CC BY
25
УДК 635.071:635.1/8:635.64 DOI: 10.34736^^.2020.111.4.002.9-13
Перспектива выращивания паслёновых культур при внутрипочвенном поливе
Е.К. Верещагин1, аспирант, С.Г. Милованов2, научный сотрудник -Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»
(ФНЦ агроэкологии РАН), Волгоград, Россия 2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ), Россия
Перец сладкий (Capsicum annum L.) является ценной овощной культурой, в условиях Волгоградской области он может выращиваться рассадным способом в открытом грунте. Однако получение высоких урожаев возможно лишь при орошении, самым эргономичным способом которого является внутрипочвенное орошение (ВПО). Основное экологическое преимущество этого способа в том, что орошение корнеобитаемого слоя почвы осуществляется точечно. Целесообразность применения ВПО и его режим при выращивании перца устанавливались при реализации гипотезы о том, что плановая урожайность культуры (70 ц/га) зависит не только от количества используемой при орошении воды, но и от равномерности ее поступления в ризосферу. В статье приведены результаты двухфакторного опыта
Роль овощной продукции в питании человека известна. Их потребление в пищу человека, в соответствии с требованиями здорового питания, должно составлять не менее 140 кг на человека в год (без учета картофеля) [9]. На долю представителей семейства пасленовых должно приходиться около 30 кг, в том числе на сладкий перец - не менее 10 кг. Внедрение в растениеводческую отрасль мероприятий по импортозамещению ориентирует производителей обеспечивать собственное производство овощной продукции, что, в свою очередь, следует рассматривать как соблюдение принципов продовольственной безопасности России [1, 2].
Перец сладкий (Capsicum annum L.) требователен к теплу (оптимальные температуры для роста и созревания растений находятся в диапазоне 20^30°С) и влаге (необходимо поддержание влажности почвы на уровне 70-90% НВ). Полный цикл вегетации растения составляет в среднем 110-170 дней, поэтому в открытом грунте в регионах с умеренным климатом его можно вырастить, используя рассадный способ [4, 6, 10]. В промышленных масштабах в открытом грунте эта культура выращивается преимущественно в южных регионах европейской части России.
По теплообеспеченности (>10°С составляет 3200-3400°C) территория Волгоградской области пригодна для выращивания перца, а при существующем режиме влагообеспеченности (среднегодовая норма осадков 320-350 мм) получение
по влиянию режима внутрипочвенного орошения на урожайность сладкого перца. Испытано 3 варианта предполивной влажности почвы: 75-65% НВ, 85-75% НВ, 85% НВ. В каждом варианте дополнительным фактором являлось расстояние между увлажнителями ВПО (1,2 м, 1,4 м, 1,6 м). Установлено, что суммарное водопотребление оказывает среднее влияние ^ = 0,52, В2 = 0,28). Планируемая урожайность в 70 т/га может быть достигнута в диапазоне суммарного водопотребления 5,5-5,9 тыс. м3/га. Получение урожаев, превышающих плановый, возможно при условии поддержания предполивной влажности почвы на уровне 85% НВ и 85-75% НВ и расстоянии между увлажнителями 1,2 и 1,4 м.
Ключевые слова: орошение, внутрипочвенный полив, перец сладкий, увлажнители, урожайность.
высоких урожаев возможно лишь при условии дополнительного увлажнения корнеобитаемого слоя почвы - при орошении.
Среди известных способов орошения - дождевание, капельное орошение (КО), внутрипочвенное орошение (ВПО) - последний является самым эргономичным [11-12]. Преимущество его заключается в следующем:
- все используемые материалы и комплектующие являются отечественной продукцией;
- возможно многократное использование трубопроводной сети без демонтажа элементов системы;
- имеется запатентованная система защиты увлажнителей от заиления [7-8];
- осуществляется точечное орошение корнеоб-итаемого слоя почвы, препятствующее угрозе засоления;
- быстрая окупаемость произведенных затрат.
Чтобы обосновать перспективность массового
внедрения ВПО для выращивания овощных культур семейства пасленовых, необходимо установить зависимость урожайности культуры от режима увлажнения. Он, в свою очередь, будет зависеть не только от количества используемой при орошении воды, но и от равномерности ее поступления в ризосферу. Последний показатель при ВПО, как мы полагаем, будет зависеть от расстояния между увлажнителями.
Цель исследования - обосновать целесообразность использования и режим ВПО при выращива-
нии сладкого перца.
Задачи исследования:
- установить влияние режима орошения на урожай сладкого перца;
- выявить зависимость урожая культуры от расстояния между увлажнителями.
Материалы и методика исследований. Исследования проведены в 2018 году на орошаемых полях Учебного научно-производственного центра «Горная Поляна» Волгоградского государственного аграрного университета (УНПЦ «Горная Поляна» Волгоградского ГАУ). Здесь в 2014 г. была внедрена вторая очередь участка ВПО. Конструкция системы внутрипочвенного орошения с укладкой увлажнителей на глубину 0,4-0,5 м с экраном сверху и снизу позволяет максимально механизировать технологический процесс выращивания перца [5, 7-8, 11-12]. Использовалась стандартная для региона агротехника, основанная на рассадном способе выращивания культуры. Посадка осуществлялась механизированно рассадопосадочной машиной СКН-6А ленточно по схеме (0,9+0,5)*0,3м. Выращиваемый сорт перца Белозерка районирован для условий Волгоградской области. Расчетная урожайность его составляет 70 т/га.
Почвы опытного участка - светло-каштановые, по гранулометрическому составу тяжелосуглинистые, имеют низкую степень обеспечения подвижными соединениями азота, среднюю - фосфора, повышенную - калия. С учетом приведенных показателей рассчитанные дозы минеральных удобрений составили ^13Р140К130 кг. д.в/га. Половина дозы внесена при посадке рассады, остальные удобрения - в виде 2-кратных подкормок.
Норму полива и его режим устанавливали на основе анализа влажности корнеобитаемого слоя почвы (в каждом 10-см слое до глубины 0,4 м) и по результатам расчета запасов влаги.
Исследовалось влияние режима ВПО - поддержание предполивной влажности почвы в рамках заданных параметров - на урожай культуры. Ис-
пытано 3 варианта: 1) поддержание предполивной влажности почвы (ПВП) на уровне 75-65% НВ; 2) ПВП 85-75% НВ; 3) ПВП 85% НВ. В каждом варианте дополнительным исследуемым фактором являлось расстояние между увлажнителями ВПО (1,2 м, 1,4 м, 1,6 м). Повторность каждого варианта опыта - четырехкратная с целью обеспечения достоверных данных при ошибке не более 5% [3]. Общее количество опытных делянок составило 36 шт.
Сбор урожая с фиксацией его параметров проведен в период, когда не менее 75% растений соответствовали требованиям спелости. В среднем сбор плодов осуществляли через 5-6 дней, количество сборов спелых плодов составило 4 раза. Учет урожайности перца был проанализирован с помощью дисперсионного анализа по методике Б.А. До-спехова [3].
Результаты и их обсуждение. При всём многообразии приёмов возделывания различных культур, агротехнологий главными условиями существования растений являются необходимое содержание влаги и питательных веществ в почве.
В наших исследованиях в сложившихся климатических условиях мы создавали условия для аккумуляции влаги в корнеобитаемом слое и сохранения питательных элементов на оптимальном уровне.
Результаты экспериментальных работ приведены в таблице 1.
Как видно, необходимое поддержание предпо-ливного порога влажности (ППВ) в условиях засушливого климата может быть достигнуто только за счет орошения. В суммарном водопотреблении, в зависимости от вариантов опыта, доля атмосферных осадков не превышала 20% (16,6^18,4). Доля почвенной влаги - еще меньше (2,8±11,0%). Закономерно, что поддержание максимального ППВ (85% НВ) требует и максимального количества воды, используемой для орошения. Поэтому во всех вариантах опыта с дифференциацией расстояния между увлажнителями с увеличением ППВ оросительная норма увеличивается.
Таблица 1 - Результаты учета урожая по вариантам опыта
Расстояние между увлажнителями, м Предполивной порог влажности, %НВ Урожай, т/га Суммарное водопотребление, м3/га
Всего В том числе
Почвенные влагозапасы Осадки Оросительная норма
1,2 75-65 67,1 5540 263 960 4317
85-75 74,8 5779 179 960 4640
85 75,6 5853 163 960 4730
1,4 75-65 66,4 5381 424 960 3997
85-75 72,9 5518 252 960 4306
85 74,7 5672 268 960 4444
1,6 75-65 60,2 5662 573 960 3680
85-75 66,5 5348 382 960 4006
85 68,1 5509 368 960 4181
Установлено, что и суммарное водопотребление и оросительная норма меньше при размещении увлажнителей на расстоянии 1,6 м.
Зависимость урожайности культуры от объема водопотребления описывается уравнением линейной регрессии (рисунок 1), однако связь между исследуемыми параметрами может быть оценена как средняя, т.к. коэффициент корреляции составляет 0,52, а коэффициент детерминации - 0,28. То есть, планируемая урожайность в 70 т/
га может быть достигнута и при суммарном водо-потреблении 5,5 тыс. м3/га, и при суммарном водо-потреблении 5,9 тыс. м3/га. Решающим фактором здесь является режим увлажнения, направленный на поддержание оптимального предполивного порога влажности.
Испытанный режим орошения позволил получить урожайность перца как с превышением планового показателя (70,0 т/га), так и меньше этого значения.
о
X
ГО £ О
о.
100 90 30 70 60 50 40
У = 0,016х - 19, ^ = 0,275 79
♦ ♦ ♦
л
5300 5400 5500 5600 5700 5800 Суммарное водопотребление, м3/га
5900
Рисунок 1- Зависимость урожайности от суммарного водопотребления
90 -,
35 -
30 75 70 65 60 55 50
35% 35-75 75-65
Предполивной порог влажности, % НВ
ВПО 1,2 м
ВПО 1,4 м
ВПО 1,6 м
Рисунок 2 - Изменение урожайности перца при разных режимах орошения и размещения увлажнителей ВПО
На рисунке 2 приведены диаграммы, отражающие динамику урожайности перца при разных режимах орошения и размещения увлажнителей ВПО.
Установлено, что для каждого варианта размещения увлажнителей урожайность культуры определяется величиной ППВ. Зависимость между этими параметрами описывается уравнением ли-
нейной регрессии, вида:
¥= аХ+Ь , где Y - урожайность сладкого перца, т/га; X - предполивной порог влажности почвы, % НВ; а, Ь - коэффициенты уравнения регрессии.
Параметры уравнения приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Параметры регрессионной связи урожайности сладкого перца с предполивным порогом влажности
Расстояние между увлажнителями ВПО, м Значения коэффициентов уравнения регрессии Коэффициент корреляции, R Достоверность коэффициента корреляции, t Коэффициент сглаживания данных, R2
a b
1,2 -4,25 81,00 0,91±0,29 3,1 0,82
1,4 -4,15 79,63 0,95±0,22 4,3 0,90
1,6 -3,95 72,83 0,94±0,24 3,9 0,89
Как видно, независимо от размещения увлажнителей ВПО увеличение урожайности достигается за счет поддержания ППВ на более высоком уровне - от 75 до 85% НВ. При поддержании ППВ на уровне до 75% НВ во всех вариантах опыта урожайность перца была меньше запланированной, а именно: на 2,9 т с размещением увлажнителей через 1,2 м, на 3,6 т - через 1,4 м, на 9,8 т - с размещением увлажнителей через 1,6 м. Последний вариант размещения увлажнителей (через 1,6 м) оказался самым неэффективным, так как урожайность культуры не достигла плановых показателей независимо от величины поддерживаемого предполивного порога влажности.
Соотношение разности фактической и планируемой урожайности перца свидетельствует, что наиболее оптимальными режимами увлажнения являются поддержание предполивного порога влажности на 85-75% НВ и 85% НВ с размещением увлажнителей ВПО на 1,2 и 1,4 м.
Выводы. Получение стабильных урожаев сладкого перца на светло-каштановых почвах возможно при условии проведения комплекса агротехнических мероприятий, направленных в первую очередь на накопление и сохранение влаги в почве. Первостепенное значение приобретает оросительная мелиорация как гарант получения продукции в условиях засушливого климата.
Наряду с внесением доз минеральных удобрений, восполняющих почвенное плодородие, показатели планируемой (и превышающее ее) урожайности перца могут быть достигнуты при следующих режимах внутрипочвенного орошения:
- размещение увлажнителей на расстоянии 1,2 м и поддержание предполивного порога влажности 85-75% НВ и 85% НВ (урожайность выше планируемой на 6,9-8,0%);
- размещение увлажнителей на расстоянии 1,4 м и поддержание предполивного порога влажности 85-75% НВ и 85% НВ (урожайность выше планируемой на 4,1-86,7%).
Таким образом, использование внутрипочвен-ного полива при выращивании овощных растений семейства пасленовых (в частности, перца сладкого) является перспективным в Средневолжском регионе.
Литература:
1. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. Постановление Правительства Российской Федерации № 717 от 14 июля 2012 г.
2. Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации / Утв. Указом Президента Российской Федерации от 30 января 2010 г. № 120.
3. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов - М.: Альянс, 2014. - 351 с.
4. Лудилов, В. А. Томаты, перец, баклажаны / В. А. Лу-дилов, В. А. Фомин. - Ростов-на-Дону, 1981. - 54 с.
5. Мещеряков, М.П. Техника и технология ресурсосберегающих способов орошения сладкого перца в условиях Волго-Ахтубинской поймы: дис. ...канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Мещеряков Максим Павлович. - Волгоград, 2008. - 203 с.
6. Овощеводство в России [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www. rusagroweb. ru / kultury / plodovye / vyrashchivanie - pertsa / botanicheskaya-kharakteristika-pertsa.html (дата обращения 29.01.2020 г.).
7. Овчинников, А.С. Конструкция защиты внутри-почвенных увлажнителей от заиления: патент на полезную модель № 132946 от 10.10.2013 /А.С Овчинников, А.А. Пахомов, Е.А. Ходяков, П.С. Попов.
8. Овчинников, А.С. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур: патент на полезную модель № 134003 от 10.11.2013 /А.С Овчинников, А.А. Пахомов, Е.А. Ходяков, П.С. Попов.
9. Рекомендации по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания /Утв. приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 19.08.2016 г. № 614.
10. Ходяков, Е.А. Режим орошения сельскохозяйственных культур при капельном и внутрипочвенном способах полива: монография / Е.А. Ходяков. - Волгоград, 2002. - 144 с.
11. Ходяков, Е. А. Научное обоснование режима орошения сельскохозяйственных культур при использовании ресурсосберегающих способов полива для получения планируемых урожаев в Нижнем Поволжье. автореф. дис. д-ра с.-х, наук: 06.01.02 / Е.А. Ходяков. - Волгоград, 2002. - 25 с.
12. Ходяков, Е.А. Режим орошения сельскохозяйственных культур при капельном и внутрипочвенном способах полива: монография / Е.А. Ходяков. - Волгоград, 2002. - 144 с.
The Prospect of Growing Nightshade Crops with Intra-Soil Watering
E. K. Vereshchagin1, graduate student, Vereshagin-e@vfanc.ru, S.G. Milovanov2, research fellow -federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences» (FSC of Agroecology RAS), Volgograd, Russia 2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgograd State Agrarian University»
(FSBEI HE Volgograd SAU), Volgograd, Russia
Sweet pepper (Capsicum annuum L.) is a valuable vegetable crop, in the conditions of the Volgograd region, it can be grown by seedling in the open ground. The high yields obtaining is possible only with irrigation, which the most ergonomic way is intra soil irrigation (ISI). The feasibility of ISI using and its regime for growing pepper was established when implementing the hypothesis that the planned crop yield (70 kg/ha) depends not only on the amount of water used for irrigation but also on the evenness of its flow into the rhizosphere. The article presents the two-factor experiment results on the ISI regime influence on the sweet pepper yield. Three variants of before irrigation soil moisture: 7565% of the least moisture capacity (LMC), 85-75% of LMC, 85% of LMC were tested. In each case, the distance between the ISI humidifiers (1.2 m, 1.4 m, 1.6 m) was an additional factor. It was estimated that the total water consumption has a medium effect (R = 0.52, R2 = 0.28). The planned yield of 70 t/ha can be achieved in the range of total water consumption in 5500-5900 m3 on ha. Getting more yields than planned is possible when the soil moisture content before irrigation is maintained at the level of 85% of LMC and 85-75% of LMC and the distance between the humidifiers is 1.2 and 1.4 m.
Keywords: irrigation, intra soil watering, sweet pepper, humidifiers, yield
Translation of Russian References:
1. Gosudarstvennaya programma razvitiya sel'skogo hozyajstva i regulirovaniya rynkov sel'skohozyajstvennoj produktsii, syr'ya i prodovol'stviya na 2013-2020 gody. Postanovleniye Pravitel'stva Rossijskoj Federatsii № 717 ot 14 iyulya 2012 g. [State Program for the agriculture development and agricultural products markets regulation, raw materials and food for 2013-2020, resolution of the government of the Russian Federation # 717 of July 14, 2012]
2. Doktrina prodovol'stvennoj bezopasnosti Rossijskoj Federatsii / Utv. Ukazom Prezidenta Rossijskoj Federatsii ot 30 yanvarya 2010 g. № 120. [The Russian Federation food security doctrine / Approved by Decree of the President of the Russian Federation # 120 of January 30, 2010].
3. Dospekhov, B. A. Metodika polevogo opyta [Field experience methods] / B.A. Dospekhov - M.: Al'yans, 2014. - 351 p.
4. Ludilov, V. A. Tomaty, perets, baklazhany [Tomatoes, peppers, eggplant] / V. A. Ludilov, V. A. Fomin. - Rostov-na-Donu, 1981. - 54 p.
5. Meshcheryakov, M.P. Tekhnika i tekhnologiya resursosberegayushchih sposobov orosheniya sladkogo
pertsa v usloviyah Volgo-Ahtubinskoj pojmy: dis. ...kand. s.-h. nauk: 06.01.02 [Technique and technology of resource-saving methods of sweet pepper irrigation in the Volga-Akhtuba floodplain conditions: dis. ... candidate of agricultural Sciences: 06.01.02] / Meshcheryakov Maxim Pavlovich. - Volgograd, 2008. - 203 p.
6. Ovoshchevodstvo v Rossii [Vegetable growing in Russia] (Electronic resource). - Access mode: www. rusagroweb.ru/kultury/plodovye/vyrashchivanie-pertsa/botanicheskaya-kharakteristika-pertsa.html (request date 29.01.2020).
7. Ovchinnikov, A.S. Konstruktsiya zashchity vnut-ripochvennyh uvlazhnitelej ot zaileniya [Design of protection of intrasoil humidifiers from siltation]: utility model patent #132946 dated 10.10.2013 / A.S Ovchinnikov, A.A. Pahomov, YE.A. Hodyakov, P.S. Popov.
8. Ovchinnikov, A.S. Konstruktsiya uvlazhnitel'noj seti dlya vnutripochvennogo orosheniya ovoshchnyh kul'tur [Humidifying network for intra-soil irrigation of vegetable crops design]: utility model patent #134003 dated 10.11.2013 /A.S Ovchinnikov, A.A. Pahomov, YE.A. Hodyakov, P.S. Popov.
9. Rekomendatsii po ratsional'nym normam pot-rebleniya pishchevyh produktov, otvechayushchih sovremennym trebovaniyam zdorovogo pitaniya [Recommendations for rational food consumption norms that meet a healthy diet contemporary requirements] / Approved by the order of the Ministry of health of the Russian Federation dated 19.08.2016 #614.
10. Hodyakov, YE.A. Rezhim orosheniya sel'skoho-zyajstvennyh kul'tur pri kapel'nom i vnutripochvennom sposobah poliva: monografiya [Irrigation regime for agricultural crops with drip and intra-soil irrigation methods: monograph] / YE.A. Hodyakov. - Volgograd, 2002. - 144 p.
11. Hodyakov, YE.A. Nauchnoye obosnovaniye re-zhima orosheniya sel'skohozyajstvennyh kul'tur pri ispol'zovanii resursosberegayushchih sposobov poliva dlya polucheniya planiruyemyh urozhayev v Nizhnem Povolzh'ye. avtoref. dis. d-ra s.-h, nauk [Scientific justification of the irrigation regime for agricultural crops when using resource-saving irrigation methods to obtain planned yields in the Lower Volga region. author's abstract. dis. Dr. agricult. science]: 06.01.02 / YE.A. Hodyakov. - Volgograd, 2002. - 25 p.
12. Hodyakov, YE.A. Rezhim orosheniya sel'skoho-zyajstvennyh kul'tur pri kapel'nom i vnutripochvennom sposobah poliva: monografiya [Irrigation regime for agricultural crops with drip and intra-soil irrigation methods: monograph] / YE.A. Hodyakov. - Volgograd, 2002. - 144 s.
