Влаго- и теплообеспеченность периода вегетации кукурузы и ее урожайность в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края

УДК 633.15.551.5:631.55

Влаго- и теплообеспеченность периода вегетации кукурузы и ее урожайность в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края

В.Н. БАгРИНцЕВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом

Всероссийский научно-исследовательский институт кукурузы, ул. Ермолова, 14 «Б», Пятигорск, Ставропольский край, 357528, Российская Федерация

В статье представлен анализ климатических показателей за вегетационный период кукурузы (май-сентябрь) с 1996 по 2014 гг. и ее урожайности в опытах, проведенных во ВНИИ кукурузы. В среднем за годы исследований сумма осадков за май-сентябрь составила 415,6 мм, по сравнению со среднемноголетним значением за 1935-1956 гг., она увеличилась на 113,6мм(37,6%). Количество осадков в мае возросло на 3,3 мм (4,7%), в июне - на 44,4 мм (55,5%), в июле - на 27,4 мм (43,5%), в августе - на 8,7 (18,9%), в сентябре - на 29,8 мм (69,3%). По годам влагообеспеченность периода вегетации кукурузы была нестабильной, сумма осадков колебалась от 639,5 до 195,5 мм при коэффициенте вариации 32,45%. Варьирование по месяцам было следующим: в мае - 92,18%; июне - 50,11%; июле -63,95%; августе - 103,14%; сентябре -65,88%. Изменения наблюдали и в температурном режиме, среднесуточная температура воздуха за май - сентябрь в 19962014 гг. составила 18,5оС и была выше, чем многолетняя, на 0,2 оС. При этом сумма температур выше +10 оС увеличилась с 2797 оС до 2849 оС (на 52 оС, или 1,9%). Между урожайностью зерна кукурузы в среднем по гибридам разных групп спелости за период 1996-2014 гг. и осадками в июле установлена существенная (коэффициент корреляции 0,79) зависимость: У = 4,47 + 0,023х. Урожайность зерна кукурузы в среднем по гибридам разных групп спелости составила 6,57 т/га при коэффициенте вариации 26,0%. Наибольший сбор зерна всех гибридов отмечен в 2004 и 2013 гг., когда средняя урожайность по всем группам спелости составила 9,43 т/га. В среднем за 5 засушливых лет (1998, 1999, 2000, 2006, 2007гг.) она снижалась до 4,38 т/га (в 2,2 раза).

Ключевые слова: климат, осадки, температура воздуха, кукуруза, урожай зерна, зависимость.

Для цитирования: Багринцева В.Н. Влаго- и теплообеспеченность периода вегетации кукурузы и ее урожайность в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края // Земледелие. 2016. № 1. С. 35-37.

Результаты исследований состояния климата Ставрополья за последние два десятилетия учеными СНИИСХ свидетельствуют о его потеплении и изменении влагообеспеченности. Установлен факт роста ГТК в северозападных районах роегиона и повышения аридности на Ставропольском плато и юго-востоке. Выявлено изменение границ и площадей агроклиматических районов, увеличение зон с очень жарким летом [1, 2].

Изменения агроклиматических условий требует корректировки элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур [3].

Кукуруза - одна из наиболее распространенных в Ставропольском крае пропашных культур. Климатические условия весенне-летнего периода в зоне достаточного увлажнения региона в целом благоприятны для ее возделывания. Однако в ряде лет отмечаются дефицит осадков, повышенный температурный режим, низкая относительная влажность воздуха, что в комплексе существенно снижает урожай зерна. Из метеорологических факторов в наибольшей степени на продукционный процесс растений кукурузы влияют осадки, выпадающие во время вегетации и в первую очередь в июле. Недостаток осадков при высоких значениях температуры

воздуха вызывает уменьшение его влажности, что во время цветения кукурузы снижает жизнеспособность пыльцы. В итоге возникает череззер-ница и бесплодие початков, сокращается урожай зерна [4, 5, 6].

В зоне достаточного увлажнения Ставропольского края при оптимальном сроке сева кукурузы (10-25 апреля) всходы появляются в последних числах апреля или начале мая. Вегетационный период растений длится с мая по сентябрь. Цветение гибридов разных групп спелости наступает в первой-второй декадах июля. Критический период по влагообеспеченности, сильно влияющий на урожайность зерна кукурузы, - две недели до и две недели после цветения. У раннеспелых, среднеранних, среднеспелых и среднепоздних гибридов он попадает на июль.

Знание направления изменений основных климатических показателей - очень важное условие для совершенствования сортового ассортимента и агротехники культурных растений.

Цель исследований - анализ основных климатических показателей и их взаимосвязи с урожайностью кукурузы за последние 19 лет.

Исследования проведены в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края на опытном поле ВНИИ кукурузы в 1996-2014 гг. Количество осадков и среднесуточную температуру воздуха отмечали на метеостанции института. Средние многолетние значения климатических показателей за 1935-1956 гг взяты из справочника [7] по г. Пятигорск.

Для выявления зависимости от погодных условий проанализированы данные об урожайности гибридов разных групп спелости, полученные в опытах по изучению сроков сева и

1. Характеристика погодных условий в годы проведения опытов

Год Осадки, мм Температура, оС ГТК

май-сентябрь июль сумма за май-сентябрь средняя за июль

1996 350,4 77,6 2755 22,3 1,27

1997 417,3 182,4 2722 20,4 1,53

1998 211,1 26,6 3193 21,7 0,66

1999 431,0 43,0 2751 22,5 1,57

2000 591,2 27,0 3213 28,4 1,84

2001 624,1 61,5 3168 23,4 1,97

2002 584,0 86,0 2923 23,2 2,00

2003 417,9 144,8 2893 21,5 1,44

2004 507,8 193,5 2638 19,7 1,92

2005 639,5 86,0 3009 23,5 2,13

2006 195,5 47,6 2904 22,7 0,67

2007 243,9 22,5 2705 20,7 0,90

2008 313,1 88,7 2701 20,4 1,16

2009 469,9 80,2 2720 23,0 1,73

2010 329,7 88,3 2887 21,9 1,14

2011 322,2 68,9 2610 23,2 1,23

2012 376,9 156,7 2953 20,9 1,28

2013 506,8 201,0 2511 18,7 2,02

2014 365,5 35,0 2880 21,7 1,27

В среднем 415,6 90,4 2849 22,1 1,46

1935-1956 302,0 63,0 2797 21,6 1,08

Ы (D 3 ь

(D д

(D Ь 5

(D

М О

О)

Год Группа спелости В среднем

ранне-спелая средне-ранняя средне-спелая среднепоздняя

1996 5,20 нет данных 5,68 нет данных 5,44

1997 5,99 7,46 8,20 9,23 7,72

1998 3,66 4,76 4,06 5,80 4,57

1999 3,64 4,21 4,91 5,96 4,68

2000 4,19 5,15 3,99 5,28 4,65

2001 6,40 6,48 8,15 9,60 7,66

2002 5,20 5,85 5,39 7,85 6,07

2003 5,72 6,15 6,19 7,57 6,41

2004 7,81 8,81 10,42 10,52 9,39

2005 5,65 6,72 7,96 7,91 7,06

2006 3,69 3,93 4,60 3,90 4,03

2007 3,77 3,95 4,08 3,99 3,95

2008 5,27 6,15 6,84 7,26 6,38

2009 5,51 5,97 7,76 8,00 6,81

2010 5,32 6,11 7,43 7,58 6,61

2011 6,86 7,76 7,40 9,50 7,88

2012 6,08 8,81 9,19 11,40 8,87

2013 7,96 8,84 9,18 11,90 9,47

2014 6,45 7,03 7,22 8,38 7,27

густоты стояния растений. В каждой группе спелости ежегодно было 3-4 гибрида. Во все годы исследований кукурузу высевали после озимой пшеницы, по отвальной обработке почвы, в работе использованы материалы вариантов с оптимальными сроками сева и густотой стояния растений для гибридов каждой группы спелости.

Установлено, что с 1935-1956 гг. произошли существенные изменения условий вегетации культуры (табл. 1). Сумма осадков за май-сентябрь в 1996-2014 гг. увеличилась, по сравнению со среднемноголетним значением, на 113,6 мм (37,6%). В меньшей степени изменилась влагообеспечен-ность мая, месячная сумма осадков в 1996-2014 гг. была больше, чем в 1935-1956 гг., на 4,7% (73,3 и 70,0 мм соответственно). Значительный рост величины этого показателя отмечен в июне, в среднем за последние 19 лет в этом месяце выпадало 124,4 мм дождей, что больше среднемного-летнего количества на 44,4 мм (55,5%). В июле в среднем выпадало 90,4 мм, прирост составил 27,4 мм (43,5%). Сумма осадков в августе и сентябре в годы исследований составила 54,7 и 72,8 мм, что, соответственно, на 8,7 (18,9%) и 29,8 мм (69,3%) больше среднемноголетней нормы.

Позитивным в этих изменениях для кукурузы можно считать значительное увеличение количества осадков в июне, июле и августе, когда происходит формирование репродуктивных органов, цветение и налив зерна. В целом условия увлажнения «о улучшились для гибридов всех групп о спелости.

Однако, несмотря на то, что в

^ среднем за 1996-2014 гг. сумма осад-

о ков за май-сентябрь составила 415,6

| мм, влагообеспеченность периода

вегетации кукурузы по годам была

нестабильной и колебалась от 639,5

5 до 195,5 мм. Коэффициент вариации ф

ГО величины показателя сумма осадков

за этот период равен 32,45%. Варьирование по месяцам было следующим: в мае - 92,18%; июне - 50,11%; июле - 63,95%; августе - 103,14%; сентябре - 65,88%.

Изменения наблюдаются и в температурном режиме. Так, среднесуточная температура воздуха за май-сентябрь в 1996-2014 гг. составила 18,5оС и была выше, чем в 19351956 гг., на 0,2 оС, при этом сумма температур выше +10 оС увеличилась с 2797 оС до 2849 оС (на 52 оС, или на 1,9%) при низком коэффициенте вариации (6,8%). Максимальное (3193 оС) поступление тепла отмечено в засушливом 1998 г., минимальное (2511 оС) -в очень благоприятном 2013 г.

По месяцам прирост среднесуточной температуры воздуха произошел в июне (на 0,8 оС), мае (на 0,7 оС) и июле (на 0,5 оС). Температура воздуха в августе стала ниже на 0,2 оС, а в сентябре - на 0,5 оС. Следует отметить, что потепление в мае-июне можно рассматривать в качестве предпосылки для более раннего посева кукурузы.

Температурный режим воздуха по годам исследований более стабилен, чем режим увлажнения. Коэффициент вариации среднесуточной температуры в мае был равен 13,17%; в июне -7,84; в июле - 9,20; в августе - 9,14; в сентябре - 12,94%.

В соответствии с изменением суммы осадков, а также среднесуточной температуры воздуха, изменился и гидротермический коэффициент, в 1996-2014 гг. величина этого показа-

теля за период вегетации кукурузы увеличилась до 1,46. В годы с наиболее высокой урожайностью кукурузы (2004 и 2013) она достигала 1,92-2,02, а в крайне засушливые для этой культуры (1998,2006, 2007) снижаласьдо 0,66-0,90.

За период 1996-2014 гг. урожайность зерна кукурузы в среднем по гибридам разных групп спелости составила 6,57 т/га, при коэффициенте вариации 26,0% (табл. 2). Наибольшая величина этого показателя отмечена в 2004 и 2013 гг. - 9,43 т/га, а в среднем за 5 засушливых лет (1998, 1999, 2000, 2006, 2007 гг.) она составила 4,38 т/га (в 2,2 раза меньше).

Коэффициент корреляции между урожаем зерна кукурузы в среднем по гибридам разных групп спелости за 1996-2014 гг. и суммой осадков в мае составил 0,07; в июне - 0,15; в июле - 0,79; в августе - 0,25; в сентябре - 0,20; за весь период вегетации -0,41. Наиболее сильную зависимость величины урожая от осадков (в июле) можно охарактеризовать следующим уравнением: У= 4,47 + 0,023 х.

Среднесуточная температура воздуха оказывала слабое влияние на урожайность кукурузы, коэффициент корреляции этих факторов в мае был равен +0,22, в июне - -0,23, в июле - -0,45, в августе - -0,32, в сентябре —0,18, за весь период вегетации —0,37. Коэффициент корреляции средней урожайности гибридов кукурузы разных групп спелости и ГТК за период вегетации составил 0,52.

3. Урожай зерна гибридов кукурузы разных групп спелости

в годы с различным количеством осадков в июле

Годы Группа спелости* В среднем

1 2 3 4

Очень благоприятные 7,89 8,82 9,80 11,21 9,43

Благоприятные 5,93 7,47 7,86 9,40 7,67

Средние 5,76 6,51 7,09 8,26 6,90

Очень неблагоприятные 3,79 4,40 4,33 4,99 4,38

*1 - раннеспелая, 2 - среднеранняя, 3 - среднеспелая, 4 - среднепоздняя группа спелости.

На основании полученных данных мы провели группировку лет по количеству осадков в июле и уровню урожайности изученных гибридов (табл. 3). К очень благоприятным для кукурузы отнесены годы с суммой осадков за июль 193,5-201,0 мм (2004 и 2013 гг.), к благоприятным - в пределах 144,8-182,4 мм (1997, 2003 и 2012 гг.), к средним - с суммой осадков в июле на уровне близком к среднемноголетнему значению 61,5-88,7 мм (1996, 2001, 2002, 2005, 2008, 2009, 2010, 2011, 2014 гг.). В последней из перечисленных групп исключением был 2014 г., когда при малом количестве осадков сбор зерна в среднем по гибридам составил 6,90 т/га. Такая ситуация обусловлена тем, что выпавшая в конце первой декады июля месячная норма осадков (35 мм) обеспечила достаточно высокую урожайность раннеспелых и среднеранних гибридов. В очень неблагоприятные, засушливые годы (1998, 1999, 2000, 2006, 2007) сумма осадков в июле составляла 22,5-47,6 мм.

В среднем за 19 лет раннеспелые гибриды кукурузы сформировали по 5,84 т/га зерна, среднеран-ние - 6,80, среднеспелые - 7,27, среднепоздние - 8,47 т/га. По годам урожайность раннеспелых и средне-ранних гибридов кукурузы была более стабильной, чем среднеспелых и среднепоздних. Коэффициенты вариации величины этого показателя составляли соответственно 23,77, 25,03, 28,34 и 29,16%.

Сбор зерна раннеспелых гибридов в очень благоприятные годы достигал 7,89 т/га, в засушливые снижался до 3,79 т/га. По среднеранней группе спелости урожайность колебалась соответственно от 8,82 до 4,40 т/га, по среднеспелой - от 9,80 до 4,33 т/га, по среднепоздней - от 11,21 до 4,99 т/га.

В среднем из-за засушливых условий урожайность раннеспелых гибридов кукурузы снижалась в 2,1 раза, среднеранних- в 2,0;среднеспелых -в 2,3; среднепоздних - в 2,2 раза. Полученные результаты свидетельствуют о том, что наиболее устойчивы к засухе гибриды кукурузы среднеранней группы спелости. Вместе с тем, гибриды среднепоздней группы в очень благоприятные по увлажнению годы формировали урожай зерна выше, чем среднеранние, на 27,1%. Но в очень неблагоприятные годы средне-ранние гибриды давали урожай ниже, чем среднепоздние (всего на 13,4%) и не уступали среднеспелым.

Таким образом, в зоне достаточного увлажнения Ставропольского края за последние 19 лет, по сравнению с 1935-1956 гг, произошли существен-

ные изменения метеоусловий периода вегетации кукурузы. Сумма осадков за май - сентябрь в 1996-2014 гг. оказалась выше среднемноголетних величин за 1935-1956 гг. на 37,6%. Наиболее значительно возросло количество осадков в июне (на 55,5%) и июле (на 43,5%). Стало теплее. Среднесуточная температура воздуха за период вегетации кукурузы повысилась на 0,2 оС, а сумма температур выше +10 оС - на 52 оС. Наиболее значительный прирост среднесуточной температуры воздуха отмечен в мае (на 0,7 оС), июне (на 0,8 оС) и июле (на 0,5 оС).

Агроклиматические условия возделывания кукурузы в районе расположения опытного поля института улучшились. Потепление в мае позволяет проводить сев культуры раньше, что снижает ущерб от июльской засухи. Урожайность зерна кукурузы зависит, главным образом, от осадков в июле, количество которых нестабильно, коэффициент вариации величины этого показателя равен 63,95%. Недостаток осадков в июле негативно отражается на продуктивности культуры и может снижать урожайность ее гибридов в засушливые годы, по сравнению с благоприятными, более чем в два раза.

Литература.

1. Желнакова Л.И., Антонов С.А. Методическое пособие по корректировке систем земледелия в связи с региональным изменением климата (на примере Ставропольского края). Михайловск, 2012. 50 с.

2. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография / В.В. Кулинцев, Е.И. Годунова, Л.И. Жел накова и др. Ставрополь: «АГРУС», 2013. 520 с.

3. Квасов Н.А., Галушко Н.А. Совершенствование отдельных элементов технологии возделывания сортов озимой пшеницы и озимого ячменя в связи с изменениями климата на Северном Кавказе (предшественники, удобрения, сорта, сроки и нормы высева): методическое пособие. Ставрополь: «АГРУС», 2010. 80 с.

4. Зональные особенности формирования урожая зерна кукурузы / В.Н. Ба-гринцева, И.А. Шмалько, В.С. Варданян,

B.В. Букарев, С.В. Никитин // Кукуруза и сорго. 2009. №5. С. 3-6.

5. Багринцева В.Н., Сухоярская Г.Н. Воздействие погодных условий и удобрений на зерновую продуктивность кукурузы // Селекция. Семеноводство. Технология возделывания кукурузы. Материалы науч. -практич. конф., посвящен. 20-летию ГНУ ВНИИ кукурузы. Под общей ред. В.С. Сотченко. Пятигорск: ОАО «Издательство «Кавказская здравница», 2009.

C. 217-223.

6. Отзывчивость родительских форм линий кукурузы на засушливые и вла-гообеспеченные условия выращивания / В.С. Сотченко, А.Г. Горбачева, И.А. Ветош-кина, Ю.В. Сотченко, О.Н. Панфилова // Кукуруза и сорго. 2014. №3. С. 3-8.

7. Агроклиматический справочник по Ставропольскому краю. Ставрополь: Ги-дрометиздат, 1958. 234 с.

Moisture and Heat Supply of Growing Season of Corn and Its Yield in the Zone of Sufficient Moistening of Stavropolsky Krai

Summary. The article provides an analysis of climate indices for corn growing season (May-September) in 19962014 and its productivity in the experiments conducted in the All-Russian Research Institute of Corn. On average over years of the investigation the precipitation amount during May-September was 415.6 mm; in comparison with the mean annual value for 1935-1956 it increased by 113.6 mm (37.6%). The amount of precipitations increased by 3.3 mm (4.7%) in May, by 44.4 mm (55.5%) in June, by 27.4 mm (43.5%) in July, by 8.7 mm (18.9%) in August and by 29.8 mm (69.3%) in September. By year, moisture supply of corn growing season was unstable, the precipitation total varied from 639.5 to 195.5 mm with a variation coefficient 32.45%. Monthly, variation in precipitation total was: in May-92.18%, in June-50.11%, in July-63.95%, in Au-gust-103.14% and in September-65.88%. The changes were also observed in the temperature condition, the average daily temperature during May-September period in 1996-2014 was 18.5oC, and was higher by 0.2oC than the mean annual one. The accumulated temperatures above 10oC increased from 2797 to 2849oC (by 52oC or 1.9%). A substantial dependence was established between grain yields of corn hybrids on the average in different maturity groups for the period 1996-2014 and precipitations in July, the correlation coefficient equals to 0.79. This relationship can be expressed by the equation: Y = 4.47 + 023x. The grain yield of corn hybrids on the average in different maturity groups was 6.57 t/ha with considerable variability, variation coefficient equals to 26.0%. The maximum grain yield of hybrids was registered in 2004 and 2013, the average yield for all maturity groups was 9.43 t/ha of grain. On the average, for five dry years (1998, 1999, 2000, 2006, 2007), it decreased to 4.38 t/ha (2.2 times).

Keywords: climate, precipitations, air temperature, corn, grain yield, depen- U dence. g

Author Details: V. N. Bagrintseva, D. Sc. e (Agr.), head of division (e-mail: 976067@ g mail.ru). §

For citation: Bagrintseva V.N. Moisture e and Heat Supply of Growing Season of Corn № and Its Yield in the Zone of Sufficient Moisten- io ing of Stavropolsky Krai. Zemledelie. 2016. M No. 1. Pp. 35-37 (In Russ).

6

V.N. Bagrintseva

All Russian Research Scientific Institute of Corn, ul. Yrmolova, 14 b, Pyatigorsk, Stavropol'skiy kray, 357528, Russian Federation