Вплив гідротермічних змін клімату та способу основного обробітку на продуктивність кукурудзи на зерно

В цілому відбувається перерозподіл кількості атмосферних опа­дів для території України, поміт­ні зміни інтенсивності та характеру їхнього випадання. Підвищення температури повітря та нерівномірний розподіл опадів, які мають зливовий, локальний характер у теплий період і не забезпечують ефективного накопичення вологи в ґрунті, може спричинити зростання тенденції до повторюваності та інтенсивності посух.

Посіви кукурудзи в Україні зазнають найчастіше втрат від несприятливих гідротермічних умов, а генетичний потенціал гібридів реалізується неповністю. Для отримання високих урожаїв кукурудзи слід враховувати низку чинників, найбільший вплив з-поміж яких належить тепловим ресурсам, вологозабезпеченості території впродовж вегетаційного періоду культури, системі основного обробітку ґрунту, лінійці добору гібридів, системі удобрення тощо. Загрозу посівам несуть здебільшого погодні умови.

Програма досліджень передбачала вивчення впливу гідротермічних змін клімату та способу основного обробітку на продуктивність кукурудзи на зерно. Продуктивність кукурудзи вивчали в тривалому стаціонарному досліді відділу обробітку ґрунту й боротьби з бур'янами ННЦ «Інститут землеробства НААН». Ґрунт дослідного поля — сірий лісовий крупнопилувато-легкосуглинковий. Обробіток ґрунту: різноглибинна оранка на 28–30 см, дискування на 10–12 см, плоскорізне, завглибшки 28–30 см, та чизельне розпушування на 43–45 см. Дослід проводили на фоні внесення під кукурудзу N100Р80К80 та загортання післяжнивної побічної продукції попередника (5,5– 6 т/га). Система захисту від шкідни­ків, хвороб і бур'янів — інтегрована. Погодні умови Правобережного Лісостепу визначали за кількістю опадів і місячною сумою активних температур.

Проведений аналіз гідротермічних умов за 12-річний період свідчить про неоднорідність розподілу опадів протягом вегетації кукурудзи в розрізі років. У більшості з них перша половина вегетації (травень-червень) характеризувалася високим рівнем опадів, тоді як у другій (липень-серпень), навпаки, спостерігали їхнє зниження, що мало неоднозначний вплив на продуктивні запаси вологи в ґрунті. Було визначено, що в травні лише в п'яти з дослідних років (2005, 2007, 2010, 2012, 2013) рівень опадів був оптимальний — 49 мм, у чотирьох (2008, 2009, 2011 і 2015 рр.) неістотно знижений — 37 мм. Упродовж трьох (2006, 2014 і 2016 рр.) сума опадів становила в середньому 128 мм і була завищена на 78 мм, або 146%, відносно багаторічної норми.

За період 2005-2016 рр. несприятливі гідротермічні умови в липні спостерігали протягом п’яти років, зокрема в 2005, 2009, 2012, 2013, 2015 рр. При цьому сума опадів коливалась у межах від 8 до 39 мм за середньої багаторічної норми 88 мм, а в цілому їхній дефіцит становив 57–67%. Особливо посушливими були 2012 і 2013 рр.: сума опадів за місяць становила 4–8 мм (на 90–95% нижча від середніх багаторічних показників).

За достатнього рівня зволоження у травні та червні продуктивність рослин кукурудзи меншою мірою залежала від суми опадів у липні. Однак за повної їхньої відсутності виникають умови для сільськогосподарської (ґрунтової) та гідрологічної посух, які негативно впливають на перебіг фізіологічних процесів, що відбуваються в цей період розвитку рослин. Вирішальним чинником негативного впливу на реалізацію потенціалу кукурудзи в липні є температура повітря, яка була вища на 3–3,5°С від норми.

Температурний режим та зміни, які відбувалися за вегетаційний період кукурудзи в 2005-2016 рр., свідчать про зростання температури повітря в другій половині вегетації: у липні на 0,3–2,7°С, серпні — на 2,6–4,5°С та вересні — на 1,7–3,1°С (рис. 1).

На відміну від опадів, температура повітря не є таким критичним чинником формування продуктивності рослин. Загрозу становлять лише тимчасові суховії під час цвітіння і запилення культури, які можуть відбуватися на фоні тривалої відсутності дощів та спричинити зниження врожайності кукурудзи. Примітно, що останніми роками відбувається стрімке зростання середньодобової температури повітря порівняно з багаторічною нормою. Зокрема, 2015 р. за період вегетації кукурудзи спостерігали зростання температури повітря, адже панували три види посух: ґрунтова, атмосферна й гідрологічна, а в цілому рік був аномальним для зони. У 2010, 2013 та 2015 рр. спостерігали найвищу температуру повітря за проаналізований період. Зокрема, середньомісячна температура повітря була вища від норми: в лютому — на 2,6°С, квітні — на 1,7, травні, червні та серпні — на 3,26–3,71, липні — на 2,84, листопаді — на 4,13, а в січні, березні, вересні — не вище ніж на 0,84–1,93°С. Середньодобова температура повітря за вегетаційний період становила 19,84°С, що перевищує норму на 2,78°С (рис. 2).

Досить критичними виявилися погодні умови липня 2012 та 2013 рр. і серпня 2009, 2010 і 2015 рр., коли місячна сума опадів становила 8, 4 мм і 16, 24 і 8 мм відповідно. При цьому денна температура повітря сягала 36–38°С, а на поверхні ґрунту (0–10 см) зафіксований показник температури перебував у межах 38–41°С. Найвищий рівень урожайності зерна в ці роки отримано за чизельного розпушування ґрунту — 5,48 т/га, тоді як за оранки, плоскорізного розпушування та дискування врожайність була нижча на 0,28– 0,48 т/га. Це свідчить про залежність продуктивності кукурудзи від способу основного обробітку ґрунту.

Так, за одноглибинного дискового обробітку ґрунту, на відміну від інших безполицевих способів, запаси вологи були менші на 12–15%, щільність сірого лісового ґрунту становила 1,45–1,56 г/см³, що зумовило зниження водопроникності орного шару ґрунту 0–20 см. Особливо відчутним це зниження було за випадання дощів зливового характеру в травні 2014 р., коли відбувалося латеральне стікання води поверхнею ґрунту. За сприятливих погодних умов 2006 і 2014 рр. отримано найвищий рівень урожайності — 9,47 т/га зерна за чизельного розпушування ґрунту на глибину 43–45 см, тоді як за дискування на 10–12 см урожайність була нижча на 2,6 т/га. Зниження врожайності зерна за такого обробітку, порівняно з контролем та глибоким чизельними обробітком, — 0,75 т/га, а за посушливих умов — навіть 1,35 т/га. Це свідчить про значну ефективність глибокого чизельного розпушування сірих лісових ґрунтів, які є безструктурними, з високим рівнем природної щільності складення ґрунту (рівноважна щільність — 1,44 г/см³) порівняно з іншими видами безполицевого землеобробітку (рис. 3).

Зміни гідротермічних умов за період 2005-2016 рр. негативно впливають на продуктивність сільськогосподарських культур, зокрема кукурудзи на зерно. Динаміка опадів за вегетацій період цієї культури свідчить про певні її зміни в часі з тенденцією до підвищення кількості опадів у травні-червні й значного зниження їхньої кількості в липні-серпні. Особливо різко такі явища проявились у 2010, 2013 та 2015 рр. Це дає підстави констатувати, що відбуваються зміни клімату зони Правобережного Лісостепу в бік підвищення посушливості, зокрема в критичний період розвитку рослин кукурудзи щодо потреби запасів вологи в ґрунті та середньодобової температури повітря.

На основі проведених розрахунків щодо типовості гідротермічних умов за рівнем опадів і температури повітря встановлено, що умови за 12-річний період суттєво відрізняються від багаторічної норми за останні 50 років. Збільшення суми активних температур повітря за вегетацію культури в зоні Правобережного Лісостепу дає змогу розширити асортимент продуктивніших гібридів кукурудзи від середньостиглих до середньопізніх.

У зв'язку з погодно-кліматичними змінами, які відбуваються в зоні Лісостепу, постає завдання пошуку нових підходів до оцінювання типовості гідротермічних умов за глобальних змін клімату. Очевидно, що за тривалого проведення експериментів середньобагаторічну норму доречно розраховувати за менший проміжок часу.

М. Ткаченко, д-р с.-г. наук, заввідділу агроґрунтознавства і ґрунтової мікробіології

Н. Борис, канд. с.-г. наук, старш. наук. співробітник,

ННЦ «Інститут землеробства НААН України»

Журнал «Пропозиція», №12, 2018 р.