Efficiency of winter precipitation accumulation measures in climatic conditions of the North Kazakhstan region

Abstract

The study aimed to establish the patterns of formation of soil water resources due to winter precipitation using various agrotechnical methods in the steppe zone. The research methodology included field trials of various agronomic backgrounds with and without snow retention, followed by analysis of winter precipitation accumulation, changes in soil water regime and spring wheat productivity. The average snow depth in the variants with snow retention increased by 26.6–32% compared to the control without snow retention. Soil moisture reserves before sowing increased by 27.1–31.6% on fallow land and by 16–30% on stubble plots. Winter precipitation assimilation was most efficient on stubble backgrounds, where the moisture increase ranged from 21.8 to 37.5% compared to the initial values. The yield of spring wheat in areas with snow retention exceeded the control figures by 0.15–0.47 t/ha, reaching maximum values of up to 2.76 t/ha on the backstage pairs. The correlation coefficient between total water consumption during the growing season and yield was 0.83, indicating a high influence of the water regime on productivity. The established relationship between the amount of moisture in the snow and yield was moderate, with a coefficient of 0.42, especially in stubble plots. The obtained results confirm the high efficiency of snow retention technologies for increasing the water supply of crops and the sustainability of yields in the steppe conditions of Northern Kazakhstan. Their use is recommended to optimise the system of agrotechnical measures in the face of increasing climate instability.

Мета даного дослідження полягала у встановленні закономірностей формування водних ресурсів ґрунту за рахунок зимових опадів за використання різних агротехнічних прийомів в умовах степової зони. Методологія дослідження включала польові випробування різних агротехнічних фонів зі снігозатриманням і без нього з подальшим аналізом накопичення зимових опадів, зміни водного режиму ґрунту та продуктивність ярої пшениці. Середня висота снігового покриву на варіантах із застосуванням снігозатримання збільшувалася на 26,6–32 % порівняно з контролем без снігозатримання. Запаси вологи в ґрунті перед сівбою зростали на 27,1–31,6 % на парових фонах і на 16–30 % на стерньових ділянках. Засвоєння зимових опадів найефективніше відбувалося на стерньових фонах, де приріст вологи становив від 21,8 до 37,5 % відносно вихідних значень. Урожайність ярої пшениці на ділянках зі снігозатриманням перевищувала контрольні показники на 0,15–0,47 т/га, досягаючи максимальних значень до 2,76 т/га на кулісних парах. Коефіцієнт кореляції між загальним водоспоживанням за вегетаційний період і врожайністю становив 0,83, що свідчить про високий вплив водного режиму на продуктивність. Встановлена залежність між об'ємом вологи в снігу та врожайністю виявилася помірною, з коефіцієнтом 0,42, особливо на стерньових ділянках. Отримані результати підтверджують високу ефективність застосування технологій снігозатримання для підвищення водозабезпеченості посівів і стійкості врожайності в степових умовах Північного Казахстану. Їх використання рекомендується для оптимізації системи агротехнічних заходів в умовах посилення кліматичної нестабільності, що посилюється.