Прогноз погоды и урожайности сельскохозяйственных культур в Оренбургской области на предстоящий вегетационный период 2018 г

5. Экономическая эффективность полевого звена севооборота при различных системах основной обработки почвы

Приём основной обработки Средняя урожайность, ц/га з.е. Производственные затраты, тыс. руб/га Рентабельность,%

Плуг ПЛН-5-35 (контроль) 45,1 21,6 88

Плуг со стойками СибИМЭ 40,1 20,0 80

Плуг чизельный ПЧ-4,5 39,3 19.8 79

Комбинированный 40,8 19,3 90

Дискование БДТ-3 30,1 17,4 56

(табл. 4). Оценка экономической эффективности возделывания культур в звене занятого пара звена (табл. 5) показала более высокую рентабельность (90%) при комбинированной обработке почвы в сравнении с отвальной вспашкой.

Вывод. Наиболее эффективной системой основной обработки почвы в звене занятого пара является чередование обычной безотвальной обработки на глубину 20—22 см стойками СИБИМЭ под занятый пар, мелкая обработка на глубину 10—12 см чизельным плугом ПЧ-4,5 под озимую пшеницу и вспашка на глубину 20—22 см под озимую пшеницу после озимой пшеницы с уровнем рентабельности 90%.

Литература

1. Ревут И.Б., Соколовская Н.А., Васильев А.М. Структура и плотность почвы — основные параметры, кондиционирующие почвенные условия жизни растений // Пути регулирования почвенных условий жизни растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. С. 5—125.

2. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В. Оптимизация систем основной обработки почвы в полевых севооборотах на различных типах почв Центрального и Восточного Пред-

кавказья: монография. Ставрополь: АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2012. 168 с.

3. Желнакова Л.И., Хрипунов А.И., Федотов А.А. Эффективность чистых и занятых паров в условиях Ставропольского края // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 9. С. 26-30.

4. Морозов Н.А. Продуктивность зерновых севооборотов в условиях изменения климата / Н.А. Морозов, С.А. Лихо-диевская, А.И. Хрипунов, Е.Н. Общия // Земледелие. 2016. № 8. С. 8-11.

5. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В., Кобозев А.К. Обобщённая оценка дифференциации систем основной обработки почвы под культуры севооборота // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 8. С. 28-30.

6. Кудрин А.И., Раков А.Ю., Мамонтова Е.П. Оценка длины корней на единицу объёма почвы как решение задачи Бюффона // Доклады ВАСХНИЛ. 1987. № 10. С. 18-19.

7. Панченко О.В., Низовцев В.В. Формализм фрактальной геометрии в приложении к реальным разветвлённым структурам // Почвоведение. 2001. № 6. С. 685-692.

8. Желнакова Л.И. Основные элементы водного баланса почвы на чёрном пару в крайне засушливой зоне Ставропольского края // Интенсивные технологии возделывания озимой пшеницы на Ставрополье: сб. науч. тр. СНИИСХ. Ставрополь, 1989. С. 174-190.

9. Болокан Н.И. Исследование воздействия сельскохозяйственных культур и агротехнических приемов на водопроницаемость почвы: автореф. канд. с.-х. наук. Кишинев, 1981. 25 с.

10. Чистые и занятые пары / Под ред. В.М. Пенчукова. Ставрополь: Кн. из-во, 1986. 158 с.

Прогноз погоды и урожайности сельскохозяйственных культур в Оренбургской области на предстоящий вегетационный период 2018 г.

А.А. Неверов, к.с.-х.н., ФБГНУ ФНЦ БСТ РАН

Главной задачей сельского хозяйства РФ, и в первую очередь растениеводства, является снабжение населения необходимыми продуктами питания, формирование стратегических ресурсов продовольствия в целях обеспечения продовольственной безопасности страны.

В Российской Федерации, от Центрального Поволжья и до Урала, преобладает сухой степной климат. Средние июльские температуры воздуха достигают +21—23°С. Годовая сумма осадков снижается до 300 мм. Испаряемость превышает сумму осадков в 2—3 раза [1].

Наиболее засушливыми регионами страны являются Астраханская, Волгоградская, Оренбургская области и Республика Калмыкия. Возможности орошения в этих регионах ограничены, и продук-

тивность посевов в значительной степени зависит от погодных условий. Характерными особенностями климата данных территорий являются недостаточное и неустойчивое атмосферное увлажнение в сочетании с экстремально высокими температурами и низкой относительной влажностью воздуха в летний период.

Сильная зависимость урожая сельскохозяйственных культур от изменений погоды в засушливых регионах предопределяет актуальность прогнозирования предстоящих погодных условий и возможную продуктивность посевов сельскохозяйственных культур в целях снижения убытков от повреждающих факторов и оптимизации агротехнологий путём своевременного принятия управленческих решений [1—5].

Для задач прогнозирования метеорологических факторов и урожайности сельскохозяйственных

культур с заблаговременностью до года и более важно учитывать так называемые непериодические изменения погоды, связанные с изменением активности Солнца, угловой скорости вращения Земли, угла наклона земной оси, в отличие от суточных и годичных изменений, обусловленных осевым вращением Земли и изменением положения планеты на орбите в течение года. На самом деле непериодические изменения погоды происходят под влиянием наложения циклических факторов, а интегральная составляющая имеет характер непериодических изменений. Знания природы цикличности этих факторов позволяют продолжить их во времени и успешно решать проблемы прогнозирования.

Целью исследования является прогноз среднерайонной урожайности сельскохозяйственных культур и погодных условий вегетационного периода в Оренбургском районе Оренбургской области на основе совершенствования существующих и создания новых методов долгосрочного прогнозирования с заблаговременностью не менее 2—3 мес. до начала полевых работ для принятия стратегических решений по управлению агротехнологиями в условиях изменяющегося климата.

Материал и методы исследования. В исследовании использовали статистические методы анализа временного ряда. Метод — это инструмент для анализа, не более того. Одни методы известны давно, другие появились совсем недавно на основе искусственного интеллекта. Общее у всех методов — моделирование природных процессов на основе стохастических (вероятностных) связей. Это означает, что одному и тому же набору независимых переменных (предикторов) соответствует некоторое подмножество зависимых переменных (откликов), которые будут формировать дисперсию результативного признака. Поэтому стохастическая модель всегда содержит ошибку. Задача исследователя — минимизировать величину этой ошибки.

По результатам предшествующих исследований 2011—2017 гг. наиболее достоверным в условиях Оренбургской области показал себя метод остаточных отклонений в совокупности с методом наложения эпох, детально описанный в работах А.Ф. Игуменцева, Д.М. Хомякова, А.Н. Полевого [6—8]. Прогнозирование урожайности осуществляется с учётом двух составляющих временного ряда: тренда и отклонений урожайности от сложившейся тенденции. Сумма двух полученных таким образом способов прогнозов даёт суммарный прогноз урожайности.

Наряду с методом остаточных отклонений в работе использованы дополнительно три метода в программе Statistica: анализ временных рядов в задачах регрессии на независимые предикторы, автокорреляционный анализ в нейронных сетях и множественная регрессия на предикторы-предвестники событий.

Результаты исследования. Многолетний опыт по разработке методов долгосрочного прогнозирования позволяет нам сделать выводы о некоторых ограничениях, присущих статистическим методам анализа временных рядов.

Более успешно для Оренбургской области удаются долгосрочные прогнозы с заблаговремен-ностью до 12 мес.: урожайности зерновых культур, подсолнечника и кукурузы, среднедекадной температуры воздуха вегетационного периода. По осадкам прогнозы маловероятны по причине нерепрезентативности метеорологических наблюдений, поскольку осадкомеры установлены на редких для области метеопостах, как правило, один осадкомер на несколько административных районов, а осадки имеют ограниченно локальный характер. Для отражения реальной картины осадков необходимо иметь хотя бы один осадкомер на 5—6 км2 территории.

Наш многолетний опыт позволяет сделать следующие выводы: прогнозировать можно «не всё, не везде и не всегда».

«Не всё» — на коротких рядах наблюдений меньше 60 лет, а также на рядах с недостоверной информацией прогноз получить почти невозможно.

«Не везде» — в зависимости от местоположения территории не все ряды прогнозируются, даже если они достоверны. Почему это происходит? Есть предположение, что данный временной ряд состоит из различных генеральных совокупностей и не является однородным, вторая гипотеза говорит о размытости в данной точке природных факторов. В качестве примера можно назвать Бузулукский район, где прогнозы урожайности маловероятны. И в то же время есть территории, где вероятность прогноза очень высока — это зона Оренбургского и Саракташского районов, п. Чебеньки.

«Не всегда» — если в прошлом получился прогноз по какому-либо показателю и его достоверность высока по формальным критериям, то в настоящем прогноза может и не быть, что оценивается по тестовой выборке и внешнему тесту. Почему это происходит, пока неизвестно.

Таким образом, прогноз возможен в определённых точках, которые устанавливаются только опытным путём в течение ряда лет. Такие точки по аналогии можно назвать реперными, именно они позволяют представить картину прогноза в виде сценария.

Из нашего опыта прогнозирования 2011—2017 гг. известно, что наибольшая вероятность прогнозов — до 85% по урожайности сельскохозяйственных культур и среднесуточной температуре воздуха наблюдалась в Оренбургском районе Оренбургской области. Поэтому для решения задач прогнозирования использованы ряды наблюдений по среднерайонной урожайности традиционных зерновых культур за период 1935—2017 гг., подсолнечника — 1944-2017 гг. и кукурузы - 1950-2017 гг. (табл. 1).

1. Урожайность сельскохозяйственных культур в Оренбургском районе Оренбургской области

в 2007—2017 гг. и прогноз на 2018 г., ц/га

Сельскохозяйственная культура Урожайность Отношение прогнозной урожайности к уровню 2017 г., %

средняя, 2007-2017 гг. фактическая, 2017 г. прогнозная, 2018 г.

Озимая рожь 14,0 13,4 9 - 11 67 - 82

Ячмень яровой 8,6 13,7 4 - 5 29 - 37

Пшеница яровая 7,4 11,6 4 - 5 35 - 43

Просо 6,8 6,3 2 - 3 32 - 48

Подсолнечник на семена 8,0 9,7 5 - 7 52 - 72

Кукуруза (зелёная масса) 67,0 37,3 45 - 60 120 - 160

Кукуруза (зерно), п. Нежинка* 23,0 16 19 - 21 119 - 130

Примечание: * — урожайность по опытному полю Оренбургского НИИСХ

2. Прогноз метеорологических условий вегетационного периода по г. Оренбургу в 2018 г.

Декада, мес. Среднесуточная температура воздуха, °С Осадки, мм

прогноз норма прогноз норма

03.04 10,0 10,4 - 10

01.05 02.05 03.05 11,8 16,6 22,2* 13,2 16,2 16,8 18-20* 27

01.06 02.06 03.06 19,3 20,3 20-22 17,8 20,4 20,8 20-30* 37

01.07 02.07 03.07 22,4 23-25 20-22 21.4 21,7 21.5 40-60 39

01.08 02.08 03.08 20-22 23,1 17,9 21,2 19,6 18,4 - 30

Примечание: * — прогноз маловероятен

В формировании прогноза применялись все перечисленные выше методы моделирования. Прогнозная урожайность представлена средней арифметической из ансамбля лучших по формальным критериям моделей. Прогноз лучше воспринимается, если сравнить величину урожайности сельскохозяйственных культур с фактическими результатами, полученными в прошлом году, и средней урожайностью за последние 11 лет.

Для лучшего представления предстоящих условий и понимания тенденций изменения урожайности относительно результатов в прошлом использованы ряды наблюдений урожайности сельскохозяйственных культур, различающиеся между собой по продолжительности вегетации и биологическим особенностям роста и развития растений.

В целом урожайность ранних зерновых культур и подсолнечника в 2017 г. превзошла средний уровень по Оренбургскому району и составила 13,7 ц с 1 га у ячменя против 8,6 ц за период 2007—2017 гг., у пшеницы яровой — 11,6 и 7,4 ц, у подсолнечника — 9,5 и 8,0 ц с 1 га соответственно. На уровне среднемноголетних значений сформировалась продуктивность посевов озимой ржи и проса. Ниже среднего наблюдалась урожайность зелёной массы у кукурузы — всего 37 ц с 1 га и 16 ц зерна с га на опытном поле Оренбургского НИИСХ рядом с п. Нежинка того же района.

Прогноз урожайности основных зерновых культур и подсолнечника на 2018 г. показывает значительное снижение урожайности зерна относительно среднемноголетних значений и уровня 2017 г. Больше всех могут пострадать ячмень, пшеница яровая и просо, урожайность которых возможна на уровне 4—5 ц с 1 га у ранних зерновых и 2—3 ц — у проса, что примерно составляет 1/3 часть от уровня 2017 г. В меньшей степени может пострадать озимая рожь с урожайностью 9—11 центнеров с 1 га, или 67—82% от уровня 2017 г., и подсолнечник на семена — 5—7 ц с 1 га (52—72%).

Весьма вероятен рост урожайности кукурузы на зелёную массу относительно уровня 2017 г. до 120—160% при урожае зелёной массы 45—60 ц с 1 га и урожайности зерна на опытном поле ОНИИСХ - до 119-130% на уровне 19-21 ц зерна с 1 га.

Для земледельца важно знать не только уровни возможного урожая сельскохозяйственных культур, но и предстоящие погодные условия, что позволит своевременно принимать управленческие решения для корректировки технологий их выращивания.

В таблице 2 показан прогноз на 2018 г. по г. Оренбургу среднедекадной температуры воздуха за период с третьей декады апреля по третью декаду августа включительно и суммарного помесячного

количества осадков за май, июнь и июль в сравнении с многолетними нормами этих показателей.

В ранневесенний период температура воздуха ожидается ниже нормы на 0,4—1,4°С: в третьей декаде апреля — 10°С, в первой декаде мая — 11,8°С.

В третьей декаде мая возможен переход температуры воздуха от низких до высоких значений. В первую и вторую декады июня температура воздуха будет составлять 19,3 и 20,3°С соответственно, что близко к норме. В третьей декаде июня может наблюдаться рост температуры до 20—22°С, далее в первую, и особенно во вторую декады июля, температура может достичь экстремально высоких значений для растений, более 22°С. В третью декаду июля и первую декаду августа возможно снижение температуры до нормальных значений — 20—22°С. Аномально жаркой может быть вторая декада августа, при норме 19,6°С рост температуры может достичь 23,1°С с последующим снижением температуры до 17,9°С к третьей декаде августа.

По осадкам прогноз на май — 18—20 мм при норме 27 мм, июнь — 20—30 (норма 37 мм), июль 40—60 мм при норме 39 мм. Недостаточное количество осадков в начальный период роста и развития растений и хорошее атмосферное увлажнение в июле от одной до полутора норм лучшим образом может быть использовано кукурузой на формирование урожая, что подтверждается прогнозом более высокой урожайности зелёной массы и зерна кукурузы на предстоящий год.

Выводы. Прогноз урожайности сельскохозяйственных культур, а также метеорологических условий вегетационного периода Оренбургского района на основе современных знаний цикличности солнечной активности формирует представление о

предстоящих неблагоприятных условиях для роста и развития растений в 2018 г. Учитывая невысокий прогнозный уровень урожайности зерновых культур, необходимо увеличить площадь посевов подсолнечника на семена и кукурузы на зерно и зелёную массу. Для обеспечения животноводства грубыми кормами желательно предусмотреть дополнительно июльские посевы суданской травы. Норму высева семян ячменя и яровой пшеницы в условиях недостаточного увлажнения целесообразно снизить на 10-15% относительно рекомендованных.

Литература

1. Неверов А.А. Современные тенденции изменения урожайности зернофуражных культур в Оренбургской области // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 3 (86). С. 125-130.

2. Неверов А.А. Современные тенденции изменения климата в Оренбургской области // Вестник мясного скотоводства. 2015. № 1 (89). С. 117-121.

3. Неверов А.А. Математическое моделирование связей урожая озимой ржи с погодноклиматическими условиями в центральной зоне Оренбургской области (цикл статей по теме «Исследования методами нейросетевого анализа влияния региональных изменений климата на продуктивность агрофитоценозов») // Вестник мясного скотоводства. 2015. № 3 (91). С. 125-131.

4. Неверов А.А. Роль погодно-климатических факторов восточной зоны Оренбуржья в формировании урожая проса // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. 3: 9 с. [Электр. ресурс]. URL://http://elmag.uran.ru:9673/ magazine/Numbers/2017-3/Articles/AAN-2017-3.pdf).

5. Неверов А.А. Влияние погодных факторов на продуктивность ячменя в восточной зоне Оренбургской области // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. 3: 8 с. [Электр. ресурс]. URL:// http://elmag.uran.ru:9673/ magazine/Numbers/2017-3/Articles/NAA-2017-3.pdf).

6. Игуменцев Н.Ф., Хомяков Д.М. Погодные условия и эффективность удобрений: математическое моделирование продуктивности агроценозов. М.: Изд-во МГУ, 1988. 37 с.

7. Игуменцев А.Ф. Цикличность погоды и прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур / А.Ф. Игуменцев, Н.Г. Шикота, Э.К. Лазуренко, Г.Ф. Григоренко. Луганск, 1990. 48 с.

8. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 319 с.

Видовое разнообразие и эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в хозяйствах Оренбургской области

Г.В. Петрова, д.с.-х.н., профессор, С.В. Сорокун, соискатель, А.В. Попов, аспирант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; Г.К. Дускаев, д.б.н., Г.И. Левахин, д.с.-х.н., профессор, Б.С. Нуржанов, к.с.-х.н, ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН

В современных условиях кормовая база животноводства основывается на концентрированных, грубых, сочных и зелёных кормах с пахотных земель, а также на природных кормовых угодьях. Главное направление, по которому развивается кормопроизводство, — это улучшение полноценного кормления, широкое внедрение прогрессивных технологий, рациональное использование отходов растениеводства, снижение себестоимости кормов [1, 2].

Материал и методы исследования. В основе прогрессивных технологий возделывания кормо-

вых культур лежат комплексная интегрированная система защиты растений от сорняков, вредителей и болезней, применение расчётных доз удобрений на запланированный урожай, использование высокопроизводительных машин, новые формы организации и оплаты труда с учётом конечных результатов [3, 4].

Цель исследования — оценка распространённости и эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в Оренбургской области.

Результаты исследования. Был проведён анализ посевных площадей и валовых сборов сельскохозяйственных культур в Оренбургской области с 2012 по 2016 г., а также количества внесённых минеральных удобрений (рис.) [5, 6].