CC BY
22
УДК 633.32: [631.432+631.671](476.5)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ КЛЕВЕРА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Н. В. КАМИНСКИЙ
УО «Белорусская государственная орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия», г. Горки, Республика Беларусь, 213407, e-mail: [email protected] (Поступила в редакцию 12.04.2016)
Клевер как культура наиболее приспособлен из многолетних трав к погодным и почвенным условиям Витебской области. Помимо кормового значения, он является источником органического вещества, улучшения ее физических свойств. Водный режим оказывает существенное влияние на урожайность клевера и с целью определения оптимального водного режима проводится его исследование. Водопотребление клевера изменяется в зависимости от внешних условий. В условиях северной зоны Республики Беларусь водопотребление было определено методом водного баланса. Для выполнения расчетов по определению водопотребления нужно составить уравнение водного баланса для конкретного случая, основными элементами которого являются запасы продуктивной влаги, уровень почвенно-грунтовых вод и количество эффективных осадков за расчетный период времени. Приводится общее уравнения водного баланса из которого получаем частное для-конкретного случая. Естественные условия позволили выяснить как количество выпавших осадков повлияло на водопотребление клевера. Количеством выпавших осадков значительно предопределяются влагозапасы в почве, от величины которых и зависит водопотребление клевера в период вегетации. Для сравнительного анализа показаны графики влагозапа-сов за два года наблюдений. Влияние климатических факторов на динамику влагозапасов почвы и водопотребления в целом. Вследствие изменения показателей тепло-влагообеспеченности по территории области произошли изменения условий возделывания клевера и продолжительности его вегетационного периода. Исследование водного режима и водопотребление клевера было проведено на опытном мелиорированном участке «Витебского зонального института сельского хозяйства НАН Беларуси» д. Тулово.
Ключевые слова: водный режим, уравнение водного баланса, клевер, влагозапасы почвы, водопотребление клевера.
Clover is a perennial grass most adapted to the weather and soil conditions of the Vitebsk region. In addition to feed value, it is a source of organic matter, improving its physical properties. Water regime has a significant effect on the yield of clover, and we have conducted research to determine the optimal water regime. Water consumption of clover varies depending on external conditions. In the northern zone of the republic water consumption was determined by the method of water balance. To perform calculations to determine water consumption one should make water balance equation for a specific case, the main elements of which are reserves ofproductive moisture, the level of soil and groundwater and the amount of effective rainfall during the calculation period. We have presented a general water balance equation, from which we obtain the particular one for a specific case. Natural conditions have allowed finding out how the amount of rainfall affected the water consumption of clover. The amount of rainfall significantly influences moisture reserves in the soil, which influence water consumption of clover during growing season. For a comparative analysis, we have shown graphs of moisture reserves in the two years of observation. The influence of climatic factors on the dynamics of soil moisture reserves and water consumption in general is as follows: due to the changes in indicators of heat-moisture reserves on the territory of the region there were changes in the conditions of cultivation of clover and the duration of its growing season. Research into water regime and water consumption of clover was conducted at the experimental meliorated field of "Vitebsk Zonal Institute of Agriculture of NASB" in the village of Tulovo.
Keywords: water regime, water balance equation, clover, soil moisture reserves, water consumption of clover.
Введение
Беларусь относится к наиболее увлажненным странам Европы. По количеству выпадающих осадков ее можно отнести к регионам со значительным атмосферным увлажнением. В сочетании со встречающимися почвенными и геоморфологическими условиями такой приход атмосферной влаги может приводить к заболачиванию и переувлажнению части земель. Общая площадь переувлажненных земель в республике превышает 8 млн. гектаров, что составляет почти 40 % ее территории [1].
Был проанализирован ряд данных по испаряемости Ео (мм) для многолетних трав для северной зоны Республики Беларусь по данным работы [2]. Осредненные значения испаряемости для Витебской области за период с 1945-1982 гг. составили 424 мм для многолетних трав (апрель-август).
Краткий анализ климатических параметров на территории области показал, что за последние 32 года произошли изменения показателей тепло-влагообеспеченности как в целом по территории области, так и по отдельным регионам области в направлении север-юг. Продолжительность периода с температурами выше 10 °С колебалась на территории области от 145 дней на юге до 140 дней на севере. Начинается он с третьей декады апреля и заканчивается в конце второй декады сентября. Сумма температур воздуха за период со среднесуточными температурами выше 10 °С изменялась от 2200 °С на юге области до 2050 °С на севере [3]. В 2014 и 2015 гг. температура выше 10 °С составила 144 и 143 дня соответственно. Сумма температур воздуха за период со среднесуточными температурами выше 10° составила в 2014 г. 2519 °С и 2412 °С в 2015 г. За время с 1985-2004 гг. полноценных исследований по изучению водного режима полугидроморфных почв и водопотреблению новых сортов сельскохозяйственных культур в условиях области практически не имеется за исключением работы [2]. Вследствие изменения показателей тепло-влагообеспеченности по территории области произошло изменение условий возделывания сельскохозяйственных культур и продолжительности их вегетационного периода. Поэтому исследование водного режима и водопотребления клевера являются актуальными для северной зоны Республики Беларусь.
Основная часть
Водным режимом называют совокупность поступления влаги в почву, ее передвижения, удержание в почвенных горизонтах и расход из почвы. Водный режим почв характеризует поступление во-
ды в почву и расход ее из почвы на отток в грунтовые воды или другие элементы рельефа, на испарение и транспирацию. Выражается уравнением водного баланса. Уравнение водного баланса состоит из приходной и расходной частей. В приходную часть водного баланса входят атмосферные осадки, поступающие с водосборных территорий; грунтово-напорные воды, подпитываемые из рек и водоемов; грунтовые воды, формирующиеся за счет инфильтрации; конденсация влаги. Расходными элементами являются водопотребление (суммарное испарение), включающее испарение с поверхности почвы и транспирацию воды растениями; отток поверхностных вод, отток грунтовых вод. Важным показателем водного режима является уровень почвенно-грунтовых вод. В вегетационный период грунтовые воды должны находится на глубине не выше 80-100 см для многолетних трав [4]. При исключительно атмосферном водном питании уравнение водного баланса имеет вид:
±AW = (P + K + Гп ) - (E + ОП ),
(1)
где ±AW - изменение запасов влаги (WK-WH); Р - атмосферные осадки; К - конденсация влаги; Гп -грунтово-напорные воды; Е - суммарное испарение; Оп - отток поверхностных вод.
Полевой опыт был проведен в Витебском зональном институте сельского хозяйства НАН Беларуси на мелиорируемых землях производственного поля. Период наблюдений был начат в конце апреля и закончился в конце второй декады октября. По гранулометрическому составу почва на опытном участке в слое 0-30 см легкосуглинистая. Наблюдения велись за климатическими факторами (атмосферные осадки, температура воздуха и средняя относительная влажность), уровнем грунтовых вод без дополнительного увлажнения почвы.
В условиях Республики Беларусь и особенно Витебской области важное значение имеет возделывание многолетних трав как наиболее универсальных кормовых культур. Многолетние травы являются наиболее дешевым кормом для крупного рогатого скота [5].
Таблица 1. Климатические характеристики теплого периода за 2014-2015 гг. полученные на опытном поле в ходе исследований
Год Месяц, сумма осадков, мм Сумма осадков, мм Сумма температур воздуха, °С
3 декада апреля май июнь июль август сентябрь 1 декада октября
2014 4 73 105 61 105 26 1,0 375 2530
2015 1 40 16 89 9 107 - 262 2643
Как видно из табл. 1, количество выпавших осадков за период наблюдений в 2015 г. отличается от 2014года снижением на 113 мм, а сумма накопленных температур воздуха наоборот увеличилась на 113 °С. В результате влогозапасы почвы сократились до 15-40 мм (рис. а). Обеспеченность по осадкам за период наблюдений в 2014 г. соответствует - 50 % , а тот же период 2015 г. - 35 %.
а) 2015 г. б) 2014 г.
Рис. Влагозапасы почвы (мм) в слое 0-30см
Водопотребление изменяется в зависимости от внешних условий, вида растений, уровня агротехники. Коэффициенты водопотребления колеблются в широких пределах в зависимости от метеорологических условий конкретных лет, почв и уровня агротехники. Как известно, основным расходным элементом в водном балансе является суммарное испарение с поверхности почвы. Оно определяется энергией солнечной радиации, увлажненностью почвы и условиями отвода паров от испаряющей поверхности, зависит от характера и состояния растительности, от стадии и фазы развития растений. Ввиду такой сложной многофакторной зависимости целесообразно использовать более упрощенные по взаимосвязи значения испаряемости Ео как максимальные в данных метеорологических условиях при достаточном увлажнении почвы, когда процесс не ограничивается недостатком влаги.
Составим частное уравнение водного баланса для рассматриваемого опытного участка на основании уравнения (1). При этом расчет водопотребления клевера выполнялся через каждые семь дней вегетационного периода по формуле:
Е = Жк - Жн + Р; (2)
где - запас продуктивной влаги на конец расчетной недели, мм; - запас продуктивной влаги на начало расчетной недели, мм; Р - количество эффективных осадков за расчетную неделю, мм.
В процессе полевого опыта были выполнены систематические наблюдения за влажностью и вла-гозапасами почвы, уровнем грунтовых вод, которые в сочетании с климатическими факторами позволили рассчитать водопотребление клевера методом водного баланса (табл. 2).
Таблица 2. Данные полевого опыта по водопотреблению клевера в условиях Витебской области за2014-2015 гг.
Место проведения Слой почвы, см Водопотребление культуры, мм | Период вегетации Примечание
год
2014 2015 2014 2015
«Витебский зональный институт сельского хозяйства НАН Беларуси» д. Тулово 0-30 387 292 28.04.-03.10. 27.04.-10.10. Уровень грунтовых вод 175 -200 см
0-60 439 295
0-100 530 297
Как видно из табл. 2, водопотребление клевера увеличивается по мере увеличения расчетного слоя почвы. В среднем за сутки расчетные значения водопотребления составили от 2,45до 3,35мм в 2014 г. и 1,76-1,79 мм в 2015 г. Снижение водопотребления клевера в слоях почвы связано с увеличением температуры воздуха и уменьшением количества осадков за период наблюдений. В вегетационный период грунтовые воды находились на допустимой глубине, не превышающей норму 80-100 см.
Заключение
Наиболее интенсивно возрастает водопотребление с ростом урожая в интервале малых абсолютных значений, когда вследствие низких урожаев остается много недоиспользованного тепла и влаги. Многолетний опыт изучения суммарного испарения на сельскохозяйственных полях осушаемых земель показывает, что абсолютные значения, суммарные объемы и внутрисезонный ход этой расходной составляющей водного баланса различны для отдельных сельскохозяйственных культур и во многом зависят от уровня агротехники.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лихацевич, А. П. Мелиорация земель в Беларуси / А. П. Лихацевич, А. С. Мееровский, Н. К. Вахонин. - Минск, 2001. - 308 с.
2. Шебеко, В. Ф. Водохозяйственные расчеты при мелиорации переувлажненных земель / В. Ф Шебеко. - Минск, 2000. - 312 с.
3. Агроклиматический справочник по Витебской области. - Минск, 1966.
4. Гулюк, Г. Г. Агромелиоративные мероприятия при длительной эксплуатации дренажа и экологической реабилитации техногенно загрязненных земель гумидной зоны / Г. Г. Гулюк. - М.: Изд-во Московского университета, 2004. - 232 с.
5. Особенности производства травянистых кормов в Витебской области: практическое руководство / Н. П. Лукашевич, С. Н. Янчик, В. А. Емелин, В. Ф. Ковганов, Л. В. Плешко, Н. Н. Оленич. - Витебск: УО ВГАВМ, 2008. - 96 с.
6. Гулюк, Г. Г. Пути улучшения водно-физических свойств переувлажняемых минеральных почв и повышения их плодородия / Г. Г. Гулюк, И. Э. Леуто // Известия НАН Беларуси: серия с.-х. наук. - 2004. - № 2. - С. 41-44.
7. Шебеко, В. Ф. Зависимость водопотребления от урожаев сельскохозяйственных культур / В. Ф. Шебеко // Мелиорация переувлажненных земель. - Минск: Ураджай, 1979. - С. 139-146.
8. Шебеко, В. Ф. Гидрологический расчеты при проектировании осушительно-увлажнительных систем территорий / В. Ф. Шебеко, П. И. Закржевский, Э. А. Брагилевская. - Л., 1980. - 154 с.
