Анализ влияния агроэкологических факторов на урожайность ячменя в Иркутской области Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.16:631.95:004.94(571.53)

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯЧМЕНЯ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

© А.Ю. Пузырева1, В.Ю. Гребенщиков2, В.К. Гайда3

1,2Иркутская государственная сельскохозяйственная академия,

664038, Россия, Иркутская область, Иркутский район, пос. Молодежный, 1/1.

1,2Иркутская межобластная ветеринарная лаборатория,

664005, Россия, г. Иркутск, ул. Боткина, 4.

3Иркутский государственный технический университет,

664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

В Иркутской области урожайность ячменя существенно изменяется как по годам, так и в зависимости от почвен-но-климатических зон. Изменение срока посева также приводит к вариабельности величины и качества урожая ячменя. Цель данной работы - определить степень влияния отдельных агроэкологических факторов и их взаимосвязей на продуктивность ячменя. Исследования проводились в трех агроклиматических зонах Иркутской области (агрофоны) при разных сроках посева разновидностей ячменя rikotense, nutans, pallidum. Представлены результаты многомерного дисперсионного и ковариационного анализа урожайности ячменя и определена степень влияния отдельных агроэкологических факторов и их взаимосвязей на продуктивность культуры в условиях Иркутской области. Выявлено, что по степени влияния на величину урожая в Иркутской области на первом месте находится агрофон (почвенно-климатическая зона), затем - генотип сортов. На долю влияния сроков посева и взаимодействия изучаемых факторов приходится чуть больше 10%. Ил. 2. Табл. 6. Библиогр. 14. назв.

Ключевые слова: ячмень; агроэкологический фактор; сорт; срок; многомерный дисперсионный и ковариационный анализ.

ANALYSIS OF AGROECOLOGICAL FACTOR EFFECT ON BARLEY YIELDING CAPACITY IN IRKUTSK REGION A.Yu. Puzyreva, V.Yu. Grebenshikov, V.K. Gaida

Irkutsk State Agricultural Academy,

1/1 Molodezhny settlement, Irkutsk region, Irkutsk district, 664038, Russia. Irkutsk Interregional Veterinary Laboratory, 4 Botkin St., Irkutsk, 664005, Russia. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

There are considerable changes in barley crop yields in the Irkutsk region depending on the years as well as on soil and climatic zones. Besides, different sowing dates also lead to the variability of the amount and quality of barley yield. The objective of this paper is to determine the extent of the effect of specific agroecological factors and their interrelations on barley productivity. The studies were conducted in three agroclimatic zones of the Irkutsk region (agricultural backgrounds) under different seeding terms of such barley varieties as rikotense, nutants, pallidum. The paper presents the results of multidimensional variance (dispersing) and covariance analysis of barley yields, and determines the extent of the effect of specific agroecological factors and their interrelations on crop productivity under conditions of the Irkutsk region. It has been revealed that agricultural background (soil and climatic zone) has the greatest effect on the yield amount in the Irkutsk region, the impact of the grade genotypeis in the second place. The share of the influence of seeding terms and studied factors interaction is just a little more than 10%. 2 figures. 6 tables. 14 sources.

Key words: barley; agroecological factor; grade; term; multidimensional variance and covariance analysis.

Иркутская область - регион Восточной Сибири, земледельческая освоенность которого остается невысокой, сельскохозяйственные угодья составляют 3,73% площади области. Особенностью климата об-

ласти является континентальность.

Сельскохозяйственное производство области ведется в трех агроклиматических зонах (табл. 1). В под-таежно-таежной зоне наблюдается недостаток тепла

1Пузырева Анна Юрьевна, аспирант, тел.: 89501001672, e-mail: [email protected] Puzyreva Anna, Postgraduate, tel.: 89501001672, e-mail: [email protected].

2Гребенщиков Виктор Юрьевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации, тел.: 89025698269, e-mail: [email protected]

Grebenshchikov Victor, Candidate of Biology, Associate Professor of the Department of Land management, Cadastre and Agricultural Melioration, tel.: 89025698269, e-mail: [email protected]

3Гайда Виктория Константиновна, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и пищевой технологии, тел.: 89643508388, e-mail: [email protected]

Gaida Victoria, Candidate of Biology, Associate Professor of the Department of Chemistry and Food Technology, tel.: 89643508388, e-mail: [email protected]

при избыточном увлажнении; в лесостепной зоне (по расчетам В.И. Гонтарь [1]) три года из десяти наблюдается недостаток тепла при избыточном увлажнении, а три года из десяти - недостаток влаги на фоне хорошей теплообеспеченности; остепненная зона характеризуется недостатком влаги для основных сельскохозяйственных культур, в частности для зерновых. Таким образом, наибольший удельный вес от общей площади пахотных земель приходится на лесостепную зону и составляет 52%, площадь пахотных земель в остепненной зоне - 29%, и в подтаежно-таежной зоне - 19% пашни региона.

Ячмень - одна из важнейших зерновых культур, которая благодаря особенностям строения и химического состава зерна широко используется в различных отраслях перерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве [2, 3]. Это относительно холодостойкая и засухоустойчивая культура, потому в России его можно выращивать почти повсеместно [4, 5].

Среди зерновых культур яровой ячмень по посевным площадям в Иркутской области занимает третье место, причем основную часть посевов культуры обеспечивают четыре-пять сортов (табл. 2). «Собо-лёк», «Ача», «Биом» и «Неван» - районированные сорта, выращиваемые в Иркутской области, к сожалению, имеют невысокую продуктивность, невысоким остается и качество зерна.

Цель данной работы - определить степень влия-

ния отдельных агроэкологических факторов и их взаимосвязей на продуктивность ячменя.

Материалы и методы исследования. Исследования проводили в период с 2011 по 2013 гг. на культуре ячменя, которую выращивали по паровому предшественнику по методике Госсортсети [6] с использованием метода географических посевов, который позволяет в разных агроэкологических зонах при разных условиях увлажнения, разной температуре и т.д. выявить влияние экологических факторов на продуктивность и качество ячменя.

С целью нивелирования почвенных условий также использовался метод учащенных сроков посевов, который позволяет провести оценку влияния различных метеорологических условий на одном агрофоне [7]. В качестве фактора А в исследовании выступили различные агроэкологические зоны Иркутской области: подтаежно-таежная, лесостепная, остепненная.

Агрофон № 1 расположен в подтаежно-таежной зоне Нижнеудинского Госсортоучастка, темно-серая лесная почва; агрофон № 2 расположен в лесостепной зоне на опытном поле ИрГСХА, светло-серая лесная почва; агрофон № 3 расположен в остепненной зоне Нукутского Госсортучастка и представлен дерново-карбонатной почвой. Агрохимическая характеристика почвы экспериментальных участков приведена в табл. 3.

Агроклиматическая зона Пашня Сенокосы Пастбища Залежи Многолетние насаждения С/х угодья

Лесостепная 844,4 95,9 169,4 0,1 14,0 1124

Остепненная 469,6 78,9 237,6 - 0,6 786,7

Подтаежно-таежная 307,7 89,0 81,9 1,0 5,9 485,5

Таблица 1

Распределение сельскохозяйственных угодий по агроклиматических зонам

Иркутской области, тыс. га

Таблица 2

Посевные площади основных районированных сортов в Иркутской области*_

Сорт 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.

Неван 9,14 10,2 8,7 8,1 5,5 4,5 3,8 4,8

Ача 30,9 43,3 34,2 56,0 60,6 52,1 53,2 45,9

Биом - - - - 0,040 1,1 6,0 20,2

Соболек 20,9 16,0 14,8 12,0 4,6 5,05 2,6 0,9

Одесский 115 12,7 13,3 0,2 0,9 0,2 0,05 - -

Районированных 73,64 82,8 57,9 77,0 70,94 62,8 65,6 71,8

Нерайонированных 6,36 5,7 39,6 6,68 10,46 14,63 10,6 10,1

Итого 79,9 88,5 61,9 83,85 81,4 77,4 76,2 81,9

*Данные представлены ФГБУ «Государственная комиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений».

Таблица 3

Агрохимическая характеристика почвы экспериментальных участков_

Агрофон рН сол. Гумус, % Нг Б Минеральный азот, мг/кг Подвижные формы, мг/100 г

Мг-экв на 100г почвы М-ЫО3" М-МН4+ Р2О5 К2О

№ 1 5,1-5,5 6,0-8,0 5,6 32,4 2,4 16,5 4,7-10,6 10,6-16,5

№ 2 4,5 2,0-2,5 4,1 24,5 9,6 11,0 30-47 8,0-9,0

№ 3 7,1-7,4 2,7-5,8 0,4 47,5 9,2 11,0 1,35-2,65* 21,2-25,1*

*Анализ проводился по методу Мачигина.

Результаты таблицы свидетельствуют о том, что агрофоны характеризуются различными уровнями плодородия: агрофон № 1 - высокий уровень, агро-фон № 2 - низкий уровень, агрофон № 3 - средний уровень плодородия.

В качестве фактора В в исследовании выступили три срока посева:

- ранний срок посева (первая декада мая);

- типичный для конкретной зоны срок посева (вторая декада мая);

- поздний срок посева (третья декада мая).

Разница между посевами составила ±10 дней от

типичного срока посева.

В качестве фактора С выступили районированные в Иркутской области сорта: «Ача», «Соболёк», «Не-ван».

Площадь делянок варьировалась от 15 до 50 м , учетной от 12 до 25 м2. Расположение делянок последовательное. Повторность опытных делянок четырехкратная. Агротехника возделывания была общепринятой для Иркутской области.

При закладке полевых опытов использованы рекомендации, изложенные в руководствах Б.А. Доспе-хова [8], а также методика Госсортсети [6]. По мере роста и развития растений систематически проводились фенологические наблюдения, отбирались растительные и почвенные образцы. Наблюдения за ростом и развитием растений проведены по методике Госсортсети [6]. Данные по урожайности приведены к 14% влажности и 100% чистоте. Сбор урожая осуществлен в фазе полной спелости, учет урожая сплошной поде-ляночный. Полученный цифровой материал обработан математическими методами корреляционного и дисперсионного анализов [8] на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ Excel 2003 и Statis-tica 5.5.

Пробы зерна и почвы проанализированы в аккредитованной лаборатории ФГБУ «Иркутская межобластная ветеринарная лаборатория». Исследования проведены согласно ГОСТам. В период исследования условия влагообеспеченности растений по годам существенно отличались, однако независимо от агро-фона были выявлены года, отличающиеся как недостатком, так и избытком увлажнения, а также года, в которые значение увлажнения оставалось на уровне среднемноголетних значений, что в дальнейшем позволило интерпретировать усредненные данные.

Результаты и их обсуждение. Анализ и интерпретация научных исследований биологических опытов, проведенных в естественных условиях агрофито-ценоза, осложняется тем, что на растения в процессе онтогенеза влияет большое количество факторов: абиотические (атмосферные осадки, температура воздуха, солнечная радиация и др.); биологические (вредители, болезни, сорные растения) и агротехнические (сорт, предшественник, минеральное питание, запасы влаги и др.).

При описании влияния различных агроприемов и факторов окружающей среды на эффективность продукционного процесса в системе «растение - почва -окружающая среда» использован многомерный дис-

персионный и ковариационный анализ (MANOVA). Вместо одномерного F-критерия, используется многомерный F-критерий (Л-критерий Уилкса), основанный на сравнении ковариационной матрицы ошибок и межгрупповой ковариационной матрицы [9]. Для получения данных о доле участия изучаемых агроэкологиче-ских факторов в формировании урожайности проведена математическая обработка опыта. В работе использован многомерный корреляционный анализ для достоверного отображения влияния факторов и выявления существенной взаимосвязи между ними в изменчивости урожайности ячменя.

Проведенный анализ свидетельствует, что на долю изучаемых факторов (агрофон, срок посева, сорт, год) в общей доле вариабельности урожая ячменя приходится 70% влияния (коэффициент детерминации = 0,69), остальные 30% изменчивости урожайности в Иркутской области обусловлены другими факторами, которые не изучались в данной работе (рис. 1, табл. 4). Ранее уже доказана относительно высокая роль минерального питания с учетом почвенного типа и подтипа [10-12], запасов влаги в почве [13, 14], фито-санитарной обстановки в формировании урожайности зерновых культур. Доля влияния изучаемых агроэко-логических факторов на продуктивность ячменя представлена на рис. 1.

И Агрофон О Сроки Н Сорт

Ш Агрофон*сроки

Ш Другие несущественные взаимодействия факторов ЕЗ Неизучаемые факторы

Рис. 1. Удельный вес влияния факторов на изменчивость урожайности ячменя Иркутской области, %

Наибольший вклад в формирование урожайности за исследуемые годы обеспечил фактор «агрофон» (почвенно-климатическая зона), его составляющая равна 48%. Фактор «сорт» составил 9% от общего влияния. Это обусловлено тем, что в процессе сортоиспытания и сортообновления Госсортсети взяты за стандарт лучшие по продуктивности и технологии возделывания сорта (стандарт). В настоящее время за стандарт сортов ячменя в Иркутской области принят сорт «Ача» (разновидность nutans), Учитывается то, что изучаемые сорта районированы и прошли отсев по продуктивности, вариабельность урожайности их относительная небольшая. Однако использование разнообразия сортов даже в области отнесения их к разновидностям pallidum, rikotense, nutans позволяет

Таблица 4

Результаты оценки вклада изучаемых факторов в структуру вариабельности урожаев ячменя _в период исследований_

Зависимая переменная ББ модели и ББ остатков (данный факторный анализ)

Урожайность Множеств. Р Множеств. Р2 Скоррект.Р ББ модель МБ модель МБ остаток Р*

0,83359 0,69488 0,66098 12957,4 1619,68 79,0212 20,4967

*Р свидетельствует о высокой существенности изучаемых факторов.

Таблица 5

Средняя урожайность изучаемых сортов в условиях Иркутской области в период исследований, т/га

Сорт Урожайность, т/га

Агрофон 1 Агрофон 2 Агрофон 3

Ача 5,41 2,96 2,96

Соболек 5,20 2,25 3,31

Неван 4,15 1,16 2,58

всецело использовать различие абиотических факторов и почвенного покрова, обеспечивать биологическое разнообразие. Данные табл. 5 свидетельствуют о том, что наибольшая урожайность отмечена у сорта «Ача», незначительно уступает ей урожайность сорта «Соболёк». Низкая урожайность сорта «Неван» объясняется его генетическими особенностями.

Изучаемые в работе сроки посева урожая оказали влияние на уровне 4%. На рис. 1 представлены существенные факторы по Р-критерию (критерию Фишера). Такие показатели как «агрофон - сорт»; «сроки -сорт»; «агрофон - сроки - сорт» оказались малозначимы и по критерию Фишера, на их долю приходится менее 2% всего влияния на продуктивность ячменя.

Различие в показателях урожайности по агрофо-нам более существенно, чем по срокам посева (рис. 2). Результаты, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что на агрофоне № 1 максимальная урожайность отмечена при раннем сроке посева, разница между сроками посева значительная. Так, при позднем посеве урожай снижается до 3,89 т/га. В лесостепной зоне (агрофон № 2) максимальная урожайность получена при раннем сроке сева - 34,8 ц/га, а минимальная - при типичном сроке посева. В остепненной зоне (агрофон № 3) высокая урожайность получена при типичном сроке посева. Разница между сроками посева незначительная.

Таблица 6

Средняя урожайность ячменя в зависимости от сроков посева на различных агрофонах, т/га

Срок посева Урожайность, т/га

Агрофон 1 Агрофон 2 Агрофон 3

Ранний 5,93 3,48 2,15

Типичный 4,94 2,31 2,43

Поздний 3,89 2,83 2,29

л 4

га о

♦ .

- -♦- - агрофон 1

- ♦ ■агрофон 2

— - агрофон 3

раннии

типичным срок посева

поздним

Рис. 2. Вариация урожайности ячменя в зависимости от сроков посева на разных агрофонах (по результатам многомерного ковариационного анализа)

7

6

5

2

0

Таким образом, по степени влияния на величину урожая в Иркутской области на первом месте находится агрофон, на долю которого приходится 48% всех изменений. Влияние генотипа сортов составило 9%. Варьирование урожайности в зависимости от сроков посева составило 4%, немного больше (7%) со-

ставило варьирование урожайности в зависимости от взаимодействия факторов «срок - агрофон». Следует отметить, что 30% изменчивости урожая обеспечивалось другими факторами, которые не рассматривались в данной работе.

Библиографический список

1. Агроклиматические ресурсы Иркутской области / В.И. Гонтарь [и др.], 1977. 208 с.

2. Тихонов Н.И. Производство пивоваренного ячменя - одна из ключевых проблем развития пивоваренной отрасли // Агро XXI. 2008. № 10-12. С. 8-9.

3. Мальцев В.Ф. Ячмень и овес Сибири. М.: Колос, 1984. 128 с.

4. Юшкевич Л.В., Аниськов Н.И. Яровой ячмень в Западной Сибири // Земледелие. 2010. № 6. С. 3-5.

5. Гребенщиков В.Ю., Дмитриев Н.Н. Влияние агрохимических средств на урожайность ячменя в условиях лесостепи Приангарья на светло-серой лесной почве // Бюллетень ВИУА. 2003. № 117. С. 28-30.

6. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / под ред. М.А. Федина. Вып. 1-й. М., 1985. С. 269.

7. Чирков Ю.И. Агрометеорология. Ленинград, 1986.

8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 381 с.

9. Дубров А.М., Мхитарян В.С., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы: учеб. пособие, 2003. С. 352.

10. Гамзиков Г.П., Новикова В.Н. Продуктивность сортов ячменя при разных уровнях минерального питания // Сорт и удобрение / под ред. Э.Л. Климашевского. Иркутск, 1974. С. 197-204.

11. Гребенщиков В.Ю., Верхотуров В.В., Панквец С.О. Влияние минерального питания на урожайность и качество ячменя в условиях Приангарья // Плодородие. 2011. № 5. С. 10-11.

12. Мальцев В.Т. Азотные удобрения в Приангарье. Новосибирск, 2011. С. 272.

13. Зайцев А.М. Влияние зернопаровых севооборотов на плодородие и продуктивность выщелочного чернозема в лесостепной зоне Приангарья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.03. Улан-Удэ, 2001. 25 с.

14. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Иркутской области / В.И. Солодун [и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2011. 191 с.

УДК 502.175:502.3.001.57

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ВЫБРОСОВ НОВО-ИРКУТСКОЙ ТЭЦ НА АКВАТОРИЮ оз. БАЙКАЛ

© А.С. Сафаров1, В.А. Верхозина2, В.Л. Макухин3

1Институт систем энергетики им. ЛА Мелентьева СО РAH, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130. 2Институт геохимии им. АП. Виноградова СО РAH, 664064, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а. 2Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83. 3Лимнологический институт СО РAH, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3.

Приведены результаты моделирования переноса выбросов Hово-Иркутской ТЭЦ на акваторию Южного Байкала с применением уравнения турбулентной диффузии. Исследованы процессы распространения и трансформации соединений серы и азота, а также твердых аэрозолей. При расчетах учтено влияние рельефа местности и рассмотрены химические трансформации соединений. Ил. 4. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: уравнения турбулентной диффузии; перенос примесей; математическое моделирование; выбросы ТЭЦ; загрязнение атмосферы.

MODELING TRANSFER OF NOVO-IRKUTSK CHP EMISSIONS TO LAKE BAIKAL WATER AREA A.S. Safarov, V.A. Verkhozina, V.L. Makukhin

L.A. Melentiev Institute of Energy Systems SB RAS, 130 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia.

1Сафаров Aлексей Саматович, ведущий инженер, тел.: 89025432666, e-mail: [email protected] Safarov Aleksei, Leading Engineer, tel.: 89025432666, e-mail: [email protected]

2Верхозина Валентина Aлександровна, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: 89149047775, e-mail: [email protected]

Verkhozina Valentina, Doctor of technical sciences, Leading Researcher, Professor of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: 89149047775, e-mail: [email protected]

3Макухин Владимир Леонидович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел.: 89500681154, e-mail: [email protected]

Makukhin Vladimir, Candidate of technical sciences, Senior Researcher, tel.: 89500681154, e-mail: [email protected]