Овес — сельскохозяйственная культура, которая хорошо приспособлена к гидротермическим условиям юго-востока Западной Сибири. Благодаря неприхотливости к почвам и гидротермическим условиям данная культура возделывается во всех регионах Сибири.
Многими исследователями показано, что будущий урожай и качество зерна ярового овса формируются на протяжении онтогенеза под влиянием многих факторов, главным из которых являются метеорологические условия.
Установлено, что прохладная дождливая весна и умеренная температура лета обеспечивают высокую продуктивность метелки и высокую урожайность ярового овса. О благоприятном влиянии умеренных температур на продуктивность овса указывают и зарубежные исследователи. В ранний период посева растения формируют мощную корневую систему, что способствует в дальнейшем хорошему их снабжению минеральным питанием и водой.
При хорошей влагообеспеченности пониженная температура стимулирует синтез гиббереллинов, которые обеспечивают гормональную регуляцию хорошего прорастания семян.
Исследователи сообщают, что формирование урожая в основном происходит в результате фотосинтетической деятельности листьев. Площадь листовой поверхности растений овса на поле при обеспеченности необходимыми условиями жизни оказывает решающее значение на урожайность. В условиях ограниченного водоснабжения площадь листьев уменьшается, что ведет к снижению урожая.
Исследователи показали, что растения овса к фазе колошения должны сформировать площадь листьев, в 2–3 раза превышающую площадь посева, и листовой аппарат должен работать как можно дольше. Высота растения при недостатке осадков в период кущения приводит к снижению урожая зерновых культур.
Урожайность сельскохозяйственной культуры, оцененную за ряд лет, подразделяют на эволюторную и случайную составляющие. Первая отображает тенденцию динамики урожайности (тренд) и связана с повышением общей культуры земледелия. Вторая обусловлена колебаниями погодных условий в каждом конкретном году и изображается в виде отклонений от тренда.
М.А. Козыренко, В.Н. Пакуль, Д.Е. Андросов (2018 г.) отмечают доминирующее влияние условий внешней среды на урожайность образцов ярового овса, которое составляет 85,3%.
Снижение урожайности при недостатке влаги в критический период злаков связано как с торможением и ослаблением роста вегетативных, так и нарушением функций генеративных органов. При засухе происходит снижение урожайности в результате повреждения цветочных органов и нарушения оплодотворения, приводящего к снижению числа зерен в метелке. Как правило, засухой сильно повреждаются те вегетативные и генеративные органы, которые с самого начала формируются и развиваются при недостатке влаги.
В дождливую погоду при низкой температуре ухудшается оплодотворение. Пыльники прекращают развитие при температуре +12 °С, а если при +6–10 С и происходит, то развитие зародыша и эндосперма идет медленно, зерновка отмирает, не закончив формирование.
Установлено, что в холодных условиях вегетации растений депрессия от засухи была наиболее сильной в критический период вегетации — кущение-цветение, особенно по зерновой продуктивности.
По мнению J.P. Chavas, C. Nauges (2020 г.), технический прогресс в сельском хозяйстве увеличивает его производительность и в целом снижает зависимость от условий окружающей среды.
Дальнейшее повышение культуры земледелия требует всё более глубокого изучения зависимости урожайности сельскохозяйственных растений от метеорологических условий и детального учета климатических и погодных особенностей каждого сельскохозяйственного района.
Количественная и качественная сторона урожайности в интегральном виде характеризует результат использования факторов природно-климатических условий в продукционном процессе. Изучение ее изменчивости под влиянием этих факторов, как по отдельности, так и в комплексе, позволяет целенаправленно управлять продукционным процессом, обеспечивая более полную реализацию потенциальной генетической информации растения.
Цель исследований — определить влияние погодных условий и агротехники возделывания на урожайность ярового овса в условиях резко континентального климата Кемеровской области.
Методы и материалы исследований Объектами исследований служили статистические материалы по урожайности ярового овса в производстве Кемеровской области за 2012–2021 гг.
В настоящее время в I томе Государственного реестра селекционных достижений, посвященном сортам растений, находятся 48 сортов ярового овса, допущенных к использованию в Западно-Сибирском (10) регионе. Однако на практике в хозяйствах сортовой ассортимент оказывается не так широк. В таблице 1 приведено описание основных сортов ярового овса, возделываемых в хозяйствах Кемеровской области. Сортовой анализ по районам и посевным площадям не проводился. Анализ таблицы показывает, что сорта, демонстрирующие высокую урожайность, обладают неудовлетворительными показателями устойчивости к фитопатогенам и невысоким качеством зерна. Это может затруднять составление сбалансированного сортамента культуры в конкретном хозяйстве и приводить к снижению устойчивости производства овса в целом в регионе. Голозерные сорта овса возделываются редко, так как основное назначение использования зерна овса в Кемеровской области — зернофуражное.
Гидротермические условия изучались по данным Кемеровского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Метеоусловия лет исследований значительно различались. В 2012 году в мае на территории лесостепной и степной зон преобладала холодная, с частыми осадками погода. Средняя за месяц температура воздуха составила по области +6–9 °С, что на 2–3 °С ниже нормы. Месячная сумма осадков — 48–91 мм (124% нормы). В июне средняя температура воздуха составила +13–15 °С, что на 1–2 °С ниже нормы. Осадков выпало от 31 мм до 55 мм — 48–85% нормы. В июле температура воздуха составила +18–19 °С — в пределах нормы.
У ярового овса наблюдалось выметывание метелки — цветение, что в среднем на неделю позднее обычного. Осадков по большинству районов выпало от 73 до 198 мм (103–261% нормы). В Мариинском, Яйском и Юргинском отмечен недобор осадков — 16–25 мм (29–40% нормы). В августе сохранялась теплая с обильными осадками погода. Среднесуточная температура воздуха была +17–19 °С, что на 1–2 °С выше нормы.
2014 год — май холодный, июнь жаркий, теплее выше нормы на 3 °С, что способствовало быстрому испарению влаги из почвы. Развитие овса шло ускоренно. Отмечалось кущение-выход в трубку, в июне — выметывание метелки.
Изменчивость урожайности определяли по Б.А. Доспехову. Линии трендов рассчитаны по уравнениям линейной регрессии по формулам:
У = у̅ + а (t – t̅),
где: У — урожайность по тренду, ц/га; у̅ — средняя урожайность
за рассматриваемый период, ц/га; t — порядковый номер года (начиная с 2012-го); t̅ — средний за период показатель времени; а — коэффициент регрессии, показывающий в данном случае среднегодовой прирост урожайности
в рассматриваемый период и определенный отношением:
rb = n Σ (y – у̅) (t – t̅) / √ Σ (y – у̅)2 Σ(t – t̅)2,
где n — количество взятых лет, Σ — знак суммирования.
Расчеты выполнены в программе MS Excell 2013 (Microsoft, США).
Результаты и обсуждения
Яровой овес Avena sativa в Кемеровской области возделывается на территории степной и лесостепной зон во всех 17 районах.
Анализ динамики урожайности ярового овса (табл. 3) позволил выяснить, в какой мере уровень урожайность зависит от климатических условий.
Погодные и эдафические условия степной зоны более благоприятны для культивирования ярового овса, чем условия лесостепной зоны, о чем свидетельствуют средние значения урожайности за 10-летний период — 17,88 ц/га и 16,76 ц/га соответственно.
Необходимо отметить определенную стабильность урожайности овса по хозяйствам лесостепной зоны: из года в год получаемые значения различаются несущественно. В то время как в степной зоне скачки урожайности за разные годы более значительны.
Совокупность погодных условий, складывающихся в тот или иной год, чаще всего по всей области оказывает похожее воздействие на урожайность культуры. Так, в 2012 г. отмечались неблагоприятные условия по обеспеченности влагой растений в критические периоды развития, что привело к резкому снижению урожайности, например, в Ленинск-Кузнецком и Гурьевском районах (до 6,6 ц/га). Подобная тенденция отмечается для 16 районов из изучаемых 17. Исключением является один район: только в хозяйствах Тисульского района в 2012 г. удалось получить относительно неплохой урожай — 15,6 ц/га. В среднем по степной зоне урожайность в 2012 г. составила 8,71 ц/га, в лесостепной — 9,79 ц/га.
Наиболее благоприятные погодные условия отмечены в 2021 г. В этот год товаропроизводителям отдельных районов Кемеровской области (Прокопьевского, Гурьевского и Кемеровского) удалось приблизиться к 30 ц/га. В среднем по степной зоне урожайность в 2021 г. составила 23,99 ц/га, в лесостепной — 16,76 ц/га.
Для оценки колебаний урожайности вследствие различных погодных условий более показательны ее отклонения по годам от линии тренда, чем отклонения от средних многолетних значений (табл. 4).
Как и следовало ожидать, культивирование сельскохозяйственных культур в зонах рискованного земледелия, к каковым относится Кемеровская область, проходит в условиях тесной корреляционной взаимосвязи между погодными условиями и получаемой урожайностью. Этот тезис подтверждают высокие значения коэффициентов корреляции между данными показателями: для большинства изучаемых районов они колеблются от 0,70 (Гурьевский район) до 0,98 (Кемеровский район). Однако обращает на себя внимание Тисульский район, для которого зарегистрировано достаточно низкое значение коэффициента корреляции — 0,50.
На рисунках 1 и 2 представлены тенденции изменения урожайности ярового овса по хозяйствам степной и лесостепной зон Кемеровской области.
Несмотря на значительные разбросы продуктивности культуры по годам, в целом налицо положительная динамика роста урожайности по обеим природно-климатическим зонам. Это может быть следствием улучшения и более эффективного использования агротехнических приемов, а также своевременной сортосмены.
Рассчитаны показатели динамики (цепные и базисные) урожайности ярового овса за 2012–2021 гг. (табл. 5).
Абсолютный прирост ∆t характеризует абсолютный размер увеличения (или уменьшения) уровня ряда yt за определенный временной интервал и исчисляется как разница уровней ряда:
базисный прирост ∆ t = yt – y0;
цепной прирост ∆ t = yt – yt-1.
Выявлено, что наиболее высокие урожаи ярового овса (20,0–31,0 ц/га) по области наблюдались в 2021 г., когда за июнь выпало более 60 мм осадков. Значительно низкие урожаи (6,6–12,6 ц/га) в 2012 г. с осадками в этот период около 43 мм, а среднесуточная температура в июне составляла 14 оС. (табл. 6).
Яровой овес чувствителен к атмосферной засухе. Июньская засуха вызывает у растений торможение роста и процессов генеративного развития.
По данным авторов, максимальная урожайность ярового овса была получена в годы, когда при достаточной влагообеспеченности средняя температура воздуха в июне составляла +11,3–13,6 °С. Существенное снижение урожайности наблюдалось в 2012 г. при среднесуточной температуре воздуха в этом месяце +15,4–19,5 °С и недостаточной влагообеспеченности.
Выводы
Проведенные исследования выявили, что на территории Кемеровской области с резко континентальным климатом на урожайность ярового овса оказывают влияние климатические различия и погодные условия конкретного года.
Показано, что урожайность ярового овса, как в степной, так и в лесостепной почвенно-климатических зонах, имеет тенденцию к росту. Так, в 2012–2014 гг. средняя урожайность по степной зоне составляла 15,33 ц/га, в 2019–2021 гг. — 20,86 ц/га; по лесостепной — 13,85 и 19,48 ц/га соответственно.
Отмечена значительная вариабельность условий среды с 2012 по 2021 г., что отразилось на величине урожайности.