Влияние водно-теплового режима рельефа пашни на семенную продуктивность пшеницы

7. Гончарик, Н.В. Результаты изучения агрохимических свойств почв и эффективность минеральных удобрений в зоне деятельности Красноярской краевой станции химизации / Н.В. Гончарик, В.В. Штундюк // Удобрения и урожай. - Красноярск: Кн. изд-во, 1975. - С. 14-64.

8. Майборода, Н.М. Почвы, удобрения и урожай / Н.М. Майборода. - Красноярск: Изд-во КГУ, 1982. - 216 с.

9. Танделов, Ю.П. Эффективность применения калийных удобрений в Красноярском крае / Ю.П. Танделов,

О.В. Ерышова // Удобрения - резерв плодородия. - Красноярск, 1982. - С. 156-172.

10. Танделов, Ю.П. Концепция сохранения и повышения плодородия почв Красноярского края / Ю.П. Танделов [и др.]. - Красноярск, 2005. - 45 с.

11. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В. Соколова. - М.: Наука, 1975. - 656 с.

12. Коршунов, А.В. Управление урожаем и качеством картофеля / А.В. Коршунов. - М., 2001. - 370 с.

УДК 631.43:633. 11 А.В. Полномочное, И.Э. Илли

ВЛИЯНИЕ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РЕЛЬЕФА ПАШНИ НА СЕМЕННУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ ПШЕНИЦЫ

В статье рассмотрены вопросы тепло- и влагообеспеченности разных элементов рельефа и влияние этого фактора на семенную продуктивность и структуру урожая яровой пшеницы.

Результаты исследований, проведенные авторами, отличаются новизной и представляют определенный интерес для науки.

По агроклиматическим ресурсам территория Иркутской области чрезвычайно разнообразна. Обусловлено это, прежде всего, спецификой ландшафта, географическим месторасположением и достаточно обширной территорией Иркутской области. Регионы интенсивного земледелия области делятся на три сельскохозяйственные зоны: остепненную, лесостепную, подтаежно-таежную. Ладшафт каждой из этих зон покрыт холмами. Это создает большое разнообразие контрастных микроклиматических ситуаций, которые оказывают существенное влияние на формирование семенной продуктивности возделываемых здесь зерновых культур. Общеизвестно, что на различных этапах онтогенеза растения нуждаются в неодинаковом количестве тепла (Носатовский А.И., 1965), в то же время на какой-бы территории ни произрастали растения, они в определенные периоды своего роста попадают в неблагоприятные условия, которые в той или иной степени влияют на реализацию продуктивного потенциала возделываемого сорта.

Полевые исследования по изучению влияния термо-водного режима рельефа пашни на семенную продуктивность зерновых культур проводились в хозяйствах Заларинского района, расположенных в лесостепной зоне Иркутской области как в наиболее благоприятной по климатическим условиям зоне.

Для этих целей были выделены пункты для размещения стационарных опытных площадок, которыми была охвачена одновременно территория свыше 25 тыс. га, включающая в 3-5-кратной повторности все имеющиеся здесь варианты микроклиматических ситуаций.

С каждой опытной площадки (100 кв.м) были взяты образцы почв, анализ которых проведен областной агрохимической лабораторией. Расчеты доз вносимых удобрений проводили исходя из содержания азота, фосфора и калия, выравнивая, тем самым, почву по содержанию элементов минерального питания. В течение всего периода вегетации растений постоянно регистрировали величину температуры и влажности воздуха и почвы, а также регулярно брали пробы для определения физиологических показателей, характеризующих рост и развитие растений, их продуктивные свойства. Исследования проводились с 1976 по 1990 гг.

Из данных наблюдений первой половины периода вегетации видим (рис.), что температура воздуха постоянно и быстро возрастает и достигает максимума во время колошения. В этот период среднесуточная температура воздуха составляет 160С. В дневное время суток средняя температура приближается к 180С, однако ночью она не превышает 120С. На правой части рисунка, отделенной пунктирной линией, изображена динамика теплообеспеченности исследуемого участка рельефа в период от цветения до полного созревания зерна. Она ясно указывает на то, что когда наступает период цветения, сезонная температура воздуха находится уже на нисходящей кривой.

В этот период многолетняя среднесуточная температура воздуха составляет 15,50С, снижаясь до 130С ко времени полного созревания зерна. Постоянное снижение температуры окружающей среды - одна из характерных особенностей периода формирования зерна в условиях Сибири.

Теплообеспеченность южного склона холма нами принята в качестве контроля и в этой связи относительно его далее рассмотрим динамику сезонного распределения температуры на остальных элементах рельефа. Холодные весенние потоки воздуха сильно охлаждают вершины холмов. Отсюда весной ночная температура на вершине существенно ниже, чем на южном склоне. В дневное время суток на вершине теплее, чем на контрольной территории элемента рельефа. Такая особенность распределения тепла наблюдается до последних чисел мая. Начиная с июня и до середины августа на вершине холма, как правило, теплее, чем на южном склоне (рис.).

°С 18 г

абвгд ежз и

Среднедневная -

Однако это преимущество вершины резко снижается уже в фазе цветения и к периоду тестообразной спелости - теплообеспеченность вершины и южного склона практически не отличается друг от друга. Резюмируя, можно сказать, что по теплообеспеченности вершину можно отнести к теплым участкам рельефа. При этом надо учесть одну важную особенность терморежима элементов рельефа: на последних этапах формирования семян (начиная от тестообразной спелости) на вершине все же прохладнее, чем на южном склоне.

Западный склон можно с полным правом отнести к теплым участкам элементов рельефа. На нем в течение всего летнего сезона теплее, чем на южном склоне. Это преимущество сохраняется как в дневное, так и в ночное время суток.

Многолетние наблюдения за терморежимом, складывающимся на восточном склоне и нижней части элементов рельефа, показали, что эта территория относительно прохладна. В весенний период на восточном склоне ночью температура воздуха на 20% ниже, чем на южном. В дневное время суток эта разница также существенна. К середине лета здесь температурный режим приближается к контрольному уровню. Однако после цветения и до конца созревания зерна теплообеспеченность на восточном склоне резко уменьшается, и разница в температуре между контрольным и этим участком рельефа существенно возрастает.

Равно, как и восточный склон, нижняя часть холма (в лесостепи по температурным показателям ее верхняя граница доходит до 450 м над уровнем моря) также относится к прохладным микроклиматическим зонам. Здесь складывается самый континентальный микроклимат. Ночью здесь температура намного ниже,

чем на остальных элементах рельефа, днем же она значительно выше, чем на южном склоне и по своему абсолютному значению равна температуре, наблюдаемой на вершине. В связи со сказанным, весной и в первой трети лета среднесуточная температура воздуха в низине ниже, чем на южном склоне. Летом она возрастает до уровня среднесуточной температуры, наблюдаемой на южном склоне, а после цветения растений в низине вновь становится прохладно, и семена формируются уже при температуре значительно ниже контрольной.

Таким образом, данные по динамике температуры на различных участках холма показали, что элементы рельефа четко делятся на тепловые и прохладные микрозоны. Вместе с тем, важно знать и сумму температур, накапливающуюся на отдельных элементах рельефа в течение периода вегетации растений (табл. 1). На основе данных Государственной сортоиспытательной инспекции Д.И. Шашко (1967) рассчитал сумму температур, необходимую для растений в период вегетации. По его данным, в условиях Сибири зерно среднеспелых сортов пшеницы успевает созреть, если за период вегетации сумма температур 100С и выше составляет не менее 15500С. По нашим многолетним наблюдениям, в лесостепи Иркутской области такое количество тепла может накапливаться не только на теплых, но и на холодных участках рельефа (табл. 1).

Таблица 1

Сумма температур на различных элементах рельефа в период вегетации растений пшеницы

Сумма температур, °С Период вегетации Элементы рельефа и их превышение над уровнем моря, м

Вершина, 550 Склоны, 500 Низина,150

Южный, (контроль) Западный Восточный

Среднесуточная, 100С и выше Весь период 1680 1620 1710 1550 1650

Среднесуточная, 100С и выше Цветение -полная спелость зерна 740 720 780 700 730

Средненочная Весь период 1200 1260 1260 1150 1090

Средненочная Цветение -полная спелость зерна 450 480 510 410 390

Более того, в нижней части холма сумма среднесуточных температур выше, чем у контроля. Это связано с тем, что из всех элементов рельефа самая большая континентальность наблюдается в нижней части холма. В силу слабого воздухообмена, днем в низине воздух застаивается и здесь температура выше, чем на склоне. По величине своей она приближается, а зачастую и равна температуре воздуха, наблюдаемой экспериментатором на вершине холма.

Между тем, в ночное время мы видим совершенно иную картину. В низине в этот период суток температура намного прохладнее, чем на южном склоне. Отсюда и сумма среднесуточных температур в низине ниже, чем у контроля. Она ниже контроля и на восточном склоне и отчасти - на вершине. В последнем случае это обусловлено снижением температуры в весенний и осенний периоды года. Сумму среднесуточной температуры воздуха считают одним из основных показателей, характеризующих обеспеченность растений теплом.

Требования растений пшеницы в период вегетации находятся в тесной связи с влажностью воздуха, его температурой, интенсивностью освещения и рядом других факторов, среди которых в предлагаемой работе важно выделить физиологическое состояние и возраст растения.

После появления всходов с каждым днем роста растений их вегетативная масса увеличивается, а отсюда увеличивается их испаряющаяся поверхность. Наряду с этим, у растений пшеницы имеется период наибольшего прироста сухого вещества, который начинается в фазе кущения и заканчивается во время колошения. Эти два момента и являются основными эндогенными факторами, определяющими потребность растений во влаге в онтогенезе.

А.И. Носатовский (1965) определил расход воды на пшеничном поле в период вегетации растений. По его данным, в период посев - всходы используется 8% всей расходуемой воды. Во время кущения необхо-

димо 28-30%. Примерно столько же воды растения расходуют в период выхода в трубку. Во время колошения и цветения потребность растений в воде резко уменьшается, а в период формирования и налива семян она снова увеличивается.

В весенний период общий продуктивный запас влаги достаточен для прорастания семян и развития проростков. В период кущения и выхода в трубку почва иссушается и в отдельные годы растения испытывают острый недостаток во влаге. Однако, по средним многолетним данным, растения в период вегетации не испытывают острого недостатка во влаге.

Осадки, выпадающие в июле и августе, существенно пополняют запасы влаги в почве и к концу вегетации они, зачастую, становятся избыточными.

На вершине холма в весенний период в пахотном (0-20 см) и подпахотном (30-50 см) слоях продуктивная влажность почвы обычно ниже, чем на южном склоне. Такая закономерность наблюдается до фазы колошения. Однако и в последующие периоды вегетации осадки не способны увлажнить здесь почву до уровня продуктивной влажности ее на южном склоне. Таким образом, на вершине холма в течение всего периода вегетации растения менее обеспечены влагой, чем на южном склоне. Лишь в годы с обильными летними осадками разница во влагообеспеченности между этими двумя элементами рельефа исчезает. Водный режим почвы на прохладных склонах отличен от теплых элементов рельефа. Динамика распределения влаги в почве на прохладном восточном склоне аналогична водообеспеченности растений теплого западного склона, с той лишь разницей, что на восточном склоне в первой половине лета запас продуктивной влаги больше, чем на западном. Из всех элементов рельефа низина наиболее увлажнена. Эта закономерность наблюдается в течение всего периода вегетации растений. Следовательно, на отдельных элементах рельефа различны не только температурный режим, но и режим влагообеспеченности почвы, что, несомненно, оказывает влияние на рост, развитие и продуктивность растений.

Условия термо- и влагообеспеченности растений являются одним из доминирующих факторов, реагирующих на различные элементы рельефа. По нашим многолетним наблюдениям (табл. 2-3), на структуру элементов урожайности и семенную продуктивность растений пшеницы существенное влияние оказывали термо- и влагообеспеченность растений, которая, в свою очередь, определяется рельефным микроклиматом пашни. Так, семенная продуктивность растений пшеницы, выращенных на южных, западных и восточных склонах холмов, была практически всегда выше, чем на вершине или в низине.

Семенная продуктивность пшеницы, произраставшей на вершине холмов, также была относительно высокой. Однако она все же была ниже, чем на склоне. В течение шести лет только во влажное лето 1983 года урожайность семян на вершине холма была выше среднего по рельефу. В остальные годы она всегда была ниже этого усредненного показателя. Таким образом, на вершине холма условия температуры способствуют получению высокой продуктивности. Однако недостаток во влагообеспеченности зачастую ограничивает здесь возможность получения большей или такой же продуктивности, как и на склонах холмов.

Таблица 2

Продуктивность семян у растений пшеницы, выращенных на различных элементах рельефа

Рельеф Продуктивность семян, ц/га Среднее за 6 лет

1980 г. 1981 г. 1982 г. 1983 г. 1984 г. 1985 г. Среднее Отклонение от средней по рельефу

Вершина 25,6 13,7 22,6 36,3 39,3 33,0 28,4 -1,2

Склоны: южный 26,7 18,1 22,1 36,6 47,0 45,4 32,6 +3,0

западный 33,1 17,2 25,1 33,0 44,1 49,2 33,6 +4,0

восточный 31,7 16,9 24,3 41,0 39,2 38,2 31,9 +2,3

Низина 17,6 12,7 14,3 26,3 29,6 27,9 21,4 -8,2

Среднее по рельефу 26,9 15,7 21,7 34,6 39,8 38,7 29,6

Сравнительный анализ многолетних данных по урожайности зерна у растений пшеницы, произраставших на различных склонах холмов, показал, что наиболее продуктивными были растения, выращенные

на западном склоне (33,6 ц/га), второе и третье место соответственно занимали растения южного и восточного склонов (32,6; 31,9 ц/га). Эти данные свидетельствуют о значительно большей прямой положительной связи урожайности зерна с температурой (рис.) среды, чем с влагообеспеченностью упомянутых элементов рельефа. Такое утверждение справедливо не только на основе анализа усредненных многолетних наблюдений, но оно подтверждается и данными по продуктивности семян в отдельно взятые годы.

В нижней части холма формируется наименьший урожай семян пшеницы (21,4 ц/га). В среднем за 6 лет в низине урожайность семян была на 8,2 ц/га ниже, чем в среднем по рельефу и на 12,2 ц/га ниже, чем на южном склоне. По сравнению с другими формациями рельефа, низина намного лучше обеспечена влагой, и столь существенное снижение урожайности, по-видимому, обусловлено исключительно большой кон-тинентальностью складывающегося здесь температурного режима.

Это негативное влияние температуры сказывается здесь уже в период прорастания семян (рис.) и в дальнейшем проявляется и на остальных этапах онтогенеза. К периоду уборки здесь сохраняется самое меньшее число растений на единицу площади - 417 шт. на кв. м (табл. 3) с относительно коротким колосом и низкой массой зерна (33,3 г масса 1000 зерен).

Таблица 3

Структура урожая зерна яровой пшеницы, выращенной на различных элементах рельефа

Рельеф Число продуктивных растений, шт. Число колосков в колосе, шт. Число зерен в колоске, шт. Масса 1000 зерен, г

Вершина 498 8,0 2,1 33,9

Склоны: южный 540 8,4 2,1 34,2

западный 546 8,6 2,1 34,6

восточный 458 8,9 2,2 35,0

Низина 417 7,7 2,0 33,3

Среднее по 492 8,3 2,1 34,2

рельефу

На другом прохладном элементе рельефа - восточном склоне - ситуация складывается иная. Прохладные условия здесь отчасти также изреживают посевы (458 шт. на кв. м), но меньшие, чем в низине перепады температуры дня и ночи создают благоприятные условия для формирования крупного колоса с хорошо выполненным зерном (35,0 г масса 1000 зерен). По уровню континентальности вершина занимает второе место после низины, но в отличие от последней, хорошо прогреваемая вершина зачастую испытывает недостаток во влаге. Вероятно, континентальность климата и недостаток влаги способствуют тому, что растения здесь изреживаются больше, чем на южном и западном склонах, а у сохранившихся из них формируется колос более короткий, с меньшей массой зерна, чем у растений, выращенных на других теплых элементах рельефа.

Таким образом, влияние микрорельефа на продуктивность растений велико, и оно должно быть учтено в практике растениеводства Иркутской области, так как в нем заключены немалые резервы увеличения продуктивности семян. Рациональное использование микроклимата рельефа является одним из условий повышения семенной продуктивности зерновых культур в Иркутской области.

Литература

1. Носатовский, А.И. Пшеница (биология) / А.И. Носатовский. - М.: Колос, 1965. - 568 с.

2. Шашко, Д.И. Агроклиматическое районирование СССР / Д.И. Шашко. - М.: Колос, 1967. - 335 с.