Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Принципы технологий возделывания яровых зерновых культур на эколого-ландшафтной основе (обзор литературы) 9
1.1. Морфофизиологическая и агроэкологическая характеристика яровых зерновых культур 9
1.2. Ландшафтный подход как системное решение оптимизации возделывания сельскохозяйственных культур 18
1.2.1. Пространственная гетерогенность территории как фактор дифференциации ресурсного потенциала агроландшафта 18
1.2.2. Ресурсы агроландшафтов Верхневолжья и эффективность возделывания яровых зерновых культур 23
1.3. Система удобрения как фактор управления продукционными процессами при возделывании яровых зерновых культур 32
Экспериментальная часть. 42
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 42
2.1. Ландшафтный анализ территории опытных участков 42
2.2. Агрометеорологическая характеристика вегетационных периодов.. 47
2.3. Схема опыта и методика проведения исследований 53
2.4. Технология возделывания яровых зерновых культур в опыте 58
Результаты исследований 60
Глава 3. Формирование агрофитоценозов 60
3.1. Полнота всходов, сохранность и выживаемость растений в зависимости от ландшафтных условий 60
3.2. Особенности динамики развития яровых зерновых культур 63
3.3. Влияние условий возделывания на динамику линейного роста и формирование биомассы яровых зерновых культур 66
3.4. Фотосинтетическая деятельность посевов 74
3.4.1. Формирование листового аппарата 74
3.4.2. Эффективность фотосинтетических процессов 79
3.5. Потребление элементов минерального питания 82
Глава 4. Урожайность и качество зерна яровых зерновых культур 86
4.1. Влияние условий возделывания на реализацию потенциала продуктивности яровых зерновых культур 86
4.2. Структура урожая зерна яровых зерновых культур 93
4.3. Влияние агроэкологических условий на технологические и посевные достоинства яровых зерновых культур 98
Глава 5. Эффективность использования природных и техногенных ресурсов яровыми зерновыми культурами 108
5.1. Экологическая эффективность возделывания культур 108
5.2. Оценка энергетической эффективности использования техногенных ресурсов при возделывании яровых зерновых культур 111
5.3. Экономическая эффективность возделывания яровых зерновых культур в различных ландшафтных условиях 114
Основные выводы 118
Предложения производству 123
Список литературы 124
Приложения 140
- Морфофизиологическая и агроэкологическая характеристика яровых зерновых культур
- Ландшафтный анализ территории опытных участков
- Полнота всходов, сохранность и выживаемость растений в зависимости от ландшафтных условий
- Влияние условий возделывания на реализацию потенциала продуктивности яровых зерновых культур
Введение к работе
Зерновое производство является основой всего продовольственного комплекса и наиболее крупной отраслью сельского хозяйства. От ее развития в значительной степени зависит обеспеченность населения продуктами питания, его жизненный уровень.
Стабилизация развития зернового производства в Верхневолжье сопряжена с рядом проблем объективного и субъективного характера. Если субъективные трудности связаны с неустойчивым социально экономическим положением в регионе, то объективные обусловлены, прежде всего, местоположением, низким биоресурсным потенциалом земель вследствие неблагоприятного сочетания абиотических и биотических факторов среды. По состоянию на 2004 год яровыми зерновыми культурами в структуре посевных площадей было занято до 23,4%, причём максимальный удельный вес пришёлся на овёс - до 13,3%. Средняя урожайность пшеницы составила 11,3 ц/га, ячменя 15,0 ц/га, овса 14,1 ц/га.
Для повышения эффективности деятельности АПК необходима выработка новой концепции развития, обеспечивающей устойчивость производства качественной сельскохозяйственной продукции, максимальное использование природного биоэкологического потенциала агроэкосистем, сохранение и воспроизводство природи о-ресурсной базы.
Этим требованиям удовлетворяет концепция экологизации сельскохозяйственной деятельности, состоящая, прежде всего, в приведении производства в соответствие с разносторонними условиями ландшафтов и законами экологии в целом.
Для оптимизации агроэкосистем необходимо принять ряд организационно-хозяйственных решений:
- подобрать сельскохозяйственные культуры с учетом потребностей рынка сельскохозяйственных продуктов, качества земель, специализации хозяйства, возможностей инвестирования в производство.
произвести инвентаризацию территории землепользования с позиций оценки ресурсного потенциала земель, выявления лимитирующих продуктивность сельскохозяйственных растений факторов.
разместить культуры по принципу максимального соответствия их экологических требований и качества земель.
-разработать технологические приемы, устраняющие или ослабляющие действие лимитирующих факторов.
Данный алгоритм принятия оптимальных решений разработан в 90-е годы XX века в результате интеграционных процессов научного обеспечения АПК, выразившихся в концепциях эколого-ландшафтных, ландшафтно-экологических, адаптивно- ландшафтных систем земледелия [61, 62, 63, 69, 70,71,72].
Сущность этих концепций одна: решение вопросов сельскохозяйственного природопользования с позиций системного, ландшафтного подхода.
Актуальность работы. Агроландшафты Верхневолжья, в том числе Ивановской области характеризуются неоднородностью условий возделывания сельскохозяйственных культур. Сложность пространственной структуры ландшафтов приводит к тому, что в пределах территории даже небольших хозяйств, даже одного массива угодий и поля встречаются ареалы с разными экологическими свойствами, с разными лимитирующими продукционные процессы факторами. Данное обстоятельство не учитывается традиционными рекомендациями аграрной науки, в том числе и региональной. Выводы научных исследований и рекомендации предназначены «... для Нечерноземной зоны», «...для Центра Нечерноземья», «... для дерново-подзолистых почв». На самом деле в ландшафте мы всегда имеем определенные структуры местоположений, в отдельных единицах которых многие рекомендации не только не эффективны, но могут нанести ущерб - экономический и экологический, дезориентируют а фарных товаропроизводителей.
Производство зерновых культур прежде всего нуждается в переводе на ландшафтную основу. В настоящее время даже для этой ведущей группы культур отсутствуют чёткие оценки их потенциала адаптивности к лимитирующим факторам, проявляющимся в различных ландшафтных условиях. Нет оценок экономической и экологической целесообразности размещения посевов зерновых культур различного целевого назначения, возможностей интенсификации производства в ландшафтах различного генезиса и их структурно-морфологических единицах.
Создание информационной базы адаптивно-ландшафтных ресурсосберегающих систем земледелия требует чёткого обоснования выбора культур для возделывания и уровней планируемых урожаев. В связи с этим необходимо выяснить отзывчивость яровых зерновых культур на сбалансированные дозы минеральных удобрений и возможность формирования программируемых урожаев в условиях типичных для Ивановской области моренных и зан-дровых ландшафтов.
Цель исследований. Определение закономерностей варьирования продукционных процессов, урожайности, технологических и посевных свойств урожая, эффективности использования природных и техногенных ресурсов при возделывании яровых зерновых культур в различных экологических условиях.
Задачи исследований:
Изучить особенности роста и развития яровых зерновых культур в элементарных ареалах фоновых для региона моренного и зандрового полевых ландшафтов.
Изучить влияние ландшафтных условий на фотосинтетическую деятельность посевов.
Изучить влияние комплекса природных факторов, свойственных ЭАА, на процессы формирования элементов структуры урожая.
Определить экологическую и экономическую эффективность формирования программируемых урожаев яровых зерновых культур различного уровня в фоновых элементарных ареалах агроландшафта.
Выработать рекомендации по целесообразности возделывания яровых зерновых культур и оптимального уровня интенсификации технологий в различных позиционных единицах моренного и зандрового полевых ландшафтов.
Научная новизна. Впервые в условиях дерново-подзолистых почв моренного и зандрового ландшафтов Верхневолжья для яровых зерновых культур установлена оптимальная агроэкологическая характеристика ареала возделывания, изучены закономерности формирования и функционирования фитоценоза, определены эффективность продукционных процессов и степень использования ресурсов агроландшафта.
Практическая значимость работы. На основании строгой оценки действия агроэкологических факторов на процессы формирования урожаев выявлена различная адаптационная способность яровых зерновых культур к стрессовому воздействию условий полугидроморфных почв моренного и зандрового ландшафта. Установлен широкий потенциал адаптивности к спектру ландшафтных условий овса. Культивирование яровой пшеницы достаточно устойчиво и эффективно как в моренных, так и в зандровых ландшафтах при условии оптимизации минерального питания. Производство ячменя следует концентрировать в плакорных ареалах моренных ландшафтов. Размещение культуры в зандровых ландшафтах, особенно в понижениях рельефа, экономически рискованно и экологически необоснованно.
Реализация результатов исследований. Результаты научных исследований внедрены в СПК Ленинский путь Пучежского района Ивановской области при возделывании яровой пшеницы сорта Приокская на площади 50 га и ячменя сорта Зазерский-85 на площади 35 га. Было установлено, при размещении посевов в экологически неблагоприятных ареалах полугид-
№
роморфных почв потери урожая зерна ячменя достигают 5,1 ц/га, пшеницы -2,1 ц/га.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены в проводившейся на базе Владимирского НИИСХ Школе молодых учёных (Суздаль, 2003 г.), в конференции, посвященной 75-летию со дня рождения профессора Г.Б. Гальдина (Пенза, 2003 г.), научно-практической конференции Ивановской ГСХА (Иваново, 2004) и Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса», посвященной 60-летию победы в Великой Отечественной войне и 75-летию Ивановской ГСХА (Иваново, 2005 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
**' Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 123
страницах компьютерного текста, содержит 21 таблицу, 10 рисунков, 4 фотографии, 2 выкопировки из топографических карт. Состоит из введения, 5 глав, основных выводов, предложений производству и 41 приложения. Библиографический список использованной литературы включает 211 наименований, в том числе 21 иностранных авторов.
Основные положения, выносимые на защиту:
принципы выделения элементарных ареалов агроландшафта на геотопологической основе;
особенности процессов формирования урожая яровых зерновых культур в различных ландшафтных условиях;
степень реализации программируемых урожаев яровых зерновых культур в условиях моренного и зандрового полевого ландшафта;
возможность получения зерна, удовлетворяющего заготовительным технологическим и посевным кондициям;
эффективность использования природных и техногенных ресурсов в зависимости от экологических условий ареалов возделывания и расчётных доз минеральных удобрений.
Морфофизиологическая и агроэкологическая характеристика яровых зерновых культур
Зерновое производство является основой всего продовольственного комплекса и наиболее крупной отраслью сельского хозяйства. От ее развития в значительной степени зависит обеспеченность населения продуктами питания, его жизненный уровень.
Стабилизация развития зернового производства в Верхневолжье сопряжена с рядом проблем объективного и субъективного характера. Если субъективные трудности связаны с неустойчивым социально экономическим положением в регионе, то объективные обусловлены, прежде всего, местоположением, низким биоресурсным потенциалом земель вследствие неблагоприятного сочетания абиотических и биотических факторов среды. По состоянию на 2004 год яровыми зерновыми культурами в структуре посевных площадей было занято до 23,4%, причём максимальный удельный вес пришёлся на овёс - до 13,3%. Средняя урожайность пшеницы составила 11,3 ц/га, ячменя 15,0 ц/га, овса 14,1 ц/га.
Для повышения эффективности деятельности АПК необходима выработка новой концепции развития, обеспечивающей устойчивость производства качественной сельскохозяйственной продукции, максимальное использование природного биоэкологического потенциала агроэкосистем, сохранение и воспроизводство природи о-ресурсной базы.
Этим требованиям удовлетворяет концепция экологизации сельскохозяйственной деятельности, состоящая, прежде всего, в приведении производства в соответствие с разносторонними условиями ландшафтов и законами экологии в целом.
Для оптимизации агроэкосистем необходимо принять ряд организационно-хозяйственных решений: - подобрать сельскохозяйственные культуры с учетом потребностей рынка сельскохозяйственных продуктов, качества земель, специализации хозяйства, возможностей инвестирования в производство. - произвести инвентаризацию территории землепользования с позиций оценки ресурсного потенциала земель, выявления лимитирующих продуктивность сельскохозяйственных растений факторов. - разместить культуры по принципу максимального соответствия их экологических требований и качества земель. -разработать технологические приемы, устраняющие или ослабляющие действие лимитирующих факторов. Данный алгоритм принятия оптимальных решений разработан в 90-е годы XX века в результате интеграционных процессов научного обеспечения АПК, выразившихся в концепциях эколого-ландшафтных, ландшафтно-экологических, адаптивно- ландшафтных систем земледелия [61, 62, 63, 69, 70,71,72]. Сущность этих концепций одна: решение вопросов сельскохозяйственного природопользования с позиций системного, ландшафтного подхода. Актуальность работы. Агроландшафты Верхневолжья, в том числе Ивановской области характеризуются неоднородностью условий возделывания сельскохозяйственных культур. Сложность пространственной структуры ландшафтов приводит к тому, что в пределах территории даже небольших хозяйств, даже одного массива угодий и поля встречаются ареалы с разными экологическими свойствами, с разными лимитирующими продукционные процессы факторами. Данное обстоятельство не учитывается традиционными рекомендациями аграрной науки, в том числе и региональной. Выводы научных исследований и рекомендации предназначены «... для Нечерноземной зоны», «...для Центра Нечерноземья», «... для дерново-подзолистых почв». На самом деле в ландшафте мы всегда имеем определенные структуры местоположений, в отдельных единицах которых многие рекомендации не только не эффективны, но могут нанести ущерб - экономический и экологический, дезориентируют а фарных товаропроизводителей. Производство зерновых культур прежде всего нуждается в переводе на ландшафтную основу. В настоящее время даже для этой ведущей группы культур отсутствуют чёткие оценки их потенциала адаптивности к лимитирующим факторам, проявляющимся в различных ландшафтных условиях. Нет оценок экономической и экологической целесообразности размещения посевов зерновых культур различного целевого назначения, возможностей интенсификации производства в ландшафтах различного генезиса и их структурно-морфологических единицах. Создание информационной базы адаптивно-ландшафтных ресурсосберегающих систем земледелия требует чёткого обоснования выбора культур для возделывания и уровней планируемых урожаев. В связи с этим необходимо выяснить отзывчивость яровых зерновых культур на сбалансированные дозы минеральных удобрений и возможность формирования программируемых урожаев в условиях типичных для Ивановской области моренных и зан-дровых ландшафтов. Цель исследований. Определение закономерностей варьирования продукционных процессов, урожайности, технологических и посевных свойств урожая, эффективности использования природных и техногенных ресурсов при возделывании яровых зерновых культур в различных экологических условиях. Задачи исследований: 1. Изучить особенности роста и развития яровых зерновых культур в элементарных ареалах фоновых для региона моренного и зандрового полевых ландшафтов. 2. Изучить влияние ландшафтных условий на фотосинтетическую деятельность посевов.
Ландшафтный анализ территории опытных участков
Территория Ивановской области, представляющая собой волнистую (в моренных ландшафтах) или пологоволнистую расчлененную равнину (в зан-дровых ландшафтах), несколько приподнятую на северо-западе и в центре, пересеченную долинами рек, балками и ложбинами, образующими гидрографическую сеть, приурочена к границе раздела ландшафтных областей, выделенных по генетико-морфологической принадлежности ландшафтных образований. Граница проходит по линии Плёс - Иваново.
Преобладающая высота местности — 100-200 м над уровнем моря. Абсолютные высоты речных долин не превышают 100 м. Региональный базис эрозии 70 м над уровнем моря.
Рельеф и экспонируемые на земную поверхность горные породы определяют перераспределение ресурсов тепла и влаги, приходящих на территорию, формируют микроклимат, геохимические и биологические особенности функционирования экосистем, что обусловливает изменение элементарных почвообразовательных процессов и приводит к появлению в южно-таежных ландшафтах сложных и контрастных почвенных комбинаций в виде комплексов и сочетаний [173].
В моренных ландшафтах плакорными (фоновыми) являются дерново-подзолистые суглинистые почвы на моренных и покровных суглинках, в зан-дровых - легко суглинистые почвы на моренных песках. Подчиненные элементарные участки структуры ландшафтов занимают почвы полугидроморф-ного и гидроморфного ряда: дерново-подзолистые различной степени оглее-ния и торфяно-болотные. Их доля в структуре почвенного покрова составляет 31-55%. Опытное поле ИвНИИСХ - типичный конечно-моренный ландшафт Московского оледенения - волнистая равнина, сформированная моренными отложениями. Покровные суглинки - продукт переработки гляциальных пород в постголоценовый период, подстилаются моренными суглинками. Суглинки покровные обладают хорошими капиллярными свойствами, сочетают водонепроницаемость и водоёмкость, моренные - плотные, завалуненные, В этом ландшафте атмосферные осадки, легко просачиваясь через покровные суглинки, задерживаются на границе раздела с моренными. Внутригрунто-вый сток затруднён, значительная часть стока - поверхностный. В весенний период на пашне при отсутствии растительного покрова отмечена плоскостная эрозия, и даже образование промоин вдоль линий стока. За счёт поверхностного и грунтового стока в подчинённых ареалах формируются почвы гидроморфного ряда, в первичных ложбинах стока - полугидроморфные
Идентифицированная структура почвенного покрова отмечается сложностью и контрастностью. Мезокомбинация почв представлена пятнистостью дерново-подзолистых среднесуглинистых почв различной степени оподзо-ленности и комплекса дерново-среднесуглинистых слабо- и среднесмытых почв и дерново-среднеподзолистых поверхностно- профильно- и глубоко-глееватых средне суглинистых почв.
Агроэкологическая группировка земель - эрозионно-автоморфные среднерасчленённые. Структурная формула агроландшафта: 2.2.1.2.3.2 (3).3.3.3. (3.2.4.3.3)40+8.2.4.2.3./40+5.2.4.3.3 (20)., (3) Ландшафт Опытного поля ИГСХА расположен в области зандровых равнин (перигляциальной зоне) Московского оледенения — Главном (Южном) поясе Полесий. Это полого-волнистая равнина, сложенная моренными (водно-ледниковыми) песками, шлейфом различной мощности перекрывающими эродированную Днепровскую морену. Условия дренирования вследствие высокой водопроницаемости почвогрунтов здесь гораздо лучше, эрозионные процессы менее выражены. Однако, явления плоскостного мелко- и даже крупноструйчатого смыва в пределах ложбин отмечены во все годы ис 44 следований. Несмотря на хорошие фильтрационные свойства поверхностных 1 отложений, близость местного базиса эрозии - реки Востра — вызывает затруднение внутри почвенного и внутригрунтового стока. В ложбинах стока также формируются полугидроморфные почвы, доля которых в СПП выше, чем в моренном ландшафте. Мезокомбинация почв (проще, чем в моренном ландшафте) представлена сочетанием пятнистости дерново-подзолистых легкосуглинистых почв различной степени оподзоленности и пятнистости дерново-средне- и сильноподзолистых поверхностно-, профильно- и глубоко-глееватых легкосуглинистых почв. Агроэкологическая группа земель - слабополугидроморфно-зонапьные. Структурная формула агроландшафта: Y 3.1.5.4.3.2(3).3.3.2(3.2.3.2.2)/704-5.2.3.2.2/(30)., (4) Как видим, гидроморфизм имеет место в подчинённых ареалах как моренного, так и зандрового ландшафтов. Степень проявления его в геотопологическом (хорологическом) отношении выше в зандровом ландшафте, о чём свидетельствуют особенности, отраженные структурной формулой. Об относительной интенсивности и хронологии восстановительных условий можно получить представление по состоянию главного индикатора окислительно-восстановительных свойств среды - Fe. Мобилизация Fe в ландшафтах происходит при падении Eh ниже 450МВ. f В моренном ландшафте ортштейновые зёрна и ортзандровые прослой ки представлены по всему профилю, но в ложбине — значительно обильнее. В период весенне-полевых работ восстановительная среда во все годы исследо ваний имела место на плакоре в горизонтах В и ВС, в ложбине стока дости гала Аг и АгВ. Более того, в ложбинном ЭАА с глубины 40-60см в разрез просачивалась вода. В фазу всходов окислительно-восстановительный барьер опустился за пределы почвенного профиля на плакоре и в горизонт ВС - в ложбине. В последующие периоды в профиле всех почв были окислительные . условия. В зандровом ландшафте признаки восстановительной среды — оглее-ние — в пределах ареала автоморфных почв (на плакоре) обнаружены весной лишь в нижней части горизонта ВС, в дальнейшем окислительные условия господствовали во всей почвенной толще. В ложбине стока в начале полевых работ пятна оглеения имели место даже в Апах горизонте, с глубины 40-60см в разрез быстро поступала вода. В сухие 2001-2002 годы в фазу всходов яровых зерновых культур восстановительная среда сохранилась в горизонте ВС, в период созревания - в материнской породе. В 2003 году в результате обильных июньско-июльских осадков и высокого паводка на реке Востра грунтовые воды в депрессивных ареалах агроландшафта залегали в отдельные периоды в пределах пахотного горизонта до созревания и уборки культур.
Полнота всходов, сохранность и выживаемость растений в зависимости от ландшафтных условий
Реализация потенциала продуктивности сельскохозяйственных культур начинается в первую очередь с формирования оптимально загущенных посевов. От того, насколько эффективно будет происходить прорастание семян, формирование всходов, а также элиминирование слабых растений в период всходы-созревание, будет зависеть и количество продуктивных растений к уборке.
Результаты наблюдений за процессами формирования плотности агрофитоцеиозов яровых зерновых культур свидетельствуют о влияние на него как особенностей гидротермического режима атмосферы, так и экологических условий ареалов возделывания. Очевидна и управляющая роль системы удобрений (табл. 3.1).
Самые благоприятные условия прорастания семян и дальнейшего развития сложились на автоморфных почвах моренного ландшафта. В 2002 году благодаря высоким посевным качествам семян полевая всхожесть культур здесь варьировала от 75,4 % до 99,1 % на автоморфной почве и от 84,9 % до 98,5% на полугидроморфной в ложбине стока. Сохранность растений к уборке также была довольно высока, что связано с оптимальной густотой стеблестоев
В 2003 году в период появления всходов фитоценозы культур находились примерно в равных условиях, за исключением ячменя, где в стрессовых условиях года, особенно отягощенных гидроморфизмом почв ложбины стока, наблюдалась сильная изреженность посевов. Регулирование пищевого режима позволило увеличить сохранность и особенно выживаемость фито-ценозов в течение вегетации. В целом, на пониженном участке наблюдалась выраженная тенденция изреживаемости всех культур (снижение выживаемости с 71,3-88,9% до 70,2-81,9%). Наблюдения за формированием плотности фитоценозов в условиях лёгких почв зандрового ландшафта показали, что полнота всходов яровых зерновых культур в 2002 году вследствие избытка влаги на фоне низких температур в период посев - всходы в целом была ниже, чем в 2003 году (прил. 4, 5, 6). Так, полнота всходов пшеницы в 2002 году на контроле пла-корного участка составила 82,7%. Оптимизация минерального питания позволила увеличить показатель на 3 - 7%. По сравнению с пшеницей и ячменём овёс более требователен к влагообеспеченности и толерантен к недостатку тепла в начале развития. В 2003 году полевая всхожесть культуры снизилась на 5-13%.
Главный лимитирующий фактор в подчинённых элементах рельефа -гидроморфизм почв, восстановительная среда в пределах почвенного профиля в начальный период развития растений. В зандровом ландшафте в ложбине стока полнота всходов во все годы исследований была ниже, чем на лла-корном в среднем на 27% у ячменя и 21,8% у пшеницы. Более адаптирован к переувлажнению овёс. В целом, в условиях зандрового ландшафта в подчинённых элементах рельефа отмечалось более значительное изреживание слабых всходов ячменя, чем в моренном.
Сохранность всходов определяется условиями прохождения культурами последующих фаз развития. Так, основным лимитирующим фактором 2002 года явилась длительная засуха, в 2003 году - продолжительные осадки и усиленный ветровой режим фронтальных областей многочисленных мощных средиземноморских циклонов. Пшеница и овёс оказались относительно более устойчивыми к стрессам, вызванным режимом атмосферы 2003 года, ячмень - 2002 года.
Общая выживаемость растений к уборке по отношению к количеству высеянных всхожих семян в опыте составила 75-86% в условиях моренного ландшафта и 32-63% в условиях зандрового. Наименьшая выживаемость отмечена у ячменя в условиях ложбины стока зандрового ландшафта. Самая высокая - у пшеницы на плакоре.
Наблюдения за продолжительностью межфазных периодов позволяют выяснить влияние условий возделывания на динамику продукционных процессов. Увеличение продолжительности вегетации означает более длительный контакт растений с окружающей средой и служит основой роста продуктивности посевов. Однако потенциальные возможности реализуются только в случае полного прохождения растениями всех фаз онтогенеза, особенно заключительных - в период созревания. При чрезмерном затягивании вегетации в условиях региона низкие температуры ингабируют активность синтетических процессов в зерне, что может снизить потребительские достоинства урожая.
В условиях моренного ландшафта действительно прослеживалась чёткая зависимость показателя от общего режима погоды. В сухом 2002 году вегетация яровых зерновых культур продолжалась здесь 83-95 дней, в 2003 году - с обильными осадками - 92-105 дней, в 2004 году - 82-100 дней. Различия составили 9-10 дней. Размещение в подчинённых ареалах и усиление агрофона замедлили вегетацию не более чем на 4-5 дней (табл. 3.2, прил. 7,8,9,10).
Влияние условий возделывания на реализацию потенциала продуктивности яровых зерновых культур
Изменения хода продукционных процессов, рассмотренные в предыдущих разделах, закономерно повлияли на различную степень реализации потенциала продуктивности яровых зерновых культур. Динамичный продукционный процесс значительно зависит от множества факторов окружающей среды. Вероятность достижения планируемых уровней урожайности зерна определяется влагообеспеченностыо посевов в период вегетации.
Экспериментальные исследования позволили выявить закономерность влияния размещения культур в различных ландшафтных условиях, в том числе — в условиях различных позиционных морфоструктурных единиц мезорельефа, на про дукционные процессы и их результат. Эти закономерности не во всём соответствуют общепринятым представлениям. Интегративньш показателем прямого и опосредованного действия всех природных и техногенных факторов в агроэкосистеме является урожайность. Контрастность атмосферных процессов в 2001 — 2004 годах определила различия общих уровней продуктивности посевов (табл. 4.1). Сбор зерна в 2001 - 2002 годах составил 0,45 - 3,34 т/га, в 2003 году 1,07 -5,33 т/га, в 2004 году 0,45 - 3,78 т/га. Изменение в этих широких пределах контролировалось экологическими особенностями ареала возделывания, потенциалом адаптивности культур к стресс-факторам и возможностью его повышеaния действием минеральных удобрений. В моренном ландшафте почвы обладают более совершенным агрегатным состоянием и, как следствие, комфортным для зерновых режимом экологически значимых параметров. Урожайность яровых зерновых культур составила здесь в среднем за период проведения эксперимента 1,22 -3,84 т/га. В зандровом ландшафте в эти годы сформирован урожай 0,87 -3,51 т/га. Размещение на депрессивных участках в моренном и зандровом ландшафтах по-разному влияло на урожайность культур. В моренном пшеница использовала повышенные ресурсы влаги почв ложбин в летний период, особенно в засушливом 2002 году, продуктивность культуры возросла на 17.2 - 31,7%. В зандровом ландшафте урожайность пшеницы в ложбинном ареале достоверно на контрольном и высоком агрофоне, а на фоне доз удоб рений под урожай 2,5 т/га практически не изменилась. В зандровом ланд шафте урожайность пшеницы на плакоре была ниже урожайности в анало гичных условиях моренного на 1,74-14,7%, а в ложбине - соответственно на 10,6-39,2%. Оптимизация минерального питания не смогла в полной мере ком пенсировать потери урожая, полученного в условиях зандрового ландшафта. Только на фоне удобрений под планируемый урожай 2,5 т/га получена прибавка на 18,8% к контрольному варианту. Однако, внесение удобрений является наиболее эффективным технологическим приёмом в условиях низкого содержания элементов питания, что особенно характерно для зандрового ландшафта. Поэтому относительные прибавки урожая здесь значительно выше, чем в моренном - на 112,5 - 203,4%. Урожайность ячменя в условиях эксперимента в среднем по опыту составила 2,14 т/га- на 2,8% выше, чем пшеницы и зависела от погодных условий. Урожай зерна возрос на 4,0 — 8,9 ц/га в 2002 году, но снизился на 3,3 -14,7 ц/га в 2003. Однако адаптационная способность культуры к стресс-факторам ландшафтных условий оказалась значительно ниже, чем пшеницы. В зандровом ландшафте урожайность ячменя снизилась по сравнению с моренным на 20,4% на плакоре (на фоне без удобрений) и на 9,68 50.3 % в ложбине стока. Внесение расчётных норм удобрений значительно сократило потери урожая, но полной компенсации не произошло. Гидро морфизм почв наибольшее негативное воздействие оказал на продуктивность ячменя. Даже в условиях хорошо структурированных почв моренного ландшафта урожайность культуры снижалась, в зандровом потери урожая составили 19,3 —38,4% в зависимости от регулирования пищевого режима. Под влиянием расчётных норм удобрений продуктивность культуры более всего возрастала также в зандровом ландшафте. При внесении норм под планируемый урожай зерна 2,5 т/га рост составил 94,4% на плакоре и 145,5% в ложбине стока. На 152,0% и 227,3%, соответственно, выше контрольного варианта были урожаи на фоне норм удобрений под планируемый урожай 4,0 т/га, что вызвано повышенным усвоением растениями питательных элементов из ресурсов почвы и удобрений. Урожайность овса отличалась более высокими показателями и соста вила в среднем по опыту 2,56 т/га - на 19,6% выше ячменя и на 23,1% выше пшеницы. Несмотря на высокую адаптационную способность овса, продук тивность его в зандровом ландшафте была значительно ниже, чем в равных условиях моренного ландшафта. Урожайность снизилась на 2,42 -24,0% на плакоре и на 8,59 - 26,4% в ложбине стока. В то же время, на высоком фоне плакорного участка было получено даже на 22,2% больше зерна, чем в моренном ландшафте. К жесткому гидроморфизму глееватых почв зандрового ландшафта адаптирован только овес. Во все годы исследований урожай этой культуры в ложбинных ЭАА был выше, чем на плакоре на 4,51 - 9,50%. В моренном ландшафте ресурсы влаги овёс также использовал эффективнее, и в ложби-не было получено на 8,00 - 42,2% зерна больше, чем на плакоре. Внесение расчётных норм удобрений первого порядка повысило урожайность по сравнению с контролем на 41,7 - 80,4% в моренном ландшафте и 81,9 — 90,6% в зандровом. При дальнейшем увеличении количества вносимых туков урожайность возросла соответственно на 54,3 — 103,2% и 148,1 -152,5%.
