+7 (343) 252-74-50

Товаров:
На сумму:

Ваша корзина пуста

ПРОИЗВОДСТВО И РЕАЛИЗАЦИЯ ОРИГИНАЛЬНЫХ, ЭЛИТНЫХ И РЕПРОДУКЦИОННЫХ СЕМЯН

Контакты

Для связи с сотрудниками нашей компании напишите или позвоните нам


Телефон:

+7 (343) 252-74-50

+7 (343) 252-74-50

E-mail: semena-urala@mail.ru

Адрес почтовый: 620913, г. Екатеринбург, ул. Главная, 21-228

Адрес юридический: 620913, г. Екатеринбург, ул. Главная, 17а – 60


ПОДРОБНЕЕ

Главная / Статьи / Кукуруза / Тенденции изменения климата

Тенденции изменения климата

 

DOI   https://doi.org/10.1051/bioconf/20213607004

Тенденции изменения климата в лесолуговой зоне Среднего Урала и их влияние на технологические подходы к выращиванию кукурузы

П.Ю. Овчинников, аспирант (е-mail: ovchinnikov-paha@mail.ru)

А.Э. Панфилов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (е-mail: al_panfilov@mail.ru)

Е. Л. Тиханская, младший научный сотрудник (e-mail: eltikhanskay@mail.ru)

ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», ул. Белинского, 112а, г. Екатеринбург, 620142, Российская Федерация

Кукуруза является важнейшей сельскохозяйственной культурой с высоким урожайным потенциалом и разносторонним использованием [1]. Главным лимитирующим фактором, влияющим на рост и развитие кукурузы, является низкая теплообеспеченность периода вегетации [2, 3]. Ресурсы тепла относятся к неуправляемым факторам роста и развития растений, поэтому основной путь ослабления их лимитирующего влияния заключается в разработке и внедрении адаптивных технологий возделывания кукурузы [4]. Одно из условий адаптации кукурузы к климату региона – это создание и подбор ультраранних гибридов: стабильное созревание до молочно-восковой и восковой спелости в лесолуговой зоне ожидается при использовании образцов узкого диапазона скороспелости (до 120 единиц ФАО); кроме того, для устойчивого производства высокоэнергетических кормов из зерна кукурузы в Уральском регионе необходимым условием является перенос сроков посева на первую декаду мая. Это обеспечивает более эффективное использование растениями ресурсов тепла, влаги и света, повышение силосной и зерновой продуктивности, снижение и стабилизацию уборочной влажности зерна [5, 6]. Негативными факторами, которые необходимо учитывать при реализации этого приема, являются отрицательная реакция отдельных гибридов на изменение температурного режима в ювенильный период и ухудшение фитосанитарной обстановки. Влияние указанных факторов может быть нивелировано подбором холодостойких гибридов и применением эффективных средств и схем защиты растений [7]. Следовательно, в условиях Среднего Урала основные элементы технологии возделывания кукурузы направлены на адаптацию кукурузы к регулярному и периодическому дефициту тепла.

Связь технологии с климатическими условиями природной зоны ставит вопрос о возможных коррективах, обусловленных глобальным изменением климата [8, 9, 10]. Из общей климатической модели M. E. Mann [11], описывающей повышение среднегодовой температуры воздуха на планете примерно с конца 50-х годов ХХ века, вытекают вопросы о том, насколько устойчивы выявленные автором тенденции в отношении отдельных регионов [12, 13, 14] и должны ли они учитываться при обосновании агротехнологий.

В результате исследований, проведенных на территории Поволжья, Нечерноземной зоны, Центрального Черноземья, выявлено, что по таким характеристикам, как сумма активных температур, осадков, средняя температура воздуха и гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетационный период существует тенденция к изменению, а также корреляция с урожайностью и качеством производимой продукции для зерновых и ряда кормовых культур [15, 16, 17]. М. Ю. Ксенофонтов и Д. А. Ползиков [18] оценивают влияние изменения климата на продуктивность сельского хозяйства как умеренно негативное. Авторы рекомендуют провести определенные структурно-технологические сдвиги (увеличить площади мелиорируемых земель, изменить структуру посевов и способы обработки почвы). По данным Ю.Р. Ивановой и др. [19] на территории Среднего Урала наблюдается усиление аномалий среднегодовой температуры воздуха, а период после 1970 года характеризуется наиболее интенсивным потеплением и уменьшением количества отрицательных отклонений. Увеличение годовой суммы осадков также сопоставимо с данными, осредненными для территории России. В последние десятилетия чаще встречаются аномально влажные годы.

Зависимость сельскохозяйственного производства от климата реализуется не напрямую, а косвенно, через погодные условия, которые подвержены сильному варьированию, как в течение отдельных периодов, так и в многолетнем аспекте. В зонах рискованного земледелия подбор сортов, гибридов и агротехнологии должны быть направлены на адаптацию культур не к оптимальным, а к минимальным значениям лимитирующих факторов среды [20]. Следовательно, при анализе климатических тенденций необходимо рассматривать не только многолетний тренд, но и характер варьирования метеорологических параметров (средняя температура воздуха, сумма температур и осадков, ГТК).

Цель исследований – изучение климатических тенденций и их варьирования в лесолуговой зоне Среднего Урала для оценки влияния регионального изменения климата на подбор гибридов и некоторые элементы технологии возделывания кукурузы.

Условия, материалы и методы. Исследования выполнены в «Уральском аграрном научно-исследовательском центре Уральского отделения Российской академии наук» в рамках выполнения Государственного задания Минобрнауки. Для статистического анализа метеоусловий лесолуговой зоны Свердловской области за период с 1958 по 2020 годы, использованы данные архива отдела земледелия и кормопроизводства Уральского НИИСХ.

Проверку статистических гипотез проводили методами дисперсионного, корреляционного, регрессионного анализов. О достоверности различий между групповыми средними судили по критерию Фишера (F). Значимость коэффициентов корреляции и регрессии оценивали по величине ошибок этих параметров (Sr, Sb) и критерию Стьюдента (t). Уровень значимости критических значений статистических параметров p = 0,05. Для анализа использовали значения гидротермических факторов за период с мая по сентябрь, который, в соответствии с рекомендациями по оптимальным срокам посева и уборки культуры [21], совпадает с периодом активной вегетации кукурузы на Среднем Урале.

Результаты и обсуждение. По данным регрессионного анализа отмечен линейный тренд повышения суммы температур выше 10 °С в лесолуговой зоне Среднего Урала за период с 1958 по 2020 годы (63 года). Расчетный прирост суммы температур в среднем за год, который соответствует коэффициенту регрессии, составляет 3,87 °С (рис. 1).

Рисунок 1 – Линейный тренд суммы активных температур в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

 При этом корреляция для тренда характеризуется как средняя (r = 0,37), но статистически доказанная по критерию Стьюдента (tr > t05) (таблица 1).

Таблица 1 – Результаты корреляционно-регрессионного анализа сумм активных температур выше 10 градусов за май-сентябрь в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

Показатель

Результаты корреляционно-регрессионного анализа

Средняя сумма t > 10 ℃, градусов

1858

Расчетный прирост за анализируемый период, градусов

240,2

Коэффициент регрессии b

3,87

Коэффициент корреляции r

0,37

Критерий Стьюдента tr (t05 =2,00) 

3,14

Общий прирост сезонной суммы температур за 63 года по расчету уравнения регрессии составил 240,2 градусов, что отражает увеличение показателя с 1739 до 1979 градусов. Отметим, что основные классы гибридов кукурузы по скороспелости (раннеспелые, среднеранние, среднеспелые и т.д.) различаются по потребности в сумме активных температур на 150-200 градусов [22]. Это позволяет предположить возможность расширения рекомендуемого диапазона скороспелости гибридов кукурузы до 120-150 единиц ФАО.

Установленная тенденция вступает в противоречие с Докладом об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год, в котором отмечается статистическая незначимость (P <0,01) линейного тренда температуры приземного воздуха для зимнего, летнего и осеннего периодов в Уральском регионе за 1976-2019 годы [23]. Одна из причин указанного расхождения может заключаться в сильных колебаниях ресурсов тепла по годам на фоне климатического тренда.

С целью выявления соотношения вклада тренда и случайных колебаний сумм активных температур в лесолуговой зоне, был проведен однофакторный дисперсионный анализ, для этого данные за 63 года разбили на 8 групп (семь групп по восемь лет и одна группа, включающая семь лет). Средние суммы температур по группам отражают многолетнюю климатическую тенденцию, а варьирование внутри групп описывает колебания погоды, влиянием которой и обусловлены рост и развитие кукурузы (таблица 2).

Таблица 2 – Результаты дисперсионного анализа сумм активных температур выше 10 градусов за май-сентябрь в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

Показатель

Результаты дисперсионного анализа

Межгрупповая дисперсия

66560,1

Внутригрупповая дисперсия

32454,2

Критерий Фишера Fф (F05 = 2,18)

2,05

Полученные данные показали, что межгрупповая дисперсия превышает внутригрупповую. Однако в лесолуговой зоне за данный период времени различия по восьмилетним группам не доказаны по критерию Фишера. Это говорит о том, что, несмотря на статистическую значимость линейного тренда, решающая роль в оценке обеспеченности кукурузы теплом принадлежит не многолетним климатическим характеристикам, а фактически наблюдаемой погодной составляющей. Очевидно, что для гарантированного созревания кукурузы до хозяйственно значимых фаз развития основным лимитирующим фактором следует считать нижний предел колебаний сумм активных температур. Анализ внутригруппового варьирования ресурсов тепла показал, что минимальные и максимальные для каждой из групп значения суммы температур выше 10 °С за анализируемый период проявляют тенденцию к росту r = 0,79 и 0,73 соответственно (таблица 3).

Таблица 3 – Анализ внутригруппового варьирования суммы температур выше 10 °С в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

Группы лет

Суммы температур выше 10 °С, градусов

V, %

минимальная

максимальная

средняя

1958-1965 годы

1540,7

1998

1801,55

7,09

1966-1973 годы

1390,1

1987,5

1696,363

10,49

1974-1981 годы

1537,4

2058,9

1825,463

10,89

1982-1989 годы

1472,6

2260,6

1885,788

13,65

1990-1997 годы

1659,3

2105,1

1841,988

8,93

1998-2005 годы

1615

2119,2

1924,663

9,65

2006-2013 годы

1840,4

2249,1

2003,925

6,31

2014-2020 годы

1720

2178,1

1893,529

8,68

r

0,79

0,73

0,78

-0,22

t 05 2,45

3,26

2,58

3,03

0,58

Кроме того, отмечена тенденция к снижению коэффициентов внутригрупповой вариации (V) анализируемого фактора, что свидетельствует о незначительном повышении стабильности в обеспеченности растений теплом, однако она не доказана по критерию Стьюдента.

В связи с тем, что кукуруза по требованиям к влаге относится к мезофитам, одним из лимитирующих фактором для нее считается влагообеспеченность. Согласно коэффициенту регрессии (линейного тренда) расчетное повышение суммы осадков за период вегетации составляет 1,2 мм в год, а за весь период 75,6 мм (таблица 4). Из-за высокого варьирования по годам тренд характеризуется низким коэффициентом корреляции, однако он доказывается по критерию Стьюдента (tr <t05) (рисунок 2).

Рисунок 2 – Линейный тренд суммы осадков
в лесолуговой зоне Среднего Урала

Таблица 4 – Результаты корреляционно-регрессионного анализа влагообеспеченности за май-сентябрь в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

Показатель

Результаты корреляционно-регрессионного анализа

Средняя сумма осадков, мм

329,8

Расчетный прирост за анализируемый период, мм

75.6

Коэффициент регрессии b

1.2

Коэффициент корреляции r

0.27

Критерий Стьюдента tr (t05 = 2,00)

2.16

Дисперсионный анализ подтверждает тенденцию к увеличению влагообеспеченности (таблица 5). Как следствие, различия между группами доказаны по критерию Фишера (Fф<F05).

Таблица – 5 Результаты дисперсионного анализа влагообеспеченности за май-сентябрь в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

Показатель

Результаты дисперсионного анализа 

Межгрупповая дисперсия

14126,4

Внутригрупповая дисперсия

5871,9

Критерий Фишера Fф (F05 = 2,18)

2.4

Тезис о том, что продуктивность культур лимитируется нижними пределами варьирования природных факторов, применим и к влагообеспеченности периода вегетации. Судя по значениям коэффициента вариации, в большинстве случаев отмечается сильное варьирование количества осадков за период вегетации по группам лет, а коэффициент корреляции свидетельствует о средней тенденции к снижению данного показателя (таблица 5).

Таблица 5 – Анализ внутригруппового варьирования суммы осадков в лесолуговой зоне Среднего Урала (1958-2020 годы)

период

минимальная

максимальная

средняя

k - V%

1958-1965 годы

155,2

360,8

271,75

29,24

1966-1973 годы

236,4

406,4

334,4

21,1

1974-1981 годы

173,6

418,0

262,1

29,4

1982-1989 годы

248,6

509,9

355,0

34,3

1990-1997 годы

215,1

478,6

371,4

25,0

1998-2005 годы

282,9

497,2

363,4

17,8

2006-2013 годы

267,7

385,7

323,3

17,2

2014-2020 годы

190,8

453,4

360,9

22,6

r

0,45

0,40

0,61

-0,53

tr (t05 = 2,45)

1,23

1,08

1,91

1,53

Минимальные значения влагообеспеченности по группам лет находятся в пределах от 155,2 до 282,9 мм, а по величине коэффициента корреляции (r = 0,45) наблюдается средняя тенденция к повышению этих значений. Максимальные значения групп лет варьируют в диапазоне 360,8 - 509,9 мм при тенденции к их повышению, выраженной в средней степени (коэффициент r = 0,40). Однако, судя по значению критерия Стьюдента, исследуемые тенденции не доказаны на 5 %-ном уровне значимости.

Потребность кукурузы во влаге в разные периоды роста и развития не одинакова [24]. Наибольшее количество влаги она потребляет в течение 30 дней, начиная за 10 дней до выметывания метелки и до стадии молочной спелости [25]. В лесолуговой зоне Среднего Урала критический период водопотребления для ультраранних гибридов кукурузы наблюдается в июле [26]. Проведенный корреляционно-регрессионный анализ не выявил статистически доказанных тенденций к изменению влагообеспеченности для отдельных месяцев (таблица 6).

 

 

 

Таблица 6 – Результаты корреляционно-регрессионного анализа влагообеспеченности по месяцам

Показатель

Месяц

май

июнь

июль

август

сентябрь

r

0,133

0,128

0,142

0,185

0,068

b

0,180

0,258

0,342

0,379

0,105

tr (t05=2,00)

1,05

1,01

1,12

1,47

0,53

 

Выводы. Таким образом, анализ многолетних тенденций изменения хозяйственно значимых гидротермических факторов на Среднем Урале с 1958 по 2020 годы показали достоверный прирост (на 240,2 градуса) сумм активных температур за период с мая по сентябрь. Вместе с тем непосредственное влияние на развитие и продуктивность кукурузы оказывают случайные колебания анализируемых параметров по годам, а лимитирующим фактором является нижний предел этих колебаний, значения которого повышались на протяжении всего анализируемого периода.  Кроме того, анализ суммы осадков выявил статистически доказанные тенденции к повышению влагообеспеченности, но только для периода вегетации в целом, а не для отдельных месяцев. Однако варьирование по годам остается сильным, а нижний предел этих колебаний не достигает минимального уровня для устойчивого созревания раннеспелых гибридов кукурузы. Поэтому для условий Среднего Урала остаются актуальными прежние рекомендации, касающиеся подбора гибридов кукурузы по скороспелости, холодостойкости и засухоустойчивости. В то же время выявленная климатическая тенденция позволяет прогнозировать повышение вероятности получения корма с высоким содержанием обменной энергии, что характеризует ее как положительную.

Добавить комментарий
Внимание! Поля, помеченные * - обязательны для заполнения
Статьи

 DOI:  https://doi.org/10.1051/bioconf/20213601010

Подбор гибридов кукурузы, обеспечивающих производство высокоэнергетических кормов для современного молочного животноводства

Н.Н. Зезин, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и кормопроизводства

М.А. Намятов, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и кормопроизводства

М.Ю. Севостьянов, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель руководителя по науке

П.Ю. Овчинников, младший научный сотрудник отдела земледелия и кормопроизводства

ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, д.112-а, а/я 269, Россия

E-mail: nikitazezin@yandex.ru

FSBSI «Ural Federal Agrarian Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences» 620142, Yekaterinburg, st. Belinsky, 112-a, Po Box 269, Russia

Реферат. В начале освоения кукурузы на Урале (1950…1960 годы) выращивались позднеспелые гибриды, достигавшие к уборке на силос фазы выбрасывания метёлки – цветения початка. И только в начале XXI века в Уральском НИИСХ были возобновлены исследования по подбору скороспелых гибридов с ФАО 120…150 и отработке технологии их возделывания с целью получения початков в молочно-восковой спелости зерна. Было установлено, что наибольшее количество крахмала содержится в зерне (в среднем 71,4 %), а в листьях и стеблях оно составляет 2,64 и 3,08 %. Рекомендованная Уральским НИИСХ «линейка» гибридов Обский 140 СВ (ФАО 140), Росс 130 МВ (ФАО 130) и Кубанский 101 СВ (позднее Кубанский 102 СВ) (ФАО 120) в 2016…2020 гг. занимала в структуре высеянных семян в Свердловской области 81,8…90,6 %. Площадь под кукурузой к 2014 г. увеличилась до 19,39 тыс. га (в 6,3 раза по сравнению с 2008 г.) и в 2015…2020 гг. стабилизировалась на уровне 19,3…21,0 тыс. га.

 

DOI   https://doi.org/10.1051/bioconf/20213607004

Тенденции изменения климата в лесолуговой зоне Среднего Урала и их влияние на технологические подходы к выращиванию кукурузы

П.Ю. Овчинников, аспирант (е-mail: ovchinnikov-paha@mail.ru)

А.Э. Панфилов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (е-mail: al_panfilov@mail.ru)

Е. Л. Тиханская, младший научный сотрудник (e-mail: eltikhanskay@mail.ru)

ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», ул. Белинского, 112а, г. Екатеринбург, 620142, Российская Федерация

Представлены результаты анализа многолетних тенденций изменения отдельных климатических характеристики и варьирования погодных условий периода вегетации в лесолуговой зоне Среднего Урала за период с 1958 по 2020 годы, дана оценка их влияния на выбор гибридов и некоторые элементы технологии возделывания кукурузы. В результате расчета линейного тренда установлена статистически доказанная тенденция к повышению сумм активных температур выше 10 °С за май – сентябрь. Вместе с тем непосредственное влияние на развитие и продуктивность кукурузы оказывают случайные колебания анализируемых параметров по годам, а лимитирующим фактором является нижний предел этих колебаний, значения которого повышаются на протяжении всего анализируемого периода. Однако варьирование по годам остается сильным, а нижний предел этих колебаний не достигает минимального уровня для устойчивого созревания раннеспелых гибридов кукурузы. Поэтому для условий Среднего Урала остаются актуальными прежние рекомендации, касающиеся подбора гибридов кукурузы по скороспелости, холодостойкости и засухоустойчивости. В то же время выявленная климатическая тенденция позволяет прогнозировать повышение вероятности получения корма с высоким содержанием обменной энергии, что характеризует ее как положительную.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ

Уральский НИИСХ проводит экологические испытания по подбору гибридов кукурузы раннеспелых и ультраранних сроков созревания в целях получения высокоэнергетического корма.

Научные сотрудники института совместно с авторами гибридов кукурузы изучают технологические приемы ухода за ее посевами и постоянно на конференциях, совещаниях обсуждают вопросы разработки и внедрения научно обоснованных технологических приемов в сельскохозяйственные организации не только Урала, но и Китая, позволяющих эффективно использовать природные ресурсы

АгроПоиск - аграрная поисковая система Яндекс.Метрика