Биоклиматические коэффициенты картофеля и овощных культур в Ростовской области Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] УДК 635.21: 631.588: 628.17

В. А. Кулыгин (ГНУ Донской НИИСХ Россельхозакадемии)

БИОКЛИМАТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Целью исследований являлось определение биоклиматических коэффициентов овощных культур и картофеля, направленных на совершенствование способов и средств корректировки их поливных режимов в условиях Ростовской области. При расчете биоклиматических коэффициентов названных культур применялся метод А. М. и С.М. Алпатьевых. На основании проведенных исследований установлено, что биоклиматические коэффициенты картофеля и овощей достигали максимальных значений в критические по отношению к влаге периоды вегетации растений. Дальнейшее изменение этих показателей зависело от биологических особенностей культур. Биоклиматические коэффициенты картофеля изменялись в течение вегетационного периода равномерно, характеризуясь низкими значениями в начале и конце роста, достигая наибольших показателей (0,24) в период цветения растений, что соответствовало сумме активных температур 1000-1400 °С. Аналогичные закономерности просматривались на посевах капусты, где максимальных значений (0,25) названные коэффициенты достигали во время завязывания кочана - начала технической спелости при сумме температур 1600-1900 °С. Динамика изменения биоклиматических коэффициентов лука отражала высокую потребность растений во влаге в начальный период вегетации при существенном ее уменьшении в период созревания. Максимального значения (0,22) данные коэффициенты достигали в период образования луковиц - начала полегания, что соответствовало сумме активных температур в диапазоне 1100-1800 °С. Общие закономерности в динамике изменения биоклиматических коэффициентов отмечены при возделывании томата и огурца. Наибольших значений эти показатели достигали во второй половине вегетации названных культур: у томата в период от начала цветения до первого сбора - 0,24 (при сумме активных температур 1900-2200 °С), у огурца во время плодо-образования - первых сборов - 0,27 (при сумме активных температур 1000-1300 °С). Однако в заключительный период роста и развития томатов и огурца снижение их биоклиматических коэффициентов не носило резкого характера, что отражает высокую потребность растений во влаге и во время массовых сборов урожая.

Ключевые слова: суммарное водопотребление, сумма температур, биоклиматические коэффициенты, картофель, капуста, лук, огурец, томат.

V. А. Kulygin (SSE «DonSRIA» RAAS)

BIOCLIMATIC COEFFICIENTS OF POTATO AND VEGETABLES

IN THE ROSTOV REGION

The objective of the research was to define bioclimatic coefficients of vegetable crops and potato for improving methods and means of adjusting their irrigation modes in the conditions of the Rostov region. When calculating the bioclimatic coefficients of these crops used method of A. M. and S.M. Alpatyevy. On the basis of conducted study it is established, that the maximal values of bioclimatic coefficients for potatoes and vegetables reached at the critical period of moistening during the vegetation of plants. Further changes of these indicators depended on biological features of the crop. Bioclimatic coefficients of potato changed during the vegetation period evenly: the lower values were marked at the beginning and the end of growth, reaching the highest rate (0.24) at the flowering period of the crop, which corre-

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92]

sponded to the sum of active temperatures 1000-1400 °С. Similar patterns were observed for cabbage, where the maximum values (0.25) were during head setting - beginning of technical maturity, when the sum of active temperatures was 1600-1900 °С. The dynamics of biocli-matic coefficients for onion reflected the high moisture requirements at the initial period of the crop vegetation with its substantial reduction at the period of maturation. The maximum value (0.22) was achieved during the bulb initiation - beginning of lodging, which corresponded to the sum of active temperatures 1100-1800 °С. The same patterns of the dynamics of bioclimatic coefficients were marked for tomato and cucumber. The greatest values reached at the second half of vegetation of these crops: for tomatoes at the period from the beginning of flowering to the first harvest - 0.24 (while the sum of active temperatures from 1900 to 2200 °С); for cucumber during fruiting - the first harvest - 0.27 (while the sum of active temperatures 1000-1300 °С). However, at the final phase of growth and development of tomatoes and cucumber their bioclimatic coefficients didn't decrease sharply, which reflected the high moisture requirements of the crops during mass harvest.

Key words: total water consumption, sum of active temperatures, bioclimatic coefficients, potatoes, cabbage, onion, cucumber, tomato.

Одной из характерных особенностей возделывания овощей и картофеля на Северном Кавказе являются высокие оросительные нормы этих

-5

культур, которые достигают 5000-6000 м /га и более. В зоне недостаточного увлажнения они обусловливают необходимость проведения 8-12 вегетационных поливов, что делает режим орошения весьма трудоемким. В этих условиях важной проблемой орошаемого земледелия является разработка оперативных способов и средств корректировки поливных режимов овощных культур, в частности, картофеля. В настоящее время широкое распространение получили эмпирические методы расчета водопотребления по метеопараметрам с применением поправок на изменяющиеся условия среды биоценоза в виде различных коэффициентов. Данные методы основаны на использовании уравнений, характеризующих динамику тепло- и влагообмена в системе «почва - растение».

Теоретической основой расчетных методов при наличии оптимального водоснабжения растений является существование тесной связи между испарением влаги орошаемым полем и энергетическими ресурсами атмосферы, которые оцениваются биоклиматическими коэффициентами водопо-требления.

Зональные биоклиматические коэффициенты водопотребления, позволяющие с достаточной точностью рассчитывать суммарное водопо-

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] требление культуры, изменчивы во времени и пространстве. Причина изменчивости биоклиматических коэффициентов заключается в прямой пропорциональной зависимости между суммарным испарением и суммой среднесуточных дефицитов влажности воздуха за период вегетации растений. Поэтому высокая точность метода возможна лишь в условиях, когда изменение коэффициентов адекватно изменчивости метеоусловий.

Наибольшей простотой и точностью расчетов выделяется метод А. М. и С. М. Алпатьевых [1, 2], основанный на применении биоклиматических коэффициентов. Для каждой территории характерны свои биоклиматические коэффициенты, их необходимо уточнять для местных агроклиматических условий. Однако в условиях Северного Кавказа эти коэффициенты для овощных культур до настоящего времени практически не были рассчитаны.

Исследования, на основании которых установлены биоклиматические коэффициенты картофеля, проводились в течение трех лет в совхозе «Ёлкинский» [3], а аналогичные коэффициенты для капусты, лука, томатов и огурцов получены также по данным трехгодичных опытов на ОПХ РООМС (Багаевский район Ростовской области) [4]. По агроклиматическому районированию места исследований относятся к очень засушливой зоне. Почвы опытных участков были представлены предкавказскими тяжелосуглинистыми черноземами с содержанием в слое 0,6 м 3,14-3,23 % гумуса. В пахотном слое почвы содержалось 2-3 мг легкогидролизуемого азота, 1,4-2,9 мг подвижного фосфора и 24-38 мг обменного калия на 100 г абсолютно сухой почвы. Количество атмосферных осадков в периоды вегетации культур составляло 105-194 мм, сумма среднесуточных температур 1710-3060 °С. В расчетах учитывалось суммарное испарение в слое 0-100 см при интенсивном режиме орошения овощных культур и картофеля по схеме поливов 80-80-80 % НВ. Источник орошения - Багаевско-Садковская оросительная система.

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92]

Расчет биоклиматических коэффициентов проводится на основании учета суммарного водопотребления (^И7, мм) картофеля и овощных культур, проводимого воднобалансовым методом по фазам роста, фактической суммой среднесуточных температур (, °С) и дефицита влажности воздуха (^б/, мм) в эти же фазы, из отношений:

(1)

где К и К - биоклиматические коэффициенты, вычисленные соответственно по сумме среднесуточных температур и сумме среднесуточных дефицитов влажности воздуха [1, 2].

По результатам исследований установлены зависимости биоклиматических коэффициентов водопотребления овощных культур от суммы среднесуточных температур воздуха нарастающим итогом. На основании полученных данных были построены биологические кривые водопотреб-ления овощей и картофеля, определены биоклиматические коэффициенты по декадам вегетационного периода, начиная от всходов до созревания. При этом следует отметить, что продолжительность вегетационных периодов и суммы активных температур воздуха у разных овощных культур и картофеля существенно отличались. Средние значения этих показателей приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Продолжительность вегетационного периода и суммы

активных температур овощных культур и картофеля

Культура Продолжительность периода вегетации, сут. Сумма активных температур, °С

Картофель 109 2080

Капуста 148 2960

Лук 144 2890

Томат 157 3060

Огурец 81 1710

Результаты расчета биоклиматических коэффициентов картофеля и овощных культур в зависимости от метеорологических условий с учетом сумм температур нарастающим итогом приведены в табличной и графиче-

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] ской формах (таблица 2, рисунок 1).

Таблица 2 - Биоклиматические коэффициенты картофеля в

зависимости от метеорологических условий с учетом суммы температур нарастающим итогом, с-з «Ёлкинский»

Сумма Б иоклиматический Сумма Б иоклиматический

температур, °С коэффициент температур, °С коэффициент

200-300 0,16 1200-1300 0,24

300-400 0,18 1300-1400 0,24

400-500 0,19 1400-1500 0,23

500-600 0,20 1500-1600 0,23

600-700 0,21 1600-1700 0,22

700-800 0,22 1700-1800 0,21

800-900 0,23 1800-1900 0,20

900-1000 0,23 1900-2000 0,19

1000-1100 0,24 2000-2100 0,18

1100-1200 0,24 2100-2300 0,17

Рисунок 1 - Изменчивость биологического коэффициента картофеля в зависимости от суммы среднесуточных температур воздуха

Из приведенных данных следует, что нарастание значений биоклиматических коэффициентов картофеля происходило по мере увеличения сумм среднесуточных температур воздуха. Максимальных значений (0,24) рассматриваемые коэффициенты достигали в тот период, когда суммарная среднесуточная температура воздуха находилась в пределах 1000-1400 °С, что соответствовало фазе цветения картофеля. В дальнейшем отмечалось

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92]

постепенное снижение биоклиматических коэффициентов картофеля.

Аналогичные тенденции были отмечены и при изучении некоторых

овощных культур, в частности капусты (таблица 3, рисунок 2).

Таблица 3 - Биоклиматические коэффициенты капусты в

зависимости от метеорологических условий с учетом суммы температур нарастающим итогом, ОПХ РООМС

Сумма Б иоклиматический Сумма Б иоклиматический

температур, °С коэффициент температур, °С коэффициент

200-300 0,10-0,12 1700-1800 0,25-0,25

300-400 0,12-0,14 1800-1900 0,25-0,25

400-500 0,14-0,15 1900-2000 0,25-0,24

500-600 0,15-0,17 2000-2100 0,24-0,24

600-700 0,17-0,18 2100-2200 0,24-0,24

700-800 0,18-0,19 2200-2300 0,24-0,23

800-900 0,19-0,20 2300-2400 0,23-0,22

900-1000 0,20-0,21 2400-2500 0,22-0,21

1000-1100 0,21-0,22 2500-2600 0,21-0,20

1100-1200 0,22-0,23 2600-2700 0,20-0,19

1200-1300 0,23-0,24 2700-2800 0,19-0,18

1300-1400 0,24-0,24 2800-2900 0,18-0,17

1400-1500 0,24-0,24 2900-3000 0,17-0,15

1500-1600 0,24-0,25 3000-3100 0,15-0,14

1600-1700 0,25-0,25 3100-3200 0,14-0,12

Рисунок 2 - Изменчивость биологического коэффициента капусты в зависимости от суммы среднесуточных температур воздуха

Из приведенных данных видно, что максимального значения (0,25)

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] биоклиматические коэффициенты капусты достигали, когда суммы среднесуточных температур воздуха нарастающим итогом находились в диапазоне от 1600 до 1900 °С. Это совпадало с периодом вегетации данной культуры «начало завязывания кочана - начало технической спелости», который характеризуется повышенной потребностью растений во влаге.

Из графического изображения видно, что нарастание значений биоклиматических коэффициентов капусты и их дальнейшее снижение происходило равномерно, достигая апогея в середине вегетационного периода. При этом отмечалась высокая амплитуда колебаний между минимальными и максимальными значениями коэффициентов (0,14-0,15).

Несколько по-другому изменялись в течение вегетационного периода биоклиматические коэффициенты лука (таблица 4, рисунок 3).

Таблица 4 - Биоклиматические коэффициенты лука в зависимости от метеорологических условий с учетом суммы температур нарастающим итогом, ОПХ РООМС

Сумма Б иоклиматический Сумма Б иоклиматический

температур, °С коэффициент температур, °С коэффициент

200-300 0,15-0,16 1700-1800 0,22-0,22

300-400 0,16-0,17 1800-1900 0,22-0,21

400-500 0,17-0,18 1900-2000 0,21-0,21

500-600 0,18-0,19 2000-2100 0,21-0,20

600-700 0,19-0,19 2100-2200 0,20-0,20

700-800 0,19-0,20 2200-2300 0,20-0,19

800-900 0,20-0,21 2300-2400 0,19-0,18

900-1000 0,21-0,21 2400-2500 0,18-0,17

1000-1100 0,21-0,22 2500-2600 0,17-0,16

1100-1200 0,22-0,22 2600-2700 0,16-0,15

1200-1300 0,22-0,22 2700-2800 0,15-0,13

1300-1400 0,22-0,22 2800-2900 0,13-0,12

1400-1500 0,22-0,22 2900-3000 0,12-0,11

1500-1600 0,22-0,22 3000-3100 0,11-0,09

1600-1700 0,22-0,22

Данные таблицы показывают, что наиболее высокими (0,22) биоклиматические коэффициенты лука были, когда сумма среднесуточных температур воздуха находилась в пределах 1100-1700 °С. Этот отрезок вегетации совпал с фазой начала образования луковиц - начала полегания, когда потребность растений во влаге достигла максимального уровня.

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92]

0.25

1 °-05--

о

и

0 -I-1-1-1-

0 1000 2000 3000 4000

Сумма среднесуточных температур. 1 °С

Рисунок 3 - Изменчивость биологического коэффициента лука в зависимости от суммы среднесуточных температур воздуха

На рисунке 3 видно, что во вторую половину вегетации растения лука резко снизили потребление влаги по сравнению с начальным периодом, что объясняется биологическими особенностями данной культуры.

Изменение биоклиматических коэффициентов томатов в течение вегетационного периода также имело свои особенности, что следует из данных, приведенных в таблице 5 и на рисунке 4.

Таблица 5 - Биоклиматические коэффициенты томатов в зависимости от метеорологических условий с учетом суммы температур нарастающим итогом, ОПХ РООМС

Сумма Биоклиматические Сумма Б иоклиматические

температур, °С коэффициенты температур, °С коэффициенты

1 2 3 4

300-400 0,06-0,08 1800-1900 0,23-0,24

400-500 0,08-0,10 1900-2000 0,24-0,24

500-600 0,10-0,12 2000-2100 0,24-0,24

600-700 0,12-0,13 2100-2200 0,24-0,24

700-800 0,13-0,15 2200-2300 0,24-0,23

800-900 0,15-0,16 2300-2400 0,23-0,23

900-1000 0,16-0,18 2400-2500 0,23-0,22

1000-1100 0,18-0,19 2500-2600 0,22-0,22

1100-1200 0,19-0,20 2600-2700 0,22-0,21

1200-1300 0,20-0,21 2700-2800 0,21-0,20

1300-1400 0,21-0,21 2800-2900 0,20-0,19

1400-1500 0,21-0,22 2900-3000 0,19-0,18

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] Продолжение таблицы 5_

1 2 3 4

1500-1600 0,22-0,23 3000-3100 0,18-0,17

1600-1700 0,23-0,23 3100-3200 0,17-0,15

1700-1800 0,23-0,23 3200-3300 0,15-0,14

0 1000 2000 3000 4000

Сумма среднесуточных температур, I °С

Рисунок 4 - Изменчивость биологического коэффициента томатов в зависимости от суммы среднесуточных температур воздуха

Наибольшего значения (0,24) биоклиматические коэффициенты томатов достигали при сумме среднесуточных температур 1900-2200 °С, которые приходились на период вегетации культуры от начала цветения до первого сбора урожая плодов, в который имела место наибольшая потребность растений во влаге. Как следует из графика на рисунке 4, после достижения максимального значения биоклиматических коэффициентов томатов их дальнейшее снижение не носило резкого характера, что объясняется значительной потребностью растений в воде и в период массового сбора урожая.

Следует отметить значительную разницу между максимальными и минимальными значениями коэффициентов (0,16-0,18).

Аналогичные тенденции просматривались и в динамике биоклиматических коэффициентов огурца (таблица 6, рисунок 5).

Как следует из приведенных данных, в отличие от вышерассмотрен-ных овощных культур, вегетационный период огурцов имеет значительно

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] меньшую продолжительность, в связи с чем и сумма температур по нарастающей шкале у данной культуры не превышает 1700 °С.

Таблица 6 - Биоклиматические коэффициенты огурца в зависимости от метеорологических условий с учетом суммы температур нарастающим итогом, ОПХ РООМС

Сумма Б иоклиматический Сумма Б иоклиматический

температур, °С коэффициент температур, °С коэффициент

200-300 0,14-0,17 1000-1100 0,27-0,27

300-400 0,17-0,19 1100-1200 0,27-0,27

400-500 0,19-0,21 1200-1300 0,27-0,27

500-600 0,21-0,22 1300-1400 0,27-0,26

600-700 0,22-0,24 1400-1500 0,26-0,26

700-800 0,24-0,25 1500-1600 0,26-0,25

800-900 0,25-0,26 1600-1700 0,25-0,24

900-1000 0,26-0,27

о н-1-1-1-

0 500 1000 1500 2000

Сумма среднесуточных температур, 1 °С

Рисунок 5 - Изменчивость биологического коэффициента огурца в зависимости от суммы среднесуточных температур воздуха

Максимального значения (0,27) биоклиматические коэффициенты достигали в диапазоне суммы температур 1100-1300 °С, что совпадало с периодом начала плодообразования - первых сборов. После этого у огурца также, как и у томатов, дальнейшее снижение биоклиматических коэффициентов не носило резкого характера.

Выводы. В целом следует отметить, что максимальных значений

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] биоклиматические коэффициенты картофеля и овощей достигали в критические по отношению к влаге периоды вегетации растений. Дальнейшее изменение этих показателей зависело от биологических особенностей культур.

Так, биоклиматические коэффициенты картофеля изменялись в течение вегетационного периода равномерно, характеризуясь низкими значениями в начале и конце роста и развития, достигая наибольших показателей (0,24) в период цветения растений. Аналогичные закономерности просматривались на посевах капусты, где максимальных значений (0,25) названные коэффициенты достигали во время завязывания кочана - начала технической спелости.

Динамика изменения биоклиматических коэффициентов лука отражала высокую потребность растений во влаге в начальный период вегетации при существенном ее уменьшении в период созревания. Максимального значения (0,22) данные коэффициенты достигали в период образования луковиц - начала полегания.

Общие закономерности в динамике изменения биоклиматических коэффициентов отмечены при возделывании томата и огурца. Наибольших значений эти показатели достигали во второй половине вегетации: у томата в период от начала цветения до первого сбора - 0,24, у огурца во время пло-дообразования - первых сборов - 0,27. В заключительный период роста и развития этих культур снижение их биоклиматических коэффициентов не носило резкого характера, что отражает высокую потребность растений во влаге и во время массовых сборов урожая.

Список использованных источников

1 Алпатьев, А. М. Методические указания по расчетам режима орошения сельскохозяйственных культур на основе биоклиматического метода / А. М. Алпатьев, С. М. Алпатьев. - Киев, 1967. - 32 с.

2 Алпатьев, С. М. Поливной режим сельскохозяйственных культур в

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4 (12) 2013 г., [81-92] южной части Украины / С. М. Алпатьев // Доклад-реферат работ, представленных на соискание уч. ст. д-ра с.-х. наук. - Киев, 1965.

3 Щедрин, В. Н. Влияние увлажнения почвы на урожайность и водо-потребление картофеля / В. Н. Щедрин, В. А. Кулыгин // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2008. - № 5. - С. 23-24.

4 Кулыгин, В. А. Влияние разных режимов орошения на эффективность использования оросительной воды при возделывании картофеля и овощных культур [Электронный ресурс] / В. А. Кулыгин // Научный журнал КубГАУ: политематический сетевой электрон. журн. / Кубанский гос. аграрн. ун-т. - Электрон. журн. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - № 65(01). -10 с. - Режим доступа: http: ej.kubagro.ru/2010/10/11/.

Кулыгин Владимир Анатольевич - кандидат сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии, заведующий лабораторией орошаемого земледелия. Контактный телефон: 8-951-82-54-382 E-mail: [email protected].

Kulygin Vladimir Anatolyevich - Candidate of Agricultural Sciences, State Scientific Establishment "Don Scientific-Research Institute of Agriculture of the Russian Academy of Agricultural Sciences" (SSE DonSRIA RAAS), Head of the Laboratory of Irrigated Agriculture.

Contact phone: 8-951-82-54-382. E-mail: [email protected].