The study was carried out in order to identify agroecologically similar territories for guaranteed production of high-quality barley grain in the region. The object of the study was the municipal districts of Kirov region. Study period is 2011-2021 The study was carried out by analyzing the time series of crop yields with the allocation of the ecological component of its variability. To unite objects into classes, the method of pair-group association was used. As a result, 7 agroecologically similar territories were allocated to accommodate crops. The most favorable for the placement of barley crops is agroecologically similar territories 2, which is located in the central agro-climatic zone. Here, the maximum yield of barley (23.5 c/ha) is obtained with a minimum level of variation (16.5%). The cumulative influence of soil and climatic conditions provides a guaranteed crop yield in this area. The soil cover of agroecologically similar territories 1 and 3 is mainly represented by soddy-podzolic and podzolic soils with a high degree of cultivation. Moderate moisture and heat supply in these areas favor the cultivation of barley with a moderate level of variability (17.7-18.8%). In these agroecologically similar territories, the productivity of barley to a greater extent depends on the level of agricultural technology. The combined effect of soil and climatic conditions ensures moderate yields in agroecologically similar territories 5 and 7 with a high level of variation (22.0-24.1%). Therefore, in these territories, in order to obtain a guaranteed yield, it is recommended to use barley varieties that are more adaptive to local conditions. Excessive moisture in agroecologically similar territories 4 and 6 limits the production of high and stable yields. In these territories, the minimum yields are obtained (14.3 and 15.6 c/ha) with a high level of variation (26.8 and 24.6%). It is not recommended to grow barley in these areas.
productivity, sown areas, agro-ecologically similar territories, crop variability
Введение. Ячмень – одна из ценных зерновых культур, имеет продовольственное, кормовое и техническое назначение [1, 2]. Россия ежегодно производит 11-15% мировых валовых сборов зерна ячменя и находится на втором месте в мире, после стран ЕС [3]. Динамика доли Кировской области в российском производстве ярового ячменя представлена в табл. 1.
Таблица 1 – Динамика валовых сборов ярового ячменя, тыс. тонн
(составлено авторами по данным Росстата [4])
|
Год |
Российская Федерация |
Приволжский федеральный округ |
ПФО в % к РФ |
Кировская область |
Кировская область в % к РФ |
|
|
2011 |
153586,61 |
55048,30 |
35,8 |
2311,04 |
1,5 |
|
|
2012 |
131567,19 |
42227,63 |
32,1 |
1960,62 |
1,5 |
|
|
2013 |
138104,77 |
35958,76 |
26,0 |
1162,18 |
0,8 |
|
|
2014 |
183107,14 |
52970,18 |
28,9 |
2299,27 |
1,3 |
|
|
2015 |
154203,57 |
43704,38 |
28,3 |
2005,15 |
1,3 |
|
|
2016 |
157602,42 |
48962,17 |
31,1 |
1744,78 |
1,1 |
|
|
2017 |
184680,76 |
63911,78 |
34,6 |
1881,53 |
1,0 |
|
|
2018 |
151500,65 |
45721,17 |
30,2 |
1849,64 |
1,2 |
|
|
2019 |
179392,63 |
60760,47 |
33,9 |
2477,85 |
1,4 |
|
|
2020 |
186505,12 |
67296,90 |
36,1 |
2305,20 |
1,2 |
|
|
2021 |
150763,42 |
40009,27 |
26,5 |
1829,72 |
1,2 |
Производство ярового ячменя в РФ за период исследования имеет тенденцию к увеличению (табл. 1), несмотря на сокращение валовых сборов в 2021 г. в связи с неблагоприятными климатическими условиями. Около одной трети производства культуры приходится на субъекты ПФО. Доля Кировской области в российском производстве ярового ячменя составляет 1,0-1,5%, а в производстве округа около 4%.
Ячмень требователен к почвенному плодородию. По сравнению с другими яровыми зерновыми, имеет менее развитую корневую систему со слабой поглотительной способностью и испытывает угнетение на малоплодородных и кислых почвах. Благоприятными для размещения ячменя являются серые лесные, дерново-карбонатные и дерново-слабоподзолистые, а по механическому составу глинистые и суглинистые почвы [5, 6]. На таких почвах ячмень дает высокие и устойчивые урожаи. Если в критические фазы развития растений, наблюдается засушливая погода, то урожайность ячменя значительно сокращается [7, 8].
Значительное влияние на производство любой культуры оказывает ее урожайность. Урожайность ячменя в период с 2011 по 2021 гг. не была стабильной (рис. 1).
Неблагоприятные погодные условия 2013 г. обусловили получение минимальной урожайности как в среднем по РФ, так и по ПФО, и по Кировской области. Высокоурожайными для Кировской области были 2014 и 2019 годы с уровнем, соответственно, 24,7 и 24,4 ц/га. Для Российской Федерации 2017 и 2020 годы с урожайностью, соответственно, 25,2 и 24,7 ц/га. Средняя урожайность ячменя за период исследования в Кировской области составила 20,1 ц/га (по РФ – 21,3 ц/га) при размахе вариации 10,4 ц/га (РФ – 7,3 ц/га). Коэффициент вариации составил 14,9% (по РФ – 10,3%).
Рис. 1 – Динамика урожайности ярового ячменя, ц/га
(составлено авторами по данным Росстата)
Цель исследования - выделить агроэкологически однотипные территории для гарантированного производства высококачественного зерна ячменя в Кировской области.
Условия, материалы и методы. Для достижения цели исследования использовался метод парно-группового объединения объектов в классы, который заключался в отыскании групп муниципальных районов со сходным варьированием урожайности, а затем выявлении «сопряженности агроэкологически однотипных территорий, формально отнесенных к одному типу колеблемости и определении районообразующей роли каждого типа» [9]. Наши исследования проведены с использованием данных территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Кировской области за 2011-2021 гг. в разрезе муниципальных районов.
Результаты и обсуждение. Значительные колебания в производстве зерна привели к исследованию размещения посевов ячменя в Кировской области с выделением территорий с гарантированным производством культуры. Агроэкологически однотипные территории (АОТ) размещения посевов культуры нами были выделены в соответствии с вышеописанной методикой. Выполненная «классификация территории в большей мере отражает пространственные различия, обусловленные нерегулируемыми факторами среды» [9]. Существенное влияние почвенно-климатических условий на урожайность культур подтверждаются и многочисленными исследованиями [3, 10-15].
В результате проведенного исследования, нами было выделено 7 АОТ (рис. 2), их характеристика представлена в табл.2.
Таблица 2 - Характеристика агроэкологически однотипных территорий
для возделывания ячменя в Кировской области
|
АОТ |
Урожайность, ц/га |
Коэффициент вариации, % |
Валовой сбор, тыс. ц |
Посевные площади, тыс. га |
|
1 |
20,1 |
18,8 |
653072,6 |
32490,8 |
|
2 |
23,5 |
16,5 |
673732,9 |
28684,2 |
|
3 |
17,3 |
17,7 |
218393,5 |
12618,5 |
|
4 |
14,3 |
26,8 |
16904,2 |
1182,8 |
|
5 |
19,1 |
24,1 |
99505,3 |
5202,4 |
|
6 |
15,6 |
24,6 |
44929,8 |
2872,5 |
|
7 |
19,5 |
22,0 |
135057,9 |
6930,8 |
Агроэкологические условия Кировской области позволяют выращивать ячмень в центральной и южной зонах региона. Хозяйства остальных районов, а это северная часть области и хозяйства Богородского, Унинского, Арбажского и Кикнурского районов, находящихся в южной зоне региона, были вынуждены отказаться от возделывания этой культуры в связи с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями для выращивания ячменя.
Характеристика АОТ для размещения посевов ячменя:
1. Включает районы юго восточной и юго-западной подзон области: Тужинский, Пижанский. Советский, Нолинский, Малмыжский, Уржумский и Вятскополянский районы. На этой территории размещено 36% посевных площадей ячменя со средней урожайностью 20,1 ц/га. В структуре почвенного покрова Уржумского района преобладают серые лесные почвы, а Вятскополянского и Малмыжского районов - темно-серые лесные почвы – наиболее обеспеченные питательными веществами при кислотности почвы, близкой к нейтральной. Почвенный покров территории других районов, входящих в данную АОТ, представлены дерново-подзолистыми и дерново-подзолистыми со вторым гумусовым горизонтом почвами. Характеризуется умеренным увлажнением и хорошей обеспеченностью теплом. Совокупность экологических условий данной территории обеспечивает получение высокого и умеренно устойчивого урожая.
2. Объединяет территории Оричевского, Орловского, Кирово-Чепецкого, Куменского и Сунского районов. Почвенный покров в основном представлен дерново-подзолистыми почвами с высокой степенью окультуренности. Благоприятный режим увлажнения и тепла в сочетании с высоким плодородием создают условия для получения высоких и устойчивых урожаев.
3. Объединяет Зуевский, Слободской и Фаленский районы. Дерново-подзолистые и подзолистые почвы с высокой степенью окультуренности представлены в основном в почвенном покрове территории. Умеренное увлажнение и обеспеченность теплом позволяют получать урожайность на уровне 17,3 ц/га при низком уровне вариации.
4. АОТ расположена в северо-восточной части центральной климатической зоны на территории Белохолуницкого района. Почвенный покров района представлен подзолами и дерново-подзолистой почвой. Режим увлажнения: избыточный. Почвенно-климатические условия обусловливают получение самой низкой урожайности (14,3 ц/га) ячменя в регионе при высоком уровне вариации.
5. Включает Котельничский и Верхошижемский районы. Почвы в основном дерново-подзолистые и дерново-подзолистые со вторым гумусовым горизонтом. Рельеф преимущественно холмистый. Выпадение осадков неравномерное. Агроэкологические условия территории обеспечивают получение урожайности на уровне 19,1 ц/га и высокой его изменчивости.
6. Находится на юго-западе области и включает территории Санчурского и Яранского районов. В структуре почвенного покрова преобладают дерново-подзолистые почвы. Пониженный рельеф территории обеспечивает режим избыточного увлажнения. Совокупность экологических условий лимитирует получение высоких и устойчивых урожаев ячменя на этой территории.
7. Объединяет юго-восточные районы области: Немский, Кильмезский и Лебяжский. В почвенном покрове преобладают легкие по механическому составу в основном дерново-подзолистые почвы. Осадки выпадают в умеренном количестве. Эти условия позволяют получать урожайность на уровне 19,5 ц/га при высокой вариабельности.
Обоснованность выделенных территорий для благоприятного размещения посевов ячменя подтверждается ретроспективным анализом [9].
Рис. 2 - Агроэкологическое районирование территории Кировской
области для размещения посевов ячменя
Выводы. Наиболее благоприятными для выращивания ярового ячменя являются агроэкологические условия территорий районов, сгруппированных в АОТ 2. Также благоприятными условиями для размещения посевов культуры характеризуются АОТ 1 и АОТ 3. Там урожайность ячменя в большей мере зависит от уровня агротехники. В АОТ 5 и 7 отмечена умеренная урожайность при значительной вариации. Поэтому в этих АОТ для получения гарантированного урожая, рекомендуется использовать сорта ячменя более адаптивные к местным условиям. По данным многолетних исследований ФАНЦ Северо-Востока, высокой экологической стабильностью в условиях региона характеризуются сорта Форсаж и Родник Прикамья [16]. Экологические условия АОТ 4 и 6 ограничивают получение высоких и устойчивых урожаев, поэтому на этих территориях выращивать ячмень не рекомендуется.
1. Filenko G.A., Firsova T.I., Skvortsova Yu.G., Filippov E.G. Dynamics of acreage and yield of spring barley in the Russian Federation. Grain farming in Russia. 2017; 5 (53). 20-25 p.
2. Fayzrakhmanov D.I., Valiev A.R., Ziganshin B.G., Subaeva A.K., Zalaltdinov M.M. [The current state of grain production in the Russian Federation]. Bulletin of Kazan State Agrarian University. 2021; 2 (62). 138-142 p.
3. Batakova O.B., Korelina V.A., Zobnina I.V. Evaluation of breeding material of spring barley by productivity and protein content in grain. Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2023; 2(62). 43-49 p.
4. Levakova O.V. Variability of the elements of the structure of the spring barley crop depending on the hydrothermal conditions of vegetation. Agricultural science of Europe-North-East. 2022; 3 (23). 327-333 p.
5. [Official website of the Federal State Statistics Service]. [Internet]. [quoted 2023, January 05]. Available at: https://rosstat.gov.ru /
6. Cuesta-Marcos A, King J.G., Belcher A.R., Filichkin T., Fisk S.P., Grebner R., Helgerson L., Herb D., Mainz B., Ross A.S., Hayes P.M., Ulrich S.E. Genetics and breeding of barley. Encyclopedia of Food grains (second edition). 2016; Volume 4. 287-295 p.
7. Kreissen HE, Jorgensen J, Brown DCM. Increasing the yield stability of varietal mixtures of winter barley grown in the field (Hordeumvulgare L.), due to ecological processes. Plant Protection, 2016; Volume 85. 6-8 p.
8. Schennikova V.V. [The influence of weather conditions on the growth and development of barley plants in the Kirov region]. Agricultural science of Europe-North-East. 2014; 4 (41). 9-12 p.
9. Svetlov N.M., Siptitz S.O., Romanenko I.A., Evdokimova N.E. [The impact of climate change on the distribution of agricultural sectors in Russia]. Forecasting problems. 2019; 4. 59-74 p.
10. Sysuev V.A., Mukhamadyarov F.F.. Methods of increasing agrobioenergetic efficiency of crop production: monograph. Kirov: Kirov: Research Institute of the North-East. 2001; 216 p.
11. Seminchenko E.V. [The influence of weather conditions on the yield of spring barley in the zone of influence of the forest strip]. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2021; 2 (13). 114-127 p.
12. Iizumi T., Ramankutti N. How do weather and climate affect the area and intensity of cultivation of agricultural crops? Global food security. 2015; 4. 46-50 p
13. Mukhamadyarov F.F., Permyakova E.A. [Variability of yield of grain and leguminous crops in the Kirov region]. Bulletin of Kazan State Agrarian University. 2022; 1 (65). 27-31 p.
14. Levakova O.V. Selection work on the creation of spring barley varieties adapted to the unearthly zone of the Russian Federation, and prospects for the development of this crop in the Ryazan region. Grain farming of Russia, 2021; 1 (73). 14-19 p.
15. Eliseev Sl. Adaptive varieties of barley for the Perm region. Perm Agrarian Bulletin. 2018, 1 (21). 53-57 p.
16. Korepanova E.V., Fatykhov I.S. Ecological reaction of spring barley varieties to abiotic conditions of the Middle Urals. Bulletin of the Izhevsk State Agricultural Academy. 2016; 2 (47). 9-15 p.
17. Dudkina T.A., Dolgopolova N.V. [The influence of intensification levels on the contamination of crops and the yield of food grain of barley in the conditions of the Kursk region]. Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2022; 4(60). 21-26 p.
18. Schennikova V., Kokina L. P. Priority directions and some results of spring barley breeding in the Volga-Vyatka region. Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2018; Volume 20. 2 (2). 214-219 p.
19. [Official website of the territorial body of the Federal State Statistics Service for the Kirov region]. [Internet]. [quoted 2023, January 05]. Available at: https://kirovstat.gks.ru /.
