Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние аномальных агрометеорологических условий на продуктивность новых сортов озимой пшеницы и учет их в прогнозах ее урожайности

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Влияние аномальных агрометеорологических условий на продуктивность новых сортов озимой пшеницы и учет их в прогнозах ее урожайности"

и

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРРЛН

ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕИШШ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Р Г 6 03

На правах рукописи

- 1 ПАИ 1993

ДАРАДУР МИХАИЛ ИВАНОВИЧ

УЖ 631.175:633.11

ВЛИЯНИЕ АНОМАЛЬНЫХ АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОШЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ НОВЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И УЧЕТ ИХ В ПРОГНОЗАХ ЕЕ УРОЖАЙНОСТИ

ГГ.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диооертации на ооиокяние ученой отепени кандидата географических наук

Москва-Т993

Работа выполнена в Институте географии All Республики Молдова и Роогицрометцентре

Научный руководитель - доктор географических наук,

профеооор Е.С.Уланова

Официальные оппоненты: доктор географических наук

В.М.Паоов

кандидат географических наук Т.А.Максимешова

Ведущая организация - Главная геофизичеокая обсерватория

им. А.И.Воейкова

¡Защита диссертации ооотоитоя. 16 марта IS93 г. в 14 часов на заседании Специализированного оовета К 024.05.02 в Гидрометеорологическом на$'чно-иоследовательоком центре Роооийокой Федерации по адресу: 123242 Москва, Б.Предтечонокий пер., д.9-13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке 1\щроыетео-рологичеокого научно-иооледовательокого центра.

Автореферат разоолан 15 февраля 1993 г.

Учений секретарь Специализированного / fl

оовета кандидат географических наук -— А.И.Страшная

- з-

ОЕЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы. Ни один вид хозяйственной деятельности человека не подвержен влиянию погоды и климата в такой степени как сельское хозяйство. Имеются все основания предполагать, что эта зависимость сохранится и еще более обострится в будущем. Производство зерна озимой пшеницы - одной из ведущих продовольственных культур в странах умеренной зоны - как нельзя лучше подтверждает этот факт. Расчеты показывают, что с введением новых высокопродуктивных сортов озимой пшеницы, применением новых технологий ее возделывания, колебания урожайности этой культуры по годам в связи с различием агрометеорологических условий отдельных лет в большинстве районов не уменьшаются. Более того, односторонняя,

преимущественно по потенциальной продуктивности, оценка сортов озимой пшеницы, в районах с частой повторяемостью неблагоприятных агрометеорологических условий усилила и без того высокую зависимость урожайности этой культуры от последних и привела к увеличению аритмии производства зерна этой ценной продовольственной культуры.

Вследствии больших колебаний урожайности озимой пшеницы и огромной значимости этой культуры в зерновом балансе целых стран и регионов, прогнозирование ее урожайности (особенно для аномальных лет) представляет большой народнохозяйственный интерес, но вместе с тем и большие трудности при разработке методов агрометеорологических прогнозов урожайности. В этой связи, неудивительно, что этой проблеме посвящено большое количество научных разработок и производственных рекомендаций (Кулик М.С., Дмитренко В.П Полевой А.Н., Деревянко А.Н., и др.).

Фундаментальные исследования в этом напрячлении были выпол-

нены б Гидрометцентре России Е.С.Улановой. В результате проведенных исследований впервые было дано определение главным инерционным факторам формирования продуктивного потенциала озимой пшеницы и положило начало новому направлению по разработке методов долгосрочных прогнозов с учетом инерционных агрометеорологических факторов.

Развитие и усовершенствование методов прогноза урожайности озимой пшеницы неразрывно связано с разработкой агрометеорологических показателей, играющих существенную роль в формировании продуктивности этой культуры и характеризующихся высокой биологи-эацией. Рассматриваемые и диссертационной работе подхода в оценке агрометеорологических условий формирования урожайности озимой пшеницы предусматривают исследование показателей, которые обусловлены особенностями агрометеорологического режима аномальных лет и региональными физико-географическими условиями территории республики Молдова.

Актуальность диссертационной работы определяется практической потребностью разработки количественных показателей влияния аномальных агрометеорологических условий на продукционный процесс озимой пшеницы высокоинтенсивных сортов, которые могли бы быть использованы при оценке условий аномальных лет и отражали региональные особенности агрометеорологического режима территорш республики 1(.олдола.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с плановой тематикой лаборатории климатологии Института географии АН респуб' лики Молдова "Изучить пространственно-временные характеристики климата и выявить связанную с ними продуктивность сельскохозяйственных культур на конкретной территории (тема Б 073 С 14), Республиканской проблемы "Адаптация"

Цель и задачи исследования. Основной целью данной работы явилось изучение влияния аномальных агрометеорологических условий на продукционный процесс озимой пшеницы высокоинтенсивных сортов и разработка количественных показателей

формирования урожайности этой культур j, учитывающих особенности агрометеорологического режима аномальных лет. Работа содержит решение следующих задач:

- изучение пространственно-временной изменчивости урожайности озимой пшеницы в республике Молдова под влиянием природно-техно-до.гическ^х факторов и определение экспериментальным путем изменчивости агрометеорологических показателей и урожайности этой культуры, на локальном уровне (в различных местоположениях рельефа)*,

- изучение влияния агрометеорологических условий в аномальные годы на вегетативные и репродуктивные органы озимой пшеницы;

- исследование закономерностей формирования продуктивности озиьой пшениць. под влиянием аномальных агрометеорологических условий и разработка показателей,учитывающих особенности агрометеорологического режима аномальных лет;

- разработка метода прогноза урожайности озимой пшеницы в годы с аномальными агрометеорологическими условиями и с учетом биологических особенностей высокоинтенсивных сортов;

- оценка агроклиматических условий формирования урожайности озимой пшеницы в период весенне-летней вегетации в республике Молдова.

Исходная информация и методы исследований. Исходной информацией для выполнения исследования послужили многолетние данные агрометеорологических наблюдений на. сети arpo- и гидрометеостанций (постов), материалы по урожайности Госсортосети и Департамента по статистике республики !..олдова, научно-исследовательских учреждений, данных специальных агрометеорологических наблюдений

и полевых наблюдений,проводившихся при непосредственном участии автора на стационарах лаборатории климатологии АН Республики Молдова.

В качестве оценки агрометеорологических условий роста и развития растений использовалась величина изменения урожайности в конкретном районе, относительно ее тенденции (тренда),обусловленном факторами интенсификации сельскохозяйственного производства. Для определения последней применялся метод аналитического выравнивания временных рядов. При этом для правильного выбора апрокси-мирушщей функции был проведен анализ природно-технологических условий, в которых разворачивался временной ряд урожайности, с тем, чтобы е максимальной степени исключить субъективный момент г> оценке зависимости:

Выделенная таким образом стационарная составляющая рида сия-( зывалась с объективными изменениями эффективности сзльскохоэя^-ственного производства, а отклонении от нее - особенностями агрометеорологических условий конкретных дет. К аномальным относились годы, когда отклонения фактической урожайности от тренда ( д.У- ) превышали ошибку уравнения последнего , ( *$ут/га). При1 этом предполагалось, что в годы с положительной аномалией уро-''жайности превышающей заданный уровень, ни один из факторов агрометеорологического порядка не оказывал существенно негативного влияния на формирование продуктивного потенциала культуры (благоприятные годы); и, наоборот, в годы с отрицательной аномалией урожайности от т^йида ниже порогового уровня - оно быдо обусловлено избыточном или недостаточным проявлением какого-либо из них (неблагоприятнее годы).

В основу исследования влияния агрометеорологических факторов

где V - урожайность; Ь - фактор времен».

и их комплексов па продукционный процесс озимой пшеницы было по-0

ложено известное в экологии растений положение о том, что экстремальные ситуации агрометеорологического режима в период роста и развития растений имеют нерегулярный характер, и в процессе прохождения отдельных этапов органогенеза, наблюдается чередование как благоприятных, так и неблагоприятных условий.

В неблагоприятных ситуациях количе гвенные и качественный изменения продуктивности растений зависят как от длительности и напряженности воздействия негативных факторов, так и от значимости их в отдельные этапы онтогенеза растений. В этих условиях использование при оценке формирования урожайности растений обобщенных характеристик агрометеорологического режима, даже в пределах отдельных периодов вегетации не всегда может быть эффективным, ибо последние в значительной степени нивелируют оценки. В этой связи в работе большое внимание уделялось выявлению новых весьма существенных показателей в формировании урожайности озимой пшеницы, отражающих особенности агрометеорологического режима аномальных лет.

В качестве основного математического аппарата применялся корреляционный и регрессионный анализ. Все расчеты, а также графическое и картографическое представление полученных результатов осуществлялись на ОВМ серии КС с использованием пакетов прикладных программ. ВЗДР, ^ЛА' , ОТЭКС и разработанных автором работы.

Научная новизна. Впервые для условий 1-олдови:

- проведен анализ пространственно-временной изменчивости и расчи-тана вероятностная характеристика урожайности озимой пшеницы в зависимости от региональных и локальных природно-технологических условий возделывания этой ценной продовольственной культуры;

- выявлен ряд новых агрометеорологических показателей, отражаю-

- Й-

|ци* особншк сти агрометеорологического режима аномальных лот и позволяющих. максимально биологизиров гь показатели температурно-влач-ностных условий формирования продуктивности озимой пшг-нипч и период песенне-лотней вегетации;,

- на оспотнии выявленных закономерностей формирования урожайности озимой пшеницы в аномальные годы разработан метод прогноза ее урожайности но отдельным полям и административным районам Ьолдоры с учетом агрометеорологического режима аномальных лет;

- разработанный прогностические модели адаптированы к молим внедряем'ы в республике 1.юлдова сортам озимой пшеницы;

- проведено районировании территории республики Ьолдова но условиям влагообеспеченности критического периода роста и развития озимой пшениц» с учетом как абсолютных значений показателей,так. и периодических их изменений во времени.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы при перспективном планировании производства зерна, озимой пшеницы в республике !.,олдова, оценке сложившихся агрометеорологи' ческих уи.[ >пий формирования урожайности озимой пшеницы, а также долгосрочном ео прогнозировании по отдельным полям и по административным районам. Разработанные новые агрометеорологические по. казатели могут найти применение в аналогичных разработках для других регионов и стран с близким агрометеорологическим режимом формирования продуктивности озимой пшеницы. Ряд карт, а также основные результаты исследований переданы в Республиканский Гидрометцентр, что подтверждено актами внедрения.

Объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц и 29 рисунков, работа состоит из введения, 5 глав, заключения. Список литературы содержит 171 наименования.

Нубликациа. lio теки} диссертации опубликовано V ^>лf'<■ г, I работа находится в печати.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на республиканской конференции "!,,олодеть и интенсификация агропромышленного комплекса", (Кишинев, 191(9 г.), на 1У съезде Географического общества Молдавии (Кишинев, (I9vür.), заседаниях научно-методических семинаров и на ученом повете Института географии АН f'f.í (Кишинев, 1909, 1991 гг.).

содш:;днпк работу

Во введении дано сооснование темы диссертационной раооты в связи с ее актуальностью, сформулирована цель и задачи исследований, определены методы исследований, дана характеристика исходник материалов, сформулированы основные положении составляющие научную новизну и предмет защиты.

В первой главе проанализирована общая тенденция уромайноети озимой пшеницы в пространстве и времени, ее изменения, связанные с интенсивными фактории nei'теделия и особоин.нггнт тгромегеоро-логического режима отдельных регионов реепупчики Молдова.

УрожаГносъ озимой пшеницы в республике Ьищова крайне не-стаонльна и сильно зависит от агрометеорологического режима отдельных лет. Негодные аномалии урожайное си зтой культуры от линии тренпа могут достигать до 1,10 т/га в целим по республике, я н ряде районов окстрек ум.! отклонений превши :ют 7,90 т/га.

Темпы роста уроуаппости озш-ой пшеницы за счет интенсивных факторов земледелия существенно различаются по территории. Если ti ряде южных районов <Вулканешты, Ч'имишлия и др.) среднегодовые retvnu роста составляют от 0,001 до 0,007 т/га. то н северо-ла-нтных pei'iionax республики (Фалешты, Бричаны), они превышают (Л0т/га. На большей части республики отот пока.ттель составил

р среднем 0,007-0,СЮ т/га.

Общая тенденция в динамике продуктивности этой культуры во многом отражает долговременные изменения фонового климата. Влияние последних носит региональный характер и проявляется в опережающих темпах роста урожайности в более засушливых центральных, южных и юго-восточных .районах республики, обусловленных изменениями тепло- и влагообеспечонности периода весенне-летней вегетации.

Изменчивость аг^ромео^ролопинесжий /составляющей урожайности озимой пшеницы 'имеет •выраженный зональный хараюгеф. (Районы относительно слабой изменчивости урожайности расположены в северной ■и северо-западной части республики (С„<20$). Увеличение вариации продуктивности озимой пшеницы вследствии климатических условий наблюдается в направлении центральных ((¿=20-25%) и южных регионов (С„> 25%) достигая максимума в Чадыр-Лунгском районе

(О, -28/.).

Различие в агроклиматическом потенциале и сложившихся темпах улучшения хозяйственной деятельности человека различных (ре--(Гионов республики обуславливают особенности территориального распределения уровня продуктивности этой культуры, которая варьи рует в значительных пределах- (от 3,00 до 4,50 т/га) при сравни-

о

тельно небольших масштабах территории (33,7 тыс.км^). Однако разнообразие абиотических условий разных форм рельефа, среди которых факторам агроклиматического порядка принадлежит ведущая роль, создает качественно различные условия для роста и развития озимой пшеницы произрастающих в разных местоположениях и сравнимых с зональными различиями.

За счет микроклиматических особенностей отдельных участков одного поля .разница в продолжительности отдельных этрпов онтоген

-и-

за озимой пшеницы но данным полевого эксперимента составляет 3 дня, прирост биомассы 150-200%, изменчивость продуктивности растений варьирует от 0,40 до 1,30 т в пересчете на гектар, (табд1) Сказанное свидетельствует о существенных резервах повышения урожайности этой культуры за счет более эффективного использования имеющегося агроклиматического потенциала, как в региональном, так и на локальном уровне.

" Таблица I

Различия в сроках наступления основных фаз развития и урожайности озимой пшеницы на локальном уровне в сравнении с их зональными изменениями в условиях '.юлдовы

Показатель ! Зональные !Локаль"ыо

! различия !различия

I ! 2 ! ;

Сроки наступления основных фаз

развития

возобновление вегетации (дни) 5 -

выход а трубку (дни) 5 3

колошение (дни) 6 3

цветение (дни) 6 о о

молочная спелость (дни) 6 3

восковая спелость (дни) 6 3

урожайность, т/га 1,5 1,3

Во второй .главе рассматриваются вопросы динамики элементов продуктивности под влиянием аномальных агрометеорологических факторов.

Исследования показали, что в аномальные по агрометеорологическим условиям годы динамика стеблестоя озимой пшеницы зависит как от исходного состояния посевов весной, так и агрометеорологических условий периода закладки и формирования колоса (1.У-УЩ этапы оргнноганепа). При этом до определенного исходного состоя-кия посевов весной ( < 400 стеблей на I к ) существенных рпэли-

"кй в количественном изменении числа стеблей в период весенне-летнем вегетации озимой пшеницы не обнаруживается. В напряженных температурно-влажностных условиях периода закладки и формирования основных элементов продуктивности колоса и при значитель

1 2

ной густоте стояййй (>800 стеблей на I м ) происходит резкий сброс стеблей в^йрбго и более Низкого порядка. Более половины (до о0%) боковых побегов, 'тронувшись в рост* !.о попав в экстремальные агрометеорологические усЛйВДт, Не образуют генеративных элементов из своего конуса нарастания. В го^Сы с ярко выраженными неблагоприятными условиями вегетации ка'к в осеНне-эимний, так и весенне-летний период, образования боковых побегов полностью блокируется, и у растений озимой пшеницы развивается лишь один

побег. Исследования показали также, что в экстремальных агрометеорологических условиях у боковых побегов значительно большей депрессийУдругие важные компоненты продуктивности озимой пшеницы (число колосков и зерен в колосе, масса 1000 зерен и т.д.), нежели у главного побега. При этом количественные изменения основных элементов продуктивности колоса обнаруживают значительные различия. Слабее всего подвержено депрессии число заложив-шихск колосков в колосе (10-15%), поскольку этот показатель у озимой пшеницы генетически сильно детерминирован и экстремальные факторы существенно не изменяют число колосков в колосе. В неблагоприятных условиях заметно возрастает процент неозерненных колосков < > '20$).

Наиболее отчетливо влияние неблагоприятных агрометеорологических условий проявляется на линейном росте вегетативных органов. Анализ динамики высоты растений озимой пшеницы в аномайЪ'-ные годы показывает, что существенное различие в линейном росте ¡растбнйй в годы с резко различными агрометеорологическими уело-

- 13 -лиями наблюдается п период наибольшего потенциального роста (выход в трубку-колошение). Прирост растений в высоту за начальные этапы роста и развития (всходы - выход в трубку) практически не различается, тогда как в период интенсивного роста стебля абсолютное увеличение высоты растений на 40см и вше в годы с благоприятными агрометеорологическими условиями, нежели в аномально-засушливые. За межфазные периоды от колошения до цветения и от цветения до моло"ной телости разница составила 5 и 1,5 см соответственно. За период от молочной до восковой спелости прирост растений клк в благоприятные, так и в неблагоприятные годы не отмечается.

Третья глава посвящена закономерностям формирования урожайности озимой пшеницы в аномальные годы. Детальный анализ агрометеорологического режима аномальных лет показал, что в большинстве

неблагоприятных лет исходное состояние посевов весной было плохим

о

(300-600 стеблей на I м ). Рост и развитие растений в период весенне-летней вегетации проходил на более высоком термическом фоне

нежели в благоприятные для формирования урожайности годы (12-14°С). При этом важное значенье играет интенсивность нарастания температуры воздуха. В годы с аномально-высокой температурой воздуха в начальные этапы весенне-летней вегетации озимой пшеницы продолжительность периода, ограниченного датами устойчивого перехода температуры воздуха че^з 0° и 5° весной, была более

о

короткой нежели в благоприятные по термическим условиям годы, что свидетельствует о существенных различиях в интенсивности нарастания температуры в аномальные года. При средних многолетних ее значениях 0,25гр/день, в неблагоприятные по условиям формирования урожайности годы скорость роста температуры воздуха более чем в два раза превышала (0,40°) таковую в благоприятные (0,19°). Исходя из сказанного предложено использовать при оценке условий

продукционного процесса озимой пшеницы в аномальные годы, наряду с общепринятыми показателями и продолжительность периода^ограниченного датами устойчивого перехода температуры воздуха через 0° и 5° весной (¿а- 5). Уравнение связи урожайности (У) с последней имеет вид:

7= 1,9552 + 0,00/5^. (!)

Й = 0,62 ; У - 109 ; - О, ,

Существенны также различия по степени увлажненности аномальных лет. 3 большинстве неблагоприятных лет запасы продуктивной влаги в почве в слое 0-100 см весной были неудовлетворительными ( < 120мм). Экстремальные депресии урожайности озимой пшеницы на< блюдаются в годы когда растения подвергались воздействию неблагоприятных факторов в течении всего периода вегетации. В условиях Молдовы и других районах недостаточного увлажнения такие ситуации особенно типичны в основном для одного вида экстремальных условий - засухи. Однако, в отдельные годы несмотря на резкие отличия в уровне урожайности, не удается выявить какой-либо существенной дифференциации, при прочих равных условиях, по условиям увлажнения. Анализ агрометеорологических условий в аномальные годы свидетельствует о необходимости учета режима выпадения осад ков при оценке влагообеспеченности растений. Особенности атмосферного увлажнения территории республики Молдова (кра'.няя неравномерность и ливневой характер выпадения), а также особенности подстилающей поверхности (сильнопересеченный рельеф) приводят к сильному перераспределению интенсивных ливневых осадков, что создает качественно различные условия влагообеспеченности растений в зависимости от интенсивности и режима выпадения. Даже1 в пределах отдельных этапов онтогенеза при одинаковых сушах осадков, но с существенной разницей во временной динамике вла-

гообеспеченность органообразовательных процессов существенно отличается, что обуславливает разные биологические последствия одной и той же суммы осадков.Ме, ду тем, в агрометеорологических оценках временной аспект распределения осадков, как правило не учитывается.

Численно временное распределение осадков в пределах отдельных этапов онтогенеза озимой пшеницы было выражено через индекс концентрации осадков, И КО ( ¿7/Л£ У. А )

!4КО = .Г. } (2)

х - сумма осадков за каждый подпериод (этап органогенеза) озимой пшеницы; Ч - число подперио^в (этапов органогенеза).

Вычисленные по данным агрогидрометстянций (постов) республики Молдова значения И/СО в критический период роста и развития озимой пшеницы за период с 1965 по 1987 гг., показывают, что при средних многолетних значениях индекса от 0,37 до 0,49 его значения варьируют от 0,25 для равномерного распределения осадков до 1,00 - б случае предельной концентрации осадков в один из этапов органогенеза критического периода роста и развития озимой пшеницы (выход в трубку - колошение). Расчеты подтверждают наличие более тесной связи урожайности с показателями режима выпадения осадков (И КО) в этот период (п. =0,56), нежели с их абсолютным количеством,^ Я ('I =0,43). Чем равномернее выпадают ^адки, тем выще урожайность озимой пшеницы (табл. 2, )

Однако включение в прогностические уравнения двух характеристик (абсолютное количество, и режима ьыпадения, ИКО одного и того же показателя может существенно повысить их громоздкость и сделать трудночитаемыми. В этой связи разработан один показатель,учитывающий как сумму осадков, так и их временную структуру:

Таблица 2

Оценка влияния осадков к режима их Еыпаденкя за критически" период роста и развития (выход в трубку - колошение)на урожайность озимой пшеницы

Суг-и.'.а ! Показатель реглма выпадения, ¡НО

осадков, •¿¿•и ! 0,25-0,35 ! 0,35-0,45 ! 1 0,45-0,55 ! 0,55-0.55 ' 0, 55-0,75 ' 0,75-1,СО

1 ' 2 ! 3 ! ' 4 ! 5 1 5

от 20 до 40 35,7-39,3 33,2-35,8 30,7-34,3 28,2-31,3 25, 3-31,8 25,8-25,8

40-80 35,8-41,5 34,3-39,0 31,3-35,5 29,3-34,0 25, 8-31,5 25,8-29,0

80-120 39,0-43,8 36,5-41,3 34,0-38,8 31,5-35,3 29, 0-33,8 29,0-31,3 -

>120 41,3-43,3 38,6-41,3 36,3-38,8 33,7-35,3 31, 3-33,8 31,3-32,3

= /с Л Л (3)

где - сумма осадков (мм) с учетом равномерности их выппде-

ния (эффективные осадки)

К=1-ИК0 - коэффициент равномерности выпадения осадков. Индекс корреляции междуи урожайностью составил 0,67.

Учет временной структуры атмосферного увлажнения за тот или иной временной интервал (календарный или фенологический) роста и развития растений позволяет существенно улучшить оценки напряженности температурно-влажностннх условий и тем самым максимально "биологизировать" показатели засушливости. Атмосферная засуха в работе определялась как:

Па- ~~ ИГ (4)

общая (атмосферная и почвенная) / ..

_ < /? + 1УО-/оо

По--^--(5)

Па', По - показатели засушливости;

И¿о-юо ~ запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы; -2- ({ - сумма осадков с учетом равномерности их выпадения С!и - теплоэнергетические ресурсы испарения.

В основу оценки влияния термического фактора на продукционный процесс озимой пшеницы были положены общие принципы адаптации растений к температурному фактору, направленности изменения термического режима в весенне-летний пер -од и эволюционной приспособленности к ним растсчй.В региональных условиях 1>:ол"овы при 100$ обеспеченности озимой пшеницы теплом, органообразовательные процессы этой культуры проходят в интервале от активных-оптимальных и стрессовых температур, имеющих детерминационное воздействие, следствием которого является качественное и количественное снижения продуктивности озимой пшеницы. Определение стрессовых температур прп'-

водилось путем суммирования разницы дневного экстремума и пороговой температуры (Т=25°С), поскольку данные на основе среднесуточной температуры существенно нивелируют оценки напряженности термических условий формирования урожайности в аномальные годы (табл. 3 ). Таблица 3

Характеристика напряженности термического режима различными показателями, за период вгход п трубку-колошение озимой пшеницы. Сорт Одесская 51

Станция ! Год ! Среонесуточ-! Число дней с > 25°! Сумма

■ !нап темпера-!щ^ая ¡"непрерывн.'! стрессовых ! !тура воздуха'продолж. 'продолж. 'температур ! !за период '(дни) !(дни) <2.Т?2ъ __!__!____!_!______! (град)

I ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6

Бэлць 1978 13,6 2 2 0,5

Слободзея 1979 ' 13,6 14 7 42,5

Окница 1973 14,2 5 4 8,5

Сороки 1983 14,1 14 9 50,5

Совершенно очевидно, что в условиях таких существенных различий в напряженности термического режима физиологические функции и органообразовательные процессы будут характеризоваться различными качественными изменениями.

Наиболее отчетливо воздействие стрессовых температур проявляется на ростовых процессах вегетативных органов озимой пшеницы, (рост стебля) (табл. 4 ). Как следствие напряженности и длительности воздействия стрессовых температур на ростовые процессы является количественное и качественное изменение генеративных органов и продуктивности озимой пшеницы в целом. Наиболее пагубно высокие температуры сказываются на урожайности озимой пшеницы именно в период интенсивного роста стебчя (от выхода в трубку до колошения и цветения (1^=0,75). Существенно их влиянг^ в

период от колошения до молочной спелости (^=0,о2), а накопление стрессовых температур в фазу молочная - восковая спелость не оказывает существенно негативного влияния на урожайность озимой пшеницы (г). =0, II).

Уравнение связи урожайности (У т/га) озимой пшеницы от накопления стрессовых температур в фазу колошенияимеет

8ИА : "У = бj S<4i + О, 0277£Т,& - 0,0001£Г>\„ (6)

к =0,69 ; 409; tfy .= Ot 71

Таблица 4

Корреляционные отношения связи элементов продуктивности и урожайности озимой пшеницы с накоплением стрессовых температур (> 25°С) за отдельные этапы весенне-летней вегетации (сорт Одесская 51)

Показатель ! т продуктивности ! ! о ! ! * ! ! ч ! ! 6 ! 4 ! 5

I ! 2 ! 3 ! ! 4 ' 5 ! 6 " ,

ч/колосков 0,31 0,30 0,31 0,20

ч/зерен 0,42 0,53 0,43 0,25

масса 1000 зерен 0,60 0,65 0,45 0,35

Высота: •

на колошение 0,67 0,69 0,47 о; 12

на восковую спелость 0,81 0,83 0.09 0,10

Урожайность 0,69 0,75 0,52 0,11

Этапы онтогенеза:

1. возобновление вегетации - выход в трубку

2. выход в трубку - колошение

3. выход в трубку - цветение

4. колошение - молочная спелость

5. молочная спелость - восковая спелость

В четвертой главе излагается метод прогноза урожайности озимой пшеницы с учетом агрометеорологического режима аномальных лет по отдельным полям и административным районам республики Молдова. Оценка влияния агрометеорологических условий на продукционный процесс озимой пшеницы в аномальные годы производилась как по фазам

развития растений, так и но календарным срокам. Привлекались также и биометрические показатели. В общей сложности для статистических расчетов было включено около 100 агрометеорологических и биометрических показателей. Построение оптимальной прогностической модели формирования урожайности озимой пшеницы в аномальные по агрометео-тюлогическим условиям годы осуществлялись на ЭВМ ЕС 1046 с помощью алгоритма S M R. с одновременной оценкой той или иной подсистемы предикторов (Загоруйко 11.Г., Елкина В.И.; и

Проведенные расчеты позволили выделить наиболее информативную подсистему из числа использованных показателей и^учетом заблаговре-менности прогноза предложить следующие уравнения, позволяющие прогнозировать урожайность (У) озимой пшеницы по отдельным полям с учетом агрометеорологического режима аномальных лет: на возобновление

р

вегетации модель учитывает число живых стеблей на I м на возобновление вегетации озимой пшеницы (Ав.и.), продолжительность периода (дни) от даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0° до 5° весной (А?-г ) и запасы продуктивной влаги метрового слоя почвы на возобновление вегетации )} ) ,

у= - о,m о,1093Z0-r -OtOOHLo.t.

+ О, OZÏG^ а - о. ооо 1 вш к - О, 71 ; s/-<f09; fy*o,64

на трубку модель включает число живых стеблей на I м на выход в

трубку (Угр), среднесуточную температуру воздуха за период возобновление вегетации - выход в трубку ( Тс? . ) и запасы продуктивной влаги метрового слоя почвы на выход в трубку ( ИЛр. ) и имеет вид: V - S, SÏOb - О, ОО ff^ - 0f 94 ^ +

аог77Гс> 4-o,ojo2Wrii (g)

Я =0,7 S, ГОб, S*Y = ot€o

на колощение прогнозирование урожайности озимой пшеницы можно проводить с учетом числа продуктивны., стеблей на колошение озимой пшеницы (//Л )у запасов продуктивной влаги метро}зого слоя почвы на трубку (VVto. )j накопления стрессовых температур за период еыход в

трубку - колошение (' ХТ>25 ) и осадков с учетом равномерности их выпадения (^Д ). Уравнение имеет вид:

у = i,S0S6 + О.ООИЛк + O^eZETygs - o^ooezr'me -0,000 /и/гг+

* О, 0/8Z ЕЯ'-О, OOOIZK* ( 9 )

Л -0,81 , W - . Sy= o,sa

Обеспеченность уравнений 86-93$.

'.¡етод прогноза урожайности озимой пшеницы по административному району учитывает влияние совершенствования технологии возделывания озимой культуры и агрометеорологических условий аномальных лет. Технологический тренд У определялся аналитическим выравниванием временною ряда с помощью функции линейного вида. Прогноз величины аномалии урожайности от тренда ¿у с достаточно еысокой степенью достоверности можно проводить с учетом основных агрометеорологических и биометрических показателей в критический период роста и развития озимой пшеницы (выход в трубку - колошение) по фор- • муле : A 1J1 Т) = 1,f3W-О, OOZG Ук - О, ОООЗ ZT? 25- 0,0005£T?*s-

-qOOZSY/rp+O^WZn-'-¿>000/ZA't (Ю)

где величина аномалии урожайности озимой пшеницы от техноло-

гического тренда. Обозначение предикторов в уравнении 10 такие же как в (7-9).

Приведенные прогностические уравнения разрабатывались на основе данных по сорту Одесская 51, ибо по этому сорту имелась выборка (от 106 до 196 годослучаев),по которой можно было дделать достоверные выводы. Однако, частая сортосмена предопределяет необходимость постоянного уточнения параметров прогностических моделей с учетом биологических особенностей новых сортов. Сравнительный анализ пластичности сортов производился с использованием математических методов {S&Q t/îatt X A-j RasreC W.h ) позволяющих численно оценить варьирование продуктивности различных сортов озимой пшеницы в связи с изменениями условий внешней среды. Расчеты проводились на основе данных Госсортоиспытательнкх участков (ГСУ),

где в силу одинаковых технологических условий возделывания озимой пшеницы действием субъективных факторов можно пренебречь.

Построение прогностических уравнений для новых, внедряемых в производство сортов, осуществлялось с учетом поправочного коэффициента Рс (коэффициента пластичности, сорта); отражающего биологические особенности в реакции того или иного сорта на врьирование агрометеорологических факторов:

Р,- = Яс/йс (II)

где Л - коэффициент пластичности; XV - коэффициент регрессии (по З.Я- ) с -того нового сорта озимой пшеницы; Д -

коэффициент регрессии сорта стандарта (Одесская 51).

Проведенные расчеты показали, что для новых внедряемых в производство сортов, обладающих большим потенциалом продуктивности характерна более высокая чувствительность к динамике агрометеорологических факторов (/^>1,00) нежели для сорта стандарта (табл.5)^ Сохранение такой тенденции в перспективе неизбежно приведет к большей зависимости продуктивности

Таблица 5

Коэффициенты пластичности (/г") и потенциал продуктивности (V т/га) районированных и новых сортов озимой пшеницы в региональных условиях Молдовы (Госсортоиспытание,1982-1987)

№№! пп! Сорт 'потенциал про- ¡Коэффициент плас-!дуктивности }Уг/га !точности ( р; )

I ! 2 ! 3 ! 4

I Одесская 51 5,03 1,000

2 Эритроспермум 127 4,да 1,040

3 Питикул 5,11 1,060

4 Запорожская остистая ■4,87 1,009

5 Обрий 5,19 1,024

б Прометей О,3о 1,103

э|г,о.й культуры от агрометеорологических факторов, в особенности в (Регионах с частой повторяемостью различных неблагоприятных явлений, .поскольку при последних высокоинтенсивные сорта не реализуют свой биологический ,потенциал.

В пятой главе ¡рассматриваются агроклиматические условия формирования урожай^асри озимой .пшеницы в весенне-летний период в Молдова.

Природные условия республики Молдова в целом благоприятствуют возделыванию озимой пшеницы на больших ггловддях. В условиях республики Молдова озимая пшеница полностью обеспечена теплом. Лимитирующим фактором в формировании продуктивности озимой пшеницы является влагообеспеченность. Потребность этой культуры во вла-" ге в различных регионах республики удовлетворяется на 59-04$. Дефицит влаги в абсолютном выражении составляет от 73 до 219 мм. Вероятность плохих условий увлажнения в декаду возобновление вегетации весной составляет 5%, 15$, 30% соответственно в I, П, Ш агроклиматическом районе.

При среднем многолетием количестве осадков за критический по отношению к влаге период роста и развития озимой пшеницы (выход в трубку - колошение) 54-72мм, режим их выпадения существенно различается по территории. Относительно равномерно осадки выпадают по отдельным этапам органогенеза критического периода в северозападных регионах (^"^<0,40), а также на крайнем востоке республики (район Дубоссарь). В центральных регионах показатель ИКО варьирует от 0,40-0,45. Наиболее сильная концентрация атмосферных осадкор отмечена в южной половине республики (///^>0,45), что при к-лшмальных их количествах предопределяет наихудшие условия увлажнения критического периода роста и развития озимой пшеницы.

Наибольшие значения суммы осадков с учетом равномерности их выпадения мм) отмечены на крайнем северо-западе республики

-2 4' -о1 t.o.'iiïoua > 40 мм). На большей части территории республики /"-kv,

мы составляет 30-40 ми. Только на крайнем юго-востоке Иолдовы 2. им но превышает 30 мм.

Обеспеченность влагой периода формирования репродуктивных органон и налива перни озимой пшеницы в Молдове бывает удовлетворительной и содержание ее в метровом слое Почвы варьирует в пределах 60-120 i!М. В период формирования репродуктивных органов чпрактически отсутствуй, поскольку последние отмечаются, как правило, после созревания этой культуры. 70 -60,'i от общего числа суховеев в 1,.олдоье составляют с.уховеп слабой интенсивности, не приносящие существенного вреда урожаю. Интенсивные и очень интенсивные суховеи (по Е.Д.Цубербиллер) на территории Ьолдовы наблюдаются

крайне (I--2 раза в 10 лет). Преимущественно теплая и сухая

повода в период проведении уборочных работ в целом благоприятствуют их проведению при среднем дефиците влажности воздуха от В до 1Ь rila уборочные агрегаты высокопроизводительно могуч работать большую часть суток.

Выводы и зак^шение. Основные результаты нистонщей диссертационной рабочы нозволяпт сделать следующие ььпю^ш: - урожайность озимой пшеницы в республике Ьолдоьа крайне нестабильна п сильно зависит от агрометеорологического режима отдельных лет. В отдельных районах экстремумы отклонений урожайности от динамической сродней превышают J,90 т/га, что в дни десятка раз больше ежегодного прироста урльи.йи'юти на счет интенсивных факторов земледелии (0,004-0,01I т/га).

(J рост и м. потенциала продуктивности районированных сортов ' растет и колеблемость урожайности озимой пшеницы при неблагоприятных агрометеорологических условиях, fi этой евмзи региональная стратегия производства зерна озимой пшеницы должна быть направлена не на максимизацию, а на стабилизацию продуктивности этой культу-

ры, поскольку высокоинтенсивные сорт п условиях частой повторяемости различных аномальных явлений не реализуют свой биологический потенциал;

- общая тенденция в динамике урожайности этой культуры п значительной степени обусловлена изменениями фонового климата. Влияние последних носит региональный характер и обусловлено изменениями тепло-- и илагообеспечепности периода весенне-летней вегетации озимой пшеницы. Различия ч агроклиматическом потенциале и сложившихся темпах улучшения хозяйственной деятельности человека обуславливают особенности территориального распределения уровня урожайности отой культуры, которая варьирует от 3,00 до 4Д.0 т/га;

- разнообразие агрометеорологических уеговий на малых растояни-ях (в пределах одного полл)предопределяет высокую вариабельность урожайности озимой пшеницы в условиях сложного рельефасоставляющею 0,04-0,13 т/га и сравнимую с зональными изменениями (0,15 т/га). Различие в сроках наступлении основных (фаз развития достигают 3 дней, что предопределяет необходимость дифференцированного проведения различных агротехнических мероприятиях (подкормка, борьба с вредителями, болезнями и т.д.) даже в пределах одного поля;

- отмечающаяся значительная дифференциация в уровне продуктивности озимой пшеницы как в региональном, так и в локальном плане свидетельствует о имеющихся существенных резервах повышения урожайности этой культуры за счет более рационального использования агроклиматического потенциала территории. Вместе с тем, необходим учет периодических изменений регионального климата в стратегии производства зерна этой ценной продовольственной культуры.

Установлено что:

- в аномальные годы обобщенные агрометеорологические показатели; рассматриваемые в раз\ззе отдельных этапов онтогенеза озимой пше-

ницы, существенно нивелируют оценки условий формирования продуктивности этой культуры и не всегда оказываются эффективными при прогнозах ее урожайности;

- одна и та же сумма осидков за отдельные межфазныо периоды роста и развития озимой пшеницы в зависимости от их временного распределения обеспечивает различный уровень влагообеспеченности ор-ганоибраэсиательних процессов, что в итоге сказывается на продуктивности культуры. Чом равномернее выпадают осадки, тем выше урожайность озимой пшеницы; региональные особенности климатического режима Молдовы (ливневой характер и крайняя неравномерность выпадения осадков), а также особенности подстилающей поверхности (сильнопересеченный рельеф) обуславливают большую значимость

для формирования урожайности озимой пшеницы временного аспекта увлажнения, нежели абсолютных значений показателей;

- в региональных условиях Молдовы, при 1С0/5 обеспеченности озимой пшеницы теплом существенное влияние на продукционный процесс этой культуры оказывает интенсивность нарастания температуры воздуха в период весенне-летней вегетации. Значительно влияние также накопления строссовых температур (Т?25°С), оказывающих детер-минационное воздействие, следствием которого является качественное и количественное снижение продуктивности озимой пшеницы. Наиболее пагубно накопление стрессовых температур сказывается на величине урожайности в период интенсивного роста озимой пшеницы (выход в трубку - колошение) ^ =0,75. Существенно их влияние в период от колошения до молочной спелости (г^ -0,52). В фазу молочная - восковая спелость они не оказывают существенно негативного влияния на урожайность озимой пшеницы (ц =0,11);

- на основании выявленных закономерностей и проведении соответствующих статистических расчетов разработан метод прогноза урожайности озимой пшеницы различной заблаговреыенноети по стдель-

г 1

-г?-

иым полям и административным районам республики Молдова с учетом агрометеорологического режима аномальных лет;

- разработайте прогностические модели формирования урожайности озимой пшеницы адаптированы к новым внедренным в производство сортам озимой пшеницы;

- впервые применительно к озимой пшенице в условиях Молдовы выявлены регионы с различной степенью концентрации осадков в критический по отношению к влаге период роста и развития озимой пшеницы н проведено районирование территории республики по влагообес-печ! 1ности этой культуры с учетом как абсолютных значений показателей так и периодических их изменений во времени;

- результаты научных разработок могут найти применение и уже используются для решения целого ряда задач по оценке условий продукционного процесса озимой пшеницы в различных регионах Молдовы; а также долгосрочном прогнозировании ее урожайности и перспективном планировании производства зерна этой ценной продовольственной культуры.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Термические ресурсы территории со сложным рельефом.- Отчет по теме НИР - ВНИИЦентр, 1986 г. (в соавторстве).

2. Зависимость формировани урожайности интенсивных сортов озимой пшеницы от агрометеорологических условий в аномальные годы.- Тезисы доклада конференции "Молодежь и интенсификация агропромышленного комплекса".- Кишинев, 1989г.- С.25-26.с>

3. Количественные показатели влияния агрометеорологических условий на элементы продуктивности новых сортов озимой пшеницы.- Тезисы доклада конференции "Молодежь и интенсификация агропромышленного комплекса".-Кишинев, 1989 г.- с.30-31 (в соавторстве).

4. Влияние температурно-влажностных условий периода весенне-летней вегетации на продуктивность озимой пшеницы в аномальные годы.-

Тезисы доклада 1У съезда географического общества Молдавии.-Ки- . шипев. Штиинца, 1990г.- с.66-67.

5. Изменчивость урожайности озимой пшеницы в Молдавской ССР под влиянием погоды и климата.- Тезисы доклада 1У съезда географического общества Молдавии.- Кишинев: Штиинца, 1990г. с,65-66.

6. Влияние ьысо^х температур и интенсивности осадков на продуктивность озимой пшеницы в аномальные годы,- Тр. Гидрометцентра СССР, 1991, вып. 325, с.106-116.

■7. О влиянии осадков и режима их выпадения в период весенне-летней вегетации на урожайность озимой пшеницы.- В кн.:"Географические исследования в решении экологических проблем".-Кишинев, 1991г. C.I03-II0. (в соавторстве). Находится в печати:

Hiefrlngarea oscila^iilor clim«i asupra produc^i«i culturilor ce-r*ali«r« in Moldova.