Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование продуктивности и качества урожая кукурузы в системе лесных полос на орошаемых землях в Нижнем Поволжье

ВАК РФ 06.03.04, Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

Автореферат диссертации по теме "Формирование продуктивности и качества урожая кукурузы в системе лесных полос на орошаемых землях в Нижнем Поволжье"

Р Г Б ОА 1 о ДПР 1995

На правах рукописи

РУЛЕБА ОЛЬГА ВАСИЛЬЕВНА

НОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА УРОЖАЯ КУКУРУЗЫ В СИСТЕМЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС [А ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Специальность 06.03.04 - агролесомелиорация и защитное лесоразведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград -1995

Работа выполнена по Всероссийском научно-исследовательском институте агролесомелиорации.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук (

А.М.Степанов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук А.Т.Барабанов; кандидат сельскохозяйственных наук Г.В.Седвнов.

Ведущее предприятие - Волгох'рндская государственная сельскохозяйственная академия.

Защита состоится "Ат,* ¿¿'к^АМ 1995 г. в Л? _часов на заседании диссертационного совета Д-020.П.01 в0 Всероссийск< научно-исследовательском институте агролесомелиорации.

Адрес: 400062, г.Волгоград 62, ул. Краснопресненская, 39, ВШ1АШ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского НИИ агролесомелиорации.

Автореферат разослан " ЛЦ- " 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Л.А.Петрова

ОБ.ЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В системе мероприятий по экологической оптимизации сельскохозяйственных ландавфтов агролесонелиореция играет ведущую роль. Поэтому изучение механизма биопродукционного процесса в лесоагроландпафтах является важнейшим направлением.

В настоящее время накоплен значительный материал по >.>елюра-тивному влиянию лесных полос С ЯП). Достаточно полно оно изучено на урожайность кукурузы, влияние же лесных насаждений на пространственно-временную динамику основных элементов продуктивности (рост, нарастание биомассы, фотосинтетические показатели) - недостаточно. Отсутствие материалов по влиянию лесных полос на процесс формирования продуктивности и качества урожая кукурузы послужило причиной для постановки задач по данной проблеме, решение которых невозможно без привлечения современных методов исследования.

Диссертационная работа являлась составной частью тематического плана научно-исследовательских работ отдела полезащитных насаждений ВНИАЛШ за 1966-1990 гг. и 1991-1995 гг. (ГР » 0185. 0070240 и 01.9.40006316).

Цейь_и_зяд2ч11 лс2.л£Дйв.аний. Целью исследований являлись описание и оценка влияния лесных полос на основные «элементы продуктивности кукурузы при орошении с учетом биологических особенностей возделываемых сортов и гибридов.

Достижение указанной цели осуществлялось решением следующих задач:

- изучение влияния лесных полос на процесс формирования про~ дуктлпности кукурузы;

- оценка влияния лесных полос на качество и структуру уро-

л

.т-чя кукурузы;

- экономическое обоснование эффективности влияния лесных насаждений в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях оропения.

Иаучдая доциада состоит в том, что впервые количественно и математически описано влияние лесных полос на пространственно-временную динамику элементов продуктивности и качество урожая кукурузы при орошении.

Доказано» что нарастание и рост биомассы позднеспелых и среднеспелых сортов и гибридов кукурузы изменяется по логистическому закону- Получены параметры функциональных зависимостей.

Впервые выявлено» что пространственное влияние лесных полос на высоту,, биомассу,фотосинтетический потенциал, а также структуру урожая, массу 1000 зерен выражается экспоненциальной функцией. Получены параметры аналитических уравнений, которые могут быть использованы для прогноза развития основных элементов продуктивности кукурузы на облесенных орошаемых полях.

Др£ктиде£кзя_здаяим0£.т£. Материалы исследований позволяют предложить при орошении целенаправленный подбор сортов кукурузы для выращивания на силос или зерно в зависимости от генетических возможностей и благоприятных условий микроклимата на межполосном поле.

Полученные аналитические выражения могут быть использованы а качестве прогностических уравнений, что позволит максимально использовать агроэкологический потенциал межполосного пространства.

Апдобациа даботр. Материалы исследований докладывали с. на научно-методических конференциях аспирантов и молодых ученых в г.Волгограде в 1986-1989 гг., во Всесоюзной школе молодых ученых по современным проблемам полезащитного лесоразведения и охраны природа (р.ёинск, 1987 г.), на ХУП региональной научно-методиче-

ской конференции молодых ученнх и аспирантов ВШАЛМИ в 1990 г. и ежегодно (1966-1994 гг.) в отделе полез пгглтнкх насаждений ВНИАЛМИ. Диссертация в полном объеме обсу*дона и одобрена нп расширенном научно-техническом совете отдела полезащитных нпсажде-ний ВШАЛШ (1995 г.).

ПуйлмЗДР ♦ Основные положения диссертации опубликованы в 4 печатных работах.

Об^еу. 2.абогц. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, предложений производству, приложений и списка использованной литературы. Общий объем диссертации 146 страниц, п том числе 24 таблицы, 20 рисунков, 20 приложений. Список использованной литературы включает 145 наименований, в том числе 10 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ -

Во введении обосновывается актуальность теш, излагается цель, задачи исследований, новизна и практическая значимость работы. 4

Обзор литературы

Положительная роль защитных лесных насаждений в улучшении факторов среды на поливных землях отмечается во многих работах отечественных и зарубежных исследователей (Бодров В.А., 1936; Го~ лубевн Л.А., 1939; Каруэин Б.В., 1954; Долгилевич М.И., 1975; Stoeckeler J.H., 1962; Стейл У., 1951).

Наиболее полный анализ материалов по влиянию лесных полос на основные элементы микроклимата орошаемых полей приведен в монографии А.М.Степанова (19Э7). В ней показано» что важнейшими факторами, определяющими условия роста и развития растений, являптся температура воздуха и почвы, влажность воздуха и испарение. За счет

и\ изменения создается благоприятный микроклимат на межполосном пространстве, положительно влияющий на урожайность сельскохозяйственных культур. Это находит подтверждение в литературе (Захаров В.И., Кретинин В.М., 1979; Мияосердов Н.М., Сирык A.A. и др., 1981; Годунова НЛО., 1984) - по зерновым колосовым, зернобобовым (Рыжиков Д.П., 1963), огородным и масличным культурам (Соколова Н.С., 1937; Лабазников Б.В., 1979). Отсутствуют, однако, материалы по аналитическому описанию влияния лесных полос на продуктивность кукурузы, которое невозможно без привлечения функционального анализа. Он позволяет достаточно обьективно представить процесс формирования продуктивности и ::вчествв урожая.

Попытки описать рост отдельных органов, целого растения или растительного покрова при помощи математических выражений неоднократно предпринимались, начиная с 20-х годов (Блекыан, Грегори, Ничипорович A.A., 1966; Росс Ю.К., 1975; Тооминг Х.Г., 1977; ГоЙ-

са Н.И. и др., 1983; Климов A.A., 1966). Но предложенные функции

/

описывали отдельные элементы продуктивности и не учитывали важ-- i нейшего мелиоративного фактора - лесных полос.

Программа и методика исследований, характеристика объектов

В соответствии с общей задачей работы и состоянием вопроса была намечена следующая программа исследований.

1. Изучить влияние лесных полос на фотосинтетическую продув тивность кукурузы (рост, развитие, динамику фот осинтеаирувдеЯ поверхности, нарастание биомассы, продуктивность фотосинтеза, биологический урожай, урожай зерна).

2. Изучить влияние лесных полос на качество урожая кукурузы v структуру, кормовые достоинства регетатипноГг массы, белковость

гп'-п) в усяояяя его ¡¡¡ор'.нггтш;;/! (идкопгете и реутокиаяичя п:1-

татедьных вещзст -J .

3. Дагь оценку экономической эффективности влияния лясних покос в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях-

Работа выполнена в I983-I993 гг. на базе Заволжского стационара ВШЛ-ВДИ на землях Кисловской я Заволжской оросителышх систем Николаевского района Волгоградской области.

Район исследований находится в засуплиеой агроклиматической зона. Сумма положительных средних суточных температур воздуха я s период вкие 10° составляет 2?50-3300°С, осадков 160-170 ум.

Из шести лет НЕблвдегшй 19© и 196? гг. характеризовались кок наиболее засушливые, причем з 1987 г. погодные условия отличались от среднемноголетних резкими перепадами температуру воздуха, j

Условия 1988,, 128Э, 1992; гг. не отличались от сре дневного летних. 1993 г. характеризовался как аномальный, количество выпавших осадков вдвое превышало норму.

Почвы на объектах исследований каштановые, суглинистые, подстилаемые песками но глубине 1,0-1,8 м.

Опытными участками служили поля, расположенные на орошаемых земляг в системе лесных полос.

Лесные полосы 1973-1976 гг. посадки» двухрядные ажурной конструкции из тополя черного ( Populuo nigra I. ) и гибрида тополя пирамидального X осокорь С P.pyrarsidalia Ноя х P.nigra L. ). Ветропроницсемость их в облиственном состоянии 40-50$. Ширина межполосных полей 450-000 м.

На опытных полях изучаюсь влияние лесных полос на розные сорта и гибриды зерновой кукурузы. Они отличались по срокам созревания (позднеспелые, среднеспелые) и сортовыми особенностями (ВИР-156 ТВ, УС-хвз, Днепрозский 98 ШЗ, "Элора"). Зсе биометриче-

ские учеты проводились от появления всходов до окончания формирования урожая на расстояниях 2,5; 5; 10; 15; 20 Н насаждения с заветренной стороны. Контролем служило необлесенное поле со сходными почвенными условиями или часть межполосного пространства на ' удалении более 30 Н вне влияния лесных полос при относительно больших межполосных клетках. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом до фазам развития кукурузы.

Отбор растительных образцов проводился по фазам роста из "математически средних" или типичных растений по методике А.Д .Рога ченко, К.К.Строкач (1976). Для этого в каждом пункте наблюдений замеряли высоту и диаметр 50-100 растений. Такой способ отбора образцов обеспечивал точность определения надземной биомассы около 10$ при относительно небольшой выборке СЮ растений).

Количественная оценка продуктивности агрофитоценоза и анализ его фотосинтетической деятельности проводились на основе изучения различных характеристик, которые включали: простые биометрические показатели - общую высоту растений, диаметр стебля, число листьев, их длину и ширину, количество початков, количество растений на I »Я; характеристику фотосинтетической деятельности растений - относительную площадь листьев и стеблей, количество сырой и сухой биомассы как целого растения, так и отдельных органов (масса початков, 1000 зерен), суточные приросты биомассы, фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза.

Аналитическое описание элементов продуктивности (высоты, биомассы, фотосинтетического потенциала, массы 1000 зерен) выполняли с помощью регрессионного анализа на основе разработок ВНИАЛМЙ (Гартикев Е.А., 1905) с использованием пакета прикладных программ для ПЭВМ.

Урожай учитывался по методике Г.Ф.Лакина (1979) и Б.А.Доспе-

хова (19ВД).

Продуктивность фотосинтеза определялась по методике Росса О., Росса В., 1969.

Анализ связи валовых форм азота и подвижных фосфора и калия проводился по методике многофакторного опыта (ВНИАЛШ, 1986).

Качество зерна определялось в почвенной лаборатории ВНИАЯМИ.

Экономическая эффективность влияния лесных полос в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях ' определялась по разработкам ВНИАЛШ с использованием инструктивных указаний (Инструкции и нормативы по определении экономической и энергетической эффективности..., 1987).

! Влияние лесных полос на рост и развитие кукурузы

Аналцз_д«нд!т:сц дасотя_кдам?2.эн» Известно, что рост растений описывается логистической функцией (Уотт К., 1971; Гойса Н.И. и I др., 1983, Шмидт В.М., 1984). Поэтому на основе этой функции были ! исследованы многолетние данные по высоте кукурузы. Из всех пока' зателей продуктивности высота растений - это практически единственный достаточно точно определяемый показатель. Между тем, высо-: та растительного покрова тесно связана с другими фитометричесгснми показателями (биомассой, площадью листьев), что делает эту характеристику перспективной для определения других параметров, более . сложных в методическом отношении (Росс Д.К., Зласова М.П., 1966; : Чирков Ю.И., 1969; Гойса Н.И. и др., 1983).

Кукуруза в опытах отличалась сроками созревания и сортовыми / особенностями, поэтому для сравнения ее параметров были введены относительные единицы: продолжительность вегетации <Ге1'и максимальная высота Динамика высоты кукурузы по годам за период вегетации представлена логистической функцией (логистой). Для примера приводится один год (рис.1).

0,8 0,6 0,4 0,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8

1985 г. г

_ 2,5 Н —•— ЮН ••«••» 20 Н

___ 5 Н .......... 15 Н •----30 Н

Рис Л. Динамика высоты кукурузы за период вегетации 1985 года

Сортовые особенности кукурузы выражаются в различиях стеблей по высоте, расположению початков> количеству листьев, срокам вегетации (Адиньяев Э.Д., 1988), ото находит свое отражение в графическом изображении логисты (изменение параметров а и ь ). Так, в нашем случае в 1986, 1987 гг. ускорение в нарастании начиналось при £ кО,08-0,1; в 1988 г. при Г«0,2; в 1989 г. при «=0,45; в 1992 и 1993 гг. при "Г«=0,3, что также подтверждается сортовыми особенностями кукурузы. Биологическая сущность процесса заключается в окончании формирования зачаточного початка (Володарский Н.И., 1975). Дальнейшая деятельность растений направлена на быстрое фор жирование необходимой площади ассимилирующей поверхности, а значит и на интенсивный рост (Гойса Н.И. и др., 1983), на логисте это прямолинейный участок у точки перегиба. Выход на плато насыщения, соответствующий прекращению развития, отмечается при €~ =0,75...0,85 в среднем по годам, за исключением 1987 г., где окончание роста происходило при ^«=0,4. Объясняется это бурным

ф'

л У

л®"

__1_____ ____1.... • ..... л .

ростом эп счет р»:< *г смени температур.

Особый интерес представляя анализ прироста высоты кукурузы на разном расстоянии от лесных полос '<>; 30; 15? <-0; 30 (I;

контроль) в течение вегетации. Прирост является пзрвой производной ( йи/й'С ) логистической функции. Динамика суточных приростов стеблей кукурузы за вегетацию для примера предстазлена на одном рисунке (рис.2). Разница в высоте вершин куполов очевидна и колеблется по годам, что указывает на степень влияния полос. На всех расстояниях прирост стебля был больше, чем на контроле за счет лучших микроклиматических условий. Наиыеиымй прирост стебля кукурузы наблюдался в 1905 г. (У «= 4 си/су?), ток как эа период вегетации пшало всего 30 мм осадков.

-2,5 Н ----- ЮН. ---20 Н

...... 5 Н 15 Н" ----30 Н

Рис.2« Динамика суточных приростов стеблей кукурузы за период вегетации 1985 года

В 1987 г., как отмечалось ранее, была резкая смена температур в 'весенне-летний период. Производная имеет наибольшую величину по сравнению с другими годами (3? «= 9 см/сут).

В 1988 г. кривые прироста имеют выровненный характер. В 1939 г. пики куполов несколько сметены по оси абсцисс.

Итак, методом регрессионного анализа экспериментального материала выявлено положительное влияние лесных полос на развитие всех сортов кукурузы: ВИР-156 ТВ, Днепровской 98 MB, vc-183 и "Элоры". Описав их функционально, выяснили, что сорта I группы спелости (позднеспелые: ВИР-156 ТВ, VC-I83) и 2 группы - среднеспелые (Днепровская 98 MB, "Элора") на разном расстоянии от лесных полос подчиняются одной закономерности - логистической. На основе анализа экспериментального материала в межполосном пространстве установлено, что максимальную (в конце вегетации) высоту (Нд ) кукурузы за шесть лет можно описать единой функцией (рис.3) - экспоненциальной:

H в 201 + 56,45 • е^'^'^н - для абсолютных величин, Нд« 0,79 + 0,221 • е-0»0073^: - для относительных величин, (г =-0,98; D*0,96). Здесь 1>н - расстояние до лесных полос, е - основание натуральных логарифмов. Относительная ошибка не превышает 5%, что свидетельствует о высокой точности аппроксимации данных уравнением. Поскольку уравнение было получено по осреднен-ным многолетним данным, то его адекватность была проверена на конкретных условиях каждого года. Относительная ошибка не превышала

Рнс.З. Зависимость высоты кукурузы от расстояния до лесных насаждений зя период вегегацич

17/?>, что дает основание рекомендовать данное уравнение

Н = 56,45 • е"0»06731 н

для.прогноза роста кукурузы в системе лесных полос при орошении.

и, ддазцо_п£.Ийств&). Многолетние наблюдения за динамикой надземной биомассы (сырой и сухой) показали, что она подчиняется тем же закономерностям, что и динамика высоты кукурузы и описывается логистической функцией. Зная суточные приросты, можно полу! <шть более полную информацию о процессе формирования урожая. Процедура определения суточных приростов очень трудоемка. Используя регрессионный анализ, можно упростить методику вычисления суточ-, ных приростов и получить более полную картину. Для этого от логистической функции находится первая производная (М ). В результате преобразований получается выражение:

= Яшах' Ъ • с ' в"ЪХ' ^ •

Мд «■ 1/(1 + еа"Ъх),

гДе " максимальная биомасса (сырая и сухая);

х расстояние от лесных полос (2,5; 5; 10;,..20 Н, контроль;

; ■ а, ь - параметры уравнения; с = ехр(а).

Скорость роста биомассы в течение вегетации есть суточные приросты. В 1985 г. наибольший прирост сухой биомассы наблюдался под защитой ЛП на расстояниях от 2,5 до 15 Н при "X =60. На 2,5 Н он достигал 816 кг/га за сутки (13 граммов на I растение). На,контроле максимальный прирост сухой биомассы составил 281 кг/га (7 г/растение) при'? =50. В 1988 г. отмечен наибольший суточный прирост на ; расстоянии 5 Н, он составил 466 кг/га сухого вещества (8 г/растение) . Наименьший прирост сухой биомассы был на расстоянии 30 Н, со-

; ■■йи!л 223 кг/га (4 г на растение) и пришелся на пятую декаду вегетации. 1989 г. характеризовался повышенной влажностью. Наибольший прирост сухой биомассы (473 кг/га, или 7 г на растение) был на расстоянии 10 Н при '£"=70. Особой разницы в приросте биомассы на контроле не отмечено-

В 1992 г. максимальные суточные приросты под защитой Ш приходились на резные периоды вегетации и растянуты по времени. Во влажном 1993 г. условия в системе ЗЛН были благоприятнее для развития кукурузы, чем на необлесенном поле, поэтому сточные приросты сухой биомассы на протяжении всего периода вегетации выше. Конечным итогом анализа суточных приростов сухого вещества является максимальный прирост надземной биомассы за вегетацию (табл.1).

. . Таблица I

Максимальный прирост сырой (числитель) и сухой (знаменатель) надземной биомассы кукурузы, в граммах

Расстояние до ЛП, Н

1986 г. : 1988 г. 1989 г. : 1992 г. 1993

1510 780 1290 930 627

480 260 200 281 196

ЩГО 980 1150 660 515

340 230 160 201 160

1310 750 НЮ 797

450 230 160 154

ш 750 1050 1110 657

360 160 116 354 207

840 680 1000 950

200 160 138 326

540 600 т 390 390

170 160 167 217 119

2,5 5 10

. 15 20 Контроль

Сор-гоььм особенности воздвлываш/оЯ кукурузы « положительное влияние лесных понос находятся в основе различий «о массе. Прирост сырой биомассы под звади-иой лесных насаждений всегда бил бол? то: у кукурузы зернЛвого типа з среднем за 3 года - в 1,5 р^я, а у силосной и 2,2 раза а 1903 г., и в 2,4 раза в 1989 г.

Регрессионный анализ суточных приростов позволил выявить общие закономерности в развитии биомассы. ПГо осредненному за Я пет максимальному приросту кукурузы построена кривей зависимости биомассы от расстояния до лесных полос, описываемая экспоненциальм у,1.

'Л « Ыд + а

-ы,

И,

Л. м„

где И - средняя биомасса,

М - биомасса на контроле на донном расстоянии (2,5; 5...30 Н) от ЛИ (табл.2).

Таблица 2

Параметры обобщенного уравнения зависимости биомассы (М) кукурузы от расстояш!я до лесных насаждений ( 1 н)

Биомасса

Параметры уравнения : Коэффициент

—----:-! корреляции

а : Ъ • г

Коэффициент детерминации I)

Сирая Сухая

601,995 125,016

-0,0188 -0,038

0,91 + 0,08 0,99 + 0,04

о,аг

0,99

Ассимилищ^^^авергк.наст^^схкурхза & ^02.0сицтет11часйий цо-тецтщад. Размерами ассимилирующей поверхности определяется количество поглощениоЛ солнечной радиации, идущей на построение хозяйственно-ценной части урожая. Интегральным показателем листовой массы является фотосинтетичеекий потенциал (табл.З).

- It -

Таблиця Ъ

Фотосинтетический потенциал посевов кукурузы, млн.ь?/га*сутки

Расстояние до ЯП, :1985г. • :1987г. 1 • :1988г. • !1989г. • # :1992г, % .:1993г. * :Среднее многолетнее

2,5 2,1 2,0 1,2 1,7 2,3 2,2 1,9

5 1,6 2,0 1,4 1.9 2,2 1,8 1,8

10 1,8 1,3 1,3 1,5 2,0 - 1,6

15 1,8 I,? 1,0 1,5 2,2 1.9 1.7

20 1,7 . 1.7 1.5 1,5 2Д - 1,7

Контроль 1,5 1.7 1,3 - 1,5 1,5 1,5

Регрессионный анализ позволил описать многолетние данные по фс тосинтетическому потенциалу (Фп) экспоненциальной зависимосты $п . Фд + 0,3969 . е-0'103056 1н Фд - Ф - Фк ,

где Ф - средняя величина фотосинтетического потенциала на да* ном расстоянии (ьн) от лесной полосы;

Фк - фотосинтетический потенциал на контроле, млн.»?/га-с^ Коэффициент корреляции г « 0,94 ± 0,14. Коэффициент детерминаг D = 0,891.

Влияние лесных полос на структуру и качество урожая кукурузы

Измедецид ¿ТЕу^тдощ ХРйж^я_пад_В21иа.нием йе£ных_д&п.д,с. Ст{ турный анализ урожая позволяет раскрыть потенциальные возможкс растения при его формировании.

В 1966 г. урожай на контроле составил 78,2 ц/гэ, что на 6 ц/га ваше, чем под защитой лесополос,. Разницы в количестве not ков не выявлено, масса початке была также меньше. В 1988 и 19£

гг. прибавка под влиянием лесных полос составила соответственно но годам П и 17 ц/га. ГТрибавпа урожая в 1988 г. получен» за счет большей массы зерна с одного растения при равном колите-сгяе початков, а з 1989 г. - за счет большего количества початкои (1,2 шт. - на контроле - 1,0 шт.) и меньшей их массы. В 1992 и 1993 гг. разница в урожае на контроле и под защитой полос составила 87% и 40$ соответственно. В 19?й г. масса початков и количество их были большими под защитой полос, а в 1903 г. разницы по количеству початков не было. По массе початков, массе зерна с о,л лого растения прибавка урожая под завитой полос составила 45-265* на разных расстояниях от ЛП (урожай зерна 131 ц/га против 94 ц/г 1 на контроле).

%2.т^я_гщоду]£тив110£.тй. &ото£1щт&э.§. При анализе чистой продуктивности фотосинтеза на основе экспериментального материала тшлз-лена общая тенденция в изменении его показателей. Так, у кукурузы ВИР-156 ТВ к Днепровской 98 МВ под защитой полос чистая продуктивность фотосинтеза была ниже соответственно в 1,3 раза и 1,2 разе. По зерновой кукурузе этот показатель вше: у ТС-183 в 1,2 раз?;, у "Элоры" в 1992 г. в 1,3 раза, а в 1993 г. - в 1,1 раза. Таким образом, влияние лесных полос сказывается на повышенном выходе биомассы или зерна, в зависимости от селекционной направленности возделываемого сорта или гибрида.

Выявлена связь урожая зерна (У3) с фотосинтетичеоким цотен-циалом Аналитически она описывается уравнением:

У3 «= -45,04 + 82,2 ( о в 0,718). Связь урожая зерна с чистой продуктивностью С ^ч.прод.^ фотосинтеза описывается уравнением:

У3= -35,58 + 22,95 Фч>прол>

(о = 0,810).

Щщоцецие. ла£См аод,ос. .3 рабо-

та Ьос;1Ленка 5!.И., ¿978; УЛ1аоп ¡.Н. ,1978; СгсЬешасЪаг К. ,1979 подчфкипяегея основная роль массы зерна (1000 зерен) и длины початка б общей доле урсиал- Анализ массы 1000 зерен (Мдооо^ по г0~ дам на разном расстоянии от лесных полос (Ьц) позволил выявить

-жспонэнциальнуп зависимость (рис.4):

ч I» , 7Л ла -0.0807 Ь

1000 ^ 70,09 • е « н,

и -

Мд « -Я- ,

Л «о - Мк

где %000 - средняя относительная масса 1000 зерен на данном расстоянии; М - масса при ь^ = 0; У. - масс« на контроле, г * "0,91; В = 0,82Э.

Рис.4. Влияние лесных полос на изменение массы Ю00 зерен

потрв'я.эса', ралх.тй ъ .тиумч-ль-ных вещества/ определяется по выносу их урожаем основной и побочной продукции (Попов К.14., 1987). В I96tî г. на двух полях у совхозах "Поливной" и ОГК-"Россия", в 1992 г. в совхозе "Великий Октябрь" били взяты образцы на содержание валовых форм азота и подвижных фосфора и калия в биомассе кукурузы за период вегетации (Xj). Анализ зависимостей У (и, ?2®5г и Xj = í' , где - дня вегетации; Xg = LH - расстояние до лесных полос (2,5; 5; 10; 15; 20; 30 Н) выявил линейную связь вида

у « а ■»• bjXj + ^2х2

параметры уравнения помещены в табл.4.

Таблица 4

Параметры уравнений множественной регрессии по трем факторам

V

yxI i

ух2 : MÜO-_îyeçTrç.

3,4025 1,4904 KgO 6,115

р,о5

Н

Р2°5

Р2°5 «2°

2,9183 1,0226 4,4929

9,5224 1,1783 9,6859

жл.,

-0,023 -О -9,931 -О -0,054 -О

-0,012 О -0,008 О -0,0363 О

1992Л., -0,047 -О -5,214 -4 -0,066 О

_С2.В2.оз ЦД&щваой,"

,0132 0,32 -0,75

,0147 0,12 -0,65

,0Г64 0,57 -0,84

_03Х_"Росс11я"

,004298 0,36 -0,50

,002175 0,10 -0,79

,009175 0,65 -0,69

_со.вхоэ ЦПдлцвцоа."

,05507 1,34 -0,55

,894 0,23 -0,41

,034 0,63 -0,88

-0,26 0,79 -0,58 0,88 -0,15 0,85

0,11 0,51 0,14 0,60 0,11 0,70

-0,32 0,64 -0,19 0,45 0,23 0,91

КачестЛдац. Известно, что лесные полосы оказывают заметное влияние на химический состав зерна (Карузин Б.В., 1954). Кроме того, химический состав растений зависит от сорта (Коданев И.М., 1976). В наших исследованиях было определено соде жание белка, крахмала и клетчатки в зерне кукурузы в фазу восковой спелости. В 1985 г. содержание белка под зарытой лесополос было на 11% ниже, чем на контроле. По крахмалу эта разница была на 21%, а по клетчатке на 10% выше, чем на контроле. В 1988 г. содержание белка в зоне влияния лесных полос было больше не 21%. Разница по крахмалу была несущественной, а наличие клетчатки в 1,1 раза было больше в контрольных образцах.

3 1989 г. содержание белка на 11% превышало контроль. В то же время в 19® г. эта величина быка больше на 21%, а клетчатки в 1,5 роза. Эти различия объясняются теорией варьирования белковости (Годунова Н.Ю., Ковалева О.В., 1988). Снижение белковости происходит из-за повышения содержания других компонентов клетки.

Выявлено, что содержание белка по среднемноголетним данным под запитой лесных насаждений на 10% превышает содержание белка на контроле.

Экономическая эффективность влияния защитных лесонасаждений на орошаемых землях на продуктивность сельскохозяйственных культур

Эффективность влияния ЗЛН на орошаемых землях выражалась показетелями прироста урожая сельскохозяйственных культур в севе обороте. При этом учитывались посевная площадь культур в сравниваемых хозяйствах, урожайность в ц/га, центнерах (к.е.) и энергв' тическая продуктивность пашни с учетом доли каждой культуры в се' восбороте. .

Урожайность сельскохозяйственных культур в пересчете на

удельный пес посевной площади составила 28,8 ц к.е. на лесомзлио-рированной пашне и 23,3 - келосомелиорированной, что на 5,5 ц к.е., или на 24% больше. Прибавка за счет положительного влияния лесных полос составила 7224 )#к. По содержанию белка в зерне кукуруз» прибавка в зоне влияния полос составила в среднем 10% за исследуемый период, а с учетом удэльнрго веса культур в посевной площади и урожайности зерна кукурузы на сравниваемых полях она составила 29,5^. Если учесть, что лесные насаждения уменьшают испарение но 20-30$ (около 750 м3/га), предупреждают процесса вторичного засоления почвы (до I т/га - в зоне ризосферы), зазшцают почву от ест-ровой эрозии, посевы от выдувания, эффективность их значительно возрастает.

Общие выводы

I. Анализ исследуемого материала подтвердил положительное влияние лесных полос на рост растений кукурузы всех сортов. Так, в зоне 0-20 высот насаждения высота кукурузы в 1,1-1,2 раза выше, чем на контроле. В результате экспериментальных исследований с использованием регрессионного анализа продуктивности среднеспелых гибридов (Днепровской 98 МВ, "Элора") и позднеспелых (ВИР--156 ТВ, \'С-183 ) выявлено, что высота растений за период вегетации описывается логистической функцией, а в зависимости от расстояния до лесных полос - экспонентой вида

■Я^-Н^^ 56.45 ?в-0.0б73Ьн.

Относительная ошибка невелика (менее 5%),. что позволяет использовать данное уравнение в качестве прогностического для определения высоты растений под защитой лесных полос и расчета положительного эффекта их влияния на урожай кукурузы.

2. Сортовые особенности кукурузы существенно влияют на количество вегетативной массы под защитой лесополос. Независимо от погодных условий прирост сырой биомессы всегда больше в зоне влияния полос- У БИР-156 ТВ и Днепровской 98 Ш, применяемых для выращивания на зерно и силос, максимальный прирост сырой биомассы

в среднем за год под влиянием защитных лесных насаждений б 2,22,4 раза больше по сравнению с контролем, у ус-183 и "Элоры" -элитной зерновой кукурузы, прирост по сырой биомассе в среднем за 3 года в 1,5 раза превышал контроль. Анализ сырой и сухой биомассы кукурузы в целом за 5 лет выявил общув закономерность изменения приросте за вегетацию, описываемую логистической функцией.

3. Расчет суточных приростов сухой и сырой биомассы предлагается выполнять по первой производной логистической функции

( ), что позволяет упростить методику расчета суточных при-

ростов и добиться более высокой точности.

Суточные приросты сухой биомассы колебались по годам в зависимости от погодных условий, но под влиянием защитных лесных насаждений всегда были выпе на 13-75,5 в сравнении с контролем.

4. Суммарный аффект от действия лесных полос не прирост биомассы кукурузы, как функция расстояния от лесных полос, описывается акспонентой:

дпя сырой биомассы - И - Мд + 60Г.995 . е~°'0183ьн;

для сухой биомассы - М « Мд + 125,016 • е~°'00379Ьн. Полученные зависимости подтверждаэг положительное мелиоративное влияние насаждений на продуктивность биомассы кукурузы.

5. Исследованиями установлено, что лесные полосы оказывают воздействие на фотосинтетический-потенциал (3?п) • Под защитой лесных полос в зоне 0-20 Я по с редне м но г о к е т ни к данным ваше на 16% по сравнению с контролем. Динамика Ш в межполосном прост'рш--

стве описывается уравнением:

$п = Фл + 0,3969 . е-°.°за5бьн. Небольшая ошибка (менее 11%) дает основание для использования д^п ного метода расчета с целью прогноза развития площади листьев под защитой лесных насаждений.

6. За период исследований по структуре и качеству ¿-рожая кукурузы отмечено, что урожай зерна был больше под защитой лесн;.у, а . лос в среднем на 34/S, хотя по годам он варьировал. В 1986 г. урожай зерна был ниже на 7%t в 1988 й 1989 гг. превышал контроль и-> 18в 1992 г. - на 87$ и в 1993 г. превышал контрольные покапли по урожая на 40%.

7. На основе экспериментальных данных выявлено, что микрона;

мат под защитой полос, при оптимальных условиях выращпчання .-<ук,,.

зы, обусловливает повышенный выход биомассы или зерна, в зййкснга.

ти от селекционной особенности возделываемого гибрида или сср-гн.

Средняя величина чистой продуктивности фотосинтеза (Ф ) >п>\.

ч.прод»

я 1,2 раза у низерновой кукурузы (ВНР-156 ТВ и Днепровской 08 ;.i:}>, у зерновой (vc-183, "Элоры") - на ту же величину выше по срявнонпч с контролем.

8. Выявлена связь элементов структуры урожая (количества лоч1-. ков, их массы) с фотосинтетическиыи показателями посевог. кукурузы. Аналитически зависимость урожая зерна от описывается уравнеки^м

У. «= -45,04 + 82,2 Ф .

3 И

Коэффициент детерминации D » 0,719. Связь урожая зерна с ®ч,Пр0д описывается уравнением ' У9--36,58+¿,95 Фч>прад1, р- 0,81.

9. Зерно формируется в фазу созревания, но на его роазитиь »л» отг услпзид чеего периода онтогенз.ча. поэтому масса 1С0Э зоре;,

-ZI -

ется одним из основных показателей урожая зерна. Под зашитой понос она была больше на 14%. Массе 1000 зерен позднеспелых и среднеспелых гибридов кукурузы в пространстве описывается экспоненциальной зависимостью .

MI000 к ил'+ 70'09 ■ е-08071«. Большая точность определения этого показателя (7$) позволяет испол

зовать это уравнение в качестве прогностического.

10. В результате множественного регрессионного анализа по тре факторам (содержание в почве валового азота, подвижных фосфора и в лия, время вегетации и расстояние до лесных полос) установлено, чт на ранних этапах развития тканям к органам растений кукурузы сеойс панно наиболее высокое относительное содержание азота, фосфора и к лия, которое с возрастом растений уменьшается. Зависимость описыве ется линейной функцией:

У (Ы, Р205, к20) = а + bjf + Ь2ът

11. Анализ многолетних данных по качеству зерна показал, что содержание белка в нем в зоне влияния лесных полос на 10% превышай содержание белка на контроле. В то же время снижение белковости у кукурузы ВИР-156 ТВ на 11% приводит к повышению крахмала (на 21%). Клетчатки в зоне влияния лесных полос на 11% меньие по сравнению с контролем.

12. Лучшие показатели по биомассе получены по ВИР-156 ТВ и Днепровской 98 МЗ, g по урожаю и качеству белка - по югославскому гибриду VC-I83 и американскому сорту "Злоро" фирмы "Pioneer".

13. Многолетними исследованиями выявлено, что динамика эломо! тов продуктивности кукурузы (высота, биомасса, фотоскнтетический г тенциал), а также элементы структуры урожая.(количество початков, их масса, урожай зерна, масса 1000 зерен) в системе лесных полос при орошении подчиняются экспоненциальному закону. Вто позволит гц

гнозировать развитие кукурузы на любом этапе развития и любом расстояния от лесных полос независимо от погодных условий.

14. Экономическая эффективность продуктивности орошаемых земель выражается показателями прироста урожая сельскохозяйственных культур в севообороте. Прибавка урожая сельхозкультур в пересчете на удельный вес посевной площади на ле соме ли ориров анной пашне за счет лесных полос составляет 5,5 ц к.е. (24%), или 7224 ЗДж, а с учетом повышения белка на 10$ (29,5$).

Предложения производству

1. Материалы исследований по теме диссертации позволяют предложить на орошении целенаправленный подбор сортов кукурузы для взращивания на силос или семенную продукцию. В зависимости от генетических возможностей и благоприятных условий микроклимата на межполосном пространстве возможно добиться повышенного выхода биомассы или семян. Лучшими сортами в системе защитных лесных насаждений гад-гут быть среднеспелый американский сорт "Элора" фирмы "Pioneer" и позднеспелый югославский гибрид ve-183.

2. Модель продукционного процесса кукурузы в системе лесополос при орошении доказала свою работоспособность на 2-х группах спелости, кукурузы: позднеспелых и среднеспелых (4-х различных сортах). Параметры уравнений могут быть использованы для прогноза определе • ния высоты, площади листьев, массы зерна к расчета положительного эффекта влияния лесных полос на урожай кукурузы.

По материалам диссертации опубликованы следую®.с работы:

I. Влияние'лесных полос на качество урожая орошаемых сельскохозяйственных культур п Волгоградском Заволжье // Тезисы докладов Всесоюзной школы молодых ученых и специалистов по современным npi о-

лема;л защитного лесоразведения и охрани природы (г.Минск, 19-25 октября 1987 г.).- Волгоград, 1987.- С.47-48 (в соавторстве).

2. Формирование качества урожая сельскохозяйственных культур ь системах лесных полос при.орошении дождеванием // Современные вопросы полезащитного лесоразведения.- Волгоград, 1988,- Вып.3(95)

- C.I32-I39 (в соавторстве).

3. Рост и развитие кукурузы на орошаемых землях в системе ле< ных полос: Инф. листок/ЦНГИ.- Волгоград, 1994.- № 118 - 94.- 4 с.

4. Динамика элементов продуктивности кукурузы в ландшафтно-мелиоративной системе Заволжья: Инф. листок/ЦНТИ.- Волгоград, 199'

- .V 127-94.- 3 с.

ЛР А? 020763 24.03.93. Подписано в печать 22.03.95. Тиран 100, Заказ 3. Печет.'лист I. 400062 г.Волгоград, ул.Краснопресненская,.39. Печатно-множительный участок ВНИМШ.