CC BY
10
3. Прогноз урожайности зелёной массы кукурузы на 2019 г. по температурным аномалиям суши и океана планеты
й О и ° °
ii CS (Й у
Предикторы модели ¡u о В и 5 « и т щ й £ § к | ^ 2 § £ & « £ m
Т суши 7 мпр. ЮП -45,791 0,98 -44,875
Т океана 11 мпр. ЮП -375,812 0,60 -225,487
Т океана 9 мпр. ЮП 325,564 0,57 185,572
Т океана и суши 3 мпр. СП -36,016 1,10 -39,618
Св. член 153,614
Предсказанная
урожайность 2019 г. 29,2
-95,0% ДП 13,2
+95,0% ДП 45,2
районе Оренбургской области в будущем году на уровне 29,2 ц с 1 га зелёной массы, при вариации от 13,2 до 45,2 ц с 1 га.
Низкая урожайность кукурузы, прогнозируемая на 2019 г., свидетельствует о возможных неблагоприятных экологических условиях для роста и развития растений в условиях центральной зоны Оренбургского Предуралья. К сожалению, на вопрос о том, какие погодные условия вегетационного периода ожидаются в 2019 г., созданная нами модель урожайности ответить не может. Для управления урожаем и рисками, связанными с производством, весьма актуальным становится вопрос о прогнозировании наряду с урожайностью тех погодных факторов, которые в большинстве случаев определяют урожайность той или иной культуры в определённой географической точке планеты.
Выводы. Впервые для небольшого по площади Оренбургского района Оренбургской области на принципах синоптико-статистического моделирования получена прогностическая модель множественной регрессии глобальных температурных аномалий суши и океана на урожайность зелёной массы кукурузы. О точности данного метода и возможности его применения в сельскохозяйственном производстве в различных регионах страны можно будет судить только после проверки временем.
Литература
1. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Климатические ритмы теплового режима Мирового океана // Природа. 2016. № 8. С. 26-33.
2. Дергачёв В.А., Распопов О.М. Долговременная солнечная активность — контролирующий фактор глобального потепления XX века // Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12. Т. 2. С. 272—275.
3. Навроцкий В.В. Мировой океан и глобальные изменения климата // Вестник ДВО РАН. 2013. № 6 (172). [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mirovoy-okean-i-globalnye-izmeneniya-klimata (дата обращения: 15.10.2018).
4. Жеребцов Г.А. Солнечная активность и динамические процессы в атмосфере и теплосодержании Мирового океана / Г.А. Жеребцов, В.А. Коваленко, С.И. Молодых [и др.] // Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12. Т. 2. С. 268—271.
5. Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: Наука, 2001. 351 с.
6. Распопов О.М. Интерпретация физических причин глобального и регионального климатических откликов на долговременные вариации солнечной активности / О.М. Распопов, В.А. Дергачёв, О.В. Козырева [и др.] // Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12. Т. 2. С. 276—278.
7. Жеребцов Г. А. Влияние солнечной активности на температуру тропосферы и поверхности океана / Г.А. Жеребцов,
B.А. Коваленко, С.И. Молодых [и др.] // Известия Иркутского государственного университета: серия «Науки о Земле», 2013. Т. 6. № 1. С. 61—79.
8. Нестеров Е.С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. М., 2013. 144 с.
9. Неверов А. А. Влияние погодных факторов на продуктивность ячменя в восточной зоне Оренбургской области // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. №3. 8 с. [Электронный ресурс]. URL: http://elmag.uran. ru:9673/magazine/Numbers/2017-3/Articles/NAA-2017-3.pdf.
10. Неверов А.А. Математическое моделирование связей урожая озимой ржи с погодноклиматическими условиями в центральной зоне Оренбургской области (цикл статей по теме «Исследования методами нейросетевого анализа влияния региональных изменений климата на продуктивность агрофитоценозов») // Вестник мясного скотоводства. 2015. № 3 (91). С. 125—131.
11. Неверов А.А. Роль погодно-климатических факторов восточной зоны Оренбуржья в формировании урожая проса // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. №3: 9с. [Электронный ресурс]. URL: http://elmag.uran. ru:9673/magazine/Numbers/2017-3/Articles/AAN-2017-3.pdf.
12. Неверов А.А. Региональный прогноз урожайности полевых культур по аномалиям глобальных параметров климатической системы планеты // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 1 (75).
C. 15—19.
13. Неверов А.А. Современные тенденции изменения климата в Оренбургской области // Вестник мясного скотоводства. 2015. № 1 (89). С. 117—121.
14. Лебедева В.М. Долгосрочный синоптико-статистический метод прогноза валового сбора зерновых культур по федеральным округам и России в целом // Труды ВНИИСХМ. 2010. Вып. 37. С. 69—81.
15. Национальный центр климатических данных. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/ time-series/nhem/ocean/1/9/1880-2018 (дата обращения 25.12.2018).
Оценка систем основной обработки почвы
по обобщённому показателю в зоне Центрального
Предкавказья
Ю.А. Кузыченко, д.с.-х.н., ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ
Эффективность систем основной обработки почвы в полевом звене севооборота с применением различных приёмов основной обработки под отдельные культуры на обыкновенном чернозёме
в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья характеризуется рядом продуктивных и экономических показателей севооборота [1—4]. Эксперты неоднозначно оценивают эти показатели. Основными критериями их значимости являются не столько физический смысл и размерность, но прежде всего относительная важность (желатель-
ность). Разные экспертные оценки приводят к неопределенности выводов об эффективности систем основной обработки почвы в полевом звене севооборота, поэтому необходима оценка систем обработки почвы по единому обобщённому критерию D, характеризующему ту или иную систему обработки почвы в звене севообороте [5, 6].
Цель исследования — дать обобщённую оценку и определить экономические показатели эффективности систем основной обработки почвы в полевом звене севооборота в зоне Центрального Предкавказья.
Материал и методы исследования. Почва опытного участка представлена чернозёмом обыкновенным, малогумусным, среднемощным, средне-суглинистым. В слое 0—20 см содержание гумуса составляет 3,0%, подвижного фосфора — 19,0 мг/кг почвы, обменного калия — 190 мг/кг. Исследование проводили в полевом звене типичного для зоны зерно-пропашного севооборота (занятый пар — озимая пшеница — озимая пшеница).
Эффективность применения различных орудий основной обработки почвы в севообороте изучали на двух фонах: удобренном и неудобренном. Доза фосфорных и калийных удобрений на весь период ротации севооборота составляла Р300К250 под основную обработку на всех вариантах опыта. Доза азотных удобрений под предпосевную культивацию составляла: в поле озимой пшеницы после занятого пара К35, в поле второй озимой пшеницы К60.
В стационарном опыте изучали девять вариантов основной обработки почвы с использованием орудий с различными типами рабочих органов (плуг ПЛН-5-35 с культурными отвалами; плуг ПЛН-5-35 с винтовыми отвалами; плуг со стойками СибИМЭ; чизельный плуг ПЧ-4,5; плоскорез-глубокорыхлитель ПГ-3-100; плуг со стойками типа «Параплау»; фреза болотная ФБН-1,5). Кроме того, в схему опыта был включён вариант с комбинированием (чередованием) орудий для основной обработки под отдельные культуры севооборота: под занятый пар — чизелевание плугом ПЧ-4,5 на глубину 20—22 см; под озимую пшеницу после занятого пара — обработка плугом со стойками СибИМЭ на глубину 10—12 см; под вторую
озимую пшеницу — вспашка плугом ПЛН-5-35 с культурными отвалами на глубину 20—22 см, а также вариант с постоянной предпосевной дисковой обработкой почвы на глубину 10—12 см тяжёлой бороной БДТ-3 на фоне летне-осеннего применения гербицида Раундап по необработанной стерне в дозе 2 л/га [7].
При проведении расчётов по обобщённому критерию Б эффективности систем основной обработки почвы в полевом звене севооборота использовалась методика, разработанная в Краснодарском НИИСХ [8]. Для оценки эффективности севооборота по критерию Б были выбраны следующие показатели: у1 — урожайность севооборота (ц з.е/га); у2 — степень выпаханности почвы (ед.); у3 — затраты труда при возделывании культур севооборота (чел.-ч); у4 — рентабельность продукции, %.
Обобщённый критерий Б определяется как среднее геометрическое желательности отдельных показателей:
Б = ^ ■ й 2к 2 • 43 • й 4к 4, (1)
где й1 — йА — значение желательностей 1—4 показателей;
к4 весомость (важность) 1—4 показателей; п = 4 — количество показателей.
Результаты исследования. Весомость показателей севооборотов к определялась методом экспертной оценки с привлечением семи специалистов в области земледелия и технологий возделывания культур (табл. 1) [6]. Степень согласованности мнений экспертов проверялась по коэффициенту %2:
Х2=Б/[тп (п + 1)/12 —П}/ п-1], (2) где Б — сумма квадратов отклонений средней суммы рангов от суммы рангов каждого показателя; т — число членов экспертной комиссии; п — количество показателей;
= Щ2— Ц) / 12, где ^ — число одинаковых рангов в -ом ряду.
Полученное значение %2 (17,5) больше табличного значения (7,8) при 5-процентном уровне значимости. Это значит, что существует неслучайная согласованность мнений экспертов, и весомость показателей выглядит следующим образом: урожайность севооборота к1 = 0,14; степень выпаханности
1. Результаты экспертной оценки
Эксперты Показатель
У1 У2 У3 У4
1 3/0,05* 2/0,40 4/0,05 1/0,50
2 3/0,15 2/0,20 4/0,01 1/0,55
3 2/0,25 1/0,50 4/0,05 3/0,20
4 3/0,25 2/0,25 4/0,15 1/0,35
5 3/0,05 2/0,30 4/0,05 1/0,60
6 3/0,14 1/0,50 4/0,01 2/0,35
7 3/0,05 2/0,45 4/0,05 1/0,45
Сумма рангов 20/0,14 12/0,38 28/0,07 10/0,43
Отклонение от средней суммы рангов 3,0 -5,0 11,0 -7,0
Квадраты отклонений 9 25 121 49
Примечание: * в числителе — ранг показателя Ц; в знаменателе — весомость показателя к,1
2. Критериальные показатели звена севооборота при различных системах обработки почвы для различных уровней желательности
Показатель Обозначение Желательность, А
0,80 0,63 0,37
Урожайность, ц з.е/га У1 45,3-40,3 40,2-35,2 35,1-30,1
Степень выпаханности почвы, ед. Л 0,42-0,52 0,53-0,63 0,64-0,74
Затраты труда, чел.-ч У3 46,7-63,7 63,8-80,8 80,9-97,9
Рентабельность, % У 4 92-80 79-67 66-54
3. Значения коэффициентов а0, а1 и а2
Показатель Коэффициент
а0 а1 а2
У1 - 5,596 0,191 - 0,0006
У2 4,973 - 7,994 1,285
У3 3,915 - 0,044 -
у4 - 3,433 0,057 -
почвы £2=0,38; затраты труда £3 = 0,07; рентабельность £4=0,43. Критериальные показатели севооборота при различных системах обработки почвы для различных уровней желательности, рассчитанные методом группировки данных, представлены в таблице 2.
Далее были проведены расчёты интегрального критерия Б для каждой системы обработки почвы в соответствии с принятой системой показателей севооборота. Промежуточные расчёты были выполнены с вычислением желательности отдельных показателей 1, определяемых по уравнению:
11 = ехр [ - ехр (—у1)], (3)
где у1 — безразмерные кодированные значения натуральных показателей у(-, определяемые по формуле полинома 2-го порядка или линейной функции:
(4)
(5)
у;-1 = а0 + ау + ау2;
у,-1 = а0 + ау.
Коэффициенты уравнений (4, 5) а0, а1 и а2 (табл. 3) рассчитывались по трём базовым точкам, соответствующим желательностям 0,80; 0,63 и 0,37. Для этой цели уравнение (3) решали относительно у,1, далее получали уравнения аппроксимации, используя натуральные величины показателей (табл. 2).
Значения критерия Б, рассчитанные с учётом натуральных значений принятых показателей у, и их желательности < для различных систем обработки почвы в севообороте, приведены в таблице 4.
Анализ данных позволяет сделать вывод о том, что наибольшее значение интегрального показателя Б установлено на варианте с постоянной вспашкой плугом ПЛН-5-35 с культурными отвалами (I вар.) и на варианте с чередованием глубины и приёмов основной обработки под отдельные культуры севооборота (VIII вар.), Б=0,956. Наиболее низкое значение этого показателя отмечалось на варианте с постоянной мелкой обработкой бороной БДТ-3 на фоне обработки стерни гербицидом Раундап, Б=0,741 (IX вар.) и при обработке фрезой ФБН-1,5, Б=0,792 (VII вар.).
Оценка перспективности любой системы основной обработки почвы зависит от её экономической эффективности, т.е. от затрат средств и труда на выращивание сельскохозяйственной продукции и её себестоимости (табл. 5). Звено севооборота с постоянной отвальной вспашкой обеспечивает самый высокий выход зерновых единиц с 1 га севооборотной площади — 45 ц з.е/га, при максимальных затратах — 21,6 тыс. руб/га. Урожайность на варианте с комбинированной обработкой (VIII вар.) ниже на 4,8 ц з.е/га (9,5%) в сравнении с контролем, однако и затраты ниже на 2,3 тыс. руб/га (10,6%). Поэтому наиболее эффективной системой основной обработки почвы в полевом звене севооборота с занятым паром на основании расчётов экономических показателей является чередование обычной безотвальной обработки на глубину 20—22 см чизельным плугом
4. Обобщённый показатель Б для различных систем обработки почвы
в звене севооборота
Вариант Орудия основной обработки Урожайность, У1/А1* Выпахан-ность почвы У2/ Затраты труда, У3/ Рентабельность, у4/ Показатель Б
I плуг ПЛН-5-35 с культурными отвалами (контроль) 45,1/0,849 0,44/0,834 67,3/0,685 88/0,820 0,956
II плуг ПЛН-5-35 с винтовыми отвалами 42,7/0,796 0,52/0,732 67,3/0,685 78/0,703 0,927
III плуг со стойками СибИМЭ 40,1/0,719 0,59/0,610 58,3/0,775 80/0,731 0,911
IV плуг чизельный ПЧ-4,5 39,3/0,691 0,64/0,506 51,7/0,826 79/0,717 0,892
V плоскорез ПГ-3-100 36,7/0,583 0,66/0,461 55,6/0,797 74/0,642 0,869
VI плуг с наклонными стойками типа «Параплау» 35,9/0,545 0,68/0,416 58,3/0,775 62/0,414 0,819
VII фреза ФБН-1,5 38,2/0,648 0,67/0,439 97,7/0,240 54/0,247 0,792
VIII комбинированный 40,8/0,742 0,42/0,853 55,2/0,800 90/0,838 0,956
IX обработка препаратом Раундап + предпосевное
дискование БДТ-3 30,1/0,231 0,73/0,303 76,70,566 56/0,288 0,741
Примечание: * у, — натуральные значения показателей; < — желательности показателей
5. Экономическая эффективность полевого звена севооборота при различных системах основной обработки почвы (фон удобренный)
Средняя Производст- Рента-
Вариант Орудия основной обработки урожайность, венные затраты, бельность,
ц з.е/га тыс. руб/га %
I плуг ПЛН-5-35 с культурными отвалами (контроль) 45,1 21,6 88
II плуг ПЛН-5-35 с винтовыми отвалами 42,7 21,6 78
III плуг со стойками СибИМЭ 40,1 20,0 80
IV плуг чизельный ПЧ-4,5 39,3 19.8 79
V плоскорез ПГ-3-100 36,7 19,0 74
VI плуг с наклонными стойками типа «Параплау» 35,9 19,9 62
VII фреза ФБН-1,5 38,2 22,3 54
VIII комбинированный 40,8 19,3 90
IX обработка препаратом Раундап + предпосевное
дискование БДТ-3 30,1 17,4 56
ПЧ-4,5 под занятый пар, мелкой обработки на глубину 10—12 см плугом со стойками СибИМЭ под озимую пшеницу и вспашки плугом с культурными отвалами ПЛН-5-35 на глубину 20—22 см под озимую пшеницу после озимой пшеницы с уровнем рентабельности 90% [7]. Основная постоянная обработка почвы наклонными стойками типа «Параплау», мелкое дискование бороной БДТ-3 и обработка фрезой ФБН-1,5 в севообороте показали более низкую рентабельность возделывания культур в севообороте в сравнении с отвальной вспашкой (контроль), снижение составляло 26; 32 и 34% соответственно.
Выводы. Наибольшее значение интегрального показателя Б установлено на варианте с постоянной вспашкой плугом ПЛН-5-35 с культурными отвалами (I вар.) и на варианте с чередованием глубины и приёмов основной обработки под отдельные культуры севооборота (VIII вар.), Б=0,956. Однако рентабельность звена севооборота при комбинированной обработке (90%) выше, чем при отвальной вспашке, поэтому в звене севооборота рекомендуется безотвальная обработки на глубину 20—22 см чизельным плугом ПЧ-4,5 под занятый пар, мелкая обработка на глубину 10—12 см плугом со стойками СибИМЭ под озимую пшеницу и вспашка плугом с культурными отвалами
ПЛН-5-35 на глубину 20—22 см под озимую пшеницу после озимой пшеницы.
Литература
1. Годунова Е.И. Состояние плодородия почв Ставрополья и пути достижения их нуль-деградации в современных климатических условиях / Е.И. Годунова, Н.Н. Шаповалова,
B.В. Кулинцев [и др.] // Агрохимический вестник. 2017. № 5. С. 7-11.
2. Морозов Н.А. Влагообеспеченность посевов озимой пшеницы по чистому пару и полупару в засушливых условиях / Н.А. Морозов, А.И. Хрипунов, В.В. Кулинцев [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 1.
C. 7-10.
3. Морозов Н.А. Продуктивность зерновых севооборотов с различным насыщением чистыми и занятыми парами / Н.А. Морозов, С.А. Лиходиевская, А.И. Хрипунов [и др.] // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 5. С. 29-35.
4. Морозов Н.А., Влияние предшественников на водообес-печенность посевов озимой пшеницы в засушливой зоне Ставрополья / Н.А. Морозов, С.А. Лиходиевская, Е.Н. Об-щия [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 2 (70). С. 47-50.
5. Кузыченко Ю.А. Обобщённый показатель деградации почвы как фактор формирования системы её обработки // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 7. С. 12-15.
6. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В., Кобозев А.К. Обобщённая оценка дифференциации систем основной обработки почвы под культуры севооборота // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 8. С. 28-30.
7. Кузыченко Ю.А. Эффективность систем основной обработки почвы под культуры полевого звена севооборота в Центральном Предкавказье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (71). С. 28-31.
8. Сохт К.А. Машинные технологии возделывания зерновых культур. Краснодар, 2001. 271 с.
Аспекты термодинамического изучения растений в условиях природы и культуры
В.И. Авдеев, д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В современной биологической науке прочно сложилось представление, что большинство процессов, так или иначе связанных с природой, носят необратимый и случайный характер, а детерминизм (т.е. полная предсказуемость процессов) применим лишь только в некоторых случаях. Известно, что такое представление формировалось в науке давно,
особенно начиная с теории естественного отбора Ч. Дарвина, работ некоторых физиков, химиков. Вкратце же суть состоит в том, что биосистемы, существующие в условиях природы, в сельском хозяйстве, социуме и т.п., являются открытыми, неравновесными, диссипативными системами, в которых происходит обмен энергией, веществом, информацией с окружающей средой [1-5 и др.]. Следует сказать, что это представление возникало на базе ряда явлений, установленных в основном
