Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 63:551.58:633.16

АГРОКЛІМАТИЧНІ РЕСУРСИ ПРОДУКТИВНОСТІ ЯРОГО ЯЧМЕНЮ В УКРАЇНІ

11.00.09 - метеорологія, кліматологія, агрометеорологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

БАРСУКОВА ОЛЕНА АНАТОЛІЇВНА

Одеса 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеському державному екологічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник

доктор географічних наук, професор ПОЛЬОВИЙ Анатолій Миколайович, Одеський державний екологічний університет, завідувач кафедри агрометеорології та агрометеорологічних прогнозів

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор, академік АН Молдови Константинова Тетяна Степанівна, Інститут географії АН Молдови, директор

кандидат географічних наук, Ільїна Валентина Григорівна, Одеський державний екологічний університет, доцент кафедри прикладної екології

Провідна установа: Київський національний університет імені Тараса Шевченка, географічний факультет, кафедра метеорології та кліматології, м. Київ

Захист відбудеться “ 11 ” березня 2004 р. о 13⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.090.01 у Одеському державному екологічному університеті за адресою: 65016, м.Одеса-16, вул.Львівська,15, ОДЕКУ

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського державного екологічного університету за адресою, м.Одеса-16, вул.Львівська,15, ОДЕКУ.

Автореферат розісланий “ 10 ” лютого 2004р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Н.С. Лобода

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Ярий ячмінь - одна з найважливіших ранніх зернових культур. Це найбільш скоростигла і пластична культура, що вирощується в Україні повсюдно. Під ярим ячменем у 2002 році в країні було зайнято 3680,2 тис.га.

У народному господарстві ярий ячмінь використовується як продовольча, технічна, кормова та страхова культура.

У зв'язку з мінливістю погодних умов спостерігаються значні щорічні коливання врожайності ярого ячменю. Найбільш висока продуктивність культури ярого ячменю може бути досягнута тоді, коли агрокліматичні умови вирощування будуть найкраще відповідати біологічним вимогам культури.

Рішення цієї задачі вимагає детальної оцінки агрокліматичних умов вирощування культури ярого ячменю і проведення агрокліматичного районування території України стосовно до цієї культури з метою оптимізації розміщення її посівних площ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає основним напрямам наукової діяльності кафедри агрометеорології та агрометеорологічних прогнозів Одеського державного екологічного університету і виконувалась в рамках теми "Оцінка агрокліматичних ресурсів вирощування основних сільськогосподарських культур та розробка рекомендацій по оптимізації структури посівних площ в Україні" (ДР № 0819U009073).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було вивчення впливу агрометеорологічних умов на темпи розвитку, формування стеблостою та продуктивності ярого ячменю, оцінка агрокліматичних ресурсів України стосовно до вирощування цієї культури.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

- експериментально вивчити вплив агрометеорологічних умов на продуктивність ярого ячменю;

- дати кількісну оцінку впливу агрометеорологічних умов на темпи розвитку рослин і формування стеблостою та оцінити просторово-часову мінливість врожайності ярого ячменю;

- адаптувати і модифікувати стосовно до культури ярого ячменю модель оцінки агрокліматичних ресурсів;

- оцінити вплив агрокліматичних умов на динаміку формування стеблостою і приростів різних рівнів агроекологічної врожайності;

- оцінити агроекологічні категорії врожайності у зв'язку з агрокліматичними ресурсами грунтово-кліматичних зон України;

- виконати комплексну оцінку агрокліматичних умов і агрокліматичного районування України стосовно до культури ярого ячменю.

Об'єкт дослідження - посіви ярого ячменю в Україні.

Предмет дослідження - закономірності впливу агрометеорологічних умов на ріст, розвиток і формування продуктивності ярого ячменю, оцінка агрокліматичних ресурсів України стосовно до вирощування ярого ячменю.

Методи дослідження - експериментально-польовий метод, кореляційний і регресійний аналізи, методи аналізу часових рядів, апарат математичного моделювання продуційного процесу рослин.

Як вихідна інформація використовувалися дані багаторічних спостережень мережі гідрометеорологічних станцій України та матеріали статистичних управлінь та державних сортодослідних ділянок з врожайності ярого ячменю за період 1966 - 1999 рр.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше для умов України: врожайність ярий ячмінь агрометеорологічний

- адаптована і модифікована базова модель оцінки агрокліматичних ресурсів А.М. Польового стосовно до культури ярого ячменю;

- встановлені закономірності впливу агрокліматичних умов на динаміку формування стеблостою і приростів різних рівнів агроекологічної врожайності;

- отримані кількісні оцінки агроекологічних категорій врожайності в розрізі основних грунтово-кліматичних зон України;

- виконана комплексна оцінка агрокліматичних ресурсів та запропоновано агрокліматичне районування території України стосовно до вирощування ярого ячменю.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені закономірності впливу агрометеорологічних умов на динаміку стеблостою є основою для оперативної оцінки умов формування продуктивності ярого ячменю. Оцінка агрокліматичних ресурсів України і виконане районування можуть бути використані при оптимізації структури посівних площ ярого ячменю, спрямованої на отримання високих та стійких врожаїв цієї культури.

Особистий внесок здобувача. Встановлено закономірності впливу агрометеорологічних умов на формування стеблостою ярого ячменю в різних грунтово-кліматичних зонах України. Адаптовано і модифіковано агрокліматичну модель ярого ячменю. Встановлено закономірності впливу агрокліматичних умов на формування різних рівнів агроекологічних категорій врожайності ярого ячменю. Дана комплексна оцінка агрокліматичних ресурсів та запропоновано агрокліматичне районування України стосовно до вирощування цієї культури.

У статтях, що виконані у співавторстві з Ляшенко Г.В., автору належить кількісна оцінка просторово-часової мінливості врожаїв ярого ячменю, визначення параметрів моделі стосовно грунтово-кліматичних умов України та агрокліматична оцінка продуктивності ярого ячменю в Україні.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідалися на: наукових конференціях молодих вчених ОГМІ (м. Одеса, 2000 р., 2001 р., 2003 р.); нараді-семінарі “Обмін досвідом гідрометеорологічного забезпечення сільськогосподарського виробництва України в сучасних умовах” (м. Ялта, 2001 р.); міжнародних наукових конференціях “Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного Причерноморья” (м. Тирасполь, 2001 р.); "Гідрометеорологія й охорона навколишнього середовища - 2002" (м. Одеса, 2002 р.); нараді-семінарі з питань проведення агрометеорологічних спостережень та агрометеорологічного забезпечення (м. Львів, 2003 р.), розширеному науковому семінарі кафедри агрометеорології та агрометеорологічних прогнозів Одеського державного екологічного університету (м. Одеса, 2003 р.).

Публікації. Результати наукових розробок по темі дисертації опубліковано в 11-ти статтях. З них 3 статті опубліковано у виданні, рекомендованому ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел з 168 найменувань, додатків. Загальний обсяг складає 285 сторінок, в тому числі 40 рисунків, 25 таблиць, два додатки на 40 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертації, подається зв'язок роботи з науковими напрямами діяльності ОДЕКУ, формулюються мета і задачі дослідження, наукова новизна одержаних результатів, їх практичне значення, наводиться характеристика використаних матеріалів.

У першому розділі викладені біологічні особливості культури ярого ячменю і його вимоги до факторів зовнішнього середовища. Розглядаються результати експериментальних досліджень впливу агрометеорологічних умов на формування врожаю ярого ячменю.

Польовий експеримент проводився в 1999 - 2001 рр. Об'єктом досліджень було обрано сорт Нутанс 244, районований у степовій зоні України. Протягом 1999 р. проводилося відпрацьовування методики експерименту.

Програма польового експерименту включала агрометеорологічні, фенологічні, біометричні, фізіологічні спостереження. Показники фотосинтетичної продуктивності рослин визначалися протягом вегетації щодекадно. Рослинні проби бралися у кількості 20 рослин у чотирьох повторностях. Площа асимілюючої поверхні листя визначалася за допомогою методу висічок. Для визначення інтенсивності фотосинтезу листя використовувався безкамерний спосіб. Виміри проводилися в першу декаду після кущіння та на дати масового настання фаз виходу в трубку, колосіння і воскової стиглості.

У 2000 році дата сівби ярого ячменю відзначалася 5.04, а дата повної стиглості 17.07. Тривалість вегетаційного періоду - 116 днів. У 2001 році - відповідно - 11.04 і 14.07, при тривалості вегетаційного періоду 94 дні. Агрометеорологічні умови вегетаційного періоду 2001 року були більш сприятливими, ніж у 2000 році.

Інтенсивність фотосинтезу протягом вегетації змінювалася в інтервалі від 10,0 до 25,0 мг СО₂. дм^-2. год^-1. Найбільша інтенсивність відзначена в період колосіння, найменша - у період наливу зерна.

У період кущіння - вихід у трубку спостерігається різке збільшення відносної площі листя. Максимальна площа листя ярого ячменю в 2000 р. складала 3,4 м^2. м^-2, а в 2001 р. - 3,8 м^2. м^-2

Величина чистої продуктивності фотосинтезу за досліджуваний період досягала в 2000 р. 9 г (с.р.) м^-2. доб^-1, а в 2001 р. - 11г (с.р.) м^-2. доб^-1. Максимум чистої продуктивності фотосинтезу приходився на період, що відповідає накопиченню сум ефективних температур 400 - 600 ⁰С.

Початкова біомаса рослин складала 19,6 г. м^-2 у 2000 р. і 29,3 г. м^-2 у 2001 р. На дату повної стиглості кінцева суха біомаса складала 971,9 г. м^-2 у 2000 р. і 1010,8 г. м^-2 у 2001 р.

Приріст вегетативних органів припинився у 2000 році при накопиченні суми ефективних температур 550 ⁰С, а в 2001 р. - 650 ⁰С. Для колосся максимальні значення добових приростів біомаси спостерігаються при накопиченні суми ефективних температур 650 - 750 ⁰С. Максимальні значення біомаси колосся спостерігаються на дату повної стиглості і складають 486,2 г. м^-2 у 2001 і 462,1 г. м^-2 у 2000 р.

У другому розділі розглядається вплив агрометеорологічних умов на темпи розвитку і формування стеблостою ярого ячменю в розрізі грунтово-кліматичних зон України. Встановлено кількісні показники температурного режиму і режиму зволоження, що визначають тривалість міжфазних періодів: сівба - сходи, сходи - 3-й лист, 3-й лист - кущіння, кущіння - вихід у трубку, вихід у трубку - колосіння, колосіння - молочна стиглість, молочна стиглість - воскова стиглість, воскова стиглість - повна стиглість.

Загальною закономірністю впливу агрометеорологічних умов на формування сходів є те, що при достатньому зволоженні ґрунту (30 - 40 мм) з підвищенням температури повітря тривалість періоду сівба - сходи зменшується. При температурі 8,0 - 9,5 ⁰С тривалість періоду сівба - сходи складає 15 - 17 днів. При знижених температурах (6,0 - 7,0 ⁰С) та вологості ґрунту більш 40 мм тривалість періоду посів - сходи буде найбільшою (18 - 19 днів). Підвищення температури вище 10,0 ⁰С приводить до скорочення тривалості цього періоду до 13 - 14 днів.

Встановлено закономірності формування стеблостою ярого ячменю в різних грунтово-кліматичних зонах України. Виділено чотири типи агрометеорологічних умов, що визначають динаміку кущистості і густоту продуктивного стеблостою: при І типі агрометеорологічних умов формується стеблостій 650 - 700 стебел. м^-2, при ІІ типі - 675 - 725 стебел. м^-2, при ІІІ типі - 550 - 600 стебел. м^-2, при ІV типі - 470 - 520 стебел. м^-2 (рис. 1).

Найбільш сприятливі умови складаються при I і II типах погодних умов і менш сприятливі вони при ІІІ і IV типах. Останні характеризуються більш підвищеним температурним режимом, значним зниженням запасів продуктивної вологи. Особливо низькими запасами продуктивної вологи у метровому шарі ґрунту характеризується IV тип умов періоду виходу у трубку (60 - 80 мм) і період колосіння - молочна стиглість (40 - 60 мм). Такі умови призводять до порівняно невисокої загальної (1,6) і продуктивної (1,3) кущистості ярого ячменю.

Для кожної грунтово-кліматичної зони визначена повторюваність встановлених типів агрометеорологічних умов формування стеблостою ярого ячменю (табл. 1).

Таблиця 1

Імовірність різних типів агрометеорологічних умов формування стеблостою ярого ячменю в Україні

Грунтово-кліматичні зони	Повторюваність типів агрометеорологічних умов формування стеблостою
	І тип	ІІ тип	ІІІ тип	ІV тип
Полісся	50	37	8	5
Лісостеп	19	51	22	8
Північна степ	5	25	49	21
Південний степ	2	10	38	50

У третьому розділі розглядається мінливість врожайності ярого ячменю і типізація погодних умов її формування.

Встановлено, що починаючи з 1966 р., практично для всіх областей України характерний стійкий ріст тенденції врожайності з наступним затриманням і від'ємною швидкістю росту в останнє п'ятиріччя.

Коефіцієнт варіації випадкового компонента () часових рядів врожайності коливається: у межах Степу від 13 до 20 %; у Поліссі від 27 до 34 %; у лісостеповій зоні від 27 до 40 %. Найбільше значення спостерігається в крайніх східних і крайніх західних областях України

Рис. 1 Типи агрометеорологічних умов формування стеблостою ярого ячменю: а) динаміка стеблостою; б) хід середньої декадної температури повітря; в) динаміка запасів продуктивної вологи у метровому шарі ґрунту. І - перший тип (Полісся); ІІ - другий тип (Лісостеп); ІІІ - третій тип (Північний степ); IV - четвертий тип (Південний степ)

Спостерігається тенденція зменшення річних коливань на фоні низьких врожаїв і збільшення - на фоні високих. Виконана імовірнісна оцінка можливих врожаїв ярого ячменю стосовно до території України.

Виконано типізацію погодних умов формування врожаїв в Україні. Виділено дев'ять типів погодних умов і розраховані імовірнісні характеристики отриманих типів погодних умов у різних агрокліматичних зонах України. Так, перший тип погодних умов характеризується: весна і літо прохолодне з великою кількістю опадів за вегетацію ячменю (> 130 мм), повне промочування ґрунту (> 100 см), запаси продуктивної вологи в ґрунті в орному шарі > 60 мм і у метровому шарі ґрунту > 150 мм. Суми температур за квітень - червень складають 1200 - 1350 ⁰С. Дні із суховіями практично відсутні. Може спостерігатись вилягання посівів на дату колосіння. Врожаї низькі. Визначено можливі збільшення врожаю ярого ячменю при внесенні різних норм мінеральних добрив при різних типах погоди.

У четвертому розділі розглядається сучасний стан моделювання формування врожаю зернових культур і запропоновано опис агрокліматичної моделі продуктивності ярого ячменю.

В основу розробки покладена базова агрокліматична модель продуктивності сільськогосподарських культур А.М. Польового, що заснована на концепції Х. Г. Тоомінга про максимальну продуктивність рослин.

Модель адаптовано стосовно культури ярого ячменю в розрізі грунтово-кліматичних зон України. Як модифікацію модель доповнено описом процесу стеблоутворення за різних рівнів агроекологічних категорій врожайності.

Модель має блокову структуру і містить: блок вхідної інформації; блок розрахунку потенційної врожайності (ПУ) і потенційної щільності продуктивного стеблостою; блок розрахунку метеорологічно можливої врожайності (МВУ) і формування стебел; блок розрахунку дійсно-можливої врожайності (ДВУ) і щільності продуктивного стеблостою на рівні дійсно-можливої врожайності; блок розрахунку господарської врожайності (УП) і щільності продуктивного стеблостою на рівні господарської врожайності; блок розрахунку комплексних показників.

Збільшення ПУ за декаду визначається в залежності від інтенсивності фотосинтетично активної радіації (ФАР) і біологічних особливостей культури з урахуванням зміни здатності рослин до фотосинтезу протягом вегетації:

, (1)

де - онтогенетична крива фотосинтезу; - КПД посівів; - сума ФАР за один день розрахункової декади; - кількість днів у розрахунковій декаді; - калорійність; j - номер розрахункової декади.

Динаміка загальної кількості стебел буде визначатись початковою кількістю стебел, максимально можливим збільшенням кількості стебел при кущінні і природною редукцією їх у період після виходу в трубку та колосіння. Збільшення кількості стебел визначається як:

, (2)

де ( ) - максимально можливе збільшення (редукція) кількості стебел, обумовлене потенційними можливостями культури; ( ) - відносна швидкість кущіння (редукції);

Приріст МВУ являє собою приріст ПУ, що обмежений впливом волого-температурного режиму:

, (3)

де - узагальнена функція впливу волого-температурного режиму з корекцією на сполучення різних екстремальних умов.

Збільшення стеблостою на рівні МВУ є приріст стеблостою на рівні ПУ з урахуванням впливу обмежуючих кущіння факторів термічного режиму і вологозабезпеченості, а також швидкості деградації стебел за рахунок впливу несприятливих погодних умов.

Формування ДВУ визначається рівнем природної родючості ґрунту:

, (4)

де - бал ґрунтового бонітету.

Збільшення стебел на рівні МВУ також залежить від рівня ґрунтової родючості.

Одержання рівня УП обмежується реально існуючим рівнем культури землеробства й ефективністю внесених мінеральних і органічних добрив:

, (5)

де - коефіцієнт, що характеризує рівень культури землеробства і господарської діяльності; - функція ефективності внесення органічних і мінеральних добрив у залежності від умов вологозабезпеченості.

Динаміка стеблостою на рівні УП визначається з урахуванням впливу факторів культури землеробства та ефективності добрив.

Агроекологічні категорії врожаю зерна за його стандартної вологості обчислюються з урахуванням коефіцієнту господарської ефективності врожаю :

, (6)

де - потенційний врожай зерна.

Аналіз різних агроекологічних категорій врожайності, а також їхніх співвідношень і відмінностей дозволяє зробити висновок про природні та антропогенні ресурси сільського господарства, а також про ефективність господарського використання цих ресурсів.

Так, ступінь сприятливості метеорологічних умов вирощуванню культури () характеризує співвідношення МВУ і ПУ:

, (7)

Співвідношення УП і МВУ подає уяву про ефективність використання агрокліматичних ресурсів ():

. (8)

Ідентифікація параметрів моделі і функцій впливу факторів навколишнього середовища на продуктивність рослин проводилась на основі матеріалів власних експериментальних досліджень, даних агрометеорологічних спостережень мережі гідрометеорологічних станцій України, а також на основі літературних джерел.

Перевірка адекватності запропонованої моделі показала, що середня відносна помилка розрахунку врожаю на рівні ДВУ складає 14 - 19 %, що дозволяє використовувати її для рішення задач, пов'язаних з оцінкою агрокліматичних ресурсів вирощування ярого ячменю в Україні.

У п'ятому розділі дається оцінка агрокліматичних умов формування продуктивності ярого ячменю в умовах України.

Оцінка агрокліматичних ресурсів щодо продуктивності ярого ячменю проводилася на основі фізико-географічної карти досліджуваного регіону, а також на основі карт агрокліматичного районування України.

Оцінено щодекадну динаміку показників приростів агроекологічних категорій врожайності під впливом радіаційного, теплового і водного режимів для чотирьох агрокліматичних зон України (Полісся, Лісостепу, Північного і Південного степу). Так, для центрального району Полісся максимальні прирости становлять: ПУ - (345 г. м^{-2 .} дек^-1.), МВУ - (230 г. м^{-2 .} дек^-1.), ДВУ - (140 г. м^{-2 .} дек^-1.) і УП - (90 г. м^{-2 .} дек^-1.) спостерігаються при сумах ФАР 525 - 600 Дж/см².

На рівні ПУ приріст стеблостою йде дуже інтенсивно від першої до третьої декади вегетації. Потім інтенсивність кущіння трохи знижується і до четвертої - п'ятої декади вегетації (колосіння) спостерігається деяка редукція стебел. Інтенсивність стеблоутворення на рівні МВУ визначають умови температурного режиму і зволоження. На рівні ДВУ на формування стебел поряд з іншими факторами впливає також рівень ґрунтової родючості. Інтенсивність кущіння на рівні УП визначається кількістю внесених мінеральних і органічних добрив та їхньою ефективністю. При внесенні мінеральних добрив у дозах N₆₇P₄₃K₄₃ і органічних добрив 27 т. га^-1 максимальний приріст стебел складає 220 стебел. г. м^-2. дек^-1.

Виконано оцінку агроекологічних категорій врожайності всієї сухої маси рослин і врожаю зерна ярого ячменю.

У зв'язку з тим, що найбільш адекватне представлення агрокліматичних ресурсів може бути реалізовано в агроекологічних категоріях врожайності, була проведена оцінка продуктивності території України стосовно культури ярого ячменю в розрізі основних категорій врожайності.

Характер розподілу ПУ ярого ячменю по території України не однорідний, врожай коливається в межах 80 - 95 ц. га^-1 як з півдня на північ, так і з заходу на схід. За величиною ПУ виділено чотири основних райони. Найбільше значення ПУ ярого ячменю спостерігається в західному районі Південного степу та в Криму. Такі ж значення ПУ спостерігаються в західному районі Лісостепу. ПУ тут коливається від 91 до 95 ц. га^-1. Трохи нижче значення ПУ (від 81 до 90 ц. га^-1) спостерігаються практично по всій іншій території України.

Розподіл МВУ по території України відрізняється від розподілу ПУ і найбільше значення його (76 - 80 ц. га^-1) спостерігається в східному Поліссі і зменшується до 71 - 75 ц. га^-1 в напрямку до західного Полісся та західного і центрального районів Лісостепу.

Розподіл ДВУ ярого ячменю по території України представлено на рис. 2. Як видно з рис. 2, найбільше значення ДВУ спостерігається в східному районі Полісся, західному і центральному районах Лісостепу, на території Донецького кряжу. Значення ДВУ тут коливається в межах 51 - 55 ц. га^-1. Трохи нижчі значення ДВУ (46 - 50 ц. га^-1) спостерігаються в західному і центральному районах Полісся, у східному районі Лісостепу та в західному районі Південного степу. Величина ДВУ складає 41 - 45 ц. га^-1 у Закарпатті, Прикарпатті, правобережному і лівобережному районах Північного степу та центральному районі Південного степу. Найбільш низькі значення ДВУ ярого ячменю спостерігаються в Криму, що обумовлено низькою вологозабезпеченістю вегетаційного періоду.

По території України розподіл виробничих врожаїв характеризується меншою різноманітністю.

Отримано комплексні оцінки міри сприятливості кліматичних умов ярого ячменю та оцінки використання кліматичних ресурсів території України. Побудовано карти-схеми комплексних оцінок агрокліматичних умов вирощування цієї культури. Найбільш високий ступінь сприятливості кліматичних умов (рис. 3) для вирощування ярого ячменю спостерігається в Закарпатті (0,901 - 0,950 відн. од.) і в східному Поліссі (0,851 - 0,900 відн. од.). Найбільш високий рівень використання агрокліматичних ресурсів спостерігається в західному і центральному Поліссі, Лісостеповій зоні, правобережному районі Північного степу та в Криму і складає 0,451 - 0,500 відн. од.

В основу агрокліматичного районування території України стосовно вирощування культури ярого ячменю були покладені три принципи районування:

1) на основі значень МВУ виділяються чотири агрокліматичних сектори по продуктивності ярого ячменю:

- А.І з рівнем врожайності МВУ 60 - 65 ц. га^-1 (центральний район Південного степу і Крим);

- А.ІІ з рівнем врожайності МВУ 65 - 70 ц. га^-1 (центральне Полісся, східний Лісостеп, правобережний і лівобережний райони Північного степу, території Донецького кряжу, західний район Південного степу і Прикарпаття);

- А.ІІІ - з рівнем врожайності МВУ 71 - 75 ц. га^-1 (західне Полісся, західний і центральний райони лісостепової зони і Закарпаття);

- А.IV - з рівнем врожайності МВУ 76 - 80 ц. га^-1 (східне Полісся);

2) на основі оцінок використання агрокліматичних ресурсів ці агрокліматичні сектори диференціюються на агрокліматичні округи.

В агрокліматичному секторі А.І виділені два агрокліматичних округи (с.1 і с.3). Перший округ с.1 (центральний район Південного степу) характеризується невеликим рівнем використання агрокліматичних ресурсів (0, 350 - 0,400 відн. од.). Другий агрокліматичний округ цього сектору с.3 (Крим) істотно відрізняється більш великим рівнем використання агрокліматичних ресурсів (0,450 - 0,500 відн. од.);

Рис. 2 Карта-схема розподілу ДВУ ярого ячменю, ц. га^-1

Рис. 3 Карта-схема розподілу оцінок ступеня сприятливості кліматичних умов вирощування ярого ячменю, відн. Од

3) на основі значень УП у межах агрокліматичних округів виділяються агрокліматичні райони за продуктивністю ярого ячменю.

На основі оцінки за рівнем МВУ, кількісної оцінки використання агрокліматичних ресурсів, а також рівню врожаю у виробництві була складена узагальнена характеристика кожного з розглянутих районів грунтово-кліматичних зон України. Вона включає повну характеристику агрокліматичних ресурсів кожного агрокліматичного району.

Висновки

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і здійснене нове вирішення наукової задачі, що полягає в комплексній оцінці агрокліматичних ресурсів продуктивності ярого ячменю та агро-кліматичному районуванні території України стосовно до вирощування цієї культури.

1. На основі польових експериментів встановлено закономірності динаміки біомаси органів рослин, площі листової поверхні ярого ячменю та інтенсивності фотосинтезу. Встановлено, що максимальна площа листової поверхні (близько 4 м^2. м^-2) визначає найбільш високі рівні чистої продуктивності фотосинтезу (до 10 - 12 г. м^-2. доб.) і декадні прирости рослинної маси всієї рослини (до 240 - 290 г(с.р.). м^-2. дек^-1.).

2. Встановлено вплив агрометеорологічних умов на темпи розвитку рослин у розрізі грунтово-кліматичних зон України. Розраховані кількісні показники температурного режиму і режиму зволоження, що визначають тривалість основних міжфазних періодів. Так, для умов Полісся в період посів - сходи середня за період температура повітря 8,2 - 10,5 ⁰С и запаси вологи в орному шарі 35 - 44 мм обумовлюють формування сходів ярого ячменю протягом 14 - 18 днів.

3. Встановлено закономірності формування стеблостою ярого ячменю в різних грунтово-кліматичних зонах України. Виділено чотири типи агрометеорологічних умов, що визначають динаміку кущистості і густоту продуктивного стеблостою: при І типі агрометеорологічних умов формується стеблостій 650 - 700 стебел. г. м^-2, при ІІ типі - 675 - 725 стебел. г. м^-2, при ІІІ типі - 550 - 600 стебел. г. м^-2, при ІV типі - 470 - 520 стебел. г. м^-2. Визначено імовірність різних типів агрометеорологічних умов формування стеблостою в різних грунтово-кліматичних зонах України.

4. На основі аналізу трендів врожайності оцінена багаторічна динаміка врожайності ярого ячменю під впливом культури землеробства й агрометеорологічних умов в Україні.

Виконана імовірнісна оцінка можливих врожаїв ярого ячменю. Виконано типізацію погодних умов формування врожаїв в Україні. Виділено дев'ять типів погодних умов і розраховані імовірнісні характеристики отриманих типів погодних умов у різних агрокліматичних зонах України. Визначено можливі збільшення врожаю ярого ячменю при внесенні різних норм мінеральних добрив за різних типів погоди.

5. Для грунтово-кліматичних умов України адаптована і модифікована модель оцінки агрокліматичних ресурсів формування врожаю сільськогосподарських культур стосовно до культури ярого ячменю. Визначено параметри моделі і функції впливу агрокліматичних умов на продуктивність ярого ячменю. Помилка розрахунків врожаїв на рівні ДВУ не перевищує 19 %.

6. Оцінено щодекадну динаміку показників приростів агроекологічних категорій врожайності під впливом радіаційного, теплового і водного режимів для чотирьох агрокліматичних зон. Так, для Полісся максимальні прирости ПУ (345 г. м^-2), МВУ (230 г. м^-2), ДВУ (140 г. м^-2) і УП (90 г. м^-2) спостерігаються при сумах ФАР 525 - 600 Дж. см ².

7. Виконано оцінку агроекологічних категорій врожайності всієї сухої маси і врожаю зерна ярого ячменю. Так, у Поліссі ПУ сухої маси ярого ячменю - 2340 г. м^-2; МВУ - 1393 г. м^-2; ДВУ - 832 г. м^-2; УП - 534 г. м^-2. Врожай зерна ярого ячменю складає: ПУ зерна - 88 ц. га^-1; МВУ зерна - 68 ц. га^-1; ДВУ зерна - 45 ц. га^-1; УП зерна - 33 ц. га^-1.

8. Виконана комплексна оцінка агрокліматичних ресурсів України в розрізі агрокліматичних зон. Так, у Поліссі оцінка рівня використання агрокліматичних ресурсів змінюється від 0,360 відн.од. до 0,500 відн.од., рівень господарського використання метеорологічних і ґрунтових умов складає 0,500 - 0,750 відн. од.

9. Виконана оцінка агрокліматичних ресурсів що до областей і агрокліматичних зон України для всіх агроекологічних категорій врожайності (ПУ, МВУ, ДВУ, УП) стосовно до ярого ячменю. Побудовано карти-схеми поширення цих характеристик по зонах України.

Так, найбільше значення ПУ ярого ячменю спостерігається в західному районі Південного степу та в Криму. Таке ж значення потенційного врожаю спостерігається у західному районі лісостепової зони. ПУ тут коливається від 91 до 95 ц. га^-1. Найбільше значення МВУ (76 - 80 ц. га^-1) спостерігається у східному Поліссі; ДВУ (51 - 55 ц. га^-1) - у східному районі Полісся, західному і центральному районах Лісостепу, у районі Донецького кряжу. Для більшості районів території Полісся (західному і центральному районі), для всього Лісостепу, Закарпаття, Прикарпаття і для правобережного району Північного степу характерні врожаї у виробництві на рівні 31 - 35 ц. га^-1. Найбільше значення стеблостою спостерігається в Поліссі та у центральному районі Лісостепу і коливається від 700 - 800 стебел. г. м^-2.

10. Отримано комплексні оцінки міри сприятливості кліматичних умов ярого ячменю й оцінки використання кліматичних ресурсів території України. Побудовано карти-схеми комплексних оцінок агрокліматичних умов. Найбільш високий ступінь сприятливості кліматичних умов для використання ярого ячменю спостерігається в Закарпатті (0,901 - 0,950 відн. од.) і в східному Поліссі (0,851 - 0,900 відн. од.). Найбільш високий рівень використання агрокліматичних ресурсів спостерігається у західному і центральному Поліссі, Лісостепу, правобережжі Північного степу та в Криму і складає 0,451 - 0,500 відн. од.

11. На основі оцінок агрокліматичних ресурсів продуктивності по районах, оцінок ступеня використання цих ресурсів і їхньої мінливості виділені агрокліматичні сектори, округи і райони. Запропоновано агрокліматичне районування території України стосовно до культури ярого ячменю.

Список опублікованих праць здобувача за темою дисертації

1. Барсукова Е.А. Типизация погодных условий формирования урожайности ярового ячменя на Украине // Межвед. науч. сб. Украины. Метеорология, климатология и гидрология. Одесса. 1999. Вып. 39. С. 140-146.

2. Барсукова Е.А., Ляшенко Г.В. Агрокліматична оцінка продуктивності ярого ячменю на Україні // Міжвід. наук. зб. України. Метеорологія, кліматологія та гідрологія. Одеса. 2002. Вип. 46. С. 204-209.

3. Барсукова Е.А. Влияние агрометеорологических условий на формирование продуктивности стеблестоя ярового ячменя // Міжвід. наук. зб. України. Метеорологія, кліматологія та гідрологія. Одеса. 2003. Вип. 47. С. 110 117.

4. Барсукова Е.А. Агроклиматическая оценка территории Украины относительно произрастания ярового ячменя // Матеріали семінару “Обмін досвідом гідрометеорологічного забезпечення сільськогосподарського виробництва України у сучасних умовах”. Київ: Укр ДГМЦ. 2001. С. 148 152.

5. Барсукова Е.А. Агроклиматическая оценка формирования различных типов стеблестоя ярового ячменя в Украине // Матеріали наради-семінару з питань проведення агрометеорологічних спостережень та агрометеорологічного забезпечення споживачів. Київ: УкрГМЦ. 2003. С. 36 40.

6. Барсукова Е.А. Оценка пространственно-временной изменчивости урожаев ярового ячменя на Украине // Матеріали міжнародної конференції "Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища 2002". Одеса. 2003. С. 186 191.

7. Ляшенко Г.В., Барсукова Е.А. Метод оцінки просторової мінливості продуктивності ярого ячменю на Україні // Вісник аграрної науки південного регіону. Міжвідомчий тематичний науковий збірник сільськогосподарські та біологічні науки. Одеса. 2000. Вип. № 1. С. 82 90.

8. Барсукова О.А. Структура просторової мінливості врожаїв ярого ячменю в Україні // Тезисы докладов I научной конференции молодых ученых. Міжвід. наук. зб. України. Метеорологія, кліматологія та гідрологія. Одеса. 2000. Вип.40. С. 9 10.

9. Ляшенко Г.В., Барсукова Е.А. Оценка условий тепла и влаги на Украине в период вегетации ярового ячменя // Тези доповідей на II науковій конференції молодих вчених, Одеса. 26.02-3.03 2001 р.

10. Барсукова Е.А. Агрометеорологические условия формирования продуктивности стеблестоя ярового ячменя // Тези доповідей на III науковій конференції молодих вчених, Одеса. 17 21.03 2003 р. С. 126 129.

11. Барсукова Е.А. Оценка агроклиматических ресурсов в Северном Причерноморье применительно к возделыванию ярового ячменя // Материалы международной научно-практической конференции “Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного Причерноморья ”. Тирасполь, 28 30.03 2001г.

Анотація

Барсукова О.А. Агрокліматичні ресурси продуктивності ярого ячменю в Україні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. - Спеціальність 11.00.09 - метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. - Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена оцінці впливу агрометеорологічних умов на темпи розвитку рослин, формування стеблостою і продуктивності ярого ячменю, оцінці агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування цієї культури. Досліджені закономірності впливу агрометеорологічних умов на фотосинтетичну продуктивність ярого ячменю, темпи розвитку, формування стеблостою. Оцінено просторово-часову мінливість врожаїв. Запропоновано типізацію погодних умов формування врожаїв. Адаптовано і модифіковано стосовно до культури ярого ячменю модель оцінки агрокліматичних ресурсів. Оцінено вплив агрокліматичних умов на динаміку агроекологічних категорій врожайності. Виконана оцінка агрокліматичних ресурсів України у вигляді агроекологічних категорій врожайності. Отримано комплексні оцінки агрокліматичних умов вирощування ярого ячменю. Запропоновано агрокліматичне районування території України стосовно до культури ярого ячменю.

Ключові слова: ярий ячмінь, фази розвитку, стебла, агрокліматичні ресурси, врожайність, модель, районування.

Аннотация

Барсукова Е.А. Агроклиматические ресурсы продуктивности ярового ячменя в Украине. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. - Специальность 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология. - Одесский государственный экологический университет, Одесса, 2004.

Диссертация посвящена оценке влияния агрометеорологических условий на темпы развития растений, формирования стеблестоя и продуктивности ярового ячменя, оценке агроклиматических ресурсов Украины применительно к возделыванию этой культуры.

Экспериментально исследованы закономерности динамики биомассы органов растений, интенсивности фотосинтеза, динамики площади листьев и чистой продуктивности фотосинтеза под влиянием агрометеорологических условий.

Установлены количественные показатели температурного режима и режима увлажнения, определяющие продолжительность основных межфазных периодов растений, а также закономерности формирования стеблестоя ярового ячменя по почвенно-климатическим зонам Украины. Выделены четыре типа агрометеорологических условий, определяющих динамику кустистости и густоту продуктивного стеблестоя. Для I типа условий характерен высокий уровень кущения, общее число стеблей в период 3-й лист - выход в трубку возрастает от 350 - 400 до 680 - 730 стебл.. г. м^-2. Дальнейшая редукция стеблей незначительна. Для II типа условий также характерен высокий уровень кущения и общее количество стеблей на фазу молочной спелости составляет 675 - 735 стебл.. г. м^-2. Для III и IV типа условий характерны повышенный температурный режим и недостаточная влагообеспеченность посевов, что приводит к пониженному кущению. На фазу молочной спелости формируется 470 - 625 стебл.. г. м^-2.

Определена вероятность наступления различных типов агрометеорологических условий формирования стеблестоя ярового ячменя по почвенно-климатическим зонам.

На основе анализа трендов урожайности оценена многолетняя динамика урожайности за период с 1966 по 1999 гг. под влиянием культуры земледелия и агрометеорологических условий. Оценена пространственно-временная изменчивость урожаев. Выполнена вероятностная оценка возможных урожаев ярового ячменя в Украине. Предложена типизация погодных условий формирования урожаев в Украине. Выделено девять типов погодных условий и рассчитаны вероятностные характеристики полученных типов погодных условий в различных агроклиматических зонах Украины. Определены возможные прибавки урожая ярового ячменя при внесении различных норм минеральных удобрений при разных типах погоды. Установлено, что в Полесье наиболее благоприятные I и II типы агрометеорологических условий наблюдаются в 37 - 50 % лет, что обеспечивает формирование наиболее высокого уровня густоты стояния растений и высокую продуктивность кустистости. Для лесостепной зоны условия I типа могут наблюдаться только в 19 % лет, а условия II типа будут складываться в 5 годах из 20-и. В условиях Северной и Южной степи благоприятные типы агрометеорологических условий формирования стеблестоя складываются в 2 - 25 % лет.

Рассмотрено современное состояние моделирования влияния факторов внешней среды на формирование урожая зерновых культур. Для почвенно-климатических условий Украины адаптирована и модифицирована базовая агроклиматическая модель продуктивности сельскохозяйственных культур А.Н. Полевого, основанная на концепции Х. Г. Тооминга о максимальной продуктивности посевов. Модель адаптирована применительно к культуре ярового ячменя в разрезе почвенно-климатических зон Украины и дополнена описанием процесса стеблеобразования при различных уровнях агроэкологических категорий урожайности. Определены параметры модели и выполнена проверка ее адекватности.

Оценена ежедекадная динамика показателей приростов агроэкологических категорий урожайности под влиянием радиационного, теплового и водного режимов для агроклиматических зон Украины. Выполнена оценка агроэкологических категорий урожайности всей сухой массы и урожая зерна ярового ячменя. Дана комплексная оценка агроклиматических ресурсов Украины в разрезе агроклиматических зон и выполнена оценка агроклиматических ресурсов по областям и агроклиматическим зонам Украины в виде всех агроэкологических категорий урожайности (потенциальной, метеорологически возможной, действительно возможной урожайностей и урожая в производстве) применительно к яровому ячменю. Построены карты-схемы распространения этих характеристик по зонам Украины.

Получены комплексные оценки степени благоприятности климатических условий ярового ячменя и оценки использования климатических ресурсов территории Украины. Построены карты-схемы комплексных оценок агроклиматических условий.

На основе оценок агроклиматических ресурсов продуктивности по районам, оценок степени использования этих ресурсов и их изменчивости выделены агроклиматические сектора, округа и районы. Предложено агроклиматическое районирование территории Украины применительно к культуре ярового ячменя.

Ключевые слова: яровой ячмень, фазы развития, стебли, агроклиматические ресурсы, урожайность, модель, районирование.

Annotation

Barsukova E.A. Agroclimatic resources of efficiency of summer barley in the Ukraine. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree of geography by speciality 11.00.09 - meteorology, climatology, agrometeorology. The Odesa State Environmental University, Odesa, 2004.

The thesis is dedicated to an estimation of the agrometeorological conditions influence upon the plants development rate, the stalk formation and summer barley yield as well as an estimation of agroclimatic resources in the Ukraine as used for the cultivation of the crop. The patterns of agrometeorologic condition influence on summer barley photosynthetic efficiency, rate of development, stalks formation are established. Spacio-temporal variability of crop yield is given an assessment. Typification of weather conditions of crop yield is suggested. A model of agroclimatic resource estimation is adapted and modified as applied to summer barley crop. Influence of agroclimatic conditions on the dynamics of agroecological categories of productivity is evaluated. An estimation of agroclimatic resources of the Ukraine in the form of аgroecological categories of crop yield is given. Comprehensive estimations of agroclimatic conditions for summer barley growth are obtained. Agroclimatic zoning of the Ukrainian territory with reference to the summer barley crop is put forward.

Key words: summer barley, phases of development, stalks, agroclimatic resources, harvest, model, zoning.

Размещено на Allbest.ru

...