CC BY
50
Влияние агроэкологических условий степной зоны Оренбургского Предуралья на зерновую продуктивность посевов кукурузы
А.А. Неверов, к.с.-х.н., Р.Р. Абдрашитов, соискатель, А.В. Косилов, к.с.-х.н., Оренбургский НИИСХРАСХН
Кукуруза имеет продолжительный период вегетации. Даже у раннеспелых гибридов в условиях Оренбургской области от посева до
восковой спелости зерна проходит 125—130 дней.
В условиях степи Оренбуржья за такой длительный промежуток времени соотношение лимитирующих урожай факторов: обеспеченности посевов теплом, водой, элементами
минерального питания значительно меняется по периодам развития растений. Ещё большие колебания происходят по годам.
Задачи, объекты и методы исследований. До настоящего времени исследователями [1, 2] приводились факторы, определяющие формирование урожая зерна кукурузы, зачастую описательного характера, рассматривалось влияние отдельного фактора на онтогенез растения в отрыве от совокупного действия других.
В связи с этим нами была поставлена задача — выявить интегральное влияние основных лимитирующих экологических факторов на урожайность зерна кукурузы и дать количественную оценку их доли влияния.
Задачу решали путём регрессионного анализа на основе результатов экологического сортоиспытания раннеспелых гибридов кукурузы, полученных авторами за 21 год в стационаре с 1988 по 2009 гг. в центральной зоне Оренбургской области (п. Нежинка) по методике государственного сортоиспытания [3].
Урожайность зерна кукурузы составила 1,6—5,3 т/га при среднем его значении 3,2 т/га.
Почва участка — чернозём южный среднемощный карбонатный.
В анализе использовали более 140 экологических факторов, характеризующих погодные условия и почвенное плодородие в различные
календарные и межфазные периоды роста и развития растений.
Результаты исследований. Приведённые модели показали достоверное (уровень достоверности параметров уравнения <0,05) и существенное ^-критерий — 26—42) интегральное воздействие экологических условий на уровень урожайности зерна кукурузы (табл. 1—3).
Статистические модели не могут быть единственными, они имеют поливариантный характер [4]. Можно привести множество моделей, описывающих связь условий среды с формированием урожая кукурузы по данному временному ряду, но мы ограничились вышеуказанными, так как они достаточно полно представляют совокупность основных лимитирующих факторов = 86-91%).
Урожайность зерна кукурузы в значительной степени зависела от погодных условий и уровня эффективного плодородия в период активной вегетации растений.
Наибольшее влияние (доля фактора в разных моделях—57,6; 62,2%) на посевы кукурузы оказали погодные условия в июле - августе, а именно:
— запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед цветением початка у растений;
— дефицит влажности воздуха в июле и августе.
В меньшей степени (4,1—13%), но также существенно влияли:
1. Вариант модели №1 урожайности зерна кукурузы в 1988—2009 гг.
R = ,93 RI = ,86 F(4,17) = 26,300 p<0,00000 Ст. ошибка - 0,46
Параметры уравнения Значения параметров (мин./макс.) Среднее значение параметра Доля влияния, % Коэффициент В Ст. ошибка коэффициента Критерий Стьюдента t (16) Уровень достовер- ности
Нач. ордината 7,485 1,204 6,218 0,000
Xt (всходы - цвет)* 824-1441 1144,0 6,7 -0,002 0,000 -2,858 0,011
Е(07+08), мм 197,5-516,5 386,0 62,2 -0,007 0,001 -5,675 0,000
Ос 04 1-69 29,0 13,1 0,014 0,006 2,404 0,028
Р2О5, цвет 38-265 130,0 4,1 0,006 0,002 2,608 0,018
* Условные обозначения:
Xt (всходы — цвет) — сумма среднесуточных температур за период «всходы — цветение», °С Е(07+08), мм — суммарная испаряемость (по А.М. Алпатьеву) в июле — августе, мм Ос. 04, мм — сумма осадков в апреле, мм
Р2О5, цвет — запасы подвижного фосфора в период цветения в слое 0—40 см, кг/га
2. Вариант модели №2 урожайности зерна кукурузы в 1988—2009 гг.
R = ,93 RI = ,87 F(3,18) = 39,690 p<0,00000 Ст. ошибка - 0,43
Значения Среднее Доля Коэф- Ст. ошибка Критерий Уровень
параметров значение влия- фициент коэффи- Стьюдента t достовер-
(мин./макс.) параметра ниям/о В циента (16) ности
Нач. ордината 2,860 0,484 5,913 0,000
W прод. цвет* 29-144 80,0 57,6 0,022 0,003 8,197 0,000
d 08, мб 6-18 12,4 20,3 -0,140 0,031 -4,465 0,000
Ос. 3 дек. 07 0-42 12,0 8,9 0,027 0,008 3,499 0,003
* Условные обозначения:
W прод. цвет — запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в период цветения, мм d 08 — среднесуточный дефицит влажности воздуха в августе, мб Ос 3 дек. 07 — осадки в третьей декаде июля, мм
3. Вариант модели №3 урожайности зерна кукурузы в 1988—2009 гг.
R= ,95 RI = ,91 F(4,17) = 42,332 p<0,00000 Ст. ошибка - 0,37
Значения Среднее Доля Коэф- Ст. ошибка Критерий Уровень
параметра значение влияния, фициент коэффи- Стьюдента t достовер-
(мин-макс) параметра % В циента (16) ности
Нач. ордината 2,703 0,419 6,454 0,000
W прод. цвет* 29-144 80,0 57,6 0,020 0,002 8,348 0,000
d 08, мб 6-18 12,4 19,4 -0,140 0,027 -5,207 0,000
Ос.3 дек. 07, мм 0-42 12,0 6,3 0,023 0,007 3,444 0,003
Ос. 04, мм 1-69 29,0 7,5 0,012 0,004 2,733 0,014
* Условные обозначения:
W прод. цвет — запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в период цветения, мм d 08 — среднесуточный дефицит влажности воздуха в августе, мб Ос. 3 дек. 07 — осадки в третьей декаде июля, мм Ос. 04, мм — сумма осадков в апреле, мм
— осадки третьей декады июля;
— запасы подвижного фосфора перед цветением в слое почвы 0—40 см;
— сумма среднесуточных температур воздуха в первой половине вегетации растений от всходов до цветения.
Из погодных факторов, предшествующих вегетации растений, наибольшее влияние оказали осадки апреля.
Полученные уравнения множественной регрессии нелинейные по своей природе, однако, если рассматривать парные связи, то они достаточно точно поддаются описанию в заданных интервалах без каких-либо преобразований.
Положительная прямая связь наблюдалась между урожаем зерна и осадками в апреле, запасами продуктивной воды в метровом слое почвы и подвижного фосфора в слое 0—40 см в период цветения растений, осадками в третьей декаде июля.
Обнаружена обратная связь — от увеличения суммы среднесуточных температур воздуха от 824 до 1441 °С в первую половину вегетации растений и роста дефицита влажности воздуха в июле и августе снижалась урожайность зерна.
Заключение. Выявленные математические зависимости имеют большое значение для долгосрочного прогнозирования уровня про-
дуктивности посевов кукурузы по указанным в моделях предикторным переменным [4, 5].
Установленные причинно-следственные связи могут служить фундаментальной основой для разработки новых технологий, позволяющих эффективно использовать ограниченные природные ресурсы степной зоны Оренбуржья.
Полученные модели не являются окончательными, они будут динамично изменяться по мере роста числа наблюдений, что позволит выявить и дополнить их другими экологическими факторами, лимитирующими урожай кукурузы в той или иной степени. При большем числе наблюдений (>60) парные связи между зависимой и независимой переменными могут приобретать нелинейный характер с определённым оптимумом значений параметров.
Наиболее вероятно, что указанные нами факторы и в дальнейшем будут составлять основу этих моделей.
Литература
1. Володарский Н.И. Биологические основы возделывания кукурузы. М.: Колос, 1975. С. 255.
2. Громов А.А. Экологический аспект программированного возделывания кукурузы // Кукуруза и сорго. 1995. №1. С. 8—11.
3. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М., 1989. С. 194.
4. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Оренбург, 2002. С. 250.
5. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 313.
