, Russian Federation
employee from 01.01.2015 until now
Volgograd, Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
The article presents research materials on the impact of shelterbelts on the growth and development of spring barley. It has been established that the reserves of productive moisture on the inter-strip cell are distributed unevenly and vary depending on the distance from the forest belt. The greatest spring moisture reserve (in the conditions of agroforestry) accumulates in the zone from 5H to 15N from forest shelter belts. The yield of spring barley in the inter-strip space is formed depending on the distance to the forest belt. The distance from the forest belt and its influence on the phases of plant development has been critically evaluated based on mathematical modeling and empirical data. Data on the average daily moisture consumption of barley plants by development phases have been processed to clarify the factors affecting the formation of the crop. Functional relationships have been obtained using STATICTIKA computer program. High correlation between the distance from the forest belt and the phases of barley has been found: tube forming (R = -0.94), booting stage (R = -0.93), blooming period (R = -0.93). The forecast for barley development in the phases of grain filling and ripening is slightly lower and amounted to R = -0.89. The relationship between the coefficient of water consumption and the distance from the forest belt has not been identified. The analysis has showed the influence of the barley water consumption coefficient depending on the distance to the forest belts on the vegetation phases of this crop. The results of the study indicate the important role of forest belts
barley, protective belt, water consumption, vegetation phase, productivity, correlation and determination coefficients
Введение.
В Волгоградской области наряду с озимой пшеницей, важной зернофуражной культурой является яровой ячмень, где ежегодно под зерновые отводится более 1,5 млн. га. В зоне неустойчивого земледелия, куда относится и Волгоградская область, за счет использования лесной мелиорации можно увеличить потенциал пашни и получить более высокий урожай. На урожай зерна влияет и состояние самой пашни. В условиях максимального насыщения севооборота зерновыми, когда на значительной площади размещения зерновых культур приходится сохранять стерню, возрастает опасность распространения болезней, которые уменьшают урожайность [3,5].
В последние время потенциальные возможности ячменя используются слабо, так как почти не вносятся минеральные удобрения под данную культуру, и он не набирает массу зерна, а
также пропадает значительная часть зерна из-за отсутствия фитосанитарных обработок. За счет естественного плодородия почвы при благоприятных погодных условиях на светло-каштановых почвах можно получить 1,5-2,0 т/га зерна [7,11].
В засушливых районах почвенная влага это важный фактор получения гарантированного урожая. В условиях непромывного режима атмосферные осадки являются единственным источником для пополнения почвенных запасов влаги. В подзоне светло-каштановых почв выпадение осадков неравномерное, поэтому нужно проводит мероприятия по накоплению, сохранению и снижению непродуктивного расхода, например, на физическое испарение [4,12]. В связи с этим, для улучшения микроклимата полей и предотвращения дефляции поля располагают под защитой лесных полос [1, 2].
Материалы и методы.
Для исследования влияния лесных насаждений на продуктивность сельскохозяйственных культур в землепользовании «Городищенское» кадастровый номер 34:03:000000:12 на полях НВНИИСХ – филиале ФНЦ агроэкологии РАН был заложен полевой опыт в системе лесных полос. Высота лесной полосы
Результаты и обсуждения.
Исследования показали, что запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в межполосном пространстве распределены неравномерно и варьируют в зависимости от расстояния до лесной полосы. Так, перед посевом что больше всего продуктивной влаги накапливается в зонах, приближенных к лесной полосе от 5 до 10Н и варьирует от 26,9 до 30,6 мм в зависимости от удаления от лесных полос..
Дифференцированное изменение содержания продуктивной влаги по мере удаления от ПЗЛП сохраняется и в следующие месяцы вегетации. Так, в фазу колошения ярового ячменя, которая наступает в 1-й декаде июля, количество доступной влаги для растений в метровом слое в зоне от 5 до 15Н варьировало от 13,6 до
Водопотребление различных культур в отдельных зонах неодинаково, что обуславливается биологическими особенностями растений, динамикой их роста, величиной урожая, а также почвенно-климатическими условиями. [9,12].
Исследования показали, что при выращивании в одних и тех же почвенно-климатических условиях суммарное водопотребление посевами ярового ячменя на лесомелиорируемой территории различно в зависимости от удаления от ПЗЛП.
Суммарное водопотребление ярового ячменя на расстоянии 5Н было самым высоким –
Важным показателем, характеризующим экономное расходование воды, является коэффициент водопотребления, показывающий количество воды, израсходованное растением на создание весовой единицы урожая. [7,8].
Исследованиями установлено, что более эффективно влага использовалась посевами ячменя на расстояниях 5 и 10Н. Коэффициент водопотребления равнялся 65,8 и 63,7 соответственно при урожайности 1,8 т/га. В зависимости от удаления от лесной полосы коэффициент водопотребления изменялся от 109,3 (15Н) до 71,7 (30Н) при урожайности 1,05 до 1,6 т/га соответственно.
Анализ, выполненный с помощью пакета прикладных программ для STATICTIKA 10 по суммарному водопотреблению в 1,0 м слое почвы позволил выявить следующие связи:
Зависимость запасов влаги (У) при посеве от расстояния до ЛП (Н) описывается с помощью уравнения экспоненциальной зависимости вида:
У= 29,33*exp-0,0037Н , R2= -0,66
Суммарное водопотребление (У) от расстояния до ЛП (Н) представлено функцией вида У= 117,17*exp-0,0009Н , R2= -0,66
На формирование урожайности ярового ячменя полезащитная лесная полоса также оказала влияние [6,12]. В депрессионной зоне (до 5Н) урожайность ячменя была низкой и не превышала 0,5 т/га. Самая высокая урожайность была при выращивании ячменя в зоне от 5 до 15Н – 1,8 т/а и далее варьировала в зависимости от удаленности от ЛП от 1,05 т/га (15Н) до 1,6 т/га (30Н).
Анализ урожая как фазы созревания за период вегетации ячменя не выявил функциональной связи. Это обусловлено тем, на наш взгляд, что в элимитирующей фазе развития зерна сыграли роль и другие факторы, например ветер[8]., которые мы не рассматривали в нашей статье.
Был статистически обработан и коэффициент водопотребления за вегетационный период. Четкой связи получено не было.
Более точный показателем, определяющим расход влаги из почвы, является их среднесуточный показатель [5,10].
Начало и конец вегетации ярового ячменя характеризовался более низкими показателями среднесуточного расхода продуктивной влаги из метрового слоя. Максимальные значения этого показателя отмечены на период «цветение», так как на этот период выпало 60,8 мм осадков, минимальные в фазу «трубкование», что отрицательно повлияло на урожайность ячменя. В связи с тем, что во все основные фазы роста и развития ярового ячменя выпадение атмосферных осадков было неравномерным, низкие запасы продуктивной влаги не позволили получить высокий урожай ярового ячменя.
Для выявления факторов, влияющих на формирование урожая, были обработаны среднесуточные показатели потребления влаги растениями ячменя по фазам развития (рис. 1) с помощью программы для ЭВМ STATISTIKA.
Для примера выявления функциональных связей фаз развития ячменя от расстояния до лесных полос взят период выхода в трубку (рис.1).
Рис. 1 Зависимость фазы выхода в трубку от расстояния до лесной полосы (собственные вычисления)
Таблица 1
Параметры зависимости суточного суммарного водопотребления ячменя по фазам развития определяемые функцией У=k*e-mH (собственные вычисления)
|
Фаза развития |
k |
m |
R |
|
Кущение |
2,029 |
-0,0033 |
-0,68 |
|
Выход в трубку |
1,628 |
-0,019 |
-0,94 |
|
Трубкование |
0,74 |
-0,01 |
-0,94 |
|
Цветение |
15,45 |
-0,0038 |
-0,94 |
|
Налив и созревание зерна |
1,99 |
-0,0053 |
-0,88 |
Было проанализировано также суточное суммарное водопотребление растений по фазам развития (табл.1).
Параметры зависимости суточного суммарного водопотребления (У) ячменя по фазам развития (k) от расстояния до ЛП (Н) вида У=k*e-mH , где k и m – это коэффициенты, указывающие на наклон на изгиб экспоненциальной кривой.
Анализ графических связей, коэффициентов корреляции и детерминации позволил выявить, на каком этапе развития наиболее высокое суточное потребление влаги у культуры ячмень Медикум 139, выращенного в условиях сухого земледелия. Наибольшее посуточное потребление влаги было на фазе цветение (R= -0,93); трубкование (R= -0,94). На фазе налив и созревание зерна оно уменьшается, а в фазу кущение - не достигает минимального предела, т.к. часть влаги поступает в растения из атмосферных осадков, на фазе полной спелости суточное водопотребление равно 0.
Выводы Таким образом, в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья исследования показали, что целесообразность создания полезащитных лесных насаждений способствует улучшению показателей микроклимата на прилегающем пространстве, которые оказывают благоприятное влияние на возделываемую сельскохозяйственную культуру. Возделывание ячменя под влиянием ЛП способствует повышению урожайности, сохранению запасов продуктивной влаги и способствуют статусу ячменя, как экономически выгодной зерновой культуры для сельхозтоваропроизводителей.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Волгоградской области в рамках научного проекта № 19-416-340013 «Управление биопродуктивностью агролесосистем Волгоградской области с помощью компьютерных продуктов»
1. Adamen' F.F. Polezaschitnye lesnye polosy kak osnova ustoychivogo razvitiya agrolandshafta / F.F. Adamen', V.S. Pashteckiy , Yu.V. Plugatar'.// - Zroshuvane zemlerobstvo, 2012. -№ 57. - S. 36-40.-Bibliogr.:s.36-40 (9 nazv)
2. Balakay N.I. Polezaschitnye lesnye polosy / N.I.Balakay // Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya, 2013. -№50. - S.17-24
3. Verin A.Yu. Vliyanie lesnoy polosy na formirovanie ekologicheskih faktorov agrolandshafta /A.Yu.Verin, I.F.Medvedev, D.I.Gubarev, S.S. Derevyagin, V.P.Grafov // Agrarnyy nauchnyy zhurnal, 2018. -№12. - S.12-15 Bibliogr.:s.12-15 (9 nazv) https://elibrary.ru/item.asp?id=36565385
4. Derevyagin S.S. Polezaschitnye lesnye polosy v roli biogeohimicheskih bar'erov v agrolandshafte /S.S. Derevyagin , I.F. Medvedev // Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im.Vavilova, 2013. -№4. - S.12-13.- Bibliogr.:s.12-13 (4 nazv) https://elibrary.ru/item.asp?id=18971934
5. Popov A.V. Agrotehnicheskie uhody v polezaschitnoy lesnoy polose / A.V. Popov, V.S. Vavin// Na-uchnyy al'manah, 2016. -№10-2. - S.249-252.- Bibliogr.:s.249-252 (3 nazv) DOI: 10.17117/na.2016.10.02.249 http://ucom.ru/doc/na.2016.10.02.249.pdf
6. Sarychev A.N. Ocenka tehnologiy obrabotki svetlo-kashtanovoy pochvy v usloviyah agrolesomelioracii / A.N.Sarychev// Izvestiya TSHA, 2015. -№6.- S.37-45.- Bibliogr.:s.37-45 (15 nazv)
7. Tanyukevich V.V. Nadzemnaya fitomassa lesnyh polos, ih vliyanie na vetrovoy rezhim i vlagonakople-nie agrolandshaftov/ V.V.Tanyukevich// Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2013. -№91. - S.986-1003 https://elibrary.ru/item.asp?id=20678931 ( data obrascheniya 01.10.2019)
8. Ruleva O.V. Vliyanie predshestvennikov na formirovanie elementov produktivnosti ozimoy pshenicy v usloviyah Nizhnego Povolzh'ya /O.V. Ruleva, E.V. Seminchenko// Agrarnaya nauka, 2019. -№4. - S.68-72.- Bibliogr.:s.68-72 (5 nazv)
9. Seminchenko E.V. Vodopotreblenie i urozhaynost' ozimoy pshenicy v sevooborotah s chistym i sideral'nym parom v usloviyah Nizhnego Povolzh'ya / E.V.Seminchenko// Izvestie Gorskogo GAU.-2019. -№2. - S. 22-26.- Bibliogr.:s.22-26 (12 nazv)
10. Peltonen-Sainio Pirjo. Unexploited potential to diversify monotonous crop sequencing at high latitudes /Pirjo Peltonen-Sainio, Lauri Jauhiainen.//Vol.174 .- August 2019. -rp. 73-82, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308521X1830742X DOI:10.1016/j.agsy.2019.04.011.
11. Rong Li Xianqing Hou , Interactive effects of autumn tillage with mulching on soil temperature, productiv-ity and water use efficiency of rainfed potato in loess plateau of China/ Xianqing Hou Rong Li// Vol. 224, , 1057471.- September 2019, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377419307863, DOI:10.1016/j.agwat.2019.105740.
12. Huang Jing, Ridoutt Bradley G., Thorp Kelly R., Wang Xuechun, Lan Kang, Liao Jun, Tao Hi, Wu Caiyan, Huang Jianliang, Chen Fu, Scherer Laura, «Water-scarcity footprints and water productivities indi-cate unsustainable wheat production in China/Jing Huang, Bradley G. Ridoutt, Kelly R. Thorp, Xuechun Wang, Kang Lan, Jun Liao, Xu Tao, Caiyan Wu, Jianliang Huang, Fu Chen, Laura Scherer // Vol. 224, 105744, 1.- Sep-tember 2019, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377419306407, DOI:10.1016/j.agwat.2019.105744.
