CC BY
89
УДК 631/674:633.34
ОСОБЕННОСТИ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Н.Н. ДУБЕНОК, академик РАСХН, декан РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева
В.В. БОРОДЫЧЕВ, член-корреспондент РАСХН, зав. отделом
М.Н. ЛЫТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
О.А. БЕЛИК, аспирант
Волгоградский комплексный отдел ВНИИГиМ
E-mail: dispagrohim@timacad.ru
Резюме. Предложена технология полосового объемного рыхления почвы в зоне увлажнения, реализация которой возможна в период вегетации сельскохозяйственных культур при капельном орошении. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что предложенный способ позволяет улучшить водно-воз-душный режим почвы в течение межполивного периода, снизить расход воды в зоны, слабо осваиваемые корневой системой растений.
Ключевые слова: капельное орошение, обработка почвы, водный режим, поливная норма, контур увлажнения, распределение влаги, расчетная зона, сельскохозяйственные культуры.
Подвижность и доступность влаги растениям тес -но связаны с уровнем увлажнения почвы, а степень насыщения почвы влагой, в свою очередь, может, характеризоваться влагоемкостью. Обобщая результаты многочисленных экспериментальных исследований [ 1...5 и др.] и базируясь на известных классификациях, следует выделить следующие водные состояния почвы:
вода недоступна и труднодоступна растениям. Верхняя граница такого состояния лежит у влажности устойчивого завядания. В этом случае в растениях происходят необратимые изменения, приводящие к их гибели. Сохранить жизнеспособность могут лишь хорошо укрытые точки роста отдельных растений;
вода доступна растениям, но требуются значительные затраты энергии для ее добычи и транспортировки. Верхняя граница — влажность торможения роста. Такого количества влаги при благоприятных условиях и невысокой транспирации достаточно для обеспечения нормального созревания репродуктивных органов. Но при делении контура локального увлажнения почвы на зоны, характеризующиеся уровнем влагосодержания, важна влажность, которая обеспечивает нормальный рост и развитие растений в течение всего вегетационного периода. Поэтому такое состояние следует считать неблагоприятным;
влага легко доступна растениям и обеспечивается благоприятный водно-воздушный режим. Это состоя-
ние влажности можно разделить на 2 интервала: нижний, как правило, благоприятствует росту репродуктивных органов, верхний — вегетативной части растения. Влага из почвы в этом диапазоне используется наиболее продуктивно. Верхняя его граница определяется такой влажностью, когда в почве остается не менее 15 % воздуха от общего, занимаемого объема, что примерно соответствует наименьшей влагоемкости. Большинство пропашных культур наиболее продуктивны при наличии в почве
18...23 % воздуха, что примерно соответствует влажности 75...90 % НВ;
влага также легко доступна растениям, но доля воздуха в почве 15% и менее. Вследствие ухудшения газообмена снабжение корней воздухом значительно затруднено. В таких условиях нормально развиваются лишь растения с воздухопроводящей тканью (аэренхимой). Это состояние избыточного увлажнения.
Особенность водного режима почвы при капельном орошении — наличие в границах контура увлажнения после проведения полива зон почвы, характеризующихся всеми перечисленными состояниями.
Цель наших исследований - изучить изменения водно-воздушного режима почвы в течение межполивного периода и расхода воды в зоны, слабо осваиваемые кррневой системой растений при капельном орошении сельскохозяйственных культур при локальном полосном рыхлении почвы, в сравнение с традиционной технологией ее обработки.
Условия, материалы и методы. В наших экспериментах во внимание принимались состояния переувлажненной, оптимально увлажненной и недоув-лажненной почвы. Исследования проводили в системе капельного орошения при возделывании семенной сои. Опытный участок расположен в КХ «Садко» Дубовского района Волгоградской области в зоне
Рис. 1. Полосное объемное рыхление почвы и рабочие органы для его осуществления.
Таблица. Параметры влагосодержания контура увлажнения в зависимости от нормы полива и способа обработки почвы
Поливная норма, м/га Доля площади в поперечном сечении контура увлажнения, % Отношение площади зон с биологически оптимальным уровне влагосодержания до и после полива Зона перехода состояния почвы с биологически оптимальным уровнем влагосодержания после полива к состоянию с недостаточным влагосо-держанием перед поливом, %
после полива перед поливом
с избыточным содержанием влаги с биологически оптимальным уровнем влагосодержания с недостаточным содержанием влаги с биологически оптимальным уровнем влагосодержания с недостаточным содержанием влаги
базовая технология обработки почвы
100 8,3 20,8 70,8 20,8 79,2 1,0 8,3
130 8,3 25,0 66,7 22,9 77,1 0,9 10,4
160 12,5 31,3 56,3 25,0 75,0 0,8 18,8
190 14,6 35,4 50,0 31,3 68,8 0,8 18,8
220 14,6 45,8 39,6 31,3 68,8 0,7 29,2
с объемным полосным рыхлением в зоне увлажнения
100 8,3 20,8 70,8 20,8 79,2 1,0 8,3
130 8,3 25,0 66,7 22,9 77,1 0,9 10,4
160 12,5 31,3 56,3 29,2 70,8 0,9 14,6
190 14,6 33,3 52,1 33,3 66,7 1,0 14,6
220 14,6 41,7 43,8 41,7 58,3 1,0 14,6
распространения светло-каштановых почв. Почва опытного участка тяжелосуглинистая, с плотностью сложения пахотного слоя 1,24...1,32 т/м3, наименьшая влагоемкость равна 26,2...27,4 %. Скорость подачи воды 2 л/час, размещение капельниц на поливном трубопроводе с расстоянием 0,5 м. Параметры контура увлажнения изучали в зависимости от нормы полива (от 100 до 220 м'/га с интервалом 30 м3/га) и способа обработки почвы.
Наряду с базовой системой обработки почвы в опыт включен вариант с локальным полосным объемным рыхлением в зоне размещения корневой системы. Сущность этого способа заключается в том, что почва в границах контура увлажнения специальными рабочими органами отрезается от основания, приподнимается на высоту 4...6 см, после чего сходит с лемеха без оборота (рис. 1). Применять такую обработку можно как до посева, так и в начале вегетации, когда корневая система еще слабо развита.
Результаты и обсуждение. В ходе исследований мы установили, что при увеличении поливной нормы от 100 до 220 м3/га, доля площади сечения почвы с избыточным содержанием влаги в общей площади сечения почвы, охваченной измерениями влажности, после проведения полива возрастает с 8,3 до 14,6 % (см. табл.). Эта закономерность сохраняется как при базовой системе основной обработки почвы, так и при использовании полосного объемного рыхления.
Доля почвы с биологически оптимальным уровнем влагосодержания, с увеличением поливной нормы также возрастает. На участках, где почву обрабатывали по базовой системе, при изменении поливной нормы от 100 до 220 м3/га она увеличилась с 20,8 до 45,8 %, а при полосном объемном рыхлении — с
20,8 до 41,7 %. Таким образом, в последнем случае образуется более компактная зона с биологически
оптимальным содержанием влаги. При поливе нормой 100, 130 и 160 м3/га различий в формировании зоны увлажнения не наблюдалось, а в случае ее увеличения до 190...220 м3/га размеры зоны оптимальной влажности почвы уменьшались за счет исключения периферийных элементарных участков, находящихся за пределами разрыхленной почвы. При полостном объемном рыхлении влажность почвы краевых элементарных участков внутри зоны с оптимальным уровнем влагосодержания была выше, чем при обработке почвы по базовой технологии, на
7,5...9,4 % НВ (рис. 2).
Результаты эксперимента подтверждают, что параметры сформированной после полива зоны увлажнения оказывают влияние на распределение влаги в почве перед очередным орошением в прямой пропорции. Объем почвы с биологически оптимальным уровнем влагосодержания после полива и перед проведением последующего прямо пропорциональны. Доля площади контура увлажнения с биологически оптимальным уровнем влагосодержания перед очередным поливом возрастала пропорционально увеличению нормы проведенного ранее полива. Причем на участках с базовой технологией обработки почвы она повышалась с 20,8 до 31,3 %, а при использовании объемного полосного рыхления — с
20,8 до 41,7 %. Естественно предположить, что в последнем случае улучшается водный режим почвы, так как доля почвы с оптимальным уровнем влагосодержания к моменту проведения очередного полива здесь более чем на 10 % выше.
Для оценки соответствия водного режима почвы биологическим требованиям культуры разумнее сопоставить долю оптимально увлажненной почвы до и после полива. Мы установили, что при частых поливах малыми нормами (в опыте 100 м3/га) доля
Рис. 2. Распределение влаги в контуре увлажнения при капельном орошении: □ — зона, в которой состояние почвы изменяется от переувлажненной к биологически оптимальной влажности; □ — зона, в которой влажность почвы в течение межполивного периода оптимальна для растений; Ц — зона, в которой состояние почвы изменяется от биологически оптимальной влажности к влажности,
О» III
когда вода труднодоступна растениям; — интервал влажности почвы в соответствующей зоне; над чертой — после полива, под чертой — перед проведением очередного полива, % НВ. а ~ базовая система обработки почвы (зяблевая вспашка, боронование и фрезерование увлажняемой зоны); б — разработанная система обработки почвы (дискование, боронование и объемное полосное рыхление почвы в зоне увлажнения).
площади зон с биологически оптимальным влаго-содержанием до и после орошения одинакова. Это, конечно, не значит, что границы зон с различным увлажнением не изменяются. Например, зона с избыточным уровнем увлажнения вследствие потери части влаги на испарение и транспирацию переходит в состояние оптимального влагосодержания, а периферийные участки иссушаются до уровня, соответствующего влажности устойчивого завядания (см. рис. 2).
С повышением поливной нормы при увеличении доли площади контура увлажнения с биологически оптимальным уровнем влагосодержания соотношение таких зон до и после полива при базовой системе
обработки снижается с 1,0 до 0,7. Таким образом, повышение поливной нормы сопровождается усилением перераспределения зон с различной степенью увлажнения, существенным изменением их площади и места расположения. Происходит это из-за роста числа элементарных участков, расположенных на периферии контура увлажнения и характеризующихся содержанием влаги, близкой к нижнему порогу биологически оптимального уровня. В результате испарения и транспирации они переходят в состояние с неблагоприятным для культуры водным режимом почвы.
Таким образом, с одной стороны увеличение нормы полива при капельном орошении сельскохозяйственных культур сопровождается существенным ростом размеров зоны с благоприятным водно-воздушным режимом почвы. Причем она увеличивается как сразу после, так и перед проведением очередного полива. С другой — усиливается процесс перераспределения зон оптимального увлажнения как по площади, так и по местоположению. Зоны с состоянием почвы, переходящим от оптимального к неблагоприятному, в целом, не могут обеспечить эффективное использование воды, поданной при поливе. Последнее означает, что такие «переходные» зоны не должны учитываться при обосновании биологически оптимальных зон увлажнения.
Зона перехода состояния почвы с биологически оптимальным уровнем влагосодержания после полива к состоянию с недостаточным влагосодержа-нием перед поливом равна разнице между фактическим размером контура увлажнения и биологически оптимальной его частью, в которой располагается основная масса эффективно функционирующей корневой системы растения. Доля площади контура увлажнения, где почва с оптимальным для
культуры водно-воздушным режимом переходит в состояние, когда влага становится труднодоступной растениям, возрастает пропорционально увеличению поливной нормы. При 100 м3/га она минимальна — 8,3 %, при 160 м3/га — 18,8 %, а при 220 м3/га — 29,2 %. В результате эффективность использования оросительной воды снижается, и этот процесс никак не связан с биологическими особенностями возделываемой культуры.
Полосное объемное рыхление позволяет существенно снизить долю участков в контуре увлажнения, водный режим в которых изменяется от
Литература.
1. Ревут И.Б. Физика почв. — Л.: Изд-во Колос, 1964, - 316 с.
2. Судницын ИИ. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. — М.: Изд. МГУ, 1979. - 254 с.
3. Айдаров И.П., Алексашенко А.А., Пестов П. Ф. Теоретические и экспериментальные исследования влагопереноса при внутрипочвенном и капельном орошении // Оптимизация процессов комплексного мелиоративного регулирования. — 1985,- С. 8-12.
4. Шейн Е.В., Гудима И.И., Мештянкова Л. Формирование контура увлажнения при локальном (капельном) поливе///Вестник Московского университета. — 1998. — № 2. — С. 45-51.
5. Дубенок Н.Н., Ресурсосберегающие и ландшафтоулучшающие технологии орошения склоновых земель. Монография. М., Изд-во Агробизнес. 2006. — 280 с.
SPECIAL FEATURES OF SOIL WATER REGIME WITH TRICKLE IRRIGATION OF CROPS N.N. Dubenok, V.V. Borodychev, M.N. Lytov, O.A. Belik
Summary. The technology of strip volumetric loosening of ground in a zone of humidifying with an opportunity of its realization during vegetation of agricultural crops is offered at a drop irrigation. It is theoretically proved and experimentally proved, that the offered way allows to improve a air mode of ground during the interirrigation period, to lower the charge of water in the zones poorly mastered by root system of plants.
Keywords: trickle irrigation, tillage, water regime, rate of application, moistening outline, moisture distribution, calculated zone, crops
биологически оптимального после полива к остро дефицитному перед последующим. Причем при орошении нормами 100 и 130 м3/га она остается такой же, как при базовой технологии (8,3... 10,4 %), а при поливе нормами 160, 190 и 220 м3/га — снижается на 4,2... 14,6 %.
Таким образом, полосное объемное рыхление в зоне увлажнения почвы позволяет улучшить водновоздушный режим в течение межполивного периода, снизить расход воды в зоны, слабо осваиваемые корневой системой растений, повысить эффективность использования водных ресурсов.
УДК 633.13:631.527:631.559(571.1)
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ГОЛОЗЕРНОГО ОВСА В СИБНИИСХ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КРУПНОСТЬ ЗЕРНА
С.В. ВАСЮКЕВИЧ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Н.Г. СМИЩУК, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Т.И. ГОРДИЕВСКИХ, младший научный сотрудник Сибирский НИИСХ
E-mail: sibniish@bk.ru , .... ,
Резюме. Представлены результаты изучения 8 новых сортов голозерного овса Avena nudisativa, проведенного в 2005-2007 гг. Дана их сравнительная характеристика по продуктивности и крупности зерна в разных погодных условиях. Показано, что в год с обильными осадками и сильным развитием корончатой ржавчины голозерные сорта овса характеризуются устойчивостью к этому заболеванию и имеют высокие показатели по урожайности и крупности зерна. По комплексу признаков выделен сорт — Инермис 2.
Ключевые слова: овес, селекция, сорт, голозерный, генотипическая изменчивость, сортоиспытание, продуктивность.
Повышение качества продукции — одно из ведущих направлений селекции овса. В последние годы большое внимание уделяется созданию голозерных сортов этой культуры. Основные их недостатки — относительно низкая урожайность, слабая устойчивость к полеганию, большая восприимчивость к головневым заболеваниям, неоднородность по крупности зерна [1].
С 2000 г. в СибНИИСХ развернута работа по созданию голозерных сортов овса. Для этою было изучено более 70 образцов коллекции ВИР и других НИУ, из которых выделено 5, представляющих интерес для селекции в Западной Сибири [2]. Однако они уступали пленчатым сортам по крупности зерна и урожайности. Для устранения этих недостатков
