Исследование влияния увлажнения почвы в разные периоды развития растений на их продуктивность - АгроСборник. Ру

АгроСборник.Ру

Исследование влияния увлажнения почвы в разные периоды развития растений на их продуктивность

Требовалось установить влияние  независимого фактора – гидротермических  условий вегетационного периода на урожайность, при ограничивающих условиях в виде способа обработки почвы.

Если просчитать коэффициент корреляции между гидротермическими условиями  вегетационного периода в целом (ГТК по Селянинову)  и урожайностью, при использовании определённой обработки почвы, то он оказывается равным 0,49 при использовании вспашки и 0,56 - минимальной обработки (при величине фактического коэффициента Стьюдента меньше теоретического по обеим обработкам). Но даже, если бы была получена достоверная, сто процентная связь между изучаемыми факторами, то она всё равно не давала бы никакой информации по целесообразности перехода от вспашки к минимальной обработке. Так как она показывает лишь то, что минимальная обработка более зависима от погодных условий, чем вспашка. А когда какую обработку применять эти расчёты информации не дают.

Поэтому, учитывая, что все кто занимается рационализацией обработки почвы, прежде всего, хотят получить ответ на  вопрос о целесообразности (или необходимости) перехода от технологии с использованием вспашки к технологии минимальной обработки почвы, был применён следующий методический подход к решению задачи.

Обработка почвы учтена не в виде конкретной величины урожайности получаемой по различным годам, а в виде разницы в урожайности между сравниваемыми технологиями. То есть определялась взаимосвязь, не какой-то конкретной обработки и погодных условий с критерием в виде урожайности, а определялись условия целесообразности перехода от вспашки к минимальной обработке при различных погодных проявлениях.

Для исследований использовались данные, полученные автором, таблица 2 и данные Ивановского гидрометеоцентра трансформированные автором под решаемую задачу – таблица 3. 

2. Урожайность ячменя по годам исследования

Год

закладки

Основная

обработка

Урожайность,

ц/га

Разница в

урожайности, ц/га

1987

вспашка

28,8

 

минимальная

28,5

- 0,3

1988

вспашка

28,7

 

минимальная

30,0

+ 1,3

1989

вспашка

16,3

 

минимальная

16,9

+ 0,6

1990

вспашка

36,1

 

минимальная

33,0

- 3,1

1994

вспашка

28,7

 

минимальная

20,2

- 8,5

1995*

вспашка

12,7

 

минимальная

16,2

+ 3,5

1995*

вспашка

18,8

 

минимальная

21,3

+ 2,5

1997

вспашка

28,7

 

минимальная

23,1

- 5,6

1998

вспашка

16,2

 

минимальная

18,4

+ 2,2

2000

вспашка

26,3

 

минимальная

27,9

+ 1,6

2003

вспашка

25,9

 

минимальная

30,6

+ 4,7

2005*

вспашка

37,4

 

минимальная

36,2

- 1,2

2005*

вспашка

18,9

 

минимальная

14,4

- 4,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НСР05 (по годам) = 0,89 ц/га;

НСР05 (по обработке) = 2,26 ц/га;

НСР05 (по взаимодействию погоды и обработки) = 0,89 ц/га;

* разная дата посева

 

3. Гидротермические коэффициенты вегетационных периодов выращивания ячменя

Год

закладки

ГТК  по периодам

вегетации

в целом

май

июнь

июль

(1 + 2)*

2 декады

3 декады

4 декады

5 декад

после посева

1987

1,86

2,02

0,97

1,82

2,59

3,42

1,94

1,64

1,47

1988

1,74

0,70

2,78

1,24

1,33

1,13

0,70

0,86

1,68

1989

1,13

0,99

0,89

1,03

0,98

0,99

0,86

1,12

0,90

1990

2,64

3,38

1,87

2,01

1,41

1,80

3,14

2,79

3,37

1994

1,72

2,64

3,37

1,18

3,66

2,87

2,76

3,45

3,17

1995

1,33

2,31

1,29

1,04

1,48

1,25

1,08

0,98

1,05

1995**

1,33

2,31

1,29

1,04

0,74

0,81

1,12

0,93

0,88

1997

1,90

0,88

3,81

0,20

0,91

0,87

1,86

2,31

3,35

1998

2,08

2,50

1,19

1,43

3,13

2,28

1,37

1,70

1,95

2000

1,53

1,91

1,71

1,27

2,98

13,64

1,80

2,49

2,86

2003

2,30

1,34

3,73

0,84

1,87

1,76

1,34

1,83

1,79

2005

1,10

0,85

2,50

0,70

0,79

1,00

1,04

1,61

1,79

2005**

1,10

0,85

2,50

0,70

2,06

2,77

2,52

2,09

1,60

*    одна декада до посева и две декады после посева;

**  разные даты посева

Определение коэффициентов корреляции производилось по периодам, начиная от вегетации в целом, далее по календарным месяцам и декадам. Причём, учитывая большое влияние на продуктивность растений режима увлажнения посевов в начале их развития, первая половина вегетации исследовалась особенно тщательно.

Обработка результатов опытов показала, что  целесообразность  перехода от вспашки к минимальной обработке, погодными условиями по календарным срокам (в том числе и за всю вегетацию) объяснить нельзя. Так как урожайность ячменя,  при изменении технологии обработки почвы, практически не зависит  от погодных условий чисто календарных сроков (коэффициент  корреляции  от 0,0060 до 0,4308, таблица 4).

Гораздо более наглядные данные получаются, если за точку отсчёта принять конкретную дату посева, и уже от неё высчитывать подекадное влияние погодных условий на урожайность (коэффициент корреляции при этом изменяется от  0,2039 до 0,7230, таблица 4).

Установлено, что наибольшее влияние на урожайность ячменя при переходе с обработки почвы на базе вспашки на поверхностную обработку имеют погодные условия четырёх декад считая от даты посева. Коэффициент корреляции равный: - 0,723 оказался достоверным на 99% уровне вероятности, а непосредственно влияние погодных условий на урожайность в этот период превышает 52% (таблица 4).

4. Зависимость урожайности ячменя от погодных условий временных отрезков вегетационного периода.

ГТК

по периодам

коэффициент

корреляции

влияние погоды

периода на урожайность,%

коэффициент

Стьюдента (экспер.)

Вегетации в целом

-0,0060

0,0000

0,020

май

-0,0621

3,9

0,2065

июнь

-0,4308

18,56

1,5832

июль

-0,1470

2,16

0,4928

(1 + 2)* декады

-0,2039

4,16

0,6907

2 декады

-0,0763

0,58

0,2537

3 декады

-0,7085

50,19

3,3293

4 декады

-0,7230

52,27

3,4706

5 декад

-0,6290

39,56

2,6834

* одна декада до посева и две после посева

Коэффициент Стьюдента теоретический при вероятности: 95% - 2,2; 99% - 3,1

 

На основании проделанных исследований можно сделать вывод: целесообразность перехода от вспашки к минимальной обработке почвы  следует обосновывать исходя из погодных условий четырёх декад, считая от даты посева.

То есть ранее установленное максимальное влияние на урожайность погодных условий июня следует считать во многом случайным (определяемым сроком сева в середине мая). Для посевов начала июня (например, однолетних травосмесей) определяющими уже будут конец июня – начало июля. Соответственно при смещении сроков посева на апрель – определяющим становится уже май месяц.

 

Например, 1985 год,  май - июнь резко переувлажнены, затем осадки идут по-убывающей. В августе фиксируется сильная засуха.  В  1986-87 годах происходит чередование по месяцам влажных и засушливых периодов.

5. Распределение обеспеченности растений влагой за вегетационный период

Анализируемые  годы

Гидротермический коэффициент по декадам

и  месяцам (в знаменателе)

средний

ГТК

май

июнь

июль

август

1985

влажный

7,6-5,0-2,3

4,9

1,0-6,7-6,9

4,2

1,3-1,5-3,0

2,0

0,1-0,2-1,0

0,4

2,2

1987

нормальный

0,8-0,2-8,9

2,1

1,2-0,5-1,5

1,0

1,5-4,5-0,9

2,1

0,5-2,8-1,7

1,4

1,6

1986

нормальный

0,0-0,1-1,4

0,8

1,1-0,4-5,0

2,0

1,8-0,9-0,2

0,9

0,1-7,6-3,6

3,1

1,8

 

Несмотря на такое распределение осадков,  овес реагирует на 1985 год как на влажный  (прибавка урожая по вспашке по сравнению с поверхностной обработкой - 1,3 ц/га).  На  1987 год реакция как на нормальный по увлажнению  (разница по обработкам в урожае -  0,2 ц/га), а на климатические данные 1986 года, несмотря на то, что средний гидротермический коэффициент его выше, чем в 1987 году, реакция ячменя в трех независимых опытах как на засушливый. Прибавка урожая ячменя по поверхностной  обработке  по сравнению со вспашкой составляет от 1,1 до 6,6 ц/га.  Вся разница в режиме увлажнения 1987 и 1986 годов заключается в первом месяце вегетации,  май 1987 года, благодаря третьей декаде, получился нормально увлажненным,  а  май 1986 года - засушливый весь период,  отсюда и соответствующая реакция культуры.

Таким образом, разница в урожайности зерновых, заложенная в начале вегетации (четыре декады) в дальнейшем сохраняется неизменной, даже при кардинальном изменении погодных условий.

Объяснить данный факт можно используя диаграмму формирования урожая зерновых, совмещённую с фазами развития растений (рис. 2).

Четыре декады развития растений заканчиваются на этапе выхода в трубку. То есть у растений уже сформированы продуктивные стебли, заложен колос и количество зерновок в нём. Дальнейшее изменение погодных условий, пусть даже на самые благоприятные, уже не изменят сформировавшиеся регенеративные органы. Существенно может измениться масса 1000 зёрен. Но зерно будет одинаково полновесным или щуплым на всех вариантах, а значит, сохранятся первоначальные различия между вариантами.

Рис. 2 Фазы вегетации и диаграмма формирования урожая зерновых (авторы: Г. Штурм, Ф.А. Беккер, BASF [178])

 

Примерно в эти же сроки проявляется и значительное влияние плотности обработанного слоя на урожайность. Причём, способы предпосевной обработки почвы существенно на урожайность зерновых не влияют [53,113, 158], а доля влияния основной обработки на плотность почвы в слое 0-10см составляет 1,8-3,1% [166]. Для сравнения коэффициент корреляции   плотности подсеменного слоя с урожаем равен 0,74 [150].

Поэтому при исследовании влияния основной обработки почвы на урожайность зерновых особое внимание следует уделять слою почвы ниже уровня заделки семян при посеве.

Например, в опытах  А.А. Чернявского [170] на серой лесной почве в условиях лесостепи Украины установлено, что в условиях увлажнённой весны  самый  высокий  урожай  обеспечила  плотность почвы равная 1,0 – 1,1 г/см3 (не смотря на то, что в целом год был засушливый – 65% нормы осадков). Наоборот, в целом в очень влажном 1981 году (117% нормы), но одновременно очень сухом апреле (35% нормы осадков), достоверное преимущество по урожайности получено при плотности почвы: 1,4 – 1,5 г/см3. А в равномерно увлажнённом 1980 году (при влажности близкой  к среднемноголетней) разница в урожайности при различной плотности почвы оказалась не достоверной.

Или в опытах  А.И. Пупонина [113], уменьшение объёмной массы почвы ниже уровня расположения семян с 1,4 до 1,0г/см3 при 15% -ной влажности, независимо от фона питания, не повышало урожайности ячменя. Такое же уменьшение объёмной массы при 25% -ной влажности как на фоне с удобрениями, так и без удобрений, привело к увеличению урожайности, что объясняется улучшением воздушного режима почвы при её рыхлении.

В опытах А.П. Тинджюлиса и др. [158], при влажности 20%  на легкосуглинистой почве наивысший урожай обеспечила плотность в 1,5г/см3. Уменьшение плотности до 1,2г/см3 приводило к снижению урожайности на 13-34% в зависимости от количества применяемых удобрений. То есть и в данной работе прослеживается однозначная зависимость между плотностью подсеменного слоя и урожайностью возделываемой культуры при определённой влажности почвы.

По данным Иркутского СХИ [157], в засушливый год урожайность ячменя по плоскорезной обработке превысила  на 4,0 ц/га  урожайность по вспашке при НСР0,95 =1,63 ц/га.  А во влажный год оказалась на 5,7 ц/га ниже, чем по отвальной вспашке, при НСР0,95 = 1,57 ц/га.

Наконец, исследования автора (табл. 6) показывают, что в условиях начального переувлажнения посевов и последующей жёсткой засухи 2010 года, достоверное преимущество по урожайности получили участки поля с изначально  рыхлым сложением (с плотностью менее 1,15г/см3) как на варианте с применением вспашки, так и на варианте минимальной обработки. Причём, на варианте с применением вспашки (то есть более интенсивной обработки) это преимущество было достоверно больше.  В 2011 году, с недостатком осадков в течение всей вегетации (55,5% от нормы) и с особенно острым их недостатком в начале вегетации (ГТК=0,6), преимущество по урожайности  имели участки с изначально плотным сложением (плотность более 1,28г/см3). Этот факт опять фиксируется по обеим обработкам. Но теперь преимущество переходит к минимальной обработке (где почва плотнее).

6. Урожайность ячменя в зависимости от условий развития.

ГТК

4 декад

Обработка

Сложение

подсеменного

слоя

Урожайность,

ц/га

2,58

Отвальная

вспашка

рыхлое

39,1

плотное

29,7

Минимальная

рыхлое

31,2

плотное

28,7

0,60

Отвальная

вспашка

рыхлое

10,4

плотное

10,6

Минимальная

рыхлое

11,5

плотное

14,0

НСР05 – 2,3ц/га (по всем вариантам  и сочетаниям)

 

В целом за два года достоверное влияние на урожайность имели: ГТК четырёх начальных декад и начальное сложение подсеменного слоя. Влияние чисто обработки почвы было не достоверным (Fф < Fт) и проявилось только в условиях избытка осадков. Достоверными оказались так же все сочетания исследуемых факторов.

Соотношение влажности и плотности почвы влияет и на поглощение растениями минеральных элементов. Например, при достаточной влажности почвы наиболее благоприятным для поступления фосфора в растения является рыхлое сложение (с плотностью для супесчаной почвы 1,2-1,3, а для суглинистой – 1,1-1,2г/см3).  При недостатке влаги оптимальным становится более плотное сложение (для супесчаной почвы – 1,3-1,4, а для суглинистой – 1,2-1,3г/см3) [85].

Многие исследователи используют для характеристики сложения почвы величину производную от плотности  - скважность (пористость) почвы. Здесь тоже, как и в случае с плотностью, оптимум имеет широкий диапазон – у  Н.А. Качинского – 55-65 %,  у А.П. Малянова 54,8-62,4 % у Д.И. Бурова – 50-60 % и т.д. В то же время в засушливые годы оптимум, например, на карбонатных черноземах составляет 52-54 %, а во влажные 54-58% [55].  То есть, для оптимального развития растений, чем выше влажность почвы, тем больше должна быть её пористость (а значит меньше плотность).  Что достаточно точно объясняется процессами газообмена в системе: растение – почва  - атмосфера при различном увлажнении почвы [10].

Таким образом, в большинстве случаев наибольшее влияние на урожайность возделываемой культуры оказывает не просто та или иная обработка почвы, а  плотность обработанного слоя почвы ниже уровня расположения семян, обеспечиваемая этой обработкой и сочетание этой плотности и режима увлажнения почвы.

То есть в итоге получается, что в результате применения любого почвообрабатывающего орудия (или комплекса орудий), в почве формируется характерная этой обработке плотность пахотного слоя, которая в свою очередь обеспечивает максимальный урожай, при определённом режиме увлажнения. Поэтому вспашка, обеспечивающая меньшую из рассматриваемых обработок плотность почвы, имеет бесспорное преимущество при избытке осадков, а при недостатке влаги преимущество переходит к обработкам, обеспечивающим более плотное сложение пахотного слоя (минимизированным) – таблица 1.

Поэтому, основным управляющим фактором, которым обработка почвы может непосредственно влиять на урожайность возделываемой культуры, является обеспечиваемая ею плотность почвы.

Установив «передаточную функцию» обработки почвы в механизме воздействия погодных условий на урожайность зерновых, можно исследовать общее направление её совершенствования.

Добавить комментарий

Вы можете оставить свой комментарий авторизовавшись при помощи любой из представленный социальных сетей:

       


Защитный код
Обновить

загрузка...

Поделиться!

Понравилась статья? Расскажите о ней знакомым или оставьте комментарий!

Написать в Facebook Поделиться ВКонтакте В Google Buzz Записать себе в LiveJournal Показать В Моем Мире В дневник на LI.RU Поделиться ссылкой в Моем Круге

Авторизация

загрузка...

Сотрудничество|Связаться с нами

АгроСборник.Ру © 2011-2018. Все Права Защищены.


Яндекс.Метрика