ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2023-1-117-125ecodag-2755Research ArticleСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЭКОЛОГИЯAGROCULTURAL ECOLOGYБогарное земледелие в степной и лесостепной зоне бассейна Урала и адаптация агротехнологий к изменяющейся влагообеспеченности, как способ сохранения ресурсов поверхностных водRain-fed agriculture in the steppe and forest-steppe zone of the Ural River basin and the adaptation of agricultural technologies to changing moisture availability as a way to preserve surface water resourceshttps://orcid.org/0000-0002-5883-349XГуляновЮ. А.GulyanovYu. A.

Юрий А. Гулянов

Оренбург

Yuriy A. Gulyanov

Orenburg

https://orcid.org/0000-0002-6214-1437ЧибилевА. А.ChibilevA. A.

Александр А. Чибилев - академик Российской академии наук, научный руководитель Института степи Уральского отделения РАН.

460000, Оренбург ул. Пионерская, 11. Тел. +7(3532)774432

Alexander A. Chibilev - Academician, Russian Academy of Sciences, Scientific Director.

11 Pionerskaya St, Orenburg, Russia 460000. Tel. +7(3532)774432

orensteppe@mail.ruИнститут степи, Уральское отделение Российской академии наукРоссияSteppe Institute, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian Federation202330032023181117125Copyright © Гулянов Ю.А., Чибилев А.А., 20232023Гулянов Ю.А., Чибилев А.А.Gulyanov Y.A., Chibilev A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2755Цель

Цель. Определение связи урожаев зерна озимой пшеницы с метеорологическими параметрами. Выявление их динамики и современного уровня. Подбор и научное обоснование адаптивных приёмов агротехники.

Материал и методы

Материал и методы. Ретроспективный анализ метеорологических условий и валовых сборов озимой пшеницы стандартными методами корреляционного и регрессионного анализа. Определение силы связи между данными отдельных массивов. Выявление совместной вариации результативных и факторных признаков путём попарного сравнения их временных рядов.

Результаты

Результаты. Выявлено шесть совместных вариаций временных рядов результативных (валовый сбор зерна) и факторных признаков (гидротермические условия периодов вегетации и структурные показатели посевов) со средней и высокой теснотой корреляционной связи, выраженной в виде уравнений множественной регрессии.

Заключение

Заключение. Результаты проведённых исследований свидетельствуют о тесной прямой связи валовых сборов зерна с урожайностью с уборочной площади (r = 0,79), в свою очередь обратно зависимой (в средней степени) от суммы активных температур воздуха всего периода от посева до уборки (r = 0,64). Из осадков различных периодов вегетации преимущественное прямое влияние на урожайность зерна оказывают осадки холодного периода года (r = 0,49) и всего активного периода вегетации от начала парования до уборки (r = 0,39). Влияние сумм осадков за отдельные короткие периоды вегетации значительно ниже. В сложившихся условиях стабильность производства зерна озимой пшеницы будет определяться адаптивностью агротехнологий к повышающейся засушливости климата, значительно ухудшающей влагообеспеченность растений.

Aim

Aim. The aim of the research was to determine the relationship of winter wheat grain yields with meteorological parameters, the determination of the dynamics and current level and the selection and scientific justification of adaptive agricultural technologies.

Material and Methods

Material and Methods. Retrospective analysis was undertaken of meteorological conditions and gross winter wheat harvests by standard methods of correlation and regression analysis. The strength of the connection between the data of individual arrays was determined, as well as the identification of joint variation of productive and factorial features by pairwise comparison of their time series.

Results

Results. Six joint variations of time series of productive (gross grain harvest) and factorial features (hydrothermal conditions of vegetation periods and structural indicators of crops) with medium and high closeness of correlation, expressed in the form of multiple regression equations, were revealed.

Conclusion

Conclusion. The results of the studies indicate a close direct relationship between gross grain harvest and yield from the harvesting area (r = 0.79), which in turn is inversely dependent (to an average degree) on the sum of the active air temperatures of the entire period from sowing to harvesting (r = 0.64). Из осадков различных периодов вегетации преимущественное прямое влияние на урожайность зерна оказывают осадки холодного периода года (r = 0.49) и всего активного периода вегетации от начала парования до уборки (r = 0.39). Of the precipitation of different periods of vegetation, the predominant direct effect on grain yield is exerted by precipitation during the cold period of the year (r = 0.49) and the entire active period of vegetation from the beginning of fallow to harvest (r = 0.39). The effect of amounts of precipitation for certain short periods of vegetation is much lower. Under current conditions, the stability of winter wheat grain production will be determined by the adaptability of agricultural technologies to the increasing aridity of the climate, which significantly worsens the moisture supply of plants.

Оптимизация природопользованияклиматические изменениявлагообеспеченность посевовозимая пшеницаметоды адаптацииNature management optimizationclimate changewater availability of cropswinter wheatadaptation methodsИсследование выполнено в рамках НИР ОФИЦ УрО РАН (ИС УрО РАН) «Проблемы степного природопользования в условиях современных вызовов: оптимизация взаимодействия природных и социально-экономических систем», № ГР АААА-А21-121011190016-1. Опубликовано при поддержке гранта РГО - Международная конференция «Трансграничные геоэкологические проблемы и вопросы природопользования в бассейне рек Внутренней Евразии в связи с изменением климата»The research was conducted in the frame of SRW OFRC UB RAS (the Institute of Steppe UB RAS) "Problems of steppe nature management in condition of modern challenges: optimization of the interaction between natural and socioeconomical systems", № ГР АААА-А21-121011190016-1. Published with the support of a grant from the Russian Geographical Society - International Conference "Transboundary Geoecological problems and Environmental Management issues in the basin of the rivers of Inner Eurasia in connection with climate change"ReferencesЕрохин В.Л. Мировое производство и торговля основными видами зерновых // Маркетинг и логистика. 2020. N 4 (30). URL: https://marklog.ru/mirovoe-proizvodstvo-i-torgovlja-osnovnymi-vidami-zernovyh/ (дата обращения: 16.03.2022)Erokhin V.L. World production and trade in major cereals. Marketing i logistika [Marketing and logistics]. 2020, no. 4 (30). Available at: https://marklog.ru/mirovoe-proizvodstvo-i-torgovlja-osnovnymi-vidami-zernovyh/ (accessed 16.03.2022) (In Russian)ЕМИСС. Государственная статистика / Урожайность сельскохозяйственных культур (в расчёте на убранную площадь). URL: https://www.fedstat.ru/indicator/31533 (дата обращения: 05.01.2022)EMISS. Gosudarstvennaya statistika / Urozhainost' sel'skokhozyaistvennykh kul'tur (v raschete na ubrannuyu ploshchad') [EMISS. State statistics/ Crop yield (per harvested area)]. Available at: http://https://www.fedstat.ru/indicator/31533 (accessed 05.01.2022)Гулянов Ю.А. Адаптация приёмов возделывания озимой пшеницы к климатическим особенностям // Земледелие. 2004. N 4. С. 28-29.Gulyanov Yu.A. Adaptation of methods of cultivation of winter wheat to climatic features. Zemledelie [Agriculture]. 2004, no. 4, pp. 28-29. (In Russian)Пакшина С.М., Ториков В.Е., Мельникова О.М., Колыхалина А.Е., Осипов А.А. Урожайность озимой пшеницы и зависимость её от транспирации при дефиците почвенной влаги и элементов питания // Проблемы агрохимии и экологии. 2015. N 4. С. 27-33.Pakshina S.M., Torikov V.E., Mel'nikova O.M., Koly'xalina A.E., Osipov A.A. Dependence of winter wheat yield on transpiration with deficit of soil moisture and nutrients. Problemy agrokhimii i ekologii [Problems of agrochemistry and ecology]. 2015, no. 4, pp. 27-33. (In Russian)Алабушев А.В., Янковский Н.Г., Овсянникова Г.В., Попов А.С., Сухарев А.А. Расход влаги при возделывании озимой пшеницы по различным предшественникам в южной зоне Ростовской области // Аграрная Наука Евро-Северо-Востока. 2015. N 5 (48). С. 4-9.Alabushev A.V., Yankovskiy N.G., Ovsyannikova G.V., Popov A.S., Sukharev A.A. The consumption of moisture at cultivation of winter wheat on different predecessors in the southern zone of the Rostov Region. Agrarnaya Nauka Evro-Severo-Vostoka [Agricultural Science Euro-Northeast]. 2015, no. 5 (48), pp. 4-9. (In Russian)Barnabas B., Jaeger K., Feher F. The effect of drought and heat stress on reproductive Processes in cereals // Plant Cell Environ. 2008. V. 31. P. 11-38. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2007.01727.xBarnabas B., Jaeger K., Feher F. The effect of drought and heat stress on reproductive Processes in cereals. Plant Cell Environ, 2008, vol. 31, pp. 11-38. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2007.01727.xRashid M.A., Andersen M.N., Wollenweber B., Zhang X., Olesen JE. Acclimation to higher VPD and temperature minimized negative effects on assimilation and grain yield of wheat // Agricultural and Forest Meteorology. 2018. V. 248. P. 119-129. DOI: 10.1016/j.agrformet.2017.09.018Rashid M.A., Andersen M.N., Wollenweber B., Zhang X., Olesen JE. Acclimation to higher VPD and temperature minimized negative effects on assimilation and grain yield of wheat. Agricultural and Forest Meteorology, 2018, vol. 248, pp. 119-129. DOI: 10.1016/j.agrformet.2017.09.018Trnka N., Rotter R.P., Ruiz-Ramos M., Kersebaum K.C., Olesen J.E., Zalud Z., Semenov M.A. Adverse weather conditions for European wheat production will become more fregyent with climate change // Nature Climate Change. 2014. V. 4. P. 637-643. DOI: 10.1038/NCLIMAT2242Trnka N., Rotter R.P., Ruiz-Ramos M., Kersebaum K.C., Olesen J.E., Zalud Z., Semenov M.A. Adverse weather conditions for European wheat production will become more fregyent with climate change. Nature Climate Change, 2014, vol. 4, pp. 637-643. DOI: 10.1038/NCLIMAT2242Harkness C., Semenov M.A., Areal F., Senapati N., Trnka M., Balek J., Bishop J. Adverse weather conditions for UK wheat production under climate change // Agricultural and Forest Meteorology. 2020. V. 282-283. P. 107862. DOI: 10.1016/j.agrformet.2019.107862Harkness C., Semenov M.A., Areal F., Senapati N., Trnka M., Balek J., Bishop J. Adverse weather conditions for UK wheat production under climate change. Agricultural and Forest Meteorology, 2020, vol. 282-283, pp. 107862. DOI: 10.1016/j.agrformet.2019.107862Ионова Е.В., Иванисов М.М. Морозостойкость озимой пшеницы // Зерновое хозяйство России. 2014. N 4. С. 36-40.Ionova E.V., Ivanisov M.M. Frost resistance of winter-type wheat. Zernovoe khozyaystvo Rossii [Grain economy of Russia]. 2014, no. 4, pp. 36-40. (In Russian)Сухоруков А.Ф., Сухоруков А.А. Селекция озимой пшеницы на засухоустойчивость в Среднем Поволжье // Аграрная наука. 2017. N 5. С. 15-18.Suxorukov A.F., Sukhorukov A.A. Selection of winter wheat for drought tolerance in the Middle Volga Region. Agrarnaya Nauka [Agricultural science]. 2017, no. 5, pp. 15-18. (In Russian)Alghabari F., Lukas M., Jones H.E., Gooding M.J. Effect of Rht Alleles on the Tolerance of Wheat Grain Set to High Temperature and Drought Stress During Booting and Anthesis // Journal of Agronomy and Crop Science. 2014. V. 200. N 1. P. 36-45. DOI: 10.1111/jac.12038Alghabari F., Lukas M., Jones H.E., Gooding M.J. Effect of Rht Alleles on the Tolerance of Wheat Grain Set to High Temperature and Drought Stress During Booting and Anthesis. Journal of Agronomy and Crop Science, 2014, vol. 200, no. 1. pp. 36-45. DOI: 10.1111/jac.12038Asseng S., Martre P., Maiorano A., Rotter R.P., Oleary G.J., Fitzgenerald G.J., Girousse C., Motzo R., Giunta F., Babar M.A. Climate change impact and adaptation for wheat protein // Global Change Biology. 2019. V. 25. N 1. P. 155-173. DOI: 10.1111/gcb.14481Asseng S., Martre P., Maiorano A., Rotter R.P., Oleary G.J., Fitzgenerald G.J., Girousse C., Motzo R., Giunta F., Babar M.A. Climate change impact and adaptation for wheat protein. Global Change Biology, 2019, vol. 25, no. 1, pp. 155-173. DOI: 10.1111/gcb.14481Nasehzadeh M., Ellis R.H.Wheat seed weight and guality differ temporally in sensitivity to warm or cool conditions during seed development and maturation // Annals of Botany. 2017. V. 120. P. 479-493. DOI: 10.1093/aob/mcx074Nasehzadeh M., Ellis R.H. Wheat seed weight and guality differ temporally in sensitivity to warm or cool conditions during seed development and maturation. Annals of Botany, 2017, vol. 120, pp. 479-493. DOI: 10.1093/aob/mcx074Savill G.P., Michalski A., Powers S.J., Wan Y., Tosi P., Buchner P., Hawkesford M.J. Temperature and nitrogen supply interact to determine protein distribution gradients in the wheat grain endosperm // Journal of Experimental Botany. 2018. V. 69. P. 3117-3126. DOI: 10.1093/jxb/ery127Savill G.P., Michalski A., Powers S.J., Wan Y., Tosi P., Buchner P., Hawkesford M.J. Temperature and nitrogen supply interact to determine protein distribution gradients in the wheat grain endosperm. Journal of Experimental Botany, 2018, vol. 69, pp. 3117-3126. DOI: 10.1093/jxb/ery127Блохин Е.В. Экология почв Оренбургской области. Екатеринбург: Изд. УрО РАН, 1997. 229 c.Blokhin E.V. Ekologiya pochv Orenburgskoi oblasti [Soil ecology of the Orenburg region]. Ekaterinburg, UrO RAS Publ., 1997, 229 p. (In Russian)Климентьев А.И. Почвы степного Зауралья: ландшафтногенетическая и экологическая оценка. Екатеринбург: Изд. УрО РАН, 2000. 433 c.Klimentev A.I. Pochvy stepnogo Zaural'ya: landshaftno-geneticheskaya i ekologicheskaya otsenka [Soils of the steppe Trans-Urals: landscape-genetic and ecological assessment]. Ekaterinburg, UrO RAS Publ., 2000, 433 p. (In Russian)Специализированные массивы для климатических исследований. URL: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml (дата обращения: 16.03.2022)Spetsializirovannye massivy dlya klimaticheskikh issledovanii [Specialized arrays for climate research]. Available at: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml (accessed 16.03.2022)Журина Л.Л., Лосев А.П. Агрометеорология. СПб.: ООО «Квадро», 2012. 366 с.Zhurina L.L., Losev A.P. Agrometeorologiya [Agrometeorology]. St. Petersburg, Kvadro Publ., 2012, 366 p. (In RussianДоспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul'tatov issledovanii) [Field experience methodology (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1985, 351 p. (In Russian)Pearson K. Note on regression and inheritance in the case of two parents // Proceedings of the Royal Society of London. V. 58. N 347-352. P. 240-242. URL: https://www.scopus.com/record-/display.uri?eid=2s2.01942429034&origin=inward-&tx-Gid=01a7778089314d187ce6c4c-130241e7e (дата обращения: 12.02.2022)Pearson K. Note on regression and inheritance in the case of two parents. Proceedings of the Royal Society of London, vol. 58, no. 347-352, pp. 240-242. Available at: https://www.scopus.com/record-/display.uri?eid=2-s2.01942429034&origin=inward&tx-Gid=01a7778089314d187ce6c4c-130241e7e (accessed 12.02.2022)Chaddock R.E. Principles and Methods of Statistics. Houghton Mifflin, 1925. URL: https://books.google.ru/books/about/Principles_and_methods_of_statistics.html?id=&redir_esc=y (дата обращения: 16.03.2022).Chaddock R.E. Principles and Methods of Statistics. Houghton Mifflin, 1925. Available at: https://books.google.ru/books/about/Principles_and_methods_-of_statistics.html?id=&redir_esc=y (accessed 16.03.2022)Чибилёв А.А. Возобновляемые стратегические природные ресурсы устойчивого развития регионов степной зоны РФ // Успехи современного естествознания. 2016. N 3. С. 214-219.Chibilyov A.A. Renewable strategic natural resources of sustainable development of regions of the steppe zone of the Russian Federation. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Successes of modern natural science]. 2016, no. 3, pp. 214-219.Гулянов Ю.А., Чибилёв (мл.) А.А., Чибилёв А.А., Левыкин С.В. Проблемы адаптации степного землепользования к антропогенным и климатическим изменениям (на примере Оренбургской области) // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022. Т. 86. N 1. С. 28-40.Gulyanov Yu.A., Chibilyov (jr.) A.A., Chibilyov A.A., Levykin S.V. Problems of steppe land use adaptation to anthropogenic and climatic changes (case of Orenburg oblast). Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Seriya geograficheskaya [Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Geographic series]. 2022, vol. 86, no. 1, pp. 28-40.Гулянов Ю.А. Возможности интеллектуальных цифровых технологий в экологизации ландшафтно-адаптивного земледелия степной зоны // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. N 4 (78). С. 8-11.Gulyanov Yu.A. Opportunities of intelligent digital technologies in the ecologization of landscape-adaptive crop farming in the steppe zone. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Orenburg State Agrarian University]. 2019, no. 4 (78), pp. 8-11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.