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

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

Г.Н. Сандакова, к.т.н, А.Г.Крючков, д.с.-х.н., профессор, Оренбургский НИИСХ

Оренбургская область специализируется на производстве яровой сильной пшеницы, обладающей высокими технологическими и пищевыми достоинствами, площади посева которой с 1976 по 2002 г. составляли свыше 1 млн га. Современное состояние производства в области характеризуется сокращением посевных площадей данной культуры и снижением качества. Так, по данным ФГБУ «Оренбургский референтный центр Россельхоз-надзора», в 2012 г. посевные площади сильной пшеницы сократились до 313 тыс. га, т.е. в 3 раза, за 40 лет (1966 — 2006 гг.), натура мягкой пшеницы снизилась на 18 г/л, стекловидность — на 24%, клейковина — на 6% [1].

Стекловидность зерна — один из основных показателей ГОСТа Р52554 — 2006 [2], по которому очень часто снижается цена реализации мягкой пшеницы. Это самый неустойчивый показатель качества в Оренбургской области, более половины партий (54%) зерна мягкой пшеницы имеют стекловидность ниже 60% (3-й класс). Поэтому главной задачей сельхозпроизводителей области является наращивание производства сильной пшеницы и улучшение её качества.

В связи с этим выявление роли климатических факторов и агротехнических приёмов в формировании зерна яровой мягкой пшеницы с высокой стекловидностью (60% и более), их совместного влияния на данный показатель качества, а также разработка математических моделей «погода — стекловидность зерна» в зависимости от агротехнических приёмов возделывания в условиях Оренбургской области приобретает особую важность. Работ по моделированию показателей качества,

в частности стекловидности, в связи с погодными условиями и агротехническими приёмами немного, а в Оренбургской области их практически нет [3 — 6].

Материал и методы. Для исследований были использованы материалы Государственной хлебной инспекции по Оренбургской области по обследованию качества зерна яровой мягкой пшеницы сильного сорта Саратовская 42 за 1966 — 2006 гг., материалы гидрометеостанций (АГМС г. Оренбурга и «Чебеньки») за период май — август 1966 — 2006 гг. (с 2007 г. обследования зерна Государственной хлебной инспекцией не проводятся) и данные полевого опыта по технологии выращивания яровой мягкой пшеницы, проведённого в 1982 — 1985 гг. на базе ОПХ «Урожайное» Оренбургского НИИСХ. Условия вегетации яровой мягкой пшеницы соответствовали засушливому типу степной зоны.

Поиск связей стекловидности зерна с агрометеорологическими факторами и агротехническими приёмами возделывания яровой мягкой пшеницы, разработка моделей (регрессионных) осуществлены методом нелинейного корреляционно-регрессионного и множественного регрессионного анализов на ПЭВМ с помощью прикладных программ ЕхБе1, $1а11811ка.

Результаты исследований. Были получены математические модели «погода — стекловидность зерна мягкой пшеницы», научно обоснованы параметры погодных факторов для формирования высокой стекловидности за период вегетации яровой мягкой пшеницы в Оренбургской области. Результаты моделированных связей стекловидности зерна с погодными факторами в разрезе месяцев вегетационного периода представлены графически (рис.).

На основании полученных уравнений и их графического анализа были сделаны следующие выводы:

133 15.6 18,0 С релин я темперязура воздуха, С МАЙ

60,5 Ослдкн, мм

117,6

НЮНЬ

21 55 89 123 157

Зниис НрОДуКТШШОН |»,И>| II 1111 июнь, мм

11,4 12,8 14,2 15,6 17,0 МИНИМИЛЫШЯ 'ГСМИСрПТурП воздух», °С

11,0 46,5 82,0 117,5 153,0 Зппас продуктивно!! шш ни июль, мм

ИЮЛЬ

92

Г 79

2 66

53

40

92

» 79

66 53 40

16,6 18,0 19,4 20,7 22,1 Сролння темпер игу рп иоздуха'С

92

96,0

22,6 24,4 26.3 28,1 29,9 Максимальная температур» воздуха,С 921—

45.0 52,8 60,5 68,3 76,0 Средни» относительная влажность воздуха, %

V? 92 в4 £ 79 £ 1 66 а о •2 53 и 40

- . —— -Г

*

27,0 33,5 40,0 46,5 53,0 Минимальная относительна)! важность поздуха, %

6,0 8,75 11,50 14,25 17,0 Сре/шнИ дефицит влажности воздуха, мбар

АВГУСТ

Рис. - Зависимость стекловидности зерна яровой мягкой пшеницы от погодных условий в центральной зоне Оренбургской области

— в мае формированию высокостекловидного зерна яровой мягкой пшеницы способствует повышенный температурный режим, средняя температура воздуха не менее 16,0°С;

— в июне сумма осадков не более 78 мм (оптимальная — 52 мм), запас продуктивной влаги на июнь не более 112 мм, увеличение его на 1 мм приводит к снижению стекловидности на 0,14%;

— в июле минимальная температура воздуха 13,0°С и менее, запас продуктивной влаги на июль не более 65,0 мм, увеличение его на 1 мм приводит к снижению стекловидности на 0,10%;

— в августе — повышенный температурный режим: средняя температура воздуха не менее 18,0°С, максимальная — не менее 25,0°С; средняя относительная влажность воздуха не более 58%, минимальная — не более 35%; средний дефицит влажности воздуха не менее 11 мбар; сумма осадков — не более 35 мм, увеличение осадков на 10 мм приводит к снижению стекловидности на 1,38%;

— в июле — августе (среднее) максимальная температура воздуха в пределах 26 — 29°С (оптимальная — 27,5°С), сумма осадков не более 100 мм

(оптимальная — 58 мм), средняя относительная влажность воздуха не более 62%;

— в мае — августе (среднее) сумма осадков не более 186 мм (оптимум 131 мм), средняя относительная влажность воздуха не более 60%, минимальная — не менее 37%, ГТК — не более 0,84 ед. (оптимальный — 0,56 ед.);

— за период посев — полная спелость зерно яровой мягкой пшеницы с высокой стекловидностью 97 — 99% формируется при повышенном температурном режиме воздуха — средней температуре 21,8° С, максимальной — 29,4, минимальной — 14,5°С; меньшей сумме запасов продуктивной влаги к севу и осадков за период посев — полная спелость — 212 мм и меньшей продолжительности периода вегетации — 83 дня.

Было установлено, что на формирование высокой стекловидности (60% и более) зерна оказывают совместное влияние погодные и агротехнические условия. Из трёх технологических приёмов (сроки сева, фоны удобрений и нормы высева) на стекловидность оказывают влияние сроки сева и фоны удобрений, нормы высева статистически не значимы.

Независимая переменная (погодные и абиотические факторы) Коэффициент регрессии Стандартная ошибка Т- значение Уровень значимости В - коэффициент

Первый срок сева

Свободный член -1,982 12,503 -2,159 0,000 -

Сумма осадков, мм (х1) -0,280 0,027 -10,426 0,000 -0,580

Средняя относительная влажность воздуха, % (х,) 1,081 0,159 6,789 0,000 0,697

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х3) 2,616 0,242 10,824 0,000 1,008

Первый срок сева (х4) -5,284 0,706 -7,489 0,000 -0,247

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 4,382%; R2 = 0,816; Fо™„„„ = 206,94; F теор.0 05 = 2,42

Второй срок сева

Свободный член -34,199 13,080 -2,615 0,000 -

Сумма осадков, мм (х1) -0,333 0,030 -10,945 0,000 -0,689

Средняя относительная влажность воздуха, % (х„) 1,507 0,168 8,984 0,000 0,971

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х3) 2,964 0,258 11,501 0,000 1,142

Второй срок сева (х4) 3,177 0,763 4,164 0,000 0,149

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 4,780%; R2 = 0,781; Fm„ = 166,51; F теор.005 = 2,42

Третий срок сева

Свободный член -16,795 14,179 -2,184 0,020 -

Сумма осадков, мм (х1) -0,265 0,032 -8,190 0,000 -0,548

Средняя относительная влажность воздуха, % (х„) 1,218 0,187 6,517 0,000 0,785

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х3) 2,865 0,269 10,646 0,000 1,103

Третий срок сева (х4) 2,312 0,857 2,696 0,007 0,108

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 4,902%; R2 = 0,769; = 155,99; :Р те°р.0 05 = 2,42

1. Зависимость стекловидности яровой мягкой пшеницы от совместного действия погодных факторов и разных сроков сева в период молочная — восковая спелость в центральной зоне

Оренбургской области

2. Зависимость стекловидности яровой мягкой пшеницы от совместного действия погодных факторов и разных доз удобрений в период молочная — восковая спелость в центральной зоне

Оренбургской области

Независимая переменная (погодные и абиотические факторы) Коэффициент регрессии Стандартная ошибка Т- значение Уровень значимости ß - коэффициент

Контроль — без удобрений

Свободный член -8,777 14,725 -2,308 0,000 -

Температура воздуха, 0С средняя (х,) 9,667 2,142 4,513 0,000 -2,486

минимальная (х2) -4,517 1,895 -2,384 0,000 -1,580

Относительная влажность воздуха,% средняя (х3) 2,686 0,322 8,335 0,018 1,733

минимальная (х4) -2,713 0,431 -6,288 0,000 -1,868

Скорость ветра, м/сек (х5) -4,312 0,789 -5.468 -0,305

Контроль (без удобрений) (х6) -1,127 0,803 -2,404 0,016 -0,048

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 4,792% R2 = 0,782; Р™™ = 110,06, р теор.005 = 2,14

Доза удобрений К^Р^Кю не оказывает существенного влияния на стекловидность, уравнения статически не значимы

Доза удобрений ^Р^Кю

Свободный член -7,633 14,295 -2,534 0,000 -

Температура воздуха, 0С средняя (х^ 9,568 2,070 4,622 0,000 -2,461

минимальная (х2) -6,057 1,900 -3,188 0,001 -2,119

Продолжение таблицы 2

Относительная влажность воздуха,% средняя (х3) 3,067 0,335 9,161 0,000 1,978

минимальная (х4) -2,792 0,418 -6,680 0,001 -1,923

Средний дефицит влажности воздуха, мбар (х,) 1,944 0,625 3,110 0,002 0,749

Скорость ветра, м/сек (х6) -4,306 0,765 -5,632 0,001 -0,304

Удобрение ^0?80К4„ fo) 1,708 0,776 2,201 0,029 0,073

Для полной регрессии: стандартная ошибка оценки = 4,646%, R2 = 0,796; = 102,70; Р теор.0 05 = 2,14

Доза удобрений МШРШК40 — коэффициент при данном факторе статистически не значим

Были получены математические модели: «погода — сроки сева — стекловидность зерна» для межфазного периода молочная — восковая спелость, для других межфазных периодов связи недостоверны (табл. 1).

На основании полученных уравнений были сделаны выводы, что погодные условия второго и третьего сроков сева позволяют формировать высокостекловидное зерно — 86 — 87% против 82% — в первый срок сева. Наибольшее отрицательное значение в этот межфазный период на стекловидность оказывают осадки, увеличение суммы осадков на 10 мм приводит к снижению стекловидности на 2,80 — 3,33 — 2,65% в зависимости от сроков сева. Повышение среднего дефицита влажности на 1 мбар способствует увеличению сте-кловидности на 2,62 — 2,96 — 2,86% соответственно.

Исследования по моделированию связей стекло-видности с погодными факторами и дозами удобрений позволили получить уравнения множественной регрессии «погода — удобрения — стекловидность зерна» для межфазного периода молочная — восковая спелость, для других межфазных периодов связи недостоверны (табл. 2).

Погодные условия межфазного периода молочная — восковая спелость приводят к снижению стекловидности на 1,13% на контроле (без удобрения),

внесение повышенной дозы удобрения — N80P80K40 в сочетании с погодными факторами в этот межфазный период способствует увеличению стекловидности на 1,71% и превышению контроля за все годы исследований. В сочетании с удобрениями наибольшее влияние в разброс стекловидности в этот межфазный период вносит температура средняя (ß = —2,46), минимальная (ß = —2,12) и минимальная относительная влажность воздуха (ß = 1,98). Уменьшение средней и минимальной температуры воздуха на 1°С, а также увеличение минимальной относительной влажности воздуха на 1% приводят к увеличению стекловидности на 9,57; 6,06 и 2,79% соответственно.

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

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

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

5. 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.

6. Строганова М.А. Математическое моделирование формирования качества урожая. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 148 с