Титульный лист и исполнители
РЕФЕРАТ
Отчёт 189 с., 23 табл., 63 рис., 43 источника информации, 12 приложений.
водосберегающие режимы орошения, дефицит водных ресурсов, расход оросительной воды, водный режим почвы, продуктивность орошаемого гектара, суммарное водопотребление, устойчивая урожайность, сохранение плодородия почвы, технико-экономические показатели.
Цель исследований – разработка и научное обоснование водосберегающих режимов орошения основных сельскохозяйственных культур, обеспечивающих получение устойчивой урожайности независимо от сложившихся погодных условий при снижении расхода оросительной воды на создание 1 т продукции, сохранении и восстановлении плодородия мелиорированных земель.
Выполнен анализ современного состояния сельскохозяйственного производства объектов проведения исследований. Проведён анализ почвенно-климатических условий. Определены водно-физические и агрохимические свойства почв опытно-производственных участков. Определено качество оросительной воды. Исследована динамика влажности почвы. Изучено влияние водного режима на факторы жизнедеятельности растений. Разработаны водосберегающие режимы орошения и определено водопотребление кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови. Изучено влияние водосберегающих режимов орошения на плодородие почв. Определены технико-экономические показатели возделывания сельскохозяйственных культур при водосберегающих режимах орошения. Приведены научно-практические рекомендации по водосберегающим режимам орошения сельскохозяйственных культур, возделываемых на мелиорированных землях Юга России в условиях дефицита водных ресурсов.
ВВЕДЕНИЕ
Современная ситуация с обеспеченностью водными ресурсами в Российской Федерации характеризуется как проблемная. К основным причинам дефицита относят неравномерное распределение водных ресурсов по территории страны, а также значительные сезонные и многолетние колебания стока. В настоящее время для целей различных отраслей народного хозяйства ежегодно забираются более 68 км3 воды, при этом около 13 % этого объёма используется для орошаемого земледелия. Особенно напряженная обстановка складывается на Юге страны, где устойчивое производство сельскохозяйственной продукции без мелиорации невозможно [1].
Как известно, орошение является одним из самых дорогостоящих, но в то же время и одним из самых эффективных методов интенсификации сельскохозяйственного производства. В засушливых регионах страны производство целого ряда востребованных рынком сельскохозяйственных культур возможно и экономически эффективно лишь при орошении. Режим орошения должен соответствовать потребностям растений в воде в каждую фазу их развития, обеспечивать регулирование питательного, воздушного и теплового режимов почвы, повышать плодородие орошаемых земель, а также обеспечивать получение стабильной урожайности возделываемых культур. Такой подход позволит удовлетворить потребности сельскохозяйственных культур в оросительной воде, снизить её непроизводительные затраты, обеспечит рациональное использование ресурсов и положительное влияние на почвенные процессы [2‑6].
В связи с этим, актуальны исследования, направленные на разработку и научное обоснование водосберегающих режимов орошения основных сельскохозяйственных культур, обеспечивающих получение устойчивой урожайности независимо от сложившихся погодных условий при снижении расхода оросительной воды на создание 1 т продукции, сохранении и восстановлении плодородия мелиорированных земель.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВ КАК ОБЪЕКТОВ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Анализ современного состояния сельскохозяйственного производства
В 2019 году полевые исследования по разработке водосберегающих режимов орошения сельскохозяйственных культур проводились на опытно-производственных участках сельскохозяйственных предприятий ООО «Исток – 1», ООО «Золотовское», расположенных в центральной орошаемой зоне Ростовской области.
Площадь орошаемых земель ООО «Исток – 1» составляет 1300 га. Хозяйство имеет зерно-овощеводческое направление. Структура посевных площадей на орошаемых землях в текущем году была следующей: озимая пшеница – 180 га, кукуруза на зерно – 260 га, лук – 160 га, картофель – 550 га, морковь – 100 га, свёкла столовая – 50 га.
Для орошения в хозяйстве используют современную дождевальную технику: установки катушечного типа IRTEK, MARANI – 11/11 в количестве 22 ед., дождевальные машины Valley кругового действия – 22 ед. Площадь системы капельного орошения в текущем году увеличена до 100 га.
Забор воды для орошения осуществляется из Нижне-Донского магистрального канала.
За последние годы хозяйством приобретена разнообразная сельскохозяйственная техника, механизмы и оборудование для возделывания, уборки и переработки сельскохозяйственной продукции.
С 2007 года внедрено сплинклерное и капельное орошение, оросительные системы Valley кругового действия. В настоящее время ООО «Исток – 1» не только производит растениеводческую продукцию, но и осуществляет её переработку.
Сельскохозяйственное предприятие активно внедряет новейшие разработки аграрной науки в свое производство, применяет новые технологии, новые сорта и гибриды растений. При возделывании сельскохозяйственных культур грамотно и своевременно применяются минеральные удобрения, гербициды, ядохимикаты и др.
Исследования по разработке водосберегающих режимов орошения в ООО «Исток – 1» проводились на посевах кукурузы на зерно, картофеля весенней посадки, моркови и лука, поливаемых дождевальными машинами Valley кругового действия (рисунки 1 – 4).
Рисунок 1 – Полив кукурузы на зерно дождевальной машиной Valley
на опытно-производственном участке, ООО «Исток-1», 2019 г.
ООО «Золотовское» расположено в Семикаракорском районе Ростовской области. Данное сельскохозяйственное предприятие имеет зерно-овощеводческое направление деятельности.
Площадь орошаемых земель в хозяйстве составляет 1500 га, из них условно орошаемых – 1104 га.
Анализ структуры посевных площадей на орошаемых землях позволил отметить преобладание сахарной кукурузы – 219 га и картофеля – 112 га. Посевами озимой пшеницы было занято 65 га.
Рисунок 2 – Полив картофеля весенней посадки дождевальной машиной
Valley на опытно-производственном участке, ООО «Исток-1», 2019 г.
Рисунок 3 – Полив моркови дождевальной машиной Valley
на опытно-производственном участке, ООО «Исток-1», 2019 г.
Рисунок 4 – Полив посевов лука дождевальной машиной Valley
на опытно-производственном участке, ООО «Исток-1», 2019 г.
Поливы сельскохозяйственных культур в хозяйстве осуществляются дождеванием с применением современной дождевальной техники: 6 дождевальных машин производства фирмы Reinke, 2 – компании Bauer, 1 – Quadrostar и 1 дождевальная машина компании Valley. Следует отметить, что на орошаемых полях также работают 3 отечественные дождевальные машины ДДА – 100 МА.
Подача поливной воды осуществляется из Нижне-Донского магистрального канала.
Исследования по разработке водосберегающих режимов орошения проводились на летних посадках картофеля. Полив проводился дождевальной машиной Reinke (рисунок 5).
Рисунок 5 – Полив картофеля летней посадки дождевальной машиной
Reinke на опытно-производственном участке, ООО «Золотовское», 2019 г.
1.2 Анализ климатических условий
Исследования проводились в сельскохозяйственных предприятиях, которые расположены в центральной орошаемой зоне Ростовской области. Климат данной территории жаркий и очень засушливый. За тёплый период здесь выпадает 200-250 мм осадков. Среднегодовая температура воздуха составляет 8-8,5 ºС. Сумма температур воздуха выше +10 ºС составляет 3200-3400 ºС. Безморозный период длится 160-180 дней. Среднегодовая сумма осадков равна 413 мм. Радиационный баланс данной территории составляет 2654 МДж/м2 год [7].
Метеорологические показатели 2019 года в сравнении со средними многолетними данными приведены в приложении А и на рисунке 6.
Рисунок 6 – Метеорологические показатели 2019 года
в сравнении со средними многолетними данными, м/с Семикаракорск
Анализ представленных данных позволил установить, что среднесуточная температура воздуха в апреле, мае и июне превышала климатическую норму на 1,4 ºС, 1,6 ºС и 3,9 ºС соответственно. В июле, напротив, среднесуточная температура воздуха была на 1,1 ºС меньше среднемноголетней величины. В августе и сентябре её значения находились в пределах климатической нормы.
Атмосферные осадки в течение всех месяцев вегетационного периода 2019 года распределялись крайне неравномерно. Самыми влажными были май и июль. В эти месяцы осадков выпало в 2 раза больше среднемноголетних значений. Июнь и август, напротив, можно охарактеризовать как очень засушливые: осадков выпало 2,3 мм и 2,1 мм соответственно, что существенно (в 19,5 и 17 раз) меньше климатической нормы. Естественная влагообеспеченность первого и последнего месяцев периода вегетации текущего года была в пределах нормы. В апреле осадков выпало на 6 мм, в сентябре – на 8 мм больше среднемноголетних значений.
В целом, за период вегетации 2019 года сумма выпавших атмосферных осадков составила 231,4 мм, что на 13,4 мм превысило среднюю многолетнюю величину.
Показатели относительной влажности воздуха в апреле, августе и сентябре были в пределах нормы, в остальные месяцы вегетационного периода они превышали средние многолетние данные.
Оценка климатических условий в наших исследованиях выполнялась с помощью гидротермического коэффициента (ГТК). Этот показатель широко применяется в нашей стране и за рубежом для оценки увлажнённости территории с учётом выпавших осадков и температуры атмосферного воздуха.
Значение ГТК в 2019 году составило 0,69, что позволяет охарактеризовать вегетационный период как полузасушливый.
В сельскохозяйственных предприятиях, где проводились исследования, осуществлялись наблюдения за количеством выпадающих осадков.
В ООО «Исток – 1» за вегетационный период суммы выпавших осадков составили: на посевах кукурузы на зерно – 162,0 мм, на картофеле весенней посадки – 124,8 мм, на посевах лука – 167,8 мм, на летних посадках моркови – 108,0 мм.
Следует отметить, что в течение периода вегетации осадки выпадали неравномерно. В начале вегетации осадки выпадали: 3 апреля – в количестве 10,0 мм, 4 апреля – 7,0 мм, 16 апреля – 8,8 мм, 17 апреля – 12,0 мм. В мае они наблюдались: 9 мая – 6,0 мм, 10 мая – 14,0 мм, 23 мая – 5,0 мм, 25 мая – 12,0 мм, 26 мая – 17,0 мм. В июне осадков не было. В июле они выпадали: 12 июля – в количестве 5,0 мм, 13 июля – 10,0 мм, 16 июля – 18,0 мм, 25 июля – 10,0 мм, 26 июля – 12,0 мм, 27 июля – 8,0 мм и 31 июля – 7,0 мм. В августе осадки наблюдались только 4 числа в количестве 6,0 мм. В сентябре они выпали дважды – 18 и 22 числа в количестве 24,0 и 8,0 мм соответственно.
В ООО «Золотовское» за период вегетации картофеля летней посадки сумма осадков составила 104,5 мм. Все количество осадков выпало в июле: 12 июля – 5,0 мм, 16 июля – 19,5 мм, 25 июля – 30,0 мм, 26 июля – 25,0 мм, 27 июля – 20,0 мм, 31 июля – 5,0 мм. В остальные месяцы вегетации осадков не наблюдалось. Дефицит естественной влагообеспеченности восполнялся за счёт вегетационных поливов.
Таким образом, анализ метеорологических условий 2019 года позволил установить, что во всех сельскохозяйственных предприятиях они были не вполне благоприятны для произрастания сельскохозяйственных культур, что подтверждает необходимость применения орошения. В условиях наблюдающегося дефицита водных ресурсов особенно актуальны исследования, направленные на разработку водосберегающих режимов орошения основных сельскохозяйственных культур (кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови) при поливах современной дождевальной техникой.
1.3 Характеристика опытно-производственных участков
Исследования по разработке водосберегающих режимов орошения сельскохозяйственных культур проводились на опытно-производственных участках ООО «Исток – 1» и ООО «Золотовское».
В ООО «Исток – 1» посевы кукурузы на зерно размещались на площади 78 га, лука – 55 га, летние посевы моркови занимали площадь 50 га, посадки картофеля – 60 га. Для орошения использовались дождевальные машины кругового действия Valley с шириной захвата от 400 до 500 м. Предшественниками кукурузы на зерно и моркови летнего посева являлся картофель, лука – озимая пшеница, картофеля весенней посадки – лук.
Почвы опытно-производственных участков представлены чернозёмами обыкновенными, которые обладают следующими показателями водно-физических свойств: наименьшая влагоёмкость в слое 0,6 м – 27,2 %; плотность сложения в слое 0,6 м – 1,33 г/см3; общая скважность в слое 0-100 см – 50 %; максимальная гигроскопичность – 10,5 %. Содержание подвижного фосфора в начале вегетации на посевах кукурузы на зерно в слое почвы 0-40 см составило 40,8 мг/кг; подвижного калия – 483 мг/кг. К концу вегетации было установлено, что содержание Р2О5 в слое почвы 0-40 см увеличилось до 50,5 мг/кг, а К2О до 399,5 мг/кг. В целом, почва под посевами кукурузы на зерно хорошо обеспечена питательными веществами.
Почвенный поглощающий комплекс (ППК) достаточно насыщен кальцием (0,52 мг-экв/ на 100 г почвы), что говорит об устойчивости почв к осолонцеванию. Анализ водной вытяжки показал, что избытка солей в почве нет и она пригодна для возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и кукурузы на зерно.
На всех опытно-производственных участках ООО «Исток-1» применялась общепринятая агротехника кукурузы на зерно, картофеля весенней посадки, моркови в летнем посеве и лука.
Обработка почвы на посевах кукурузы на зерно проводилась в виде чизелевания на глубину до 40 см чизель-рыхлителем «Артиглио-чизель» 20 октября 2018 года.
Весной участок дважды культивировали Велрич: 12 и 21 апреля. Первая культивация выполнялась на глубину 10-15 см, вторая – на глубину 5-6 см. Посев проводили 2 мая 2019 года сеялкой Гаспардо МТ. Высевался гибрид ДКС-4511. Норма высева – 85 тыс. шт/га. Глубина заделки семян составляла 6-8 см. Применялся широкорядный способ посева, с шириной междурядий, равной 70 см. Почва при посеве была влажной. При посеве вносили минеральные удобрения – NPKS дозой 100 кг/га д.в. Посевы обрабатывались 2 июня (Элюмис – 1,6 л/га, Изагрицинк – 1,0 кг/га), 5 июня (КАС – 100 кг/га), 14 июня (ЖКУ – 100 кг/га).
Орошение посевов кукурузы на зерно проводилось дождевальной машиной Valley кругового действия.
Под посадки картофеля отводилась площадь 60 га. Высаживался картофель сорта «Артемис В начале вегетации содержание подвижного фосфора на опытно-производственном участке в слое почвы 0-40 см составило 35,3 мг/кг, обменного калия – 519 мг/кг. К концу вегетации содержание подвижного фосфора повысилось до 42,7 мг/кг, а обменного калия, напротив, снизилось до 414 мг/кг. В целом, следует отметить достаточно высокую обеспеченность почвы подвижным фосфором и обменным калием.
Анализ водно-солевой вытяжки показал, что почвенный поглощающий комплекс участка насыщен кальцием (0,48 мг-экв/ на 100 г почвы), избытка солей в почве не наблюдается и она пригодна для возделывания картофеля.
Вспашка проводилась 25 октября 2018 года плугом Lemken на глубину 30-32 см.
Гребнеобразование выполняли 28 октября 2018 года Grimme. Посадку проводили 1 апреля 2019 года. Норма посадки картофеля составляла 51 тыс. шт./га при глубине заделки клубней в гребне от 10 до 15 см и ширине междурядий, равной 0,75 м. Для посадки использовали картофелесажалку Grimme. Почва при посадке была влажной. Густота стояния составила 4-5 растений на погонный метр. Под посадку вносили NPKS дозой 300 кг/га д.в.
До всходов картофеля 26 апреля 2019 года проводилась обработка Гезагард – 3,0 кг/га, 3 мая обрабатывали Агритокс – 1,0 л/га. Участок с посадками картофеля неоднократно обрабатывался пестицидами и стимуляторами роста: 21 мая Ширлан – 0,4 л/га, Титус – 0,03 л/га, 28 мая Ридомил Голд – 2,5 кг/га и Вилиам Флекси – 0,2 л/га, 6 июня Ревус – 0,6 л/га и Изобион – 1,0 л/га, 14 июня Инфинито – 1,6 кг/га, Регент – 0,025 кг/га и Орвего дважды дозой 1,0 л/га 24 и 26 июня 2019 года. Подкормки в период вегетации картофеля проводились карбамидно-аминной смесью с оросительной водой дозой 100 кг/га дважды: 17 и 29 мая. ЖКУ с оросительной водой дозой 100 кг/га вносилось 17 июня.
Орошение картофеля весенней посадки выполнялось дождевальной машиной Valley кругового действия с шириной захвата дождём 440 м.
В ООО «Исток-1» морковь в летнем посеве возделывалась на площади 50 га В начале вегетационного периода на посевах моркови содержание питательных веществ в слое почвы 0-40 см составляло: подвижного фосфора – 37,0 мг/кг, доступного калия – 439 мг/кг. К концу вегетации содержание подвижного фосфора снизилось до 32,1 мг/кг, а подвижного калия, напротив, увеличилось до 587 мг/кг. В целом, обеспеченность этими элементами питания высокая. Почвы участка устойчивы к осолонцеванию, почвенный поглощающий комплекс достаточно насыщен кальцием (0,68 ммоль/ на 100 г почвы), избытка солей в почве нет, она пригодна для возделывания моркови.
Вспашку участка проводили 23 октября 2018 года Lemken на глубину до 32 см. В весенний период культивацию осуществляли Велрич дважды: 12 апреля на глубину 10-12 см, 20 мая на глубину 10-15 см с внесением минеральных удобрений в виде NPKS дозой 400 кг/га д.в. Фрезерование участка проводилось Базильер 21 мая на глубину 10-15 см, а гребнеобразование 5 июня – Grimme.
Посев моркови проводили с 31 мая по 3 июня нормой высева 850,0 тыс. шт./га сеялкой Агрикола на глубину 3-4 см. Морковь высевали по гребню двухстрочно. Густота стояния всходов составила 38-42 шт. на п.м.
В период вегетации посевы моркови подкармливали карбамидно-аминной смесью дозой 100 кг/га. Она вносилась 9 августа с оросительной водой. На посевах моркови применялись пестициды: Ураган – 2,0 л/га 4 июня, Гезагард – 1 л/га 24 июня, Фурор ультра – 0,7 л/га 24 июня, Гезагард – 1 л/га 26 июня, Фюзелад форте – 1,0 л/га 1 августа и Актара – 1,5 л/га 6 августа 2019 года.
Орошение посевов моркови проводилось дождевальной машиной
Valley кругового действия с шириной захвата дождем 400 м.
Кроме вышеуказанных культур в ООО «Исток-1» возделывался лук. Посевы лука занимали площадь 55 га. Возделывался гибрид «Дайтон». На участке с посевами лука содержание подвижного фосфора в слое почвы 0‑40 см в начале вегетации составило 28,4 мг/кг, обменного калия – 525,5 мг/кг. К концу вегетации содержание Р2О5 увеличилось до 37,8 мг/кг, а К2О – до 470,5 мг/кг, что свидетельствует о высокой обеспеченности питательными веществами. Результаты анализа водно-солевой вытяжки позволили установить, что почвы устойчивы к осолонцеванию, почвенный поглощающий комплекс насыщен кальцием (0,87 ммоль/ на 100 г почвы), избытка солей в почве нет и она пригодна для возделывания лука.
Вспашка участка проводилась 21 октября 2018 года плугом Lemken на глубину 30-32 см. 26 октября проводилось фрезерование Базильер на глубину 10-12 см.
Культивацию проводили 15 октября агрегатом Торид на глубину 10-15 см с одновременным внесением минеральных удобрений в виде диаммофоски дозой 500 кг/га д.в. Затем, 17 октября, проводилось фрезерование на глубину 10-12 см Базильер.
Ранней весной (25 марта) агрегатом Торид проводили культивацию на глубину 12-15 см с одновременным внесением минеральных удобрений в виде NPKS дозой 600 кг/га д.в.
Лук высевали 1 апреля 2019 года сеялкой Агрикола на глубину 2-3 см нормой 1,1 млн. шт./га. Применялся ленточный двухстрочный посев по схеме: 4×2, 8×1,5×18,75 см. Почва при посеве была влажная. Густота стояния всходов составляла 63-68 шт./м2.
24 апреля 2019 года до всходов проводилась обработка Стомп – 3,0 кг/га. Участок с посевами лука в течение вегетации неоднократно обрабатывался пестицидами и стимуляторами роста: 1 июня Ридомил Голд – 2,5 кг/га и Актара – 0,1 кг/га, 10 июня Инфинито – 1,6 л/га, 19 июня Ревус Стоп – 0,6 л/га, 27 июня и 3 июля применялся Курзат по 3,0 кг/га. Кроме того, 10 июля обработки проводились препаратом Ридомил Голд – 2,5 кг/га, 17 июля Пергаро – 5,0 кг/га и Браво – 3,0 л/га 29 июля 2019 года.
Подкормки в период вегетации лука проводились карбамидно-аминной смесью, которая вносилась четырежды вместе с оросительной водой дозой 100 кг/га: 20 и 29 мая, 5 и 28 июня, ЖКУ с оросительной водой дозой 100 кг/га вносились 17 июня.
Поливы посевов лука осуществляли дождевальной машиной Valley кругового действия. Ширина захвата дождём составляла 420 м.
Водосберегающий режим орошения картофеля летней посадки изучался на опытно-производственном участке в ООО «Золотовское» площадью 68 га. Предшественником картофеля являлся горох.
Почвы опытно-производственного участка представлены чернозёмами обыкновенными среднемощными. Почвы характеризовались следующими показателями водно-физических свойств: наименьшая влагоёмкость в слое 0,6 м составляла 28,1 %, плотность сложения – 1,33 г/см3, общая скважность в слое 0-100 см составляла 50 %, а максимальная гигроскопичность в этом слое – 10,6 %. В начале вегетации содержание подвижного фосфора в слое 0-40 см составляло 40,6 мг/кг почвы, обменного калия – 554 мг/кг, а к концу вегетации эти показатели составили 34,6 и 510 мг/кг соответственно, что свидетельствует о высокой обеспеченности питательными веществами.
Почвенный поглощающий комплекс в достаточной степени насыщен кальцием (его содержание составило 0,82 ммоль/ на 100 г почвы), что подтверждает их устойчивость к осолонцеванию. Анализ водной вытяжки показал, что избытка солей в почве нет, и она пригодна для возделывания картофеля.
При возделывании картофеля применялась общепринятая его агротехника [8].
Вспашка участка выполнялась 20 октября 2018 года на глубину до 35 см плугом Lemken. С 10 марта 2017 года проводили боронование БЗС-8 на глубину 8-10 см, затем дважды (20 и 23 апреля) осуществляли культивацию на глубину 10-12 см КПС-4. 30 мая произвели гребнеобразование Grimme RT – 4 с высотой гребня 30 см. Под первую культивацию внесли диаммофоску дозой 250 кг/га д.в., под вторую культивацию – аммофос дозой 250 кг/га д.в. Посадку картофеля сорта ВР-808 производили 25 мая 2019 года картофелесажалкой Grimme на глубину 15 см нормой 42 тыс. шт./га с шириной междурядий 75 см. Состояние почвы при посадке – влажная. Получено 4-5 растения на погонный метр.
Посадки картофеля обрабатывались пестицидами: до всходов 1 июня гезагард – 2,5 л/га, по всходам 10 июня Боксер – 2,5 л/га, 20 июня Сигнум – 0,4 кг/га и Кароген – 0,05 кг/га, 5 июля Ревус – 0,6 л/га, 20 июля Сигнум – 0,3 кг/га и Инфинито – 1,3 л/га, 30 июля Риал стомп – 0,6 кг/га, 9 августа Сигнум – 0,3 кг/га. 22 июня осуществили подкормку мочевиной дозой 250 кг/га д.в. поверхностно.
Поливы в период вегетации картофеля проводились дождевальной машиной кругового действия Reinke с шириной захвата дождём 410 м.
Из проектных данных, полученных при строительстве орошаемых участков в хозяйствах, на территории которых проводились исследования, следует, что глубина залегания уровня грунтовых вод составляет более 5‑10 м, следовательно, грунтовые воды на возделываемые сельскохозяйственные культуры влияния не оказывают. Химический состав грунтовых вод – гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевый.
Сеть наблюдательных скважин за режимом грунтовых вод на опытно-производственных участках отсутствует.
Наблюдательные скважины предназначены для наблюдений за уровнями и минерализацией грунтовых вод, степенью засоления почвы, химическим составом солей. При глубине грунтовых вод более 5 м рекомендуется выполнять замеры три раза за период вегетации. На участках с глубиной залегания грунтовых вод 3-5 м замеры проводятся три раза в месяц в течение всего года. При уровне стояния грунтовых вод менее 3 м, замеры следует проводить в течение вегетационного периода шесть раз в месяц и в осенне-зимний период три раза в месяц.
Пробы грунтовых вод на химический анализ отбираются 2-3 раза за вегетационный период. Химический анализ проводят по общепринятым методикам. Определяют степень минерализации и качественный (химический) состав грунтовых вод.
Сеть наблюдательных скважин за режимом грунтовых вод размещается на орошаемом массиве на ключевых участках с учётом почвенных характеристик, глубин залегания грунтовых вод и их минерализации. На каждых 100 га орошаемой площади необходимо устраивать одну-две скважины с соблюдением принципа равномерности размещения скважин по изучаемой территории, в том числе участков, находящихся под влиянием каналов, коллекторов и дрен.
В связи с вышеизложенным, определение глубины залегания грунтовых вод, установление их химического состава и минерализации на опытно–производственных участках не проводилось.
Подача воды для орошения в ООО «Исток – 1» и ООО «Золотовское» осуществляется по Донскому магистральному каналу из Цимлянского водохранилища. Оросительная вода в ООО «Исток-1» подаётся из Нижне-Донского канала, а в ООО «Золотовское» – из Семикаракорского канала.
При проведении поливов большое значение имеет качество используемой воды. Как правило, анализ качества оросительной воды проводится с учётом ряда показателей: минерализации, температуры, наличия взвешенных веществ, состава растворенных солей, соотношение отдельных ионов или их комбинаций. Механизмы взаимодействия между оросительной водой, почвенным раствором и твердой частью почвы весьма сложны и многообразны. Поэтому в настоящее время нет единого мнения относительно предельного содержания в оросительной воде растворённых солей и отдельных компонентов химического состава. Воды повышенной минерализации приводят к чрезмерному засолению, а слишком низкой – к чрезмерному обессоливанию и вымыванию из почв питательных веществ. Воды с неблагоприятным соотношением одно- и двухвалентных катионов вызывают осолонцевание, ощелачивание и деградацию почв [9‑12].
В наших исследованиях для определения химического состава воды, используемой для орошения земель в ООО «Исток – 1» и ООО «Золотовское», выполнялся отбор пробы в начале вегетационного периода. Результаты анализа представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав оросительной воды Донского магистрального канала, 2019 г.
| рН | Ионы, г/л | |||||||
| Cl’ | S’O4” | HCO3’ | Ca” | Mg” | Na+ | K+ | Сумма | |
| 6,85 | 0,080 | 0,133 | 0,236 | 0,044 | 0,034 | 0,029 | 0,003 | 0,559 |
Анализ представленных в таблице 1 данных позволил установить, что вода Цимлянского водохранилища, используемая для полива сельскохозяйственных культур, пригодна для орошения, поскольку её минерализация составляет 0,63 г/л, рН равен 6,85.
1.4 Схема опытов и методики исследований
Исследования по разработке водосберегающих режимов орошения кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, моркови летнего посева и лука включали фенологические наблюдения за растениями, за динамикой влажности почвы, определение водно-физических свойств почвы, отбор почвенных образцов на агрохимический анализ, определение качества оросительной воды, учет урожая, оценку эффективности возделывания исследуемых сельскохозяйственных культур.
Полевые исследования проводились в ООО «Исток – 1» и ООО «Золотовское» и предусматривали следующие варианты: на опытно-производственных участках выполнялось снижение поливной нормы на 15 % и 30 % в критические фазы вегетации сельскохозяйственных культур; в производственных посевах использовался разработанный ранее оптимальный режим орошения.
Полевые исследования выполнялись в соответствии с общепринятыми методиками [13‑18]. В процессе исследований проводились следующие наблюдения и учёты:
1) Определение полноты всходов, густоты стояния растений, а также фенологические наблюдения в соответствии с общепринятыми методиками [15].
2) В течение вегетации растений отмечались фазы их развития.
3) Наблюдения за динамикой роста и развития растений [15].
Учет урожая проводили методом сплошной уборки со всей площади делянок.
Водно-физические свойства почвы (плотность сложения почвы, общая пористость и наименьшая влагоемкость) определяли по методике, изложенной в «Мелиоративном почвоведении» (В.С. Астапов) [16].
Плотность сложения почвы определяли методом режущего кольца по Качинскому.
Общую пористость рассчитывали по формуле:
(1)
Р – общая пористость, %;
α1 – плотность сложения почвы, т/м3;
α2 – плотность твёрдой фазы почвы, т/м3.
Наименьшую влагоемкость определяли методом затопления площадок.
Анализы почвенных образцов для агрохимической характеристики участка и определения динамики питательных веществ в почве выполнялись в испытательной учебно-научной мелиоративной лаборатории НИМИ Донской ГАУ.
Почвенные образцы для анализов отбирали по слоям: 0-0,2; 0,2-0,4; 0,4-0,6; 0,6-0,8; 0,8-1,0 м.
Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом, образцы отбирали через 10 см на глубину активного слоя через каждые 10 дней, а также перед поливом, через сутки после проведения полива и выпадения осадков более 5 мм.
Расчет поливной нормы производили по формуле А.Н. Костякова [18]:
(2)
m – поливная норма, м3/га;
α – плотность сложения почвы в слое Н, т/м3;
Н – расчетный слой почвы, м;
НВ – наименьшая влагоемкость, % от массы сухой почвы;
βН – влажность почвы перед поливом, % от массы сухой почвы.
Расчет использования почвенных запасов влаги производили по формуле:
(3)
W – почвенные влагозапасы, м3/га;
Н – слой почвы, м;
α – плотность сложения почвы, т/м3;
β1 – влажность почвы в слое Н в весенний период, % от массы сухой почвы;
β2 – влажность почвы в слое Н в осенний период, % от массы сухой почвы.
Водопотребление кормовых культур определяли методом водного баланса с учетом запаса влаги в почве в начале и конце вегетации, оросительной нормы и осадков за вегетационный период по формуле:
Т + Э = Wо + Р + М – W, (4)
Т – транспирация растений, м3/га;
Э – испарение с поверхности почвы, м3/га;
Wo – запас влаги в почве в начале вегетации, м3/га;
Р – сумма выпавших осадков за вегетационный период, м3/га;
М – оросительная норма, м3/га;
W – остаточный запас влаги в почве в конце вегетации, м3/га.
Коэффициент водопотребления рассчитывали по формуле:
(5)
К – коэффициент водопотребления, м3/т;
Е – суммарное водопотребление, м3/га;
У – урожайность, т/га.
Математическую обработку экспериментальных данных производили по методике Б.А. Доспехова [13].
2 НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА АКТИВНОГО СЛОЯ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
2.1 Обоснование активного слоя почвы исследуемых сельскохозяйственных культур
При обосновании водного режима одним из основных показателей является расчётный слой почвы, который зависит от орошаемой сельскохозяйственной культуры, фазы её развития, глубины распространения корневой системы, а также от литологического строения толщи аэрации [19].
В нашей стране накоплен огромный опыт по изучению накопления корневой системы сельскохозяйственными культурами и распределения её по почвенным горизонтам на орошаемых землях [20‑28]. Многочисленными исследованиями установлено, что для кукурузы на зерно принято считать активным, а при расчёте поливной нормы – расчётным слой 0-60 см, так как в этом слое сосредоточена основная масса её корневой системы (до 90 %). Для лука при орошении дождеванием расчётным считается слой 0-50 см, для картофеля и моркови – 0-60 см.
В наших исследованиях на опытно-производственных участках для каждой изучаемой сельскохозяйственной культуры (кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, моркови и лука) в расчётном слое определялась влажность почвы, которая затем учитывалась при установлении сроков полива.
Результаты наблюдений за динамикой влажности почвы также использовались для составления оперативных сводок и прогнозирования влагообеспеченности исследуемых сельскохозяйственных культур по периодам их роста и развития.
2.2 Результаты исследований водно-физических и агрохимических свойств почв
При проведении исследований по разработке водосберегающих режимов орошения определялись водно-физические и агрохимические свойства почв опытно-производственных участков.
Образцы почвы для исследования водно-физических характеристик опытно-производственных участков отбирались согласно существующим методикам [29]. Исследования выполнялись в учебно-научной мелиоративной лаборатории НИМИ Донской ГАУ.
Водно-физические свойства почв (водоудерживающую способность, общая пористость, наименьшую влагоёмкость, плотность сложения, плотность твёрдой фазы) определяли по методике, изложенной в «Общем почвоведении» (Мамонтов В. Г. и др. [30]).
Водоудерживающая способность – свойство почвы удерживать от стекания воду, содержащуюся в ней, под влиянием силы тяжести сорбционными и капиллярными силами.
Водоудерживающая способность почв опытных участков в слоях 0-40; 0-50; 0-60; 0-80 и 0-100 см соответственно составила: в ООО «Исток-1» – 29,7; 28,3; 28,1; 27,2 и 26,5 %; в ООО «Золотовское» – 29,7; 28,3; 28,1; 27,2 и 26,5 %.
Влагоёмкостью почвы называется наибольшее количество воды, которое способна удержать почва. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почве, различают пять видов влагоёмкости (максимальную адсорбционную, максимальную молекулярную, предельную полевую или наименьшую, капиллярную и полную), из которых основными являются наименьшая, капиллярная и полная.
При проведении исследований по разработке водосберегающих режимов орошения основных сельскохозяйственных культур в условиях дефицита водных ресурсов на мелиорированных землях юга России определялись влагозапасы в почве в начале и конце вегетационного периода, а также рассчитывались поливные нормы для каждой культуры с использованием показателей наименьшей влагоёмкости.
Наименьшая влагоёмкость (НВ) даёт представление о наибольшем количестве воды, которое может удержать почва после стекания гравитационной влаги при глубоком залегании грунтовых вод. НВ зависит от содержания гумуса в почве, её оструктуренности и гранулометрического состава. В тяжёлых хорошо оструктуренных почвах с высоким содержанием гумуса её значения могут достигать 40-50 %, в малогумусных песках – 5-10 %.
При проведении исследований НВ определяли на каждом опытно-производственном участке методом затопления площадок согласно существующим методикам [29, 31]. Результаты определения НВ почв для каждого опытно-производственного участка по горизонтам 0-40; 0-60; 0-80; 0-100 см представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Показатели наименьшей влагоёмкости почвы (%) на объектах проведения исследований, 2019 г.
| Горизонт, см |
Сельскохозяйственные предприятия | |
|---|---|---|
| ООО «Исток-1» | ООО «Золотовское» | |
| 0-40 | 29,7 | 29,7 |
| 0-50 | 28,3 | 28,3 |
| 0-60 | 28,1 | 28,1 |
| 0-80 | 27,2 | 27,2 |
| 0-100 | 26,5 | 26,5 |
Анализ представленных в таблице 2 результатов позволил установить, что по отношению к скважности на всех опытно-производственных участках полученные значения влагоёмкости считаются благоприятными для роста и развития растений, так как они составляют 53-55 % от скважности почвы. Известно, что если наименьшая влагоёмкость составляет 70-80 % от скважности, то такое значение влагоёмкости считается благоприятным для развития растений, если 80-90 % – посредственным, свыше 90 % – неудовлетворительным [32‑34].
Под плотностью сложения почвы понимают массу единицы объёма абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Она выражается в г/см3, т/м3 и т.д. Плотность сложения почв изменяется в широких пределах и зависит от характера взаимного расположения в пространстве частиц и агрегатов почвы. Также плотность сложения почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, характера структуры почвы и содержания органического вещества.
Для определения плотности сложения почвы применяют ряд методов (буровой, фиксажный, метод вытеснения жидкостей и т.д.), но на практике наиболее часто используется буровой.
В наших исследованиях плотность сложения почв определялась буровым методом с использованием бура конструкции Д.И. Колесникова, представляющего собой аналог буров Копецкого и Андриянова с модифицированной конструкцией рабочей части цилиндра. Бур Д.И. Колесникова позволяет путём «надавливания», без подготовки шурфа, со значительной глубины производить выемку образцов почвогрунта ненарушенной структуры. Буром Д.И. Колесникова пользуются для определения плотности всех почвогрунтов, за исключением лёгких песчаных, супесчаных и сильно пересушенных.
При проведении исследований на опытно-производственных участках плотность сложения определялась в начале вегетационного периода сельскохозяйственных культур, так как почва в это время была влажная и не пересушенная (влажность почвы составляла более 75 % НВ).
Показатели плотности сложения почв опытно-производственных участков приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Показатели плотности сложения почв (г/см3) опытно-производственных участков объектов проведения исследований, 2019 г.
| Горизонт, см | Сельскохозяйственные предприятия | |
|---|---|---|
| ООО «Исток-1» | ООО «Золотовское» | |
| 0-40 | 1,30 | 1,30 |
| 0-50 | 1,32 | 1,32 |
| 0-60 | 1,33 | 1,33 |
| 0-80 | 1,36 | 1,36 |
| 0-100 | 1,37 | 1,36 |
В настоящее время на основании принятой оценки физических свойств, почвы с показателями плотности 1,2-1,3 г/см3 считаются уплотнёнными, 1,3-1,4 г/см3 – сильно уплотнёнными. В результате анализа представленных в таблице 3 показателей установлено, что почвы опытно–производственных участков можно охарактеризовать как сильно уплотнённые.
Орошение изменяет условия питания растений: нитраты, передвигаясь в зону распространения активной корневой системы, его улучшают. Однако при поливах чрезмерно большими нормами нитраты вымываются за пределы этой зоны, и азотное питание ухудшается. Растворимые соединения фосфора и калия также могут вымываться на глубину, что способствует окультуриванию ниже расположенных слоёв. Так как почва обладает буферностью к растворимым фосфатам, изменение их концентрации в активном слое почвы под влиянием орошения несущественно. Содержание калия в почвенном растворе в зависимости от влажности изменяется более заметно. Все перечисленные процессы влияют на питательный режим и агрохимические свойства почвы. Для получения наибольшего эффекта от орошения необходимо соблюдать высокий уровень агротехники возделываемых сельскохозяйственных культур при обеспечении оптимальных питательного и водного режимов почвы [16].
Как известно, основными показателями плодородия почв являются запасы питательных веществ – N, P, K. При этом обеспеченность почвы питательными веществами выражается только по отношению к конкретной сельскохозяйственной культуре [16].
В наших исследованиях на опытно-производственных участках при оптимальном режиме орошения, при снижении поливной нормы на 15 % и при снижении поливной нормы на 30 % в начале и в конце периода вегетации каждой изучаемой сельскохозяйственной культуры отбирались почвенные образцы в соответствии с существующими рекомендациями (рисунки 7 – 13).
Рисунок 7 – Отбор почвы на содержание питательных веществ
в начале вегетации, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 8 – Отбор почвы на содержание питательных веществ
в начале вегетации, ООО «Золотовское», 2019 год
Рисунок 9 – Отбор почвы на содержание питательных веществ
в конце вегетации кукурузы на зерно, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 10 – Отбор почвы на содержание питательных веществ в конце вегетации картофеля весенней посадки, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 11 – Отбор почвы на содержание питательных веществ
в конце вегетации лука, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 12 – Отбор почвы на содержание питательных веществ
в конце вегетации моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
Содержание питательных веществ (NO3, P2O5, K2O) в почве определялось для пахотного (0-20 см) и подпахотного (20-40 см) горизонтов почвы. Полученные почвенные образцы затем передавались в учебно-научную мелиоративную лабораторию НИМИ Донской ГАУ для проведения анализов на содержание питательных веществ. Результаты проведённых анализов приведены на рисунках 14‑28 и в приложении Б.
Рисунок 13 – Отбор почвы на содержание питательных веществ в конце вегетации картофеля летней посадки, ООО «Золотовское», 2019 год
Рисунок 14 – Динамика питательных веществ в почве на посевах кукурузы
на зерно, мг/кг, оптимальный режим орошения, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 15 – Динамика питательных веществ в почве на весенних посадках картофеля, мг/кг, оптимальный режим орошения, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 16 – Динамика питательных веществ в почве на посевах лука, мг/кг, оптимальный режим орошения, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 17 – Динамика питательных веществ в почве на посевах моркови, мг/кг, оптимальный режим орошения, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 18 – Динамика питательных веществ в почве
на летних посадках картофеля, мг/кг, оптимальный режим орошения,
ООО «Золотовское», 2019 год
Рисунок 19 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
кукурузы на зерно, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 15 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 20 – Динамика питательных веществ в почве на весенних посадках картофеля, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 15 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 21 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
лука, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 15 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 22 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
моркови, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 15 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 23 – Динамика питательных веществ в почве на летних
посадках картофеля, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы
на 15 %, ООО «Золотовское», 2019 год
Рисунок 24 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
кукурузы на зерно, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 30 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 25 – Динамика питательных веществ в почве на весенних
посадках картофеля, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 30 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 26 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
лука, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 30 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 27 – Динамика питательных веществ в почве на посевах
моркови, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы на 30 %,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 28 – Динамика питательных веществ в почве на летних
посадках картофеля, мг/кг, вариант со снижением поливной нормы
на 30 %, ООО «Золотовское», 2019 год
Анализ представленных показателей содержания питательных веществ позволил сделать вывод, что почвы опытно-производственных участков в начале вегетационного периода были хорошо обеспечены нитратным азотом. Так, на посевах лука содержание NO3 в горизонтах 0-20 см и 20-40 см составляло 27,7 и 22,4 мг/ 100 г почвы соответственно, на картофеле летней посадки – 21,8 и 17,1 мг/ 100 г почвы, на посевах кукурузы – 10,6 мг/ 100 г почвы во всех рассматриваемых горизонтах. Менее обеспечены азотом были летние посевы моркови. Здесь содержание NO3 в горизонтах 0-20 см и 20-40 см в начале вегетации составило 9,1 и 7,6 мг/100 г почвы соответственно. Самые низкие показатели отмечались на посевах картофеля весенней посадки в ООО «Исток-1»: в горизонте 0-20 см – 7,7 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 7,0 мг/ 100 г почвы.
Анализ показателей содержания Р2О5 в почвах опытно-производственных участков позволил отметить высокую обеспеченность посевов исследуемых культур в начале периода вегетации данным элементом минерального питания. На посевах кукурузы на зерно содержание Р2О5 в горизонтах 0-20 см и 20-40 см почвенного профиля в начале вегетационного периода составляло 45,3 и 36,3 мг/100 г почвы, на летних посадках картофеля – 44,7 и 36,6 мг/100 г почвы, на посевах моркови – 38,7 и 35,3 мг/100 г почвы соответственно. На картофеле весенней посадки в ООО «Исток-1» в начале вегетации содержание Р2О5 в горизонтах 0-20 см и 20-40 см составляло 33,6 и 37,0 мг/100 г почвы соответственно. В начале периода вегетации на посевах моркови в горизонтах 0-20 см и 20-40 см содержание Р2О5 составляло 38,7 и 35,3 мг/100 г почвы соответственно.
Также оценивалась обеспеченность почв опытно-производственных участков обменным калием в начале вегетационного периода. Анализ представленных данных позволил установить высокое содержание К2О в почвах. Наибольшие показатели отмечались на опытном участке в ООО «Золотовское», где возделывался картофель летней посадки: в горизонте 0-20 см – 568,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 540,4 мг/ 100 г почвы. Высоким содержанием К2О также характеризовался участок, занятый посевами кукурузы. Здесь в начале вегетации содержание обменного калия в рассматриваемых почвенных горизонтах составило: 536,0 и 430,1 мг/100 г почвы соответственно. Несколько ниже было содержание К2О в горизонте 0-20 см на посевах лука – 506,2 мг/ 100 г почвы. В горизонте 20-40 см на данном опытно-производственном участке содержание обменного калия составило 544,7 мг/ 100 г почвы. Наиболее низкие значения наблюдались в горизонте 0-20 см на участках, занятых под картофель весенней посадки и посевы моркови: 460,0 мг/ 100 г почвы и 432,0 мг/ 100 г почвы соответственно. На участке, занятом картофелем весенней посадки, в горизонте 20-40 содержание обменного калия было более высоким, чем в верхнем горизонте – 578,0 0 мг/ 100 г почвы. Аналогичная ситуация наблюдалась и на участке, где возделывали морковь.
Содержание питательных веществ в почвах опытно-производственных участков определялось в конце вегетации на всех вариантах опыта: с оптимальным режимом орошения и с применением водосберегающих режимов, предусматривающих снижение величин поливных норм на 15 % и 30 %. На всех вариантах опыта при возделывании изучаемых сельскохозяйственных культур минеральные удобрения вносили в соответствии с используемыми в хозяйствах технологическими картами.
Так, на посевах кукурузы на зерно в ООО «Исток-1» в конце вегетации содержание нитратного азота было максимальным на варианте опыта со снижением величины поливной нормы на 30 %: в горизонте 0-20 см –
7,6 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,5 мг/ 100 г почвы. Несколько ниже были эти показатели на варианте со снижением на 15 % – 7,3 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,2 мг/ 100 г почвы соответственно. Наименьшие показатели были установлены на варианте с оптимальным режимом орошения кукурузы: в горизонте 0-20 см – 7,0 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 4,3 мг/ 100 г почвы. Аналогичная ситуация наблюдалась и на других опытно-производственных участках, где возделывались изучаемые сельскохозяйственные культуры картофель весенней и летней посадки, лук и морковь.
Более высокая обеспеченность почв опытно-производственных участков подвижным фосфором к концу вегетации сельскохозяйственных культур также отмечалась на вариантах, где применялось водосбережение. Так, на посевах кукурузы на зерно, наиболее высокие значения были установлены на варианте, где поливы проводились сниженными на 30 % нормами: в горизонте 0-20 см – 59,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 52,1 мг/ 100 г почвы. Несколько хуже были обеспечены подвижным фосфором к концу вегетационного периода участки, где поливы кукурузы проводили сниженными на 15 % нормами. Здесь содержание Р2О5 составляло: в горизонте 0-20 см – 57,6 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 49,3 мг/ 100 г почвы. Наименьшие показатели были зафиксированы на варианте с оптимальным режимом орошения кукурузы: в горизонте 0-20 см – 54,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 46,7 мг/ 100 г почвы. Аналогичная ситуация наблюдалась и на других изучаемых культурах.
Почвы участков, где применяли водосберегающие режимы орошения кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови, также были лучше обеспечены обменным калием по сравнению с вариантом, где поливы проводили оптимальными нормами.
Таким образом, анализ представленной информации позволил установить, что к концу вегетации почвы опытно-производственных участков, где применялись водосберегающие режимы орошения, были более обеспечены питательными веществами, чем почвы, на которых возделывались культуры, орошаемые оптимальными поливными нормами.
Также на опытно-производственных участках производился отбор почвенных образцов для определения солевого состава водной вытяжки в соответствии с общепринятыми методиками [32]. Анализы проводились в учебно-научной мелиоративной лаборатории НИМИ Донской ГАУ.
Сроки отбора образцов для анализа суммы солей (ионов) и содержания ионов в водной вытяжке назначаются в зависимости от степени засоления почвы. При сильном засолении образцы отбираются четыре раза в год (весной, до и после поливов, и осенью). При среднем и слабом засолении отбор почвенных образцов производится два раза в год (весной и осенью). В случае, если почвы не засолены, отбор проб проводят один раз в год (в начале вегетационного периода) [32]. В наших исследованиях отбор почвенных образцов проводился в начале периода вегетации.
Анализ представленных данных позволил установить, что рассматриваемые почвенные образцы характеризуются невысоким содержанием солей (в т.ч. токсичных) как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах, следовательно, мелиоративное состояние опытно-производственных участков можно оценить как благополучное. Почвы опытно-производственных участков вполне пригодны для возделывания сельскохозяйственных культур.
Поскольку в соответствии с представленными данными, почвы опытно-производственных участков характеризуются благоприятным мелиоративным состоянием по содержанию водно-растворимых солей, процессов осолонцевания не наблюдается, отбор почвенных образцов проводился однократно – только в начале вегетационного периода исследуемых сельскохозяйственных культур.
2.3 Результаты исследований динамики влажности почв
Содержание влаги в почве в определённый момент времени, в определённом горизонте почвенного профиля конкретной точки орошаемого поля иллюстрирует такая количественная характеристика как влажность почвы. Влажность почвы может выражаться в процентах от массы сухой почвы, её объёма, пористости или наименьшей влагоёмкости [32].
Влажность почвы постоянно изменяется во времени, поэтому только систематическое наблюдение за её динамикой, т.е. режимом влажности, позволяет выявить потребность растений во влаге в отдельные периоды их роста и развития [15, 32]. Поскольку влажность почвы – это результирующая целого ряда процессов, оказывающих влияние на её состояние (осадки, полив, испарение, инфильтрация, транспирация, капиллярный подъём грунтовых вод, поверхностный сток и др.), большей частью взаимосвязанных с физическими свойствами почвогрунтов, крайне важен постоянный контроль над запасами влаги на орошаемых землях. Результаты исследований динамики влажности используют для определения запасов влаги в почве, расчёта величины поливной нормы, а также для установления оптимальных сроков полива сельскохозяйственных культур.
В настоящее время применяются разные способы определения влажности почвы. Однако, наиболее точным и широко апробированным является термостатно-весовой способ определения влажности почвы.
Глубина, до которой необходимо определять влажность почвы, определяется целями исследования. В наших исследованиях наблюдения за влажностью почвы проводились в активном (расчётном) слое почвы, который на посевах кукурузы на зерно, картофеля и моркови составлял 0,6 м, на посевах лука – 0,5 м. В наших исследованиях при определении влажности почвы термостатно – весовым методом почвенные образцы отбирались через 0,1 м до глубины расчётного слоя почвенным буром до и через сутки после проведения поливов, а также после выпадения осадков более 5 мм, в день посева и уборки в трёхкратной повторности, а затем высушивались до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 1050С (рисунки 29-33).
Наблюдения за динамикой влажности почвы проводились в периоды вегетации кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови на всех опытно-производственных участках на всех вариантах опыта: при использовании оптимального режима орошения, при снижении поливной нормы на 15 % и на 30 %.
Многочисленными исследованиями установлено, что правильное регулирование влагообеспеченности активного слоя почвы позволяет обеспечить высокую продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур, в том числе кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови.
Рисунок 29 – Отбор почвы на влажность на посевах кукурузы,
ООО «Исток-1», 2019 год
Анализ результатов исследований по данному вопросу позволил отметить, что наиболее высокая продуктивность сельскохозяйственных культур достигается при поддержании предполивной влажности почвы в активном слое в пределах 75-80 % НВ [8].
Рисунок 30 – Отбор почвы на влажность на посевах картофеля,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 31– Отбор почвы на влажность на посевах лука,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 32 – Отбор почвы на влажность на посевах моркови,
ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 33 – Отбор почвы на влажность на посевах картофеля,
ООО «Золотовское», 2019 год
Анализ показателей динамики влажности почв на опытно-производственных участках, приведённый на рисунках 34‑38 и в приложениях В, Г, Д, позволил установить уровень влагообеспеченности кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови на каждом изучаемом варианте.
Наблюдения за динамикой влажности кукурузы на зерно, поливаемой дождевальной машиной «Valley» кругового действия, проводились на опытно-производственном участке в ООО «Исток-1» с 23.04 до полной спелости (24.09) на всех вариантах полевого опыта.
За вегетационный период на посевах кукурузы на зерно выпало 162,0 мм атмосферных осадков. В течение периода вегетации осадки распределялись неравномерно. В мае осадки наблюдались 9, 10, 23, 25 и 26 мая. Общее количество выпавших в этом месяце осадков составило 54,0 мм. В июне осадков не наблюдалось. В июле выпало 70,0 мм осадков: 12, 13, 16, 25, 26, 27 и 31 июля. Август характеризовался малым количеством осадков – 6,0 мм, которые выпали 4 числа. В первой декаде сентября осадков не наблюдалось. Они выпали 18 и 22 сентября в количестве 24,0 мм и 8,0 мм соответственно. Дефицит естественной влагообеспеченности на посевах кукурузы на зерно восполнялся проведением вегетационных поливов.
На варианте, где применялся оптимальный режим орошения, было проведено 10 вегетационных поливов. Оросительная норма составила 3900 м3/га. На вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 % также было дано по 10 вегетационных поливов. Величины оросительных норм при применении водосберегающих режимов орошения составили: на варианте со снижением на 15 % – 3600 м3/га, на варианте со снижением на 30 % – 3300 м3/га.
Следует отметить, что на вариантах опыта, где применялись водосберегающие режимы орошения, снижение величин поливных норм проводилось дифференцированно. С начала вегетации кукурузы на зерно и до наступления фазы «выбрасывание метёлки» поливные нормы выдавались в полном объеме, а далее их величины уменьшались на 15 % и 30 % в связи с возникновением «пикового» спроса на оросительную воду. Применение дифференцированного подхода к определению величин поливных норм водосберегающих режимов орошения позволило сэкономить оросительную воду. На варианте опыта со снижением величин поливных норм на 15 % за период вегетации было подано на 8 % меньше, а на варианте, где поливные нормы были снижены на 30 % – на 15 % меньше оросительной воды на 1 га, чем на варианте, где применялся оптимальный режим орошения кукурузы на зерно.
Предполивной порог влажности почвы в слое 0-60 см на посевах кукурузы на зерно на варианте с оптимальным режимом орошения поддерживался в пределах 68 – 73 % НВ, на варианте, где поливные нормы снижались на 15 % – 64 – 70 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 62 – 69 % НВ (рисунок 34).
На опытно-производственном участке в ООО «Исток-1» на всех вариантах опыта на картофеле весенней посадки, поливаемом дождевальной машиной «Valley» кругового действия, наблюдения за динамикой влажности почвы выполнялись в период с 23.04 по 22.07. За период вегетации картофеля выпало 124,8 мм осадков. Они распределялись по месяцам вегетационного период неравномерно, в связи с чем дефицит естественной влагообеспеченности покрывался проведением вегетационных поливов.
За период вегетации картофеля весенней посадки на всех вариантах опыта было проведено по 18 поливов. На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма составила 5320 м3/га, на варианте, где поливные нормы снижались на 15 % – 4720 м3/га, а на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 4120 м3/га. Снижение величин поливных норм на вариантах с водосберегающими режимами орошения проводилось дифференцированно. С начала вегетационного периода на посадки картофеля подавались полные величины поливных норм. С 4.06 поливы проводились сниженными поливными нормами на 15 % и 30 % соответственно по вариантам опыта. Растения в этот период находились в фазе «бутонизация».
52
Рисунок 34 – Динамика влажности почвы на посевах кукурузы на зерно, ООО «Исток-1», 2019 год
Экономия оросительной воды на варианте, где поливы проводились сниженными на 15 % поливными нормами, составила 11 %, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 23 %.
На посадках картофеля влажность почвы в слое 0-60 см на варианте опыта с оптимальным режимом орошения поддерживалась в пределах от 75 до 93 % НВ, на варианте со снижением поливных норм на 15 % – от 74 до 89 %, на варианте со снижением поливных норм на 30 % – от 72 до 85 % НВ соответственно (рисунок 35).
В ООО «Исток-1» на опытно-производственном участке на всех вариантах опыта проводились наблюдения за динамикой влажности почвы на посевах лука. Полив лука производился дождевальной машиной «Valley» кругового действия. Изучение динамики влажности почвы проводилось в течение всего вегетационного периода – с 23.04 по 08.08 2019 г.
Сумма выпавших атмосферных осадков за период вегетации составила 167,8 мм. Дефицит естественной влагообеспеченности восполнялся проведением вегетационных поливов.
В течение вегетационного периода на всех вариантах было произведено по 30 поливов. На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма составила 6120 м3/га, на варианте, где поливные нормы снижались на 15 % – 5590 м3/га, а на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 5060 м3/га. Снижение величин поливных норм на вариантах с водосберегающими режимами орошения проводилось дифференцированно. Поливы сниженными на 15 % и 30 % поливными нормами проводились со второй половины июня. К этому периоду растения лука находились в фазе «5-6 лист». На вариантах, где применялось водосбережение, уменьшение величин оросительных норм составило: при снижении поливных норм на 15 % – 9 %, при снижении поливных норм на 30 % – 17 %. Влажность почвы в активном слое (0-50 см) лука на варианте опыта с оптимальным режимом орошения поддерживалась в пределах от 70 до 91 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – от 68 до 86 %, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – от 64 до 79 % НВ соответственно (рисунок 36).
54
Рисунок 35 – Динамика влажности почвы на весенних посадках картофеля, ООО «Исток-1», 2019 год
55
Рисунок 36 – Динамика влажности почвы на посевах лука, ООО «Исток-1», 2019 год
В ООО «Исток-1» на вариантах опыта в условиях опытно-производственного участка изучалась динамика влажности моркови летнего посева, орошаемой дождевальной машиной «Valley» кругового действия. Наблюдения за динамикой влажности проводились в активном слое почвы 0-60 см в течение всего вегетационного периода: с 29.05 до 24.09. За период вегетации на посевах моркови выпало 108,0 мм осадков. Дефицит естественной влагообеспеченности восполнялся проведением вегетационных поливов.
За период вегетации на посевах моркови был проведён 41 полив. Оросительная норма на варианте, где применялся оптимальный режим орошения, была равна 5740 м3/га. На варианте, где поливали сниженными на 15 % нормами, оросительная норма составила 5380 м3/га. На варианте, где нормы снижали на 30 %, оросительная норма была равна 5020 м3/га.
На посевах моркови водосберегающие поливные нормы также назначались дифференцированно. Поливы сниженными на 15 % и 30 % нормами начинали с 12.08. В это время растения моркови находились в фазе «образование корнеплода». На вариантах с водосберегающими режимами орошения величина оросительной нормы уменьшилась: при снижении величин поливных норм на 15 % – на 6 %, при снижении на 30 % – на 13 %.
На посевах моркови влажность почвы в активном слое (0-60 см) поддерживалась за счёт проведения поливов и выпавших осадков и находилась: на варианте с оптимальным режимом орошения – в пределах 75‑88 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 73‑84 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 72‑81 % НВ (рисунок 37).
Динамика влажности исследовалась также в ООО «Золотовское» на картофеле летней посадки, поливаемом дождевальной машиной Reinke кругового действия. Наблюдения за динамикой влажности почвы на всех вариантах опыта в условиях опытно-производственного участка выполнялись с начала вегетации картофеля (4.06) до достижения полной спелости (10.09) (проведение учёта биологической урожайности).
57
Рисунок 37 – Динамика влажности почвы на посевах моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
За период вегетации картофеля количество выпавших осадков составило 104,5 мм. Осадки по месяцам вегетационного периода распределялись крайне неравномерно: в июле выпала вся сумма, т.е. 104,5 мм, в остальные месяцы осадков не наблюдалось.
Для восполнения дефицита естественной влагообеспеченности в течение периода вегетации картофеля летней посадки на всех вариантах опыта было проведено по 18 поливов.
На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма картофеля была равна 4650 м3/га, на вариантах со снижением величин поливных норм она составила: при снижении на 15 % – 4134 м3/га, при снижении на 30 % – 3615 м3/га. На вариантах, применялось водосбережение, снижение величин поливных норм проводилось с конца июня, когда растения находились в фазе «бутонизация». Полив сниженными нормами осуществлялся до 03.09. Применяемое дифференцированное снижение поливных норм (на 15 % и на 30 %) позволило уменьшить величины оросительных норм на вариантах с водосберегающими режимами орошения на 11 % и 22 % соответственно.
В течение всего периода вегетации на летних посадках картофеля влажность почвы поддерживалась на варианте с оптимальным режимом орошения – от 70 до 83 % НВ, на варианте со снижение величин поливных норм на 15 % – от 67 до 78 % НВ, на варианте со снижение величин поливных норм на 30 % – от 65 до 74 % НВ (рисунок 38).
Таким образом, на основании анализа представленной динамики влажности почвы установлено, что на вариантах, где применялся оптимальный режим орошения, влажность почвы на посевах кукурузы на зерно, не опускалась ниже 68 % НВ, на картофеле весенней и летней посадки – 75 % и 70 % НВ соответственно, на посевах лука – 70 % НВ, на посевах моркови – 75 % НВ. На вариантах, где проводилось дифференцированное снижение величин поливных норм на 15 %, влажность почвы поддерживалась не ниже: на посевах кукурузы на зерно – 64 % НВ, на картофеле весенней и летней
59
Рисунок 38 – Динамика влажности почвы на летних посадках картофеля, ООО «Золотовское», 2019 год
посадки – 74 % и 67 % НВ соответственно, на посевах лука – 68 % НВ, на посевах моркови – 73 % НВ. На вариантах опыта со снижением величин поливных норм на 30 % влажность почвы поддерживалась в пределах: на посевах кукурузы – 62‑69 % НВ, на картофеле весенней и летней посадки – 72‑85 % НВ и 65‑74 % НВ соответственно, на посевах лука – 64‑79 %, на посевах моркови – 72‑81 %.
2.4 Влияние водного режима почв на факторы жизнедеятельности растений
Под водным режимом почв понимается совокупность явлений поступления влаги в почву, её передвижения, изменений физического состояния и расходования из почвы. Водный режим почвы – совокупность явлений, определяющих изменение во времени соотношения между различными элементами водного баланса почвы, а также использование растениями почвенной влаги. Орошение является одним из основных методов регулирования водного режима почв. При этом оптимизация водного режима в активном слое почвы достигается своевременными поливами с увлажнением почвогрунта на глубину расположения основной массы корневой системы сельскохозяйственных культур [33, 34]. Главным условием повышения эффективности использования оросительной воды является согласование водного режима с другими факторами жизнедеятельности растений, что вытекает из закона равнозначимости факторов и незаменимости одного другим [33, 34].
Водный режим кукурузы на зерно в ООО «Исток-1» на всех вариантах опыта обеспечивался проведением 10 вегетационных поливов. На варианте, где применялся оптимальный режим орошения, оросительная норма составила 3900 м3/га. На вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 % величины оросительных норм составили 3600 м3/га и 3300 м3/га соответственно. Влажность почвы в течение вегетационного периода кукурузы на зерно поддерживалась в активном слое почвы 0‑60 см: при оптимальном режиме орошения – в пределах 68‑73 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 64‑70 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 62‑69 % НВ.
В период вегетации кукурузы проводились наблюдения за ростом и развитием растений и датами наступления основных фаз вегетации. Результаты наблюдений приведены на рисунках 39, 40 и в приложениях E, Ж.1.
Рисунок 39 – Измерение линейного роста кукурузы на зерно,
ООО «Исток-1», 2019 год
Анализ представленной информации позволил установить, что на всех вариантах (при оптимальном режиме орошения и на вариантах с водосбережением) вегетационный период кукурузы на зерно длился 145 дней. С начала вегетации кукурузы на зерно и до наступления фазы «выбрасывание метёлки» на всех вариантах опыта поливные нормы выдавались полностью, а затем их величины уменьшались на 15 % и 30 % в связи с возникновением «пикового» спроса на оросительную воду. В связи с этим, начиная с фазы «выбрасывание метёлки» наблюдались некоторые отличия в наступлении фаз вегетации растений кукурузы. Фаза «полной спелости» раньше наступила у растений на варианте со снижением величины поливной нормы на 30 % (08.09), затем на варианте со снижением величины поливной нормы на 15 % (11.09), на варианте с оптимальным режимом орошения растения кукурузы достигли этой фазы 14.09. Уборка кукурузы на зерно на опытно-производственном участке на всех вариантах опыта была проведена 24.09.
Рисунок 40 – Динамика линейного роста кукурузы на зерно,
ООО «Исток-1», 2019 год
Водный режим почвы оказал влияние на рост и развитие растений кукурузы. Наибольший линейный рост растений изучаемой культуры был зафиксирован на варианте с оптимальным режимом орошения. В фазу «цветение» высота растений кукурузы здесь в среднем составляла 278 см, что на 8 см и 10 см превышало показатели вариантов со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % соответственно.
Водный режим картофеля весенней посадки в ООО «Исток-1», возделываемого на опытно-производственном участке, обеспечивался проведением 18 вегетационных поливов на всех вариантах опыта. На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма составила 5320 м3/га, на варианте, где поливные нормы снижались на 15 % – 4720 м3/га, а на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 4120 м3/га.
Влажность почвы в слое 0‑60 см на варианте, где применялся оптимальный режим орошения поддерживалась 75‑93 % НВ, на варианте со снижением поливных норм на 15 % – от 74 до 89 %, на варианте со снижением на 30 % – от 72 до 85 % НВ соответственно.
При проведении полевых исследований в течение периода вегетации картофеля весенней посадки проводились наблюдения за датами наступления основных фаз развития данной культуры, изучались рост и развитие растений (рисунки 41, 42, приложения Е, Ж.2).
Назначение величин поливных норм в наших исследованиях проводилось дифференцированно. С начала вегетации поливы проводились расчётными нормами, которые затем при достижении «пикового» спроса на оросительную воду снижались по вариантам опыта соответственно на 15 % и 30 %. Снижение величин поливных норм на водосберегающих вариантах проводилось с момента наступления у растений картофеля фазы «бутонизация». Следует отметить, что, начиная с фазы «бутонизация» – «начало цветения», наблюдались различия в наступлении остальных фаз развития картофеля по вариантам опыта.
Рисунок 41– Измерение линейного роста картофеля весенней
посадки, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 42 – Динамика линейного роста картофеля весенней посадки,
ООО «Исток-1», 2019 год
Так, фаза «полное цветение» на варианте, где поливы проводились оптимальными нормами, у растений картофеля весенней посадки наступила 16.06, на варианте со сниженными на 15 % поливными нормами – 13.06, на варианте со сниженными на 30 % поливными нормами – 11.06. Фазы «клубнеобразование» растения картофеля достигли: на варианте с оптимальным режимом орошения – 24.06, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 22.06, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 21.06. Уборка картофеля весенней посадки на опытно-производственном участке в ООО «Исток-1» проводилась 22.07. Продолжительность периода вегетации картофеля на всех вариантах опыта была одинаковой и составляла 110 дней.
В наших исследованиях изучалось влияние водного режима на рост и развитие растений картофеля весенней посадки. Анализ динамики линейного роста данной культуры показал, что наибольшую высоту имели растения, которые поливались оптимальными нормами. На данном варианте высота растений картофеля к концу вегетации в среднем составляла 78 см, что на 2 см и 5 см превышало показатели линейного роста растений на водосберегающих вариантах со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % соответственно.
Водный режим почвы на опытно-производственном участке, где возделывался лук, обеспечивался проведением 30 вегетационных поливов на всех вариантах опыта. На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма составила 6120 м3/га, на вариантах, где поливные нормы снижались на 15 % и 30 % – 5590 м3/га и 5060 м3/га соответственно.
На посевах лука влажность почвы в активном слое (0-50 см) на варианте опыта, где применялся оптимальный режим орошения поддерживалась от 70 до 91 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – от 68 до 86 %, на варианте со снижением на 30 % – от 64 до 79 % НВ соответственно.
Снижение величин поливных норм на вариантах с водосберегающими режимами орошения проводилось с момента достижения растениями лука фазы развития «4-5 лист». Даты наступления основных фаз вегетации лука по вариантам опыта были различными. Отклонения в их наступлении в среднем составляли 2-4 дня. Уборка лука на опытно-производственном участке в ООО «Исток-1» проводилась 08.08. Вегетационный период лука на всех вариантах опыта составлял 133 дня.
Результаты исследований влияния водного режима на рост и развитие растений лука представлены на рисунках 43, 44, приложениях Е, Ж.3.
Анализ представленной информации позволил установить, что орошение оптимальными нормами оказало положительное влияние на линейный рост лука. На данном варианте наблюдалась наибольшая высота растений. Несколько хуже растения лука развивались на варианте, где поливы проводились сниженными на 15 % нормами. Самые низкие показатели линейного роста были зафиксированы на варианте со снижением величин поливных норм на 30 %. Здесь к концу вегетации высота растений в среднем составляла 71 см, что на 2 см и 7 см меньше, чем на варианте со снижением поливных норм на 15 % и на варианте, где лук поливался оптимальными нормами.
На посевах моркови в ООО «Исток-1» водный режим почвы обеспечивался проведением 41 вегетационного полива. На варианте с оптимальным режимом орошения оросительная норма моркови составила 5740 м3/га. На вариантах опыта с водосбережением, где морковь поливалась сниженными на 15 % и 30 % нормами, она была равна 5380 м3/га и 5020 м3/га. Влажность почвы на летних посевах моркови в активном слое (0-60 см) находилась: на варианте с оптимальным режимом орошения – в пределах 75‑88 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 73‑84 % НВ, на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 72‑81 % НВ.
Рисунок 43– Измерение линейного роста лука, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 44 – Динамика линейного роста лука, ООО «Исток-1», 2019 год
Результаты наблюдений за датами наступления основных фаз вегетации моркови, изучения роста и развития растений данной культуры представлены на рисунках 45, 46, приложениях Е, Ж.3.
Поливы моркови сниженными на 15 % и 30 % нормами на вариантах с водосбережением проводились в период «пикового» спроса на оросительную воду, начиная с фазы «образование корнеплода». Следует отметить, что даты наступления фаз вегетации моркови летнего посева по вариантам опыта различались в среднем на 2-4 дня. Однако, на всех вариантах опыта период вегетации моркови составлял 116 дней.
Наблюдения за динамикой линейного роста растений моркови летнего посева проводили, начиная от всходов, через 15 дней, через 20 дней, через 30 дней и до образования корнеплода (таблица Е.1). Анализ представленных экспериментальных данных позволил установить, что наибольшую высоту растения моркови имели на варианте с оптимальным режимом орошения. К концу вегетационного периода высота растений на данном варианте опыта в среднем составляла 45 см, что на 2 см и 3 см превышало показатели вариантов, где поливы проводились сниженными на 15 % и 30 % нормами.
В ООО «Золотовское» водный режим почвы в течение периода вегетации картофеля летней посадки обеспечивался проведением 18 поливов. Оросительная норма на варианте с оптимальным режимом орошения была равна 4650 м3/га. На вариантах с водосберегающими режимами орошения она составила: при снижении поливной нормы на 15 % – 4134 м3/га, при снижении на 30 % – 3615 м3/га. В течение всего периода вегетации картофеля летней посадки на варианте с оптимальным режимом орошения влажность почвы поддерживалась в пределах от 70 до 83 % НВ, на варианте со снижением поливных норм на 15 % – от 67 до 78 % НВ, на варианте со снижением на 30 % – от 65 до 74 % НВ.
Проведённые фенологические наблюдения показали, что на всех вариантах опыта продолжительность вегетационного периода картофеля летней посадки составляла 108 дней.
Рисунок 45– Измерение линейного роста моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
Рисунок 46 – Динамика линейного роста моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
Уборка картофеля на опытно-производственном участке проводилась 10.09. Полив сниженными на 15 % и 30 % нормами начинали в период «пикового» спроса на оросительную воду. В это время растения картофеля находились в фазе «клубнеобразование». Следует отметить, что расхождения в наступлении основных фаз развития растений картофеля по вариантам опыта были незначительными и составляли 2-5 дней. Различный водный режим, складывающийся на посадках картофеля, оказывал влияние на рост и развитие растений. Изучение динамики линейного роста картофеля, представленной на рисунках 47, 48 и в приложении Е, позволило отметить, что на варианте опыта, где поливали оптимальными нормами, в фазу «клубнеобразование» высота растений в среднем составляла 70 см, на варианте со снижением норм на 15 % она в среднем была равна 67 см, а на варианте со снижением норм на 30 % – 64 см.
Рисунок 47 – Измерение линейного роста картофеля летней посадки,
ООО «Золотовское», 2019 год
Рисунок 48 – Динамика линейного роста картофеля летней посадки,
ООО «Золотовское», 2019 год
Таким образом, проведёнными исследованиями установлено, что орошение оптимальными нормами оказывало положительное влияние на рост и развитие изучаемых сельскохозяйственных культур. Несколько худшие показатели роста и развития растений наблюдались на вариантах со снижением поливных норм на 15 %. В среднем, у всех изучаемых культур на данном варианте уменьшение высоты растений составляло от 2,6 до 6,4 %. На варианте со снижением поливных норм на 30 % уменьшение высоты растений было более значительным и составило от 3,6 % до 8,9 % по сравнению с вариантом, где применялся оптимальный режим орошения.
3 ВОДОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО, КАРТОФЕЛЯ, ЛУКА И МОРКОВИ
3.1 Режимы орошения сельскохозяйственных культур в условиях дефицита водных ресурсов
Режимы орошения кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови изучались по следующим вариантам опыта: на опытно-производственных участках выполнялось снижение поливной нормы на 15 % и 30 % в критические фазы вегетации сельскохозяйственных культур; в производственных посевах использовался оптимальный режим орошения. В качестве основного критерия для установления сроков полива принимался предполивной порог влажности в активном слое почвы.
Режимы орошения кукурузы приведены в таблице 4 и на рисунке 49.
Таблица 4 – Режимы орошения кукурузы на зерно, 2019 г.
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
|
| 1 | 06.05 | 100 | 06.05 | 100 | 06.05 | 100 |
| 2 | 18.05 | 200 | 18.05 | 200 | 18.05 | 200 |
| 3 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 |
| 4 | 10.06 | 500 | 10.06 | 500 | 10.06 | 500 |
| 5 | 19.06 | 500 | 19.06 | 500 | 19.06 | 500 |
| 6 | 26.06 | 500 | 26.06 | 500 | 26.06 | 500 |
| 7 | 04.07 | 425 | 04.07 | 350 | 04.07 | 500 |
| 8 | 12.07 | 425 | 12.07 | 350 | 12.07 | 500 |
| 9 | 02.08 | 425 | 02.08 | 350 | 02.08 | 500 |
| 10 | 11.08 | 425 | 11.08 | 350 | 11.08 | 500 |
| Nор | – | 3600 | – | 3300 | – | 3900 |
Рисунок 49 – Режимы орошения кукурузы на зерно,
ООО «Исток-1», 2019 год
Анализ представленной информации позволил установить, что режим орошения кукурузы на зерно на варианте с оптимальным режимом орошения складывался из 10 вегетационных поливов: поливные нормы первого и третьего поливов составляли 100 м3/га каждый, второй полив был проведён нормой 200 м3/га, поливы с четвёртого по десятый проводились нормами 500 м3/га каждый. Таким образом, оросительная норма на данном варианте составила 3900 м3/га.
На вариантах опыта, где применялось водосбережение, величины поливных норм снижались на 15 % и 30 % в период «пикового» спроса на оросительную воду. На варианте со снижением поливной нормы на 15 % режим орошения также предусматривал проведение 10 вегетационных поливов: поливные нормы первого и третьего поливов составляли 100 м3/га каждый, второй полив был проведён нормой 200 м3/га, поливы с четвёртого по шестой проводились нормами 500 м3/га каждый. С седьмого и до десятого поливов величины поливных норм на данном варианте опыта были снижены на 15 % и составили 425 м3/га каждый. Оросительная норма была равна 3600 м3/га.
На варианте, где величины поливных норм снижались на 30 %, режим орошения кукурузы на зерно также складывался из 10 поливов. Поливные нормы первых шести поливов была такими же, как и на варианте с оптимальным режимом орошения. Снижение величин поливных норм на 30 % происходило с седьмого и до десятого полива. Нормы этих поливов составили 350 м3/га каждый. Оросительная норма кукурузы на зерно на данном варианте опыта была равна 3300 м3/га.
Режимы орошения картофеля весенней посадки представлены в таблице 5 и на рисунке 50.
Таблица 5 – Режимы орошения картофеля весенней посадки, 2019 г.
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | |
| 1 | 04.05 | 120 | 04.05 | 120 | 04.05 | 120 |
| 2 | 06.05 | 200 | 06.05 | 200 | 06.05 | 200 |
| 3 | 16.05 | 200 | 16.05 | 200 | 16.05 | 200 |
| 4 | 17.05 | 100 | 17.05 | 100 | 17.05 | 100 |
| 5 | 20.05 | 200 | 20.05 | 200 | 20.05 | 200 |
| 6 | 24.05 | 200 | 24.05 | 200 | 24.05 | 200 |
| 7 | 29.05 | 100 | 29.05 | 100 | 29.05 | 100 |
| 8 | 01.06 | 200 | 01.06 | 200 | 01.06 | 200 |
| 9 | 04.06 | 340 | 04.06 | 280 | 04.06 | 400 |
| 10 | 07.06 | 340 | 07.06 | 280 | 07.06 | 400 |
| 11 | 10.06 | 340 | 10.06 | 280 | 10.06 | 400 |
| 12 | 13.06 | 340 | 13.06 | 280 | 13.06 | 400 |
| 13 | 17.06 | 340 | 17.06 | 280 | 17.06 | 400 |
Продолжение таблицы 5
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | |
| 14 | 21.06 | 340 | 21.06 | 280 | 21.06 | 400 |
| 15 | 25.06 | 340 | 25.06 | 280 | 25.06 | 400 |
| 16 | 29.06 | 340 | 29.06 | 280 | 29.06 | 400 |
| 17 | 03.07 | 340 | 03.07 | 280 | 03.07 | 400 |
| 18 | 07.07 | 340 | 07.07 | 280 | 07.07 | 400 |
| Nор | – | 4720 | – | 4120 | – | 5320 |
Рисунок 50 – Режимы орошения картофеля, ООО «Исток-1», 2019 год
Анализ данных таблицы 5 позволил отметить, что оптимальный режим орошения картофеля весенней посадки, поливаемого дождевальной машиной Valley, в текущем году обеспечивался проведением 18 вегетационных поливов. Поливные нормы составили: первого полива – 120 м3/га, второго и третьего – по 200 м3/га каждый, четвертого – 100 м3/га, пятого и шестого – по 200 м3/га каждый, седьмого – 100 м3/га, восьмого – 200 м3/га, с девятого по восемнадцатый – по 400 м3/га каждый. Оросительная норма картофеля весенней посадки на данном варианте опыта составила 5320 м3/га.
На варианте опыта со снижением поливной нормы на 15 % было также проведено 20 поливов. Величины поливных норм первых восьми поливов были такими же, как и на варианте с оптимальным режимом орошения. Снижение величин поливных норм на 15 % выполнялось с девятого полива. Нормы поливов с девятого по восемнадцатый составляли 340 м3/га каждый. Таким образом, объём воды, подаваемой на 1 га площади, занятой весенними посадками картофеля, за вегетационный период составил 4720 м3.
Количество поливов на варианте опыта со снижением величин поливных норм на 30 % было таким же, как и на предыдущих вариантах. Уменьшение величин поливных норм на 30 % также проводилось, начиная с девятого полива. Поливные нормы первых восьми вегетационных поливов были такими же, как на варианте, где применялся оптимальный режим орошения. Нормы поливов с девятого по восемнадцатый составляли 280 м3/га каждый. Оросительная норма картофеля весенней посадки на данном варианте была равна 4120 м3/га.
В таблице 6 и на рисунке 51 приведены режимы орошения лука, возделываемого в ООО «Исток-1».
Анализ информации, представленной в таблице 6, позволил установить, что на всех вариантах полевого опыта режим орошения лука предусматривал проведение 30 вегетационных поливов. На варианте с оптимальным режимом орошения нормы вегетационных поливов составили: с первого по пятый, с седьмого по десятый – по 100 м3/га каждый, шестого
Таблица 6 – Режимы орошения лука, 2019 г.
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % | Снижение поливной нормы на 30 % | Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | |
| 1 | 02.05 | 100 | 02.05 | 100 | 02.05 | 100 |
| 2 | 04.05 | 100 | 04.05 | 100 | 04.05 | 100 |
| 3 | 06.05 | 100 | 06.05 | 100 | 06.05 | 100 |
| 4 | 08.05 | 100 | 08.05 | 100 | 08.05 | 100 |
| 5 | 14.05 | 100 | 14.05 | 100 | 14.05 | 100 |
| 6 | 19.05 | 150 | 19.05 | 150 | 19.05 | 150 |
| 7 | 20.05 | 100 | 20.05 | 100 | 20.05 | 100 |
| 8 | 22.05 | 100 | 22.05 | 100 | 22.05 | 100 |
| 9 | 24.05 | 100 | 24.05 | 100 | 24.05 | 100 |
| 10 | 29.05 | 100 | 29.05 | 100 | 29.05 | 100 |
| 11 | 01.06 | 150 | 01.06 | 150 | 01.06 | 150 |
| 12 | 04.06 | 200 | 04.06 | 200 | 04.06 | 200 |
| 13 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 |
| 14 | 06.06 | 200 | 06.06 | 200 | 06.06 | 200 |
| 15 | 08.06 | 200 | 08.06 | 200 | 08.06 | 200 |
| 16 | 10.06 | 200 | 10.06 | 200 | 10.06 | 200 |
| 17 | 12.06 | 200 | 12.06 | 200 | 12.06 | 200 |
| 18 | 14.06 | 200 | 14.06 | 200 | 14.06 | 200 |
| 19 | 17.06 | 220 | 17.06 | 180 | 17.06 | 260 |
| 20 | 18.06 | 100 | 18.06 | 100 | 18.06 | 100 |
| 21 | 24.06 | 220 | 24.06 | 180 | 24.06 | 260 |
| 22 | 25.06 | 255 | 25.06 | 210 | 25.06 | 300 |
| 23 | 28.06 | 255 | 28.06 | 210 | 28.06 | 300 |
| 24 | 01.07 | 255 | 01.07 | 210 | 01.07 | 300 |
| 25 | 04.07 | 255 | 04.07 | 210 | 04.07 | 300 |
| 26 | 07.07 | 255 | 07.07 | 210 | 07.07 | 300 |
| 27 | 10.07 | 340 | 10.07 | 280 | 10.07 | 400 |
| 28 | 14.07 | 340 | 14.07 | 280 | 14.07 | 400 |
| 29 | 25.07 | 340 | 25.07 | 280 | 25.07 | 400 |
| 30 | 02.08 | 255 | 02.08 | 210 | 02.08 | 300 |
| Nор | – | 5590 | – | 5060 | – | 6120 |
78
Рисунок 51 – Режимы орошения лука, ООО «Исток-1», 2019 год
и одиннадцатого – по 150 м3/га каждый, двенадцатого – 200 м3/га, тринадцатого – 100 м3/га. Нормы поливов с четырнадцатого по восемнадцатый были равны 200 м3/га каждый. Девятнадцатый и двадцать первый поливы были проведены нормами 260 м3/га каждый, двадцатый – нормой 100 м3/га. Поливы с двадцать второго по двадцать шестой включительно были даны нормами по 300 м3/га, с двадцать седьмого по двадцать девятый – по 400 м3/га каждый. Поливная норма последнего тридцатого полива составила 300 м3/га. Таким образом, оросительная норма лука на данном варианте полевого опыта составила 6120 м3/га.
На остальных вариантах опыта поливы сниженными на 15 и 30 % нормами проводили, начиная с девятнадцатого полива. Поливную норму двадцатого полива не уменьшали, она составила 100 м3/га на всех вариантах опыта.
Нормы двадцатого первого полива составляли по 220 и 180 м3/га, с двадцать второго по двадцать шестой – по 255 и 210 м3/га каждый, с двадцать седьмого по двадцать девятый включительно – по 340 и 280 м3/га каждый, тридцатого полива – 255 и 210 м3/га при снижении на 15 % и 30 % соответственно. Оросительная норма лука на варианте со снижением поливной нормы на 15 % составляла 5590 м3/га. На варианте опыта со снижением на 30 % она была равна 5060 м3/га.
Режимы орошения моркови представлены в таблице 7 и на рисунке 52. Орошение летних посевов моркови в ООО «Исток-1» также выполнялось дождевальной машиной Valley.
Анализ представленных данных позволил установить, что режимы орошения моркови летнего посева на всех вариантах опыта предусматривали проведение 41 вегетационного полива. На варианте, где применялся оптимальный режим орошения, величины поливных норм составили: предпосевного полива – 500 м3/га, первого и второго – по 100 м3/га каждый, с третьего по двадцать пятый – 80 м3/га, с двадцать шестого по тридцать третий – 100 м3/га каждый, с тридцать четвертого по сорок первый включительно – по 300 м3/га каждый. Оросительная норма на данном варианте составила 5740 м3/га.
Таблица 7 – Режим орошения моркови, 2019 г.
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
|
| 0 | 29.05 | 500 | 29.05 | 500 | 29.05 | 500 |
| 1 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 | 05.06 | 100 |
| 2 | 07.06 | 100 | 07.06 | 100 | 07.06 | 100 |
| 3 | 08.06 | 80 | 08.06 | 80 | 08.06 | 80 |
| 4 | 09.06 | 80 | 09.06 | 80 | 09.06 | 80 |
| 5 | 10.06 | 80 | 10.06 | 80 | 10.06 | 80 |
| 6 | 11.06 | 80 | 11.06 | 80 | 11.06 | 80 |
| 7 | 12.06 | 80 | 12.06 | 80 | 12.06 | 80 |
| 8 | 13.06 | 80 | 13.06 | 80 | 13.06 | 80 |
| 9 | 14.06 | 80 | 14.06 | 80 | 14.06 | 80 |
| 10 | 15.06 | 80 | 15.06 | 80 | 15.06 | 80 |
| 11 | 16.06 | 80 | 16.06 | 80 | 16.06 | 80 |
| 12 | 17.06 | 80 | 17.06 | 80 | 17.06 | 80 |
| 13 | 18.06 | 80 | 18.06 | 80 | 18.06 | 80 |
| 14 | 19.06 | 80 | 19.06 | 80 | 19.06 | 80 |
| 15 | 20.06 | 80 | 20.06 | 80 | 20.06 | 80 |
| 16 | 21.06 | 80 | 21.06 | 80 | 21.06 | 80 |
| 17 | 22.06 | 80 | 22.06 | 80 | 22.06 | 80 |
| 18 | 23.06 | 80 | 23.06 | 80 | 23.06 | 80 |
| 19 | 24.06 | 80 | 24.06 | 80 | 24.06 | 80 |
| 20 | 25.06 | 80 | 25.06 | 80 | 25.06 | 80 |
| 21 | 26.06 | 80 | 26.06 | 80 | 26.06 | 80 |
| 22 | 27.06 | 80 | 27.06 | 80 | 27.06 | 80 |
| 23 | 28.06 | 80 | 28.06 | 80 | 28.06 | 80 |
| 24 | 29.06 | 80 | 29.06 | 80 | 29.06 | 80 |
| 25 | 30.06 | 80 | 30.06 | 80 | 30.06 | 80 |
| 26 | 02.07 | 100 | 02.07 | 100 | 02.07 | 100 |
Продолжение таблицы 7
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
Дата проведения |
Поливная норма, м3/га |
|
| 27 | 04.07 | 100 | 04.07 | 100 | 04.07 | 100 |
| 28 | 06.07 | 100 | 06.07 | 100 | 06.07 | 100 |
| 29 | 08.07 | 100 | 08.07 | 100 | 08.07 | 100 |
| 30 | 10.07 | 100 | 10.07 | 100 | 10.07 | 100 |
| 31 | 12.07 | 100 | 12.07 | 100 | 12.07 | 100 |
| 32 | 07.08 | 100 | 07.08 | 100 | 07.08 | 100 |
| 33 | 09.08 | 100 | 09.08 | 100 | 09.08 | 100 |
| 34 | 12.08 | 255 | 12.08 | 210 | 12.08 | 300 |
| 35 | 16.08 | 255 | 16.08 | 210 | 16.08 | 300 |
| 36 | 20.08 | 255 | 20.08 | 210 | 20.08 | 300 |
| 37 | 24.08 | 255 | 24.08 | 210 | 24.08 | 300 |
| 38 | 29.08 | 255 | 29.08 | 210 | 29.08 | 300 |
| 39 | 03.09 | 255 | 03.09 | 210 | 03.09 | 300 |
| 40 | 08.09 | 255 | 08.09 | 210 | 08.09 | 300 |
| 41 | 13.09 | 255 | 13.09 | 210 | 13.09 | 300 |
| Nор | – | 5380 | – | 5020 | – | 5740 |
На вариантах с водосбережением, снижение величин поливных норм на 15 % и 30 % проводилось с тридцать четвертого по сорок первый полив. Поливные нормы этих поливов составили: на варианте со снижением на 15 % – 255 м3/га каждый, на варианте со снижением на 30 % – 210 м3/га каждый. В целом, за период вегетации моркови на 1 га занятой ею площади было подано: на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 5380 м3, на варианте со снижением на 30 % – 5020 м3.
82
Рисунок 52 – Режимы орошения моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
В таблице 8 и на рисунке 53 приведены режимы орошения картофеля летней посадки, возделываемого в ООО «Золотовское». Полив картофеля проводился дождевальной машиной Reinke.
Таблица 8 – Режимы орошения картофеля летней посадки, 2019 г.
| Номер полива | Варианты полевого опыта | |||||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
||||
| Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | Дата проведения |
Поливная норма, м3/га | |
| 1 | 07.06 | 200 | 07.06 | 200 | 07.06 | 200 |
| 2 | 12.06 | 200 | 12.06 | 200 | 12.06 | 200 |
| 3 | 16.06 | 200 | 16.06 | 200 | 16.06 | 200 |
| 4 | 20.06 | 200 | 20.06 | 200 | 20.06 | 200 |
| 5 | 23.06 | 200 | 23.06 | 200 | 23.06 | 200 |
| 6 | 26.06 | 200 | 26.06 | 200 | 26.06 | 200 |
| 7 | 29.06 | 255 | 29.06 | 210 | 29.06 | 300 |
| 8 | 03.07 | 255 | 03.07 | 210 | 03.07 | 300 |
| 9 | 07.07 | 255 | 07.07 | 210 | 03.07 | 300 |
| 10 | 11.07 | 255 | 11.07 | 210 | 11.07 | 300 |
| 11 | 15.07 | 255 | 15.07 | 210 | 15.07 | 300 |
| 12 | 23.07 | 255 | 23.07 | 210 | 23.07 | 300 |
| 13 | 10.08 | 255 | 10.08 | 210 | 10.08 | 300 |
| 14 | 14.08 | 255 | 14.08 | 210 | 14.08 | 300 |
| 15 | 19.08 | 255 | 19.08 | 210 | 19.08 | 300 |
| 16 | 24.08 | 213 | 24.08 | 175 | 24.08 | 250 |
| 17 | 29.08 | 213 | 29.08 | 175 | 29.08 | 250 |
| 18 | 03.09 | 213 | 03.09 | 175 | 03.09 | 250 |
| Nор | – | 4134 | – | 3615 | – | 4650 |
Рисунок 53 – Режимы орошения картофеля летней посадки,
ООО «Золотовское», 2019 год
Анализ представленной в таблице 8 информации позволил отметить, что режим орошения картофеля летней посадки на оптимальном варианте предусматривал проведение 18 вегетационных поливов следующими поливными нормами: с первого по шестой – 200 м3/га каждый, с седьмого по пятнадцатый – 300 м3/га каждый, остальные три полива (с шестнадцатого по восемнадцатый включительно) по 250 м3/га каждый. Оросительная норма картофеля на данном варианте опыта составила 4650 м3/га.
На вариантах со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % за период вегетации картофеля летней посадки также было проведено по 18 поливов. Нормы с первого по шестой поливы на обоих вариантах составляли по 200 м3/га каждый. Снижение величин поливных норм на 15 % и 30 % проводилось в период «пикового» спроса на оросительную воду, т.е. начиная с седьмого полива и до конца поливного периода. На варианте опыта со снижением на 15 %, нормы вегетационных поливов составили: с седьмого по пятнадцатый – 255 м3/га, с шестнадцатого по восемнадцатый включительно – по 213 м3/га каждый. На варианте опыта со снижением на 30 %, нормы поливов были следующими: с седьмого по пятнадцатый – 210 м3/га, с шестнадцатого по восемнадцатый включительно – по 175 м3/га каждый. В результате, оросительная норма картофеля на варианте опыта со снижением поливной нормы на 15 % составила 4134 м3/га, а на 30 % – 3615 м3/га.
Таким образом, результаты проведенных исследований по изучению водосберегающих режимов орошения позволили установить, что применение водосбережения при возделывании сельскохозяйственных культур приводит к экономии оросительной воды в среднем от 6 % до 11 % (при снижении величин поливных норм на 15 %) и от 15 до 23 % (при их снижении на 30 %).
3.2 Влияние режимов орошения на продуктивность сельскохозяйственных культур
В наших исследованиях изучалось влияние режимов орошения (оптимального и водосберегающих) на продуктивность кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови. В таблице 9 приведена биологическая урожайность изучаемых сельскохозяйственных культур, возделываемых на опытно-производственных участках в ООО «Исток-1» и ООО «Золотовское», при различных режимах орошения. Поливы кукурузы на зерно, картофеля весенней посадки, лука и моркови осуществлялись дождевальными машинами фирмы Valley. Летние посадки картофеля в ООО «Золотовское» орошались дождевальной машиной Reinke.
Известно, что наибольшее количество воды кукуруза расходует в течение 30-дневного критического периода, начинающегося примерно за 10 дней до фазы «выбрасывание метёлки» [35].
Таблица 9 – Биологическая урожайность сельскохозяйственных культур при различных режимах орошения, т/га, 2019 г.
| Сельскохозяйственная культура | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения |
|
| Кукуруза на зерно | 14,6 | 13,2 | 16,3 |
| Картофель весенней посадки |
76,3 | 71,9 | 87,2 |
| Лук | 86,5 | 81,6 | 97,7 |
| Морковь | 70,2 | 64,9 | 75,6 |
| Картофель летней посадки |
37,1 | 34,2 | 42,1 |
Анализ показателей таблицы 4 и приложения Ж.1 позволил установить, что в начальный период вегетации кукурузы на зерно (от всходов до фазы «10-12 лист») на всех вариантах опыта было произведено шесть поливов: первый и третий – нормами по 100 м3/га каждый, второй – 200 м3/га, нормы поливов с четвёртого по шестой составили по 500 м3/га. Далее до фазы «молочная спелость» на варианте с оптимальным режимом орошения было произведено 2 вегетационных полива суммарной нормой 1000 м3/га. На вариантах со снижением поливных норм на 15 и 30 % суммарные нормы 2 вегетационных поливов составили 850 и 700 м3/га соответственно. До начала фазы «восковой спелости» был дан еще один полив: на варианте с оптимальным режимом орошения нормой 500 м3/га, на водосберегающих вариантах со снижением поливных норм на 15 и 30 % – 425 м3/га и 350 м3/га соответственно. Последний десятый вегетационный полив был произведён 11 августа. Растения кукурузы в этот период на всех вариантах опыта находились в фазе «восковая спелость». Поливная норма последнего полива составила: на оптимальном варианте – 500 м3/га, на водосберегающих вариантах – 425 и 350 м3/га соответственно. Это позволило растениям кукурузы сформировать достаточно высокую биологическую урожайность зерна: на варианте опыта, где применялся оптимальный режим орошения, она составила 16,3 т/га, а на вариантах опыта со снижением поливных норм на 15 % и 30 % – 14,6 т/га и 13,2 т/га соответственно (рисунок 54).
Рисунок 54 – Учёт урожая кукурузы на зерно, ООО «Исток-1», 2019 год
Следует отметить, что на вариантах, где растения поливались сниженными поливными нормами, биологическая урожайность зерна кукурузы уменьшилась на 10,5 % (при снижении норм на 15 %) и на 19,0 % (при снижении норм на 30 %) по сравнению с вариантом опыта, где поливы проводили оптимальными нормами (таблица 10).
Картофель испытывает неодинаковую потребность во влаге в разные фазы своего развития. В начале растение использует запасы влаги из материнского клубня. После всходов испаряющая поверхность невелика, и в это время картофель хорошо переносит засуху. Потребность растений в воде резко возрастает в период бутонизации и цветения. Это критический период по отношению к обеспеченности влагой.
Таблица 10 – Снижение урожайности кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови в зависимости от режима орошения, 2019 г.
| Урожайность, т/га | Снижение урожайности | |||||
Варианты полевого опыта |
при снижении поливной нормы на 15 % |
при снижении поливной нормы на 30 % |
||||
| снижение поливной нормы на 15 % |
снижение поливной нормы на 30 % |
оптимальный режим орошения | ||||
| т/га | % | т/га | % | |||
| Кукуруза на зерно | ||||||
| 14,6 | 13,2 | 16,3 | 1,7 | 10,5 | 3,1 | 19,0 |
| Картофель весенней посадки | ||||||
| 76,3 | 71,9 | 87,2 | 10,9 | 12,5 | 15,3 | 17,5 |
Лук |
||||||
| 86,5 | 81,6 | 97,7 | 11,2 | 11,5 | 16,1 | 16,5 |
| Морковь | ||||||
| 70,2 | 64,9 | 75,6 | 5,4 | 7,1 | 10,7 | 14,2 |
| Картофель летней посадки | ||||||
| 37,1 | 34,2 | 42,1 | 5,0 | 11,8 | 7,9 | 18,8 |
В это время значительное количество влаги расходуется на интенсивное клубнеобразование и прирост ботвы. Время вегетации картофеля условно можно разделить на три межфазных периода: от посадки до начала цветения; цветение – прекращение прироста ботвы; от прекращения прироста ботвы до её естественного увядания. Наибольшая потребность во влаге для картофеля весенней посадки отмечается во второй период вегетации, а в начальный и заключительный периоды она снижается [36-39].
На весенних посадках картофеля, возделываемого в ООО «Исток-1», на всех вариантах опыта до наступления фазы «бутонизация» было произведено 8 вегетационных поливов суммарной нормой 1320 м3/га. Затем на варианте с оптимальным режимом орошения до начала фазы «клубнеобразование» – ещё 6 поливов суммарной нормой 2400 м3/га. Снижение величин поливных норм на водосберегающих вариантах проводилось с момента наступления у растений картофеля фазы «бутонизация». На вариантах со снижением поливных норм на 15 % и на 30 % было также проведено по 6 поливов суммарными нормами 2040 м3/га и 1680 м3/га соответственно. Поливы продолжались до 7 июля включительно. За этот период было произведено ещё 4 полива суммарной нормой 1600 м3/га на варианте опыта с оптимальным режимом орошения. На вариантах со снижением поливных норм на 15 % и на 30 % за этот период на посадки картофеля было подано 1360 м3/га и 1120 м3/га соответственно. Урожайность клубней картофеля весенней посадки составила: на варианте опыта, где поливы проводили оптимальными нормами – 87,2 т/га, на вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 % – 76,3 и 71,9 т/га соответственно (рисунок 55). На вариантах, где применялось водосбережение, недобор биологической урожайности картофеля весенней посадки составил 12,5 % (при снижении величин поливных норм на 15 %) и 17,5 % (при их снижении на 30 %) по сравнению с вариантом опыта, где поливали оптимальными нормами.
Рисунок 55 – Учёт урожая картофеля, ООО «Исток-1», 2019 год
Лук относится к группе овощных растений, которые плохо добывают воду из почвы, но расходуют её экономно. У растений лука, формирующих вегетативные органы (листья и луковицы), можно условно выделить три возрастных периода: первый – от всходов до начала роста луковицы; второй – завершается рост листьев; третий период – начинается отмирание листьев.
Известно, что в первый период после посева высокая влажность почвы необходима для получения нормальных и дружных всходов. Во второй период чувствительность растений к влагообеспеченности особенно высока. В третий период растениям требуется меньше влаги [36]. Хорошие результаты по влагообеспеченности посевов лука дают регулярные вегетационные поливы с промежутками времени 7-10 дней в период нарастания надземной массы и интенсивного роста луковиц.
После завершения их роста, поддерживают оптимальную влажность почвы. Необходимо также отметить, что своевременное прекращение поливов, помимо предупреждения заболевания гнилью, благоприятствует нормальному созреванию и хорошему хранению луковиц.
В наших исследованиях на посевах лука на всех вариантах опыта от посева до наступления фазы «4-5 лист» было проведено 18 вегетационных поливов суммарной нормой 2500 м3/га. Далее на вариантах с водосберегающими режимами проводилось снижение величин поливных норм на 15 % и 30 %. На всех вариантах опыта было проведено ещё 12 поливов. На варианте с оптимальным режимом орошения за этот период на посевы лука было подано 3620 м3/га оросительной воды. На водосберегающих вариантах за этот период суммарная норма составила: при снижении на 15 % – 3090 м3/га, при снижении на 30 % – 2560 м3/га.
Биологическая урожайность лука при оптимальном режиме орошения была наивысшей и составила 97,7 т/га, что на 11,5 % и 16,5 % превысило показатели урожайности на вариантах опыта, где поливы проводились сниженными на 15 % и на 30 % поливными нормами (рисунок 56).
Рисунок 56 – Учёт урожая лука, ООО «Исток-1», 2019 год
Морковь отзывчива на изменение влажности почвы, предполивная влажность почвы должна составлять 75-80 % НВ во время усиленного роста корнеплода, а в конце вегетации 70-75 % НВ. Снижение влажности почвы вышеуказанных порогов на посевах моркови не допустимо, что не только снижает урожайность, но и ухудшает его качество. Примерно за месяц до уборки поливы прекращают, чтобы корнеплоды не растрескивались и не загнивали [40].
На посевах моркови снижение величин поливных норм на 15 % и 30 % на вариантах опыта с водосбережением проводилось, начиная с фазы «образование корнеплода». До этого момента на всех вариантах было проведено 33 вегетационных полива суммарной нормой 3340 м3/га. Затем на варианте с оптимальным режимом орошения было дано ещё 8 поливов суммарной нормой 2400 м3/га. На водосберегающих вариантах до конца вегетации моркови было также проведено еще по 8 поливов, суммарные нормы которых составили: на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % – 2040 м3/га, на варианте со снижением на 30 % – 1680 м3/га.
Проведённый учёт биологической урожайности моркови показал, что на варианте, где применялся оптимальный режим орошения, она была максимальной – 75,6 т/га. На варианте, где применялся режим орошения со снижением величин поливных норм на 15 %, урожайность корнеплодов составила 70,2 т/га. Минимальное значение урожайности моркови (64,9 т/га) было установлено на варианте опыта со снижением величин поливных норм на 30 %. Следует отметить, что на вариантах, где посевы поливались сниженными поливными нормами, биологическая урожайность моркови уменьшилась на 7,1 % (при снижении поливных норм на 15 %) и на 14,2 % (при снижении поливных норм на 30 %) по сравнению с вариантом, где посевы поливали оптимальными нормами (рисунок 57).
Рисунок 57 – Учёт урожая моркови, ООО «Исток-1», 2019 год
Известно, что прорастание клубней картофеля зависит от влажности почвы, поэтому для получения дружных всходов она не должна опускаться ниже 70-75 % НВ [38, 39]. Особенно это необходимо учитывать при летней посадке картофеля, так как в этом случае прорастание клубней происходит при высоких температурах, поэтому с момента посадки необходимо регулировать водный режим почвы. В первые 3-4 недели после всходов заканчивается закладка и рост столонов, завязывание клубней.
Затем в период бутонизации и начала цветения начинается быстрый рост клубней, который в значительной мере зависит как от температурного режима почвы, так и от влагообеспеченности посевов. Если в этот период наблюдается недостаток влаги в почве, рост клубней задерживается. При этом, чем лучше увлажнена почва, тем менее губительны для растений картофеля высокие температуры.
В ООО «Золотовское» на опытно-производственном участке, где возделывался картофель летней посадки, на всех вариантах опыта до наступления фазы «бутонизация» было произведено 6 вегетационных поливов суммарной нормой 1200 м3/га. Затем на водосберегающих вариантах поливы стали проводить сниженными на 15 % и 30 % поливными нормами. На варианте с оптимальным режимом орошения до конца поливного периода было проведено ещё 12 поливов суммарной нормой 3450 м3/га. На вариантах с водосберегающими режимами орошения было также еще дано по 9 поливов. Суммарная норма этих поливов составила: на варианте со снижением поливной нормы на 15 % – 2934 м3/га, на варианте со снижением поливной нормы на 30 % – 2415 м3/га.
Урожайность клубней картофеля летней посадки составила: на варианте опыта, где поливы проводили оптимальными нормами – 42,1 т/га, на вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 % – 37,1 и 34,2 т/га соответственно. На вариантах, где применялось водосбережение, недобор биологической урожайности картофеля летней посадки составил 11,8 % (при снижении величин поливных норм на 15 %) и 18,8 % (при их снижении на 30 %) по сравнению с вариантом опыта, где поливали оптимальными нормами (рисунок 58).
Рисунок 58 – Учёт урожая картофеля летней посадки,
ООО «Золотовское», 2019 год
Таким образом, применение различных режимов орошения (оптимального, со снижением поливных норм на 15 %, со снижением поливных норм на 30 %) оказало влияние на продуктивность кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови. Проведённые полевые исследования позволили отметить, что в целом в результате применения водосберегающих режимов орошения со снижением величин поливных норм на 15 % недобор биологической урожайности сельскохозяйственных культур составил от 7,1 % до 12,5 %. Снижение величин поливных норм на 30 % привело к недобору биологической урожайности сельскохозяйственных культур от 14,2 % до 19,0 % по сравнению с вариантами, где поливы проводились оптимальными поливными нормами. Из всех изучаемых сельскохозяйственных культур наименьшие потери продуктивности от применения водосберегающих режимов орошения были установлены на посевах овощных культур (моркови и лука). На посевах моркови недобор биологической урожайности на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % был наименьшим и составил 7,1 %, на варианте со снижением на 30 % – 14,2 %. На посевах лука эти показатели были равны 11,5 % (на варианте со снижением поливных норм на 15 %) и 16,5 % (на варианте со снижением на 30 %). Следует также отметить, что на посевах кукурузы на зерно при использовании водосберегающего режима орошения со снижением величин поливных норм на 15 % урожайность зерна уменьшалась на 10,5 % по сравнению с вариантом, где поливы проводились оптимальными поливными нормами. Однако, дальнейшее снижение поливных норм до 30 % от оптимальных величин привело к недобору урожайности зерна кукурузы, равному 19,0 %.
Худшие показатели продуктивности были получены на посадках картофеля. Недобор картофеля весенней посадки составил: 12,5 % – на варианте, где поливы проводили сниженными на 15 % поливными нормами, 17,5 % – на варианте, где поливали сниженными на 30 % нормами. Аналогичная ситуация была отмечена и на летних посадках картофеля. Здесь был зафиксирован недобор продуктивности, равный 11,8 % (на варианте со снижением норм на 15 %) и 18,8 % (на варианте со снижением поливных норм на 30 %).
3.3 Водопотребление изучаемых сельскохозяйственных культур
Разработка режимов орошения невозможна без понимания потребностей сельскохозяйственных культур в воде. Конкретное представление о потребности сельскохозяйственной культуры в воде для создания определённой урожайности даёт величина суммарного водопотребления.
В наших исследованиях суммарное водопотребление изучаемых сельскохозяйственных культур определялось по вариантам полевого опыта методом водного баланса с учётом выпавших осадков, оросительной воды, используемых запасов продуктивной почвенной влаги и рассчитывалось по формуле А.Н. Костякова [18]. Подпитка грунтовыми водами не учитывалась, т.к. глубина их залегания на опытно-производственных участках составляла более 5 м.
Наблюдения за влажностью почвы проводились на опытно-производственных участках у всех сельскохозяйственных культур в течение периода вегетации. Это позволило определить запасы влаги в почве в начале и конце вегетационного периода, а затем установить используемые продуктивные запасы влаги для каждой изучаемой сельскохозяйственной культуры.
Оросительная норма складывалась из поливных норм, величины которых устанавливались в зависимости от порога предполивной влажности активного слоя и показателей водно-физических свойств почв.
Показатели суммарного водопотребления кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови приведены в приложении И.
Анализ представленных показателей позволил установить, что величина суммарного водопотребления зависела как от сельскохозяйственной культуры, так и от применяемого режима орошения.
На посевах кукурузы на зерно наибольшее значение суммарного водопотребления, равное 6421 м3/га, отмечалось на варианте, где поливы проводились оптимальными поливными нормами. Несколько ниже значение суммарного водопотребления данной культуры было на варианте опыта со снижением величин поливных норм на 15 % – 6177 м3/га, что на 244 м3/га меньше, чем на варианте, где применялся оптимальный режим орошения. Наименьшее значение суммарного водопотребления было установлено на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 5995 м3/га, что на 426 м3/га меньше, чем на варианте с оптимальным режимом орошения.
Суммарное водопотребление картофеля весенней посадки, который возделывался на опытно-производственном участке в ООО «Исток-1», на варианте с оптимальным режимом орошения было максимальным и составило 6856 м3/га, что на 552 м3/га и 819 м3/га превысило показатели водосберегающих вариантов со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % соответственно.
Такая же ситуация наблюдалась и на посевах овощных культур – лука и моркови, которые возделывались на опытно-производственных участках ООО «Исток-1». Здесь максимальные значения величин суммарного водопотребления были установлены на варианте, где овощные культуры поливали оптимальными нормами. На посевах лука величина суммарного водопотребления на данном варианте составила 8149 м3/га, на посевах моркови – 7434 м3/га. Несколько ниже значения суммарного водопотребления отмечались на варианте со снижением величин поливных норм на 15 %. На посевах лука величина суммарного водопотребления на данном варианте полевого опыта составила 7666 м3/га, что на 483 м3/га меньше значения на оптимальном варианте, на посевах моркови – 7181 м3/га или на 253 м3/га меньше, чем на оптимальном варианте. Ещё более значительное снижение показателей суммарного водопотребления лука наблюдалось на варианте, где применялся режим орошения уменьшенными на 30 % поливными нормами. Здесь величина суммарного водопотребления была на 843 м3/га меньше, чем на варианте с оптимальным режимом орошения. На посевах моркови на варианте со снижением поливных норм на 30 % величина суммарного водопотребление была на 494 м3/га меньше, чем на варианте, где применялся оптимальный режим орошения.
Суммарное водопотребление картофеля летней посадки, который возделывался на опытно-производственном участке ООО «Золотовское», на варианте опыта с оптимальным режимом орошения составляло 6363 м3/га, на вариантах со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % – 5909 м3/га и 5582 м3/га соответственно. Следует отметить, что показатели суммарного водопотребления водосберегающих вариантов были на 454 м3/га и 781 м3/га меньше, чем на варианте с оптимальным режимом орошения.
Таким образом, анализ представленной информации позволил установить, что наибольшие значения суммарного водопотребления у всех изучаемых сельскохозяйственных культур были установлены на варианте опыта, где применялся оптимальный режим орошения. Несколько ниже значения суммарного водопотребления отмечались на вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 %.
Оценить степень полезного использования оросительной воды сельскохозяйственной культурой на создание 1 т продукции позволяет коэффициент водопотребления. В связи с этим, в наших исследованиях определялся коэффициент водопотребления для всех изучаемых сельскохозяйственных культур.
Анализ выполненных расчётов позволил установить, что наиболее эффективно оросительная вода использовалась при оптимальном режиме орошения и при режиме орошения со сниженными на 15 % поливными нормами. На этих вариантах опыта у всех изучаемых сельскохозяйственных культур отмечались наиболее низкие показатели коэффициента водопотребления. Так, коэффициент водопотребления кукурузы на зерно на варианте с оптимальным режимом орошения составлял 394 м3/т, а на варианте со сниженными на 15 % нормами – 423 м3/т. Снижение величин поливных норм на 30 % влекло за собой снижение урожайности зерна кукурузы до 13,2 т/га и не рациональное использование влаги на создание 1 т продукции.
Коэффициенты водопотребления картофеля весенней посадки на оптимальном варианте и при снижении поливных норм на 15 % также были более высокими по сравнению с вариантом, где поливы проводились сниженными на 30 % нормами. Расход воды на создание 1 т продукции при поливе картофеля оптимальными поливными нормами составлял 78 м3, при поливе сниженными на 15 % и 30 % нормами – 82 м3 и 84 м3 соответственно. Аналогичная ситуация отмечалась и у картофеля летней посадки. Здесь расход воды на 1 т продукции на варианте с оптимальным режимом орошения составлял 151 м3, при вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 % – 159 м3 и 163 м3 соответственно.
Более низкие значения коэффициентов водопотребления овощных культур (лука и моркови) наблюдались на варианте с оптимальным режимом орошения (83 м3/т и 98 м3/т соответственно) и при снижении поливных норм на 15 % (88 м3/т и 102 м3/т соответственно). На варианте со снижением норм на 30 % расход оросительной воды на создание 1 т продукции был максимальным и на посевах лука, и на посевах моркови – 90 м3/т и 107 м3/т соответственно.
Таким образом, результаты проведённых полевых исследований позволили установить, что применение водосберегающего режима орошения, предусматривающего снижение величин поливных норм на 30 %, приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и к нерациональному использованию оросительной воды на создание 1 т сельскохозяйственной продукции.
С целью установления доли участия атмосферных осадков, используемого продуктивного запаса влаги из почвы, а также оросительной нормы при формировании урожайности рассматриваемых сельскохозяйственных культур нами изучалась структура суммарного водопотребления.
Анализ представленной в таблице 11 и на рисунках 59‑63 информации позволил установить, что на всех вариантах опыта наибольшую долю в структуре суммарного водопотребления кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови составляла оросительная норма: 60,74 % – 77,60 % при оптимальном режиме орошения; 58,28 % – 74,92 % при снижении поливных норм на 15 %; 55,05 % – 72,33 % при снижении норм на 30 %. Осадки занимали в структуре суммарного водопотребления: на варианте с оптимальным режимом орошения – 14,53 % – 25,23 %; при снижении норм на 15 % – 15,04 % – 26,23 %; при снижении норм на 30 % – 15,56 % – 27,02 %. Наименьшую часть структуры суммарного водопотребления занимали используемые растениями продуктивные запасы почвенной влаги, которые по вариантам полевого опыта составляли: при оптимальном режиме орошения – 4,31 % – 14,03 %; при снижении норм на 15 % – 5,19 % – 15,49 %; при снижении норм на 30 % – 7,77 % – 17,93 %.
Таким образом, проведёнными исследованиями установлено, что наибольшую долю в структуре суммарного водопотребления кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови составляли оросительная норма и осадки. Это показатели имеют прямую связь с водопотреблением,
Таблица 11 – Структура суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур, 2019 год
| Сельскохозяйственная культура | Осадки, % | Используемый продуктивный запас влаги из почвы, % |
Оросительная норма, % |
Суммарное водопотребление, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | ||||
| Кукуруза на зерно | 26,23 | 15,49 | 58,28 | 100,00 |
| Картофель весенней посадки |
19,80 | 5,33 | 74,87 | 100,00 |
| Лук | 21,89 | 5,19 | 72,92 | 100,00 |
| Морковь | 15,04 | 10,04 | 74,92 | 100,00 |
| Картофель летней посадки |
17,68 | 12,36 | 69,96 | 100,00 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | ||||
| Кукуруза на зерно | 27,02 | 17,93 | 55,05 | 100,00 |
| Картофель весенней посадки |
20,67 | 11,08 | 68,25 | 100,00 |
| Лук | 22,97 | 7,77 | 69,26 | 100,00 |
| Морковь | 15,56 | 12,11 | 72,33 | 100,00 |
| Картофель летней посадки |
18,72 | 16,52 | 64,76 | 100,00 |
| Оптимальный режим орошения | ||||
| Кукуруза на зерно | 25,23 | 14,03 | 60,74 | 100,00 |
| Картофель весенней посадки |
18,20 | 4,20 | 77,60 | 100,00 |
| Лук | 20,59 | 4,31 | 75,10 | 100,00 |
| Морковь | 14,53 | 8,26 | 77,21 | 100,00 |
| Картофель летней посадки |
16,42 | 10,5 | 73,08 | 100,00 |
и их снижение негативно сказывается на продуктивности кормовых культур. Эффективное использование влаги по сравнению с вариантом с оптимальным орошением наблюдается также при снижении оросительной нормы на 15 %, что позволяет использовать такие условия при дефиците ресурсов, так как продуктивность изучаемых сельскохозяйственных культур при этом снижается незначительно, в среднем от 7,1 % до 12,5 %.
101
Рисунок 59 – Структура суммарного водопотребления кукурузы на зерно, ООО «Исток-1», 2019 год
102
Рисунок 60 – Структура суммарного водопотребления картофеля весенней посадки, ООО «Исток-1», 2019 год
103
Рисунок 61 – Структура суммарного водопотребления лука, ООО «Исток-1», 2019 год
104
Рисунок 62 – Структура суммарного водопотребления моркови,
ООО «Исток-1», 2019 год
105
Рисунок 63 – Структура суммарного водопотребления
картофеля летней посадки, ООО «Золотовское», 2019 год
4 ВЛИЯНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
Как известно, орошение – это мелиоративное мероприятие, оказывающее огромное влияние на плодородие почв. Исследованиями, проведёнными на длительно орошаемых чернозёмных почвах установлено, что под воздействием орошения на орошаемых участках могут развиваться вторичное засоление, подщелачивание и осолонцевание, уплотнение и слитизация, переувлажнение, обеднение элементами питания, дегумификация почв. Орошение вызывает изменение структурного состояния почв. Огромное влияние на орошаемые почвы также оказывает качество используемой для полива воды. Известно, что поливы пресными водами оказывают положительное влияние на структуру почв, а использование минерализованных вод способствует увеличению водопрочных агрегатов [41].
В связи с комплексным воздействием орошения на почвы необходимо проведение мониторинга – повторяющихся наблюдений за состоянием почвенного плодородия. Ведение мониторинга позволит собрать количественную информацию для принятия решений, что даст возможность оперативно корректировать степень и интенсивность мелиоративных мероприятий, проводимых на конкретном участке.
При проведении мониторинга одной из основных задач является определение перечня показателей, а также методик, по которым будет проводится оценка полученных данных. В настоящее время для оценки почвенного плодородия и мелиоративного состояния орошаемых почв используют от 6-8 до 20 и более показателей. Выделяют следующие группы показателей для оценки почвенного плодородия: морфологические признаки почв и мощность генетических почвенных горизонтов; водно-физические; физико-химические; агрохимические; биологические; эколого-токсикологические.
В наших исследованиях на основании анализа литературных источников был определён набор показателей, по которым проводился мониторинг почвенного плодородия орошаемых участков (таблица 12) [41].
Таблица 12 – Состав показателей мониторинга почвенного плодородия орошаемых участков
| Показатели мониторинга |
Используемые методы, нормативные документы |
Период проведения |
| плотность сложения | Буровым методом с использованием бура Д.И. Колесникова | в начале периода вегетации |
| наименьшая влагоёмкость | Метод затопления площадок | в начале периода вегетации |
| солевой состав водной вытяжки | Методические указания по экспрессному определению солевого состава водных вытяжек из почв, грунтовых и поливных вод методом ЦИНАО; ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки | в начале периода вегетации |
| содержание нитратов, подвижных форм фосфора и калия | ГОСТ 26951-86 Почвы. Определение нитратов ионометрическим методом; ГОСТ 26423-85 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО | в начале и в конце периода вегетации |
| качество оросительной воды | ГОСТ 17.1.2.03-90 | в начале периода вегетации |
На основании представленных в таблице 12 показателей проводился мониторинг с целью оценки влияния разработанных водосберегающих режимов орошения на плодородие почв опытно-производственных участков.
Плотность сложения почв опытных участков определялась в начале периода вегетации буровым методом с использованием бура конструкции Д.И. Колесникова. Результаты представлены в таблице 3 главы 2.2. Выполненная оценка полученных результатов позволила установить, что почвы опытно-производственных участков являются сильно уплотнёнными.
Наименьшая влагоёмкость почв опытно-производственных участков определялась методом затопления площадок. Результаты её определения по горизонтам 0-40; 0-60; 0-80; 0-100 см представлены в таблице 2 главы 2.2. Анализ представленных результатов позволил отметить, что на всех опытно-производственных участках полученные значения влагоёмкости являются благоприятными для роста и развития сельскохозяйственных культур.
Отбор почвенных образцов для определения солевого состава водной вытяжки на опытно-производственных участках проводился в начале периода вегетации. Результаты представлены в таблице 13.
Таблица 13 – Содержание водно-растворимых солей и гумуса в почвах опытно-производственных участков, начало вегетации 2019 г.
| Горизонт, см | Ммоль на 100 г почвы | Сухой остаток,% | рН | Гумус, % | |||||||
| HCO3’ | SO4” | Cl’ | Ca++ | Mg++ | Na+ | ||||||
| Кукуруза на зерно (ООО «Исток-1») | |||||||||||
| 0-20 | 0,910 | 0,086 | 0,299 | 0,540 | 0,192 | 0,563 | 0,072 | 6,68 | 3,0 | ||
| 20-40 | 0,975 | 0,000 | 0,307 | 0,600 | 0,096 | 0,586 | 0,070 | 6,75 | 3,0 | ||
| 40-60 | 0,825 | 0,103 | 0,369 | 0,408 | 0,096 | 0, 793 | 0,076 | 6,48 | 1,6 | ||
| Картофель (ООО «Исток-1») | |||||||||||
| 0-20 | 0,675 | 0,000 | 0,714 | 0,288 | 0,072 | 1,029 | 0,078 | 6,95 | 3,1 | ||
| 20-40 | 0,775 | 0,000 | 0,652 | 0,384 | 0,000 | 1,043 | 0,082 | 6,95 | 2,9 | ||
| 40-60 | 1,050 | 0,069 | 0,436 | 0,792 | 0,216 | 0,547 | 0,084 | 7,15 | 1,5 | ||
| Лук (ООО «Исток-1») | |||||||||||
| 0-20 | 1,005 | 0,034 | 0,743 | 0,984 | 0,204 | 0,594 | 0,102 | 7,09 | 2,5 | ||
| 20-40 | 1,225 | 0,000 | 0,249 | 0,720 | 0,168 | 0,586 | 0,106 | 7,25 | 2,4 | ||
| 40-60 | 1,350 | 0,000 | 0,332 | 0,912 | 0,096 | 0,674 | 0,090 | 7,29 | 1,8 | ||
| Морковь (ООО «Исток-1») | |||||||||||
| 0-20 | 1,100 | 0,052 | 0,486 | 0,720 | 0,096 | 0,822 | 0,096 | 7,25 | 2,1 | ||
| 20-40 | 1,100 | 0,017 | 0,434 | 0,624 | 0,144 | 0,783 | 0,088 | 7,56 | 2,2 | ||
| 40-60 | 1,125 | 0,034 | 0,457 | 0,696 | 0,180 | 0,740 | 0,086 | 7,72 | 0,8 | ||
| Картофель (ООО «Золотовское») | |||||||||||
| 0-20 | 1,050 | 0,100 | 0,353 | 0,888 | 0,192 | 0,423 | 0,084 | 7,26 | 3,1 | ||
| 20-40 | 1,100 | 0,025 | 0,324 | 0,864 | 0,168 | 0,417 | 0,074 | 7,31 | 3,1 | ||
| 40-60 | 1,125 | 0,025 | 0,324 | 0,720 | 0,096 | 0,658 | 0,080 | 7,26 | 2,8 | ||
Анализ представленных данных позволил оценить мелиоративное состояние опытно-производственных участков как благополучное, поскольку они характеризуются невысоким содержанием солей (в т.ч. числе токсичных) в пахотных и подпахотных горизонтах почвы.
Содержание питательных веществ в почвах опытно-производственных участков определялось по горизонтам 0-20 см и 20-40 см в начале и в конце периода вегетации по всем вариантам: с оптимальным режимом орошения и при снижении поливных норм на 15 % и 30 %. Результаты представлены в приложении Б.
Анализ представленных показателей позволил установить, что почвы опытно-производственных участков в начале вегетации были хорошо обеспечены нитратным азотом.
Максимальное содержание нитратного азота было установлено на посевах лука. Здесь содержание NO3 составляло: в горизонте 0-20 см – 27,7 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 22,4 мг/ 100 г почвы. Более низкая обеспеченность данным элементом питания отмечалась на посевах кукурузы на зерно и моркови: в горизонте 0-20 см – 10,6 и 9,1 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 10,6 и 7,6 мг/ 100 г почвы соответственно. Наименьшие значения были зафиксированы на участке, где возделывали картофель весенней посадки: в горизонте 0-20 см – 7,7 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 7,0 мг/ 100 г почвы. Почвы опытного участка в ООО «Золотовское» под картофелем летней посадки были также хорошо обеспечены нитратным азотом. Его содержание в начале периода вегетации составило: в горизонте 0-20 см – 21,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 17,1 мг/ 100 г почвы.
Анализ показателей содержания Р2О5 в почвах опытно-производственных участков как в ООО «Исток-1», так и в ООО «Золотовское» в начале вегетационного периода позволил отметить высокую обеспеченность данным элементом минерального питания. В ООО «Исток-1» в почвах участка, занятого под посевы кукурузы на зерно, его содержание в горизонтах 0-20 см и 20-40 см почвенного профиля составляло 45,3 и 36,3 мг/100 г почвы, на весенних посадках картофеля – 33,6 и 37,0 мг/100 г почвы, на посевах моркови – 38,7 и 35,3 мг/100 г почвы, на посевах лука – 29,9 и 26,9 мг/100 г почвы соответственно. В ООО «Золотовское» на участке, занятом летними посадками картофеля, в начале периода вегетации содержание подвижного фосфора составляло: в горизонте 0-20 см – 44,7 мг/100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 36,6 мг/100 г почвы.
Оценка обеспеченности почв опытно-производственных участков обменным калием позволила установить, его высокое содержание в начале вегетационного периода изучаемых сельскохозяйственных культур. Наибольшие показатели отмечались на опытном участке в ООО «Золотовское», где возделывался картофель летней посадки: в горизонте 0-20 см – 568,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 540,4 мг/ 100 г почвы. Высоким содержанием К2О также характеризовался участок, занятый посевами кукурузы. Здесь в начале вегетации содержание обменного калия в рассматриваемых почвенных горизонтах составило: 536,0 и 430,1 мг/100 г почвы соответственно. Несколько ниже было содержание К2О в горизонте 0-20 см на посевах лука – 506,2 мг/ 100 г почвы. В горизонте 20-40 см на данном опытно-производственном участке содержание обменного калия составило 544,7 мг/ 100 г почвы. Наиболее низкие значения наблюдались в горизонте 0-20 см на участках, занятых под картофель весенней посадки и посевы моркови: 460,0 мг/ 100 г почвы и 432,0 мг/ 100 г почвы соответственно. На участке, занятом картофелем весенней посадки, в горизонте 20-40 содержание обменного калия было более высоким, чем в верхнем горизонте – 578,0 0 мг/ 100 г почвы. Аналогичная ситуация наблюдалась и на участке, где возделывали морковь.
Следует отметить, что минеральные удобрения на все варианты опыта вносились согласно принятых в хозяйствах технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
В соответствии с порядком проведения мониторинга содержание нитратов, подвижных форм фосфора и калия на всех опытно-производственных участках в ООО «Исток-1» и в ООО «Золотовское» определялось также и в конце вегетации исследуемых сельскохозяйственных культур. Результаты анализов почвенных образцов на содержание питательных веществ приведены в приложении Б.
Анализ представленных данных позволил установить, что на посевах кукурузы на зерно в ООО «Исток-1» в конце вегетации содержание нитратного азота было максимальным на варианте опыта со снижением величины поливной нормы на 30 %: в горизонте 0-20 см – 7,6 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,5 мг/ 100 г почвы. Несколько ниже были эти показатели на варианте со снижением на 15 % – 7,3 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,2 мг/ 100 г почвы соответственно. Наименьшие показатели были установлены на варианте с оптимальным режимом орошения кукурузы: в горизонте 0-20 см – 7,0 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 4,3 мг/ 100 г почвы. На участке, где возделывался картофель весенней посадки, максимальное содержание NO3 было установлено на варианте со снижением величин поливных норм на 30 %: в горизонте 0-20 см – 6,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,3 мг/ 100 г почвы. Несколько ниже эти показатели были на варианте, где поливы проводились поливными нормами, сниженными на 15 %: в горизонте 0-20 см – 6,5 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 4,9 мг/ 100 г почвы. Наименьшими значениями содержания нитратов характеризовались почвы, где поливы проводились оптимальными нормами: в горизонте 0-20 см – 6,3 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 4,7 мг/ 100 г почвы. На посевах овощных культур в ООО «Исток-1» наблюдалась та же картина. На опытном участке, занятом посевами лука, к концу вегетации содержание нитратного азота было максимальным на варианте, где применялось водосбережение со снижением величин поливных норм на 30 %: в горизонте 0-20 см – 7,3 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 6,2 мг/ 100 г почвы. На варианте опыта со снижением величин поливных норм на 15 % содержание NO3 на посевах лука составляло: в горизонте 0-20 см – 6,9 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,7 мг/ 100 г почвы. Наименьшие показатели были установлены при применении оптимального режима орошения лука: в горизонте 0-20 см – 6,6 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 5,1 мг/ 100 г почвы. Такая же ситуация отмечалась и на посевах моркови. Здесь к концу вегетации максимальное содержание нитратного азота во всех рассматриваемых почвенных горизонтах было также зафиксировано на варианте со снижением норм на 30 %: в горизонте 0-20 см – 8,6 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 7,4 мг/ 100 г почвы. Несколько ниже эти показатели отмечались на варианте со снижением норм на 15 %: в горизонте 0-20 см – 8,1 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 7,0 мг/ 100 г почвы. При оптимальном режиме орошения моркови содержание нитратного азота во всех горизонтах было наименьшим: в горизонте 0-20 см – 7,6 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 6,5 мг/ 100 г почвы.
В ООО «Золотовское» на участке, занятом картофелем летней посадки, к концу периода его вегетации содержание нитратного азота на вариантах опыта также было различным. Максимальные значения отмечались при применении водосберегающего режима орошения, предусматривающего снижение величин поливных норм на 30 %: в горизонте 0-20 см – 21,0 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 17,0 мг/ 100 г почвы. На варианте со снижением поливных норм на 15 % содержание нитратного азота составляло: в горизонте 0-20 см – 20,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 16,7 мг/ 100 г почвы. Худшие показатели к концу вегетации отмечались на варианте с оптимальным режимом орошения картофеля: в горизонте 0-20 см – 19,4 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 16,4 мг/ 100 г почвы.
Наиболее высокое содержание подвижного фосфора на посевах кукурузы на зерно было установлено на варианте, где поливы проводились сниженными на 30 % нормами: в горизонте 0-20 см – 59,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 52,1 мг/ 100 г почвы. Несколько хуже были обеспечены подвижным фосфором к концу вегетации почвы, где поливы кукурузы проводили сниженными на 15 % нормами. Здесь содержание Р2О5 составляло: в горизонте 0-20 см – 57,6 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 49,3 мг/ 100 г почвы. Наименьшие показатели были зафиксированы на варианте с оптимальным режимом орошения: в горизонте 0-20 см – 54,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 46,7 мг/ 100 г почвы. К концу вегетации наиболее обеспеченными подвижным фосфором были участки, где применялись водосберегающие режимы орошения картофеля весенней посадки. На варианте со снижением норм на 30 % содержание Р2О5 составляло: в горизонте 0-20 см – 47,7 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 47,9 мг/ 100 г почвы. Такая же ситуация отмечалась и на варианте, где поливы проводились сниженными на 15 % поливными нормами. Здесь содержание подвижного фосфора было следующим: в горизонте 0-20 см – 44,5 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 45,1 мг/ 100 г почвы. Наименее обеспеченными к концу вегетации данным элементом питания были почвы, где поливы картофеля проводили оптимальными нормами. Содержание Р2О5 составляло: в горизонте 0‑20 см – 41,8 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 43,6 мг/ 100 г почвы. На участках, занятых под посевы овощных культур, наблюдалась та же ситуация. На варианте со снижением величин поливных норм на 30 % на посевах и лука, и моркови содержание подвижного фосфора в почвах было максимальным во всех рассматриваемых горизонтах: в горизонте 0-20 см на посевах лука – 39,6 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 41,8 мг/ 100 г почвы; в горизонте 0-20 см на посевах моркови – 34,5 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 37,9 мг/ 100 г почвы. Несколько ниже эти показатели были на варианте со снижением поливных норм на 15 %. На посевах лука в конце вегетационного периода содержание подвижного фосфора составляло: в горизонте 0-20 см – 37,1 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 40,9 мг/ 100 г почвы. На посевах моркови содержание подвижного фосфора было следующим: в горизонте 0-20 см – 32,0 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 36,7 мг/ 100 г почвы. Наименее обеспеченными подвижным фосфором к концу вегетации были почвы на варианте опыта с оптимальным режимом орошения. Здесь были установлены следующие показатели содержания данного элемента питания: в горизонте 0-20 см на посевах лука – 35,9 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 39,7 мг/ 100 г почвы; в горизонте 0-20 см на посевах моркови – 29,4 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 34,7 мг/ 100 г почвы. На опытно-производственном участке в ООО «Золотовское», где изучались режимы орошения картофеля летней посадки, результаты мониторинга показали, что к концу вегетации наиболее обеспечены подвижным фосфором были почвы участков, где применялось водосбережение. На варианте со снижением поливных норм на 30 % содержание Р2О5 было максимальным и составляло: в горизонте 0-20 см – 39,4 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 37,2 мг/ 100 г почвы. На варианте опыта со снижением величин поливных норм на 15 % содержание подвижного фосфора на летних посадках картофеля было следующим: в горизонте 0-20 см – 37,3 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 35,6 мг/ 100 г почвы. При оптимальном режиме орошения картофеля его посадки к концу вегетации были наименее обеспечены подвижным фосфором по сравнению с водосберегающими вариантами: в горизонте 0-20 см содержание Р2О5 составляло 35,8 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 33,4 мг/ 100 г почвы.
Содержание обменного калия в почвах опытно-производственных участков также у всех изучаемых сельскохозяйственных культур было максимальным на водосберегающих вариантах. В ООО «Исток-1» на посевах кукурузы на зерно в конце периода её вегетации содержание К2О на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % было максимальным и составляло: в горизонте 0-20 см – 417,8 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 411,3 мг/ 100 г почвы. На варианте со снижением величин поливных норм на 15 % были установлены следующие значения содержания обменного калия в почвах: в горизонте 0-20 см – 409,3 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 401,7 мг/ 100 г почвы. Наименьшая обеспеченность данным элементом питания была зафиксирована в почвах при оптимальном режиме орошения кукурузы: в горизонте 0-20 см – 400,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 398,8 мг/ 100 г почвы. В почве опытно-производственного участка к концу вегетационного периода картофеля весенней посадки содержание обменного калия на водосберегающем варианте опыта со снижением величин поливных норм на 30 % составляло: в горизонте 0-20 см – 430,0 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 438,1 мг/ 100 г почвы. Более низкие значения были установлены на варианте опыта, где поливы картофеля проводились сниженными на 15 % нормами: в горизонте 0-20 см – 419,2 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 427,3 мг/ 100 г почвы. При оптимальном режиме орошения картофеля содержание обменного калия в почвах опытного участка было наименьшим из всех вариантов: в горизонте 0-20 см – 410,0 мг/ 100 г почвы, в горизонте 20-40 см – 418,6 мг/ 100 г почвы. Такая же ситуация отмечалась и на опытных участках, на которых возделывались лук и морковь. Здесь максимальное содержание обменного калия было установлено на варианте, где поливы овощных культур проводили сниженными на 30 % нормами. В почвенном горизонте 0-20 см на посевах лука к концу его вегетации содержание К2О составляло 528,3 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 447,6 мг/ 100 г почвы; в горизонте 0-20 см на посевах моркови – 623,4 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 591,3 мг/ 100 г почвы. В ООО «Золотовское», где на опытно-производственном участке возделывался картофель летней посадки, к концу вегетации максимальное содержание К2О было установлено на варианте, где поливы проводили сниженными на 30 % нормами: в горизонте 0-20 см – 487,5 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 579,1 мг/ 100 г почвы. Более низкие показатели содержания обменного калия были зафиксированы на варианте опыта со снижением величин поливных норм на 15 %: в горизонте 0-20 см – 479,5 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 571,3 мг/ 100 г почвы. При поливах оптимальными нормами к концу вегетации картофеля почвы опытно-производственного участка были менее обеспечены обменным калием. Его содержание на данном варианте составило: в горизонте 0-20 см – 460,8 мг/ 100 г почвы, 20-40 см – 560,8 мг/ 100 г почвы.
Таким образом, проведённым мониторингом установлено, что почвы опытно-производственных участков, где применялись водосберегающие режимы орошения, к концу вегетации были лучше обеспечены NO3, P2O5, K2O, чем почвы, на которых возделывались культуры, орошаемые оптимальными поливными нормами.
В целом, оценка представленных результатов анализа почвенных образцов, отобранных в начале и в конце вегетации изучаемых сельскохозяйственных культур, позволила установить хорошую обеспеченность почв питательными веществами.
Особое внимание при орошении сельскохозяйственных культур уделяется качеству оросительной воды [42]. Оросительная вода, не отвечающая предъявляемым к ней требованиям, оказывает на почву отрицательное воздействие. Своевременная подача в почву оросительной воды положительно влияет на её плодородие, микроклимат местности, а, следовательно, и урожайность сельскохозяйственных культур. Питательные вещества в сухой почве недоступны корневой системе растений до тех пор, пока в почве не будет достаточного количества воды, которая бы обеспечила растворение их и доставку в клетки вегетирующих растений. Известно, что хорошо увлажнённая почва предотвращает резкие колебания температуры в течение суток, снижает высокие дневные температуры и повышает низкие ночные, примерно на 30 % повышает относительную влажность приземного слоя воздуха.
В наших исследованиях источником воды для орошения являлось Цимлянское водохранилище, из которого вода по Донскому магистральному каналу подавалась: в ООО «Исток-1» из Нижне-Донского канала, в ООО «Золотовское» – из Семикаракорского канала. Отбор проб оросительной воды для оценки её химического состава проводился в начале вегетации. Результаты приведены в таблице 1 главы 2.3. Анализ результатов позволил отметить, что вода, используемая для полива сельскохозяйственных культур в ООО «Исток – 1» и ООО «Золотовское», пригодна для орошения.
Следует также отметить, что на опытно-производственных участках при поливах сельскохозяйственных культур не наблюдалось ирригационной эрозии, поскольку интенсивность искусственного дождя, подаваемого дождевальным машинами, соответствовала инфильтрационной способности почв, поливы проводились экологически обоснованными поливными нормами. Опытные участки характеризовались спокойным равнинным рельефом.
Таким образом, проведённый в текущем году на опытно-производственных участках мониторинг, позволил отметить, что орошение современной дождевальной техникой не оказывает негативного влияния на почвенное плодородие.
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Технико-экономические показатели эффективности возделывания кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови при различных режимах орошения (оптимальном и водосберегающих, предусматривающих снижение величин поливных норм на 15 % и 30 %) определялись на основании расчётов с использованием полученных экспериментальных данных. Расчёты выполнялись в соответствии с методикой [43] в ценах текущего 2019 года. Результаты расчётов представлены в таблицах 14-18.
Таблица 14 – Технико-экономические показатели возделывания кукурузы на зерно, 2019 г.
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Площадь нетто участка, га | 78,0 | 78,0 | 78,0 |
| Объём воды на орошение, тыс. м3 | 280,8 | 257,4 | 304,2 |
| Урожайность, т/га | 14,6 | 13,2 | 16,3 |
| Стоимость валовой продукции, тыс. руб. | 9110,4 | 8236,8 | 10171,2 |
| Издержки производства сельскохозяйственной продукции, тыс. руб. | 2090,4 | 1724,6 | 2848,9 |
| Прибыль, П, тыс. руб. | 7020,0 | 6512,2 | 7322,3 |
| Прибыль (∆ П): | |||
| — на единицу площади, тыс. руб./га | 90,0 | 83,5 | 93,9 |
| — на единицу оросительной воды, руб./м3 | 25,0 | 25,3 | 24,7 |
Таблица 15 – Технико-экономические показатели возделывания картофеля весенней посадки, 2019 г.
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Площадь нетто участка, га | 60,0 | 60,0 | 60,0 |
| Объём воды на орошение, тыс. м3 | 283,2 | 247,2 | 319,2 |
| Урожайность, т/га | 76,3 | 71,9 | 87,2 |
| Стоимость валовой продукции, тыс. руб. | 50358,0 | 47454,0 | 57552,0 |
| Издержки производства сельскохозяйственной продукции, тыс. руб. | 17321,8 | 17024,9 | 22863,7 |
| Прибыль, П, тыс. руб. | 33036,2 | 30429,1 | 34688,3 |
| Прибыль (∆ П): | |||
| — на единицу площади, тыс. руб./га | 550,6 | 507,2 | 578,1 |
| — на единицу оросительной воды, руб./м3 | 116,7 | 123,1 | 108,7 |
Таблица 16 – Технико-экономические показатели возделывания лука, 2019 г.
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Площадь нетто участка, га | 55,0 | 55,0 | 55,0 |
| Объём воды на орошение, тыс. м3 | 307,5 | 278,3 | 336,6 |
| Урожайность, т/га | 86,5 | 81,6 | 97,7 |
| Стоимость валовой продукции, тыс. руб. | 42817,5 | 40392,0 | 48361,5 |
| Издержки производства сельскохозяйственной продукции, тыс. руб. | 14927,2 | 14704,9 | 18367,8 |
| Прибыль, П, тыс. руб. | 27890,3 | 25687,1 | 29993,7 |
Продолжение таблицы 16
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Прибыль (∆ П): | |||
| — на единицу площади, тыс. руб./га | 507,1 | 467,0 | 545,3 |
| — на единицу оросительной воды, руб./м3 | 90,7 | 92,3 | 89,1 |
Таблица 17 – Технико-экономические показатели возделывания моркови, 2019 г.
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Площадь нетто участка, га | 50,0 | 50,0 | 50,0 |
| Объём воды на орошение, тыс. м3 | 269,0 | 251,0 | 287,0 |
| Урожайность, т/га | 70,2 | 64,9 | 75,6 |
| Стоимость валовой продукции, тыс. руб. | 28080,0 | 25960,0 | 30240,0 |
| Издержки производства сельскохозяйственной продукции, тыс. руб. | 7662,9 | 6858,9 | 9460,0 |
| Прибыль, П, тыс. руб. | 20417,1 | 19101,1 | 20780,0 |
| Прибыль (∆ П): | |||
| — на единицу площади, тыс. руб./га | 408,3 | 382,0 | 415,6 |
| — на единицу оросительной воды, руб./м3 | 75,9 | 76,1 | 72,4 |
Анализ результатов расчётов, представленных в таблицах 14‑18, позволил установить, что возделывание кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови на орошаемых землях, даже в условиях дефицита водных ресурсов, является экономически выгодным.
Так, по данным таблицы 14, при возделывании кукурузы на зерно в ООО «Исток-1», орошаемой дождевальной машиной Valley кругового действия на производственном участке при оптимальном режиме орошения прибыль на единицу площади составила 93,9 тыс. руб./га, на единицу оросительной воды – 24,7 руб./м3. На опытно-производственных участке, на варианте опыта со снижением поливной нормы на 15 %, эти показатели составили соответственно 90,0 тыс. руб./га и 25,0 руб./м3, а при снижении поливной нормы на 30 % – 83,5 тыс. руб./га и 25,3 руб./м3.
Таблица 18 – Технико-экономические показатели возделывания картофеля летней посадки по вариантам опыта, 2019 г.
| Показатели | Варианты полевого опыта | ||
| Снижение поливной нормы на 15 % |
Снижение поливной нормы на 30 % |
Оптимальный режим орошения | |
| Площадь нетто участка, га | 68,0 | 68,0 | 68,0 |
| Объём воды на орошение, тыс. м3 | 281,1 | 245,8 | 316,2 |
| Урожайность, т/га | 37,1 | 34,2 | 42,1 |
| Стоимость валовой продукции, тыс. руб. | 27750,8 | 25581,6 | 31490,8 |
| Издержки производства сельскохозяйственной продукции, тыс. руб. | 12430,9 | 11866,0 | 14629,7 |
| Прибыль, П, тыс. руб. | 15319,9 | 13715,6 | 16861,1 |
| Прибыль (∆ П): | |||
| — на единицу площади, тыс. руб./га | 225,3 | 201,7 | 247,9 |
| — на единицу оросительной воды, руб./м3 | 54,5 | 55,8 | 53,3 |
При возделывании картофеля весенней посадки (таблица 15) на опытно-производственных участках на вариантах со снижением поливной нормы на 15 и 30 % в ООО «Исток-1» при орошении дождевальной машиной Valley кругового действия прибыль на единицу площади составила – 550,6 и 507,2 тыс. руб./га, на единицу оросительной воды – 116,7 и 123,1 руб./м3, а на варианте с оптимальным орошением соответственно 578,1 тыс. руб./га и 108,7 руб./м3. Следует отметить, что на данном варианте прибыль на единицу оросительной воды была наименьшей.
Лук возделывался на орошаемых землях в ООО «Исток-1» при поливах дождевальной машиной Valley кругового действия. Прибыль на единицу площади на опытно-производственном участке, на варианте со снижением поливной нормы на 15 % составила 507,1 тыс. руб./га, на единицу оросительной воды – 90,7 руб./м3, а на варианте со снижением поливной нормы на 30 % соответственно – 467,0 тыс. руб./га и 92,3 руб./м3 (таблица 16). Значительно выше технико-экономические показатели эффективности возделывания лука были на производственном посеве, при этом прибыль на единицу площади составила 545,3 тыс. руб./га. Однако, прибыль на единицу оросительной воды на данном варианте была наименьшей и составила 89,1 руб./м3.
Анализ технико-экономических показателей эффективности возделывания моркови в летнем посеве в ООО «Исток-1», показал, что на производственном участке при оптимальном режиме орошения прибыль на единицу площади составила 415,6 тыс. руб./га, а на единицу оросительной воды – 72,4 руб./м3, на опытно-производственных участках прибыль на единицу площади была ниже, как на варианте со снижением поливной нормы на 15 %, так и на варианте со снижением на 30 %, на 7,3 и 33,6 тыс. руб./га соответственно, а показатели прибыли на единицу оросительной воды, напротив, были выше на варианте со снижением поливной нормы на 15 % и на варианте со снижением поливной нормы на 30 % соответственно на 3,5 и 3,7 %, по сравнению с производственным посевом (таблица 17).
В ООО «Золотовское» на летних посадках картофеля, орошаемых дождевальной машиной кругового действия Reinke, на вариантах опыта с водосбережением прибыль была ниже, чем на варианте с оптимальным режимом орошения (таблица 18). Так, прибыль на единицу площади на вариантах со снижением величин поливных норм на 15 % и 30 % составила 225,3 и 201,7 тыс. руб./га, что на 22,6 тыс. руб./га и 46,2 тыс. руб./га меньше, чем на варианте опыта с оптимальным режимом орошения. Прибыль на единицу оросительной воды, напротив, была максимальной на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 55,8 руб./м3. На варианте, где картофель поливали оптимальными поливными нормами, она была минимальной – 53,3 руб./м3.
Кроме технико-экономических показателей определялась также экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, моркови и лука на опытно-производственных участках по вариантам полевого опыта. Результаты расчётов представлены в таблицах 19‑23.
Анализ представленных результатов позволил установить, что возделывание кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, моркови и лука при водосберегающих режимах орошения является экономически эффективным. Так, рентабельность производства зерна кукурузы на варианте со снижением поливных норм на 15 % составила 335 % при урожайности 14,6 т/га, что на 78 % и 8 % превысило показатели вариантов с оптимальным режимом орошения и со снижением поливных норм на 30 %. На варианте со снижением норм на 15 % был получен самый высокий чистый доход, равный 90,0 тыс. руб./га. Следует отметить, что себестоимость производства зерна кукурузы была наименьшей на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % – 1675,0 руб./т, несколько выше этот показатель был на варианте со снижением норм на 15 % – 1835,6 руб./т, а максимальное значение было установлено на оптимальном варианте – 2240,8 руб./т.
Таблица 19 – Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно на орошаемых землях ООО «Исток – 1», 2019 г.
| Вариант опыта | Урожайность, т/га | Затраты на 1 га, руб. | Себестои-мость продукции, руб./т | Чистый доход, руб./га |
Рентабе-льность, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | 14,6 | 26800,0 | 1835,6 | 90000,0 | 335 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | 13,2 | 22110,3 | 1675,0 | 83489,7 | 327 |
| Оптимальный режим орошения | 16,3 | 36524,4 | 2240,8 | 93875,6 | 257 |
Таблица 20 – Экономическая эффективность возделывания картофеля весенней посадки на орошаемых землях ООО «Исток – 1», 2019 г.
| Вариант опыта | Урожайность, т/га | Затраты на 1 га, руб. | Себестоимость продукции, руб./т | Чистый доход, руб./га |
Рентабе-льность, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | 76,3 | 288696,7 | 3783,7 | 550603,3 | 191 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | 71,9 | 283749,3 | 3946,4 | 507150,7 | 178 |
| Оптимальный режим орошения | 87,2 | 381061,7 | 4369,9 | 578138,3 | 152 |
Производство картофеля весенней посадки при орошении водосберегающими нормами также экономически эффективно. Наилучшие показатели получены на варианте, где поливы проводили сниженными на 15 % нормами. Рентабельность на данном варианте составила 191 %, чистый доход – 550,6 тыс. руб./га при урожайности клубней картофеля, равной 76,3 т/га. Рентабельность производства картофеля весенней посадки на варианте со снижением величин поливных норм на 30 % составляла 178 %, чистый доход с 1 га был равен 507,2 тыс. руб. при урожайности 71,9 т/га. На варианте с оптимальным режимом орошения чистый доход составил 578,1 тыс. руб./га. Рентабельность производства картофеля была минимальной и составила 152 %, что объясняется высокими затратами, равными 381,1 тыс. руб./га, которые на данном варианте были максимальными.
134
Таблица 21 – Экономическая эффективность возделывания лука на орошаемых землях ООО «Исток – 1», 2019 г.
| Вариант опыта | Урожайность, т/га | Затраты на 1 га, руб. | Себестои-мость продукции, руб./т | Чистый доход, руб./га |
Рентабе-льность, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | 86,5 | 271403,6 | 3137,6 | 507096,4 | 187 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | 81,6 | 267361,8 | 3276,5 | 467038,2 | 175 |
| Оптимальный режим орошения | 97,7 | 333960,0 | 3418,2 | 545340,0 | 163 |
Таблица 22 – Экономическая эффективность возделывания моркови на орошаемых землях ООО «Исток – 1», 2019 г.
| Вариант опыта | Урожайность, т/га | Затраты на 1 га, руб. | Себестои-мость продукции, руб./т | Чистый доход, руб./га |
Рентабе-льность, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | 70,2 | 153258,0 | 2183,2 | 408342,0 | 266 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | 64,9 | 137178,0 | 2113,7 | 382022,0 | 258 |
| Оптимальный режим орошения | 75,6 | 189200,0 | 2502,6 | 415600,0 | 219 |
Возделывание овощных культур (лука и моркови) при водосбережении экономически эффективно. На варианте, где поливы сельскохозяйственных культур проводили сниженными на 15 % поливными нормами, рентабельность производства лука составила 187 %, моркови – 266 %. На данном варианте с 1 га посевов лука был получен чистый доход 507,1 тыс. руб. при урожайности 86,5 т/га. Чистый доход с 1 га посевов моркови составил 408,3 тыс. га. при урожайности корнеплодов 70,2 т/га. Несколько ниже была рентабельность на варианте со снижением норм на 30 %. При производстве лука на данном варианте она была равна 175 %, моркови – 258 %, что объясняется низким чистым доходом, полученным на данном варианте: 467,0 тыс. га – с 1 га посевов лука, 382,0 тыс. га – с 1 га посевов моркови. Урожайность овощных культур здесь была наименьшей: лука – 81,6 т/га, моркови – 64,9 т/га. На варианте с оптимальным режимом орошения была получена максимальная урожайность лука и моркови – 97,7 т/га и 75,6 т/га соответственно. Однако, здесь сельхозтоваропроизводители понесли самые высокие затраты при производстве овощной продукции (333,9 тыс. руб. на 1 га посевов лука, 189,2 тыс. руб. на 1 га посевов моркови), в связи с чем, рентабельность на данном варианте была наименьшей и составила: у лука – 163 %, у моркови – 219 %.
Таблица 23 – Экономическая эффективность возделывания картофеля
летней посадки на орошаемых землях ООО «Золотовское», 2019 г.
| Вариант опыта | Урожайность, т/га | Затраты на 1 га, руб. | Себестои-мость продукции, руб./т | Чистый доход, руб./га |
Рентабе-льность, % |
| Снижение поливной нормы на 15 % | 37,1 | 182807,4 | 4927,4 | 225292,6 | 123 |
| Снижение поливной нормы на 30 % | 34,2 | 174500,0 | 5102,3 | 201700,0 | 118 |
| Оптимальный режим орошения | 42,1 | 215142,6 | 5110,3 | 247957,4 | 112 |
Анализ расчётов экономической эффективности производства картофеля летней посадки (таблица 23) показал, что возделывание данной культуры при водосберегающем режиме орошения со снижением величин поливных норм на 15 %, является выгодным. Рентабельность производства картофеля на данном варианте составила 123 %, чистый доход с 1 га был равен 225,3 тыс. руб. при урожайности клубней 37,1 т/га. Несколько ниже эти показатели были на варианте опыта, где применяли режим орошения со снижением величин поливных норм на 30 %. Здесь, несмотря на более низкие затраты на 1 га, равные 174,5 тыс. руб., была получена рентабельность 118 %. Такая ситуация объясняется более низкой урожайностью картофеля, которая на данном варианте опыта была наименьшей и составила 34,2 т/га. Урожайность картофеля летней посадки на варианте с оптимальным режимом орошения была максимальной – 42,1 т/га. Однако, затраты на 1 га на данном варианте были также максимальными – 215,1 тыс. руб., в связи с этим, рентабельность производства картофеля летней посадки среди всех рассматриваемых вариантов была наименьшей – 112 %.
Таким образом, проведёнными исследованиями установлено, что производство сельскохозяйственных культур при водосберегающих режимах орошения является выгодным. Наилучшие показатели экономической эффективности у всех изучаемых культур получены на варианте со снижением величин поливных норм на 15 %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В 2019 году исследования по разработке водосберегающих режимов орошения сельскохозяйственных культур проводились на опытно-производственных участках ООО «Исток‑1» и ООО «Золотовское», расположенных в центральной орошаемой зоне Ростовской области. Выполненный анализ современного состояния сельскохозяйственного производства ООО «Исток‑1» и ООО «Золотовское» позволил отметить, что при возделывании сельскохозяйственных культур данные предприятия применяют новейшие технологии, обеспечены современной дождевальной и сельскохозяйственной техникой, минеральными удобрениями и пестицидами, семенами и др. В связи с этим, ООО «Исток-1» и ООО «Золотовское» были выбраны в качестве объектов для проведения исследований.
2. Выполненный анализ почвенно-климатических условий объектов проведения исследований позволил установить, что данные сельскохозяйственные предприятия находятся в зоне недостаточного увлажнения, в связи с чем, устойчивое производство сельхозпродукции возможно только при регулярном орошении. Также установлено, что вегетационный период текущего года можно охарактеризовать как полузасушливый, так как ГТК составил 0,69. Почвы опытных участков были представлены обыкновенными чернозёмами, имеют водно-физические и агрохимические свойства вполне пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур. Глубина залегания грунтовых вод составляла более 5-10 м, следовательно, на рост и развитие сельскохозяйственных культур они влияния не оказывали. Проведённая оценка качества оросительной воды показала, что вода пригодна для орошения сельскохозяйственных культур. Исследования по разработке водосберегающих режимов орошения кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, моркови летнего посева и лука предусматривали следующие варианты: на опытно-производственных участках выполнялось снижение поливной нормы на 15 % и 30 % в критические фазы вегетации сельскохозяйственных культур; в производственных посевах использовался разработанный ранее оптимальный режим орошения. Полевые исследования выполнялись в соответствии с общепринятыми методиками.
3. Выполнено обоснование активного слоя почвы для исследуемых сельскохозяйственных культур. Установлено, что для кукурузы на зерно активным (расчётным) является слой 0-60 см, так как в нём сосредоточена основная масса её корневой системы (до 90 %). Для лука расчётным принят слой 0-50 см, для картофеля и моркови – 0-60 см. Определены водно-физические и агрохимические свойства почв опытно-производственных участков. Анализ результатов исследований динамики влажности почв опытно-производственных участков позволил установить, что на вариантах, где применялся оптимальный режим орошения, влажность почвы на посевах кукурузы на зерно, не опускалась ниже 68 % НВ, на картофеле весенней и летней посадки – 75 % и 70 % НВ соответственно, на посевах лука – 70 % НВ, на посевах моркови – 75 % НВ. На вариантах, где проводилось дифференцированное снижение величин поливных норм на 15 %, влажность почвы поддерживалась не ниже: на посевах кукурузы на зерно – 64 % НВ, на картофеле весенней и летней посадки – 74 % и 67 % НВ соответственно, на посевах лука – 68 % НВ, на посевах моркови – 73 % НВ. На вариантах опыта со снижением величин поливных норм на 30 % влажность почвы поддерживалась в пределах: на посевах кукурузы – 62-69 % НВ, на картофеле весенней и летней посадки – 72-85 % НВ и 65-74 % НВ соответственно, на посевах лука – 64-79 %, на посевах моркови – 72-81 %. Проведёнными исследованиями установлено, что орошение оптимальными нормами оказывало положительное влияние на рост и развитие изучаемых сельскохозяйственных культур. Несколько худшие показатели роста и развития растений наблюдались на вариантах со снижением поливных норм на 15 %. В среднем, у всех изучаемых культур на данном варианте уменьшение высоты растений составляло от 2,6 до 6,4 %. На варианте со снижением поливных норм на 30 % уменьшение высоты растений было более значительным и составило от 3,6 % до 8,9 % по сравнению с вариантом, где применялся оптимальный режим орошения.
4. Разработаны водосберегающие режимы орошения кукурузы на зерно, картофеля, лука и моркови. Результаты проведенных исследований позволили установить, что применение водосбережения при возделывании сельскохозяйственных культур приводит к экономии оросительной воды в среднем от 6 % до 11 % (при снижении величин поливных норм на 15 %) и от 15 % до 23 % (при их снижении на 30 %). Установлено влияние режимов орошения на продуктивность сельскохозяйственных культур. Проведённые полевые исследования позволили отметить, что в целом в результате применения водосберегающих режимов орошения со снижением величин поливных норм на 15 % недобор биологической урожайности сельскохозяйственных культур составил от 7,1 % до 12,5 %. Снижение величин поливных норм на 30 % привело к недобору биологической урожайности сельскохозяйственных культур от 14,2 % до 19,0 % по сравнению с вариантами, где поливы проводились оптимальными поливными нормами. Из всех изучаемых сельскохозяйственных культур наименьшие потери продуктивности от применения водосберегающих режимов орошения были установлены на посевах овощных культур (моркови и лука). На посевах моркови недобор биологической урожайности на варианте со снижением величин поливных норм на 15 % был наименьшим и составил 7,1 %, на варианте со снижением на 30 % – 14,2 %. На посевах лука эти показатели были равны 11,5 % (на варианте со снижением поливных норм на 15 %) и 16,5 % (на варианте со снижением на 30 %). Следует также отметить, что на посевах кукурузы на зерно при использовании водосберегающего режима орошения со снижением величин поливных норм на 15 % урожайность зерна уменьшалась на 10,5 % по сравнению с вариантом, где поливы проводились оптимальными поливными нормами. Однако, дальнейшее снижение поливных норм до 30 % от оптимальных величин привело к недобору урожайности зерна кукурузы, равному 19,0 %. Худшие показатели продуктивности были получены на посадках картофеля. Недобор картофеля весенней посадки составил: 12,5 % – на варианте, где поливы проводили сниженными на 15 % поливными нормами, 17,5 % – на варианте, где поливали сниженными на 30 % нормами. Аналогичная ситуация была отмечена и на летних посадках картофеля. Здесь был зафиксирован недобор продуктивности, равный 11,8 % (на варианте со снижением норм на 15 %) и 18,8 % (на варианте со снижением поливных норм на 30 %). Изучено суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур. Анализ представленных показателей позволил установить, что величина суммарного водопотребления зависела как от сельскохозяйственной культуры, так и от применяемого режима орошения. Наибольшие значения суммарного водопотребления у всех изучаемых сельскохозяйственных культур были установлены на варианте опыта, где применялся оптимальный режим орошения. Несколько ниже значения суммарного водопотребления отмечались на вариантах со снижением поливных норм на 15 % и 30 %. Определён коэффициент водопотребления для всех изучаемых сельскохозяйственных культур. Анализ выполненных расчётов позволил установить, что наиболее эффективно оросительная вода использовалась при оптимальном режиме орошения и при режиме орошения со сниженными на 15 % поливными нормами. На этих вариантах опыта у всех изучаемых сельскохозяйственных культур отмечались наиболее низкие показатели коэффициента водопотребления. Проведёнными исследованиями также установлено, что в структуре суммарного водопотребления кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови наибольшую долю составляли оросительная норма и осадки. Это показатели имеют прямую связь с водопотреблением, и их снижение негативно сказывается на продуктивности кормовых культур. Эффективное использование влаги по сравнению с вариантом с оптимальным орошением наблюдалось при снижении оросительной нормы на 15 %, что позволяет использовать такие условия при дефиците ресурсов, так как продуктивность изучаемых сельскохозяйственных культур при этом снижается незначительно, в среднем от 7,1 % до 12,5 %.
5. Рассмотрено влияние водосберегающих режимов орошения на плодородие почв. Проведённый в текущем году мониторинг, позволил отметить, что орошение современной дождевальной техникой не оказывает негативного влияния на почвенное плодородие.
6. Определены технико-экономические показатели эффективности возделывания кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови при различных режимах орошения (оптимальном и водосберегающих, предусматривающих снижение величин поливных норм на 15 % и 30 %). Проведёнными расчётами установлено, что возделывание кукурузы на зерно, картофеля весенней и летней посадки, лука и моркови на орошаемых землях, даже в условиях дефицита водных ресурсов, является экономически выгодным. Наилучшие показатели экономической эффективности у всех изучаемых культур получены на варианте со снижением величин поливных норм на 15 %.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Никаноров В.А., Косолапов А.Е. Оценка обеспеченности и нагрузки на поверхностные водные ресурсы регионов Российской Федерации // Водные ресурсы России: современное состояние и управление: сборник материалов Всерос. науч.-практ. конф., г. Сочи, 08-14 окт. 2018 г. – Том. I. – Новочеркасск: Лик, 2018. – С. 4-11.
2. Impact of climate change on yield, irrigation requirements and water productivity of maize cultivated under the moderate continental climate of Bosnia and Herzegovina / R.J. Stricevic, N. Stojakovic, M. Vujadinovic-Mandic, M. Todorovic // Journal of Agricultural Science. – 2018. – Vol. 156, Is. 5, 1. – P. 618-627.
3. Повышение эффективности использования оросительной воды природно-техническими системами в сельскохозяйственном производстве / В.Л. Бондаренко, Н.А. Иванова, А.В. Кувалкин, Г.Л. Лобанов // Научный журнал Рос. НИИ проблем мелиорации. – 2015. – № 3 (19). – С. 171-186. – URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/ udb13-rec365-field6.pdf.
4. Evaluation of the efficiency of irrigation in a zonal soil sequence / L.V. Kireicheva, N.P. Karpenko // Eurasian Soil Science. – 2015. – T. 48, № 5. – P. 524-532.
5. Щедрин В.Н., Балакай Г.Т. Состояние и перспективы развития мелиорации земель на Юге России // Научный журнал Рос. НИИ проблем мелиорации. – 2014. – № 3 (15). – С. 1-15. – URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec274-field6.pdf.
6. Научно обоснованные рекомендации по режимам орошения основных сельскохозяйственных культур современной дождевальной техникой в условиях Юга России / Н.А. Иванова, Н.В. Михеев, С.Ф. Шемет, И.В. Гурина; Новочерк. инж.-мелиор. ин-т Донской ГАУ. – Новочеркасск, 2015. – 34 с.
7. Климат и агроклиматические ресурсы Ростовской области / Ю.П. Хрусталёв, В.Н. Василенко, И.В. Свисюк, В.Д. Панов, Ю.А. Ларионов. – Ростов н/Д. : Батайское кн. изд-во, 2002. – 184 с.
8. Зональные системы земледелия Ростовской области (на период 2013-2020 гг.) [Электронный ресурс] : в 3-х ч. Ч. 1 / Отв. за вып. В. Е. Зинченко; Мин. с.-х. и продовольствия Ростовской области, ГНУ Донской НИИСХ Россельхозакадемии. – Ростов н/Д., 2012. – URL: http://don-agro.ru/FILES/2020/ZONSYSZEM/Sistema_zemled_do_2020_1.docx.
9. Ольгаренко Г.В. Внедрение инновационных технологий и техники при орошении сельскохозяйственных культур // Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы : Донская аграрная науч.-практ. конф. с междунар. участием г. Зерноград, 25-26 окт. 2012 г. / Азово-Черномоская гос. агроинж. акад. – Зерноград, 2012. – С. 377-387.
10. О мелиорации земель [Электронный ресурс]: Федеральный закон от 10 янв. 1996 г. № 4-ФЗ: по сост. на 05 апр. 2016 г. – Доступ из ИПП «Гарант». http://ivo.garant.ru/#/document/10108787/paragraph/13855:1.
11. ГОСТ 17.1.2.03-90. Охрана природы. Гидросфера. Критерии и показатели качества воды для орошения. Введ. 1991-01-07. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 8 с.
12. Орошение земель Ростовской области: монография / под ред. В.М. Волошкова, В.В. Турулева. – Ростов н/Д.: Эверест, 2009. – 256 с.
13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. – М.: Альянс, 2014. – 351 с.
14. Шевченко П.Д., Ольгаренко Г.В., Иванова Н.А. Практическое руководство по методике проведения опытов на степных агроландшафтах. – Новочеркасск, 2001. – 114 с.
15. Методика полевого опыта в условиях орошения : рекомендации / подгот. В.Н. Плешаковым; ВАСХНИЛ, Всерос. отд-ние, ВНИИОЗ. – Волгоград, 1983. – 149 с.
16. Астапов В.С. Мелиоративное почвоведение : практикум. – М.: Сельхозгиз, 1958. – 367 с.
17. Станков Н.З. Корневая система. – М.: Колос, 1964. – 280 с.
18. Костяков А.Н. Основы мелиораций. – М., Сельхозгиз, 1960. – 622 с.
19. Научно-методическое обоснование нормирования водопотребления, планирования орошения, регулирования уровня плодородия почв на основе информационной технологии для предотвращения экологического дисбаланса: рекомендации / [Г.В. Ольгаренко и др.]; М-во сельского хоз-ва РФ. – М.: Росинформагротех, 2006. – 104 с.
20. Матвеева O.A. Оптимизация глубины увлажнения почвы и минерального питания для получения запланированных урожаев лука при дождевании в условиях Волго-Донского междуречья : автореф. дис. … канд. с.-х. наук. – Волгоград, 2008. – 23 с.
21. Дубинин С.В., Осихов А.И. Технология возделывания репчатого лука // Картофель и овощи. – 2014. – № 2. – С. 20.
22. Матевосян Г.Л. Регуляция роста, развития и продуктивности моркови // Агрохимия. – 2011. – № 10. – С. 83-93.
23. Брыль С.В. Режимы орошения и минерального питания при выращивании моркови // Экология и строительство. – 2015. – № 4. – С. 18-21.
24. Казакова В.В., Кабанова Е.М., Онищенко В.И. Сравнительная оценка некоторых сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции // Труды Кубанского гос. аграрного ун-та. – 2015. – № 55. – С. 90-94.
25. Хозяйственно-биологические особенности роста и развития сортов картофеля при различных агроэкологических условиях / Р.И. Дубин, З.Б. Валеева, Ш.Б. Байрамбеков, М.Ю. Пучков // Орошаемое овощеводство и бахчеводство в развитии адаптивно-ландшафтных систем юга России: сб. ст. – Астрахань, 2012. – С. 193-196.
26. Кулыгин В.А., Евтухов М.В., Райлян Р.Н. Совершенствуя технологию выращивания картофеля при орошении // Мелиорация и водное хозяйство. – 2006. – № 6. – С. 48-49.
27. Алексеев В.А., Майстренко Н.Н., Ганджаева А.З. Ресурсосберегающая технология выращивания картофеля // Аграрный вестник Верхневолжья. – 2013. – № 2 (3). – С. 10-14.
28. Хлопяников А.М. Формирование корневой системы и продуктивность кукурузы // Кормопроизводство. – 2010. – № 2. – С. 46-48.
29. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. – М.: Агропромиздат, 1986. – 416 с.
30. Общее почвоведение / В.Г. Мамонтов, Н.П. Панов, И.С. Кауричев, Н.Н. Игнатьев. – М.: КолосС, 2006. – 456 с.
31. Штокалов Д.А., Скуратов Н.С. Методики по определению скорости впитывания воды в почву, параметров поверхностных способов полива, объёмной массы и наименьшей влагоёмкости почвы, отбора почвенных образцов на анализ: рекомендации / ЮжНИИГиМ. – Новочеркасск, 1985. – 59 с.
32. Ясониди О.Е., Ясониди Е.О., Ясониди А.О. Лабораторно-полевые исследования при орошении земель: монография. – Новочеркасск: Лик, 2015. – 102 с.
33. Иванова Н.А., Гурина И.В., Шемет С.Ф. Влияние водного режима почв на продуктивность сельскохозяйственных культур // Научный журнал Рос. НИИ проблем мелиорации. – 2014. – № 4(16). – С. 124-135. – URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files /udb_files/udb13-rec302-field6.pdf.
34. Методические указания по расчёту оптимального водного режима корнеобитаемого слоя почвы при возделывании сельскохозяйственных культур на орошаемых землях / Н.А. Иванова, С.Ф. Шемет, И.В. Гурина, К.Г. Гурин, М.Ф. Олейникова. – Новочеркасск, 2010. – 24 с.
35. Григоров С.М., Коновалова Г.В. Эффективность использования влаги кукурузой на зерно на светло-каштановых почвах Волгоградской области // Научный журнал Рос. НИИ проблем мелиорации. – 2014. – № 2 (14). – С. 78-86. – URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec259-field6.pdf.
36. Кулыгин В. А. Влияние разных режимов орошения на эффективность использования оросительной воды при возделывании картофеля и овощных культур // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского гос. аграрного ун-та. – 2011. – № 65(1). – С. 339-348. – URL: http://ej.kubagro.ru/2011 /01/pdf/07.pdf.
37. Хозяйственно-биологические особенности роста и развития сортов картофеля при различных агроэкологических условиях / Р.И. Дубин, З.Б. Валеева, Ш.Б. Байрамбеков, М.Ю. Пучков // Орошаемое овощеводство и бахчеводство в развитии адаптивно-ландшафтных систем юга России: материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Астрахань: Сорокин Р. В., 2012. – С. 193-196.
38. Евтухов М.В. Режим орошения и удобрения картофеля на чернозёмах Ростовской области: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. – Новочеркасск, 2009. – 23 с.
39. Казакова В.В., Кабанова Е.М., Онищенко В.И. Сравнительная оценка некоторых сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2015. – № 55. – С. 90-94.
40. Ванеян С.С., Соснов В.С., Меньших А.М. Оптимальные режимы орошения моркови // Картофель и овощи. – 2006. – № 4. – С. 17-18.
41. Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель // Каталог научно-технических достижений ФГБНУ РосНИИПМ. – Новочеркасск, 2015. – 142 с.
42. Проектирование и расчёт систем дождевания и капельного орошения сельскохозяйственных культур : методическое пособие / В.В. Мелихов, И.П. Кружилин, Н.Н. Дубенок, А.Г. Болотин [и др.] / ВНИИОЗ. ООО «СФЕРА». – Волгоград, 2017. – 168 с.
43. Вильдяева Н.И., Храновская Е.Ю. Экономика предприятия. – Новочеркасск, 2014. – 137 с.