Содержание к диссертации
Введение
1 Современное земледелие при освоении ресурсосберегающих технологий (литературный обзор) 11
1.1. Теоретическое обоснование адаптации растений 15
1.2 Адаптация полевых культур к абиотическим факторам 17
1.3 Биологические особенности зерновых культур 23
1.4 Обработка почвы
1.4.1 Влияние обработки почвы на ее структурное состояние 32
1.4.2 Роль обработки в изменении плотности почвы 35
1.4.3 Обработка почвы и накопление продуктивной влаги 41
1.4.4 Влияние обработки почвы на содержание гумуса и питательных веществ 46
1.5 Сорный компонент агрофитоценоза и применение гербицидов 53
1.6 Минеральные удобрения в технологии возделывания зерновых культур 64
1.7 Аналитическая характеристика предшественников для зерновых культур 68
1.8 Применение антистрессовых препаратов 72
1.9 Значение микроорганизмов в жизни растений
1.10 Урожайность сельскохозяйственных культур при различных обработках почвы 82
1.11 Экономическая эффективность обработки почвы 87
2 Условия, схема и методика проведения исследований 90
2.1 Почвы 90
2.2 Климат 93
2.3 Погодные условия 96
2.4 Схема опыта 109
2.5 Методика исследований 112
3 Оценка соответствия биологических особенностей некоторых зерновых культур с абиотическими факторами в Поволжье 115
3.1 Озимая пшеница 116
3.2 Яровая твердая пшеница 128
3.3 Яровая мягкая пшеница 135
3.4 Просо 141
3.5 Нут 146
3.6 Ячмень 151
4 Влияние различных обработок почвы на агрофизические свойства чернозёма южного 157
4.1 Структура почвы 157
4.2 Динамика плотности почвы 162
4.3 Динамика общей пористости почвы 177
4.4 Изменение пористости аэрации под влиянием обработки почвы и предшественников 188
4.5 Влияние обработки почвы и предшественников на капиллярную пористость 201
4.6 Строение пахотного слоя при различных обработках почвы 210
5 Особенности изменения агрохимических свойств почвы под влиянием различных обработок почвы 215
5.1. Биологическая активность почвы 215
5.2 Содержание гумуса в почве 215
5.3 Содержание нитратного азота под зерновыми культурами 218
5.4 Содержание доступного фосфора и обменного калия под зерновыми культурами 227
6 Динамика влагозапасов в почве под зерновыми культурами 235
7 Фитоценотические связи в посевах зерновых культур 244
7.1 Засоренность посевов 244
7.2 Динамика численности вредителей зерновых культур в посевах при минимализации обработки почвы 248
8 Изменение урожайности яровых культур как проявление адаптации их к технологии выращивания 255
9 Энергетическая и экономическая эффективность 270
Заключение 284
Предложения производству 288
Список используемой литературы
- Сорный компонент агрофитоценоза и применение гербицидов
- Погодные условия
- Яровая мягкая пшеница
- Влияние обработки почвы и предшественников на капиллярную пористость
Введение к работе
Актуальность темы. При существующей системе земледелия в стране повсеместно наблюдается деградация почвенного покрова и, в связи с этим, снижение урожайности сельскохозяйственных культур. Значительно снижает урожайность возделывание слабо адаптированных к климатическим условиям сельскохозяйственных культур и сортов. Положение усугубляет сокращение применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений и мелиорантов. Снижение содержания гумуса на эродированных почвах уменьшает мощность почвенного покрова и энергетическую емкость ландшафта (Г.Г. Решетов, В.С. Белов, В.В. Корсак, Е.Г. Пушкина, 2008; Н. С. Немцев, 1996). В Саратовской области за последние 40 лет запасы гумуса в почве снизились на 17-20 %. Это объясняется несбалансированностью прихода и расхода органического вещества, повышением разложения гумуса вследствие интенсивных обработок почвы и изменения климатических условий. Изменение климатических условий особенно влияет на возделывание традиционных полевых культур. Поэтому требуется пересмотр структуры посевных площадей на основе изучения адаптации культурных растений к погодным и климатическим условиям.
Выход из создавшегося положения - адаптация земледелия к местным условиям (В.В. Докучаев, 1936; В.И. Вернадский, 1946; И.Е. Овсинский, 2008 и др.). Докучаев В.В. показал несостоятельность потребительского подхода к природопользованию. Новый подход к повышению плодородия почв, к устойчивости и эффективности его использования основывается на системном подходе, согласно которому критерием оценки продуктивности агросистем кроме прибыли является экологическая устойчивость и адаптация растений к внешним условиям. Это приближает агроландшафты к природным ландшафтам, где важную роль в его формировании имеет адаптация растений. Все растения определённым образом воздействуют на окружающую среду и имеют определённую средообразующую способность. Они предотвращают сток воды, эрозию, непродуктивные испарения влаги, перегрев почвы, заиливание пор, создаются благоприятные условия для биоты. В трудах А.А. Жученко, А.Н. Каштанова, В.И. Кирюшина, М. Лыкова, А.П. Щербакова, А.И. Шабаева заложены методологические основы адаптивно - ландшафтных и биологических систем земледелия.
Отличительной чертой биологизации земледелия является создание в почве большого запаса органического вещества (углеродного сырья) для усиления микробиологической активности почв и повышение содержания в них гумуса и азота. С изменением условий изменяется и адаптация растений. Это рас-
сматривается как основной элемент биологизации земледелия, мощный фактор регулирования биогенности почвы за счет постоянного обеспечения почвенной микрофлоры и зоофауны растительным сырьем.
При полной адаптации растений к условиям произрастания улучшается их средообразующая роль. С этой точки зрения можно использовать в качестве органических удобрений пожнивно-корневые остатки, бобовые культуры как азотонакопители, солому, многолетние травы как фитомелиоранты. При хорошей адаптации полевых культур эффективнее повышается плодородие почвы. Фитомелиоранты малозатратны, экологически безопасны, приближают агрофи-тоценоз к естественным фитосистемам. За счет длительного периода произрастания они полнее используют факторы окружающей среды. Роль их особенно повышается при хорошей адаптированности к внешним условиям, при хорошем росте и развитии и высокой урожайности.
Продолжение развития идей адаптивно-ландшафтных систем земледелия с применением системного подхода к использованию новой адаптирующей технологии возделывания культур и составляет основу настоящей работы и определяет её теоретическую и практическую актуальность.
Исследования проводились в соответствии с областной целевой программой «Сохранение и восстановление плодородия почвы земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов на период до 2013 года». Закон Саратовской области от 29.12.2006 №152.
Цель работы - дать теоретическое обоснование и разработать практические приёмы повышения адаптации основных полевых культур и их энергосберегающих технологий для повышения урожайности, энергетической и экономической эффективности их возделывания, сохранения и расширения воспроизводства плодородия черноземов южных и каштановых почв в Поволжье.
В задачи исследований входило:
дать теоретическое обоснование использования системы адаптации полевых культур и их технологии к внешним изменяющимся условиям Поволжья, разработать структурный алгоритм системы адаптации культур и их технологии с использованием минимализации обработки почвы;
определить воздействие погодных условий (осадков, температуры, влажности воздуха, ГТК) на урожайность основных полевых культур;
использование коэффициента адаптации и стрессового коэффициента при выборе культур и агроприемов.
проанализировать изменения агрофизических и агрохимических свойств чернозема под действием многолетних трав как предшественников зерновых культур;
исследовать роль основной обработки почвы на агрофизические и агрохимические показатели плодородия почв;
изучить влияние основной обработки почвы на запасы влаги в почве;
проанализировать воздействие энергосберегающих технологий на заселенность вредителями, засорённость посевов и выявить роль гербицидов в снижении засорённости полей при энергосберегающей обработке почвы;
раскрыть роль обработки почвы в изменении ее микробиологической активности;
показать роль биологически активных веществ в повышении эффективности гербицидов, росте и развитии культурных растений и формировании урожайности.
рассчитать энерго-экономическую и агротехническую эффективность системы адаптации полевых культур к изменяющимся почвенно-климатическим условиям Поволжья.
Научная новизна исследований. Разработаны теоретические основы систем адаптации полевых культур к изменяющимся почвенно-климатическим условиям Поволжья. Определена проблема и разработан структурный алгоритм системы адаптации для улучшения условий роста и развития растений, формирования урожайности и повышения плодородия черноземов южных и каштановых почв в Поволжье. Изучены взаимосвязи продуктивности культур и условий их произрастания. Показано действие степени адаптации культур к внешним условиям. Раскрыта взаимосвязь степени адаптации культур с изменением аминокислот в растении. Доказана возможность использования новой энергосберегающей обработки почвы для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, увеличении экономической эффективности их возделывания и плодородия черноземов. Разработаны приёмы повышающие адаптацию зерновых культур к снижению интенсивности обработки почвы. Исследования показали, что энергосберегающая обработка почвы является важным фактором снижения себестоимости растениеводческой продукции и сохранения плодородия почвы.
Практическая значимость. В работе даны конкретные рекомендации по методам, выбору и применению адаптации зерновых культур к местным условиям. Приёмы использования адаптированной технологии к возделыванию полевых культур, особенно на фоне применения химизации, повышало количество гумуса, улучшало структурность почвы, снижало ее плотность, увеличивало общую пористость и позволяло получать стабильные высокие урожаи, как в обычные, так и острозасушливые годы.
Показана высокая энергетическая и экономическая эффективность адаптации основных полевых культур и их технологии к внешним условиям региона и к сберегающим технологиям.
Объектами исследований явились основные полевые культуры (озимая пшеница, яровая пшеница, просо, овес, ячмень, нут) при использовании в условиях адаптации к местным почвенно-климатическим условиям и приемам обработки почвы.
Предмет исследования - процесс изменения продуктивности растений и показателей плодородия чернозёмов южных и каштановых почв под влиянием приемов адаптации технологии возделывания основных полевых культур к местным условиям.
Основные положения, выносимые на защиту:
пути решения проблемы адаптации полевых культур к условиям конкретного региона и разработка агроприемов повышения адаптации к стрессовым ситуациям в земледелии;
соответствие расчетов коэффициентов адаптации по изменению аминокислот внутри растений при разных стрессовых состояниях и варьированию урожайности;
определение степени адаптации зерновых культур при применении различных агроприемов посредством коэффициента адаптации;
влияние приёмов, повышающих адаптацию полевых культур к внешним условиям и их технологии на черноземах южных и каштановых почвах;
изменение агрохимических и агрофизических свойств почв при применении приёмов адаптации полевых культур и их технологии;
особенности формирования урожайности зерна полевых культур при применении приёмов адаптации полевых культур и их технологии;
оценка энергетической и экономической эффективности возделывания зерновых культур и повышения плодородия почвы при использовании приёмов адаптации полевых культур и их технологии к условиям Поволжья.
Апробация результатов научных исследований. Результаты проведенных исследований неоднократно были доложены на международных, всероссийских и внутривузовских научно-практических конференциях (Саратов, 2004-2015; Пенза, 2004, 2009; Уральск, 2009; Оренбург,2014; Волгоград, 2014; Брянск, 2014,2015). Основные положения работы внедрены в хозяйствах Саратовского, Балаковского, Ершовского, Ровенского, Энгельсского и Новобурас-ского районов.
Публикации. По результатам исследований опубликованы монография и 43 научные работы общим объемом 18,7 печ. л., в том числе 17 статей – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 334 страницах компьютерного текста, содержит 101 таблицу, 32 рисунка. Список литературы включает в себя 468 источников, в том числе 20 – на иностранных языках. Работа является составной частью плана научно-исследовательской работы ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ».
Личное участие соискателя. Соискателю принадлежит идея разработки определения степени адаптации приёмов увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения плодородия почвы. Им проведена разработка теоретического обоснования определения степени адаптации приемов повышения ее эффективности, экспериментальные подтверждения теоретических разработок, формулировка научных положений, непосредственное участие в проведении экспериментов.
Сорный компонент агрофитоценоза и применение гербицидов
Наиболее существенное разрушение естественных экосистем происходило при расширении пахотных земель, площадь которых к началу ХХI века составила более 14,7 млн. км2 или 11% территории (Экономические и экологические аспекты…, 2006).
Для России характерна самая высокая распаханность сельскохозяйственных угодий (в среднем 66 %), доходящая во многих районах до 80 % и более. В пашню вовлечено большое количество эрозионно опасных земель (А.Н. Каштанов, 1984; В.Л. Дмитриенко, 1980, 1995, 1998; А.Л. Иванов, 2004; В.П. Зволинский, З.Ш. Шамсутдинов, И.А. Трофимов, 2000; Г.А. Романенко, 2008; В.М. Косолапова, И.А. Трофимова, 2009.).
Согласно данным Н.Ф. Реймерс (1994), целесообразное экологическое равновесие наблюдается тогда, когда процентное соотношение между площадями естественных и преобразованных экосистем составляет 60:40.
Зволинский В.П., Хомяков Д.М. (1998) считают, что распашка более чем половины площади территории превышает разумные нормы, необходимые для устойчивого функционирования агроландшафтов.
При распашке более 60 % территории почва теряет способность к саморегулированию (В.Л. Дмитренко, 1995; В.Л. Дмитренко, Ю.А. Махортов, 1998).
Не разумное использования пахотных земель, превышающих порог устойчивости природных экосистем в особенности в засушливых районах, приводит к их опустыниванию, к снижению биологической продуктивности экосистем, к сокращению растительного покрова почвы, к уменьшению ее видового состава, к засолению, к эрозии и развитию других видов деградации почвы (Проблемы деградации…, 2007; Проблемы деградации и восстановления…, 2008; Агроэкологическое состояние…, 2008; Агроландшафтно-экологическое районирование…, 2009; А.Л. Иванов, А.А. Завалин, 2010; Ос 12 новные проблемы современного земледелия…, 2010; И.А. Трофимов, З.Ш. Шамсутдинов, Л.С. Трофимова, Э.З. Шамсутдинова, 2010). В Поволжье основными культурами являются зерновые (Н.И. Вавилов, 1926,1933,1957). В настоящее время для возделывания зерновых на основе многолетних данных внедряют новую модель формирования технологии возделывания зерновых культур для чернозёмной и сухой степи (Шевченко С.Н., 2008). Обязательными составными частями такой технологии должны стать, зернопаровые и зернопаропропашные севообороты с короткой ротацией, дифференцированная, минимальная и нулевая обработки почвы, ре-сурсоэкономные и экологически безопасные приёмы использования удобрений с биологическими методами воспроизводства почвенного плодородия, система машин нового поколения, экологически безопасная система защиты растений, адаптивные сорта (К.З. Халиуллин, М.М. Далетшин, Т.И. Хамат-шин, 2007).
Экологическая сбалансированность в растениеводстве может быть достигнута только на основе изыскания естественных резервов увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур при одновременном повышении плодородия почвы, сохранении экологического равновесия в агроси-стемах, снижении энерго- и ресурсозатрат на производство продукции растениеводства и улучшения ее качества (Н.В. Парахин, 2002; А.А. Смирнов, З.А. Кирасиров, Н.А. Курятникова, 2008; К.Л. Кроветто, 2010; М.Ф. Тухфатуллин, 2013).
В общем объеме прямых затрат при возделывании культур большой удельный вес занимает основная обработка почвы. Механическая обработка является одним из энергоемких и в тоже время эффективных факторов воздействия на водно-физические, химические, биологические свойства почвы и урожайность зерновых культур. На нее приходится до 40 % энергетических и около 25% трудовых затрат. При этом на вспашку расходуется свыше 50% общего количества ГСМ (В.Н. Попов, И.В Попова, 1988; Основные проблемы современного земледелия…, 2010; J.Schulz, 1979). В своей работе Л.В. Орлова (2009) отмечает, что внедрение ресурсосберегающих технологий позволяет снизить трудоемкость в расчете на 1000 га до 1300 ч, что в 2,4 раза меньше, чем при обработке по традиционной технологии. Затраты труда на производство 1 ц зерна по ресурсосберегающим технологиям составляют 0,5 чел.-ч (по традиционной технологии – 1,12 чел.-ч), расход топлива – 30 л/га (по традиционной технологии – минимум 59 л/га).
По данным В.А. Корчагина (2005) и В.С. Епифанова (2006), ресурсосберегающая технология при минимальной обработке почвы позволяет снизить прямые затраты на 30-40%, сократить расход топлива в 1,5-2 раза, повысить рентабельность производства зерна на 20-30%.
Между тем наукой установлено, что долевое участие обработки почвы в формировании урожайности имеет большую вариацию по годам и составляет от 0,1% до 17% (В.П. Манжосов, М.И. Певнев, В.Н. Маймусов, 1994). Поэтому при творческом подходе и достаточно высоком уровне культуры земледелия в хозяйствах имеются значительные резервы сокращения материальных затрат при проведении основной обработки почвы без ущерба для урожая. О возможности минимализации основных обработок почвы говорят многочисленные исследования, проведенные в разных регионах страны (И.С. Трофимов, Я.П. Орищенко, 1977; . Роктанэн, Ю.А. Лазник, 1977; А.В. Враж-нов, 1979; В.А. Корчагин, 1984; Г.И. Казаков, 1985; С.Н. Шикула, Г.В. Назаренко, 1990; В.И. Буянкин, В.С. Кучеров, 1992; 1997; Н.С. Немцев, 1996).
Погодные условия
Современные сорта зерновых культур имеют высокую потенциальную продуктивность (8,0 т/га и более) (С.В. Лукин, 2004; И.Ш. Фатыхов, 2006). Для получения высокой и стабильной урожайности зерна необходимо использование качественного семенного материала, оптимальных сроков сева и уборки, нормы высева, системы удобрений и предшественников (Г.А. Баталова, 2003; Н.В. Войтович, А.С. Хачидзе. М.Г. Мамедов, 2008).
Для получения стабильных урожаев зерновых культур (пшеницы, овса, ячменя) важная роль принадлежит севообороту (И.П. Таланов, 2001, Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др., 2000).
К лучшим предшественникам овса следует отнести озимую рожь, пропашные и зернобобовые культуры, пласт и оборот пласта многолетних трав, яровые зерновые исключаются, так как наблюдается рост поражения корневыми гнилями (Г.А. Баталова, 2000).
По мнению Э.Д. Неттевича, А.В. Сергеева, Е.В. Лызлова (1980), лучшими предшественниками в условиях достаточного увлажнения являются – многолетние травы (клевер), пропашные (картофель, кукуруза, сахарная свекла), зернобобовые (вика, горох), удобренные озимые.
Пожнивные остатки многолетних бобовых трав (клевер, люцерна) разлагаются в почве в течение лета и освобождают значительное количество доступного для растений азота. Поэтому овес хорошо удается по пласту и обороту пласта многолетних трав (Э.Д. Неттевича, А.В. Сергеева, Е.В. Лызлова, 1980).
По данным З.Б. Борисоник (1957), урожайность овса на Кинельской селекционной станции при посеве по гороху составила 3,94 т/га, а после яровой пшеницы – 2,17 т/га, а на Шадринской опытной станции по гороху – 1,84 т/га, по чине – 1,81 т/га, по овсу – 1,34 т/га. В опытах Г.А. Баталовой и Е.Н. Вологжаниной (2011) установлено, что лучшим предшественником для овса является клевер луговой 1-го года жизни. Средняя урожайность зерна овса по нему составила 3,9 - 4,0 т/га. Наименьшую урожайность овес сформировал при возделывании по озимой ржи 3,0 - 3,1 т/га.
Посев овса по пласту клевера способствует увеличению содержания белка в зерне на 2,39% относительно посевов по озимой ржи (Г.А. Баталова, 2009).
Исследованиями А.Н. Кшникаткиной, А.А. Галиуллина, С.А. Кшникат-кина (2005) установлено, что урожайность овса по пласту козлятника выше на 0,43 т/га, в сравнении с черным паром и составляет 4,04 т/га и 3,61 т/га соответственно. Кроме того возделывание овса по пласту и обороту пласта козлятника способствует формирование более мощной корневой системы. Масса корней была больше на 9,1%, чем по черному пару. Это происходит, прежде всего, за счет, улучшения агрофизических свойств и обеспеченности почвы основными элементами питания.
По данным НИИСХ центральных районов Нечерноземной полосы, урожай овса при посеве по вико-овсяной смеси увеличивался на 18%, при посеве после гороха - на 21%, после кормовых бобов - на 25% по сравнению с урожаем, полученным при посеве после яровых зерновых (А.С. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972).
Многолетние исследования выполненные на Рамонской сельскохозяйственной опытной станции показали, что увеличение урожайности зерна овса при посеве после вики составило 0,2 т/га, после гороха – на 0,3 т/га, при посеве по клеверу - 0,3 т/га по сравнению с урожаем, полученным при посеве после ржи.
На Орловской сельскохозяйственной станции были получены следующие урожаи овса: по ржи - 2,15 т/га, по люцерне – 2,72 т/га, по эспарцету -2,47 т/га (А.С. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972). Данные Е.Н. Вологжаниной (2010) показывают, что лучшие показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести семян овса получены по предшественнику озимая рожь.
В своей работе З.Б. Борисоник (1957) отмечает, что лучшим предшественником для овса является картофель. В результате опытов на Аджам-ской опытной станции установлено, что урожайность овса после картофеля получена такой же (2,41 т/га) как и по черному пару (2,46 т/га).
Овес нежелательно возделывать в монокультуре. Урожайность в этом случае ниже на 23 %. При насыщении севооборота на 15% зерновыми сбор зерна может падать до 18% (Г.А. Баталова, 2000; С.П. Халецкий, 2013).
Хорошими предшественниками зерновых культур считаются зернобобовые. Они обогащают почву органическим веществом с высоким содержанием азота. По данным Ульяновского НИИСХ, посев пшеницы после гороха увеличивало урожайность зерна на 4-4,5 ц/га, (Производство высококачественного зерна, 2010).
В условиях Липецкой области яровая мягкая пшеница лучше развивалась после кормовых бобов, гороха и вики (О.В. Столяров, 2004).
Многолетние травы являются наилучшими предшественниками для зерновых культур. Они могут сохранять кальций и магний в почве. Проникая глубоко в подпочву, способны возвращать эти элементы в больших количествах в поверхностные слои почвы (В.П. Мосолов, 1950; В.И. Жаринов, В.С. Клюй, 1990; Е. Клементова, В. Гейниге, 1995; Н.И. Кашеваров, 2000; А.В. Ганькин, Е.П. Денисов, А.П. Солодовников, 2005; А.А. Галиуллин, 2008; Н.А. Зеленский, А.П. Авдеенко, 2008; Н.П. Молчанова, И.В. Чепрасов, А.П. Солодовников, 2008).
Многолетние травы в качестве предшественников для яровой пшеницы способны удалять вредные соли из почвы (О.Г. Грамматикати, 1993; Н.А. Иванова, Г.В. Ольгаренко, 1996; В.С. Курсакова, 2005; М.М. Джамбулатов, Г.Н. Гасанов, М.Р. Мусаев, А.М. Сапуллаев, Н.М. Мансуров, 2008; Б.И. Тук-таров, В.М. Попеко, Д.В. Чадин, 2009.). По мнению некоторых учёных, органические вещества, выделяемые корнями многолетних трав ( аминокислоты, сахара, ферменты и др.), вместе с отмирающими корневыми волосками способствуют образованию гумуса. За вегетационный период их образуется до 10% от массы растительной массы. Это увеличивает урожайность зерновых культур (Е.П. Трепачев, А.Д. Алейникова 1982). Размещение твердой пшеницы в паровом звене с оптимальным удельным весом чистых паров позволяет обеспечить чистоту посевов от сорных растений, уменьшить заболевания пшеницы фузариозом (Производство высококачественного зерна, 2010). Кукуруза на силос как предшественник пшеницы уступала по урожайности зерна на 0,1 т/га паровым предшественникам из за сильного распространения малолетних сорняков. Меньшая урожайность твердой пшеницы была после мягкой пшеницы. Снижение наблюдалось соответственно на 0,22 и 0,25 т с 1 га, из - за снижения микробиологической активности почвы (В.П. Захаров, 2006).
Яровая мягкая пшеница
Первая половина вегетационного периода была влажной. В мае выпадало 125,6 % осадков от нормы. Осадки распределялись равномерно в течении вегетации. Вторая половина лета характеризуется как засушливая. На протяжении этого периода выпало около 50 % осадков от нормы. За теплый период в 2009 году осадков выпало 167,8 мм, что на 27,4 % или 63,2 мм ниже нормы.
Относительная влажность воздуха в 2009 году за весь период вегетации зерновых культур была близка к средним значениям. Вначале роста и развития зерновых культур погода была сравнительно благоприятной. Во второй половине вегетации погода отрицательно влияла на рост и развитие растений вследствие малого количества осадков. Этот период оказался неблагоприятным для формирования урожая зерновых культур. Гидротермический коэффициент равнялся в 2009 году 0,55.
Начало вегетации 2010 года характеризуется жаркой и сухой погодой. Апрельские осадки составили 10,8 мм. или 36 % от нормы (приложение 7). Температура воздуха в этом месяце оказалась выше нормы на 1,3 С. В апреле отмечено интенсивное отрастание зерновых культур вследствие высоких продуктивных запасов весенней влаги в почве и благоприятной температур. Погода в мае в 2010 году характеризовалась жаркими и сухими условиями. Май характеризовался высокой температурой воздуха. Она составляла 17,9, что превышало норму на 2,9 С. Количество осадков в мае было всего 33,8 мм, что составляло 77,2 % нормы. Аномальная жара и засуха отмечались в июне и июле. Температура в июне и июле равнялась 24,6 и 27,6 С соответственно, что превышало норму на 4,8 и на 6,2 С. В июне и июле в дневные часы максимальная температура достигала 42–46 С. В эти месяцы осадки не превышали 18,6 мм – 19,9 мм, что составило всего 41 и 39 % нормы. Погода в августе складывалась аналогично предыдущим месяцам. В сентябре погода была сухая, но прохладная. В целом 2010 год выдался аномально жарким и острозасушливым. ГТК не превышал 0,39.
Начало вегетационного периода 2011 года характеризуется как теплое и сухое. В апреле выпало 17,0 мм осадков, что составляло 70,8 от нормы.
Средняя температура воздуха была близка к норме. Май был сухой и жаркий. Сумма осадков составила 34,2 % от среднемноголетней величины. Средняя температура воздуха превосходила многолетнюю на 2,7 С. Июнь характеризовался как теплый и влажный. За три июнь выпало 62,7 мм осадков. Это превышало норму на 25,4 % (приложение 8).
Температура воздуха превосходила среднемноголетнюю величину на 0,6 С и составила 19,5 вместо 18,9 по норме. Большое количество осадков в июне сыграло положительную роль в формировании урожайности зерновых культур. В июле осадков практически не было. Выпало за месяц всего 2,3 мм. Средняя температура воздуха превышала среднюю многолетнюю величину на 5,0 С, т.е. июль был сухим и жарким.
В апреле 2012 года выпало всего 17 мм осадков, это составило 57 % от нормы. Температура воздуха в апреле превышала среднюю многолетнюю величину на 7 С (приложение 9).
Высокая температура в третьей декаде апреля (19С) и хорошие запасы влаги в почве обеспечили хорошее отрастание и интенсивное развитие зерновых культур. Май 2012 года был средневлажным. Средняя температура мая составила 19,3 С, что на 4,3С выше нормы. Количество осадков в мае выпало всего 10 мм, что было 23,2 % нормы.
Июнь был влажным и жарким. Средняя температура в июне равнялась 23С, что выше нормы на 3,6 С. Осадков в июне выпало 46,7 мм, что на 4 % больше нормы.
Июль был засушливым и жарким. В июле средняя температура воздуха достигала 23,9С, что выше средней многолетней величины на 2,5С. Максимальная температура в дневные часы поднималась до 42С. В июле сумма осадков за месяц не превышала 27,2 мм. Это соответствовало 53% от средней многолетней величины. В августе в третьей декаде выпало большое количество осадков – 94,8 мм, что на 115 % превысило многолетнюю норму. Гидротермический коэффициент за вегетацию составил 0,70.
В апреле 2013 года выпало 30,8 мм осадков, что несколько выше нормы. Температура воздуха в апреле превышало среднюю многолетнюю величину на 3,1С. Оптимальная температура воздуха в третьей декаде апреля (12С) и хорошие запасы влаги в почве обеспечили дружное появление всходов.
Май 2013 года был средневлажным. Выпало 44 мм вместо 43 мм по норме, средняя температура мая составляла 19,6С, что на 4,6С выше нормы.
Июнь был влажным и теплым. Средняя температура в июне равнялась 20,9С, что выше нормы на 1,5С. Осадки в июне составили 141 мм, что больше трехмесячных норм.
В июле средняя температура воздуха достигла 21,3 С, что практически равнялось средней многолетней величины. Количество осадков выпало 72 % от нормы (приложение 10). Такая погода в июне и июле благоприятствовала формированию урожайности зерновых культур. В августе выпало 11,1 мм, что составило всего 25 % многолетней нормы. Гидротермический коэффициент за вегетацию зерновых культур равнялся 1,60.
В целом, погодные условия 2013 года были благоприятны для формирования урожайности зерновых культур.
Начало вегетации 2014 года характеризуется как жаркий и влажный период. В апреле выпало всего 34,7 мм осадков, это составило 120 % от нормы. Температура воздуха в апреле превышала среднюю многолетнюю величину на 0,8С. Высокая температура в третьей декаде апреля (10,5 С) и хорошие запасы влаги в почве обеспечили интенсивное появление всходов и хорошее развитие зерновых культур.
Влияние обработки почвы и предшественников на капиллярную пористость
Ячмень считается засухоустойчивой культурой. Однако ряд обстоятельств заставляет считать его требовательным к влагообеспечению в течение вегетации. Заметное влияние на урожайность зерна ячменя (у) оказывали весенние запасы влаги в почве (х). Взаимосвязи этих показателей выражалась уравнением вида у = – 12,81 + 0,35х – 0,00382х2 + 7,712 10–6х3 .
Степень линейности взаимосвязи не превышала 42,2 %. Погрешность интерполяции теоретической кривой относительно экспериментальных точек равнялась 0,3902.
Решение уравнения показывает, что при весенних запасах влаги в метровом слое почвы 70–80 мм урожайность ячменя не превышает 0,6 т/га зерна. Наибольшая урожайность формируется при запасах 120–140 мм.
Степень линейности взаимосвязи не превышала 16,0 %. Погрешность интерполяции теоретической кривой изменялась в пределах 0,3956–0,4987. Решения уравнений показывают, что в апреле и в мае осадки играли второстепенную роль при формировании урожайности ячменя. Увеличение осадков в апреле с 10 до 32 мм мало повышало урожайность. В мае при повышении осадков с 10 до 40 мм урожайность ячменя возрастала незначительно и достигала 1,4 т/га зерна. В июне роль осадков заметно возрастала. При 20 мм осадков урожайность сформировалась 0,6 т/га, при 40 мм возрастала до 2,0 т/га. В июле наивысшую урожайность ячмень дал при выпадении 30 мм осадков и выше. Это можно объяснить высокой температурой воздуха и низким коэффициентом использования осадков.
Степень линейности взаимосвязи 12,1 %. Погрешность интерполяции теоретической кривой 0,4102. При выпадении 120 мм осадков за вегетацию урожайность ячменя была не выше 1,0 т/га, а при выпадении 200 мм – 2,0 т/га.
В апреле обеспеченность влагой ячменя можно считать на 67,5 %; в мае – на 75,0 %; в июне – 90,0 %; в июле – 43,7 %.
В среднем за вегетационный период ячменя обеспеченность осадками этой культуры равняется для данного региона 64 %. При средней обеспеченности ячменя осадками 64 % от его потребности урожайность формируется в пределах 1,3 т/га зерна.
Стрессовый коэффициент ячменя составлял в среднем за 10 лет 65,0%, а коэффициент адаптации – 1,54. Расчёт коэффициентов показывает высокое приспособление ячменя к недостаточному водоснабжению. По этому показателю он может быть приравнен к озимой пшенице.
Степень линейности уравнений не превышала 40,9 %. Погрешность интерполяции теоретических кривых колебалась в пределах 0,3815–0,46114. Решение уравнений показывает, что в апреле рост и развитие ячменя интенсивно начинается при среднесуточной температуре 8–9 С.
Наилучшее развитие отмечено при температуре 11–12 С. Средняя температура апреля за 10 лет в данном районе равнялась 8,9 С, т.е. ниже оптимальной на 2,1–3,1 С.
В мае средней температурой роста и развития ячменя следует считать 21–22 С, так как в это время в прохладную погоду ячмень лучше укореняется, то высокая температура снижала урожайность зерна на 0,6 т/га. В июне средняя температура воздуха составила 19,8 С, что близко к оптимальной для развития ячменя 20,5 С. В июле средняя температура воздуха возросла до 23,2 С, что благоприятствовало созреванию зерна. Ячмень к этому времени без ущерба для урожайности зерна хорошо переносил температуру 25,5 С. Температурный режим ячменя в среднем за 10 лет складывался вполне удовлетворительно. Интересна взаимосвязь гидротермического режима с величиной урожайности ячменя. Взаимосвязь гидротермических коэффициентов (х) с урожайностью (у) выражалась уравнениями вида: