Оценка урожайности и качества зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае с использованием данных дистанционного зондирования Земли

влаги в почве, что положительно влияет на полевую всхожесть семян озимой пшеницы. При выпадении обильных осадков большое количество растительных остатков не позволяет провести качественную заделку семян в почву, что приводит к снижению их полевой всхожести. Поэтому в дальнейших исследованиях необходимо определить оптимальное количество растительных остатков, находящихся на поверхности почвы перед посевом озимой пшеницы, и изучить рабочие органы сеялок прямого посева, способные разрезать сырые растительные остатки и качественно заделывать семена высеваемых растений в почву.

В течение всего периода вегетации самую большую вегетативную массу формируют растения озимой пшеницы при посеве после гороха, сои и эспарцета. Самую маленькую надземную массу имеет повторный посев озимой пшеницы, который больше засорён и сильнее поражается листостебельными болезнями, чем по другим предшественникам. Поэтому не следует сеять озимую пшеницу после озимой пшеницы при её возделывании без обработки почвы.

Литература

1. Дридигер В.К. Экономическая эффективность технологии N0-1111 в засушливой зоне Ставропольского края / В.К. Дридигер, А.Ф. Невечеря, И.Д. Токарев [и др.] // Земледелие. 2017. № 3. С. 16-19.

2. Гилёв С.Д., Замятин А.А., Курлов А.П. Эффективность прямого посева в Зауралье // Земледелие. 2014. № 6. С. 19—22.

3. Дридигер В.К. Практические рекомендации по освоению технологии возделывания сельскохозяйственных культур без обработки почвы в засушливой зоне Ставропольского края. Саратов: Амирит, 2016. 82 с.

4. Павлов С.А., Попов А.С. No-till технологическая перспектива повышения продуктивности озимой пшеницы (обзор) // Зерновое хозяйство России. 2017. № 5 (53). С. 56—60.

5. Бадахова Г.Х., Кнутас А.В. Ставропольский край: современные климатические условия. Ставрополь: ГУП СК «Краевые сети связи», 2007. 272 с.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропром-издат, 1985. 351 с.

7. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.

8. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / Госагропром СССР, Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. М., 1989. Вып. 2. 194 с.

9. Косолап Н.П., Андерсон Р. Растительные остатки и контроль сорняков в технологии No-till // Зерно. 2008. № 4. С. 31-80.

10. Прутенская Н.И., Юрчак Л.Д., Сорока М.А. Физиологически активные вещества микроорганизмов и разлагающихся растительных остатков // Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в фитоценозах / Под ред. А.М. Грод-зинского. Киев: изд-во «Наукова думка», 1970. Вып. 1. С. 218-222.

11. Дридигер В.К., Попова Е.Л. Аллелопатическое влияние растительных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 5 (43). С. 64-67.

12. Guenzi W.D., McCalla Т.М. Inhibition of germination and seedling development by crop residues, Soil Sci. Soc. Amer., Proc., 26, 456-458 (1962).

13. Guenzi W.D., McCalla Т. М., Phenolic acids in oats, wheat, sorghum, and corn residues and their phytotoxicity, Agron. J., 58, 303-304 (1966).

Оценка урожайности и качества зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае с использованием данных дистанционного зондирования Земли

И.Г. Сторчак, к.с.-х.н, Ф.В.Ерошенко, д.б.н., Е.О.Шестако-

ва, аспирантка, ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ

Урожайность — интегральный показатель, который аккумулирует состояние растений в течение их роста и развития. Поэтому продукционный процесс в первую очередь определяется условиями выращивания [1]. Следовательно, разработка системы, позволяющей проводить объективный контроль состояния посевов, — важная и актуальная задача, решение которой даёт возможность не только оценивать ход формирования урожая, оперативно проводить мероприятия по уходу за посевами, но и более точно прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур. Важность такой системы многократно увеличится, если она позволит давать усреднённую характеристику состояния всех полей определённой культуры на территории таких административных единиц, как район, почвенно-климатическая зона и Ставропольский край в целом.

В последние года для этих целей стали использовать данные дистанционного зондирования Земли [2—4], тем более что в настоящее время

существует возможность получать такие данные не только для отдельной точки, но и для полей, районов и края или области в целом [5]. Отмечается, что существует связь между вегетационным индексом NDVI и урожайностью сельскохозяйственных культур, в частности озимой пшеницы [6, 7]. Поэтому целью исследования было установить связь между данными дистанционного зондирования Земли, урожайностью и качеством зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае, что позволит контролировать ход формирования будущего урожая.

Материал и методы исследования. Работа выполнена в ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр». В качестве объектов исследования служили посевы озимой пшеницы Ставропольского края. Данные дистанционного зондирования Земли (вегетационный индекс NDVI) были получены с использованием архива сервиса «VEGA» Института космических исследований РАН. Также в работе использовали данные Ставропольского статуправления.

Результаты исследования. Полученные с помощью сервиса «VEGA» данные NDVI для каждого года мы связали с определёнными фазами роста и

развития. Это было сделано с учётом продолжительности этапов органогенеза, исходя из того, что максимум NDVT соответствует фазе колошения. Далее были проанализированы урожайные данные и NDVT озимой пшеницы в Ставропольском крае. Было установлено, что почти во все фазы роста и развития, начиная с возобновления весенней вегетации и заканчивая полной спелостью, существует положительная корреляционная связь между урожайностью и NDVT (рис. 1).

Следует отметить, что в конце репродуктивного периода нами получены довольно высокие значения Rcorr. = 0,48 и 0,40. С нашей точки зрения, это может быть связано с тем, что к фазе полной спелости в растениях озимой пшеницы хлорофилл, у которого максимум поглощения находится в красной области спектра, практически отсутствует. Как следствие, NDVT их посевов в основном определяется величиной коэффициента отражения в инфракрасной части спектра. Поэтому чем больше общая биомасса посева, а следовательно, и площадь отражающей поверхности, тем больше вегетационный индекс NDVT. Как правило, у более мощно развитого посева более высокая урожайность зерна.

Всё это позволяет проводить мониторинг хода формирования урожайности в течение вегетации. Если строить график зависимости прогнозируемой урожайности от фазы развития в течение всей вегетации, то получим кривую, которая будет отражать влияние складывающихся условий на продукционный процесс озимой пшеницы для всей территории края (рис. 2).

Если к полученному графику добавить динамику изменений температуры воздуха со сдвигом на время ответной реакции растений (7—10 дней), то можно заметить, что она по характеру изменений совпадает с прогнозируемой урожайностью в

начальный период роста и развития. Это объясняется тем, что с начала возобновления весенней вегетации основным лимитирующим фактором для растений является температурный режим, так как влагообеспеченность посевов в этот период, как правило, достаточная (накопленная влага за зимний период).

Таким образом, предложенный способ оценки динамики продуктивности в течение вегетации позволяет контролировать ход формирования урожая сельскохозяйственных культур для такой большой территории, как Ставропольский край. Аналогично такую методологию можно использовать и для отдельных районов, и для почвенно-климатических зон.

Показателей качества зерна озимой пшеницы достаточно много и они представлены государственными стандартами, но для характеристики урожая на таких больших территориях, как район и край (область), применяются следующие (выраженные в %): количество зерна 2-го и 3-го классов; а также количество продовольственного зерна в общем урожае.

Исследование показало (табл.), что максимальная обратная связь NDVI с количеством зерна 2-го и 3-го классов наблюдалась в фазу формирования зерновки (коэффициент корреляции -0,82, коэффициент детерминации 0,68), а с количеством продовольственного зерна — в фазы колошения и цветения (коэффициент корреляции -0,76, коэффициент детерминации 0,58). Следовательно, для Ставропольского края появляется возможность с достаточно высокой степенью достоверности прогнозировать качество зерна озимой пшеницы будущего урожая, начиная с возобновления весенней вегетации и вплоть до фазы восковой спелости.

0,52 0,56 0,60 0,61 0,63 0,70 0,78 0,86 0,84 0,72 0,60 0,52 0,48 0,40

I

43 42 41 40 39 38 37 36

Коэффициент корреляции межлу урожайностью и МПVI 41,6 41,6 \ 412 X»-О.-^ ' 412 \ а 40,7 4P.fi./ / О

\_4P.4—** 40,5

/ 38,3

\ ^437,6

Фазы рдавития озимой пшеницы

Ш/////^/////

V//

Прогноз урожайности -д5''

ч>-Температура воздуха со смещением

Рис. 1 - Коэффициент корреляции между урожайностью и озимой пшеницы в Ставропольском крае

Рис. 2 - Динамика прогнозируемой урожайности озимой пшеницы в Ставропольском крае, 2016 г.

Связь показателей качества зерна с NDVI посевов озимой пшеницы в Ставропольском крае в различные фазы роста и развития

Фаза развития Для количества зерна 2-го и 3-го классов Для количества продовольственного зерна

коэффициент корреляции коэффициент детерминации коэффициент корреляции коэффициент детерминации

Возобновление весенней вегетации -0,60** 0,36 -0,69** 0,48

Весеннее кущение -0,59** 0,35 -0,71** 0,50

Конец весеннего кущения -0,55** 0,3 -0,68** 0,46

Начало выхода в трубку -0,56** 0,31 -0,67** 0,45

Выход в трубку -0,60** 0,36 -0,66** 0,44

Трубкование -0,60** 0,36 -0,60** 0,36

Стеблевание -0,72** 0,52 -0,72** 0,53

Колошение -0,75** 0,56 -0,76** 0,58

Цветение -0,77** 0,59 -0,76** 0,58

Формирование зерновки -0,82** 0,68 -0,73** 0,53

Молочная спелость -0,76** 0,58 -0,60** 0,36

Молочно-восковая спелость -0,70** 0,49 -0,57** 0,33

Восковая спелость -0,60** 0,36 -0,52** 0,27

Примечание: **—коэффициенты корреляции значимы для р=0,01

Кроме того, если по уравнениям регрессии для каждой фазы роста и развития рассчитать значения величин количества зерна 2-го и 3-го классов, а также количества продовольственного зерна и построить их динамику в течение вегетации, то полученный таким образом график будет отражать ход формирования качества зерна озимой пшеницы для всей территории Ставропольского края.

На процесс накопления запасных белков в зерне значительное влияние оказывают такие климатические факторы, как влагообеспечен-ность, температура воздуха и инсоляция, которые изменяются в течение вегетации растений озимой пшеницы. Кроме того, изменения одного фактора в определённый период роста и развития проходит на фоне изменений других. Поэтому график динамики прогнозируемого качества имеет вид неоднородно

меняющейся кривой. В то же время тенденция изменения рассматриваемых показателей указывает на то, что в 2016 г. формирование качества зерна озимой пшеницы характеризовалось его снижением вплоть до уборки урожая, о чём свидетельствуют линии тренда.

Получение высокобелкового урожая озимой пшеницы возможно, если в период налива зерна растения хорошо обеспечены азотом, ограничены во влаге при повышенных температурах воздуха, обеспечены интенсивной богатой ультрафиолетовыми лучами фотосинтетически активной радиацией. Умеренный дефицит влаги и повышенная температура, с одной стороны, активизируют нитрификационную деятельность в почве, что способствует обогащению её азотом, с другой — усиливают дыхание в растениях, которое сопро-

вождается расходом углеводов [8, 9]. Эти два процесса способствуют биосинтезу аминокислот и, как следствие, повышению содержания белка в зерне и улучшению его качества.

По данным гидрометцентра Ставропольского края, весенне-летний период 2016 г. характеризовался значительным выпадением осадков. Так, в марте средняя сумма осадков по краю составляла 39 мм (142% от климатической нормы), в мае — 95 мм (165% от нормы), в июне — 102 мм (131% от нормы) и в июле — 91 мм (156%). Таким образом, весь период роста и развития озимой пшеницы проходил в условиях переувлажнения.

Всё это нашло отражение в динамике прогнозируемого качества зерна озимой пшеницы в 2016 г. на Ставрополье. Так, если в период весенней вегетации прогноз зерна 2-го и 3-го классов составлял 27,0% и продовольственного зерна 76,1, то к концу вегетации эти показатели снизились до 18,2 и 72,8% соответственно. Следует отметить, что по факту в Ставропольском крае в 2016 г. было собрано 17,7% зерна 2-го и 3-го классов, а продовольственного — 69,7%.

Вывод. Для Ставропольского края существует возможность использования вегетационного индекса NDVI как для прогноза урожая и качества зерна озимой пшеницы, так и для объективного контроля хода их формирования для таких территорий, как край или область.

Литература

1. Ерошенко Ф.В. Фотосинтетическая продуктивность растений озимой пшеницы высокорослых и низкорослых сортов: дисс. ... докт. биол. наук / ГОУВПО «Воронежский государственный университет». Воронеж, 2011.

2. Куссуль Н.Н. Регрессионные модели оценки урожайности сельскохозяйственных культур по данным MODIS / Н.Н. Куссуль, А.Н. Кравченко, С.В. Скакун [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 95-107.

3. Сторчак И.Г., Ерошенко Ф.В.Использование NDVI для оценки продуктивности озимой пшеницы в Ставропольском крае // Земледелие. 2014. № 7. С. 12-15.

4. Муратова Н.Р., Терехов А.Г. Опыт пятилетнего оперативного мониторинга сельскохозяйственных угодий Северного Казахстана с помощью спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Т. 4. № 2. С. 277-283.

5. Лупян Е.А. Спутниковый сервис мониторинга состояния растительности («ВЕГА») / Е.А. Лупян, И.Ю. Савин, С.А. Барталев [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 190-198.

6. Майорова В.И. Контроль состояния сельскохозяйственных полей на основе прогнозирования динамики индекса NDVI по данным космической мультиспектральной и гиперспектральной сьёмки / В.И. Майорова, А.М. Банников, Д.А. Гришко [и др.] // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2013. № 7. С. 199-228.

7. Брыксин В.М., Евтюшкин А.В., Рычкова Н.В. Прогнозирование урожайности зерновых культур на основе данных дистанционного зондирования и моделирования биопродуктивности // Известия Алтайского государственного университета. 2010. № 1-2. С. 89-93.

8. Кулинцев В.В. Система земледелия нового поколения Ставропольского края / В.В. Кулинцев, Е.И. Годунова, Л.И. Желнакова [и др.]. Ставрополь: АГРУС - Ставроп. гос. аграрного ун-та, 2013. 520 с.

9. Кулинцев. В.В. Рекомендации по научно обоснованному уходу за посевами озимой пшеницы для повышения урожайности зерна и его качества. В.В. Кулинцев, Е.И. Годунова, И.В. Нешин [и др.]. Ставрополь, 2014.

Влияние гуминового препарата на продуктивность озимой пшеницы при возделывании на чернозёме обыкновенном

В.А. Лыхман, к.б.н, Е.А. Полиенко, к.б.н, М.Н. Дубинина,

мл.н.с., ФГБНУ ФРАНЦ; О.С.Безуглова, д.б.н., профессор, A.B. Горовцов, к.б.н, ФГБНУ ФРАНЦ, ФГАОУ ВО Южный ФУ; П.Д. Павлов, аспирант, A.B. Демидов, соискатель, ФГАОУ ВО Южный ФУ

В практике возделывания озимой пшеницы общепринятым является применение гербицидов в период возобновления весенней вегетации. Засорение посевов на ранних этапах может представлять значительную угрозу прежде всего из-за сниженной конкуренции культурных растений за элементы питания и влагу. Внесённые с осени удобрения могут быть в значительной степени поглощены сорняками, которые в случае своей успешной перезимовки будут лучше развиты и менее чувствительны к гербицидам. В таких случаях требуется увеличение дозировки гербицидных препаратов, хотя и это не всегда обеспечивает желаемый результат. Как правило, среди осенних сорняков преобладают двудольные, и поэтому оптимальным решением защиты озимых зерновых на

ранних этапах является применение гербицидов из класса сульфонилмочевин. Эта группа гербицидов на щелочных и тяжёлых по гранулометрическому составу почвах обладает высоким риском токсического эффекта. В первую очередь токсический эффект сказывается на микроорганизмах ризосферы и косвенно — на продуктивности озимой пшеницы. Гуминовые препараты способствуют лучшему развитию растений, особенно их корневых систем; усиливают интенсивность корневых выделений и, как следствие, повышают биологическую активность в ризосферной зоне, что способствует более полному усвоению элементов питания как из почвенных запасов, так и из удобрений [1].

Материал и методы исследования. Объектом исследования являлся гуминовый препарат ВЮ-Дон, который получают путём щелочной экстракции из вермикомпоста. Место проведения полевых опытов — стационар ФГБНУ «ФРАНЦ», поле № 73. Схема опыта приведена в таблице 1. Влажность почвы при посеве была оптимальная, разделка почвы хорошая, перерывов в посеве не было.