CC BY
45
технологической нагрузки с 0,714 до 3,65 ед. позволило увеличить её до 5,59 тыс. м2 на 1 га.
Реакция растений по площади ФП колосьев на показатели ПАЗ-1, коэффициент засушливости, влагообеспеченности и дискомфортности описываются вогнутой кривой. При минимальных их значениях (10,4 мм, 0,07 ед., 0,74 ед., 0,5596 ед.) площадь ФП колосьев составляет 4,96—5,53 тыс. м2 на 1 га, при средних снижается до 3,33—4,29 тыс. м2 на 1 га, но при увеличении их до максимальных в опыте величин (64,4 мм, 0,47 ед., 1,30 ед., 0,5596 ед.) достигает наибольшей (5,59—7,37 тыс. м2 на 1 га).
Площадь суммарной ФП растений по удобренному пару формировалась вне зависимости от осадков, запасов влаги к севу, суммы влаги, коэффициента влагообеспеченности, суммарного испарения и коэффициента оптимальности в связи с их достаточностью и преодоления их влияния возможностями растений яровой твёрдой пшеницы. Реакция её на остальные факторы была аналогичной реакции по неудобренному пару.
ФСП растений на этом фоне достигал наибольших величин при среднесуточной 1 воздуха 17,6°С, сумме температур воздуха 869°С, относительной W воздуха 67,4%, ПАЗ-1 — 64,4 мм, коэффициента засушливости 0,47 ед., дискомфортности — 0,5596 ед., (3218,36—3703,42 тыс. м2/га • сут.) и коэффициента технологической нагрузки — 3,84 ед. (3137,76 тыс. м2/га • сут.).
На фоне удобренного пара ЧПФ растений последовательно возрастала лишь при увеличении коэффициента дискомфортности с 0,0635 до 0,5596 ед. от 2,46 до 4,26 ед. Закономерное её снижение
вызывалось повышением среднесуточной t воздуха с 14,6 до 17,9°С от 5,85 до 2,76 г/м2/сутки, суммы влаги со 180,6 до 295,5 мм, от 4,58 до 3,43 г/м2/ сутки, коэффициента влагообеспеченности с 0,74 до 1,30 ед. от 4,65 до 2,29 г/м2/сутки, и коэффициента технологической нагрузки с 0,714 до 3,84 ед. от 4,47 до 3,44 г/м2/сутки.
Повышенная ЧПФ характерна для средних значений суммы температур воздуха (1033,8°С), осадков (67,7 мм), относительной W воздуха (63,8%), ПАЗ-1 (39,3 мм) и коэффициента оптимальности (0,26 ед.). В этих случаях ЧПФ растений составляла 4,43 5,11 г/м2/сутки.
Запас влаги в почве, коэффициент засушливости, суммарное испарение не играли существенной роли. Они были достаточны.
Вывод. Такова общая, достаточно сложная и нередко противоречивая картина формирующихся фотосинтетических показателей яровой твёрдой пшеницы в связи с действием складывающихся погодных факторов в засушливой степи Оренбургского Зауралья. Картина эта далеко не полная и требует дополнения исследованиями в более широком диапазоне условий.
Литература
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Колос. 1979. 416 с.
2. Крючков А.Г. Погодные факторы и их связь с фотосинтетическими показателями яровой твёрдой пшеницы в степи Оренбургского Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. №4 (50). С. 33-35.
3. Синицын С.С. Показатель и результаты сравнения агроклиматических условий регионов - аналогов производства высококлассной яровой пшеницы // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2002. № 2.
4. Алпатьев А.М. Влагооборот культурных растений. Л.: Ги-дрометеоиздат, 1954. 248 с.
Динамика погодных факторов и их вероятность для формирования зерна яровой сильной пшеницы с высоким содержанием клейковины в центральной зоне Оренбургской области
Г.Н. Сандакова, к.т.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ
Мягкая пшеница является основным сырьём для производства хлеба и хлебобулочных изделий.
Содержание клейковины в зерне пшеницы — один из основных показателей действующего в России ГОСТа Р 52554-2006, согласно которому ограничительные нормы для сильной пшеницы следующие: натура — не менее 750 г/л, стекло-видность — не менее 60%, содержание белка — не менее 13,5%, содержание сырой клейковины — не менее 28% (1-й и 2-й класс стандарта), качество клейковины — не ниже 1-й группы, число падения — не менее 200 с. [1].
Оренбургская область специализируется на производстве зерна яровой сильной пшеницы, обладающей высокими технологическими и пищевыми достоинствами, площади посева которой с 1976 по 2002 г. составляли свыше 1 млн га [2]. По данным ФГБУ «Оренбургский референтный центр Россельхознадзора», в 2015 г. посевные площади сильной пшеницы сократились до 266 тыс. га, т.е. в 4 раза, изменилась структура посевов яровой мягкой пшеницы, в ней сократилась доля сильной с 96,0 (1991—1995 гг.) до 28% (2015 г.) и возросла доля ценной с 3,8 до 28,0% и прочих сортов — с 0,2 до 44%, что негативно отразилось на качестве зерна. Поэтому главной задачей сельхозпроизводителей области является
наращивание производства сильной пшеницы и улучшение её качества.
Вариации погодных условий степной зоны Оренбургской области приводят к колебаниям содержания клейковины сильной пшеницы по годам, 58% партий зерна яровой мягкой пшеницы сильных сортов в области содержат клейковину ниже 28%, т.е. не соответствуют требованиям ГОСТа, предъявляемым к сильным пшеницам [2].
Проблема влияния агрометеорологических условий степной зоны области на формирование показателей качества яровой пшеницы находится в центре внимания оренбургских учёных и требует дальнейшего изучения [3—6].
В связи с этим с целью повышения устойчивости производства высококачественного зерна яровой сильной пшеницы в условиях центральной зоны области необходимо выявить роль погодных факторов в формировании клейковины и дать оценку вероятностных характеристик этих факторов, способствующих получению зерна с высоким содержанием клейковины.
Материал и методы исследования. Для исследования были использованы материалы Государственной хлебной инспекции по Оренбургской области по обследованию качества зерна пшеницы сильных сортов за 1966—2006 гг., результаты полевых опытов института по качеству зерна и материалы ежесуточных измерений максимальной, средней, минимальной температуры, осадков, относительной влажности воздуха, средней и минимальной за период май — август 1966—2014 гг. (МС «Чебеньки» и «Оренбург»).
Результаты исследования. Динамика суточной температуры воздуха, осадков, средней относительной влажности воздуха по месяцам вегетации яровой сильной пшеницы была рассмотрена в разрезе лет, благоприятных для формирования зерна с высоким содержанием клейковины (28% и более) и неблагоприятных — с содержанием клейковины менее 28%.
Суточный ход средней, минимальной и максимальной температуры (рис.), осадков и средней относительной влажности воздуха за май —август для разных типов лет в условиях центра Оренбургского Предуралья адекватно описывается параболическими уравнениями 2-й степени и может служить основой для прогноза погоды предстоящего очередного сезона.
При анализе данных обнаруживается довольно чёткая разница между динамикой хода температур, осадков, относительной влажности воздуха в благоприятные и неблагоприятные для формирования содержания клейковины годы.
Для благоприятных лет характерны более высокие средние, минимальные и максимальные температуры, более низкая средняя относительная влажность воздуха и меньшее количество осадков за рассматриваемый период (май —август).
Используя метод группировок для классификации фактических суточных данных, были вычислены вероятности проявления тех или иных параметров погодных факторов в благоприятные и неблагоприятные годы в течение периода вегетации сильной пшеницы — май—август (табл.). Полученные данные очень чётко характеризуют особенности погоды в разные типы лет. Существенное влияние на качество зерна оказывают условия, складывающиеся в первой половине вегетации — май-июнь. По утверждению Е.В. Николаева [7], образование большой вегетативной массы с высоким содержанием азота создаёт внутренний его запас, который в дальнейшем используется для накопления клейковинных белков.
По нашим данным, температурный режим имеет следующие особенности: в мае благоприятные годы отличались более высокой средней температурой (15,57±1,81°С), которая в 64% лет превысила среднемноголетнюю (14,73±2,03°С), в неблагоприятные годы она была ниже среднемноголетней в 63% лет (13,89±2,19°С). Оценка среднемноголетних суточных температур в мае показала, что для благоприятных лет (в отличие от неблагоприятных) характерна меньшая вероятность холодных (10,0°С и менее) и прохладных (10,1—13,0°С) температур (28 и 41% соответственно) и большая вероятность жарких (19,1°С и более) температур (26 и 13% соответственно). Особенно тёплым был май в благоприятные 1967, 1968, 1977, 1987 и 1995 гг., тёплые (16,1—19,0°С) и жаркие (19,1°С и более) температуры встречались с вероятностью 51—78%.
В июне формированию высокого содержания клейковины способствовала средняя температура (20,56±1,98°С), которая в 71% случаев превысила среднемноголетнюю (19,35±2,04°С), в годы с пониженным содержанием клейковины средняя температура (18,36±1,77°С) в 63% случаев была ниже среднемноголетней.
В июле налив и созревание зерна с высоким содержанием клейковины (28% и более) проходили при тёплых температурах в первой (21,68±2,70°С) и второй (21,59±2,32°С) декадах, умеренной — в третьей (20,94±2,65°С) и тёплой за месяц (21,39±2,00°С), которая в 64% случаев превысила среднемноголетнюю (21,50±1,83°С). Для такого типа лет (в отличие от неблагоприятного) характерна меньшая вероятность умеренных (18—20°С) и тёплых (21—23°С) температур (26 и 29% против 34 и 32% соответственно) и большая вероятность жарких (24—26°С) и знойных (27—29°С) температур (19,4 и 6,0% против 15,7 и 0,8% в неблагоприятные годы). В благоприятные 1975, 1988, 1995, 1996, 1998, 2004, 2005 гг. средняя температура воздуха превысила среднемноголетнюю на 0,6—2,7°С и составила 21,4—23,5°С.
В ряду максимальных значений температуры в благоприятные годы с вероятностью 40% встречались температуры 30—38°С, в неблагоприятные годы!
Температура средняя
порядковый номер суток
—•—блкл —■—нблкл Полиномиальный (блкл) — -Полиномиальный (нблкл)
Температура минимальная
2 0
т-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-Ют-
порядковый номер суток
—•—блкл —■—нблкл Полиномиальный (блкл) — -Полиномиальный (нблкл)
Температура максимальная
у = -0,0017х2 + 0,2556х + 19,532
N 1о ^ "54 # ^ (£> <$> & & Л^ л? ^ <£> <§> ^ ^ ^ ^
порядковый номер суток
—•—блкл —■—нблкл Полиномиальный (блкл) — -Полиномиальный (нблкл)
Рис. - Суточный ход средней, минимальной и максимальной температуры воздуха в разные годы формирования содержания клейковины яровой сильной пшеницы за период вегетации май - август в центральной зоне Оренбургской области (1966-2014 гг.)
вероятность таких температур составила 29%. В ряду минимальных значений температуры в благоприятные годы с меньшей вероятностью наблюдались холодные и прохладные (17°С и менее) температуры (78 против 91% в неблагоприятные). В годы жесточайших засух (2010, 2012, 2014 гг.) средние температуры не только в июле, но и во все месяцы вегетационного периода значительно превысили среднемноголетние — на 3,3—5,2°С, создались неблагоприятные условия для развития вегетативных и репродуктивных органов пшеницы. В результате урожайность составила всего лишь 3,4—7 ц с 1 га, а зерно попало под запал, что привело к снижению содержания клейковины до 24—25%.
В условиях центральной зоны Оренбургской области созревание зерна в большинстве лет проходило в первой и начале второй декад августа и лишь в неблагоприятные прохладные и влажные 1990, 1992, 1993, 1994 гг. (ГТК в августе 1,0-1,34 ед.) и в сырой тёплый 2013 г. (ГТК=1,67 ед.) растягивалось до конца месяца.
В благоприятные годы созревание зерна с высоким содержанием клейковины (28% и более) наблюдалось при тёплых температурах в первой (21,49±2,50°С), умеренной во второй (18,58±1,30°С) декадах августа, в неблагоприятные годы умеренная температура была в первой (20,32±2,11°С), второй (19,39±2,30°С) декадах, прохладная (17,03±3,46°С)
Вероятность средней суточной температуры для формирования содержания клейковины в разные типы лет (1966—2014 гг.)
Предельные Вероятность температуры, в % по месяцам
Май - август
значения в классе, °С май июнь июль август
Благоприятные годы
До 12 21,2 5,5 0,0 3,0 7,4
12-14 19,8 8,3 2,8 8,5 9,9
15-17 24,9 13,3 16,4 26,0 20,2
18-20 20,5 23,6 26,0 28,8 24,7
21-23 12,7 22,1 29,0 22,4 21,5
24-26 0,9 19,5 19,4 7,6 11,8
27-29 0,0 6,7 6,0 3,7 4,1
30-32 0,0 1,0 0,5 0,0 0,3
33-35 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Неблагоприятные годы
До 12 33,7 5,0 0,0 4,2 10,8
12-14 20,4 13,8 3,0 15,9 13,3
15-17 24,6 24,8 14,3 19,8 20,8
18-20 16,3 32,1 34,3 28,2 27,7
21-23 4,0 17,1 31,9 20,2 18,3
24-26 1,0 6,0 15,7 8,5 7,8
27-29 0,0 0,8 0,8 2,8 1,1
30-32 0,0 0,2 0,0 0,4 0,2
33-35 0,0 0,2 0,0 0,0 0,1
в третьей декаде месяца. В ряду максимальных значений температуры в благоприятные годы жаркие температуры (24°С и более) встречались с вероятностью 81%, в неблагоприятные годы вероятность таких температур была меньше — 64%.
Потребность пшеничного растения в факторах внешней среды, в частности в осадках, в различные периоды вегетации неодинакова. В первый период вегетации (май-июнь) наиболее благоприятные условия для формирования больших и качественных урожаев создаются в такие годы, когда выпавшие осадки обеспечивают своевременные и полные всходы, в период от выхода в трубку до цветения наблюдается тёплая погода и выпадают дожди. В вегетативных органах создаётся запас белка для формирования зерна с высоким содержанием клейковинных белков.
Оценка среднемноголетних суточных осадков в разные типы лет позволила выявить следующие особенности: в мае в благоприятные годы количество осадков было ниже среднемноголетних (27,84+16,13 мм) в 57% лет (24,39+13,42 мм), в неблагоприятные годы — выше среднемноголетних в 56% лет (31,96+17,08 мм).
В июне больше осадков наблюдалось в неблагоприятные годы — 51,28+28,91 против 45,27+24,39 мм в благоприятные годы. Исключение составили благоприятные 1977, 1978, 1986, 1987 гг., осадки в первом периоде вегетации (78—130 мм) превысили среднемноголетние (74,19 мм) и на данном этапе роста и развития растения повлияли на формирование хорошего урожая (14,6—21,0 ц с 1 га), а засушливые условия второго периода вегетации (основная доля осадков пришлась на межфазный период колошение — молочная спелость) позволили получить зерно с высоким содержанием клейковины (28—31%).
В неблагоприятные 1990, 1992, 1993 гг. наблюдалась прохладная и влажная погода в первом и втором периодах вегетации, что способствовало формированию более высокой продуктивности пшеницы (23,8—15,2 ц с 1 га), осадки во втором периоде вегетации в межфазные периоды молочная — восковая и восковая — полная спелость (19,30—54,4 мм) привели к снижению содержания клейковины до 22—26%.
По мнению Е.В. Николаева [7], во время налива и созревания зерна для фазы молочного и тестообразного состояния необходима тёплая сухая погода, которая в этот межфазный период способствует более полной реутилизации азотистых веществ из вегетативных частей растения в генеративные органы, что ведёт к увеличению содержания клейковинных белков в зерне. Наши исследования показали, что в июле осадки в благоприятные годы в 64% лет ниже среднемноголетних (41,58+27,44 мм), в неблагоприятные годы в 56% лет выше среднемноголетних и составили соответственно 38,98+29,33 и 44,49+25,85 мм. Для благоприятных лет с большей вероятностью (58%) встречаются меньшие суточные осадки 0,1 мм, в неблагоприятные годы с большей вероятностью — суточные осадки 1,1 мм. В засушливые 1975, 1984, 1988, 1995, 1996, 1998, 2004, 2005 гг., при ГТК в мае-июне равном 0,03—0,52 ед., сформировался меньший урожай (5,4—7,6 ц с 1 га), а жаркая сухая погода во втором периоде вегетации колошение—полная спелость (средняя температура 23,44 +1,25°С, сумма осадков 8,14+4,54 мм, средняя относительная влажность 48+7,8%) способствовала формированию зерна с высоким содержанием клейковины (28—33%). По декадам августа осадки распределились следующим образом: в первой и
второй декадах выпало осадков в благоприятные годы — 9,48 и 11,96 мм, в неблагоприятные годы — 11,61 и 13,74 мм.
В неблагоприятные годы (1990, 1992, 1993 гг.) наблюдалась прохладная и влажная погода в первом и втором периодах вегетации, что способствовало формированию более высокой продуктивности пшеницы (23,8—15,2 ц с 1 га), осадки во втором периоде вегетации в межфазные периоды молочная — восковая и восковая — полная спелость (19,30—54,4 мм) привели к снижению содержания клейковины до 22—24%.
Вывод. В благоприятные годы формированию зерна яровой сильной пшеницы в центральной зоне Оренбургской области с высоким содержанием клейковины (28% и более) способствовал более высокий температурный режим воздуха за период вегетации (май — август), более низкая средняя относительная влажность воздуха и меньшее количество осадков. Так, в июле (период налива и созревания зерна) с меньшей вероятностью наблюдались температуры умеренные (18—20°С) и тёплые (21—23°С) и с большей вероятностью —
жаркие (24—26°С) и знойные(27—29°С). В данный период с большей вероятностью (58%) встречались меньшие суточные осадки 0,1 мм, с вероятностью 100% наблюдалась более низкая средняя относительная влажность воздуха 55—62%.
Литература
1. ГОСТ Р 52554-2006 Пшеница. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. 9 с.
2. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научное обоснование зон оптимального размещения производства и глубокой переработки высококачественного зерна яровой пшеницы в степи Южного Урала. Оренбург, 2012. 222 с.
3. Ряховский А.В. Урожай и белковость зерна яровой пшеницы по различным предшественникам в зависимости от нормы высева семян и удобрений // Зерновые культуры, 1998. № 3. С. 18.
4. Долгалев М.П., Тихонов В.Е. Адаптивная селекция яровой пшеницы в Оренбургском Приуралье. Оренбург, 2005. 290 с.
5. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научно-обоснованные параметры моделей погодных и агротехнических условий для формирования высокостекловидного зерна яровой мягкой пшеницы в Оренбургской области. Оренбург, 2013. 42 с.
6. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научно обоснованные параметры моделей формирования высокобелкового и высоконатурного зерна сильной пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья в зависимости от погодных условий и агротехнических приёмов возделывания. Оренбург, 2014. 86 с.
7. Николаев Е.В. Резервы увеличения производства зерна сильной и ценной пшеницы. Киев. Урожай, 1991. 226 с.
Роль температурного фактора в формировании урожайности яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Оренбургского Предуралья
В.И. Елисеев, к.с.-х.н, А.Г. Крючков, д.с.-х.н., профессор, ФГБНУ Оренбургский НИИСХ
Температурный режим при возделывании любой сельскохозяйственной культуры входит в число важнейших факторов, влияющих на прохождение ею жизненных этапов и формирование урожайности.
Значение этого фактора для формирования урожайности яровой пшеницы в условиях степной зоны Оренбургской области было показано в ряде ранее опубликованных работ [1—5]. Тем не менее проблема выявления роли температурного фактора в формировании урожайности культуры яровой твёрдой пшеницы остаётся не решённой окончательно. Региональные отделения Гидрометеоцентра не исследуют связи своих метеонаблюдений с урожайностью возделываемых культур на территориях своего обслуживания, ограничивая лишь регистрацией фактов или предположительными умозаключениями.
В связи с этим роль параметров погодных факторов в воздействии на прохождение жизненных этапов растениями остаётся недоступной земледельцу в плане выработки стратегии и тактики управления этими процессами.
Цель нашей работы состояла в выявлении зависимости урожайности яровой твёрдой пшеницы
от среднесуточных температур воздуха и их суммы за длительный период наблюдений на чернозёме обыкновенном в степной зоне Оренбургского Предуралья, установлении их параметров, вероятности проявления при выборе более обоснованных решений и разработке программ.
Материал и методы исследования. Материалом для исследования служили результаты многолетнего (1974—2015 гг.) стационарного опыта с удобрениями в 5-польном севообороте на чернозёме обыкновенном, заложенного по схеме ВИУА [6], метеоданные Оренбургского гидрометеоцентра [7]. При анализе данных использованы методы: статистический, корреляционно-регрессионный нелинейный, графический и монографический анализы [8]. Расчёты выполнены на ПЭВМ по программе Statgrafiks.
Результаты исследования. Результаты учёта урожайности за 35 лет стационарного опыта (1974—2015 гг.) показали, что она по своей величине распределяется в 5 классах (табл. 1) с колебаниями от 2,0 до 27,4 ц с 1 га (средняя — 12,5 ц с 1 га) по фону без удобрений и от 1,4 до 31,6 ц с 1 га (средняя — 14,6 ц с 1 га) на фоне с К80Р80К40. При этом среднесуточная 1 воздуха может изменяться от 24 до 17,2°С за вегетацию яровой твёрдой пшеницы.
При этом в 54,43% лет урожайность её на удобренном фоне изменялась от 15,2 до 31,6 ц с 1 га
