Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ Симоненко Е. И

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ Симоненко Е.И.

Адаптация аграрного производства к изменениям климата требует комплексного исследования характера и тенденций изменения метеорологических параметров, их влияния на вегетацию и урожайность озимой пшеницы. Анализ построенной динамической эконометрической модели свидетельствует о том, что она адекватно описывает динамику урожайности озимой пшеницы по Украине с учетом природно-климатической характеристики и имеет высокие прогнозне характеристики.

Текст научной статьи

Современная продовольственная ситуация в мире и прогнозируемые изменения климата требуют объективного анализа и оценки их влияния на состояние основных агроресурсов и производство сельскохозяйственной продукции, в частности зерна. Украина с ее высоким природно-ресурсным потенциалом должен выполнять не только национальную, но и важную общемировую миссию по продовольственной безопасности. Проблеме анализа временных рядов метеорологических факторов посвящено множество работ в нашей стране и за рубежом, в которых использованы такие классические методы, как статистический, фрактальный и спектральный (1). Основными показателями продукции растениеводства является урожайность и валовой сбор. Под влиянием многих факторов в естественных условиях выращивается продукция сельскохозяйственного производства, которую можно объединить в следующие основные группы: 1) производственно-агротехнические; 2) грунтовые; 3) агрометеорологические. Все эти факторы определяют урожайность, валовой сбор, качество продукции, ее стоимость, уровень рентабельности и существенно влияют на экономическое развитие общества, его продовольственной безопасности, а также безопасности жизни людей (2). Среди этих факторов природно-климатические характеристики играют важную роль в формировании урожайности сельскохозяйственных культур, они вызывают существенное влияние на ее колебания (3). Построим простую линейную эконометрическую модель, описывающую связь между урожайностью озимой пшеницы и средней майской температурой. Введем следующие обозначения: - урожайность озимой пшеницы, - ссреднемесячная температура за май. Эконометрическая модель имеет вид:. Проведем расчет используя пакет АНАЛИЗ ДАННЫХ и электронные таблицы MS Excel. Для получения прогнозного значения урожайности Y мы использовали функцию ТЕНДЕНЦИЯ. Оценки параметров модели для отрезка 2000-2014 годов были получены с помощью функции РЕГРЕССИЯ. Значения параметров модели: Средние ошибки для этих параметров составляют Значения статистик параметров равняются . Первый параметр будет значущим при уровне значимости 0,3, а второй при уровне значимости 0,2. Используя уравнение регресси получим прогнозное значение урожайности для 2014 года 28,8 (ц/га). Фактическое значение урожайности Y = 37,6 (ц/га). Ошибка прогноза становит 8,8 ц/га или 23,4%. Это достаточно высокая точность. Для сравнения укажем, что лучшая точность получена в авторегрессионном прогнозировании с горизонтом 1 год составляет 27%. Но низкое значение коэффициента детерминации свидетельствует о низком качестве модели. Хотя, при этом, F- критерий подтверждает значимость построенной модели для уровня значимости 0,2. Если выборка подчиняются нормальному закону распределения, значимость каждого коэффициента регрессии в статистическом смысле определяют с помощью t- статистики по формуле: . Где ܭ оценка параметра построенной модели, полученная в ходе компьютерного расчета; - нулевая гипотеза по отношению значения этого коэффициента; - стандартная ошибка оценки параметра. Чем меньше значение стандартной ошибки, тем лучше оценка параметра модели. Важным критерием оценки качества модели является MAPE - средняя абсолютная погрешность прогнозирования временного ряда за N шагов , где ܭ модельный ряд данных, ܭ фактическое значение уровня ряда; - длина часового ряда. Оценить адекватность модели к исследуемому процессу позволяет анализ остатков модели. Результаты тестирования критериев остатков парной регрессионной модели урожайности озимой пшеницы по Украине от средней температуры мая (1990-2014 годы) приведены в табл.1. Таблица 1 Проверка на адекватность линейной эконометрической модели Год X Y ui ui2 Точки пиков (ui˗ui-1)2 2000 12,7 19,8 32,492 -12,69 161,086 - - -0,641 2001 11,2 31 30,1901 0,8099 0,655947 - 182,3005 0,0261 2002 9,9 30,5 28,1951 2,3049 5,31238 1 2,234888 0,0756 2003 6,9 14,7 23,5914 -8,891 79,05698 1 125,3562 -0,605 2004 9,1 31,7 26,9675 4,7325 22,39679 1 185,6113 0,1493 2005 10,3 28,5 28,809 -0,309 0,095464 - 25,41668 -0,012 2006 9,7 25,3 27,8882 -2,588 6,698903 - 5,194989 -0,102 2007 9 23,4 26,814 -3,414 11,65552 1 0,681936 -0,146 2008 10,7 36,7 29,4228 7,2772 52,95758 1 114,302 0,1983 2009 11,1 30,9 30,0366 0,8634 0,745397 - 41,13724 0,0279 2010 10,3 27,3 28,809 -1,509 2,276997 1 5,627977 -0,055 2011 10,2 30,4 28,6555 1,7445 3,043231 1 10,58499 0,0574 2012 11,8 28,9 31,1108 -2,211 4,887824 1 15,64462 -0,076 2013 10,3 33,9 28,809 5,091 25,91857 - 53,31731 0,1502 2014 10,3 37,6 28,809 8,791 77,28217 - 13,69 0,2338 Сума 9,9476E-14 454,0697 8 781,1007 2,5553 Согласно данным таблицы имеем следующие оценки. Среднее значение ряда остатков . Согласно критерию Кендалла количество поворотных точек для случайного ряда длиной определяется соотношением . Стандартное отклонение для этого критерия определяется соотношением . Фактическое количество поворотных точек составляет 8 и это число входит в интервал . Итак свойство случайности остатков выполняется с вероятностью 0,95. Для проверки независимости уровней ряда остатков воспользуемся критерием Дарбина-Уотсона и рассчитаем его фактическое значение по формуле Полученное значение критерия сравниваем с двумя табличными уровнями: нижним и верхним .Поскольку , тогда по критерию Дарбина-Уотсона ряд остатков независимый, тоесть автокореляция отсутствует. Проверить соответствие случайной составляющей ряда нормальному закону распределения можно с помощью RS-критерия: , где - максимальное значение ряда остатков; - минимальное значение ряда остатков; - среднеквадратическое отклонение значений ряда остатков. Для нашого примера . Расчитанное значение RS попадает в интервал между нижней табличной границей (HM=3,18) и верхней ( BM=4,49), тоесть Приходим к выводу, что свойство нормального распределения остатков выполняется. Для характеристики точности построенной модели рассчитаем показатель средней относительной ошибки аппроксимации Эта погрешность равна 17%, что свидетельствует о достаточно хорошее качество прогноза. Для анализа качества построенной модели рассчитаем относительный показатель замещения прогноза: Поскольку он стремится к 0, тогда можно утверждать о высоких прогнозных качествах модели. Итак, по совокупности критериев можно сделать вывод, что парная регрессионная модель адекватно описывает динамику урожайности озимой пшеницы по Украине. Для повышения детерминированности модели в нее следует включить дополнительные факторы. Это могут быть либо другие метеорологические факторы, или же лаговые переменные, которые учитывают цикличность урожайности. Их включение в модель может значительно повысить ее качество.

Влияние погоды на урожай озимой пшеницы

Озимая пшеница относится к семейству Мятликовые. К настоящему времени наукой установлено всего 22 вида озимой пшеницы, из которых наибольшее распространение имеют 2: пшеница твердая (Triticum durum) и пшеница мягкая (Triticum sativa). Они имеют большое количество разновидностей, форм и сортов. Как правило, к твердой пшенице больше относится яровая пшеница.

Пшеница представляет собой однолетнее прямостоячее злаковое растение высотой от 0,3 до 1,2 м. Размножается семенами (зерновками), которые прорастают 3-6 зародышевыми корнями, играющими большую роль в жизнедеятельности растения.

Корневая система - мочковатая, располагается в верхнем пахотном слое почвы, но проникает на глубину 120-200 см.

Стебель озимой пшеницы - соломина, округлой формы, полый и по всей длине разделен узлами (кольцеобразные утолщения) на 5-6 участков (междоузлия), длина которых возрастает вверх по стеблю. Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую - в верхней. Прочность стебля разная, она зависит от состава механической ткани. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком. Язычок, плотно прилегая к стеблю, препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки, охватывающие стебель. Язычок у пшеницы короткий, ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками. По строению язычка и ушек большинство хлебных злаков различаются между собой в ранней фазе развития - кущения [19].

Цветок имеет две цветковые чешуи - нижнюю, или наружную (у остистых сортов она несет ость), и верхнюю, или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки; у основания цветковых чешуи имеются еще две небольшие тонкие пленки, набухание которых во время цветения обусловливает раскрытие цветка.

Цветение у пшеницы наступает сразу вслед за колошением. Оно начинается с центра колоса, затем распространяется одновременно вверх и вниз. Цветение может быть закрытым (при пасмурной или дождливой погоде) или открытым. Преобладает самоопыление.

Плод пшеницы - голая зерновка (зерно). Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами. Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка. Зародыш по сравнению с эндоспермом невелик и составляет у пшеницы 1,5-2,5% массы зерновки. Масса 1000 зерен - 30-50 г [28].

Биология культуры является основой построения ее технологии возделывания (комплекс агротехнических приемов, выполняемых в определенной последовательности, направленный на удовлетворение требований биологии культуры и получения высокого урожая заданного качества). С учетом этого необходимо знать биологические особенности возделываемой культуры, т.е. отношение ее к факторам жизни (свет, тепло, влажность, питание, воздух).

Среди зерновых культур озимая пшеница является наиболее требовательной к факторам внешней среды. В отдельные годы при резком отклонении погодных условий от оптимальных наблюдается гибель ее посевов на значительной площади. Требования озимой пшеницы к почвам, температуре, влаге и другим факторам в течение вегетационного периода изменяются в зависимости от возраста растений, погодных условий.

Озимая пшеница требовательна к свету и относится к растениям длинного дня. Под действием солнечного света происходят процессы фотосинтеза, благодаря которым в растительном организме накапливаются белки, жиры, углеводы.

При оптимальном количестве солнечного света растения хорошо кустятся, листья принимают зеленую окраску.

Недостаток освещения в осенний период способствует разрастанию первого (нижнего) междоузлия и образованию листа кущения ближе к поверхности почвы, что снижает зимостойкость растения.Недостаточная весенняя освещенность растений приводит к чрезмерному вытягиванию нижних междоузлий и полеганию растений. При недостаточном освещении во время налива и созревания ухудшается качество зерна, что зачастую происходит в загущенных посевах. Освещенность посевов зависит от густоты стояния растений на 1 га. Загущенные посевы снижают освещенность.

Температура является важным фактором развития. В разные периоды вегетации озимая пшеница предъявляет неодинаковые требования к температурному режиму.

Культура эта холодостойкая. Зерно озимой пшеницы прорастает при 1-2°С, а ассимиляционные процессы начинаются при 3-4°С. Но для нормального прорастания и появления всходов оптимальна температура в 12-15°С. При температуре 14-16°С и достаточной увлажненности почвы, первые всходы появляются через 7-9 дней. Благоприятный для посева пшеницы календарный срок со среднесуточной температурой воздуха 14-17°С.

Зимой, при хорошем закаливании, пшеница выдерживает понижение температуры на глубине узла кущения до минус 16-18°С, а высоко морозостойкие сорта - до минус 20°С. Однако высокой морозостойкостью отмечается только те растения, которые хорошо раскустились (2-4 побега) и накопили в узлах кущения до 30-35% сахаров. Переросшие растения, образовавшие осенью 5-6 побегов, теряют морозоустойчивость, повреждаются или погибают. В зимний период озимая пшеница вымерзает при минус 17-19°С без снежного покрова, а с ним выдерживает до минус 25°С.

Весной при возобновлении роста для озимой пшеницы благоприятной является 12-15°С, выше 25°С отрицательно влияет на прохождение отдельных фаз роста растений.

В фазу выхода в трубку требуется 15-16°С, при минус 7-9°С - повреждается главный стебель и растение может погибнуть.

В период колошения (цветения), озимой пшенице необходимо 18-20°С, при 35-40°С и большой сухости воздуха во время налива зерна, оно получается мелким и щуплым [11].

В период созревания зерна благоприятной температурой считается 22-25°С.

Озимая пшеница требовательна к влаге в течение всей вегетации. Однако потребление влаги в течение вегетации идет неравномерно и зависит от возраста, интенсивности роста и развития, густоты растений, температуры, развития корневой системы и наличия влаги в почве. Озимая пшеница лучше использует осенние и зимние осадки, потребляет значительно больше влаги, чем яровая. Это связано с тем, что у нее более продолжительный вегетационный период, и она формирует более высокий урожай сухой массы.

Коэффициент транспирации - 400-500. В благоприятные по влажности годы он снижается до 300, а в неблагоприятные повышается до 600-700. Лучшая влажность почвы 70-80% [10].

При прорастании семян, поглощает воды 50-55% от своей массы. Большой вред посевам наносит недостаток влаги в почве во время прорастания семян и появления всходов. Всходы при таком состоянии увлажнения будут изреженные. Дефицит влаги в период кущения снижает продуктивную кустистость.

До 70% всей влаги, потребляемой за вегетацию, озимая пшеница расходует в период от весеннего отрастания до колошения. Критический период по отношению к влаге - выход в трубку-колошение. Дефицит влаги в период колошения и цветения снижает зернистость колоса. При продолжительном увлажнении снижаются темпы роста.20% влаги озимая пшеница расходует в период от цветения до восковой спелости зерна.

Высокий урожай озимой пшеницы можно получить при условии, если весенние запасы влаги в метровом слое почвы составляют 200 мм, а на период колошения - не менее 80-100 мм [20].

Хорошо растет озимая пшеница и формирует высокую урожайность на плодородных почвах с высоким содержанием гумуса (не ниже 2%) и элементов минерального питания. Лучшими для пшеницы являются черноземные, каштановые, темно-серые оподзоленные почвы среднесуглинистые механического состава с нейтральной реакцией среды (рН 6,0-7,5). Плохо удается на кислых почвах тяжелого механического состава.

Озимая пшеница кустится осенью и весной. Пониженная температура воздуха (до 6-10°С) при достаточной влажности, а также повышенная облачность задерживают общее развитие растений, но способствуют более интенсивному кущению. Кущение значительно повышается при внесении азотных удобрений и при посеве крупными семенами. В благоприятных условиях произрастания одно растение образует 3-5 стеблей.

В переходный осенне-зимний период для развития озимой пшеницы наиболее благоприятна сухая ясная и теплая погода днем (до 10-12°С) с понижением до отрицательных температур ночью, это способствует большему накоплению углеводов, прохождение закалки и лучшей перезимовке.

При понижении среднесуточной температуры воздуха до 4-5°С осенний рост озимой пшеницы приостанавливается. Весной при повышении температуры до 5°С пшеница начинает расти и дополнительно кустится. Для озимой пшеницы очень опасны резкие колебания температуры ранней весной, когда днем она поднимается до 10°С, а ночью падает до минус 10°С.

Выход в трубку (4-7 этапы органогенеза) у озимой пшеницы начинается через 25-35 дней после весеннего отрастания, колошение (8 этап органогенеза) - через 30 дней после выхода в трубку. Цветение (9 этап органогенеза) пшеницы начинается через 2-3 дня после колошения и продолжается около недели. Продолжительность формирования, налива и созревания зерна (10-11 этапы органогенеза) около 30-35 дней, зависит от погодных условий и особенностей сорта. При дождливой и прохладной погоде этот период удлиняется, а при засушливой - сокращается.

Общая сумма положительных температур от посева до полной спелости составляет 1850-2200°С. Продолжительность вегетационного периода (включая зиму) составляет - 275-350 дней [11].

Урожайность озимой пшеницы и прочих зерновых

Пшеница - одна из самых ценных сельскохозяйственных культур в продовольственном и кормовом растениеводстве России. Ведь зерно и отруби пшеницы содержат большое количество протеина и являются ценным продуктом для человека, а также полезным кормом для животных. Немаловажное значение имеет и солома, которая используется в коровниках, как подстилка для скота. Кроме того из соломы делают бумагу и другие товары потребительского значения.

Самой ценной разновидностью пшеницы - является озимая пшеница. Она имеет важное значение в полевом севообороте и занимает важную роль в организационно-хозяйственной деятельности, ведь большая часть полевых работ осуществляется осенью - благодаря этому весной уменьшается загруженность посевной техники и персонала. Так как озимая пшеница рано созревает, то посевы не подвергаются летней засухе. Подготовительные работы для следующего посева выполняются максимально качественно.

Увеличение производства зерна

Самая главная задача сельского хозяйства - это увеличение производства зерна. Для этих целей используются новые прогрессивные технологии, которые помогают получить стабильно высокий урожай зерновых культур, независимо от неблагоприятных погодных условий. И это имеет очень важное значение в тех местах, где посевные площади находятся в рискованных, не стабильных районах.

Влияние погоды

В регионах с нестабильными погодными условиями зерновым культурам необходимо предоставить достаточное количество важных органических, минеральных удобрений, хорошую плодородную почву с достаточной влажностью. Что касается озимой пшеницы, то на её развитие влияет масса погодных факторов: вымерзание почвы, ранние весенние заморозки, ранняя засуха, выпаривание, выпревание, а также повреждение посева патогенами.

Влияние сорта

Как показывает практика, при одинаковых условиях выращивания различные сорта зерновых культур показывают разную урожайность. Однако, высокоурожайные сорта требуют от почвы множество питательных элементов, имеющих решающее значение для полноценного развития растений. Поэтому сорт выращиваемой культуры должен соответствовать питательности и составу почвы.

Именно поэтому к выбору сорта зерновой культуры необходимо подходить крайне ответственно, тем более когда хозяйство не имеет финансовых возможностей для приобретения и внесения в почву хороших (и дорогих) минеральных удобрений, которые могли бы обеспечить комплексную защиту молодым посевам. Таким образом, часто более рационально выращивать неприхотливые сорта, которые будут отличаться максимальной выносливостью к погодным условиями и небольшому питательному потенциалу почвы.

Влияние удобрений

Озимая пшеница, как и любое другое культурное растение, нуждается в подкормке комплексом минеральных удобрений. В этот комплекс входят множество необходимых элементов, которые требуются растению в разные временные периоды и в определенном количестве. Естественно, что следование графику внесения удобрений, положительно скажется на урожайности пшеницы, впрочем как и любого другого растения.

Стоит заметить, что невнесение или несвоевременное внесение (например при низкой температуре земли) удобрений в почву отрицательно скажется на количестве и качестве урожая, так как растение просто не сможет вобрать в себя все необходимые микроэлементы. Однако, во многих случаях проблему питания растений можно решить, если использовать специальные хелатные микроудобрения, которые вносятся до наступления вегетативного периода растений. Главные преимущества подобных удобрений в том, что они усваиваются на 90% (обычные удобрения на 30-40%) и насыщают растения всеми важными элементами: железом, марганцем, медью, цинком, бором, молибденом и кобальтом.

Защита от вредителей

Также следует обратить особое внимание на средства защиты растений от вредителей, ведь их роль также очень важна для получения высокой урожайности любой сельскохозяйственной культуры, в том числе и озимой пшеницы, и провести основные мероприятия по защите от вредителей:

• Соблюдение севооборота - размещение посевов по "лучшим предшественникам" (например, зернобобовые) и пространственное разнесение различных культур (например, озимой пшеницы и яровой). Эта мера сократит заселённость посевов специализированными вредителями.
• Протравливание семян инсектицидами перед посевом в случае высокой численности вредителей или внесение в почву во время посева гранулированных препаратов против почвообитающих вредителей.
• Проведение весеннего комплекса мер, направленных на быстрое и дружное развитие всходов - ранее боронирование полей; предпосевное протравливание семян при высокой численности проволочников в почве; посев высококачественными семенами; использование устойчивых к вредителям сортов; посев яровых зерновых в оптимально ранние сжатые сроки; соблюдение оптимальной нормы высева и глубины заделки семян; прикатывание почвы после посева; подкормка ослабленных посевов озимых удобрениями. Это позволит растениям окрепнуть к периоду массового появления ранних вредителей.
• Отлов и уничтожение сусликов и мышевидных вредителей с помjщью отравленных приманок, капканов и заливки нор водой.
• Опрыскивание посевов инсектицидами при высокой численности некоторых типов вредителей, в частности хлебных блошек и злаковых мух, перезимовавших имаго черепашки и пьявицы, злаковых тлей и трипсов, личинок черепашки, хлебных жуков, гусениц зерновых совок.
• Уборка урожая в оптимально ранние сжатые сроки с быстрым подбором и обмолотом валков. Это значительно снижает потери урожая от черепашки, зерновых совок, хлебных жуков.

К тому же не стоит забывать про фитосанитарное состояние поля, чтобы контролировать вредителей и не допускать их размножения. Но, к сожалению, не все фермеры делают своевременный фитосанитарный анализ своего землевладения, поэтому начинают борьбу с вредителями уже после их размножения на растениях, тем самым теряя урожай.

Урожайность пшеницы с 1 га по регионам. Влияние погодных условий на урожайность пшеницы. Влияние сроков посева на урожайность озимой пшеницы

Урожайность зерновых в СССР по сравнению с Российской Империей поднялась с 6-7 ц/га в конце ее существования до 15 ц/га в конце существования советской власти. То есть, в два - два с половиной раза. Основной подъем пришелся на период правления Хрущова и Брежнева - за счет химизации сельского хозяйства и использования новых сортов зерновых. (В Российской Имерии массово производилась не более прихотливая к климатическим условиям пшеница, из которой получается белый хлеб, а рожь, из которой получается черный хлеб; белый хлеб был "для господ"; введение в повседневный обиход людей белого хлеба - так, что он почти заместил собою хлеб черный - это заслуга совесткой власти; впрочем, тут есть и недостатки: рожь дает бы более обильные урожаи в условиях России и менее прихотлива к климатическим условиям). И при этом СССР, напомним, еще импортировал где-то 20 млн. тонн зерна в год! И зерна не хватало СССР для развития собственного животноводства - то есть, в первую очередь для производства мяса. Повышение урожайности во время правления Путина - это, по-видимому, результат благоприятных климатических условий: ведь использование химических удобрений сократилось, сократились посевные площади, ухудшилась обеспеченность села сельскохозяйственной техникой - с чего бы тогда урожаям возрасти. Так что пока Путину везет с погодой. Видно также, что раскулачиваение (то есть, устранение "крепких собственников") и коллективизация, а также массовый забой скота (что повлекло к уменьшению количества получаемых органических удобрений) в среднем почти никак не сказались на урожайности зерновых - то есть, на эффективности хозяйствования. Следует учесть также, что повышение урожайнсти "съедалось" увеличением населения - так, что в среднем на душу населения рост производства зерновых в России был не столь значителен; однако увеличение производства зерновых все-таки перекрывало рост населения.
Тако объясните: каким образом Российская Империя черти сколько людей кормила по всему миру экспортом хлеба и с какой стати при Путине россия вновь стала экспортировать зерно, если СССР в конце своего существования импортиовал по 20 млн. тонн зерна и его еще не хватало для развития животноводства?! Ответ прост: "недоедим, но вывезем". Этого принципа, по-видимому, и придерживался св. Николай II и его предшественники на троне.

Оригинал взят у polit_ec в Урожайность хлебов в России за 200 лет

Кто знает, сколько центнеров с гектара составляет урожай «сам-шесть»? Какого прогресса добились русские крестьяне после отмены крепостного права и какого сталинские колхозники? Интереснейшие данные об урожайности зерновых в нашей стране за период с 1795 по 2007 год опубликованы в академической монографии: Растянников В.Г., Дерюгина И.В. Урожайность хлебов в России. М., 2009 . Это уже не первая работа известных специалистов по проблемам истории сельскохозяйственной статистики. В ней собран и проанализирован огромный массив информации, который позволяет проследить тенденции такого важнейшего показателя, как урожайность зерновых, более чем за два века российской истории.

Для исторических сравнений крайне важно пользоваться сопоставимыми данными. Между тем методика сельскохозяйственной статистики в нашей стране неоднократно менялась.

Известно, что царская статистика значительно занижала реальные объемы производства. В этом сказывались и проблемы учета, и нежелание крестьян раскрывать «начальству» подлинное положение своих хозяйств. Напротив, статистика советского времени известна масштабными приписками - и не только отдельных руководителей, которые хотели отчитаться об успешном выполнении плана, но и на государственном уровне, чтобы доказать преимущества социализма.

Например, в сталинские годы учитывался урожай на корню, который «представляет собой весь урожай в поле, до последнего зерна. Это тот урожай, который может быть собран, если бы совершенно отсутствовали потери и хищения зерна при уборке и обмолоте хлеба». В хрущевское время перешли к учету амбарного урожая - фактически собранного и поступившего на хранение. Но уже с 1966 года вместо него введена категория «сбор», которая снова привела к «ползучей фальсификации» статистики. В последние предгорбачевские годы, в условиях нарастающих продовольственных трудностей, данные о сборах и урожайности зерновых вообще исчезли со страниц статистических ежегодников ЦСУ СССР. Запрет на их публикацию был снят только в 1985 году.

К чему ведет этот разнобой? Сплошь и рядом можно видеть, как один автор приводит данные из дореволюционных публикаций; другой из архивных документов 30-х годов; третий оперирует поздними советскими статсборниками; и ни один не подозревает, насколько различаются методы подсчетов, использованные в этих источниках. Понятно, что ни о каком вразумительном сравнении при этом не может быть и речи. Поэтому рассматриваемая монография, где информация об урожайности, что называется, «приведена к общему знаменателю», представляет огромный интерес.

Не могу, естественно, пройти и мимо своей любимой темы - сравнения Российской империи и сталинского СССР. В книге анализируется динамика урожайности в разные исторические эпохи.

С конца 18 века и до отмены крепостного права средняя урожайность зерновых в России не росла. С 1860-х годов до самой революции наблюдался устойчивый рост урожайности, причем к концу периода он шел по нарастающей. Самые урожайные годы Российской империи - это легендарный 1913 и … военный 1915.

С установлением советской власти рост урожайности опять остановился на три с лишним десятилетия. Был такой старый анекдот: как расшифровать название партии ВКП(б)? Ответ: Второе крепостное право (большевиков). Если судить по динамике урожайности зерновых, в этой шутке есть большая доля истины. Советская власть, как и крепостное право, привела к стагнации урожайности.

Только с середины 1950-х годов урожайность начала устойчиво превышать показатели дореволюционной России. Если до этого уровень 1913 года был превзойден ровно один раз, в сказочно урожайном 1937 году, то в следующий раз такое случилось в 1956 году, а после 1964 года советские урожаи ни разу не опускались ниже уровня 1913 года. Химизация наконец-то добралась и до России. Но, как и в других сферах жизни, советская власть привела к потере 30 с лишним лет для развития нашей страны.

С 1979 года начался новый период стагнации, который продолжался до конца 1990-х годов. В этот же период нарастают трудности в экономике, в продовольственном снабжении, в обеспечении уровня жизни людей, которые в конце концов привели Советский Союз к краху. И только с 2000 года, вместе с общим подъемом экономики России, возобновился рост урожаев.

Вот такую историю России в миниатюре рисует нам кривая урожайности. Если подумать, совпадение тенденций развития сельского хозяйства и всего общества совсем не удивительно.

Для сравнения: данные об урожайности пшеницы в 1914 году министерства сельского хозяйства США
():

Данные МСХ США (USDA) по урожайности зерновых культур в 2014 г. в отдельных странах и в среднем в мире.

Эти цифры были опубликованы в середине августа 2014 г.В основе разброса уровня производительности выращивания пшеницы в разных странах, лежит природно-климатический фактор, условия производства зерновой пшеницы, а также общий технологический уровень возделывания почв и посевов в разных регионах.

Наибольшая урожайность пшеницы традиционно отмечена в Европе: в Германии - в 7,95 т/га; в Великобритании - 7,8 т/га; во Франции - 7,3 т/га. Среди европейских аутсайдеров - Болгария и Румыния с урожайностью пшеницы соответственно 4,18 и 3,57 т/га.

Среди азиатских стран по уровню урожайности выделяется Китай, где с гектара собирают больше, чем в среднем в мире - 5,23 т/га. По другую сторону Гималайского хребта, в Индии, урожайность пшеницы намного ниже - 3,13 т/га. В засушливых странах Ближнего Востока урожайность пшеницы ещё ниже: вТурции 1,95 т/га, в Иране - 1,91 т/га.

В США и Канаде урожайность пшеницы почти одинаковая. В 2014/15 с.-х. году в США урожайность пшеницы прогнозируется 2,95 т/га, в Канаде - 3,01 т/га.

В Аргентине урожайность зерновой пшеницы сопоставима - 2,98 т/га. Относительно этих стран сравнительно низкая урожайность в Австралии: в 2013 г. - 2 т/га, в 2014 - по прогнозу 1,88 т/га.

Среди трёх крупных зерновых евразийских стран самая высокая урожайность пшеницы отмечена в Украине - 3,49 т/га. В России урожайность - 2,48 т/га. В Узбекистане высокая, урожайность пшеницы благодаря орошаемому земледелию, - 4,86 т/га. И замыкает эту группу стран Казахстан. Согласно данным экспертной группы, урожайность пшеницы в Казахстане более, чем 3 раза ниже среднемировой, а именно, - 1,06 т/га. При этом среднемировая урожайность этой зерновой в мире составила 3,22 т/га
__
То есть, в Германии урожайность пшеницы - 79 ц/га, а в Великобритании - 78 ц/га.
А вот каким образом в России удалось получить 24 ц/га - не понятно; вппрочем, 15 ц/га в конце существования СССР - это, по-видимому, средняя урожайность всех зерновых вообще, а не одной только пшеницы.

Вот табличка из Википедии о производстве пшеницы
(https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0#.D0.A3.D1.80.D0.BE.D0.B6.D0.B0.D0.B9.D0.BD.D0.BE.D1.81.D1.82.D1.8C_.D0.BF.D0.BE_.D1.81.D1.82.D1.80.D0.B0.D0.BD.D0.B0.D0.BC):

Предел урожайности, или повышение урожайности пшеницы (часть 1)

"История человечества с самого начала была историей борьбы за хлеб насущный", - писал бразильский ученый и общественный деятель Жозуэ де Кастро. Эта борьба продолжается и сейчас. В последние годы во многих уголках планеты она даже обострилась. Чтобы обеспечить людей продовольствием, в каждой стране необходимы глубоки с социальные преобразования, сопровождаемые научно-техническим прогрессом в сельском хозяйстве. Особенно это важно для развивающихся стран Африки, Азии и Латинской Америки.

Сегодня лишь небольшая часть суши используется для сельского хозяйства. Из 13 миллиардов гектаров суши только 3 миллиарда отведено под луга и пастбища и лишь 1,5 миллиарда гектаров - под пашни. Таким образом, на каждого человека приходится около гектара сельскохозяйственных угодий, треть которых составляют пашни. Для удовлетворения минимальной годовой потребности в продовольствии требуется 500 килограммов зерна на человека. При этом значительная часть зерна расходуется для получения продуктов животноводства.

Главнейшей зерновой культурой является пшеница. Ее возделывают на всех континентах. Границы площадей, занятых под пшеницу, доходят до самых северных и южных широт. Наиболее распространена она в степных и лесостепных районах Европы, Азии, Америки, Австралии. Огромная популярность этой культуры определяется прежде всего ее сельскохозяйственным значением. Ведь она основной хлебный злак. Зерно пшеницы также незаменимое сырье для макаронной и кондитерской промышленности, из него приготовляют различные виды круп, крахмал, спирт и так далее. Отходы мукомольного производства - ценный компонент комбикормов для животноводства. В корм скоту идет и солома. В энергетическом и питательном балансе человека пшеница занимает ведущее место. Чтобы иметь хлеб в достаточном количестве, необходимо получать урожай зерна в среднем 15 центнеров с каждого гектара пашни. Реально ли это?

Земледелец древности, выращивая дикую пшеницу-однозернянку и двузернянку, был доволен урожаями зерна в 3-3,5 центнера с гектара. При феодальном строе благодаря сохе урожай пшеницы полбы составлял уже 4,5 центнера с гектара. После изобретения железного плуга эта цифра увеличилась до 7 центнеров. В начале века в России зерна получали по 8,2 центнера с гектара. В 70-х годах средний урожай в СССР был 16,6 центнера с гектара, а в некоторых местах страны значительно больше - 35-40 центнеров с гектара. Рекордный урожай дала озимая пшеница в Киргизии на Пржевальском сортоучастке - 126 центнеров с гектара. Но это не предел урожайности. Чем больше зерна будет содержаться в каждом колосе растения и чем больше будет таких продуктивных растений на поле, тем выше станет урожай. 400 центнеров пшеницы с гектара - таков прогноз шведского селекционера Дж. Мак-Кея. Впечатляюще, не правда ли? По подсчетам профессора Н. В. Турбина, теоретический предел продуктивности растений все-таки ниже - 200 центнеров с гектара.

Наша страна - Крупнейший производитель пшеницы. Ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна - ключевая проблема сельского хозяйства, подчеркивается в Продовольственной программе. В ближайшие годы необходимо обеспечивать возрастающие потребности в высококачественном продовольственном и фуражном зерне.

Один из самых доступных путей повышения урожайности зерновых культур - внедрение в сельскохозяйственное производство новых, более урожайных сортов и гибридов так называемого интенсивного типа.

Подлинную революцию в отечественном растениеводстве совершил академик П. П. Лукьяненко, создав знаменитую озимую пшеницу Безостая 1, а на ее основе - сорта Аврора и Кавказ с урожайностью до 100 центнеров с гектара.

После многократных групповых и массовых отборов растений академиком В. Н. Ремесло был создан сорт интенсивного типа Мироновская 808. Его сорта Мироновская 808 улучшенная, Мироновская юбилейная, Ильичевка обладают исключительно высокой потенциальной урожайностью - до 100 центнеров с гектара. Вместе с тем они имеют многие хозяйственно-ценные признаки: устойчивость к резким зимним температурам и главной болезни злаков - бурой листовой ржавчине, а также к засухе. Зерно у новых мироновских пшениц обладает высокими технологическими и хлебопекарными качествами.

Продовольственная программа ставит на ближайшее десятилетие перед селекционерами задачу по созданию сортов и гибридов, отвечающих требованиям индустриальных технологий. Новые сорта надо создавать устойчивыми к неблагоприятным факторам среды, невосприимчивыми к болезням и вредителям, с высоким качеством зерна. При этом их потенциальная урожайность должна быть для озимой пшеницы не ниже 60-90, а яровой - 45-60 центнеров с гектара.

А что значит: "Новые сорта интенсивного типа"? В первую очередь у этих сортов много хозяйственно-ценных признаков, что позволяет получать высокие урожаи. Но, кроме того, есть еще одна особенность, пожалуй, главная - у большинства из них короткий стебель. Если в старых сортах масса зерна была в четыре раза меньше массы соломины, то у сортов интенсивного типа это соотношение примерно одинаково. Короткостебельные, пли карликовые, сорта имеют прочный стебель, не полегают при дожде и ветре и дают высокие урожаи.

С карликовыми и полукарликовыми сортами пшеницы связаны события, получившие название "пшеничного переворота".

В конце 60-х - начале 70-х годов в наиболее густонаселенных странах Азии, где массовый голод казался неизбежным, резко возросло производство зерна. Произошел пшеничный переворот. Это название связано с именем всемирно известного селекционера Н. Э. Борлоуга, удостоенного в 1970 году Нобелевской премии за создание высокопродуктивных карликовых пшениц, занимающих ныне огромные площади. Успехов ученый добился, работая в Мексике. Путем многочисленных скрещиваний местных сортов с японской карликовой пшеницей Норин 10 он получил группу карликовых сортов Рохо 64 и Сонора 64. Если в 1945 году урожаи пшеницы в Мексике были низки и составляли 7 центнеров с гектара, то через десять лет они возросли до 30-40 центнеров с гектара, что дало возможность полностью обеспечить страну зерном. Стали реальностью два урожая в год при первом посеве в декабре и втором - в мае.

Индийские ученые, облучая краснозерную мексиканскую пшеницу, тоже получили карликовые сорта, но обладающие зерном золотисто-янтарного цвета, повышенным содержанием белка и высокой урожайностью - до 45-50 центнеров с гектара. Н. Борлоугу и индийским селекционерам удалось нарушить генетическую связь между длиной колоса и стебля. У таких пшениц был изменен тип роста растения. Новые сорта имеют более прочный стебель, не полегают, дают высокие урожаи. Создание карликовых пшениц потребовало изменения старой агротехники. Им необходимы мелкая заделка семян и высокие дозы удобрений. Более чувствительны они к влаге и засорению сорняками.

Уверенно короткостебельные формы

Валовой сбор сельскохозяйственных культур - это суммарный объем собранной сельскохозяйственной продукции, который может быть рассчитан для одной конкретной культуры либо для определенной группы культур. Термин применяется с 1954 года. Мерой измерения являются натуральные единицы. Синоним данного понятия - валовая продукция сельского хозяйства.

Валовой сбор зерновых культур является одним из видов валового сбора сельхозкультур. Он напрямую зависит от урожая, являясь, по сути, его эквивалентом.

Что такое зерновые культуры?

Зерновые культуры являются одним из важнейших для человека видов сельскохозяйственных культур. Они играют главную роль в обеспечении человечества продуктами питания, а занимаемые ими площади максимальны по сравнению с таковыми у других групп сельхозкультур. Помимо продуктов питания из зерна производят спирт и другие органические вещества, в том числе идущие на производство биотоплива. Третье назначение зерновых - производство кормов для домашних животных.

Все зерновые культуры делятся на хлебные и зернобобовые. Первые относятся к семейству злаки и включают такие виды, как пшеница, рис, овес, кукуруза, рожь, просо и другие, менее известные в нашей стране культуры. Исключением является гречиха, которая относится к семейству гречишные.

Зернобобовые относят к ботаническому семейству бобовые. В некоторых случаях под зерновыми подразумеваются только злаки. Главными культур считаются пшеница, рис, ячмень, овес, кукуруза и гречиха.

Основными являются США, Россия, Аргентина, Евросоюз, Канада, Австралия. На них приходится свыше 85 % от общего объема мирового экспорта зерновых. Основные страны, потребляющие зерно, - это Китай, Турция, Япония и Саудовская Аравия. Учитывая сельскохозяйственные возможности Китая, он мог бы быть важным экспортером разной сельхозпродукции, однако из-за высокой численности населения вынужден ее, наоборот, закупать.

Кукуруза, пшеница и рис в сумме дают 43 процента от общего количества потребляемых в мире калорий.

Валовой сбор зерна и урожай

Урожай зерновых - это общий объем (или масса) созревшего на полях зерна. Если не считать потерь при уборке полей, то валовой сбор зерновых равен урожаю. При неблагоприятных погодный условиях из-за больших потерь он может оказаться значительно меньше урожая. Однако подсчет величины урожая проводят именно по валовому сбору. Так как подсчитать потерянное зерно довольно сложно. Когда говорят, что был собран такой-то урожай, подразумевают именно валовой сбор.

Что такое урожайность?

Под урожайностью зерновых культур понимают массу (или объем) созревшего зерна, приходящуюся на единицу площади (обычно 1 га) Выделяют несколько видов урожайности:

• Плановая урожайность - это средний объем зерновой продукции, который можно получить с 1 гектара в текущих условиях.
• Потенциальная урожайность - это максимальное количество зерна, которое можно получить с одного гектара при благоприятных условиях.
• Ожидаемая урожайность - это приблизительная оценка будущего урожая (валового сбора), собранного с 1 га посевной площади.
• Фактическая урожайность - это средняя масса (объем) зерна, полученная с 1 га посевной площади.
• Урожайность на корню - это вся масса зерна, выросшая на одном гектаре посевной площади. Определяется путем сбора всего зерна с определенной территории до уборки урожая либо иными методами. Позволяет оценить величину потерь, возникающих при сборе урожая.

Под уборкой урожая подразумевают совокупность сельскохозяйственных работ по изъятию созревшего зерна с сельскохозяйственных полей. Ее относят к завершающей стадии выращивания культуры. С течением времени увеличивается степень механизации при уборке урожая.

Динамика сбора и урожайности зерновых за последние 100 лет

Урожайность и совокупный валовой сбор культур в России меняются не совсем одинаково. Рассмотрим динамику более подробно. До Второй мировой войны показатель урожайности и валового сбора оставался неизменным, испытывая лишь локальные колебания. Затем начался быстрый взлет обоих показателей. Начиная с 1970 года валовой сбор перестал увеличиваться, тогда как урожайность продолжала расти, хотя и более медленными темпами. Это говорит о начале сокращения сельскохозяйственных площадей.

В 90-е валовой сбор резко снизился. Урожайность упала в меньшей степени. В 2000-х валовой сбор незначительно вырос, так и не достигнув уровня 70-х и 80-х, но зато резко выросла урожайность. Такая картина говорит о том, что в 90-е сокращение площадей сочеталось со снижением показателей урожайности, что говорит о тотальном упадке сельского хозяйства. В 2000-е сокращение посевных площадей продолжилось, однако резкий рост урожайности с избытком компенсировал этот эффект.

Какой сбор пшеницы ожидают в 2018 году?

По данным Министерства сельского хозяйства, валовой сбор пшеницы в 2018 году составит 64,4 млн тонн, а общий сбор зерновых будет составлять 100 млн тонн. При этом из-за погодных условий общая потеря зерновой массы будет на уровне 30 млн тонн. Такие данные сообщил представитель министерства агентству ТАСС.

Причины снижения урожая в 2018-м

Неблагоприятные погодные условия (особенно засуха) являются главной причиной более низких прогнозов по валовому сбору зерновых культур в 2018 году. Больше всего пострадали от засухи такие субъекты РФ, как Республика Крым, Волгоградская область, а также Алтай и Калмыкия. Также режим ЧС из-за дефицита почвенной влаги может быть введен в Ростовской и Астраханской областях, в меньшей степени - в Саратовской и Самарской областях, а также местами на территории Ставропольского, Краснодарского краев и Республики Адыгеи.

В других районах риск для урожая представляет переувлажнение почв. Такими регионами являются: Архангельская область, Якутия, Алтайский край, Новосибирская Омская и Кемеровская области, а также Забайкальский край.

Сложная ситуация со сбором урожая из-за сильных осадков наблюдается в Свердловской, Курганской и Тюменской областях. Здесь ожидается смещение сроков сева культур примерно на 2,5 недели. По данным министерства, все это также может привести к снижению урожая.

В то же время общий валовой сбор зерновых в 2017 году стал рекордным и составил 135,4 млн тонн, из которых на пшеницу пришлось 85,9 млн тонн. Годовой экспорт зерновых достиг 52,4 млн тонн.

Урожайность любого культурного растения зависит прежде всего от системы земледелия, т. е. правильного чередования культур, и от структуры посевных площадей (соотношение площадей посева разных культур) и структуры посева каждой отдельной культуры (количество отдельных растений на единице площади и их взаиморасположение). Структура посевов должна обеспечивать максимальное использование растениями солнечной энергии, приходящейся на площадь посева. Не менее важны для повышения урожайности качество семенного материала, правильные методы обработки земли, водный режим почвы, применение удобрений, борьба с вредителями и болезнями растений и сорняками и т. д. Влияние качества семенного материала можно иллюстрировать следующими данными. При замене старого сорта озимой пшеницы «Новоукраинка 84» новым сортом «Безостая 1» урожай зерна при прочих равных условиях повысился с 26 до 42-46 ц/га. Если бы все колхозы и совхозы СССР перешли на посев зерновых культур высококачественными семенами лучших и гибридных сортов, то это дало бы дополнительно более 16 млн т хлеба ( Из доклада министра сельского хозяйства СССР на февральском Пленуме ЦК КПСС (1964) ). Американский фермер Гарет, посетивший Советский Союз, сообщил, что в США в результате перехода на посев кукурузы гибридными семенами урожайность зерна кукурузы поднялась с 16 до 24 ц/га («Правда», № 44, 13.11. 1964) . В качестве интересного примера можно привести также новый сорт подсолнечника, выведенный академиком В. С. Пустовойтом. Масленичность семян культивировавшихся ранее сортов подсолнечника не превышала 28-30%; содержание масла в семенах нового сорта достигло 40,4%. В 1961 г. только за счет этого было получено дополнительно 480 тыс. т подсолнечного масла. Чтобы получить такое количество масла из семян старых сортов, надо было бы увеличить площадь посева подсолнечника на 2 млн га.

Важная роль орошения в повышении урожайности при недостаточном естественном увлажнении почвы видна из табл. 6, где приведены данные о величине урожая ряда культур в степных и засушливых районах Украины.

По данным опытной мелиоративной Энгельсской станции (Саратовская область), урожайность трех сортов пшеницы (Лютесценс-230, Безостая-1 и Миро-новская-808) на орошаемых площадях повысилась в среднем с 16 до 40 ц/га.

В Индии в результате применения искусственного орошения урожай различных культур повышается в

ВИНОГРАДОВ ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ЕЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ В ЦЧР

1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ На правах рукописи ВИНОГРАДОВ ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ЕЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ В ЦЧР Специальность общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, Д.В. Дубовик Курск

2 2 Содержание Введение.4 1. Агротехника, погодные условия и урожайность озимой пшеницы (литературный обзор) Факторы, обусловливающие урожайность озимой пшеницы Влияние предшественников при различных погодных условиях на урожайность озимой пшеницы Изменение урожайности озимой пшеницы в зависимости от способа основной обработки почвы и погодных условий Эффективность органических и минеральных удобрений в зависимости от складывающихся погодных условий Уровень плодородия почвы и урожайность озимой пшеницы в различных климатических условиях Прогнозирование урожайности озимой пшеницы в зависимости от используемой агротехники и погодных условий Объекты и методы исследований Краткая природно-географическая характеристика района проведения опытов Схема многофакторного полевого стационарного опыта Влияние агроклиматических условий и уровня плодородия почвы на урожайность озимой пшеницы Влияние агроклиматических условий на урожайность озимой пшеницы Уровень плодородия почвы и урожайность озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов в различных погодных условиях на урожайность озимой пшеницы Влияние предшественников на урожайность озимой пшеницы Способ основной обработки почвы и урожайность озимой пшеницы. 71

3 Действие органических и минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов в различных погодных условиях на качество зерна озимой пшеницы Экономическая эффективность агротехнических факторов в различных погодных условиях Прогнозирование урожайности озимой пшеницы в зависимости от агроклиматических и агротехнических факторов и уровня плодородия почв. 99 Выводы Предложения производству Список литературы Список иллюстративного материала.144 Приложения.146

4 4 Введение Актуальность исследования. По мнению многих исследователей (А.Н. Деревянко [67]; В.М. Пасов, Л.М. Перекальская [189]; A.Weber, M. Sievers [378]; F.N. Kogan [327]; И.М. Стребков [228]; В.М. Кильдюшкин, Ю.В. Хомутов, В.А. Корнев, В.Г. Прокопец [107]; А.Ю. Айдиев, М.Г. Асадова, И.Ю. Синько [7]; Н.М. Доманов, П.И. Солнцев [76]), других ученых, климатические и погодные условия зачастую имеют решающее значение для формирования урожая. Исследования по оценке климатических и погодных условий с целью прогнозирования урожайности озимой пшеницы, в том числе с учетом почвенных условий, местоположения и, в значительно меньшей степени, агротехники выращивания проводились в нашей стране и за рубежом с построением, как правило, сложных динамических моделей или для прогнозирования урожайности для большой, на уровне региона, территории (В.М. Пасов, Л.М. Перекальская [187]; Е.К. Зоидзе [96]; A. Faber, Z. Bloch, M. Czajkowski [ 307]; О.Д. Сиротенко [219]; А.Н. Полевой, Т.А. Гончарова, Ф.С. Рачкулик [ 196]; Е.С. Уланова, Л.Н. Литвиненко, С.И. Маликова [239]; А. Тасев [280]; E. Bresler, A. Laufer [294] и другие). Очевидным недостатком сложных моделей являются трудности в формировании исходной информационной базы, и как следствие появление методических ошибок (Ю.В. Сепп [215]), а методы регионального прогнозирования не всегда применимы к конкретому хозяйству, полю. Агротехнические факторы, как показывают исследования, проведенные в основных зонах выращивания озимой пшеницы, также оказывают значимое воздействие на конечный результат (А.И. Шабаев, Н.М. Жолинский, Т.В. Демьянова и другие [259]; В.К. Бугаевский, В.М. Кильдюшкин, А.А. Романенко [23]; Р.К. Тугуз, Н.И. Мамсиров [236]; Г.Н. Черкасов, И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев и другие[254 ]). Поэтому, для повышения и стабилизации урожайности озимой пшеницы важное значение имеют агротехнические факторы во взаимосвязи с конкретными почвенными и погодными условиями.

5 5 В почвенно-климатических условиях ЦЧР взаимодействие комплекса агротехнических факторов на урожайность озимой пшеницы во взаимосвязи с количественной оценкой погодных условий в целом остается недостаточно изученным, что не обеспечивает возможность прогнозирования урожайности озимой пшеницы на небольшой территории с необходимой достоверностью. Следовательно, вопросы прогнозирования урожайности озимой пшеницы в зависимости от складывающихся погодных условий, имеющихся почвенных ресурсов и используемой агротехники в конкретном хозяйстве являются актуальными в земледелии ЦЧР. Цель работы: выявить зависимость урожайности и качества зерна озимой пшеницы от агроклиматических факторов, основных агротехнических приемов и плодородия почв; создать модель, позволяющую прогнозировать урожайность озимой пшеницы в зависимости от указанных факторов на локальном уровне и компьютерную программу для расчета прогнозируемой урожайности. Задачи исследований: 1. Определить влияние агроклиматических показателей на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. 2. Оценить степень влияния агротехнических факторов в различных погодных условиях на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. 3. Выявить зависимость урожайности озимой пшеницы от уровня плодородия почвы во взаимосвязи с агроклиматическими показателями. 4. Создать модель, позволяющую прогнозировать урожайность озимой пшеницы в зависимости от плодородия почвы, используемых агротехнических приемов и складывающихся погодных условий. Научная новизна заключается в том, что установлены зависимости урожайности и качества зерна озимой пшеницы от агроклиматических факторов во взаимосвязи их с агротехническими приемами и уровнем плодородия почв. На основе анализа установленных зависимостей разработана модель прогнозирования урожайности озимой пшеницы. Для практического использования модели на уровне сельскохозяйственного предприятия создана

6 6 компьютерная программа для прогнозирования урожайности озимой пшеницы в конкретных погодных условиях весенне-летнего периода и в зависимости от применяемой агротехники в ЦЧР. Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты по зависимости урожайности и качества зерна озимой пшеницы от агроклиматических факторов и агротехнических приемов и уровня плодородия почвы, разработанная на их основе модель с помощью созданной компьютерной программы могут применяться при обосновании технологии возделывания и для прогнозирования урожайности озимой пшеницы в условиях конкретного сельскохозяйственного предприятия в ЦЧР. Исследования проводились в г. лично автором в стационарном полевом многофакторном опыте ГНУ ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, заложенном в г. В исследованиях использованы исходные данные за г. лаборатории систем земледелия и агрохимии ГНУ ВНИИЗиЗПЭ и первичные метеорологические данные метеостанции «Петринка» ФГБУ «Ценрально-Черноземное УГМС» за г. На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Зависимость урожайности озимой пшеницы от уровня плодородия почв и агроклиматических условий зимнего периода и периода активной вегетации растений. 2. Влияние агротехнических факторов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от агроклиматических факторов периода активной вегетации растений. 3. Математическая модель, позволяющая прогнозировать урожайность озимой пшеницы в условиях Курской области. Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на: Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Методы оценки сельскохозяйственных рисков и технологии смягчения последствий изменения климата в земледелии». - Санкт-Петербург, АФИ, 2011г.; Всероссийской научно-практической конференции «Информационно-

7 7 технологическое обеспечение адаптивно-ландшафтных систем земледелия». - Курск, ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ, сентября 2012 г.; Всероссийской научной конференции «Агротехнологическая модернизация земледелия». - Курск, ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ, сентября 2013 г. Научные результаты опубликованы в шести работах, в том числе в четырех журналах: «Агрофизика», «Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии», «Достижения науки и техники АПК», «Земледелие».

8 8 1. АГРОТЕХНИКА, ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) 1.1. Факторы, обусловливающие урожайность озимой пшеницы Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от ряда факторов, многие из них относительно стабильны: биологические особенности сорта (гибрида), агротехнические приемы, качество семенного материала, генетические характеристики почв и другие. И, тем не менее, отмечаются колебания урожайности (иногда значительные). Сельскохозяйственное производство взаимодействует со сложной системой природных факторов, из числа которых климатические условия относятся к наиболее изменчивым, активным и нерегулируемым человеком. Несмотря на повышение культуры земледелия и технической оснащенности сельского хозяйства, относительная зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от погоды велика, что и определяет колебание урожаев по годам. Климатические и погодные условия не только занимают существенное место, а зачастую имеют решающее значение для формирования урожая, но и в значительной мере определяют качество сельскохозяйственной продукции, затраты на ее производство, особенности агротехнических и технических мероприятий, территориальную специализацию (В.Д. Корнеева, В.М. Бижоев [124]; В.П. Дмитренко, Л.А. Гейко [70]; К.П. Киви [106]; D. Meidinger, A. Mackinnon [334]; В.А. Смирнова [223]; С.А. Замятин, В.М. Изместьев, Г.М. Виноградов и другие [92]). Данное обстоятельство особенно актуально в отношении пшеницы основной продовольственной культуры в мире. Так, A. Weber, M. Sievers [378], проанализировав действие основных факторов нестабильности производства пшеницы во всех странах мира за многолетний период, пришли к выводу, что основной причиной нестабильности производства зерна являются именно агроклиматические условия. А

9 9 статистически достоверное снижение нестабильности наблюдается в странах с более высокой урожайностью. F.N. Kogan, [327] также считает, что климатические факторы являются основной причиной снижения темпов прироста урожайности пшеницы в большинстве районов мира. При этом отмечает, что за последние 40 лет благодаря совершенствованию технологии возделывания урожайность пшеницы значительно возросла. Однако, в последние лет неблагоприятные климатические факторы привели к неустойчивости производства зерна в мире. Различия в норме прироста урожайности пшеницы по регионам мира обусловлены в основном наличием взаимосвязи климат-технология и, соответственно, совместным воздействием климата и технологии. S. Dunay, F. Czako [305], проанализировав статистические данные урожайности сельскохозяйственных культур за 50 лет, установили, что в 93% случаев снижение урожайности сельскохозяйственных культур произошло под влиянием метеорологических факторов и лишь 7% потерь обусловлено болезнями, вредителями, нарушениями агротехники. Аналогичные выводы получены в научных исследованиях во всех основных зонах возделывания озимой пшеницы (Г.В. Менжулин, С.П. Савватеев, Л.А. Коваль, М.В. Николаев [156]; М.С. Гамаюнова, О.А. Глумова [44]; В.А. Долгий- Трач [74]; А.И. Коровин, Н.Н. Наточиева, А.И. Бороданенко [125]; М.В. Николаев [175,176]; В.М. Пасов, Л.М. Перекальская [189]; А.Б. Сиддики [216]; J. Baier, V. Baierova [287]; J.P. Dubuc [304]; P. Javor, J. Martincic [322]; K. Kachel, D. Roth [324]; K.M. Ortner [347]; J. Podoba [352]; K. Prikryl, M. Flasarova [354]; G.S. Rajput, J. Singh, [355]; E.M.Sierra, S.M.Brynsztein [364]). Именно специфическими климатическими условиями объясняется, например, получение рекордных урожаев озимой пшеницы (до 150 ц/га) на Тибете (L. Ansheng, S. Qiquan, [285]). Вместе с тем, в научной литературе имеются и противоположное мнение. Так, по данным J. Peltonen, T. Karvonen, E. Kivi [350], полученным в течение длительного полевого опыта (21 год), взаимосвязь между урожаем озимой пшеницы и условиями окружающей среды отсутствует или имеет место очень

10 10 слабая корреляционная связь. По мнению авторов это свидетельствовало о том, что урожай является результатом сложной системы взаимодействия условий окружающей среды, среди которых ни один из факторов нельзя взять в качестве определяющего формирование урожая. А.П. Лосев, Л. Л. Журина [144] полагают, что по климатическим ресурсам тепла и влаги сельское хозяйство России почти вдвое менее обеспечено, чем в странах Западной Европы и Северной Америки. А это означает, что продуктивность, например, 1 га пашни потенциально в России в 1,5. 2 раза ниже и для получения одного и того же урожая в нашей стране необходимы большие капиталовложения. Неустойчивость погоды: смена засушливых лет влажными, суровых зим - теплыми, вызывает значительную изменчивость валовых сборов сельскохозяйственной продукции. По мнению авторов, со ссылкой на данные научных учреждений, в большинстве сельскохозяйственных регионов России на долю погодных условий приходится % общей амплитуды колебаний урожайности культур и лишь одна треть посевных площадей расположена в зоне гарантированных урожаев. Несмотря на то, что близкие результаты получены и некоторыми другими исследователями (И.Е. Рябов [211]; J. Belej [291]), такая оценка представляется несколько завышенной. Например, для условий лесостепи Украины амплитуда годичных колебаний урожайности пшеницы составляет 24,1% на производственных полях и 15,9% на опытном севообороте (Д.Н.Алимов, Н.Г.Городний, Г.А.Максимчук, Е.И.Вдовиченко [11]). В условиях Краснодарского края 23.5% (А.Г. Прудникова [202]). Аналогичные данные приведены и в других исследованиях (О.А. Борисова, В.А. Жуков [22]; В.И. Денисов [65]; Л.И. Желнакова [87]; Е.С. Уланова, Л.Н. Литвиненко, С.И. Маликова [239]). Для Восточной Европы нормальным отклонением урожайности озимой пшеницы в зависимости от погодных условий считают 11% (J. Podoba [352]). В целом, в развитых странах урожайность зерновых культур зависит от природных условий на 20 % (M. Dzatko, M. Dubovcova [306]; Z. Natrova [342]; Z. Varga-Haszonits [374]), в остальном ее величина определяется соблюдением

11 11 технологии и сортом. Высокая интенсификация компенсирует неблагоприятное влияние погодно-климатических факторов (В.М.Кильдюшкин, Ю.В.Хомутов, В.А.Корнев, В.Г.Прокопец [107]). В России, вследствие нарушения сроков и качества выполнения технологических операций в силу ряда экономических факторов, урожайность сильнее зависит от природно-климатических условий (А.А.Романенко, В.И.Нечаев, В.Г.Прокопец, А.И.Трубилин [208]). В то же время, с ростом культуры земледелия сила связи урожая с погодными факторами не только не ослабевает, но в большинстве случаев, по мнению многих ученых, усиливается. Интенсивные сорта обладают повышенной чувствительностью к условиям среды и нуждаются в оптимизации водного, теплового и пищевого режимов (Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края [6]). Таким образом, для повышения и стабилизации урожайности озимой пшеницы первостепенное значение приобретают агротехнические факторы во взаимосвязи с конкретными климатическими и погодными условиями Влияние предшественников при различных погодных условиях на урожайность озимой пшеницы Урожай сельскохозяйственный культур формируется в зависимости от имеющихся природных почвенно-климатических ресурсов, складывающихся погодных условий и антропогенных воздействий - технологий, агротехнических приемов - способствующих не только повышению эффективности использования природного потенциала, но и нивелированию его негативного воздействия. Согласно А.Р. Костантинову [120], агротехнические приемы, повышающие урожайность, могут быть условно разделены на три группы. К первой из них относятся приемы, способствующие улучшению режима органического и минерального питания растений, т. е. приемы, способствующие повышению плодородия почвы. Во вторую группу включаются приемы, регулирующие

12 12 водный (косвенно и тепловой) режим почвы. К ней следует отнести сроки сева культуры, тип предшественника, различные виды обработки почвы и сроки их проведения. К третьей группе могут быть отнесены приемы сельскохозяйственной мелиорации, способствующие улучшению гидрологических условий приземного слоя атмосферы. Влияние предшественника на урожайность сельскохозяйственной культуры состоит из нескольких составляющих. С одной стороны, предшественник влияет на плодородие почвы, ее фитосанитарное состояние, вследствие взаимодействия с почвой его корневой системы, разложения пожнивных остатков. Тем самым меняется режим почвенного плодородия, степень патогенности для последующих посевов. С другой стороны, предшествующая культура изменяет агрофизические свойства почвы, прежде всего влагозапасы, преимущественно истощая их. Поэтому, эффективность предшественников озимой пшеницы в значительной мере зависит от почвенно-климатических условий, в том числе обусловленных вертикальной зональностью (Х.А. Малкандуев, Д.А. Тутукова [148]), и является значимым фактором управления и прогнозирования урожайности озимой пшеницы (Е.И. Годунова, Л.И. Желнакова, В.И. Удовыдченко [54]; А.Х. Козырев, А.Т. Фарниев [115]; Л.В. Трубачева, И.А. Вольтерс, О.И. Власова [235]; A. Harasim, W. Pacholczyk [316]; M. Nagy [341]; G. Nilsson [345]; J. Podoba, J. Zatko, F. Marko [353]; H.J. Wicke, G. Urban[380]; J. Zatko, M. Zakova [382]). Например, по данным А.П. Карабутова, Г.И.Уварова, А.А.Найдёнова [101], в неблагоприятных условиях погоды среди основных приемов агротехники предшествующая культура увеличивает урожайность озимой пшеницы в 1,8 раза. А доля удобрений в формировании урожайности снижается в 2,6 раза. В литературе изучено влияние различных предшественников на урожайность озимой пшеницы: черного и сидерального пара, однолетних и многолетних трав, бобовых и зернобобовых культур, различных пропашных культур и стерневых культур (Ю.А. Вальков [25]; В.А. Варламов, В.И. Вазеров [27]; В.М. Воронин, В.И. Воронин, И.А. Глушков [39]; Е.А. Горонжин, А.А.

13 13 Федотов, А.И. Хрипунов [58]; Л.В. Дылева, Б.П. Гончаров [83]; А.Х. Козырев, П.В. Алборова, А.А. Сабанова [114]; В.П. Малаканова [147]; Г.А. Медведев, А.В. Балашов, А.М. Хабаров [149]; В.П. Нарциссов, В.П. Заикин [169]; К.И. Пимонов, А.В. Козлов [193]; С.И. Смуров, Г.С. Агафонов, О.В. Гапиенко[224]; Х.Ш. Тарчоков [233]; В.А. Цыбульников, С.В. Панчихин [251]; M. Mrozowski, A. Gawronska-Kulesza [340]). Так, в европейских странах, в условиях перенасыщения севооборотов зерновыми культурами, предпочтение отдается кукурузе на силос или на зерно, рапсу, картофелю, кормовым бобам и другим, преимущественно пропашным и бобовым культурам (А. Самалиева, М. Витков [279]; J. Balsan, J. Zatko, F. Marko [290]; C. Burlacu, V. Craclun [295]; W. Claupein [298]; M. Demo, J. Tibonsky, J. Zatko [303]; L. Groza [315]; H. Jepsen [323]; M. Kandera [325]; E. Kreuz [328]; M. Lacko-Brtosova, A. Pilat [330]; G. Peeters, R. Degroote, H. Rose [349]; A. Roynard, I. Grancher [359]; K. Steinbrenner, U. Obenauf [369]; A. Szmigiel [370]; F. Tallon [372]). При этом указывается, что в засушливые годы положительное влияние кукурузы как предшественника не компенсирует недостатка влаги в почве (J. Balsan, P. Haban, J. Zat'ko [290]). Для условий Индии лучшими предшественниками являются зернобобовые культуры (A.K. Dahama, M.N. Sinha [300]). На Юго-Востоке Казахстана, по данным А.К.Киреева, А.А.Акынбекова, А.Э.Хидирова [110], одно из основных мероприятий по ослаблению и преодолению засушливых явлений на богарных землях, водный режим которых полностью зависим от складывающихся погодных условий, - наличие в севооборотах чистого пара, который служит лучшим предшественником для озимой пшеницы. А первостепенная задача парового поля - накопление и сохранение влаги в почве к периоду посева озимой пшеницы. В условиях степной зоны Республики Молдова с недостаточным увлажнением урожайность озимой пшеницы определяется правильностью размещения культуры по предшественникам. В среднем за 38 лет исследований урожайность зерна озимой пшеницы была максимальной по раноубираемым

14 14 предшественникам: смесь озимой вики с озимой рожью на зеленую массу, смесь яровой вики с овсом на зеленую массу, люцерна третьего года жизни после первого укоса и после гороха на зерно. Автором показано отсутствие преимуществ в урожайности озимой пшеницы, высеваемой по черному пару, по сравнению с ее размещением по другим раноубираемым предшественникам и по гороху на зерно (Б.П. Боинчан [19]). В Центрально-Черноземной зоне, Ставрополье, Поволжье и некоторых других регионах, характеризующихся неустойчивым или недостаточным увлажнением, также предпочтительным является черный пар на склоновых землях с уклоном до 3 или сидеральный пар, бобовые культуры, гречиха (В.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина, А.Н. Смелый, Т.Н. Балабанова [170]; А.И. Шабаев, Н.М. Жолинский, М.С. Цветков, С.М. Янина [258]; О.С. Волошин [36]; И.И. Галиченко [43]; Н.М. Доманов, П.И. Солнцев, М.Н. Доманов [75]; Е.М. Лебедь [138]; А.Ф. Мельник, Б.С. Кондрашин, Н.И. Митюшкин [153]; С.А. Морару [164]; Л.А. Наумкина, А.Н. Смелый [171]; И.М. Небольсин [172]; А.В. Кислов, В.Н. Диденко, А.В. Кащеев, А.С. Савраев [113]; А.Н. Сухов, К.А. Имангалиев, А.К. Имангалиева, А.С. Мироненко [230]; И.Е. Солдат, Н.В. Пилипчук, Ю.В. Хорошилова [225]; А.П. Стаценко, Г.Е. Гришин, В.В. Кошеляев [227]; А.А. Федотов, Е.А. Горонжин, А.И. Хрипунов [244]; В.Г. Хомко, Л.С. Хомко, З.А. Орлова [249]; И.К. Целовальников [250]; Г.Н. Черкасов, Д.В. Дубовик [255]; Г.В. Овсянникова, О.В. Скрипка, А.П. Самофалов и другие [183]). В условиях достаточного увлажнения Белоруссии, Прибалтики, Нечерноземной зоны России, напротив, лучшими предшественниками являются занятые пары, многолетние травы, зернобобовые, картофель (З.И. Артуганова [14]; П.П. Васюков, Г.В. Чуварлеев, В.И. Цыганков [30]; Л.П. Воллейдт, Г.Н. Ваулина [35]; М.М. Крючков, Л.В. Потапова, Р.А. Марочкин [132]; М.Н. Новиков, Л.Д. Фролова [181]; В.В. Агеев, В.И. Демкин, А.П. Чернов, П.И. Махуков [4]; А.Д. Задорин, А.П. Исаев, В.М. Новиков, С.Н. Селихов [90]; Н.И. Кривеня, П.И. Никончик, А.А. Лапковский и др.[129]; Н.П. Вострухин, С.И. Бобровский, Т.И.

15 15 Голенкова и др.[40]; Н.В. Шрамко, И.Г. Мельцаев, К.Г. Разумов [270]), а с учетом качества зерна и чистый пар (А.Ф. Мельник, Л.А. Нечаев, В.А. Фомочкин [154]). В целом, можно сделать вывод, что при выборе предшественника под озимую пшеницу в зоне недостаточного увлажнения особое внимание уделяется условиям сохранения и пополнения почвенных влагозапасов, в зоне избыточного и частично достаточного увлажнения преимущество отдается улучшению питательного режима почв. С ростом увлажненности климата эффективность черного пара снижается. При высоких температурах воздуха это снижение менее выражено. Анализ литературы показывает, что предшественник не только оказывает значимое влияние на урожайность озимой пшеницы, но и в зависимости от складывающихся погодных условий через свое влияние на плодородие, ферментативную активность почв определяет технологию возделывания основной культуры: сроки посева, обработку почвы, нормы и сроки внесения удобрений и так далее (А.И. Буджерак, Л.Д. Тищенко [24]; М.М. Васютин, Е.И. Божко [31]; Ю.А. Харченко, О.Н. Краснокутская, М.М. Васютин, В.Ф. Дьяченко [246]; А.Ф. Глянцев, В.И. Ветров [52]; А.Ф. Глянцев [53]; И.Б. Молчанов, И.В. Григоренко, М.Ю. Стукалов и др. [163]; Р.С. Ивенев, В.А. Фискевич, В.И. Опенько [97]; П.Н. Коровин [126]; А.Б. Курбанов [136]; М.В. Самойленко, В.М. Передериева, А.П. Шутко [212]; В.Г. Яценко, Л.С. Пузиков, А.У. Павлюченко [275]; M. Skrodzki, J. Brzozowski [366]). Таким образом, применение предшественника в качестве фактора формирования урожая озимой пшеницы в прогнозных расчетах в зависимости от почвенных и погодных условий является обоснованным Изменение урожайности озимой пшеницы в зависимости от способа основной обработки почвы и погодных условий В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами земледелия и факторами внешней среды

16 16 (А.А.Романенко, П.П.Васюков, В.М.Кильдюшкин [209]). При возделывании зерновых культур обработка почвы является важнейшим агротехническим приемом, который способствует увеличению запасов влаги в глубоких слоях почвы, более мощному развитию корневой системы культурных растений, уничтожению сорняков, вредителей и болезней, а также повышению урожайности. Обработка почвы должна рассматриваться непременно как элемент агротехнологий, находящийся в тесном взаимодействии с другими элементами (севооборот, доля пара, предшественник, удобрение, пестициды и т.д.) и агроэкологическими условиями, которые в той или иной мере определяют выбор способа обработки, глубины, частоты, возможности совмещения операций (Я.Г. Керимов [105]; А.Х. Козырев, П.В. Алборова, А.А. Сабанова [114]; А.А. Конищев, Е.Н. Конищева [118]). А.Куликова, А.Дозоров, Н.Захаров [135], также считают, что основная обработка в значительной степени влияет на водно-физические, биологические и химические свойства почвы, что в сочетании с другими приемами в конечном итоге определяет величину урожая сельскохозяйственных культур. Вместе с тем, анализ литературных сведений по изучению влияния систем обработки почвы на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, выполненный авторами, показывает на крайне противоречивый характер взаимодействия. Такая противоречивость в результатах исследований связана, по их мнению, с одной стороны, с разнообразным и глубоким влиянием обработки почвы на ее свойства и режимы в зависимости от природных условий и производственных ситуаций, а с другой - с биологическими особенностями культур и их требованиями к условиям произрастания. Это обусловливают необходимость всестороннего изучения систем обработки и влияния их на плодородие почвы, на продуктивность агроэкосистем в плане более полной адаптации их к конкретным почвенно-климатическим условиям в соответствии с требованиями культур. Г.Н. Черкасов, Д.В. Дубовик [252], считают, что система основной обработки почвы во многом определяется рельефом местности, который является первопричиной пространственной неоднородности почвы и различий в

17 17 микроклиматических условиях. Все это оказывает влияние на урожай культур и его качество. К настоящему времени в научной литературе накоплен обширный экспериментальный материал о влиянии основной обработки почвы на урожайность озимой пшеницы при различных почвенно-климатических и погодных условиях. В условиях достаточного увлажнения предпочтение отдается глубокой обработке почвы, включая вспашку (Н.Г. Зборощук [95]; В.Е. Казаков, Б.К. Тютюнник, И.Л. Молдавский [98]; В.П. Нарциссов, П.Д. Кошкин [169]; Г.А. Поршнев, Е.А. Дробзягина [199]; В.П. Пятрайтис, В.В. Богачев [207]; Г.Н. Черкасов, Д.В. Дубовик, Е.В. Шутов, С.И. Казанцев [253]; В.А. Шевченко, О. Зоде, Н.С. Матюк, С.С. Солдатова [266]; R. Otto [348]). Так, E. Dalleinne [301], полагает, что для условий Франции вопрос о проведении вспашки или о нулевой обработке почвы должен решаться с учетом конкретных условий. Посев озимой пшеницы без вспашки связан с определенным риском снижения урожаев, особенно при интенсивных технологиях. В тоже время, применение нулевой обработки возможно в севообороте с учетом почвенных особенностей и климатических условий. В Центрально-Черноземной зоне, по мнению В.М. Гармашова, А.Л.Качании [46], использование нулевой обработки почвы в технологии возделывания сельскохозяйственных культур неэффективно, так как приводит к резкому снижению продуктивности возделываемых культур. Однако, по мнению Gerik T.; Morrison J.[312], для условий штата Техас, где урожай пшеницы зависел от количества выпавших осадков в течение вегетации и способа обработки почвы, возделывание пшеницы при нулевой обработке с контролируемым числом проходов в нормальные по увлажнению годы вполне оправдано. О.И. Юдин [272] на высокоплодородных почвах Липецкой области также считает предпочтительными безотвальную и поверхностную обработку почвы. В условиях недостаточного количества осадков в научной литературе

18 18 предпочтение имеет безотвальная или минимальная обработка почвы (3.3. Аюпов, Н.Г. Рыцева [15]; В.К. Коротков [127]; И.Н. Листопадов [142]; Я.Н. Мухортов [165]; А.В. Румянцев, Л.В. Орлова [210]; А.В. Тихонов, Е.А. Юркевич [234]; З.С. Чернышева, Г.А. Бельков, Е.А. Юркевич [256], а также ярусно-послойная обработка почвы (А.П. Спирин [226]). При этом, минимизация обработки почвы возможна лишь в системном решении, в процессе освоения адаптивноландшафтных систем земледелия с дифференцированными пакетами агротехнологий. Всякое упрощенчество в этом деле, как правило, приводит не только к экономическим издержкам, но и экологическим противоречиям (В.И. Кирюшин [111]; Н.В. Тупицын, С.В. Валяйкин [237]). Многие авторы отмечают, что выбор способа обработки почвы зависит еще и от предшественника (В.К. Бугаевский, В.М. Кильдюшкин, А.А. Романенко [23]; R.E. Ramig, L.G.Ekin [356]). Имеются данные, указывающие и на отсутствие влияния способа обработки почвы на урожай озимой пшеницы или на взаимокомпенсацию неодинакового влияния обработок в зависимости от погодных условий в разные годы (А.М. Новичихин [182]; Г.П. Сурмач, А.И. Крупчатников [229]; Р.К. Тугуз, Н.И. Мамсиров [236]; E. Krist'an, J. Skala [329]). Так, в исследованиях В.М. Кильдюшкина, А.Ф. Сидоркина [108], количество продуктивной влаги в метровом слое почвы весной - одного из основных условий формирования высоких урожаев озимой пшеницы - было примерно одинаковое при поверхностной обработке и по вспашке. В настоящее время большинство авторов в нашей стране полагают целесообразным применение комбинированных систем обработки почвы в севообороте, когда в зависимости от структуры севооборота и почвенноклиматических условий сочетаются отвальные и безотвальные способы основной обработки почвы (Н.И. Девтерова [62]; И.Г. Пыхтин, Е.В. Шутов [206]). Так, по мнению А.И. Шабаева и других [259,260], на черноземных и каштановых почвах Заволжья безотвальная (плоскорезная, минимальная) обработка в зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах рационально (1-2

19 19 раза за ротацию) сочетается со вспашкой с целью заделки удобрений, борьбы с сорняками и улучшения пищевого режима почвы. Дифференцированное использование ресурсосберегающих технологий с плоскорезной и минимальной обработками увеличивает урожай зерновых культур на каштановых почвах Заволжья в среднем на ц/га. В условиях плакорно-равнинного типа агроландшафта засушливой черноземной степи Поволжья, по мнению авторов, эффективны технологии среднего уровня интенсивности на основе комбинированной разноглубинной обработки почвы с дифференциацией приема и глубины рыхления в севообороте и ее минимизацией под озимые культуры. А.А. Романенко, П.П. Васюков, В.М. Кильдюшкин [209], делают вывод, что по совокупности положительных воздействий на агрофизические свойства почвы, влагообеспеченность, урожайность, энергосбережение наиболее эффективной в севообороте следует признать комбинированную систему разноглубинной мульчирующей обработки с минимальной мульчирующей обработкой почвы под озимые культуры. Аналогичный вывод сделан и авторским коллективом ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН на основании анализа научной литературы и практического опыта во всех земледельческих регионах Российской Федерации. Авторы отмечают, что применение различных способов обработки почвы под культуры не может иметь единого решения. Факторов, определяющих выбор наиболее оптимального способа достаточно много. Причем, велика вероятность того, что одинаковый результат могут обеспечить несколько различных способов. По-существу, чем менее энергоемким является способ основной обработки почвы, тем более узкой является экологическая ниша его применения (Г.Н.Черкасов, И.Г.Пыхтин, А.В.Гостев и др. [254]). Таким образом, несмотря на совершенствование технологий возделывания озимой пшеницы, влияние погоды на урожай остается более значимым. Именно погода зачастую определяет выбор способов основной обработки почвы, с изменением метеорологических условий он должен меняться. Анализ литературы показывает, что выбор способа основной обработки почвы является

20 20 многокритериальной задачей и должна решаться комплексно, в рамках оптимизационных и прогнозных моделей Эффективность органических и минеральных удобрений в зависимости от складывающихся погодных условий Еще Ю. Либих [140], формулируя роль удобрений в сельскохозяйственном производстве писал: «Всякая почва лишь в том случае является вполне плодородной для того или иного вида растения, скажем, для пшеницы, если каждая из частиц ее, соприкасающихся с корнями, содержит все необходимые для пшеничного растения питательные вещества и притом в такой форме, которая позволяет корням усваивать эти вещества на любом этапе развития растения, в должное время и в надлежащем их взаимном соотношении». И далее: «Для того чтобы растение могло достигнуть наибольшего развития, почва должна в каждую данную минуту содержать должное количество каждого из почвенных элементов и притом в усвояемой для растения форме; с другой стороны, должны тому же содействовать и космические условия - тепло, влага и солнечный свет; они необходимы для того, чтобы поглощенные вещества могли превратиться в составные части растения. Внесение удобрений действует наиболее благоприятно в том случае, если при их посредстве устанавливается в почве правильное соотношение питательных веществ, так как от этого соотношения зависит урожай». Дальнейшее развитие сельскохозяйственной науки подтвердило справедливость слов Ю. Либиха: органические и минеральные удобрения, наряду с севооборотом, обработкой почвы, являются важнейшим технологическим элементом управления урожайностью сельскохозяйственных культур. Минеральные и органические удобрения оказывают активное и сильное влияние на сложные процессы, определяющие рост и развитие растений. Они изменяют концентрацию солей в почве, интенсивность и направленность химических, физико-химических и биологических процессов, реакцию и

21 21 буферность почвы, ее поглотительную способность. Сложность регулирования и оптимизации процесса питания растений и обмена веществ заключается в том, что он находится в тесной взаимосвязи с погодно-климатическими условиями, которые, как, правило, невозможно регулировать (температурный режим воздуха и почвы, аэрация, водообеспечение, относительная влажность воздуха и др.). От этих же условий в значительной мере зависит и содержание в почве питательных веществ в доступной для поглощения растениями форме. Во всех случаях, прежде всего, необходимо выяснить биоклиматический потенциал данного района или области, после чего, используя агрохимические средства, создать оптимальные условия питания сельскохозяйственных культур. Недооценка климатических особенностей конкретного земледельческого района может привести к серьезным погрешностям в определении значения минеральных удобрений в создании урожая и объективной оценке их эффективности (В.Г. Минеев [158]). В современном земледелии органические и минеральные удобрения обеспечивают в среднем 35-40%, а в Нечерноземной зоне до 70% прироста урожайности. Их рациональное применение позволяет в 2,0-2,5 раза снизить амплитуду ее колебаний за счет меньшей депрессии в неблагоприятные по агрометеорологическим условиям годы (Т.Н. Кулаковская [134]). Соответственно, система удобрения должна выступать регулятором почвенного плодородия и строиться на научно обоснованных принципах: оптимизация доз и соотношений элементов питания, учет структуры агроландшафта, предупреждение загрязнения поверхностного стока элементами питания вносимых удобрений и продукции растениеводства при внесении повышенных доз удобрений (В.Г. Минеев, Н.Ф. Гомонова, М.Ф. Овчинникова [159]). Наличие взаимосвязи эффективности вносимых удобрений с климатическими и погодными условиями установлено во многих исследованиях (Л.И. Абрамова [3]; Б.П. Багинскас, А.Б. Жямайтис, И.М. Кучинскас [16]; Н.Э. Байсариев [17]; П.П. Васюков, Г.В. Чуварлеева, В.И. Цыганков [29]; Л.П. Воллейдт, Г.Н. Ваулина [35]; Н.М. Глазунова, Н.А. Кирпичников, З.Г. Сергеева [51]; А.М. Головков, Н.Ф. Черкашина [55]; Н.И. Гриб [59]; В.Ф. Дричко [78]; А.

22 22 Онайтис, В. Машаукас, А. Швядас, В. Пятрайтене [185]; Н.П. Кукреш [133]; В.И. Никитишен, В.И. Личко [174]; Н.Т. Ниловская [179]; О.Д. Сиротенко, В.А. Романенко, В.Н. Павлова, М.П. Листова [221]; О.В. Сдобникова, С.Н. Адрианов, В.А. Герасимов [214]; В.В. Федосеев [243]; В.И. Филин, А.Г. Кузин [245]; П.А. Шарый, О.В. Рухович, Л.С. Шарая [261]; Е.А. Шевяхова [267]; И.Ф. Медведев, Д.И. Губарев, С.С. Деревягин, Ф.В. Сиренко [151]; E. Andres, K. Orlovius [284]; M. Hudcova [320]; M. Karabinova, M. Andrascik [326]; G.K. McDonald [333]; J.M. Meynard, F. Limaux [335]; A.V. Milheiro, A.C. Pereira [337]; W. Nielebock, G. Wille, J. Muller [344]; P. Schoop [362]; E. Spaldon [368]), в том числе в Центрально- Черноземной зоне (А.Ю. Айдиев, Н.Н. Боева, Г.М. Дериглазова [8]; А.Н. Душкин [82]; А.Ф.Мельник, А.И.Золотухин [152]; Г.Н. Пугачев, В.В. Шелковников, И.В. Латышев, И.П. Хаустович [204]; В.Г. Небытов, В.В. Коломейченко [173]; А.И. Новиков, М.В. Попова, О.В. Сдобникова [180]; И.Г. Пыхтин [205]; А.Н. Воронин, Н.М. Доманов, К.Б. Ибадуллаев, П.И. Солнцев [38]; О.А. Митрохина, Е.П. Проценко, Т.В. Сапрыкина, А.А. Проценко [161]). А.Р. Константинов [120], исследовав эффективность удобрений в разных климатических зонах, указывает, что эффективность органических и минеральных удобрений возрастает в условиях достаточного увлажнения и низкого уровня плодородия почв. Н.Д. Коновалов, С.Н. Коновалов [119]; В.С.Зализовский, Г.Ф.Ольховский [91] для условий Черноземной зоны, также указывают, что для повышения эффективности удобрений большое значение имеет количество осадков в месяцы наиболее важные для формирования урожая. И.М. Стребковым [228] для условий Центрального района Нечерноземной зоны на основе исследования функций продуктивности дана количественная оценка эффективности удобрений от погодных условий и плодородия почв. Установлено, что с повышением уровня окультуренности почв и обеспеченности их питательными веществами относительный вклад погодного фактора снижается. На зависимость эффективности удобрений от плодородия почв, на стабилизационный эффект взаимодействия плодородия почв и удобрений при неблагоприятных погодных условиях указывают и другие авторы (С.А.Шафран,

23 23 В.А. Прошкин, Г.И. Ваулина, Е.С. Козеичева [262]; А.М. Головков, Н.Ф. Черкашина [56]; Д.А. Кореньков [121]; Л.М. Мюллер, Е.Н. Смоленцева, О.В. Рухович и др. [166]; Л.Н. Петрова [190]; Л.Н. Петрова, С.О. Сиптиц [191]; В.А. Прошкин [200]; В.А. Прошкин, С.Н. Андрианов, Е.В. Шаброва [201]; А.П. Федосеев, Л.А. Гриненко [242]). Однако, в большинстве научных работ количественная оценка погодных условий во взаимодействии с удобрениями не приводится. Это вызвано, вероятно, объективными трудностями в установлении и количественной интерпретации взаимодействия характеристик погодных условий в критические для формирования урожая периоды вегетации и характеристик действия и последействия удобрений во взаимосвязи их с другими агротехническими факторами. Кроме того, по данным В.Г. Минеева [158], сами же удобрения, используемые для питания растений, являются одним из внешних факторов, существенно влияющих на водоснабжение растений. Удобрения, как правило, снижают расход воды на образование единицы урожая на 10-20% и больше. Лучший эффект получается от применения фосфорных удобрений и при их сочетании с азотом и калием. Этим можно в некоторой степени объяснить положительное действие суперфосфата, внесенного в рядки при посеве, эффективность которого обычно не снижается в засушливых районах и в годы с недостаточным увлажнением. В этой связи, в качестве одного из показателей эффективности внесения удобрений можно рассматривать коэффициент их использования растениями. Например, коэффициент использования азота удобрений (КИУ) по обобщенным сводкам Д.А. Коренькова и Н.И. Борисовой [123] составляет в среднем 40% с колебаниями от 12 до 70%. Больший размах варьирования КИУ отмечает J.-C. Fardeau % [308]. Близкие результаты получены и другими авторами в нашей стране, европейских странах и США, также отмечающими высокую вариабильность КИУ в зависимости от широкого спектра почвенноклиматических условий и агротехнических факторов (Е.А. Андреева, Г.И. Щеглова, Н.Н. Середкина [12]; Г.П. Гамзиков, Г.И. Кострик, В.Н. Емельянова [45]; Д.А. Кореньков [122]; Методические указания [157]; Л.В. Помазкина [198];

24 24 П.М. Смирнов, В.В. Кидин, В.Н. Назарова [222]; H. Benkenstein, H. Pagel, W. Kruger [292]; R.D. Hauk [317]). В значительно меньшей степени исследован вопрос количественной зависимости эффективности удобрений от погодных условий во взаимодействии их с другими агротехническими факторами: севооборотом, способом обработки почвы. Имеющиеся результаты научных исследований, вместе с тем, указывают на значимость взаимодействия данных факторов и на взаимообусловленность доли их вклада в формирование урожая озимой пшеницы. Так, С.И. Войтенко [33] установлена зависимость эффективности удобрений под озимую пшеницу на оподзоленных черноземах от погодных условий и предшественника. Указанная зависимость показана и в других исследованиях (С.В. Андриеш [13]; Л.И. Гридяева, Г.В. Дубанина [61]6; Б.А. Захаров, Л.П. Леплявченко, Л.Х. Аветянц [93]; Х.А. Пискунова, А.В. Федорова, Т.С. Ершова [194]; G.De Scorraille [302]). Зависимость эффективности удобрений от погодных условий и способа обработки почвы установлена в исследованиях в различных почвенноклиматических зонах (С.И. Войтенко, В.И. Иванова, В.С. Прокопенко [34]; А. Самалиева, М. Витков [279]; G. Toderi, G. Stefanelli, G. Govi, E. Garagnani [357]). На черноземах отдельными исследованиями также показано наличие зависимости эффективности удобрений от погодных условий, предшественника и способа обработки почвы (А.Ю. Айдиев, М.Г. Асадова, И.Ю. Синько [7]; Н.М. Доманов, П.И. Солнцев [76]; А.Е. Горбачева, Д.И. Микитюк, П.Г. Лапко, Ю.И Усатенко [57]). Однако, в почвенно-климатических условиях ЦЧР взаимодействие комплекса агротехнических факторов на урожай озимой пшеницы во взаимосвязи с количественной оценкой погодных условий в целом остается мало изученным. Соответственно, необходимы дальнейшие исследования указанного взаимодействия с целью возможности его количественной интерпретации при разработке и для повышения надежности прогнозных моделей.

25 Уровень плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы в различных климатических условиях Плодородие почвы сложное комплексное понятие, единственным критерием которого является величина обусловленной им урожайности (А.Р. Константинов [120]). Создание оптимальных условий для роста и развития растений в значительной мере связано с изменением физических, химических и биологических свойств почвы; наличием в ней достаточного количества усвояемых для растений питательных веществ; интенсивностью процессов перехода элементов питания из труднодоступной для растений формы в легкодоступную и наоборот, т.е. процессов мобилизации их и иммобилизации. Все это определяет потребность культурных растений в удобрениях, а также в применении комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий (В.Г. Минеев [158]). С другой стороны, как отметил еще В.В. Докучаев [73], только совокупностью причин (грунт, климат, рельеф, возраст и растительность), а не одной (в большинстве случаев) какой-либо из них и мыслимо объяснить всю совокупность тех важнейших особенностей, которые присущи нашему чернозему. В ряде исследований указывается на наличие тесной корреляционной связи между климатическим условиями, уровнем плодородия почв, отдельными его элементами и урожайностью озимой пшеницы в различных почвенноклиматических зонах (С.П. Абазян, Р.А. Эдилян, А.Ц. Назаретян [1]; Р.А. Акбиров, И.К. Хабиров, В.Ф. Гайсин, И.А. Субушев [9]; В.Г. Дегтярева [63]; А.Н. Деревянко [66]; А.К. Умбетов, М.С. Басибеков, А. Бекмаганбетов, Б. Сулейменов, [240]; Л.Ю. Лукин, А.Н. Косилова, Г.В. Дубанина [145]; В.И.Сидоренко [217]; В.Ф. Сухоруков, Е.К. Михеев, К.С. Лысогоров [232]; Ю.Н. Никольский, М. Кастильо-Алварес, О.С. Бахлаева и др., [177]; B. Benzian, P.W. Lane, [293]; P. Schachtschabel [361]). По данным И.И. Карманова, Д.С. Булгакова [103] озимая пшеница относительно сильно реагирует как на изменение собственно почв, так и на изменение агроклиматических показателей. В этой связи закономерными

26 26 представляются результаты исследований P. Gate, J. Grosman [311], которые на их основе предлагают учитывать типологию районов Франции, сгруппированных по агроклиматическим особенностям, при прогнозировании урожая зерновых культур. В большинстве исследований показана зависимость урожайности озимой пшеницы от основных показателей почвенного плодородия: содержания гумуса, подвижных форм азота, фосфора и калия (М.П. Листова, Р.И. Виноградова, Л.С. Платонова [141]; И.Ф. Медведев, Н.Г. Левицкая [150]; А.С. Найденов, Б.А. Захаров, Л.И. Леплявченко [167]; В.В. Агеев, В.И. Демкин, А.П. Чернов, П.И. Махуков [4]; С.А. Шафран, В.А. Прошкин [264]; M. van Noordwijk, P. de Willigen, P.A.I. Ehlert, W.J. Chardon [282]). Имеются также данные, указывающие на зависимость урожайности пшеницы от кислотности почв (Н.Ф. Сидоров [218]; J. Baier, V. Baierova [287]). По данным, полученным в США, для урожая пшеницы критическим является мощность плодородного слоя почвы, а его потеря в результате эрозии не компенсируется внесением азотных удобрений (T.W. Massee, H.O. Waggoner [332]). В тоже время, исследованиями С. Личева [278] установлено, что в условиях Болгарии плодородие почвы оказывает незначительное влияние на формирование урожая. Аналогичные результаты получены и другими авторами (G. Golisch [313]). В Центрально-Черноземном регионе уровень плодородия почв является важным и значимым фактором формирования урожая озимой пшеницы, имеется тесная корреляционная взаимосвязь между ними (А.Д.Ким, Г.Н.Черкасов, В.И.Лазарев [109] ). Среди показателей почвенного плодородия черноземов, по данным Шафрана С.А., Е.В. Леоновой, В.М. Пупынина [263], в наибольшей степени величина и вариабельность урожая озимой пшеницы обусловлена содержанием гумуса и различных форм азота, а также изменчивостью содержания минерального азота в почве (П.И. Крупкин, Н.Н. Крыжановская, Л.И. Чурикова [131]).

27 27 Таким образом, влияние плодородия почв на урожай озимой пшеницы обусловлено, с одной стороны, уровнем плодородия и содержанием отдельных его элементов, с другой стороны, их изменчивостью в зависимости от климатических и погодных условий Прогнозирование урожайности озимой пшеницы в зависимости от используемой агротехники и погодных условий К настоящему времени накоплен обширный научный материал по оценке климатических и погодных условий с целью прогнозирования урожайности озимой пшеницы, в том числе с учетом почвенных условий, местоположения и, в меньшей степени, агротехники выращивания. Однако, единого подхода к набору климатических характеристик в качестве входных параметров прогнозных моделей к настоящему времени не выработано. Основным принципом выбора таких характеристик является степень их коррелируемости с урожаем. Это представляется закономерным, принимая во внимание конечную цель построения моделей. Вместе с тем, озимая пшеница является культурой, обладающей высокой пластичностью к изменению условий роста и, в этой связи, выбор каких-либо характеристик климатических и погодных условий, универсально пригодных для практического применения, на наш взгляд, маловероятен. Это подтверждает и анализ результатов исследований, проведенных в мире. Наиболее часто в различных климатических зонах урожай озимой пшеницы, как и большинства сельскохозяйственных культур коррелирует с количеством осадков и температурой воздуха в различные периоды и их производными, в том числе во взаимосвязи с почвенными условиями. Так, для условий Словакии, Чехии, Болгарии, Канады и некоторых других стран решающее значение для урожая озимой пшеницы имеет температура воздуха и осадки в период вегетации (В.П. Дмитренко [69]; В.И. Кондаренко, А.В. Выблова [117]; И. Върлев [276]; А. Тасев [280]; A. Fleury, P. Leterme [310]; J. Petr,