Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Методологические основы рационального использования ресурсов влаги для повышения урожайности зерновых агроценозов на Южном Урале

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Методологические основы рационального использования ресурсов влаги для повышения урожайности зерновых агроценозов на Южном Урале"

X 5

гч» 2?

1-и

<г> СЧ/

На правах рукописи

ТИХОНОВ Вячеслав Евгеньевич

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ВЛАГИ АЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНОВЫХ АГРО11ЕН03ОВ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

Специальность 11.00,11 — охрана окружающей среды

и рациональное использование природных ресурсов (географические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва 1997

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА в Оренбургском научно-исследовательском институте сельского хозяйства.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор географических наук

Рычко.ОАег Константинович; доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Никляев Владимир Сергеевич; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Градусов Борис Петрович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Черноземный институт мониторинга земель и экосистем. Россия. Воронеж.

Зашита диссертации состоится 1997г. в /3 час.

на заседании диссертационного Совета Д 120.59.05 в Государственном университете по землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул. Казакова, 15.

• I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул. Казакова, 15.

Автореферат разослан

года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обширные и интенсивные засухи в начале 70-х годов, привели к резкому падению сборов зерна и росту цен на мировом рынке. Это способствовало тому, что на смену идеям "зеленой революции" в начале 80-х годов начали приходить идеи консервации (экономного расходования) ресурсов, в частности, дальнейшее обоснование получила идея рационального использования климатических ресурсов (Логинов, 1990).

Засуха - бедствие, хорошо знакомое хозяйствам степных и лесостепных районов Урала. В годы наиболее интенсивного ее проявления ьиливое производство зерна и кормов здесь нередко снижается в 4...5 раз и более по сравнению с благоприятными периодами.

Колебания погоды и климата являются основным дестабилизирующим фактором сельского хозяйства, поскольку в связи с отсутствием надежных долгосрочных прогнозов погоды планирование осуществляется в условиях неопределенности погодной ситуации предстоящего вегетационного периода. В результате значительная часть атмосферной влаги теряется с ландшафтов на непродуктивный сток и испарение.

Учет соответствующей прогнозной информации о появлении засухи, её интенсивности, продолжительности и площади распространения позволит повысить эффект агротехнических мероприятий: доз удобрений, систем основной обработки почвы и способов накопления влаги, оптимального соотношения посевных площадей под различными культурами и т.д. Реальной станет перспектива научно обоснованного долгосрочного прогноза производства зерна при одновременном снижении убыли органического вещества почв, а также затрат материально-технических и людских ресурсов.

Сегодня данная проблема остается нерешенной.

Диссертационная работа выполнена в Оренбургском НИИСХ, иссле-

дования проводились в соответствии с планами НИР, которые составлялись на основе государственных заданий (01.182.7.000855 и 01.9.10.038718).

Объект исследования - климатические ресурсы влаги на Южном Урале. Предмет исследования - урожайность агроценозов в аридных условиях.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является - углубление погодной ориентации земледелия в засушливых условиях на основе более рационального использования климатических ресурсов влаги путем достигнутой возможности прогнозирования: а) выходных параметров продуктивности зерновых агроценозов; б) основных элементов погоды, определяющих большую часть дисперсии урожайности зерновых культур.

В задачи исследований входило: 1) выявить резервы влаги на зональных типах агроландшафтов, потерянные при трансформации природных геосистем в агросистемы и наметить пути их использования; 2) изучить особенности водного режима растений яровой пшеницы и продуктивность зерновых культур в условиях засухи; 3) разработать многомерные регрессионные модели оценки агроклиматических ресурсов для исследуемой территории; 4) разработать математические модели долгосрочного прогноза урожайности зерновых культур и основных погодных факторов, влияющих на формирование ее уровня в степной зоне Урала.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИШЕ НА ЗАЩИТУ

1. Проблема оптимизации органического вещества почв должна решаться за счет положительной разности между входными и выходными потоками азотного цикла без ссылки на снижение общей первичной продукции биомассы пахотных почв по сравнению с естественными це-

нозами. Более значительные объемы этой продукции в целинных экосистемах указывают на то, что в них процессы минерализации органического вещества проходят не менее интенсивно, чем в окультуренных почвах, ибо основная часть азота в растительный фонд поступает из минерального фонда почвы (Мм).

2. Корневая система агроценозов не полностью использует объем почвы. В связи с этим скапливающийся в фонде Мм азот не успевает переходить в фонд и подвергается интенсивной денитрифика-ции. Поэтому истинной причиной биологических потерь газообразного азота является не усиленная минерализация органического вещества, а ускоренная денитрификация нитратного азота в фонде Ым.

Масштабы описанного процесса на паровых фонах значительно превосходят таковые в почвах под растениями, ибо в первых искусственно отключается фонд Ыр и прерывается откачивание в него азота из фонда

3. Рекомендации по снижению минерализации органического вещества являются неоправданными, поскольку приводят к синхронному уменьшению количества азота в том объеме почвы, где работает корневая система растений. Поэтому для сокращения непроизводительных потерь азота из фонда Мм необходимо как можно больше перекачивать его в фонд т.е. создавать условия для формирования максимальной первичной продукции биомассы на пахотных почвах, имитируя тем самым заповедную степь. Фактически эту роль и выполняют сидераль-ные культуры на парах.

4. Непродуктивные для земледелия потери весеннего стока воды в регионе оцениваются величиной 35...75 мм в зависимости от при-родно-сельскохозяйственной зоны.

Основными аргументами, определяющими уровень весеннего паводкового стока на исследуемой территории, являются содержание

влаги в метровом слое почвы перед уходом в зиму и запас воды в снеге.

Эрозия почв степной зоны Урала превышает темп почвообразования в 10 раз, при этом 5... 10 7. плодородной земли, сносимой ежегодно с поверхности водоразделов полностью теряется, так как поступает в реки. Поскольку сокращаются запасы органического вещества, обеспечивающие благоприятный водный режим почв, аридизация территории нарастает.

5. Для более оптимального, с точки зрения общей долгосрочной стратегии природопользования, ведения сельского хозяйства необходимо изменение существующей пространственной структуры современных агрогеосистем: реализация этой задачи связана с уменьшением площади пахотных земель и увеличением на этой основе их типового разнообразия. На первом этапе такой трансформации могут быть подвергнуты малопродуктивные пахотные земли, расположенные на склонах с уклоном более 3°. Их площадь в области составляет около 0.8 - 1 млн. га. На оставшейся после реорганизации пашне необходима интенсификация сельскохозяйственного производства.

Другая задача состоит в совершенствовании методов управления природными процессами в агрогеосистемах, в частности, процессами азотного и гидрологического циклов. Их использование будет способствовать сохранению органического вещества почв сельскохозяйственных ландшафтов и, следовательно, дополнительному потреблению агроценозами климатических ресурсов влаги.

6. Засуха в первую очередь отражается на водном режиме растений. В условиях определенного вида засухи количество генеративной массы (зависимая переменная) может быть связано с количеством содержащейся в листьях общей воды (независимая переменная) по типу параболической функции с одним максимумом. Этот тип функциональной

зависимости обусловлен взаимодействием процессов роста и репродукции, происходящем на общей основе - внутритканевой воде.

В полевом ■ опыте оводненностыо надземной части растений на единице площади удается в рамках множественной регрессии объяснить до 77% дисперсии урожайности зерна яровой пшеницы, используя в качестве предикторов оводненность в основные фазы развития посевов. Это указывает на то, что фактор оводненности тканей является фундаментальной причиной, обуславливающей итоговый уровень продуктивности зерна растений яровой пшеницы.

7. Дисперсия урожая зерна яровой пшеницы в условиях недостаточной водообеспеченности целиком объясняется МияниеМ двух независимых между собой переменных: темпом нарастания вегетативной массы на единице площади посева к дате полного колошения и коэффициентом хозяйственной эффективности фотосинтева (КХоэ)•

8. Локальные селекционные программы в границах изучаемого региона должны учитывать: в южной зоне сорторайонирования наибольшее положительное влияние на урожай оказывают осадки, выпавшие в декабре, в западной - в июне и восточной - в мае.

В последней зоне пар, как предшественник под яровую пшеницу, является сильнодействующим экологическим фактором, коренным образом меняющим зависимость урожая зерна от осадков.

В условиях северной зоны сорторайонирования (лесостепь) преимущество по урожайности твердой пшеницы достигается за счет всех компонентов структуры урожайности. В степных зонах региона явное доминирование мягкой пшеницы обусловлено лучшей озерненностыо колоса.

На исследуемой территории озимая рожь урожайнее, чем озимая пшеница.

9. Значимость осенне-зимних осадков в Оренбургском Преду-

ралье возрастает от северной границы степи на юг к сухим степям.

В степной зоне Оренбургского Зауралья основная роль в формировании уровня продуктивности яровой пшеницы и ячменя принадлежит осадкам летнего периода, особенно второй его половины.

10. Многокомпонентная структура временных рядов урожайности и погодных факторов на исследуемой территории состоит из спектра гармонических колебаний, ритмика которых обусловлена известными реальными событиями, поддающимися астрономическому учету.

Часть циклов, входящих в структуру временных рядов, значима во всех природных гонах региона; другая - имеет пространственные особенности, т. е. ареалы распространения.

11. Качество прогнозов (оправдываемость последних достигает 80Х), разработанных на информации архивных рядов, позволяет объяснять ожидаемый уровень урожайности зерновых культур степенью увлажненности предстоящего их вегетационного периода, т.е. прогнозировать засуху с большой заблаговременностыо.

Научная новизна исследований. В работе впервые: 1) на основе простой концептуальной модели азотного цикла почвенных систем сформулировано четкое различие понятий об источниках поступления и возврата азота в почву, что привело к пониманию истинных биологических механизмов убыли азота из почвы; 2) показана роль зеленых удобрений в динамике азота минерального фонда почвы; 3) дана количественная характеристика объема почвы, используемого корневой системой яровой пшеницы; 4) сформулировано отличие процесса расширенного воспроизводства органического вещества в почве от процесса повышения урожайности; 5) для степной зоны Урала рассчитана доля влияния погодных факторов на сток талых паводковых вод v непродуктивные для земледелия потери стока, а также соотношение почвообразовательных и эрозионных процессов; б) в природных уело-

виях засухи установлены особенности водного режима растений яровой пшеницы на оргашзменном и ценотическом уровнях; 7) обоснована и построена для исследуемой территории матрица природных циклов, закодированных во временных рядах, которая использована для разработки долгосрочных прогнозов урожайности и погоды; 8) математические модели прогноза урожайности прошли пятилетний срок испытания в производственных условиях Оренбургской области; 9) разработаны математические модели оценки агроклиматических ресурсов урожайности зерновых агроценоэов в разрезе зональных подтипов черноземов степной зоны Урала с оценкой вклада каждого метеорологического фактора в величину дисперсии результирующего признака; 10) проведена оценка возможности долгосрочного прогнозирования основных элементов погоды, влияющих на формирование уровня продуктивности зерновых культур в изучаемом регионе.

Апробация. Результаты исследований докладывались на 2-ом съезде почвоведов России (Санкт-Петербург, 1996), на заседаниях Ученого совета НПО "Южный Урал" (1994, 1995, 1996 гг.) и годовых собраниях открытого акционерного общества "Элитные семена Южного Урала" (1994, 1995, 1996).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 41 статья, общим объемом 15 печатных листов. Получено одно авторское свидетельство на селекционное достижение: сорт яровой твердой пшеницы Оренбургская 10 (в соавторстве).

Внедрение. Результаты исследований использованы при разработке программы "Зерно" Оренбургской области (1990) и научно обоснованной системы сухого земледелия Оренбургской области (1992).

На базе пяти опытно-производственных хозяйств НПО "Южный Урал", расположенных в различных почвенно-климатических зонах,

осваиваются разработанные автором долгосрочные прогнозы урожайности зерновых культур. Такая же работа проводится в 12 административных районах Оренбургской области по договору с ОАО "Элитные семена Южного Урала".

Сорт яровой твердой пшеницы Оренбургская 10 районирован с 1989 года в Оренбургской, Самарской, Курской областях и Алтайском крае Российской Федерации, в Актюбинской, Целиноградской и Павлодарской областях Казахстана. Общая площадь, занимаемая сортом в Оренбургской области, составила (тыс. га): 1995 г. - 162.3; 1996 г. - 140.2.

Экспериментальные исследования по водному режиму и засухоустойчивости яровой пшеницы, анализ данных и моделирование, а также оформление диссертации (таблицы, рисунки, компьютерная верстка) выполнены лиЧно автором.

Объем работы. Содержание работы изложено на 338 страницах машинописного текста и включает 51 таблицу, 30 рисунков и 29 приложений. Список литературы насчитывает 397 работ, из них 27 - на иностранных языках.

I. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1, Программа исследований

Программа исследований включала связующую идею поиска путей дополнительного использования климатических ресурсов влаги при выращивании сельскохозяйственных культур на основе приближения структуры и функций агроландшафтов к закономерностям жизнедеятельности природных геооиотем в засушливых условиях. Для исследуемой территории это будет! 1) сохранение органического вещества почв и, следовательно, приостановка дальнейшей аридиза-

ции региона (структурные преобразования ландшафтов в сторону увеличения многообразия экогонов и сокращение площади распаханных малопродуктивных.земель, оптимизация управления режимом азотного я гидрологического циклов на базе технологий, соответствующих естественным закономерностям эволюции заповедной степи); 2) селекция растительных генотипов, способных полнее и продуктивнее использовать дефицитную влагу; 3) долгосрочный прогноз погоды и урожайности, позволяющий "перераспределять" атмосферные осадки под более эффективные в ожидаемом году культуры.

1.2. Методика исследований В исследованиях применялись методы: полевой, аналитический и моделирования. Стационарные опыты выполнены в НПО "Южный Урал'1 (опытно-производственное хозяйство "Урожайное") и на Приаральской опытной станции ВИР (Казахстан, Актюбинская область, г. Челкар), где автор работал с 1965 по 19?9 гг.

В процессе исследований обработаны, систематизированы и проанализированы материалы Оренбургского ГМЦ, опубликованные в климатических справочниках и гйдрологических ежегодниках; научные отчеты инспектуры госкомиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений по Оренбургской области; бюллетени Оренбургского областного комитета государственной статистика ''Валовые сборы и урожайность сельскохозяйственных культур".

Статистическая обработка данных проведена в соответствии с методическими пособиями Дж. Снедекора (1961), В.А. Доспехова (1979), Г.Ф. Лакина (1980), И.И. Елисеевой, В.О. Рукавийяйкова (1982), Г.Н. Зайцева (1984) и Др.

Тренды рассчитаны метЬдом гармонических весов /(Полевой; 1988), математические модели прогноза - методом гармонического анализа, алгоритм которого представлен в работах А.Ф. Игуменцева(

Д.М. Хомякова (1988), А.Ф. Игуменцева и др.,(1990): применяется метод остаточных отклонений в совокупности с методом наложения эпох.

В качестве основной компьютерной программы для статистического анализа данных использовался пакет прикладных программ ППП "СТАТГРАФЖ". Для анализа временных рядов при разработке математических моделей прогноза написана специальная программа.

1.3. Природные условия и агроклиматические ресурсы В соответствии с общей схемой природного районирования Оренбургская область расположена в основном в пределах двух физико-географических стран - Русской равнины и Уральских гор.

Характеристика природно-сельскохозяйственных районов (рис. 1) приведена в табл. 1, где (Шашко, 1985): Кр - коэффициент роста; БКП-

Рис.]. Природно-сельскохозяйственное районирование Оренбургской области.

— --- границы адиинистративных районов,

- границы лриродпо-сельскохоэяйственных районов:

1.0рС, 1а.ОрС - северный, И.ОрЦ - центральный, Ш.ОрЮЗ -юго-западный, 1У.ОрВ - восточный, Ч/.ОрНШ — юго-восточный.

1. Биоклиматический потенциал природно-сельскохозяйственных районов Оренбургской области

Природно-сельскохозяйственный район

Агропочвенно-климатические показатели

Et°

>10°

Кр

БКП

Расчетная средняя урожайность зерновых, т/га

для зоны

для эталон ного хозяйства

Северный лесостепной

1.0рС

1а.0рС

Центральный степной1 П.ОрЦ Юго-Западный степной, Ш.ОрЮЗ

Восточный степной, 1У.0рВ Юго-Восточный сухостепной, У.ОрЮВ

2381 2400 2600

2700 2346

2576

0.92 0.86 0.79

0.60 0.57

0.41

2.19 2.06

2.05

1.62 1.34

1.06

120 113 113

89 74

58

99 93 84

63 59

49

2.28 2.14 1.93

1.4Б 1.36

1.13

2.76 2.60 2.60

2.05 1.71

1.34

Б

Б

с

2. Агроклиматические показатели отдельных районов и уровень использования биоклиматического потенциала яровой пшеницы

(1971 - 1990 гг.)

Зона, район

Показатели I.OpC П.ОрЦ III.OpKB IV.OpB V.OpKfi

Матве- Буау- Орен- Адамов- Свет-

евский лук- бургский ский лин-

ский ский

Почвы черно- черно- чернозе- черно- темно-

земы земы мы земы кашта-

типич- обык- южные южные новые

ные новен-

ные

Бонитировочный балл почвы

(зерновые) 80 69 58 Б4 37

Осадки, мм в год 412 380 350 295 261

Сумма температур >10° 2375 2580 2680 2523 2557

Баллы БКП при 17. использо-

вании ФАР (Бс) 99 84 63 59 49

Потенциал урожайности яро-

вой пшшеницы при цене балла

0.023 т/га, т/га 2.28 1.93 1.45 1.36 1.13

Фактически достигнутый уро-

вень урожайности (среднее 1.09 0.80

за 20 лет), т/га 1.25 1.19 0.98

Уровень использования био-

климатического потенциала, 7. 55 62 75 72 71

относительные величины биоклиматического потенциала; Бк - балл оценки биологической продуктивности по БКП; Бс - балл оценки совместного влияния климата и почвы на биологическую продуктивность по общей бонитировочной шкале.

Агроклиматические показатели отдельных административных районов, представляющих природные зоны, характеризуются данными ближайших метеостанций (табл.2).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ II. ПОСЛЕДСТВИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРИРОДНЫХ ГЕОСИСТЕМ В АГР0ЦЕН03Ы В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ 2.1. Отличительные особенности антропогенных экосистем Существенными особенностями агроценозов, как отмечает Н.С. Казанская (1994), отличающих их от природных геосистем, являются: сокращенный примерно в 2 раза вегетационный период; предельно простая, в сравнении с природными системами, структура; изменение соотношения надземной и подземной фитомассы в пользу первой; исчезновение дернины, а с ней животного населения, способствующего переработке растительных остатков и оструктуриванию почвы. Вследствие всего этого агросистемы для создания урожая неполно используют ресурсы тепла и влаги по сравнению с природными геосистемами.

При трансформации природной геосистемы в агроценоз происходит изменение водного, температурного и радиационного режимов почвы. С этим же связана резкая перестройка их структуры и функционирования. Та^ транспирационный расход влаги сельскохозяйственными культурами из-8а более короткого вегетационного периода составляет 63...68 7. от суммарного испарения, в то время как непродуктивное испарение в заповедной степи составляет всего 5;..15% (Самарина, Тюленева, 1976; Ананьева, Самарина, 1986).

Уменьшение теплоизолирующего слоя подстилки и ветоши, обусловленное изъятием части фитомассы, приводит к более резким сезонным и суточным колебаниям температуры почвы. Сокращение запасов мертвых растительных остатков приводит к уменьшению мощности снежного покрова, что сопровождается большим выхолаживанием и промерзанием почвы (Семенова-Тянь-Шанская, 1966; Афанасьева, 1966).

В целом, по данным A.A. Титляновой с сотрудниками (1984), а также Н.И. Базилевич И Е.И. Шмаковой (1986)., резкое отличие агро-систем от природных экосистем во всех зонах состоит в том, что запасы органического вещества в агроценозах заметно снижаются по сравнению с природной экосистемой; превращение природной геосистемы в агроценоз приводит к уменьшению замкнутости биологического круговорота.

Кроме того, антропогенное воздействие на агроЬДйозы в современных условиях сопровождается деградационными процессами земельных ресурсов (эрозией и "выпахиванием"почв), которые принимают разнообразные, все расширяющиеся масштабы проявления.

Поэтому, с точки зрения общей долгосрочной стратегйи природопользования и ведения сельского хозяйства необходимо проведение таких мероприятий и использование таких технологий, основу которых составляют воздействия, как можно меньше отклоняющиеся от естественных, протекающих в биосфере, соответствующие ее эволюционным тенденциям без воздействия человека (Коммонер, 1974).

2.2. Роль азотного цикла в оптимизации режима органического вещества и трансформационных функций почв

Для количественной характеристики биогеохимического цикла азота и антропогенных воздействий на этот процесс, а также с целью согласованности исследований различных авторов, нами (Тихойой, 1995, 1996а) предложена простая концептуальная модёяь азотного

цикла (рис. 2). В её основе, если она достаточно репрезентативна, лежит утверждение о том, что количество органического вещества, обнаруживаемого в почвенной системе, неизбежно равно разности между "входом" и "выходом" этой системы.

Рис.2 . Простая концептуальная модель цикла азота.

С точки зрения предлагаемой модели, источником поступления азота в систему следует считать только факторы, обозначенные во входных потоках, а не растительные остатки и опад, как это часто трактуется в настоящее время. Тог^а, в соответствии с этой моделью корневые выделения, растительные остатки, надземный и корневой опа следует считать источником возврата азота в почвенные системы.

Такое разграничение понятий источников поступления и возврата позволяет несколько по иному взглянуть на причины убыли органического вещества в агросистемах.

В работе A.A. Титляновой с сотрудниками (1984) показано, что в почвенную систему южных карбонатных черноземов в результате по-

ложительного сальдо между входными и выходными потоками (без применения удобрений) может поступать в среднем 20...30 кг азота на гектар в год. Растительная же биомасса агроденозов на этих же почвах содержит (тоже в среднем ежегодно) 100...150, а естественные фитоценозы 200...300 кг азота на один гектар. Следовательно, это то количество азота, которое прокручивается в подсистеме —>АР—-Ы0рг—^м, что на порядок выше, чем указанное сальдо.

Названные количества азота, аккумулируемые в растительной биомассе , должны сначала поступить в минеральный фонд почвы (№м) за счет интенсивно идущих процессов минерализации органического вещества почвы. В связи с этим следует согласиться, что годовые объемы минерализации органического вещества в целинных почвах не уступают таковым в обрабатываемых. Но корневая система естественных ценозов, как губка, впитывает, успевая усваивать, азот, выделяющийся в процессе минерализации органического вещества, и поэтому свободного азота в таких почвах незначительное количество.

В агроценозах же корневая система, уступая по массе в несколько раз, такой способностью не обладает, и в фонде Им всегда присутствует избыточное количество азота, неиспользуемое растениями.

Для природных экосистем характерна высокая синхронность активности растений и микроорганизмов. Когда в экосистеме создаются условия, благоприятные для жизнедеятельности микроорганизмов, в ней, обычно, присутствует несколько групп активных растений, готовых поглощать минеральные элементы питания; период же жизнедеятельности корневой системы агроценозов намного короче всего периода вегетации.

Кроме того, существуют значительные различия в использовании объема почвы корнями. Корневая система естественных фитоцейОзов обеспечивает эффективное использование азота во всем объеме почвы

при самом различном режиме увлажнения, чего нельзя сказать об аг-роценозах. Например, нашими исследованиями (Тихонов, 1973) показано, что даже в условиях орошения при уровне урожайности зерна 4.0 т/га яровая пшеница в каждый данный момент обрабатывает (как бы "обсасывает") не более 35Х объема почвы в монолите в слое 0-50 см.

Благодаря указанным отличиям функционирования корневых систем в агроценозах создаются благоприятные условия для инициирования активно работающего в пашне механизма потерь азота, включающего эрозию водную и ветровую, вымывание, денитрификацию и улетучивание Этому способствует и практика парования полей, где интенсивная минерализация гумуса (биологическое разложение) сопряжена еще и с мощными эрозионными потоками.

С другой стороны, нужно признать, что, ратуя за снижение интенсивности минерализации гумуса, мы должны прийти к пониманию неизбежного синхронного снижения подвижного азота в том объеме почвы где работает корневая система. Поэтому все рекомендации по регулированию содержания азота в фонде необходимо увязывать с влаго-обеспеченностю посевов (условия для развития корневой системы), а вносимые удобрения направлять на подкормку растений, а не почвы.

Таким образом, напрашивается вывод, что правильнее было бы формулировать причину убыли гумуса в почвенных системах не как усиленную минерализацию органического вещества, а как нерациональную (неоправданную) потерю азота из фонда обрабатываемых почв. Иными словами, одна из истинных причин потерь гумуса из пахотных почв - не усиленная его минерализация, а ускоренная денитрификация скапливающихся в фонде нитратов.

Для предотвращения указанных потерь на парах применяются си-деральные культуры. При этом количество поступившего азота в почву при паровании полей определяется через входные потоки азотного

цикла, а не по содержанию его в сидеральной массе.

Азотный цикл можно рассматривать как биогеохимическую ротационную машину, в которой роль "ротора" выполняет замкнутый контур компонентов Мм—► Ир—► Иорг—* Нм, осуществляя трансформационные функции почв по геохимическому превращению материнских пород.

Подзарядка такой машины и последующая относительная автономность от входных потоков реализуется путем аккумуляции гумуса.

Для эффективной многовековой работы такого биологического реактора необходима положительная разность между входом и выходом системы. Уменьшение общей первичной продукции биомассы на пахотных почвах (относительно целины) снижает производительность трансформационных функций почвенных систем, но уловить это можно, очевидно, лишь в геологических масштабах времени.

Из всего выше изложенного становится ясно, что снижение общей продукции агроценозов и динамика азота минерального фонда почвы (Им) - есть взаимодействующие сущности, обуславливающие общие причины убыли гумуса почвенных систем. На сегодняшний день мы не умеем со всей полнотой использовать азот этого фонда и держим открытыми пути его потерь. Поэтому для оптимизации режима органического вещества почвенных систем необходимо использовать как источники поступления (через входные потоки ), так и источники возврата (через фонд Мр), перекрывая непродуктивные выходные потоки азота из системы.

2.3. Основные факторы и величина потерь почвы при весенних

паводках

Преобразование природной среды, вызванное современными масштабами сельскохозяйственного производства, привело к существенной трансформации круговорота воды (гидрологического цикла) агросисте-мы по сравнению с естественными геосистемами.

Водные ресурсы - один из наиболее важных факторов продуктивности земледелия в рассматриваемом регионе. Это обусловлено, с одной стороны, недостаточным и неустойчивым увлажнением территории, а с другой - почти повсеместным развитием эрозионных процессов.

С точки зрения урожайности сельскохозяйственных культур важное последствие эрозии почв - снижение содержания органического вещества. Так, в почвах степной зоны Южного Урала интенсивность эрозионных потерь органического вещества за последние десятилетия (Климентьев, Тихонов, 1994) достигла величин порядка 0.33...1.52 т/га в год. Это приводит к уменьшению запасов доступной растениям влаги и элементов питания.

По нашим данным, в условиях степной зоны Южного Урала наибольшая роль в формировании весеннего половодья принадлежит сне-гозапасам и предзимним влагозапасам в почве на водосборах. Водопроницаемость, обусловленная промерзанием почвы, и интенсивность снеготаяния имеют подчиненное значение. За 29 лет наблюдений доля влияния первых двух факторов в зависимости от природной зоны региона составляла 68.. .817. при коэффициентах множественной детерминации для всех 4-х факторов 0.742...0.850.

Основываясь На обобщениях A.M. Бурыкина (1986), можно допустить, что темп естественной эрозии в 10 раз медленнее, Чем в аг-роценозах. При среднем значении плотности смытого грунта р = 1.25-103 кг/м3 и с учетом распаханности земель получен средний многолетний олой смытой почвы с пашни на изучавшихся водосборах (табл. 3).

2.4. Темпы эрозии и восстановления почвы на изучаемой территории

Для решения стоящих задач рационального использования, воспроизводства и охраны почвенных реоурсов необходимы знания законо-

3. Средний многолетний речной сток взвешенных наносов с пашни водосборов различных природных зон Южного Урала

Водосбор, зональный тип почв Модуль стока наносов Добегание мути до речного русла (%)

т/га в год мм в год

Р.Б.Кинель - г.п. Тимашево,

черноземы типичные.... 0.278 0.022 1.5

Р.Ток - г.п. Ероховка, 0.375

черноземы обыкновенные.... 0.030 7.5

Р.Бузулук - с.п. Перевозниково, 0.352 2.9

черноземы южные.... 0.028

Р.Джарлы - г. п. Адамовка,

черноземы южные (Зауралье).... 0.216 0.017 4.2

мерностей естественного развития почв.

Сведения о скорости позднеголоценового (последние 2000... 3000 лет) почвообразования и характере самовосстановления почвенного покрова имеют важное значение для допустимых норм эрозии почв в условиях хозяйственного использования земель.

Учитывая практическую невозмжность экспериментально определить среднюю скорость культурного почвообразования, характеризующую более или менее значительные территории, представляется более реальным и целесообразным использовать для установления допустимых норм эрозии почв эмпирические данные о естественном почвообразовании.

По мнению А.Н. Геннадиева (1990), определение скоростей почвообразования (гумусонакопления) на основе изучения дневных (полноразвитых, близких к зональным фоновым) почв на датированных субстратах представляется наиболее рациональным и корректным методом. По его данным, основные генетические типы почв Русской равнины по степени уменьшения скорости почвообразования (формирования гумусового профиля) располагаются в следующей последовательности: черноземы выщелоченные, типичные 0.40...0.45 мм/год; черноземы обыкновенные 0.35...0.40 мм/год;

черноземы южные 0.20...0.30 мм/год.

В связи с тем, что объёмы общей первичной продукции в агроце-

нозах примерно в 2 раза ниже, чем в заповедной степи, трансформационные функций почв первых реализуются значительно медленнее. Поэтому, очевидно, указанные выше скорости почвообразования следует для культурных почв уменьшить также в два раза.

При использовании этих величин нами рассчитаны соотношения темпов эрозионных потерь и скорости восстановления почвы (табл. 4)

4. Соотношение темпов эрозионного и почвообразовательного процессов на водосборах рек различных природных зон Южного Урала

Почва, степень эродирован-ности

Содержание гумуса в горизонт АПах по годам

1965 1985

Эрозионные потери, т/га в год

гумуса

почвы

Темпы почвообразования

мм/год

т/га в год

Темпы эрозионных потерь; темпы восстановления

Черноземы типичные: среднемощные маломощные средне- и

силь ноэродированные Средневзвешенное по водосбору р. Б.Кинель

Черноземы обыкновенные: среднемощные маломощные средне- и

силь ноэродированные Средневзвешенное по водосбору р. Ток

Черноземы южные: среднемощные маломощные средне- и

сильноэродированные Средневзвешенное по водосбору р. Бузулук

Черноземы южные:

средне- и маломощные,

водосбор р. Джарлы 14.7914.31

8.96 7.49 1.518 15.2 0.20 2.5

8.61 6.83 1.905 19.8 0.15 1.8

6.75 4.89 2.005 26.7 0.13 1.6

10.1 0.17 2.1

Предуралье

6.1 11.0

16.6

9.1

1.6

2.7

4.9

2.8

4.6 9.3

15.5

8.6

Зауралье

|0.192| 5.1| 0.12 | 1.5 | 3.4

6.31 5.66 0.331 3.6 0.18 2.2

6.09 5.36 0.431 4.8 0.14 1.8

4.10 3.59 0.450 7.4 0.12 1.5

5.0 0.15 1.8

4.97 4.32 0.415 7.4 0.13 1.6

4.60 3.74 0.677 13.0 0.11 1.4

3.42 2.79 0.600 15.5 0.08 1.0

12.1 0.11 1.4

В качестве основы для расчетов величины твердого склонового стока нами взяты данные по содержанию гумуса двух туров почвенных исследований (1965 и 1985 гг.), которые проведены на территории Оренбургской области.

Данные о скорости природной регенерации почв (гумусовых горизонтов) показывают, что совершенно неправомерно рассчитывать на быструю компенсацию естественным путем "растраченного" почвенного плодородия. Для достижения этой цели требуются целенаправленные мероприятия.

2.5. Резервы климатических ресурсов влаги для стабилизации производства сельскохозяйственной продукции

Вопросы дополнительного влагообеспечения растениеводства в степной зоне могут быть решены только за счет снегозадержания на полях. Величина снегопереноса может дополнительно дать земледелию влаги от 200 до 1200 м3 на один гектар в зависимости от типов водного режима различных агросистем и соответствия им используемых приемов снежных мелиораций (Чернышов, Коронкевич, Иванова, 1994).

На основе анализа многочисленных экспериментальных данных показана возможность дополнительного задержания 10...30 мм стока и его перевода в ресурсы почвенных вод (Коронкевич, 1973; В.Е. Водо-грецкий 1979; Сурмач, 1976, 1986 и др.).

Перспективным методом создания благоприятных условий для пополнения запасов почвенных вод во время весеннего снеготаяния является мульчирование с осени поверхности почвы соломой.

На этом фоне в комплексе мероприятий по рациональному и эффективному использованию почвенной влаги в земледелии особую роль играют лесные полосы, которые оказывают постоянное положительное гидрометеорологическое влияние на защищаемую ими сельскохозяйственную территорию (Роде, 1963; Львович, 1965; Чернышов, 1973; Кон-

стантинов, Сгрузер, 1974).

Сплошное освоение почв под пашню без надлежащего учета их качества, в первую очередь, сказалось на развитии эрозионных процессов. В результате только за последние 25 лет почвы потеряли свыше 20...ЗОХ запасов гумуса, а вновь распаханные, особенно почвы с низким естественным плодородием, - до 502 (Климентьев, Тихонов, 1994). Потеря такого количества органического вещества повлияла на гидрологический режим почв, так как способствовала усилению процессов аридизации региона и, как следствие, - падению урожайности сельскохозяйственных культур.

В целях восстановления и повышения плодородия почв и стабилизации земледелия в Оренбургской области необходима разработка новой концепции использования земельных ресурсов. Она должна предусмотреть разработку и внедрение программы восстановительной консервации до 1 млн. га сильноэродированных, практически потерявших свое плодородие почв и создание на их базе резервного земельного фонда (Климентьев, 1996). Большая часть этих земель подлежит залу-женио многолетними травами.

Остающиеся под пашней почвы, лежащие на склонах 3° и более, должны быть использованы в почвозащитном земледелии. При этом под многолетние травы необходимо отводить не менее 20...40Х пашни (Климентьев, Тихонов, 1994). '

Потери влаги в период вегетации за счет непродуктивного испарения, состаляющие в рассматриаемом регионе 70-200 мм (Чернышов, Коронкевич, Иванова, 1994), возможно сократить только за счет использования биологических особенностей возделываемых культур и сортов (агроклиматическое районирование и селекция).

Поиск более продуктивных генотипов для аридных условий -один из наиболее важных путей рационального использования влаги.

III. ВЛИЯНИЕ ЗАСУХИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЁНОЗОВ

3.1. Водный режим растений яровой пшеницы, на организменноМ и ценотичёском уровнях в условиях засухи

Знание особенностей водного режима в условиях засух р&зличйой интенсивности всего ценоза й в его составе отдельного растёнйй позволяет приблизиться к пониманию Процессов саморегуляции! направленных на выживание в экстремальной ötty/aiyni.

Графический анализ зависимости генеративной массЫ от содержания воды в надземной части всего растения йУЯййЛ прй изучений большой выборки сортообразцов наличие парабЭлйческой функцйи с од- ■

ним максимумом в условиях Дефицита влаги (рИс; 3). Y

Рис. 3. Параболическая Форма зависимости кейду гёиёра*йв-ной массой и содержанИей воды ё растений* яровой пшеницы в условиях засухи на э'гапе выкалапивйкия.

По оси ордкнат СТ) - генёратийнай Масса С 10--ГЙ рЫстенйй( г; по оси абсцисс (X) - содержание воДь> в Ю-Ти раЬЧ-енйЯ*, I1. А - 1981 г. ; Б - 1984 г. /'

Аналитическое выражение Функций: А - V = -2.83 *■ 0.382Х - 0.0655Х* - 1.06;

Б - У = 1.94 - 0.038Х + 0.012X2 - Й.00022Х3 ± 0Л2.

Очевидно, значительная напряженность факторов атмосферы приводит у некоторых сортов к дисбалансу между способностью корневой системы поддерживать сформировавшуюся к началу стрессовой ситуации оводненность надземной части растения и необходимостью повышенного расхода воды в период стресса. Это обусловливает подвижки в схеме саморегуляции в сторону уменьшения продукции семян о одного растения за счет или сброса части завязей, или уменьшения массы одного зерна (или за счет того и другого вместе). Можно предположить, что такие предпосылки складываются при излишне накопленной вегетативной массе, которая при резком повышении напряженности атмосферных показателей (дефицита влажности воздуха) оттягивает на себя часть влаги от формирующихся семян. Указанное взаимодействие между генеративной и вегетативной массами приводит также к типу зависимости, выраженной куполообразной кривой (рис. 4).

Приведенная схема позволяет объяснить противоречия в результатах ранее проводившихся опытов по изучению взаимосвязей продуктивности растений с оводненность» их листьев и вносит некоторые существенные дополнения к имеющимся представлениям о физиологических особенностях устойчивых и неустойчивых к засухе сортов.

На уровне агроценоэа за годы исследований сохранялась линейна! связь урожайности зерна как с содержанием воды в надземной част* растений с единицы площади, так и с урожайностью соломы. Однакс можно ожидать и между этими факторами криволинейную зависимость I условиях внезапно наступающих суховеев или высоких температур, приводящих у многих форк( и сортов зерновых культур к очень низкому вь!ходу зерна и к резкому повышению коэффициента водопотребления.

Одной йз фундаментальных причин, обусловливающих итоговый уровень продуктивности генеративной массы растений яровой пшеницы является фактор их оводненности.

Рис.4. Тип зависимости между генеративной и вегетативной массами у растений яровой ШвеНицы в условиях определенного вида засухи.

По оси ординат - генеративная масса с 10-ти растений, г; по оси абсцисс - вегетативная масса с 10-ти растений, г. А - 1981 г., Б - 1984 г.

Аналитическое выражение функций: А - , Y = -5.887 + 1.5?9£ - .0.0644X2 + цю; Б - Y = -1.097 4- 0.983Х - Ö.0374X2 - 0.70.

В табл. 5 показана величина объясненной дисперсии урожайности зерна яровой пшеницы фактором оводненности надземной массы отдельного растения и надземной массы с 1 га. За годы испытания разброс (дисперсия) значений аерновой продуктивности отдельного организма объяснялся (был обусловлен) на 52...73% содержанием воды в растении; а зерновой продуктивности агроценоза - на 50...77% содержанием воды в надземной массе на единице площади. Оставшуюся часть дисперсии и в том, и в другом случае можно объяонить ошибками эксперимента и влиянием неучтенных факторов.

5. Величина объясненной дисперсии урожайности верна сортообраацов яровой пшеницы фактором их оводненнооти на организменном и ценотиЧеском уровнях в течение вегетационного

периода

Год Уровень организации Дата, этап развития, в которые определялась оводненность Доля влияния фактора овод-ненности, Ж К-квадрат

1981 растение 23.06 Ёыколашивайие 16.07 Зб.О 10.3 7.6 52.9

цейба 23.06 выколашивание 16.07 62.0 6.0 2.3 60.3

1982 растение 22.06 выколашивание 22.07 30.07 27.1 37.4 7.1 1.8 73.4

ценоз выколашивание 22.07 41.8 8.6 50.4

1983 растение 23.06 выколашивание 21.07 28.8 26.9 4.4 60.1

ценоз 23.06 выколашивание 21.07 36.7 36.1 2.4 75.2

1984 растение 21.06 выколашивание Б.07 12.07 35.2 19.8 8.5 2.1 65.6

Ценоз 21.06, , выколашивание 12.07 55.9 5.6 15.8 77.3

3,2. Движущая с Ила внутриклеточного водообмена как составляющая водоудерживающей способности листьев зерновых

агррцен080в при дефиците влаги Экспериментальные йссЛейов&ния, проведенные в полевых условиях жёсткой засухи, поКабалй, что отдача воды срезанным листом в течение одного светового дня при определенных параметрах величин водоотнимающих Сил среды и содержания йлаги в почве может быть

процессом, независимым от указанных внешних условий.

Такие внутренние характеристики растения, как водный дефицит, абсолютное содержание воды в листе и возраст, также могут не влиять на динамику расхода воды листом в течение одного светового дня.

Возможно, что авторегуляция этого процесса в условиях жесткой засухи осуществляется, во-первых, в результате наличия предела скорости переноса воды в тканях листа (Зялалов, 1970), во-вторых, за счет обезвоживания и усыхания листьев нижних ярусов.

Формирующийся при этом уровень продуктивности указывает, что естественные условия водообеспеченности могут создавать такую интенсивную засуху, при которой речь может идти скорее о выживаемости растений, а не о их засухоустойчивости.

С точки зрения водного режима растений, водоудерживающдя способность (ВС) характеризуется одной из сторон водообмена - выходом воды из клеток. На выход воды из клеток влияют в основном три фактора: состояние внутриклеточной воды, проницаемость мембран, набухание клеточных органелл.

Главной трудностью исследований ВС листа является невозможность полного разграничения воздействий на мембраны и состояние воды. На количество отнятой воды влияют два фактора: градиент активности, или водного потенциала, между водой внутри и снаружи клеток (движущая сила водообмена), и проницаемость мембран (прежде всего плазмалеммы), определяющая скорость водообмена. Влияние проницаемости мембран может быть исключено лишь в том случае, если наступило равновесие, т.е. прекратился водообмен. Следовательно, то, что в прежних исследованиях с отнятием воды из клеток рассматривалось в качестве характеристики состояния воды (соотношение "свободной" и "связанной" воды) в действительности характеризует совокупную водоудерживающую способность клеток (Гусев,

Белькович, 1987).

Наша методика (Удачин, Тихонов, 1982) дает возможность определить на момент срезания листа его водный потенциал (сосущую силу) до выхода воды из клетки, тем самым как бы позволяя вычленить движущую силу водообмена в нативном листе. Контролируя этим методом дневную динамику состояния воды в растении при нарастании обезвоживания удается понять сдвиги в соотношении "свободной" и "связанной" воды.

Результаты полевых исследований показывают, что тенденция к снижению водного потенциала протопласта клеток листа в связи с обезвоживанием его тканей у каждого сорта проявляется только до определенного уровня и при определенной величине воздействующего экстремального фактора, после которых она меняет знак на противоположный (табл. 6).

6. Дневной ход изменений показателей водного режима листьев яровой пшеницы на этапе цветения в 1976 г.

Утро Полдень

Ярус листа водный дефи цит (%) общая вода (в долях к единице массы) водный потенциал листа (МПа) az ВС (с/а) водный дефи цит (%) общая вода (в долях к единице массы) водный потенциал листа (МПа) AZ ВС (с/а)

Эритроспермум 841 (4.VI)

1 13.4 0 656 -3.4 49 0.672 22.5 0.645 -6.9 104 0.678

2 14.0 0 696 -2.4 36 0.709 22.2 0.677 -6.5 100 0.711

3 17.8 0 727 -3.4 47 0.745 23.8 0.725 -4.9 62 0.752

Диамант (11.VI)

1 10.6 0 662 -8.4 141 0.707 22.3 0.653 -4.5 57 0.675

2 11.0 0 698 -8.4 140 0.746 19.7 0.695 -2.6 37 0.708

3 14.6 0.740 -8.2 131 0.787 25.0 0.707 -4.9 61 0.733

Объяснение двухфазности этого явления дано H.A. Гусевым (1974). В первой фазе, очевидно, идет перестройка реакций метабо-

лизма на менее интенсивный уровень, во второй - нарушение регуля-торных процессов и начало Денатурационных изменений в клетке, что должно отразиться в резком повышении проницаемости мембран.

Время наступления минимума одновершинной кривой (водный потенциал клетки имеет отрицательные значения) и его величина будут зависеть как от условий засухи, так и от биологических особенностей сорта.

Уменьшение общей работоспособной энергии воды в клетке (Д2) -величина, производная от активности воды в клетке и, следовательно, от водного потенциала клеток. Поэтому дневная динамика этого показателя,очевидно, должна подчиняться тем же закономерностям. Полученное на восходящей ветви кривой й£ будет отражать следующую реакцию растительного организма на засуху: чем позднее достигает своего минимума при прочих равных условиях водный потенциал листа, тем незначительнее уменьшение общей работоспособной энергии воды в клетке, тем, следовательно, меньше можно ожидать повреждающего действия засухи у данного сорта.

Но если характеристика состояния водного режима растений через химический потенциал попадает на нисходящую ветвь одновершинной кривой, смысл интерпретации энергетических показателей Водного режима меняется на противоположный: чем больше активность воды в клетке (чем выше водный потенциал), тем больше и повреждающее действие экстремума на организм.

Предложенный A.A. Зялаловым (1969) способ расчета водоудержива-ющей способности растений (80 = с/а, где с - концентрация, а -активность воды в клетке) позволяет вскрыть наличие систем, в которых активность сказывается больше концентрации, и, следовательно химический потенциал может снижаться медленнее, чем концентрация (оводненность).

На рис. 5 показана схема зависимости интенсивности процессов метаболизма в листе (в условных единицах) от содержания воды и водного потенциала в нем.

«

Е

П х

с

о ш в

ь »

■ к

>1 х я х ч и а

л

V

а х ш х и X

II !•

Содержание воды в листе, 7.

Рис.5, схема зависимости метаболически* процессов от изменения активности внутриклеточной воды (пояснения в тексте).

Расположение кривых относительно осей координат - произвольное После достижения порогового значения обезвоживания листа кривая водного потенциала внутриклеточной воды меняет направление на противоположное, но кривая скорости реакций метаболизма продолжает круто опускаться к низким значениям. Ступенчатый характер кривой водного потенциала говорит о возможности растения за счет внутренних факторов (например, конформацион-ных перестроек белковых комплексов) повышать упорядоченность внутриклеточной воды, тем самым снижая до определенных пределов ее акта вность, т.е. повышая ВС в первой фазе ответной реакции на стрессовс

100

-11

а с Б

-9 . 1 н и

-7 |

с а

X

я

X ф

н о с

II

а

, 1

-1 ч о в

-5

-3

воздействие. Эти способности у разных сортов сильно различаются, и реализуются они на различных уровнях общей оводненности тканей.

На рис. 5 показан случай, когда определяя водный потенциал в клетке в течение дня, мы попадаем на точки М и Н обсуждаемой кривой. В таком варианте не исключена ошибочная интерпретация, утверждающая отсутствие изменений активности внутриклеточной воды при действии обезвоживающего фактора. Однако эти точки расположены по разные стороны прямой ОЛ, разделяющей тот уровень оводненности листа, при котором начинается качественно новая фаза ответной реакции растительного организма на водный дефицит.

Из рассмотренной схемы вытекает: хотя форма проявления связей факторов внешней среды с изменениями изучавшихся показателей водного режима в той или иной мере соответствует скрытому за ней содержанию, этого проявления явно недостаточно для понимания Такого свойства растения, как засухоустойчивость.

3.3. Учет агроклиматических условий при селекции зерновых культур на продуктивность

Используя формальные оценки качества подобранных регрессионных моделей, можно утверждать (табл. 7), что более 90% дисперсии величины урожайности объясняют два независимых друг от друга фактора: индекс Кхоэ и темп накопления вегетативной массы. Степень же влияния каждого из них изменяется под воздействием внешних условий.

При таком методе оценки селекционного материала к интуитивному богатству селекционера добавляется точная количественная Характеристика важнейших внутренних факторов растений в определенных условиях испытания, что облегчает и ускоряет получение положительного эффекта в селекции яровой йшеницы.

Для каждой зоны районирования сортов рассчитывалась Модель, учитывающая сельскохозяйственную ценность осадков в селекционном

7. Влияние индекса КХоз и скорости накопления вегетативной массы на дисперсию урожайности верна яровой пшеницы в зависимости от условий выращивания (питомник конкурсного сортоиспытания)

Факторы,определяющие дисперсию урожайности зерна, и формальная оценка качества регрессионных моделей Вклад каждого фактора в дисперсию, объясненную данным уравнением регрессии по годам, %

1980 1981 1982

Кхоз Темп накопления вегетативной массы 49 45 53 37 35 62

Я2 X Рфакт Объем выборки 94 16 412 84 90 10 111 40 97 35 231 23

процессе. Установлено, что в южной зоне наибольшее положительное влияние на урожай яровой пшеницы оказывают осадки, выпавшие в декабре; в восточной - в мае и в западной - в июне.

Выявленные особенности необходимо учитывать при селекционной проработке исходного материала.

Урожайность яровой пшеницы обусловлена тремя компонентами: числом продуктивных колосьев на единице площади, числом зерен в колосе и массой 1000 зерен. Прибавка же в урожайности создается за счет аддитивного влияния различий этих компонентов у сравниваемых сортов или видов пшеницы. Эти различия удобно выразить как отношение компонента структуры урожая более продуктивного вида к тому же компоненту менее продуктивного вида (табл. 8):

Ку

Л3 = --10СК ,

Кх

где Ку - компонент структуры урожая (например, число зерен в колосе) более урожайного вида; Кх - то же, но у менее урожайного вида. Величину Л3 назовем индексом селектируемого признака. Оценка вклада каждого рассчитана на основе моделей множественной регресии, построенных на 16...22-летних рядах наблюдений.

8. Вклад Л3 в превышение урожайности сравниваемых видов яровой пшеницы по зонам сортораионирования Оренбургской области

Зона сортораионирования Доминирующий по продуктивности вид Предшественник Превышение по урожайности, 7. Доля влияния на разницу в урожайности (£):

Js массы 1000 зерен числа колосьев на 1 и* числа зерен в колосе

Северная твердая пласт

мн. трав 25 29 30 38

Южная мягкая кукуруза 34 16 45 32

Западная мягкая кукуруза 18 17 - 73

Центральная мягкая кукуруза 14 5 1 89

Восточная мягкая пар 87 — 16 77

кукуруза 70 — 28 65

IV. ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАСУХИ

Общий вид регрессионных моделей оценки агроклиматических ресурсов может быть представлен аналитическим выражением

п

У - ао + 2 аЛ , где 1=1

У - оцениваемый урожай; ао,а1.....ап - коэффициенты; XI,...,Хп -

влияющие на урожай факторы погоды, в качестве которых выступают характеристики агрометеорологических условий, в том числе и комплексные (коэффициент атмосферного увлажнения и другие), осреднен-ные за календарные периоды. После реализации этой задачи можно разрабатывать математические модели долгосрочного прогноза как величины У, так и величины XI.

Необходимость двойного прогноза урожайности диктуется невозможностью определить непосредственно по ряду продуктивности ожидаемые погодные условия. Это обусловлено в основном нелинейностью связей между урожайностью и погодными компонентами.

В связи с тем, что наблюдения за осадками характеризуются малой точностью, целесообразно исходить не из точности интерполя-

ции в точке, а из точности определения их средних значений по площади (Каган, 1965; 1979; Полшцук, 1972).

Учитывая сказанное, проведено осреднение сумм осадков по следующим метеостанциям: 1) Бузулук и Бугуруслан для разработки регрессионных моделей оценки агроклиматических ресурсов Еузулукс-кого района; 2) Оренбург и Чебеньки - для ОПХ "Урожайное" Оренбургского района; 3) Соль-Илецк и Акбулак - для Соль-Илецкого района; 4) Адамовка и Айдырля - для ОПХ "Советская Россия" Адамовс-кого района.

Зависимая переменная в этих моделях представлена не урожайностью, а её отклонением от тренда, выраженным в процентах.

В описании приводимых ниже регрессионных моделей (табл. 9) применены следующие сокращения для обозначения независимых переменных:

ОС - сумма осадков, мм; КУ - коэффициент атмосферного увлажнения, представляющий собой отношение суммы осадков за определенный период к испаряемости (потенциальному испарению) за тот же период; Ь - средняя месячная температура воздуха, °С;

Индексы при переменных означают номер месяца в году, а буква "п" при них - номер Месяца прошлого года.

Нашими исследованиями по моделированию связей урожайности с погодными условиями в соответствии с "Природно-сельскохозяйствен-ным районированием и использованием земельного фонда СССР" (1983) установлено (все модели приводятся в диссертации):

1. В центральном природно-сельскохозяйственном районе изучаемой территории (зона степная, провинция Заволжская, Бузулук-скмй район) осадки осенне-зимнего периода объясняют около 10% дисперсии урожайности озимой ржи и яровой пшеницу; оставшаяся часть дисперсии урожайности обусловлена колебаниями погоды тепло-

го периода, в основном мая, июня и июля (45...55%).

2. В юго-западном природно-сельскохозяйственном районе (зона степная, провинция Заволжская, ОПХ "Урожайное" Оренбургского района) усиливается роль осадков осенне-зимнего периода (их вклад в дисперсию урожайности составляет: пшеницы - 29, озимой ржи - 34, ячменя - 39%); условия вегетации в мае, июне и июле для названных

9. Результирующая регрессионная модель для зависимой переменной (У): отклонения урожайности яровой пшеницы от тренда (%)

Независимая Коэффи- Стандарт- Т- Уровень Доля

переменная циент ная значение значимос- влияния

ошибка ти фактора,%

Вузулукский район, 1951 - 1995 гг.

Свободный член 0С-8п-9п ОС-з _ (ОС-4)2 КУ-5-6

(КУ-5-6-7)2 ОС-7-8 КУ-7-8-С

КУ-8-

?2

34.477 15.411 2.237 0.031 -

-0.181 0.089 -2.030 0.049 4.86

-0.654 0.285 -2.291 0.027 4.74

0.0065 0.0021 3.123 0.003 7.05

302.906 41.053 7.378 0.000 29.49

311.583 58.255 -5.348 0.000 9.17

-0.319 0.157 -2.031 0.049 2.92

232.444 44.596 5.212 0.000 3.62

-83.976 15.574 -5.391 0.000 12.68

Для полной регрессии: среднее по ряду У =• 99.4%; стандартная сшибка оценки = 19.5; I?-квадрат = 0.745; Р-квадрат, исправленный на степени

свободы = 0.689; Р-отношение = 13.16; Ро.о5 = 2.18.

Оренбургский район, ОПХ "Урожайное", 1951 - 1995 гг.

Свободный член 0С-12П-1-2 КУ-5 КУ-б КУ-7

(КУ-6-7)2

0С-7-8Р (ОС-0) КУ-9 -(ОС-9)2

28.166 13.136 2.144 0.039 —

0.324 0.110 2.930 0.005 29.34

78.466 19.342 4.056 0.000 8.65

224.993 39.032 5.764 0.000 11.91

259.008 67.181 3.855 0.000 6.40

-492.096 107.462 -4.579 0.000 2.42

-0.942 0.360 -2.610 0.013 1.97

0.008 0.004 2.042 0.048 2.66

-50.228 25.015 -2.007 0.052 6.53

0.014 0.005 2.947 0.005 7.84

Для полной регрессии:

й-квадрат = 0.777; свободы » 0.720;

14 1 ши^рил ) ич/и^иым^ I1111*14 ни и 1

Р-отношение ■= 13.56; Ро.05 - 2.18.

Окончание табл. 9

Независимая Коэффи- Стандарт- Т- Уровень Доля

переменная циент ная значение значимос- влияния

ошибка ти фактора, %

Соль-йлецкий район, 1951 - 1995 гГ.

Свободный член

0С-12п-1-2

КУ-5-6-75,

(КУ-7-в)

КУ-8

149.319 0.534 308.522 -367.566 76.396 -3.385

74.795 0.122 53.838 67.714 21.819 1.559

1.996 4.357 5.730 -5.428 3.501 -2.171

0.052 0.000 0.000 0.000 0.001 0.036

41.84 19.05 9.82 6.70 2.43

Для полной регрессии: среднее по ряду У = 97.5%; стандартная ошибка оценки » 20.0; 1?-квадрат = 0.798; Г?-квадрат, исправленный на степени

свободы = 0.772; Г-отношение =30.90; Ро 05 = 2.45.

Адамовский район, ОПХ 'Советская Россия", 1951 - 1995 ГГ.

Свободный член 0С-8п-9п (КУ-5-6-7)2 58.Б70 -0.326 0.372 812.300 27.490 0.127 0.175 104.230 2.134 -2.560 2.121 7.793 0.040 0.015 0.041 0.000 8.71 4.39 26.55

ОС-6-7-8 КУ-6-7-8 ? (КУ-6-7-8) КУ-7-8 -1.286 1054.080 -1568.440 -947.040 0.367 264.320 366.710 212.420 -3.495 3.987 -4.277 -4.458 0.001 0.000 0.000 0.000 7.39 9.46 2.80 6.48

(КУ_7_в)2 КУ-9 КУ-7-8-9 354.280 -127.540 950.730 84.320 49.380 281.320 4.201 -2.582 3.379 0.000 0.014 0.001 2.54 3.11 7.18

Для полной регрессии: среднее по ряду У = 99.4%; стандартная ошибка оценки = 25.7; I?-квадрат = 0.786; И-квадрат, исправленный на степени

свободы = 0.723; Р-отношение = 12.50; Ро.05 = 2.10

культур объясняют соответственно 29, 26 и 39% дисперсии.

3. На самом юге степной зоны Заволжской провинции (Соль-Илецкий район) осадки холодного периода года имеют еще большую значимость в формировании уровня урожайности яровых зерновых культур: для озимой ржи ими обуславливается более 23%, а для яровой пшеницы - почти 42% разброса значений зерновой продуктивности.

4. В восточном природно-сельскохозяйственном районе (зона степная, провинция Казахстанская, ОПХ "Советская Россия") роль

осадков осенне-зимнего периода проявляется слабо и разброс величины урожайности обусловлен в основном варьированием погоды за теплый сезон, причем значительный вклад в дисперсию продуктивности основных зерновых культур вносит вторая половина лета, включая сентябрь.

В соответствии с проведенной оценкой существенности отклонения от линейной регрессии; можно утверждать, что в зоне деятельности Бузулукской и Бугурусланской метеостанций зависимость Между КУ-5-6-7 и урожайностью озимой ржи и яровой пшеницы носит криволинейный характер.

С возрастанием величины данного компонента погоды продуктивность посевов указанных зерновых культур в данной зоне возрастает до определенного уровня; дальнейшее увеличение показателя КУ-5-6-? приводит к падению урожая. Такое же влияние в зтой зоне оказывает на продуктивность пшеницы и комплексный показатель КУ-в-д.

В зоне деятельности Оренбургской и Чебеньковской метеостанций существенной оказалась квадратическая зависимость между КУ-6-7 и урожайностью озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя.

После разработки таких моделей появляется необходимость долгосрочного прогнозирования только тех предикторов, которые включены в регрессионные уравнения, оценивающие агроклиматические ресурсы для той или иной культуры.

Есть все основания процессы солнечной активности считать внешними проявлениями ротационно-гравитационных взаимодействий в Солнечной системе, где ритмозадагащими "первоисточниками" являются планеты (Усманов, 1991; Понько, 1991). Это подчеркивает правомерность построения цепочки связей "динамика планет - солнечная активность - земные процессы".

Из сказанного вытекает, что наиболее вероятной методической

основой для разработки долгосрочных прогнозов могут быть закономерности циклических колебаний, обнаруживающихся в агрометеорологических рядах (осадки, температура, урожайность и т.д.).

В практике долгосрочного прогнозирования все большее место занимают исследования, базирующиеся на разложении таких рядов в спектр некоррелируемых друг с другом гармонических колебаний. Формализация таких колебаний очень удобна для математической интерпретации сложных колебательных процессов.

По данным пятилетнего испытания наработанных версий математических моделей долгосрочного прогноза урожайности ( по ряду У) и погодных условий (по ряду XI) получены предварительные итоги, показанные в табл. 10 и 11. Процесс совершенствования моделей продолжается.

При этом используется следующее допущение: рассматриваемые ряды, отражающие последовательность реальных событий, являются выборкой из генеральной совокупности. Все члены ряда независимы и подчинены нормальному распределению вероятностей.

Это позволяет в качестве оценки существенности или достоверности выявленной закономерности использовать критерий достоверности Ь (критерий Стьюдента).

Однако не столь редко можно встретить выборки из совокупностей, к которым закон распределения, принадлежащий к тому или иному параметрическому семейству (гауссовскому, показательному и т.п.) не подходит. В таких случаях проводили преобразование шкалы данных логарифмированием значений признака, чтобы приблизить данную совокупность к форме нормального распределения.

В работах прогностической направленности значительное внимание уделяется способам расчета тенденций временного ряда, в том числе и величине скольвящего осреднения.

10. Фактическая реализация долгосрочного прогноза урожайности зерновых культур в различных природных зонах Оренбургской области (ошибка модели ± 0.1 т с 1 га)

Зона области, административный район Название хозяйства Урожайность, т/га

Год озимая рожь яровая пшеница ячмень просо

прогноз фактическая ошибка прогноз фактическая ошибка прогноз фактическая ошибка прогноз фактическая ошибка

Северная, Матвеевский ОПХ им. 50-летия ВЛКСМ 1992 1993 1994 1995 1996 2.73 1.75 2.16 1.99 2.32 2.61 1.94 2.01 1.70 2.13 0.02 0.09 0.05 0.19 0.09 1.28 0.96 1.58 1.06 1.22 1.25 1.72 1.58 1.04 1.43 0.00 0.66 0.00 0.00 0.11

Западная, Курманаевский семхоз им. Ленина 1992 1993 1994 1995 1996 2.33 1.90 1.89 1.83 1.72 2.30 2.12 1.80 1.85 1.20 0.00 0.12 0.00 0.00 0.42 1.26 0.21 0.72 0.51 0.63 1.22 1.00 0.79 0.61 0.27 0.00 0.69 0.00 0.00 0.26 1.55 0.27 1.15 0.67 0.91 1.47 1.38 1.35 0.59 0.62 0.00 1.01 0.10 0.00 0.19 0.67 0.84 1.04 0.63 0.73 0.64 0.74 0.90 0.28 0.23 0.00 0.00 0.04 0.25 0.40

Центральная1 Оренбургский ОПХ "Урожайное 1992 1993 1994 1995 1996 3.46 2.32 3.03 2.51 3123 3.30 4.00 3.21 2.46 3.06 0.06 1.58 0.08 0.00 0.07 2.28 0.58 1.21 1.05 1.01 2.20 1.38 1.46 0.86 1.00 0.00 0.70 0.15 0.09 0.00 2.93 0.71 1.73 1.09 1.74 2.65 2.14 2.14 0.84 1.90 0.18 1.33 0.31 0.15 0.06 1.50 0.47 0.95 0.87 0.88 1.57 0.70 0.73 0.96 0.78 0.00 0.13 0.12 0.00 0.00

Восточная 4 Адамовскии ОПХ "Советская Россия" 1992 1993 1994 1995 1996 2.42 0.95 1.50 0.93 1.15 2.60 1.10 1.45 0.94 1.14 0.08 0.05 0.00 0.00 0.00 3.11 0.84 2.13 0.99 1.43 3.20 1.40 2.19 0.95 1.49 0.00 0.46 0.00 0.00 0.00

По временным рядам погодных факторов (по ряду XI) нами установлены различные осредняющие отрезки, обуславливающие более успешные результаты прогноза (табл. 11).

Проиллюстрируем значение полученных результатов поиска.

Рассчитаем прогноз отклонения урожайности яровой пшеницы от тренда (в %) на 1996 год для ОПХ "Урожайное". С этой целью используем коэффициенты уравнения регрессии, представленные в табл. 9, и прогнозные значения погодных факторов, представленные в табл. 11, в качестве предикторов этого уравнения. Получим величину 92.6 ± 19.6 (112.2...73.ОХ).

Прогноз тенденции урожайности данной культуры на 1996 г. составляет 1.53 т на 1 га (в диссертации приводятся компьютерные распечатки результатов расчета). Следовательно, ожидаемая урожайность лежит в интервале 1.11...1.71 т на 1 га.

В табл. 10 дано модельное (прогнозное) значение урожайности на этот же год, рассчитанное непосредственно по ряду продуктивности. Для яровой пшеницы в ОПХ "Урожайное" оно укладывается в границах 1.01 ± 0.10 т на 1 га (0.91...1.11 т/га).

Таким образом, оба пути вычислений дают близкие результаты. Одновременно объясняется уровейь ожидаемой урожайности увлажненностью предстоящего вегетационного периода изучаемой культуры, т. е. представляется возможность долгосрочного прогнозирования засухи.

Несколько большая ошибка прогноза при использовании погодных факторов обусловлена малой точностью наблюдений за осадками.

Кроме того, в климатологических исследованиях широко используются значения элементов, осредненных по месяцам. Однако месячный интервал осреднения физического смысла не имеет (Логинов, 1990).

В этом аспекте прогноз непосредственно по архивному ряду урожайности имеет несколько большие преимущества, поскольку на

11. Ожидаемые и фактические величины погодных факторов, формирующих уровень урожайности яровой пшеницы в юго-западном приро-дно-сельскохозяйственном районе Оренбургской области (ОПХ "Урожайное", 1996 г.; архивный ряд наблюдений 1936-1995 г.г.)

Независимые переменные Факторы погоды Ошибка прогноза ( к среднему) Абсолютная ошибка модели Фаза скользящего осреднения , лет

ожи- дае мые фактические

по метеостанциям среднее

Оренбург Чебень-ки

0С-12П-1-2 (ММ) 123 116 171 144 18.5 2.5 16

ОС-7-Я (мм) 29 30 24 27 0.0 4.3 16

ОС-8 (мм) / 8 13 10 12 0.0 7.4 13

ОС-9 (мм) / 9 14 — 14 0.0 5.1 8

КУ-5 0.06 0.17 0.18 0.18 0.05 0.07 8

КУ-6 0.09 0.07 0.09 0.08 0.00 0.02 13

КУ-7 0.13 0.07 0.07 0.07 0.02 0.04 14

КУ-6-7 0.13 0.07 0.08 0,08 0.03 0.02 14

КУ-9 0.00 0.10 0.08 0.09 0.00 0.10 9

биологический цикл развития растительного организма от семени до семени накладывается полный годовой цикл погоды.

Следует подчеркнуть, что на уровень оправдываемости прогнозов кардинальное влияние оказывает применяемый при гармоническом анализе комплекс природных циклов (спектр гармоник).

ВЫВОДЫ

1. Нарушение синхронной активности растений и микроорганизмов при трансформации целинных степей в агроценозы привело к отсутствию потребления в определенные периоды времени азота минерального фонда и накоплению его в почве, что послужило индуктором интенсификации процессов денйтрификации. Поэтому истинной причиной биологических потерь гумуса из пахотных почв является ускоренная дени-трификация скапливающихся в минеральном фонде почвы нитратов.

Для предотвращения этих потерь необходимо как можно больше

переводить азот из минерального фонда почвы в фонд растительного вещества, т. е. получать как можно больший урожай. На паровых полях роль перекачивающего насоса выполняют сидеральные культуры.

2. Процесс расширенного воспроизводства органического вещества в почве идет только за счет положительной разности между входными и выходными потоками азота почвенной системы (в азотном цикле); процесс повышения урожайности агроценозов протекает в результате доступности для растений азота минерального фонда почвы. Проблема состоит в рациональном сочетании этих процессов.

3. Трансформация заповедной степи в пахотные земли деформирует не только азотный, но и гидрологический цикл; она представляет собой единый взаимосвязанный процесс, приводящий как к вна-чительной убыли органического вещества , так и к иссушению территории степной зоны Урала.

4. Эрозия почв на агроландшафтах этой зоны протекает в . 1.6...16.6 раза быстрее, чем процесс почвообразования. В результате только за последние 25 лет почвы потеряли свыше 20...30% запасов гумуса.

5. На значительных площадях пашни в Оренбургской области (около 1 млн. га) достигнуты критические значения величин убыли гумуса. Практически потерявшие свое плодородие земли подлежат восстановительной консервации.

6. Водный режим растений в засушливых условиях отражает степень способности генотипа продуктивно использовать климатические ресурсы влаги. Поэтому оводненность надземной массы является фундаментальным показателем в оценке устойчивости к засухе как растения (т. е. организма), так и ценоза при проработке селекционного материала, если её (оводненность) отслеживать многократно в онтогенезе. При этом следует учитывать возможность существования

зависимостей по типу куполообразной кривой.

7. Генетические программы яровой пшеницы на видовом уровне по разному реализуются в различных условиях влагообеспеченности.

В лесостепной зоне преимущество твердой пшеницы над мягкой достигается за счет превышения одновременно всех селектируемых признаков. В более засушливых зонах мягкая пшеница дает урожай выше за счет лучшей озерненности колоса.

8. Селекционные программы должны учитывать сельскохозяйственную ценность атмосферных осадков в каждой природной зоне области.

9. В степной зоне Оренбургского Предуралья осадки осенне-зим-

/

него периода более чем в 40Х случаев лимитируют уровень будущего урожая. В Зауралье они оказывают аналогичное влияние лишь один раз из 8 случаев.

Такая резкая дифференциация роли снегозапасов по разные стороны Уральских гор должна найти отражение в технологических приемах возделывания зерновых культур

10. Экстраполяция эмпирических или теоретических периодич-носгей (цикличносгей), обнаруженных во временной структуре агрометеорологических рядов, может быть использована в прогнозах урожайности и погоды на долгие сроки.

В наших исследованиях достигнут 80Х-ный уровень оправдывае-мости таких прогнозов, выдававшихся с заблаговременностью в один год.

11. В программе действий по повышению эффективности использования потенциала климатических ресурсов влаги зерновыми агроце-нозами в степной зоне Урала мы условно выделяем 3 направления:

1) улучшение качества природной среды и экологизация технологий сельскохозяйственного производства; 2) селекция генотипов, учитывающая микрозональные особенности региона; 3) планирование ис-

пользования прогнозной информации о появлении засухи, её интенсивности, продолжительности и площади распространения.

12. Анализ архивных рядов урожайности показывает, что только за счет оптимизации соотношения посевных площадей под основными зерновыми культурами, основанной на использовании прогностической информации , в Оренбургской области можно дополнительно получать в отдельные годы от 260 до 330 тыс. тонн верна без затрат на его выращивание, т. е. за счет реализации одного из путей более экономного расходования климатических ресурсов влаги.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При экологической оптимизации использования земельных ресурсов необходимо учитывать, что степень воспроизводства органического вещества в почвенных системах определяется по величине разности между входными и выходными потоками азотного цикла, а не по содержанию азота в биомассе.

2. В связи с хорошо выраженной зональностью почвенно-клима-тических условий следует обратиться к реализации локальных селекционных программ, учитывающих сельскохозяйственную ценность атмосферных осадков каждой зоны Южного Урала. В качестве базовых установок можно принять выявленную нами значимость селектируемых признаков в формировании уровня урожайности яровой пшеницы в этих зонах.

3. Для оптимизации использования климатических ресурсов влаги и с целью улучшения гидрологического режима почв целесообразно ориентироваться на разрабатываемые нами прогнозные показатели продуктивности зерновых культур и погодных факторов.

Список

основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Трофимовская А.Я., Лукьянова М.В., Куличенко H.H., Тихонов В.Е. Перспективы селекиии ячменя в Казахской ССР //Тр. по прик. ботан., ге-нет. и селекиии ВИР., - Д., 1971. -Т. 44. - Вып. 2. - С. 44-65.

2. Тихонов В.Е. Алина вегетационного периода и связь темпов роста с продуктивностью яровой пшенииы. // Бюллетень Всесоюзного НИИ растениеводства им. Вавилова, - Д., 1971, -Вып. 19. - С. 8-13.

3. Тихонов В.Е. Особенности водного режима пшеницы в условиях Северного Приаралья. // Бюллетень Всесоюзного НИИ растениеводства им. Вавилова, - Д., 1972, -Вып. 22. - С. 3-13.

4. Тихонов В.Е. Влияние условий водообеспеченности на величину поглощающей поверхности корневой системы яровой пшенииы в Северном Приаралье // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - Алма-Ата, 1973. - С. 26-30.

5. Тихонов В.Е. Технологические и биохимические свойства высокопродуктивных и засухоустойчивых сортов яровой пшенииы в условиях полупустыни Северного Приаралья // Тр. по прик. ботан., генет. и селекиии ВИР., - Л., 1973. -Т. 50. - Вып. 1. - С. 95-102.

6. Тихонов В.Е. Роль числа зародышевых корней яровой мягкой пшенииы в условиях полупустыни Северного Приаралья // Бюллетень Всесоюзного НИИ растениеводства им. Вавилова, - Д., 1973, - Вып. 33. - С. 3-7.

7. Засухоустойчивые пшенииы (методические указания). (Коллектив авторов), Всесоюзный НИИ растениеводства (ВИР), - Д., 1974, - С. 158165.

8. Тихонов В.Е. Засухо- и жаростойкость продуктивных яровых пшениц в Северном Приаралье// Бюллетень ВИР. - Л., 1974. - Вып. 42. - С. 66-72.

9. Тихонов В.Е., Карпенко В.Д. Водоудерживаюшая способность листьев в связи с засухоустойчивостью яровой пшенииы в Северном Приаралье // Тр. по прикл. ботан, генет. и селекции. - Д.,

1975. - Т. 55, выпЗ. - С. 94-100.

10. Удачин P.A., Тихонов В.Е. иенный исходный материал яровой пшенииы для селекиии на засухоустойчивость и жаростойкость//Бюлл. ВИР. - А. - 1976. - Вып. 65. - С. 32-36.

11. Губарева Н.К., Чернобурова А.Д., Тихонов В.Е. Пшенииы засушливых областей Мира (формулы глиадина). // Каталог мировой коллекиии ВИР, -Л., 1980. - Выа 280. - 65с.

12. Удачин P.A., Тихонов В.Е. О значении основных показателей водного режима мягкой яровой пшеницы в условиях жесткой засухи // Тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. - Л., 1982. - Т. 73, вып.3. - С. 103-107.

13. Логачев H.A., Тихонов В.Е., Долгалев М.П. Новый сорт яровой твердой пшенииы Оренбургская ранняя: Информ л. / Оренбургский 1_1НТИ. -1983. - N 282-83.

14. Тихонов В.Е. Статистический подход к изучению засухоустойчивости яровой мягкой пшенииы // Научн.-техн. бюлл. ВИР. - Л., 1983. - Выа 133.-С. 49-54.

15. Тихонов В.Е. Некоторые проблемы селекции яровой пшеницы для сухостепной зоны Оренбуржья // Селекиия и семеноводство. - 1983. - N 10. - С. 2-3.

16. Тихонов В.Е. Влияние атмосферных осадков на урожай // Уральские нивы. - 1983. - N 8. - С. 21.

17. Кожушко H.H., Волкова А.М., Калинин Н.И., Тихонов В.Е. Физиологические особенности пшенииы различного географического происхождения в связи с ее засухоустойчивостью. // Научн.-техн. бюлл. ВИР. - Л., 1983.-Выа 133.-С. 63-69.

18.134 вопроса и ответа по интенсивной технологии возделывания зерновых культур (Коллектив авторов). Рекомендации для руководителей и специалистов сельского хозяйства., Оренбург, 1985. - С. 59-66.

19. Тихонов В.Е. Модель оценки значения индекса Кхоз и темпов прироста вегетативной массы яровой пшенииы в условиях засухи // Селекиия и семеноводство. - 1985. - N 3. - С. 22-23.

20. Мероприятия по увеличению и стабилизации производства зерна е Оренбургской области. (Кол. авторов). - Оренбург, 1990. - 239 с.

21. Тихонов В.Е., Климентьев А.И., Хопренинов В.Д. Почвенно-клима-тические ресурсы как основа интенсификации произвоства зерна // Агробиологические основы интенсификации производства зерна в Оренбургской области: Сб. науч. тр. / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1991. - С 4-14.

22. Система сухого земледелия Оренбургской области (кол. авторов). -Уфа, 1992. - 242 с.

23. Климентьев А.И., Тихонов В.Е. Современное состояние черноземов Оренбургской области и проблемы их сохранения // Проблемы уральских черноземов. - Челябинск, 1993. - С. 47-61.

24. Климентьев А.И., Тихонов В.Е. Трансформация и регулирование органического вещества в степных агроиенозах // Тезисы докладов научно-практической конференции, посвяшенной 40-летию целины. - Оренбург, 1994. - С. 68-70.

25. Климентьев А.И., Тихонов В.Е., Хопренинов В.Д., Бискаев Н.К. Принципы землеустройства многоукладных сельскохозяйственных предприятий // Тезисы докладов научно-практической конференции, посвяшенной 40-летию иелины. - Оренбург, 1994. - С. 79-80.

26. Климентьев А.И., Тихонов В.Е., Хопренинов В.А. Проблема восстановления плодородия черноземов // Наука и хлеб. - Оренбург, 1994. - С. 20-35.

27 . Климентьев А.И., Тихонов В.Е. Оценка эрозионных потерь органического вешества в почвах степной зоны Южного Урала // Почвоведение. - 1994. - N З.-С. 117-122.

28. Тихонов В.Е. Модель азотного цикла и пути сохранения органического вешества в почве // Наука и хлеб. - Оренбург, 1995. - Вып. 2. - С. 37-48.

29 . Тихонов В.Е., Клементьев А.И., Хопренинов В.Д. Основные факторы и величина потерь почвы при весенних паводках на малых водосборах// Наука и хлеб. - Оренбург, 1995. - Вып. 2. - С. 48-73.

30. Тихонов В.Е. Засуха и её прогнозирование: Информ. л. / Оренбургский ШТИ, 1995. - N 311-95.

31. Тихонов В.Е. Особенности водного режима яровой пшеницы в условиях засухи: Информ л. / Оренбургский UHTM, 1995. - N 312-95.

32. Тихонов В.Е. Азотный цикл и оптимизация режима органического вешества почв // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук. - 1996а. - N 2. - С. 24-25.

33. Тихонов В.Е. Водный режим и урожайность яровой пшеницы в условиях засухи // Наука и хлеб. - Оренбург, 1996. - Вып. 3. - С. 168-183.

34. Тихонов В.Е., Хопренинов В.А., Журавлев В.В., Востриков В.И. Воз можности многоритмичной структуры временного ряда как информаии онной основы долгосрочного прогнозирования урожайности // Наука i хлеб. - Оренбург, 1996. - Вып. 3. С. 1 34-1 67.

35. Тихонов В.Е. Оиенка продуктивности мягкой и твердой пшеницы н, Южном Урале: Информ. л. / Оренбургский 11НТИ. 1996. - N 200-96.

36. Тихонов В.Е. Пары и органическое вещество почв: Информ. л./Орен бургский LIHTM. - 1996. - N 201-96.

37. Тихонов В.Е., Климентьев А.И. Роль азотного никла в оптимизаиш режима органического вещества и реализации трансформационных фун киий почв// Тезисы докладов II съезда общества почвоведов России. - С. Пб., 1996. - Книга I. - С. 48-49.

38. Климентьев А.И., Тихонов В.Е. Модели адаптации земледелия н. Южном Урале // Тезисы докладов II съезда общества почвоведов России. С.-Пб., 1996. - Книга I. - С. 6-7.

39. Тихонов В.Е., Хопренинов В.Д., Гусев В.Н., Клюев В.Н. Засуха н, Южном Урале, её повторяемость и прогнозирование // Проблемы степнс го природопользования. - Оренбург, 1996. - С. 89-94.

40. Тихонов В.Е., Журавлев В.В., Востриков В.И., Клюев И.Н. Методо логические основы определения сельскохозяйственной ценности и про гнозирование погодных факторов в степной зоне Южного Урала // Про блемы земледелия, растениеводства и животноводства в степном регионе - Оренбург, 1997. - С. 167-1 79.

41. Тихонов В.Е., Климентьев А.И. Темпы эрозии и восстановления поч в агроландшафтах Южного Урала // Степи Евразии / Материалы междуна родного симпозиума. - Оренбург, 1997. - С. 145-146.

42. Авторское свидетельство N 4937 (СССР) на сорт яровой пшениш Оренбургская 10 (в соавторстве).