860

озимой ржи зависит от условий увлажнения в периоды вегетации: появление всходов, фазы весеннего кущения и созревание зерна. Получена модель прогноза урожайности ржи от количества осадков за вегетационный период.

Ключевые слова: озимая рожь, урожайность, температура воздуха, атмосферные осадки, информационно-логический анализ, прогнозная модель

Natalya MUDRYKH, Lyudmila MIKHAILOVA, Lyudmila DERBENEVA Perm State Agro-Technological University, Perm, Russia

DEVELOPMENT OF THE MODELS "WEATHER AND HARVEST

OF A WINTER RYE"

Abstract. The basis for writing the article were the data obtained in a long stationary experiment from 1970-2011. It is established that the productivity of a winter rye depends on moistening conditions during the vegetation periods: emergence of shoots, phases of a spring tillering and the ripening grain. A model is obtained for predicting the yield of rye from the amount of precipitation during the growing season.

Keywords: winter rye, productivity, air temperature, atmospheric precipitation, information-logical analysis, predictive model

Урожайность сельскохозяйственных культур зависит как от запасов влаги

впочве, накопленных за счѐт осадков холодного периода года, так и от условий, складывающихся в вегетационный период зерновых культур. Например, недостаточное количество осадков сокращает продолжительность, как отдельных периодов вегетации, так и вегетационный период в целом. Также исследователями установлено, что, даже выполняя основные требования агротехники, при хорошей влагообеспеченности вегетационного сезона не всегда можно получать высокие урожаи. Это связано, прежде всего, с изменениями среднесуточной температуры воздуха, количества осадков и времени их выпадения [1-5].

Цель исследований – установить зависимость урожайности озимой ржи от погодных условий вегетационного периода и разработать модель «погода-урожай».

Отклик озимой ржи на погодные условия вегетационного периода изучали

вдлительном стационарном опыте, проводимом на учебно-опытном поле ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ. Рожь выращивали в полевом севообороте, развернутом во времени и в пространстве, со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, пшеница с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., ячмень, картофель, овѐс. Площадь опытной делянки – 150 м2, учѐтной – 80 м2. Повторность в опыте различная. Учѐт урожайности озимой ржи проводили прямым методом. Урожайные данные за 1970-1995 гг. получены сотрудниками кафедры агрохимии В.Г. Изотовым, Л.А. Михайловой и Л.В. Дербеневой, в 2010-2011 гг. –

131

Н.М. Мудрых. Математическую обработку проводили с использованием программ Microsoft Excel, структурные взаимосвязи между погодными условиями и урожайностью озимой ржи устанавливали с помощью информационнологического анализа.

Погодные условия вегетационных периодов в годы исследований были различными (рис. 1, 2). Самым благоприятным для прорастания семян и появление всходов культуры был 1977 г. (рис. 1).

В1993 г. хотя прорастание семян и появление дружных всходов проходило

вблагоприятных условиях, но в период осеннего кущения ржи наблюдался избыток влаги и недостаток температуры. В остальные годы исследований появление всходов и фаза кущения проходили в более неблагоприятных погодных условиях.

Температура воздуха в мае 1970 г. и 1994 г. для весеннего кущения характеризовалась как благоприятная, однако, количество выпавших осадков было ниже средних многолетних (рис. 2).

Среднемесячные температуры

Сумма осадков Рис. 1. Погодные условия в летне-осенние вегетационные периоды

озимой ржи 1969-2010 гг. (данные ГМС г. Пермь)

СМ* – здесь и далее средние многолетние значения

132

Среднемесячные температуры

Сумма осадков Рис. 2. Погодные условия весенне-летних вегетационных периодов

озимой ржи 1970-2011 гг. (данные ГМС г. Пермь)

В1987, 2010 и 2011 годах температура воздуха была выше номы, а сумма осадков ниже нормы практически вдвое, это привело к укорачиванию фазы весеннего кущения и растения достигли фазы выхода в трубку. В 1995 году фаза кущения проходила в условиях повышенной температуры и влаги. Для равномерного и полного стеблевания в период выхода в трубку необходимы достаточные осадки при низких температурах. По таким критериям подходят погодные условия 1971, 1978 и 1986 годов. Фаза цветения озимой ржи проходила также в различных условиях увлажнения и тепла. Благоприятными были условия 1970 и 1995 годов, когда наблюдалось пониженное количество осадков и температура в пределах нормы.

Погодные условия вегетационных периодов определили уровень урожайности озимой ржи в годы исследований (рис. 3).

Влетне-осенний период между урожайностью ржи и погодными условиями отмечена связь с суммой осадков и температурой воздуха во второй декаде августа, коэффициент корреляции составил соответственно 0,772 и -0,420. Это говорит о том, что для дружного прорастания семян ржи в первую очередь необходимы благоприятные условия увлажнения (20-23 мм) и оптимальная температура воздуха (10-12 ºС). В остальные декады августа и сентября связь между изучаемыми показателями ниже средней или отсутствует. В весенне-летний период отмечена средняя корреляционная связь урожайности ржи только с суммой осадков во второй декаде мая (r = 0,421) и в первой декаде августа (r = -0,506).

133

Рис. 3. Урожайность озимой ржи за пять ротаций севооборота

В остальные периоды четкой взаимосвязи урожайности озимой ржи с погодными условиями выявлено не было.

С помощью информационно-логического анализа установлены теснота и форма структурной связи между урожайностью озимой ржи и суммой осадков за вегетационный период (табл. 1, 2).

Таблица 1

Специфичные уровни урожайности озимой ржи при разном уровне суммы осадков за вегетационный период

Таблица 2

Показатели информационно-логического анализа между урожайностью озимой ржи и суммой осадков за вегетационный период

Примечание:

Н(А) – неопределенность изучаемого явления (сумма осадков);

Н(В) – неопределенность изучаемого фактора (уровень урожайности);

Т (А/В) – общая информативность – количество информации, поступающей от фактора В к явлению А;

К(А/В) – коэффициент эффективности передачи информации от фактора В к явлению А.

Врезультате информационно-логического анализа установлено, что определяющую роль в формировании урожайности озимой ржи играют осадки. Урожайность озимой ржи на уровне 35-40 ц/га можно получить при сумме осадков 391-480 мм, увеличение суммы осадков за вегетационный период до 570 мм приведет к снижению урожайности до 26 ц/га. На основании полученной взаимосвязи

134

разработана модель зависимости урожайности озимой ржи (Y) от суммы осадков за вегетационный период (x):

Y = -27,5+0,308x-0,000382x2

Статистические показатели, доверительные интервалы и границы применения модели представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Статистические показатели и доверительные интервалы модели

Примечание:

ή – корреляционное отношение, R2 – коэффициент детерминации,

θ – критерий надѐжности, доверительный интервал при уровне надежности 95 %

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что урожайность озимой ржи, выращиваемая на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах в условиях Предуралья, в первую очередь, зависит от условий увлажнения в период всходов, фазы весеннего кущения и созревания зерна. Получена адекватная модель прогноза уровня урожайности озимой ржи от количества осадков за вегетационный период.

Литература

16.Бакиров Ф.Г., Петрова Г.В., Долматов А.П. и др. Эффективность использования влаги ресурсосберегающими технологиями в растениеводстве Оренбуржья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 6. С. 198-201.

17.Васильев Ю.И., Волошенкова Т.В., Сергеева И.С. Урожайность озимых зерновых культур и их влагообеспеченность в свете изменения климатических условий // Аграрный вестник Урала, 2009. № 10. С. 25-27.

18.Елисеев С.Л., Сатаев Э.Ф. Адаптивная реакция сортов овса на изменение временных и пространственных экологических условий // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник. 2018. № 2 (22). С. 44-49.

19.Николаева Л.С., Кардашина В.Е. Зерновая и кормовая продуктивность сортов овса универсального использования в зависимости от метеорологических факторов // АПК России, 2017. Т. 24. № 3. С. 618-623.

20.Клещенко А.Д., Савицкая О.В. Оценка пространственно-временного распределения урожайности зерновых культур и стандартизированного индекса осадков по спутниковой и наземной информации // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова, 2014. № 571. С.

147-161.

135

УДК 631.4

И.А. Самофалова кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ОСОБЕННОСТИ ГУМУСОВЫХ ПРОФИЛЕЙ ПОЧВ НА СЕВЕРНОМ УРАЛЕ

Аннотация. Дана характеристика группового состава гумуса, оптических свойств гуминовых кислот по профилю почв горно-лесного и субальпийского вы- сотно-растительных поясов на склоне г. Хомги-Нел на Северном Урале. Гумусовые профили фиксируют изменения природной среды, как на количественном уровне, так и по соотношению основных компонентов гумуса.

Ключевые слова: горные почвы, органическое вещество, заповедник, оптическая плотность, гумус, серогумусовые, ржавоземы, дерново-подзолистые.

Iraida SAMOFALOVA

Perm State Agro-Technological University, Perm, Russia

FEATURES OF HUMUS SOIL PROFILES IN THE NORTHERN URALS

Abstract. The characteristic of the group composition of humus and optical properties of humic acids were measured in the soil profile of mountain-forest and subalpine high altitude vegetation zones on the slopes of Homgi-Nеl in the Northern Urals.Humus profiles remember environmental changes of both quantitatively level as well as the ratio of the main components of humus.

Keywords: Mountain soils, Organic matter, Natural Reserve, the Optical density, Humus, Gray-Humic, Brown Forest Ferralitic, Soddy-Podzolic.

Введение. Генезис горных почв диагностируют по различным свойствам: по морфологии и распределению щебня в профиле [8, 9, 16, 17, 24]; гранулометрии [2, 19, 23]; групповому составу соединений железа [3, 5, 7, 10-12, 18, 22]; по групповому составу гумуса и гумусовым профилям [4, 6]; кислотно-основным [14, 15].

В числе органических веществ формирующих гумусовые профили почв, наиболее специфичными являются гумусовые кислоты и их производные, так как они лежат в основе характеристики гумусного состояния почв. Особенности гумусовых профилей почв в виде смены количественных характеристик групп гумусовых веществ и их соотношений фиксируют стадии и фазы почвообразования

[4, 6, 16, 17].

Цель исследований – изучить особенности морфологического строения горных почв и их гумусовые профили.

Объекты и методы. Предмет исследований – горные почвы на территории заповедника «Вишерский» в пределах горной страны с перепадами высот 8001200 м н.у.м. и фрагментами центральных осевых хребтов Урала. К востоку от р.

136

Большая Мойва (левого притока р. Вишеры) возвышается наиболее мощный горный узел заповедника, где расположен хребет Молебный Камень (1322 м н.у.м.).

Рельеф неоднородный и достаточно разнообразен: склоны различной крутизны, хорошо выражен микрорельеф, также биогенные формы рельефа. Встречаются заболоченные участки, россыпи камней, пересекается руслами проток и ручьев. Северный Урал характеризуется отсутствием современного оледенения и наличием высотных ландшафтов: холодные гольцовые пустыни, горные тундры, подгольцовый пояс (березовые криволесья, парковые пихтово-еловые леса, луговые поляны), горно-лесной пояс (темнохвойная елово-пихтовая тайга, светлохвойные сосновые леса).

Почвенное обследование проведено в 2014 г. на горе Хомги-Нѐл (хребет Молебный камень). Почвенные разрезы заложены в подпоясе мезофильных подгольцовых лугов (разрез 6-14, высота 794 м н.у.м.), подпоясе подгольцовых редколесий (разрез 4-14, 558 м н.у.м.) и в горно-лесном поясе (разрез 1-14, 458 м н.у.м.). Классификационное положение горных почв определено по классификации 2004 г. [13] и WRB [25, 26]. В почвах определено: содержание органического вещества (ОВ) по методу Тюрина в модификации Антоновой [1], легко окисляемое органическое вещество (ЛОВ) по Егорову, ускоренное определение состава гумуса минеральных почв методом М.М. Кононовой и Н.П. Бельчиковой. Для определения светопропускающей способности использовали гуматы натрия, которые были извлечены по ходу анализа состава гумуса. Определение проведено на спектрофотометре PD-303 с семью светофильтрами с длинами волн 440, 465, 494, 533, 574, 619, 665, 725 нм.

Результаты и обсуждение. В подпоясе мезофильных лугов среди паркового редколесья-криволесья обнаружена серо-гумусовая почва (разрез 6-14, O-AYel- AYm-AY-C, Umbrisols), которая представляет собой растянутый гумусовый профиль с постепенно изменяющейся окраской от серо-черной до коричневой и с хорошо выраженной прочной структурой. Серогумусовый горизонт AY имеет переходные признаки элювиирования (el) и метоморфизации (m). В подгольцовом высокотравном редколесье диагностирована почва типа ржавозѐмы (разрез 4-14, O- AY-BFMgr-BFM-C, Stagnosols) по присутствию в профиле железистометаморфического горизонта BFM, занимающего более половины профиля. В этом горизонте отмечается процессный признак gr (железисто-гранулированный). Под пихтово-еловым горным таежным лесом

сформировалась дерново-подзолистая иллювиально-железистая (Umbric Ferralic Gleyic Albeluvisols) почва с признаками глееватости с мощным профилем (75 см) и отчетливо дифференцированным на горизонты O-AY-Eg-BTf,g-BTf-C.

На основании морфогенетической диагностики определено классификационное положение почв: род ненасыщенный, бескарбанатный; по мощности гумусового горизонта – мелкие; по глубине и месту оглеения – поверхностно оглеенные; по степени насыщенности основаниями – сильно ненасыщенные и ненасыщенные. Разновидности от среднесуглинистой до глинистой, по степени скелет-

137

ности – средне- и сильноскелетные.

Распределение содержания общего углерода в ржавоземе и дерновоподзолистой почве является аналогичным. В серогумусовой почве в срединном гумусовом горизонте создается геохимический барьер, на котором происходит накопление ОВ. Ниже этого горизонта (AYm) отмечается резкое снижение показателя. ОВ в почвах является очень подвижным, т.к. в вытяжку переходит более 50% углерода в почвах. Подвижность гумусовых веществ изменяется по профилю либо, постепенно повышаясь с глубиной (р. 6-14), либо дифференцированно (р.4- 14, 1-14). Содержание гуминовых кислот (ГК) варьирует в широком диапазоне 2174%. По содержанию гуминовых кислот почвы объединены в 2 группы: 1 – содержание ГК <40% (ржавозем, дерново-подзолистая почва): 2 – содержание ГК >40% (органо-аккумулятивная). По содержанию фульфокислот (ФК) почвы также условно объединены в группы: 1 – содержание ФК < 10% от Собщ (органоаккумулятивная, ржавозем); 2 – содержание ФК > 10% от Собщ (дерновоподзолистая). Соотношения Сгк:Сфк имеют необычно высокие значения (˃1) в серогумусовой почве, что объясняется наличием незрелых (бурых) ГК, которых много образуются за счет богатого разнотравья. В ржавоземе Сгк:Сфк изменяется резко по профилю, что указывает на смену экологических условий при формировании почвы. В дерново-подзолистой почве Сгк:Сфк закономерно сменяется, но в нижнем горизонте значение становится более 1. Возможно, это указывает на погребенный гумусовый горизонт в прошлом.

Содержание негидролизуемого остатка (НО) гумуса в профиле ржавозема и дерново-подзолистой почвах изменяется бимодально. В серогумусовой почве под луговой растительностью отмечается постепенное снижение НО по профилю, а содержание фульвокислот (ФК) активно нарастает с глубиной. Изменение содержания ФК в ржавоземе, также аналогично, с максимумом в срединной части профиля.

Профильное распределения показателей группового состава гумуса показывает, что в разных горизонтах (AY в р. 6-14; BFMgr в р. 4-14; BFg в р. 1-14) исследуемых почв примерно на одной глубине (16-34 см) значения близки по общему содержанию углерода (1,30-1,01-0,95 % соответственно), содержанию ГК (25,50-35,84-26,90 %) и ФК (51,24-47,28-64,57 %). Кроме того, в этих же горизонтах отмечается самое низкое содержание НО (23,27-16,89-8,52 %) и низкие значения соотношения Сгк:Сфк (0,50-0,76-0,42). Таким образом, можно предположить, что эти горизонты формировались в близких экологических условиях и возможно

водно время. Горизонты AY (29-34 см) в серогумусовой почве, BFMgr (16-31 см)

вржавоземе и BТg (16-34 см) в дерново-подзолистой почве можно отнести к маркирующим, так как они являются границей раздела верхней и нижней части профиля, где значения показателей группового состава гумуса резко возрастают или резко снижаются. Это указывает на разновозрастность горизонтов в пределах профиля и самих почв в целом.

Гумусовые вещества имеют восходящий характер светопропускания с максимальным ослаблением в области коротких волн (400 нм) и минимальным в об-

138

ния, щебнистости. Диагностика горных почв по гумусовому профилю позволяет выделить следующие особенности: растянутый гумусовый профиль; широкий диапазон значений содержания показателей ГК, ФК, НО; значения Сгк:Сфк изменяются в пространстве и даже в пределах профиля от фульватного до гуматного типа; распределение компонентов гумуса в профиле имеет близкие тенденции в ржавоземе и дерново-подзолистой почвах; серогумусовая почва под травянистой луговой растительностью имеет гумусовый профиль, отличный от других почв и иной характер распределения составляющих гумуса, чем в почвах под лесом; с высотой местности над уровнем моря в первую очередь сильно связано содержание ФК, НО; содержание ГК диагностирует почвы следующим образом: более полнопрофильные почвы имеют меньшее содержание ГК, а в маломощных почвах этот показатель значительно выше.

По результатам исследований, почвы на г. Хомги-Нел различны по условиям формирования, что и приводит к разной природе гумусовых веществ, проявлению почвообразовательных процессов различной интенсивности. Это подтверждает, что почвы генетически различаются. На основании изучения системы индикаторных признаков гумусного состояния диагностированы погребенные горизонты и разновозрастность почв, последовательно сменяющих друг друга по склону.

Литература

1.Антонова З.П., Скалабан В.Д., Сучилкина Л.Г. Определение содержания в почвах гумуса // Почвоведение. 1984. №11. С. 130-133.

2.Березин Н.П. Особенности распределения гранулометрических элементов почв и почвообразующих пород // Почвоведение. 1983. № 2. С. 64-72.

3.Двуреченский В.Г. Использование показателей группового состава железа для генетической диагностики процессов почвообразования в эмбриоземах техногенных ландшафтов Кузбасса // Почвоведение и агрохимия. 2010. № 2. С. 12-22.

4.Дергачева М.И., Вашукевич Н.В., Гранина Н.И. Гумус и голоцен-плиоценовое почвообразование в Предбайкалье. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО». 2000. 204 с.

5.Зонн С. В.О., Ерошкина А.Н., Карманова Л.А. О группах и формах железа как показателя генетических различий почв // Почвоведение. 1976. № 10. С. 145-158.

6.Каллас Е.В., Дергачева М.И. Гумусовые профили почв экотона тайга-степь Западной Сибири. Томск-Новосибирск: ООО Окраина. 2011. 127 с.

7.Карманова Л.А. Общие закономерности соотношения и распределения форм железа в основных генетических типах почв // Почвоведение. 1978. № 7. С. 49-62.

8.Карпачевский Л.О. Почвообразование в горах Сихоте-Алиня. М.: ГЕОС. 2012. 138 с.

9.Карпачевский Л.О., Шевченко Е.М. Соотношение литогенных и ценогенетических факторов при формировании бурых лесных почв Среднего Урала // Почвоведение. 1997. №1. С. 22-30.

10.Ковалев И.В., Сарычеа И.В. Соединения железа в серых гидроморфных почвах // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 2007.№2. С. 30-36.

11.Козлова А.А., Халбаев В.Л. и др. Содержание различных форм железа в почвах южного Предбайкалья и др. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 5. С. 56-61. URL: www.rae.ru/upfs/?section=content&op=show_article&article_id =5336 (дата обращения:

29.09.2014).

12.Кузьмин В.А., Чернегова Л.Г. Содержание и соотношение форм железа в автоморфных почвах Станового нагорья // Почвоведение. 1978. № 11. С. 5-12.

13.Полевой определитель почв. М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева. 2008. 182 с.

14.Сайранова П.Ш., Самофалова И.А. Кислотный след в горных почвах (Северный и Средний Урал) // Экология и палеоэкология почв и палеопочв: Материалы VIII Международной научной молодежной школы по палеопочвоведению. Новосибирск: Издательский дом ООО "Окарина". 2017. С. 95-98.

140