам.
В период вегетации посевы овса и ячменя гербицидами не обрабатывались. Ко времени уборки засоренность посевов обеих культур практически сравнялась (овёс – 56,1, ячмень – 53,8 сорняков на 1 кв. м.). Правда многолетних сорняков в посевах ячменя было (3,7шт./м2) в 12 раз больше, чем на посевах овса (0,3 шт./м2).
Крупяные культуры: гречиха и просо в опыте высевались по гербицидному пару. Срок посева – первая пятидневка июня. Предпосевная подготовка поля: гербициды (одновременно с зерновыми злаковыми) + культивация СКП-2,1 на глубину 5-6 см, непосредственно перед посевом. Всё это обеспечило чистоту посевов этих культур в начале вегетации (1,0-1,2 сорняка на 1 кв. м посева). В летний период посевы проса и гречихи гербицидами не обрабатывались. Ко времени уборки засорённость посевов обеих культур возросла. Однако на просе насчитывалось 34,8 шт./м2 сорняков, тогда как на гречихе – всего 14,5. Опять проявились различия в биологических особенностях культур. Гречиха при нормальном развитии хорошо заглушает сорняки.
Посевы рапса по гербицидным парам в начале вегетации, до применения гербицидов, имели очень высокую засорённость – 450,6 шт./ м2. Мы полагаем, что это происходит потому, что при отсутствии механических обработок парового поля, семена сорняков, находясь в верхнем сухом слое почвы, не прорастают в год парования. Следующей весной, находясь во влажном слое почвы, они дружно трогаются в рост. Такой характер засорённости часто имеют и посевы пшеницы по гербицидным парам.
Значительно менее сорными в начале вегетации являются посевы этих же культур при возделывании по зерновым предшественникам: лён – 124,9, рапс – 267 шт./м2. Ко времени уборки засорённость посевов рапса и льна под воздей-
Таблица 4. Засоренность посевов сельскохозяйственных культур в различных полях севооборотов
Повышенного внимания в борьбе с засорённостью посевов требуют и зернобобовые культуры: горох и, особенно, нут. Засорённость их посевов в начале вегетации достигала 280,3-393,9 шт./м2. Под влиянием проведённых гербицидных обработок, к периоду уборки, засорённость зернобобовых культур снизилась, но оставалась ещё довольно высокой – 96,5-99,0 шт./м2. Особую проблему представляют собой посевы нута в связи с отсутствием гербицидов против двудольных сорняков на этой культуре.
Требует совершенствования приёмов борьбы с сорной растительностью и пропашные культуры, засорённость посевов которых в начале вегетации очень высокая: кукурузы 201,6286,9, подсолнечника – 517,2 шт./м2. Работа по подбору гербицидов для этих культур нами проводится. На посевах кукурузы, в частности, хорошо сдерживает засорённость гербицид МайсТер Пауэр в дозировке 1,2 л/га.
Приёмы защиты посевов от вредных организмов должны разрабатываться с учётом биологических особенностей самих защищаемых культур, их предшественников и конкретной ситуации фитосанитарного состояния на данном поле. Иллюстрацией к сказанному могут служить и данные, полученные нами в специально поставленном опыте.
В зернопаровых и плодосменных севооборотах на посевах пшеницы мы изучали два варианта защиты растений:
-
1) Без применения химических средств.
-
2) Комплекс пестицидов.
Полученные в опыте данные (таблица 5) сви- детельствуют о том, что засорённость посевов пшеницы без применения химических средств защиты ко времени уборки в среднем по опыту превысила контроль (комплекс защиты) почти в 5 раз. Потеря урожая зерна от негативного воздействия вредных организмов в среднем составила 5,3 ц/га, или 17,9% от урожая на контроле.
Таким образом, засоренность посевов основной зерновой культуры яровой пшеницы в начале вегетации определяется тем, насколько эффективной была борьба с сорняками в посевах предшествующих культур, а в конце вегетации, перед уборкой, ещё и системой защиты в год посева.
Однако, многое зависит и от севооборота и предшествующей культуры. Так, в зернопаровом севообороте засорённость посевов пшеницы без химических средств защиты увеличилась к уборке в 6,8 раза, а потеря урожая составила в среднем 7,8 ц/га, или 27,7 %. В плодосменных севооборотах, соответственно, в 2,5 раза, а потери урожая – всего 3,3 ц/га, или 10,6%.
Комплексная защита посевов пшеницы пестицидами фирмы Bayer Crop Science, в сочетании биологическим воздействием предшественников, на первой и второй культуре после пара, а также после гороха, нута, рапса, льна, обеспечивает гибель сорных растений ко времени уборки на уровне 73,6 – 93,6 % от исходной (в фазу кущения). Это позволяет сохранить 17,9 % урожая.
На повторных посевах пшеницы после пара (более двух лет) эффективность средств защиты снижается до 41 %.
Несмотря на несовершенство системы защиты посевов гороха, нута, рапса, льна, являющихся предшественниками пшеницы, их биологическая роль в борьбе с сорной растительностью (гибель сорняков 61,5 %) существенно превышает роль чистого (гербицидного) пара (39,8 %).
Таблица 5. Урожай зерна яровой пшеницы в различных полях севооборотов в зависимости от приёмов защиты посевов от вредных организмов
|
Место пшеницы в севообороте |
Количество сорняков, шт/м2 |
Урожай зерна, ц/га |
+ - от контроля |
|||
|
Комплекс защиты |
Без защиты |
Комплекс защиты, контроль |
Без защиты |
ц/га |
% |
|
|
По пару |
5,7 |
53,0 |
34,9 |
25,5 |
- 9,4 |
27,0 |
|
После гороха |
11,0 |
29,3 |
32,2 |
27,3 |
- 4,9 |
15,3 |
|
После льна |
23,5 |
84,2 |
31,5 |
30,7 |
- 0,8 |
2,6 |
|
После рапса на м/с |
8,4 |
37,4 |
32,5 |
30,9 |
- 1,6 |
5,0 |
|
После нута |
49,0 |
76,2 |
28,6 |
22,5 |
- 6,1 |
21,4 |
|
2 КПП |
42,5 |
232 |
26,8 |
19,7 |
- 7,1 |
26,5 |
|
4 КПП |
55,5 |
422 |
21,5 |
14,6 |
- 6,9 |
32,4 |
|
В среднем по опыту |
27,1 |
130,8 |
29,7 |
24,4 |
- 5,3 |
17,9 |
В благоприятном по увлажнению 2009 году урожай зерна пшеницы по непаровым предшественникам (горох, нут, рапс на семена, лён) в плодосменных севооборотах с применением полного комплекса химических средств защиты посевов (31,2 ц/га) превысил средний урожай (27,7 ц/га) в зернопаровом 5-польном севообороте на 12,7 %.
Проведённые исследования указывают на возможность усиления биологической роли севооборота в борьбе с сорной растительностью в посевах сельскохозяйственных культур.
Список литературы Прогнозные оценки урожайности озимой пшеницы с учетом рельефа
- Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Росгидромет, 2014. 58 с.
- Lobell D.B., Field C.B. Global scale climate-crop yield relationships and the impacts of recent warming // Environmental Research Letters. 2007. V. 2. P. 014002.
- Huang K. The economic impacts of global warming on US agriculture: the role of adaptation. Working Paper No. 2016-03, February 2016. The University of Adelaide. 40 p.
- Lobell D.B., Burke M.B., Tebaldi C., Mastrandrea M.D., Falcon W.P., Naylor R.L. Prioritizing climate change adaptation needs for food security in 2030 // Science. 2008. V. 319. P. 607-610.
- Lobell D.B., Burke M.B. On the use of statistical models to predict crop yield responses to climate change // Agricultural and Forest Meteorology. 2010. DOI: 10.1016/j.agrformet.2010.07.008
