Влияние изменений климата и внесения удобрений на урожайность и качество зерна (по многолетним данным Фаленской селекционной станции, Кировская область)

По результатам длительного полевого опыта Фаленской селекционной станции (Кировская область) с внесением удобрений, заложенного в 1971 г., оценено влияние температуры воздуха и колебания количества осадков на урожайность и содержание белка в зерне яровой пшеницы. В Кировской области, лежащей на северной границе зоны земледелия в зоне избыточного увлажнения, за 1971–2020 гг. температура воздуха росла со скоростью 0.39°С/10 лет, менее интенсивно по сравнению с другими регионами страны. Несмотря на прерывистый ряд данных по урожайности, при оценке влияния на нее погодных условий вегетационного периода отмечены положительные корреляции урожайности с количеством осадков в июне и отрицательные – с температурой воздуха в этот месяц. По результатам регрессионного анализа климатические условия обуславливали 49–74% дисперсии урожайности. Известкование дерново-подзолистых почв и внесение удобрений позволяли не только повысить продуктивность культуры на 30–50%, но и снизить дисперсию параметров, обусловленную колебаниями погодных условий, на 7–10%. Содержание сырого протеина в зерне также в большей степени определялось внесением удобрений, при этом на него отрицательно влияли как повышение температуры, так и увеличение количества осадков в период созревания. Подтверждается ведущая роль антропогенных факторов (известкования, внесения удобрений) в поддержании урожайности и сохранении качества зерна на фоне современного потепления климата в северных регионах. 

1. Анисимов О.А., Жильцова ЕЛ., Ренева С.А. Оценка критических уровней воздействия изменения климата на природные экосистемы суши на территории России // Метеорология и гидрология. 2011. № 11. С. 31–41.

2. Бакаева Н.П., Шулаева Ю.Г. Содержание суммарного белка и крахмала в зерне различных сортов яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья // Сельскохозяйственная биология. 2005. № 40 (3). С. 39–44.

3. Ермакова Л.Н., Толмачева Н.И., Безматерных Е.А. Оценка агроклиматических ресурсов территории Пермского края // Географический вестн. 2010. № 2 (13). С. 44–52.

4. Завалин А.А., Соколов О.А. Потоки азота в агроэкосистеме: от идей Д.Н. Прянишникова до наших дней. М.: ВНИИА, 2016. 595 с.

5. Завьялова Н.Е., Сторожева А.Н. Агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность полевых культур при внесении возрастающих доз полного минерального удобрения // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 4 (47). С. 35–41.

6. Исмагилов Р.Р., Хасанов Р.А. Качество и технология производства хлебопекарного зерна пшеницы. Уфа: Гилем, 2005. 200 с.

7. Калинин А.И. Агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность растений. Киров, 2004. 220 с.

8. Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Оценка макроэкономических последствий изменений климата на территории Российской Федерации на период до 2030 г. и дальнейшую перспективу (резюме доклада) // Тр. Гл. геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2011. Вып. 563. С. 7–59.

9. Ковшова В.Н. Приемы, повышающие устойчивость луговых агрофитоценозов в условиях изменения климата в Волго-Вятском экономическом районе // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. № 5 (30). С. 31–34.

10. Косолапова А.И., Возжаев В.И., Лейних П.А. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от применения минеральных удобрений // Пермский аграрный вестн. 2017. № 3 (19). С. 76–80.

11. Крупнова О.В. О сопоставлении качества зерна яровой и озимой пшеницы в связи с делением на рыночные классы (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2013. № 1. С. 15–25.

12. Ларионова А.А., Ермолаев А.М., Никитишен В.И., Лопес де Гереню В.О., Евдокимов И.В. Баланс углерода в пахотных серых лесных почвах при разных способах сельскохозяйственного использования // Почвоведение. 2009. № 12. С. 1464–1474.

13. Лыскова И.В. Суховеева О.Э., Лыскова Т.В. Влияние локального изменения климата на продуктивность яровых зерновых культур в условиях Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. № 22 (2). С. 244–253. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2021.22.2.244-253

14. Митрофанова О.П., Хакимова А.Г. Новые генетические ресурсы в селекции пшеницы на увеличение содержания белка в зерне // Вавиловский журн. генетики и селекции. 2016. № 20 (4). С. 545–554. https://doi.org/10.18699/VJ16.177

15. Молодкин В.Н., Бусыгин А.С. Плодородие пахотных почв Кировской области // Земледелие. 2016. № 8. С. 16–18.

16. Ненайденко Г.Н. Удобрение и повышение качества зерна пшеницы в Верхневолжье // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2018. № 1 (53). С. 122–138. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32847010

17. Павлова В.Н., Варчева С.Е. Оценки степени уязвимости территории и климатического риска крупных неурожаев зерновых культур в зерносеющих регионах России // Метеорология и гидрология. 2017. № 8. С. 39–49.

18. Павлова В.Н. Агроклиматические ресурсы и продуктивность сельского хозяйства России при реализации новых климатических сценариев в XXI веке // Тр. Гл. геофизической обсерватории. 2013. № 569. С. 20–37.

19. Поскребышева М.М., Исмагилов Р.Р. Темпы роста и развития яровой пшеницы в зависимости от гидротермических условий // Вестн. Казанского ГАУ. 2020. № 15 (57). С 38–42. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2020-1-38-42

20. Пронько В.В., Чуб М.П., Ярошенко Т.М., Климова Н.Ф., Журавлев Д.Ю. Отзывчивость сельскохозяйственных культур на минеральные удобрения в различных гидротермических условиях Степного Поволжья // Аграрный научный журн. 2017. № 9. С. 27– 32.

21. Пряхина С.И., Скляров Ю.А., Васильева М.Ю., Фридман А.Н., Белоцерковская А.В. Агрометеорологические условия формирования продуктивности яровой пшеницы по межфазным периодам онтогенеза // Изв. Саратовского ун-та. Сер. Науки о Земле. 2008. Т. 8. Вып. 1. С. 22–25.

22. Сапожникова С.А. Агроклиматические ресурсы Нечерноземной зоны РСФСР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 9 с.

23. Сиротенко О.Д., Павлова В.Н. Новый подход к идентификации функционалов погода – урожай для оценки последствий изменения климата // Метеорология и гидрология. 2010. № 2. С. 92–100.

24. Фатыхов И.Ш., Корепанова Е.В., Борисов Б.Б. Реакция яровой пшеницы Ирень на абиотические условия химическим составом зерна // Вестн. Казанского ГАУ. 2017. № 2 (44). С. 42–47. https://doi.org/10.12737/article_59a7f75e3faa12.06301014

25. Целуйко О.А., Медведева В.И., Поволоцкая Ю.С. Зависимость химического состава зерна сельскохозяйственных культур от агротехники // Изв. Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2014. № 4 (48). С. 37–40.

26. Чухина О.В., Жуков Ю.П., Быков Г.Н. Продуктивность яровой пшеницы при разных дозах и способах внесения азотных удобрений в Вологодской области // Плодородие. 2012. № 6. С. 5–8.

27. Шайхутдинов Ф.Ш., Сержанов И.М., Шайхразиев Ш.Ш. Теоретические основы формирования урожая зерна яровой мягкой пшеницы в республике Татарстан // Вестн. Казанского ГАУ. 2008. № 4 (10). С. 100–104.

28. Щенникова И.Н. Влияние погодных условий на рост и развитие растений ячменя в Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 4 (41). С. 9–12.

29. Якушев В.П., Жуковский Е.Е. Анализ рисков – как основа оценки последствий изменений климата в земледелии // Докл. Рос. академии сельскохоз. наук. 2009. № 5. С. 54–57.

30. Brites C.M., Macas B., Muacho C., Coco J. Quality of durum wheat breeding lines: Genetic and environmental effects / Durum wheat improvement in the Mediterranean region: New challenges. Zaragoza: CIHEAM, 2000. P. 479–484. https://docviewer.yandex.ru/view/1027345132/

31. Cabas J., Weersink A., Olale E. Crop yield response to economic, site and climatic variables // Climatic Change. 2010. № 101. P. 599–616. https://doi.org/10.1007/S10584-009-9754-4

32. Cai X., Wang D., Laurent R. Impact of climate change on crop yield: a case study of rainfed corn in Central Illinois // J. Applied Meteorol. and Climatol. 2009. № 48. P. 1868–1881. https://doi.org/10.1175/2009JAMC1880.1

33. Hatfield J.L., Prueger J.H. Temperature extremes: Effect on plant growth and development // Weather and Climate Extremes. 2015. № 10. P. 4–10. https://doi.org/10.1016/j.wace.2015.08.001

34. Lorenzo M., Assuero S.G., Tognetti J.A. Low temperature differentially affects tillering in spring and winter wheat in association with changes in plant carbon status // Annals of Applied Biology. 2015. № 166. P. 236–248. https://doi.org/10.1111/aab.12177

35. Roy R.N., Fink A., Blair G.J., Tandon H.L.S. Plant nutrition for food security. A guide for integrated nutrient management // FAO Fertilizer and Plant Nutrition Bulletin. 2006. № 16. FAO, Rome, Italy.

36. Schlenker W., Roberts M.J. Estimating the impact of climate change on crop yields: the importance of non-linear temperature effects // PNAS. 2009. № 106 (37). P. 15594–15598. https://doi.org/10.1073/pnas.0906865106