Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в условиях Среднего Приамурья

Характеристика основных причин, которые негативно влияют на эффективность показателей сельскохозяйственного производства в Хабаровском крае. Анализ зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от природных ресурсов Среднего Приамурья.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 29.01.2018
Размер файла 182,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность работы. В структуре посевных площадей Хабаровского края зерновые культуры и соя занимают около 27% посевной площади, из них 15,5% - зерновые культуры. В зерновом клине 60% засевается овсом, 21% - яровой пшеницей, 14% - ячменем и 5% - кукурузой. Несмотря на то, что зерно-соевые севообороты являются ведущим звеном в агроландшафтах региона, будучи производителем ценной продукции и обеспечивая функцию сохранения среды в агроценозе, урожайность культивируемых в них растений остается довольно низкой. На протяжении всех лет наблюдений (с 1960 г.) урожайность зерновых не превысила в среднем по краю 14,8 ц/га, а сои даже в благоприятные годы для ее роста и развития - 10,2 ц/га. В таких условиях потребовалась разработка качественно новых подходов и технологий возделывания изучаемых культур на основе принципов адаптивности, основные теоретические положения которых изложены в трудах А.А. Жученко (1988, 1990, 1993, 1994, 2004, 2009) и в работах В.И. Кирюшина(1993, 1995, 1996). Суть их заключается в том, что для каждой сельскохозяйственной культуры характерен свой «агроэкологический оптимум», т.е. довольно четкая приуроченность величины и качества урожая к пространственному и временному градиенту температур, влажности, освещения, содержанию элементов минерального питания и их сочетанию. Поэтому, особенности почвы, рельефа, климата, погоды и ряда других факторов должны оцениваться на основе учета особенностей адаптивных реакций на них каждого культивируемого вида и даже сорта растений. Роль адаптивности в реализации потенциальной урожайности каждого культивируемого вида растений усиливается в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими и погодными условиями. К таким территориям относится весь Дальневосточный регион и Среднее Приамурье в частности. Все это требует системного анализа современного состояния АПК региона и его природных ресурсов. Этим определяется актуальность темы исследований и ее цель.

Цель работы. Разработать агроэкологические основы и практические приемы, обеспечивающие рост величины и качества урожая зерновых культур и сои на основе рационального использования природных и техногенных ресурсов и их адаптивного размещения во времени и пространстве с учетом адаптивного потенциала.

Для выполнения намеченной цели были определены задачи:

- провести системный анализ современного состояния АПК Хабаровского края и установить причины, негативно влияющие на эффективность сельскохозяйственного производства;

- определить динамику и направление изменений почвенных, климатических и погодных условий Среднего Приамурья;

- установить зависимость формирования урожайности зерновых культур и сои от природных ресурсов Среднего Приамурья;

- определить оптимальные агроэкологические параметры внешних условий, способствующих реализации потенциальной урожайности зерновых культур и сои;

- определить величину адаптивного потенциала изучаемых культур и сортов в Среднем Приамурье и его структурных элементов: потенциальной продуктивности и экологической устойчивости;

- подобрать наиболее адаптированные к местным условиям сорта зерновых культур и сои и разработать приемы повышения их урожайности на тяжелосуглинистых почвах на основе рационального применения различных техногенных средств;

- установить влияние севооборотов на урожайность культур и их средоулучшающие функции;

- разработать принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья и оптимизировать агроэкологическое размещение посевных площадей зерновых культур и сои;

- определить энергетическую эффективность отдельных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои.

Научная новизна. Впервые осуществлено комплексное изучение природных ресурсов Среднего Приамурья и соответствие их агроэкологическим требованиям изучаемых культур. Установлены диапазон и направление изменений основных факторов, влияющих на рост и развитие зерновых культур и сои в Среднем Приамурье. Установлены корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв. Определен адаптивный потенциал возделываемых в регионе культур и сортов и величина его структурных компонентов: потенциальной урожайности, экологической устойчивости. Установлена зональная изменчивость адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений, разработана формула расчета адаптивного потенциала сортов по урожайности и стабильности в изменяющихся условиях окружающей среды. Разработаны приемы повышения урожайности зерновых культур и сои на основе рационального использования различных техногенных средств. Изучено формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от типа севооборота и средоулучшающие функции растений в них. Установлены корреляционные зависимости урожайности полевых культур в различных севооборотах от агрохимических показателей почвы и уровень взаимосвязи параметров между собой. Разработаны принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья и разработаны схемы севооборотов для агроэкологически однотипных территорий.

Научная и практическая значимость. К новым результатам можно отнести: установленные диапазон и направление изменения климатических, погодных и почвенных условий в Среднем Приамурье за период с 1960 по 2008 гг.; установленные корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв; полученные зависимости формирования урожая от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах. Предложен также метод расчета относительного адаптивного потенциала различных сортов культивируемых видов растений. Основные научные разработки и предложения, вытекающие из результатов исследований, обеспечивают возможность формирования структуры посевных площадей и севооборотов с привлечением культур и сортов, максимально адаптированных к почвенно-климатическим условиям каждой зоны возделывания. За счет предложенных приемов обеспечивается большая реализация потенциальной урожайности возделываемых сортов. Научно разработанная структура посевов и рекомендуемых севооборотов позволит приостановить деградацию пахотных почв, улучшить их физические, физико-химические свойства и обеспечить сохранение и воспроизводство гумуса. Результаты исследований были использованы при разработке: «Программы повышения плодородия почв Хабаровского края до 2010 г.»; способа раскисления почвы (патент РФ № 2346973), разработки органоминерального удобрения на основе торфа (патент РФ № 2346917); вошли в «Зональную систему технологий и машин», стали составной частью «Стратегии повышения устойчивого социально-экономического развития г. Вяземский», используются при чтении лекций в школе повышения квалификации работников агропромышленного комплекса. Результаты исследований широко внедряются в хозяйствах края.

Положения, выносимые на защиту:

1. Региональные изменения почвенно-климатических и погодных условий, происшедшие с 1960 по 2008 г. в Среднем Приамурье, и формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от природных ресурсов региона.

2. Модели оптимальных параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв и гидротермических условий для реализации урожайности зерновых культур и сои.

3. Корреляционные зависимости формирования урожая зерновых культур и сои от параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах и гидротермических условий периода вегетации культур.

4. Подбор культур и сортов для возделывания в различных агроэкологических условиях по показателям адаптивного потенциала и эффективность различных техногенных средств для повышения его основных структурных элементов - потенциальной урожайности и экологической устойчивости.

5.Средоулучшающие функции полевых и специализированных зерно-соевых севооборотов в Среднем Приамурье.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997); на международных научно-практических конференциях: «Модели и технологии оптимизации земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2003), «Ресурсосберегающие технологии земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2005), «Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии» (ВНИИА, Москва, 2006); Всероссийском координационном совещании Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 2001, 2008); Общих годичных собраниях ДВНМЦ РАСХН (п. Тимирязевский, 1998, 2008, 2009); научно-практических конференциях: «Роль науки в повышении эффективности производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий в новых экономических условиях» (Хабаровск, 2000), «Инновационно-технологические основы развития земледелия» (Курск, ВНИИЗ и ЗПЭ, 2006); научных сессиях: «Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005), «Результаты совместных исследований ДВНМЦ РАСХН и Дальневосточного отделения РАН по проблемам биологии в сельском хозяйстве Дальнего Востока» (п. Тимирязевский, 2007); IV и V Казьминских чтениях (Хабаровск, 2005, 2006); координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири по программе «Соя» (Благовещенск, 2009).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 51 научной работе, из которых 9 - в изданиях перечня ВАК, описаниях к 2-м патентам на изобретения и авторскому свидетельству на сорт ярового овса Премьер.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом обобщения и анализа многолетних исследований автора, которые проводились с 1990 по 2008 гг.

Выбор направления научного поиска, методологические оценки влияния изучаемых факторов на рост, развитие и формирование урожая культивируемых видов и сортов растений, сбор и обобщение климатических и погодных данных за 48-летний период времени, математические зависимости и их анализ, производственное внедрение, выводы и предложения производству в диссертационной работе выполнялись лично автором.

В проведении ряда полевых исследований участвовали сотрудники отделов земледелия, биотехнологии и защиты растений, лаборатории биохимии, которым автор выражает искреннюю благодарность.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 492 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 324 страницах компьютерного текста, содержит 61 таблицу, 15 рисунков и 36 приложений.

Выражаю искреннюю благодарность и признательность за предложения и замечания по улучшению работы академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.К. Чайке, особую благодарность за методические консультации в процессе завершения работы приношу члену-корреспонденту РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.Т. Синеговской, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Киселеву. Автор благодарен сотрудникам института: кандидатам сельскохозяйственных наук Г.С. Карачевой и Е.В. Золотаревой, кандидату технических наук С.А. Шукюрову и сотрудникам отдела земледелия за ценные советы и содействие в проведении исследований и обобщении результатов исследований.

1. Теоретические основы и практические аспекты формирования урожайности культур под влиянием комплекса агроэкологических факторов

урожайность зерновой сельскохозяйственный соя

В главе представлен обзор литературы по истории изучения адаптивного растениеводства (Жученко, 1980, 1988, 1990, 1993, 1994, 2008, 2009), земледелия на адаптивно-ландшафтной основе (Кирюшин, 1993, 1995, 1996, 2000 и др.), особенностям адаптации культивируемых растений к агроэкологическим факторам и путям их рационального использования, приемам повышения урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы на основе использования различных природных, биологических и техногенных факторов.

2. Место, условия, объекты и методы исследований

Исследования проводились в 1990-2008 гг. на двух основных типах тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья: лугово-бурых и подзолисто-бурых, занимающих в пахотном фонде региона 47,5% площади.

Буро-подзолистые почвы имеют четко разделенный на генетические горизонты профиль, тяжелосуглинистый механический состав, очень кислую и кислую реакцию среды (рН сол < 4,0-4,5), гидролитическую кислотность 8-10 мг-экв., сумму обменных оснований - 10-14 мг-экв/100 г почвы, содержание гумуса не превышает 3,5%, очень низкое содержание подвижных фосфатов и средне-повышенное содержание обменного калия. Формируются на делювиальных отложениях шлейфов склонов и плосковершинных увалов Вяземского, Бикинского, имени Лазо и Хабаровского районов. Почвы подвержены водной эрозии.

Лугово-бурые почвы имеют гумусовый горизонт мощностью до 20 см, темно-серого или серого цвета, тяжелосуглинистый механический состав, содержание гумуса до 4% и более, реакция среды кислая (рН сол менее 4,5), гидролитическая кислотность - 10-12 мг-экв./100 г почвы, сумма обменных оснований - 15-17 мг-экв./100 г почвы, обеспеченность подвижным фосфором - низкая, а обменным калием - высокая и очень высокая. Формируются на глинистых древних озерных и озерно-аллювиальных отложениях под остепненной разнотравно-злаковой растительностью, часто с кустарниковыми зарослями. Водно-воздушный режим регулируется мелиоративными и агромелиоративными приемами.

Гидротермические условия в годы исследований складывались крайне неравномерно. Количество дней с температурами выше 10 оС изменялось от 135 до 161 дня при среднемноголетней норме 142 дня. За этот период накопилось 2505-2841 оС тепла (среднемноголетняя норма 2469 оС), осадков выпало в пределах 225-664 мм (среднемноголетняя норма 424 мм), гидротермический коэффициент составил 0,9-2,7 (среднемноголетняя норма 1,7). Исходя из анализа гидротермических условий, в годы исследований 41% лет были влажными, 42% - нормальными и 17% - засушливыми.

Полевые исследования проводили на базе длительных стационарных опытов Географической сети, заложенных в 1963-1965 гг. последовательно на трех полях полевого севооборота. Объектами исследований в стационарных опытах были: яровая пшеница Хабаровчанка (1991-1993 гг.); ячмень Ерофей (1993-1995 гг.); овес Экспресс (2002-2004 гг.) и соя Марината (2006-2008 гг.). В опытах изучались: формирование урожайности культивируемых растений в зависимости от различных систем удобрений и их сочетаний; различных видов минеральных удобрений и их сочетаний; возрастающих доз минеральных удобрений.

Исследования по изучению формирования урожайности зерновых культур и сои в зависимости от влияния биосинтетических препаратов различной природы проводились в 1996-2000 гг. в полевых и лабораторных опытах. Объектами исследований являлись сорта яровой пшеницы Хабаровчанка и Зарянка, ячменя Ерофей, овса Экспресс и Тигровый и сои Юг-40 и Салтус. В 2007-2008 гг. - сорт сои Марината. В полевых условиях испытывалось 7 биопрепаратов растительного и животного происхождения: ВМ, НМ, ДВ-1, ДВ-47, Хитозан, Комплекс-1, Комплекс-4. На сое сорта Марината препараты: Новосил, Лариксин, Иммуноцитофит, НИК-1, ЛЦ-1, ДВ-47-4. Изучалось три способа применения - предпосевная обработка семян, обработка растений в период вегетации и их сочетание.

Исследования по изучению влияния различных типов севооборотов на продуктивность культур и средоулучшающие функции проводили в 1990-1995 гг. Объекты исследований - полевые и малопольные специализированные севообороты.

Наблюдения и исследования носили однотипный характер и выполнялись по общепринятым методикам. Фенологические, биометрические учеты и наблюдения проводили по: «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1971); определение площади листовой поверхности по М.С. Миллеру(1973); биохимические анализы зерна сои по А.В. Петербургскому (1968); содержание белка, лизина и технологическая оценка зерновых культур определялись с использованием «Методических материалов» (1997) и «Методов биохимического исследования растений» (1972). Фитопатологические наблюдения на посевах сои проводили с момента появления болезней и в динамике через 10-15 дней на 10-20 растениях с каждой делянки. Для визуальной оценки грибных болезней использовали шкалу ВНИИР, ВНИИЗР: «Методическое руководство по фитопатологической оценке зернобобовых культур» (1971); «Шкалы для оценки поражения болезнями сельскохозяйственных культур» (1981); «Руководство по проведению обследований сельскохозяйственных культур в Хабаровском крае и информационному обеспечению прогнозов распространения и развития вредителей, болезней и сорняков» (2000). Математическая обработка урожайных данных проведена по Б.А. Доспехову (1985).

Наблюдения за пищевым режимом почвы и агрохимическими свойствами проводили в основные фазы роста и развития изучаемых культур методом отбора почвенных проб из пахотного слоя почвы. В них определяли: нитраты ионоселективным методом; аммоний колориметрически с реактивом Несслера; подвижный фосфор по Кирсанову; обменный калий на пламенном фотометре; обменные и воднорастворимые основания трилонометрически; гидролитическую кислотность по Каппену-Гильковицу; рН солевой и водный потенциометрически; марганец колориметрически персульфатным методом; алюминий колориметрически с алюминоном; подвижные формы окисного и закисного железа колори-

метрически (Петербургский, 1963; Коптева, 1958; Агрохимические методы исследования почв, 1975). В сухих почвенных образцах было определено содержание гумуса по Тюрину.

Мониторинг за изменением плодородия почвы проводили в соответствии с «Методическими указаниями по проведению агроэкологического мониторинга» (1991) на постоянных пунктах слежения, в качестве которых использовались делянки длительных опытов Географической сети опытов РФ, и в производственных условиях на полях севооборотов ГОПХ «Восточное». При оценке содержания и запасов гумуса и величины других агрохимических параметров использовались градации ЦИНАО (1982) и Указания Росземпроекта (1981).

Принципы построения адаптивно-ландшафтной системы земледелия для Среднего Приамурья разрабатывались на примере модельного хозяйства, в качестве которого было взято ГОПХ «Восточное». При выполнении полевых и камеральных работ на ключевых участках агрохимического стационара и почвенно-геоморфологических профилях в пределах ГОПХ «Восточное» руководствовались методическими принципами В.М. Фридланда, Я.М. Годельмана, И.С. Кауричева, Н.П. Сорокиной (1977, 1989, 1987) и методическими разработками сотрудников почвенного института им. В.В. Докучаева(1980, 1983).

3. Формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от почвенных ресурсов Среднего Приамурья

В главе дан анализ современного состояния сельскохозяйственных земель региона, проведена оценка почвенных ресурсов и установлена зависимость формирования урожайности изучаемых культур от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья.

Пахотный фонд земель региона представлен в основном подзолисто-бурыми (32,3%), бурыми лесными (23,1%), лугово-бурыми (15,2%) и лугово-глеевыми почвами (19,7%). По механическому составу 0,2% площади почв сельскохозяйственных угодий относится к супесям и легким суглинкам, 22,7% - к средним суглинкам и 77,1% - к тяжелым суглинкам и глинам.

Анализ состояния сельскохозяйственного производства показал, что основной причиной низких сборов растениеводческой продукции является критическое состояние земель сельскохозяйственного назначения.

Расчет баланса элементов питания в земледелии Среднего Приамурья выявил отрицательный его показатель для двух элементов питания - азота и калия: для азота он составляет -19,1 кг/га, для калия соответственно - 37,0 кг/га. За счет более высоких доз фосфорных удобрений, начиная с 2003 года, в почве наметился положительный баланс фосфора +9,3 кг/га.

Баланс гумуса в почвах зависит, с одной стороны, от интенсивности минерализации органического вещества, а с другой - от поступления его в почву. В крае площадь почв с очень низким и низким содержанием органического вещества достигает 60% и более.

Для качественной оценки тяжелосуглинистых почв относительно каждой изучаемой культуры провели бонитировку по агрохимическим показателям, оценивая эффективное плодородие сезонно-мерзлотных тяжелосуглинистых почв по урожайности культивируемых растений. В результате выполненных исследований установлено, что для овса бонитет определяется 70-96 баллами: наименьший урожай получен при среднем агрохимическом балле 70, наибольший - 96, урожайность его в пределах 20-40 ц/га формируется при близких условиях почвенного плодородия.

У яровой пшеницы наибольший урожай получен при наименьшем агрохимическом балле. Это свидетельствует о том, что яровая пшеница не может быть культурой, объективно оценивающей плодородие тяжелосуглинистых почв. Урожайность сои в пределах 8-20 ц/га практически не зависит от агрохимических показателей. Однако больший урожай - 26,8 ц/га - получен при наибольшей балльной оценке агрохимических свойств. Урожайность ячменя выше 35,0 ц/га формируется при максимальном агрохимическом балле - 80%.

Получив в экспериментальных исследованиях большую амплитуду колебаний урожайности возделываемых культур в полевом севообороте и отнеся ее в первую очередь за счет свойств почвы, выделили классы земель. Оценивая наивысший урожай культур 100 баллами, разделили земли на 5 классов, т.е. с различием каждого предыдущего класса от последующего в 20 баллов, что позволило разработать в первом приближении методическую основу как для оценки земель с тяжелым механическим составом, так и степень адаптивности к почвам возделываемых культур (таблица 1).

Таблица 1 - Классы тяжелосуглинистых земель и уровень урожайности зерновых культур и сои

Класс земель

Уровень урожайности

Бонитет в баллах

по урожайности

по плодородию

овес

яровая пшеница

соя

ячмень

Лучшие

высокий

80,1-100

77-96

44,1-55

30,1-38

22,1-28

41,1-52

Хорошие

повышенный

60,1-80

63-86

33,1-44

23,1-30

17,1-22

31,1-41

Средние

средний

40,1-60

72-86

22,1-33

15,1-23

11,1-17

21,1-31

Посредственные

низкий

20,1-40

69-88

11,1-22

8,1-15

6,1-11

10,1-21

Плохие

очень низкий

20

69-93

11

8

6

10

В среднем по участку

-

36

18

15,4

31

Валовой урожай у овса за счет лучших и хороших земель получен в 79% случаев, яровой пшеницы - 60%, сои - 52% и ячменя - 34%. Применительно ко всем культурам нет плохих земель с низкой урожайностью, но есть для сои и ячменя посредственные с низкой урожайностью. Иными словами, овес обладает более высокой адаптивной способностью к данным землям по сравнению с яровой пшеницей, соей и ячменем.

Для получения стабильно высоких урожаев изучаемых культур разработан каталог оптимальных параметров тяжелосуглинистых почв (таблица 2).

При изучении формирования урожайности изучаемых культур от почвенных условий установили корреляционную ее зависимость от объективных агрохимических показателей.

Таблица 2 - Каталоги оптимальных параметров тяжелосуглинистых почв

Культура

№-№О3

№-№Н4

Р2О5

К2О

РНсол

РНвод

Нг

Са

Мg

Аl

Мг/кг почвы

Мг-экв/100г

Овес (фаза цветения)

21,3

6,8

38

250

4,5

5,2

4,5

13,0

7,7

1,0

Яр. пшеница (ф. цветения)

14,6

7,3

17

142

5,2

6,2

3,2

14,2

6,1

0,6

Ячмень (колошение)

30,4

8,1

32

259

4,8

5,5

4,5

11,9

6,2

0,7

Соя (цветение)

19,6

6,1

39

170

5,3

6,1

2,7

13,2

5,5

0,0

Корреляционно-регрессионный анализ выявил тесную положительную взаимосвязь в почве между основными элементами питания - нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием. Взаимно влияя друг на друга, они стабилизируют пищевой режим тяжелосуглинистых почв. Неустойчивость водно-воздушного режима определяет особую активность в почвах соединений алюминия и марганца, которые, в свою очередь, оказывают существенное влияние на реакцию почвенной среды, биологические процессы и фосфатный режим. Взаимосвязь и взаимовлияние агрохимических показателей в почве определяются возделываемой культурой.

В почве под овсом установлена средняя положительная связь между нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием. С изменением одного из этих агрохимических показателей должны изменяться и другие. Это имеет огромное значение для стабилизации пищевого режима овса. Исключительно высокой информативностью обладает гидролитическая кислотность. Она положительно связана с содержанием нитратного азота, подвижных форм фосфора и калия. Причем с двумя последними элементами связь тесная. Как и положено, гидролитическая кислотность имеет отрицательную среднюю связь с рН сол и рН вод. Отсутствует связь между гидролитической кислотностью и обменными основаниями, которые слабо влияют и на пищевой режим почвы. Высокой информативной способностью под овсом обладают обменные формы алюминия и марганца. Не исключено, что способность овса использовать малоплодородные почвы связана именно с отмеченным выше характером почвенных процессов, возникающих в ней под его непосредственным воздействием (таблица 3).

В почве под яровой пшеницей, так же как и под овсом, устанавливается средняя и тесная положительная связь между основными элементами питания (таблица 4). Гидролитическая кислотность не является здесь универсальным показателем как под овсом. Подобным образом характеризуется и алюминий. Столь однозначное поведение этих двух агрохимических показателей свидетельствует об их взаимосвязи. Обусловлено это, скорее всего, тем, что соединения подвижного алюминия во многом предопределяют и величину гидролитической кислотности. Амфотерное поведение алюминия объясняет и отсутствие четкой взаимосвязи между гидролитической кислотностью и обменными основаниями.

Таблица 3 - Взаимосвязь параметров агрохимических свойств лугово-бурых почв под овсом

Показатели

Коэффициент парной корреляции между:

N-NO3

N-NH4

P2O5

K2O

Нг

рН сол

рН вод

Са (обм)

Мg (обм)

AI (обм)

Mn (обм)

N-NO3

1,000

-

0,526

0,572

0,522

-

-

-

-

-

-

N-NH4

-

1,000

-0,456

-0,351

-0,347

-

-

-

-

-0,324

-

P2O5

0,526

-0,456

0,1000

0,821

0,764

-

-

-

-

0,594

0,378

K2O

0,572

-0,351

0,821

1,000

0,717

-0,310

-0,300

-

-

0,407

0,300

Нг

0,522

-0,347

0,764

0,717

1,000

-0,686

-0,698

-

-

0,774

0,528

рН сол

-

-

-0,300

-0,310

-0,686

1,000

0,855

0,300

-

-0,567

-0,428

рН вод

-

-

-0,313

-0,300

0,698

0,855

1,000

0,349

-

-0,597

-0,506

Са (обм)

-

-

-

-

-

0,300

0,349

1,000

0,425

-

-

Мg (обм)

-

-

-

-

-

-

-

0,425

1,000

-0,328

-

AI (обм)

-

-0,324

0,594

0,407

0,774

0,567

-0,597

-

-0,328

1,000

0,528

Mn (обм)

-

-

0,378

0,300

0,528

-0,428

-0,506

-

-

0,528

1,000

Таблица 4 - Взаимосвязь параметров агрохимических свойств лугово-бурых почв под яровой пшеницей

Показатели

Коэффициент парной корреляции между:

N-NO3

N-NH4

P2O5

K2O

рН сол

рН вод

Нг

Са (обм)

Мg (обм)

AI (обм)

N-NO3

1,000

0,488

0,662

0,685

-

-0,566

-

-

-

-

N-NH4

-0,488

1,000

0,506

0,440

-

-0,369

-

-

-

-

P2O5

0,662

0,506

0,1000

0,889

-0315

-0,545

-0,321

-

-

-

K2O

0,685

0,440

0,0,889

1,000

-0,303

-0,497

-0,317

-

-

0,295

рН сол

-

-

-0,315

-0,303

1,000

-0,497

-0,314

-

-

0,295

рН вод

-0,566

-0,36

-0,545

-0,397

0,721

1,000

-

-

-

-

Нг

-

-

-0,321

-0,317

-0,314

-

1,000

-

0,407

-

Са (обм)

-

-

-

-

-

-

-

1,000

-

-0,394

Мg (обм)

-

-

-

-

-

-

0,407

-

1,000

-0,446

AI (обм)

-

-

-

0,295

-

-

-

-0,394

-0,446

1,000

Влажность кущения

-

-

-

-

-

-

-

-0,463

-0,368

0,511

Влажность цветения

0,338

0,361

0,757

0,720

-

-0,335

-0,495

-

-0,463

0,519

В почве под ячменем, в отличие от предыдущих зерновых культур, отсутствует устойчивая взаимосвязь между элементами питания. Коррелируют друг с другом лишь обменная, актуальная и гидролитическая кислотности, а с первыми двумя кислотностями и обменный кальций. Возможно, что ячмень, в отличие от овса и пшеницы, не способен инициировать благоприятную для себя направленность сезонного почвообразовательного процесса, в связи с чем и проявляется у него исключительно высокая требовательность к почвенному плодородию.

В почве под соей на профилированной поверхности существенно изменяется водно-воздушный режим, что и вносит определенную корректировку в типовую направленность сезонных почвообразовательных процессов и обусловливает повышение информативности обменной кислотности, которая коррелирует в основном с обменным калием, обменным кальцием и гидролитической кислотностью. Азотный режим не прогнозируется по содержанию подвижного фосфора и обменного калия, как это имеет место под овсом, яровой пшеницей. С этими культурами сою сближает лишь взаимосвязь между содержанием в почве подвижного фосфора и калия, хотя она уже средняя ( r = 0,463), тогда как у первых -тесная (r = 0,819-0,889).

Взаимосвязь между показателями агрохимических и агрофизических свойств почв обусловливает и большую тесноту коррелятивной связи между их совокупностью и урожаем сельскохозяйственных культур (таблица 5). Если исходить из коэффициентов детерминации (r2), то урожай зависел от отдельных агрохимических показателей: у овса в 10-20% случаев, яровой пшеницы - 8-25%, ячменя - 24-47%, сои - 10-14% случаев.

Таблица 5 - Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от агрохимических и физических показателей лугово-бурых почв

Агрохимические и физические показатели

Коэффициенты парной корреляции между урожаем и:

овес

яровая пшеница

ячмень

соя

N-NO3

0,318

-0,292

0,619

-

N-NH4

-

-0,309

0,606

-

Р205

0,475

-0,507

0,883

К2О

-0,343

-0,419

0,488

0,317

Нг

-

-

-

-

рНсол.

-

-

-

0,373

рНвод.

-

0,311

-

-

Са (обм.)

-

-

-

0,349

Mg (обм.)

-

-

-

-

А1 (обм.)

-

-

-

-

Мп (обм.)

-

-

-

-

Влажность А пах.

-

-

-

-

Множественный коэффициент корреляции

0,680

0,620

0,840

0,750

Установлено, что на уровень урожайности культур влияет весь комплекс почвенных условий.

Исходя из коэффициентов детерминации, урожайность овса в 46,2% случаев зависит от почвенного плодородия, яровой пшеницы - 38,4, ячменя - 70,1, сои - 56,3%.

На основе полученных корреляционных зависимостей можно заключить, что наибольшей адаптивностью обладают те сельскохозяйственные культуры, которые усиливают или не нарушают в них взаимосвязь процессов и свойств, благодаря чему для мобилизации плодородия не требуются радикальные антропогенные воздействия.

Этим требованиям в наибольшей степени отвечают овес, яровая пшеница и соя.

4. Оценка климатических и погодных условий Среднего Приамурья и их влияние на урожайность зерновых культур и сои

В главе дан анализ происшедших за 48-летний период времени изменений климатических и погодных параметров и формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от их изменений на примере двух основных сельскохозяйственных районов, расположенных в южной и центральной частях Среднего Приамурья: Вяземском и Хабаровском.

Результаты анализа изменений климатических и погодных параметров, происшедших с 1960 по 2008 гг., показали, что среднегодовые температуры приземного слоя воздуха возросли на 0,7С (с +1,4 до +2,1С), а количество осадков уменьшилось на 79,5 мм (с 680,3 до 600,8 мм). Повышение среднегодовой температуры воздуха вызвало увеличение накопления положительных температур воздуха за теплый период времени на 211,6С. Если в период 1960-1969 гг. минимальное количество тепла в Хабаровском районе накапливалось в сумме 2564С, то в период 2000-2008 гг. - в сумме 2900С. В Вяземском районе эти показатели составили 2594С и 2895С соответственно. Следует отметить, что в Вяземском районе тепла накапливалось в предыдущие периоды больше на 47,1-63,6С, в последний период наблюдений эта разница достигла минимального значения -8,4С (рисунки 1 и 2).

Рисунок 1 - Динамика годовой суммы положительных температур воздуха в районах Хабаровского края (среднее по периодам)

Рисунок 2 - Динамика суммы годовых осадков (среднее по периодам)

Если количество тепла за все периоды наблюдений росло равномерно, то изменение количества осадков носило цикличный характер, Хотя общее их количество за последние 20 лет заметно снизилось и в Хабаровском, и в Вяземском районах. Причем потери влаги в Вяземском районе выше, чем в Хабаровском: в первом они составили 122,7 мм, во втором - 44,0 мм.

Подробный анализ выпадения осадков в течение года показал, что по сравнению с началом наблюдений (1962-1966 гг.) увеличилось количество осадков в виде снега в холодный период года и уменьшилось их количество в теплые месяцы (таблица 6).

Таблица 6 - Динамика осадков в Среднем Приамурье с 1962 по 2006 гг.

Месяцы

1962-1966 гг.

2002-2006 гг.

Динамика за 45 лет

средняя месячная, мм

%

Средняя по кварт.

%

средняя месячная, мм

%

Средняя по кварт.

%

Январь

15,7

1,98

34,58

4,37

24,0

4,17

59,00

10,35

24,42

Февраль

6,94

0,88

14,8

2,60

Март

11,94

1,51

20,4

3,58

Апрель

48,56

6,13

187,56

23,68

53

9,29

168,40

29,53

-19,16

Май

62,92

7,94

64,6

11,33

Июнь

76,08

9,61

50,8

8,91

Июль

174,6

22,05

500,74

63,23

92,8

16,27

261,40

45,84

-239,34

Август

170,14

21,48

107

18,77

Сентябрь

156,00

19,70

61,6

10,80

Октябрь

36,16

4,57

69,10

8,72

44,2

7,75

81,40

14,28

12,30

Ноябрь

13,42

1,69

23,0

4,03

Декабрь

19,52

2,46

14,2

2,49

За год

791,98

100,00

100,0

570,2

100,00

100,0

-221,78

Потери влаги за вегетационный период составили 258,5 мм. Дополнительное их количество в виде снега - 34,9 мм - не играет какой-либо существенной роли в увлажнении почвы и водообеспеченности растений в период вегетации, так как снежный покров испаряется еще при минусовых температурах воздуха.

Поступление солнечной радиации на земную поверхность региона также имеет определенные изменения. С 1960 по 1984 г. отмечается снижение суммарного количества солнечной радиации на земную поверхность, в последующие годы поступление солнечной радиации на земную поверхность возрастает (рисунок 3).

Рисунок 3 - Динамика поступления суммарной солнечной радиации на земную поверхность в Среднем Приамурье (МДж/м2)

Анализ происшедших изменений климата свидетельствует об их благотворном влиянии на проведение ранневесенних полевых и уборочных работ. Улучшение погодных условий ранней весной позволяет с большей вероятностью посеять ранние зерновые культуры в оптимальные агрономические сроки и провести уборку без потерь урожая из-за муссонных дождей. Слабый прирост тепла в «критические» периоды вегетации - кущение и колошение - и достаточная влагообеспеченность почвы обеспечивают формирование большого количества и хорошей выполненности зерновок. Кроме того, происшедшие изменения климата оказались благоприятными для поздних яровых культур - сои, кукурузы на зерно и сорго. В целом же, изменение климата влечет за собой совершенствование структуры посевных площадей в направлении увеличения площадей под посевы сои, кукурузы на зерно и сорго как засухоустойчивой культуры.

Изучение формирования урожайности в зависимости от климатических параметров по двум основным сельскохозяйственным районам - Хабаровском и Вяземском - показала, что вариабельность урожайности по годам для большинства сельскохозяйственных культур в настоящее время на 60-80% зависит от нерегулируемых факторов внешней среды. В зависимости от погодных флуктуаций различные культуры и сорта имеют различную амплитуду отклонений урожайности от среднемноголетних величин. Вариабельность урожайности по годам составила: для яровой пшеницы - 28,3-58,3%, овса - 30,3-54,8%, ячменя - 24,8-36,0%, сои - 20,4-20,8%, кукурузы - 16,9-21,0% в Хабаровском районе; 36,2-40,1%, 13,3-63,3%, 28,7-92,5%, 16,1-19,2% и 16,6-19,4 соответственно в Вяземском районе. Анализ урожайных данных свидетельствует о том, что в Хабаровском районе сочетание факторов жизни растений благоприятствует реализации потенциальной продуктивности каждой возделываемой культуры в большей мере, чем в Вяземском районе.

Анализ парных коэффициентов корреляции между урожайностью культуры и факторными признаками указывает на то, что величина урожая зерна определяется климатическими ресурсами не в целом за период вегетации, а обеспеченностью теплом и влагой в отдельные периоды роста и развития культивируемых растений (таблицы 7-9).

Таблица 7 - Коэффициенты корреляции между урожайностью зерновых культур и гидротермическими параметрами

Периоды вегетации

Коэффициенты парной корреляции:

Яровая пшеница

Овес

Ячмень

?t, о С

?ос., мм

?t, о С

?ос., мм

?t, о С

?ос., мм

Посев-кущение

-0,390

0,121

-0,006

-0,168

-0,055

0,270

Кущение-колошение

0,489

-0,151

0,131

0,016

-0,122

0,039

Колошение -восковая спелость

-0,377

-0,477

-0,316

-0,094

0,216

0,349

Посев - восковая спелость

-0,077

-0,417

-0,246

0,119

0,170

-0,062

Множественный коэффициент корреляции

0,88

0,67

0,62

Коэффициент детерминации

0,774

0,449

0,389

У всех зерновых культур в условиях Среднего Приамурья высокие температуры воздуха в период посев-кущение, а у яровой пшеницы и овса и в период колошение (выбрасывание метелки) - восковая спелость, в большей или меньшей степени отрицательно влияют на урожайность. Избыток влаги в пахотном слое почвы в период созревания зерна не вредит только ячменю, так как из-за меньшей продолжительности периода вегетации он успевает созреть до муссонных дождей. В целом, у яровой пшеницы урожайность зерна в среднем на 77,4% определяется гидротермическими условиями года, у овса и ячменя - на 44,9 и 38,9% соответственно.

Кукуруза в значительной мере нуждается в тепле и влаге до молочно-восковой спелости. В период от молочно-восковой спелости и до полного созревания зерна избыточное количество осадков и высокие температуры воздуха снижают урожайность зерна, стимулируя появление грибных болезней. В целом же урожайность зерна кукурузы находится в тесной зависимости от погодных условий года, о чем свидетельствует множественный коэффициент корреляции.

Таблица 8 - Коэффициенты корреляции между урожайностью кукурузы и гидротермическими параметрами

Периоды вегетации

Коэффициенты корреляции

У t, °С

У ос., мм

Посев - появление метелки

0,420

0,372

Появление метелки - молочно-восковая спелость

0,234

0,152

Молочно-восковая спелость - полная спелость

-0,494

-0,238

Посев - полная спелость

0,082

0,232

Множественный коэффициент корреляции

0,85

Коэффициент детерминации

0,722

Из всех изучаемых культур у сои варьирование урожайности по годам в наименьшей мере определяется погодными факторами, так как связь между урожайностью и совокупностью факторных признаков, включенных в регрессионную модель при проведении корреляционного анализа не тесная: множественный коэффициент корреляции = 0,486. Коэффициент детерминации в этом случае равняется 0,236.

Таблица 9 - Коэффициенты корреляции между урожайностью сои и гидротермическими параметрами

Периоды вегетации

Коэффициенты корреляции

У t, °С

У ос., мм

Посев - полные всходы

-0,145

-0,010

Всходы - массовое цветение

0,086

0,100

Массовое цветение - тех.спелость

-0,051

-0,061

Посев - техническая спелость

-0,074

0,010

Множественный коэффициент корреляции

0,486

Коэффициент детерминации

0,236

Анализ влияния поступления суммарной солнечной радиации на земную поверхность свидетельствует о том, что ее влияние на реализацию урожая ранних зерновых культур не стабильно, что объясняется несовпадением потребности культур с поступающим количеством. Максимальное количество ФАР поступает на поверхность земли в Хабаровском крае в июле, когда у ранних зерновых культур заканчивается вегетация. Положительная тенденция роста урожайности от солнечной радиации отмечена только у поздних яровых культур: у сои r = 0,346, у кукурузы соответственно 0,361.

Таким образом, величина урожайности определяется гидротермическими условими периода вегетации в среднем на 77,4% у яровой пшеницы, на 44,9% - овса и на 38,9% - ячменя, на 72,2% - кукурузы и на 23, 6% - сои. Урожайность поздних яровых культур - сои и кукурузы, находится в прямой коррелятивной зависимости от поступления солнечной радиации на земную поверхность.

5. Адаптивный потенциал зерновых культур и сои в Среднем Приамурье и приёмы повышения урожайности культивируемых растений

В главе представлены материалы по изучению адаптивного потенциала возделываемых в регионе основных сельскохозяйственных культур (сортов) и его структурных компонентов: потенциальной урожайности и экологической устойчивости, а также приемы повышения урожайности зерновых культур и сои.

Адаптивный потенциал культур является интегральной характеристикой степени ее устойчивости к изменениям внешней среды. Количественная оценка адаптивного потенциала культур, проведенная по среднеквадратичному отклонению величины урожая за многолетний период времени в двух основных сельскохозяйственных районах, показала, что он выше у яровой пшеницы, овса и сои в Хабаровском районе, а у ячменя и кукурузы - в Вяземском (таблица 10).

Таблица 10 - Показатели адаптивного потенциала культур и сортов в условиях Среднего Приамурья

Культура, сорт

ОАП ур

ОАП ст

СКО Хабаровский-Вяземский р-н

r: СКО и урожайностью

r: СКО и стабильностью

Овес (ср. по культуре)

0,284-0,259

-0,675

-0,221

Марино

0,963

1,028

0,302

Экспресс

1,023

0,940

0,282

Тигровый

1,144

1,137

0,260

Амурский утес

0,988

0,938

0,256

Пшеница

0,351-0,277

0,456

-0,279

Хабаровчанка

1,033

1,064

0,344

Зарянка

1,054

1,086

0,344

Лира 98

1,027

0,926

0,351

Монакинка

0,886

0,905

0,342

Ячмень

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.