Модели погодных условий и агротехнических приёмов возделывания для формирования высоконатурного зерна яровой твёрдой пшеницы в центральной зоне Оренбургской области

Модели погодных условий и агротехнических приёмов возделывания для формирования высоконатурного зерна яровой твёрдой пшеницы в центральной зоне Оренбургской области

Г.Н. Сандакова, к.т.н., Оренбургский НИИСХ

Оренбургская область является одним из основных поставщиков высококачественного зерна яровой твёрдой пшеницы в России, площади посева которой в 1966—1970 гг. составляли 910 тыс. га. Современное состояние производства в области характеризуется сокращением посевных площадей и снижением качества твёрдой пшеницы. Так, по данным ФГБУ «Оренбургский референтный центр Россельхознадзора», в 2013 г. посевные площади её сократились до 194 тыс. га, т.е. в 5 раз, за 40 лет (1966—2006) натура твёрдой пшеницы снизилась на 18 г/л, стекловидность — на 16%, клейковина — на 6% [1].

Натура зерна — один из признаков, лежащий в основе классификации зерна пшеницы во всех странах, в том числе и в России. До середины XIX в. она была единственным показателем качества зерна. В настоящее время определение натуры широко применяется в международной хлебной торговле. Чем выше натура, тем дороже зерно на мировом зерновом рынке [2, 3].

В России натура зерна — один из основных показателей ГОСТа Р 52554-2006 [4], в соответствии с которым для первого класса минимальная натура зерна твёрдой пшеницы должна составлять 770 г/л, для второго и третьего — 745, для четвёртого — 710 г/л, для пятого — не ограничивается.

В связи с этим выявление роли климатических факторов и агротехнических приёмов в формировании зерна яровой твёрдой пшеницы с высокой натурой (770 г/л и более), их совместного влияния на данный показатель качества, а также разработка математических моделей «погода — натура зерна» в зависимости от агротехнических приёмов возделывания в условиях Оренбургской области приобретает особую важность. Работ по моделированию показателей качества, в частности натуры, в

связи с погодными условиями и агротехническими приёмами немного, а в Оренбургской области их практически нет [5—7].

Материалы и методы. Для исследований были использованы материалы Государственной хлебной инспекции по Оренбургской области по обследованию качества зерна яровой твёрдой пшеницы за 1966—2006 гг., материалы гидрометеостанций (АГМС г. Оренбурга и пос. Чебеньки) за период май —август 1966—2006 гг. (с 2007 г. обследования зерна Государственной хлебной инспекцией не проводятся) и данные полевого опыта по техно -логии выращивания яровой твёрдой пшеницы, проведённые ещё в 1982—1985 гг. на базе ОПХ «Урожайное» Оренбургского НИИСХа. Условия вегетации яровой твёрдой пшеницы соответствовали засушливому типу степной зоны.

Поиск связи натуры зерна с агрометеорологическими факторами и агротехническими приёмами возделывания яровой твёрдой пшеницы, разработка моделей (регрессионных) осуществлены методом нелинейного корреляционно-регрессионного и множественного регрессионного анализов на ПЭВМ с помощью прикладных программ ехбс1, $1а118Йка.

Результаты исследований. Нами были получены математические модели «погода — натура зерна твёрдой пшеницы», научно обоснованы параметры погодных факторов для формирования высокой натуры за период вегетации яровой твёрдой пшеницы в Оренбургской области. Результаты моделированных связей натуры зерна с погодными факторами в разрезе месяцев вегетационного периода за рассматриваемый период представлены графически (рис. 1).

На основании полученных регрессионных уравнений и их графического анализа были определены параметры погодных факторов за изученный период времени, наиболее существенно влияющие на

839,9

>>

н я

Я 704,8

3 frfl

г с

1

IX

0,47 0,88 1,30 ГТК, ед.

1,71

907,5

15,30 17,40 19,50 21,60 23,70 Средняя температура воздуха,"С (июнь) У

907,5

г 839,9

t

t 772,4 н

X 704,8 637,2

9,90 11,37 12,85 14,33 15,80 Минимальная температура воздуха,"С

У

907,5

839,9

с: 772,4 а

637,2

22,00 24,43 26,87 29,30 31,73 Максимальная температура воздуха, С

У

907,5Г

839,9

§,772,4 н

Я 671,0

637,2

11,60 13,55 15,50 17,45 19,40 Минимальная температура воздуха,"С

ч

L.

Я

В.

h Я

а

h

907,5 839,9 772,4

704,8 637,2

907,5 839,9

16,90 18,72 20,55 22,37 24,20 Средняя температура воздуха,°С (июль) У _

U

я а

s-a е я Я

772, 704,8

7,7.1 1111_л_L__Iх

11,40 12,80 14,21 15,62 17,02

Минимальная температура воздуха,"С

907,5 839,9

772,4

704,8 637,2

624 581 638 694 75 Сумма средних температур воздуха,"С

У

t

я а

н я

к

907,5 839,9 772,4

704,8 637,2

X

-

м а.

К н я

И

26,0 71,1 116,3 161,4 206,5 Запас продуктивной влаги на июль + осадки

У за июль, мм 907,5'

839,9 772,4

704,8 637,2

0 С •bort . ^ ff.fi

Е-

0,00 0,38 0,77 ГТК, ед.

1,15

X 1,53

Рис. 1 - Зависимость натуры яровой твёрдой пшеницы от погодных условий в центральной зоне Оренбургской области

формирование высокой натуры (770 г/л и более), таковыми следует считать:

— в мае — гидротермический коэффициент (ГТК) не менее 0,18 ед.;

— в июне — средняя температура воздуха не более 23,7°С, минимальная не более 15,8°С, максимальная не более 28,1°С;

— в июле — средняя температура воздуха не более 23,8°С, минимальная не более 16,1°С, сумма средних температур не более 730°С, сумма запасов продуктивной влаги на июль и осадков за июль не менее 49 и не более 184 мм (оптимальная 116 мм), гидротермический коэффициент (ГТК) не более

I,36 ед. (оптимальный 0,73 ед.);

— в июле-августе (среднее) — минимальная температура воздуха не более 15,3°С;

— за период посев — полная спелость — средняя относительная влажность воздуха не менее 60,1%, средний дефицит влажности воздуха не более

II,8 мбар.

Было установлено, что на формирование высокой натуры зерна (770 г/л и более) оказывают совместное влияние погодные и агротехнические условия, а именно сроки сева, остальные приёмы статистически не значимы. Были получены математические модели: «погода — сроки сева — натура зерна» за период вегетации яровой твёрдой пшеницы и межфазные периоды вегетации: колошение — молочная, молочная — восковая, восковая — полная спелость.

В период колошение — молочная спелость установлено совместное влияние на натуру зерна средней температуры воздуха (х1), суммы осадков (х2), среднего дефицита влажности воздуха (х3), запаса продуктивной влаги к севу (х4) и качественного показателя — первый срок сева (х5) (табл.).

При этом наибольшее влияние на дисперсию натуры в этот период вегетации имеют средний дефицит влажности воздуха и средняя температура воздуха (Р = -1,13 и 0,56), увеличение среднего дефицита влажности на 1 мбар приводит к снижению натуры на 6,1 г/л, а увеличение средней температуры воздуха на 1°С — к увеличению её на 5,5 г/л. Первый срок сева способствует увеличению натуры зерна на 9,17 г/л.

В межфазный период молочная — восковая спелость совместное влияние на формирование натуры погодных факторов и сроков сева описывается уравнением множественной регрессии:

У = 994,384 - 7,369х1 - 0,873х2 - 0,253х3 +

+ 9,597х4 (первый срок сева) ± 11,809 г/л, Fфакт. = 56,460 > FтеOр,,05 = 2,43, ^ = 0,647.

Наибольшее отрицательное влияние на дисперсию натуры имеют средняя температура воздуха (х1) и осадки (х2), увеличение средней температуры воздуха на 10С и суммы осадков на 1 мм приводит к уменьшению натуры на 7,4 и 0,87 г/л соответственно. Первый срок сева способствует увеличению натуры на 9,60 г/л.

В период вегетации восковая — полная спелость выявлена наиболее тесная связь натуры со средней температурой воздуха (Р = -0,794), средним дефицитом влажности (Р = 0,652) и качественным показателем - первым сроком сева (Р = 0,587), причём со средней температурой она отрицательная, с увеличением её на 1°С натура снижается на 6,1 г/л, а с увеличением среднего дефицита влаж-

Рис. 2 - Зависимость натуры зерна от среднего дефицита влажности воздуха и первого срока сева за период вегетации яровой твёрдой пшеницы

Зависимость натуры твёрдой пшеницы от совместного действия погодных факторов и разных сроков сева в период колошение — молочная спелость в центральной зоне Оренбургской области

Независимая переменная (погодные и абиотические факторы) Коэффициент регрессии Стандартная ошибка Т-зна-чение Уровень значимости Р-коэф-фициент

Свободный член 778,358 17,325 44,927 0,000 -

Средняя температура воздуха, °С (х,) 5,523 0,843 6,548 0,000 0,557

Сумма осадков, мм (х2) -0,118 0,043 -2,735 0,007 -0,156

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х,) -6,121 0,563 -10,862 0,000 -1,130

Запас продуктивной влаги к севу, мм (х4) -0,350 0,081 -4,316 0,000 -0,332

Первый срок сева (х5) 9,166 1,977 4,637 0,000 0,250

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 11,616 г/л; Я2 = 0,664; ^отношение = 48,130; Ртеордо5 = 2,26

ности на 1 мбар увеличивается на 4,7 г/л, первый срок сева способствует увеличению натуры на 21,579 г/л.

В период посев — полная спелость выявлена совокупная связь натуры = 0,626) со средним дефицитом влажности воздуха и первым сроком сева.

Эта связь описывается уравнением множественной регрессии вида:

У = 818,839 - 4,588х1 + 12,793х2 (первый срок сева) ± 13,225 г/л, ^факт= 70,079 > ^еОр,,05 = 3,05) (рис. 2).

Таким образом, результаты статистического анализа совокупного влияния на натуру зерна сроков сева и погодных факторов по периодам вегетации яровой твёрдой пшеницы позволили сделать вывод, что различные сочетания погодных факторов и первый срок сева позволяют изменить

абсолютную величину натуры на 1,10 + 19,86 г/л по межфазным периодам вегетации.

Первый срок сева в сочетании с погодными факторами увеличивает натуру на 9,16 + 21,58 г/л, но связь с ним менее тесная.

Литература

1. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научное обоснование зон оптимального размещения производства и глубокой переработки высококачественного зерна яровой пшеницы в степи Южного Урала. Оренбург, 2012. 222 с.

2. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна. М.: Агропро-миздат, 1985. 334 с.

3. Самсонов М.М. Сильные и твёрдые пшеницы СССР. М.: Колос, 1967. 196 с.

4. ГОСТ Р 52554-2006 Пшеница. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. 9 с.

5. Дегтярева Г.В. Погода, урожай и качество зерна яровой пшеницы. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 216 с.

6. Долгалев М.П., Тихонов В.Е. Адаптивная селекция яровой пшеницы в оренбургском Приуралье. Оренбург, 2005. 290 с.

7. Ряховский А.В. Урожай и белковость зерна яровой пшеницы по различным предшественникам в зависимости от нормы высева семян и удобрений // Зерновые культуры. 1998. № 3. С. 18.