Связь урожая зерновых культур с гидротермическими условиями

22.08.2012

По агроклиматическому районированию природно-экономические подзоны значительно отличаются друг от друга по метеорологическим условиям, что безусловно оказывает определенное влияние на размещение сельскохозяйственных культур и развитие сельскохозяйственного производства. Ниже приводим сравнительную оценку метеорологических условий (табл. 4, рис. 4).

По гидротермическим ресурсам область отличается большим разнообразием. А это значит, что климатические условия, режим температуры и влажности почвы обеспечивают в основном мобилизацию питательных элементов почвы и вносимых удобрений. Однако в условиях континентального климата наблюдается глубокое промерзание почв и медленное оттаивание их весной. Благодаря неравномерности выпадения осадков в течение вегетации растений отмечается многократное чередование периодов иссушения почвы и ее обильного смачивания. Все эти факторы способствуют проявлению таких важных процессов, определяющих условия азотного, фосфорного и калийного питания, как мобилизация и фиксация основных питательных веществ.
Неблагоприятные погодные условия приводят к большой изменчивости урожая зерновых культур. При этом коэффициенты вариации средних урожаев доходят до 50-60% в степи, понижаясь к подтаежной зоне до 20-30%. Влияние метеоусловий исследовалось как с применением различных методов вариационной статистики, так и без них.
В.А. Олифер и В.П. Старостенко отмечают, что между влажностью почвы в слое 0-20 см к периоду всходов и урожайностью яровой пшеницы существует определенная зависимость (r = 0,62 ± 0,19). Другие авторы подтверждают указанную зависимость на различных типах почв. М.Ф. Остравлянчик и M.A. Пикалов показывают, что между запасами продуктивной влаги в весенний период и урожаем пшеницы на серых лесных почвах установлена тесная связь (r = 0,77 ± 0,203), на выщелоченных черноземах r = -0,133.
Связь урожая пшеницы со среднемесячными температурами воздуха, по данным А.Я. Жежер (1989), характеризуется коэффициентом парной корреляции, приближающимся к функциональной связи (r = 0,987 ± 0,01), на выщелоченном черноземе и на темно-серых лесных почвах коэффициент корреляции r = 0,78 ± 0,196.
По данным этого же исследователя, содержание сырого протеина в зерне на выщелоченных черноземах следует за среднемесячными температурами июля и особенно августа, а на темно-серых лесных почвах - за августовскими и июльскими.
М.Ф. Остравлянчик и М.А. Пикалов установили, что содержание сырого протеина в зерне на выщелоченных черноземах и темно-серых лесных почвах изменялось независимо от запасов продуктивной влаги. В другой своей работе теже авторы отмечают, что между запасами продуктивной влаги в почве и содержанием сырого протеина в зерне существует на выщелоченных черноземах средняя обратная связь (r = 0,516 ± 0,370), на темно-серых почвах (r = 0,416 ± 0,412). Между этими же показателями и температурой воздуха в июне связь более тесная - коэффициент корреляции r = 0,956 ± 0,39 на выщелоченных черноземах, r = 0,854 ± 0,136 на темно-серых почвах.
И. Бодров показывает корреляционную зависимость между количеством осадков в разные межфазные периоды и урожайностью полевых культур.
Указанная связь для яровой пшеницы «Диамант» в фазе кущение-колошение характеризуется коэффициентом корреляции r = 0,57 ± 0,18, для овса «Золотой дождь» в эти же фазы коэффициент корреляции r = 0,48 ± 0,2. В остальные периоды, как отмечает автор, связь более слабая.
Нами установлена тесная связь урожая зерновых культур с гидротермическими условиями (r = 0,61 ± 0,06) (рис. 5). Это подтверждается данными ряда авторов. И.В. Мосолов подчеркивает, что несмотря на имеющиеся в настоящее время многочисленные агрохимические работы, где рассматривается влияние водного режима на растительный организм, вопросы зависимости эффективности удобрений от различной влажности почвы изучены сравнительно мало. Особенно это касается физиологического обоснования применения удобрений в различных условиях влажности. Известно, что удовлетворение потребностей растения в воде является не только важным условием его существования, но и фактором, во многом определяющим поступление и использование питательных веществ, вносимых с удобрениями.

Потребность растительного организма в воде и в питательных веществах в отдельные периоды его жизни различна. Так, например, неблагоприятные по осадкам и запасам продуктивной влаги в почве 1974, 1975, 1977, 1981 годы в Томском районе неблагоприятно повлияли на налив зерна; урожайность зерновых в эти годы была соответственно 11,4; 9; 9,9; 12 ц/га. А переувлажнение в 1976 году привело к полеганию зерновых культур, особенно овса, и соответственно к потере урожая (урожайность зерновых - 12,1 ц/га, а пшеницы - 9,4 ц/га).
Исследованиями Н.Ф. Тюменцева определено, что на землях пахотного значения под влиянием осадков и водоудерживающих свойств почвы создается устойчивый запас влаги, за исключением отдельных лет, позволяющий получить хорошие урожаи сельскохозяйственных культур, если это не будет ограничиваться недостатком питательных веществ. По расчетам этого исследователя, урожай яровой пшеницы на севере Томской области может достигать 17,7-18,1 ц/га. Однако фактические размеры урожаев не согласуются с расчетными данными в том случае, если учитывается лишь обеспеченность влагой. Большая роль принадлежит теплообеспеченности растений.
Теплообеспеченность растений, как известно, характеризуется величиной, выраженной суммой положительных температур за период со среднесуточными температурами выше 10°С, так как в по время начинается активная вегетация у большинства сельскохозяйственных растений. Двадцатилетними наблюдениями гидрометеорологической службы Томской области установлены средние суммы эффективных температур за период от сева до восковой спелости пшеницы и овса. Различия в сумме эффективных температур по районам в зоне активного земледелия значительны и колеблются от 866 до 1017°С. Отмечено резкое повышение температур в фазу всходы-кущение (табл. 5). В этот период огромное значение имеет оптимум влаги, так как недостаток или избыток ее приводит к резкому снижению урожая зерновых. Такая зависимость была показана И.В. Годуновым на обыкновенных черноземах Центральной черноземной зоны. Основные суммы активных температур в фазы кущение-трубкование связаны с особенностями климатических условий этого периода; поздние весенние заморозки в отдельные годы отмечаются 28, 29 июня.

Влияние увлажненности и теплообеспеченности на формирование урожая сельскохозяйственных культур осуществляется в совокупности через гидротермический коэффициент (ГТК). На основании статистических данных по урожайности зерновых культур и метеорологических условий нами установлено влияние гидротермических условий на урожайность сельскохозяйственных культур. Определено, что за период с 1965 по 1985 год оптимальное сочетание влаги и тепла способствовало в отдельные годы формированию наиболее высокого урожая в Томской области: зерновых (всех) - 18,6 ц/га, пшеницы - 20,0 ц/га, овса - 19,1 ц/га, озимой ржи - 18,6 ц/га. Количество лет с такой урожайностью составило 25% от всего периода исследований; с урожайностью 10-15 ц/га - 50% и менее 10 ц/га - 25% (рис.6). Установлено, что при гидротермическом коэффициенте более 1,5 урожайность зерновых культур резко снижается из-за потерь урожая в связи со значительным развитием вегетативной массы и полеганием ее; при ГТК < 0,6 урожай снижается, но уже из-за недостатка влаги. На примере Томского района за период с 1974 по 1981 год установлена зависимость урожая зерновых культур (рис. 7) от запасов продуктивной влаги в слое почвы 0-20 и 0-100 см в мае - июне.

Оптимальные гидротермические условия 1978 и 1980 годов (ГТК 1,25 и 1,35 соответственно), а также достаточные запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см в мае и постепенное снижение этих запасов в июне - июле определили самую высокую урожайность зерновых за этот период (в 1978 году урожайность зерновых составила 16,9 ц/га, пшеницы - 15,0 ц/гa, а овса - 18 ц/га; в 1980 году урожайность зерновых - 17,9 ц/га, пшеницы - 15,5 ц/га, а овса - 20,1 ц/га).
Предпосылкой высокой урожайности является не скачкообразное, а постепенное нарастание температур в мае - июне. Такие годы можно отнести к урожайным, что было установлено еще Д.Н. Прянишниковым.
Анализ наблюдений (1965-1985 годы) влияния гидротермических условий, запасов продуктивной влаги в слое 0-20 и 0-100 см на урожайность сельскохозяйственных культур позволил распределить в Томской области годы по урожайности на урожайные, среднеурожайные и неблагоприятные (табл. 6). Однако это не означает, что данные критерии стабильны, урожайность зерновых культур будет зависеть также и от совокупности других факторов.