Современные погодные условия и их воздействие на хозяйственные показатели озимой пшеницы

Озимая пшеница – основная зерновая продовольственная культура Центрального Черноземья. Ежегодно в посевах региона культура занимает 2,2-2,5 млн га, что составляет около 20% всех посевных площадей в Российской Федерации. И эти показатели не предел, т.к. посевы пшеницы в последние годы имеют тенденцию к дальнейшему увеличению [1].

Однако урожайность и валовые сборы зерна в ЦЧЗ, особенно на юго-востоке региона, могут значительно варьировать по годам. Одним из факторов, отрицательно влияющим на количественные и качественные показатели производства зерна озимой пшеницы, являются климатические (гидротермические) условия региона. При этом показатели, их составляющие, – динамическая величина, непостоянная как по годам изучения, так и по фазам развития растений.

Цель работы – характеристика современных климатических условий юго-востока Центрального Черноземья и их воздействие на формирование хозяйствен- ных показателей у растений озимой пшеницы.

Материал и методы исследований. Исследования проведены в 2017 г. (благоприятный год) и 2019 г. (неблагоприятный год) в условиях Каменной Степи (юго-восток Воронежской обл.). В качестве исходного материала использовали несколько поколений сортов озимой пшеницы, созданных в ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП». Среди них Степная 135 (районирована в 1948 г.), Базальт (в Государственном реестре селекционных достижений с 1993 г.), Черноземка 115 (в реестре с 2009 г.), а также Базальт 2 и Черноземка 130 (в реестре с 2019 г.).

Полевые опыты закладывали в селекционном севообороте. Предшественник – чёрный пар. Удобрения – предпосевное (нитрофоска из расчета 200 кг в ф.в. на га) и ранневесенняя подкормка (аммиачная селитра из расчета 100 кг в ф,в. на га). Учетная площадь делянок – 25 м ² , повторность – 4-6 кратная, норма высева – 5 млн всхожих зерен на га. Уборка – комбайном

Сампо-130. Перезимовку растений и элементы структуры урожая определяли с пробных площадок (метровок). Общая площадь метровок, с которых проводили соответствующие анализы на делянке каждого повторения, составила 1 м ² . Статистическая обработка результатов проведена по Б.А. Доспехову [2]. При анализе гидротермических условий использовали данные, полученные в гидрометеорологической обсерватории «Каменная Степь».

Результаты и обсуждение. Воздействие климатических факторов на валовые сборы зерна озимой пшеницы начинаются в предпосевной период. Связаны они с увлажнением почвы перед началом сева, оп- не наступают в начале сентября. О важности предпосевной влажности почвы свидетельствуют данные по занимаемым площадям под культурой, которые уменьшались в годы с засушливым периодом летне-осенней вегетации (август-октябрь) и увеличивались во влажные. При этом в 6070-х гг. прошлого века варьирование площадей посева в Воронежской области было более сильным (от 176 до 929 тыс. га), чем в прошедших годах нынешнего века (309-676 тыс. га).

В таблице 1 приведены данные по температуре воздуха и количеству осадков, которые наблюдались в указанный период вегетации в нашем опыте.

тимальные сроки начала которого в регио-

Таблица 1. Температура воздуха и количество осадков за время осенней вегетации

Год урожая	Август			Сентябрь			Октябрь
	Ф1	М2	%3	Ф1	М2	%3	Ф1	М2	%3
	Температу	ра воздуха, °С
2017	22,5	19,0	118,4	12,5	13,1	95,4	5,7	5,6	101,8
2019	21,7		114,2	17,7		135,1	9,4		167,9
	Осадки, мм
2017	53,2	53	100,4	51,9	35	148,3	31,1	36	86,4
2019	10,9		20,6	60,4		172,6	27,4		76,1

Ф1 – фактическое значение показателя; М2 – многолетняя (1929-1978 гг.);

%3 – отклонение от многолетней, %;

Сравнение провели с многолетними данными, полученными за период с 1929 по 1978 гг. [3], которые отражают климатические условия, отмечавшиеся в 50-70х гг. прошлого века. Указанный период интересен тем, что в это время было разработано большинство из ныне действующих рекомендаций по возделыванию культуры, а площади посевов в регионе стали соответствовать нынешним.

Сев, а также условия осенней вегетации (сентябрь-октябрь) под урожай 2017 г. проходили на фоне температур, соответствующих многолетним значениям, с осадками, которые обеспечили оптимальную влажность почвы для получения своевременных всходов и нормального прохождения осенней вегетации. Условия же для сева под урожай 2019 г. отличались тем, что проходили при повышенных температурах с неравномерным выпадением осадков. Особенно теплым был октябрь, что способствовало увеличению периода осенней вегетации. Недостаток же влаги, который отмечался до начала посева (осадки августа составили всего 20,6% нормы), был компенсирован их обилием в сентябре (172,6% от нормы).

На наш взгляд, условия для сева под урожай 2019 г. отражают современные тенденции в изменении климата, следствием потепления которого является увеличение периода осенней вегетации. Это ведет к изменению сроков сева, который теперь можно начинать позже обычного срока (например, во 2-й, а при наличии прогнозов и даже 3-й декадах сентября) без риска снижения продуктивности, что не рекомендовалось в середине прошлого века. Следовательно, зависимость сева от недостатка влаги в почве к началу сентября, связанного с малым количеством осадков в августе, становится меньше, т.к. удлинение периода между уборкой и посевом увеличивает вероятность выпадения необ- ходимых для нормального появления всходов осадков.

Помимо изменений в климатических условиях осенней вегетации, происходят изменения и в период прекращения активной вегетации с ноября по март (табл. 2). Температурные условия в зимние месяцы, а также в марте становятся теплее. При этом температура последнего осеннего месяца (ноября) фиксируется несколько ниже многолетних значений. На фоне общего роста температур отмечается увеличение и суммарного количества осадков за весь период прекращения вегетации.

Таблица 2. Температура воздуха и количество осадков за время прекращения активной вегетации

Годы	Ноябрь		Декабрь		Январь		Февраль		Март
	Ф 1	±	Ф 1	±	Ф 1	±	Ф 1	±	Ф 1	±
	Температура воздуха, °С
2017	-1,5	-0,1	-7,2	±0	-6,9	+3,0	-6,8	+2,9	+3,1	+7,6
2019	-2,0	-0,6	-5,5	+1,7	-7,3	+2,6	-3,8	+5,9	+0,4	+4,9
	Осадки, мм
2017	58,9	+23,9	33,8	-1,2	31,3	+1,3	25,4	+0,4	28,7	+3,7
2019	8,1	-26,9	48,2	+13,2	58,9	+28,9	13,0	-12,0	36,8	+11,8

Ф1 – фактическое значение показателя;

Чтобы лучше разобраться в процессах, происходящих с климатическими условиями за период прекращения активной вегетации озимой пшеницы в настоящее время, мы провели сравнительный анализ ряда показателей, характеризующих ход перезимовки культуры. Для этого отобрали два десятилетних периода (19601969 гг. и 2010-2019 гг.), временная разница между которыми составила 50 лет (табл. 3).

Таблица 3. Характеристика условий перезимовки озимой пшеницы

Показатель	Годы наблюдений
	1960-1969	2010-2019
Дата прекращения осенней вегетации	31.10	3.11
Дата установления снежного покрова	9.12	9.12
Продолжительность бесснежного периода после прекращения осенней вегетации, сут.	39	36
Среднесуточная температура воздуха за период “конец осенней вегетации – установление снежного покрова”, °С	-0,7	-1,5
Дата схода снежного покрова	26.03	23.03
Продолжительность периода залегания снежного покрова, сут	107	104
Высота снежного покрова к концу зимы, см	7,5	16,0
Дата возобновления весенней вегетации	6.04	8.04
Продолжительность периода “конец осенней вегетации – начало возобновления весенней вегетации”, сут	157	156
Среднесуточная температура воздуха за период “конец осенней вегетации – начало возобновления весенней вегетации”, °С	-5,0	-3,4

Анализ подтверждает вывод о том, что следствием потепления стала тенденция к росту продолжительности осеннего периода вегетации. В то же время дата установления снежного покрова не изменились. Следовательно, бесснежный период после прекращения осенней вегетации сократился. При этом сокращение бесснежного периода произошло на фоне достаточно сильного (с -0,7 до -1,5 С°) понижения температуры воздуха в этот период.

Более высокие температуры зимой и ранней весной ведут к сокращению продолжительности залегания снега на поле. При этом общая продолжительность периода “конец осенней вегетации – возобновление весенней вегетации”, практически, не изменилась из-за несколько более позднего срока возобновления вегетации. Среднесуточная температура воздуха за период прекращения вегетации повысилась с -5,0 до -3,4 С°. Рост количества осадков нашел свое выражение в увеличении толщины снежного покрова на поле. К концу зимы его высота в истекшем десятилетии составила в среднем 16 см вместо 7,5 см, которые отмечались в 60-е гг.

Проведенный анализ приводит к корректировке представлений о негативных факторах перезимовки, действующих на растения во время зимних стрессов. Так, в 50-60-х гг. прошлого века главными причинами снижения зимостойкости в ЦЧЗ считались низкие температуры при недостаточном снежном покрове (вымерзание), а также резкие колебания температур в период зимовки, когда перепады температур вместе с осадками в виде дождей могут привести к образованию губительной ледяной корки [4]. В настоящее же время значительную угрозу стали представлять резкие перепады температур в процессе позднеосенней вегетации, а также выпре-вание и поражение снежной плесенью в ходе зимы и ранней весной. Воздействие вымерзания и ледяной корки не исчезло, но их негативное влияние ослабло.

При этом тенденции к повышению температуры воздуха и увеличению количества осадков в период прекращения активной вегетации создают в настоящее время более благоприятные условия для перезимовки озимой пшеницы в регионе, чем в середине прошлого века.

Метеорологические условия за годы исследований в весенне-летний период вегетации, как и в другие периоды, были различны (табл. 4).

Благоприятными оказались условия 2017 г. Соответствующие гидротермические коэффициенты (ГТК) были больше или равны 1 на протяжении апреля, мая и июня (фазы «весеннее кущение – молочная спелость»). При этом температурный фон был близок к многолетним значениям (за исключением апреля в фазу весеннего кущения), а осадки превысили норму.

Таблица 4. Гидротермические условия за время весенне-летней вегетации

Годы Апрель Май Июнь Июль з1        \ %2   \ ГТК з* %** ГТК з* %** ГТК з* %** ГТК Температура воздуха, °С 2017 8,0 143 - 13,3 95 - 17,2 96 - 21,0 104 - 2019 9,9 177 - 17,1 122 - 22,2 123 - 19,4 97 - Осадки, мм 2017 32,8 103 2,4 48,5 113 1,3 50,0 94 1,0 53,5 94 0,8 2019 18,1 57 0,9 40,3 94 0,8 34,2 65 0,5 108 189 1,8 з1 - значение показателя; %2- процент от нормы;

Май и июнь в 2019 г. были неблагоприятными. Фазы развития растений от начала выхода в трубку до начала восковой спелости проходили в эти годы в засушливых условиях. Температура с апреля по июнь была выше нормы. Обильные осадки и понижение температуры в июле произошли после того, как пшеница достигла хозяйственной спелости.

Сравнивая вегетационные периоды 2016/2017 гг. и 2018/2019 гг., можно сделать следующие выводы. Условия осенней вегетации и перезимовки способствовали получению нормальных всходов и формированию оптимальной густоты растений. Различия отмечены в условиях весенне- летней вегетации, которые в 2019 г. характеризуются как засушливые.

Как же повлияли засушливые условия 2019 г. на формирование хозяйственных показателей у озимой пшеницы?

Отрицательное влияние отмечено на урожайность. В зависимости от сорта она уменьшилась на 45,2-56,1% в сравнении с результатами 2017 г. (табл. 5). Из элементов структуры урожая заметно снизилась крупность зерна, показатель массы 1000 зерен оказался ниже на 11,6-27,4%. Негативно отразились засушливые условия и на высоте растений, которая стала ниже на 4,4-26,7%.

Таблица 5. Хозяйственные показатели озимой пшеницы

сЗ & о	3 о v ч 2 s £ § ™ о	1    03 сЗ Н s g	2 о с S >S го о	СЗ :   г Q СО 2 о а Дои Sop	° ® 2 о v Н V	и	s + Щ S §	1 Л о н н ч U s со
Степная 135	2019	2,83	80,1	33,5	124,9	13,9	34,1	66
	2017	5,32	84,4	37,9	130,6	13,1	28,6	52
	±	-2,49	-4,3	-4,4	-5,7	+0,8	+5,5	+14
	± %	-46,8	-5,1	-11,6	-4,4	+6,1	+19,2	+26,9
Базальт	2019	2,65	77,8	39,3	87,8	14,0	31,7	88
	2017	6,04	75,2	53,6	114,9	12,8	30,6	74
	±	-3,39	+2,6	-14,3	-27,1	+1,2	+1,1	+14
	± %	-56,1	+3,5	-26,7	-23,6	+9,4	+3,6	+18,9
Крастал	2019	3,37	75,4	32,8	83,2	15,1	30,3	76
	2017	6,72	78,8	45,2	101,1	12,5	26,8	60
	±	-3,35	-3,4	-12,4	-17,9	+2,6	+3,5	+16
	± %	-49,9	-4,3	-27,4	-17,7	+20,8	+13,1	+26,7
Чернозёмка 115	2019	3,74	68,6	35,4	97,3	13,2	28,3	74
	2017	6,83	61,0	45,4	107,8	11,8	26,5	66
	±	-3,09	+7,6	-10,0	-10,5	+1,4	+1,8	+8
	± %	-45,2	+12,5	-22,0	-9,7	+11,9	+6,8	+12,1
Чернозёмка 130	2019	3,90	74,8	39,0	94,5	12,9	31,3	78
	2017	7,23	78,8	50,2	106,7	11,8	26,6	68
	±	-3,33	-4,0	-11,2	-12,2	+1,1	+4,7	+10
	± %	-46,1	-5,1	-22,3	-11,4	+9,3	+17,7	+15,1
Базальт 2	2019	3,93	74,7	39,3	94,4	12,6	28,8	72
	2017	7,46	80,8	52,7	109,7	12,1	28,6	64
	±	-3,53	-6,1	-13,4	-15,3	+0,5	+0,2	+8
	± %	-47,9	-7,5	-25,4	-13,9	+4,1	+0,7	+12,5
НСР 0,95 *		0,31	7,4	2,3	5,1	1,3	3,9	6,3

НСР 0,95 * - отклонения для измеренных величин

В то же время показатели качества зерна в условиях 2019 г. улучшились. Показатели содержания белка и клейковины в зерне, стекловидности стали выше на 4,120,8; 0,7-19,2 и 12,1-26,9 % соответственно.

Таким образом, засушливые условия, которые сложились в весенне-летнюю вегетацию 2019 г., негативно отразились на урожайности и ряде элементов структуры урожая, но положительно на формировании качества зерна. При этом отклонения в показателях различны по величине и имеют выраженные сортовые различия.

Дополнительные сведения о воздействии засухи на урожайность и элементы структуры урожая, а также морфологию стебля в условиях юго-востока ЦЧЗ приведены нами ранее [5].

Оценка в целом метеоусловий последнего десятилетия (2010-2019 гг.) дала основание для следующих выводов.

Неблагоприятные по влагообеспеченно-сти условия к началу проведения сева отмечены в половине (2010, 2011, 2014, 2016

и 2019 гг.) из наблюдаемых лет изучения. Повышенные, в сравнении с многолетней, температуры во время прекращения активной вегетации отмечали в 2014, 2015, 2016, 2018 и 2019 гг. В остальные годы лишь в отдельные месяцы температура была ниже обычных значений. Периодов прекращения вегетации с низкими (ниже многолетних значений) температурами во все месяцы отмечено не было. В целом наблюдается тенденция к увеличению температур в период прекращения активной вегетации, связанного с перезимовкой. Засуха различной степени тяжести во время весенне-летней вегетации отмечена в 2010, 2011, 2012, 2014, 2018 и 2019 гг.

Данные проведенного анализа дают основания для заключения о том, что наблюдающиеся тенденции в изменении климата на юго-востоке ЦЧЗ в целом способствуют улучшению условий для возделывания озимой пшеницы.

В период осенней вегетации это выражается в удлинении периода между уборкой и посевом, что дает возможность про- ведения сева в более поздние сроки (на декаду и, возможно, более). А при более поздних сроках сева увеличивается вероятность выпадения необходимых для нормального появления всходов осадков, что снижает риски сильного сокращения посевных площадей из-за осенней засухи.

Повышение температуры воздуха и увеличение количества осадков в период прекращения активной вегетации создают в настоящее время более благоприятные условия для перезимовки озимой пшеницы ябрь), а также выпревание и поражение снежной плесенью в ходе зимы и ранней весной. Воздействие вымерзания и ледяной корки не исчезло, но их негативное влияние ослабло.

Негативно отражаются на производстве зерна засухи в весенне-летний период. В нашем опыте снижение произошло, практически, в 2 раза (на 45,2-56,1%), но может быть и больше, как, в 2010 г., когда урожайность у лучших образцов не превысила всего 2 ц/га. При этом, однако, в зависи- в регионе, чем в середине прошлого века. При этом значительную угрозу стали представлять резкие перепады температур в процессе позднеосенней вегетации (но-

мости от степени тяжести засухи и ее продолжительности, могут создаваться условия, при которых происходит улучшение качества заготавливаемого зерна.