CC BY
48
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК:631.674.5:633.31
ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ПОЛИВА ЛЮЦЕРНЫ НА СЕНО ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНОЙ «ФРЕГАТ»
LUCERN FOR HAY SOIL-SAVING WATERING TECHNOLOGY BY SPRINKLING MACHINE «FREGAT»
M.C. Григоров, доктор технических наук, профессор, академик РАСХН С.М. Григоров, доктор технических наук, профессор
ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
M.S. Grigorov, S.M. Grigorov
Volgograd state agricultural academy
В статье проанализированы урожайность, объем стока и смыв воды в зависимости от предполивного порога влажности почвы. Полученные данные показывают, что при дискретном поливе смыв почвы и потери питательных элементов с твердым стоком меньше, чем при однократном поливе.
Crop capacity, drainage volume and water wash-out depending on pre-watering soil moisture barrier are analysed in this article. Received data show that at discontinuous sprinkling the soil water wash-out and nutritious elements loses are less with the flood of solid matter use then with single sprinkling.
Ключевые слова: смыв почвы, дождевание, поливная норма, люцерна, сток поливной воды, суммарное водопотребление, дискретный полив.
Key words: soil wash-out, sprinkling, watering rate, lucern, spray water drainage, total water consumption, discontinuous sprinkling.
Засушливый климат не позволяет иметь достаточное количество естественных кормовых угодий, что показало засушливое лето 2007 года. Получение стабильных высоких урожаев питательных кормов возможно только на основе устойчивого орошения.
Однако, по мнению многих отечественных и зарубежных ученых, ущерб, наносимый сельским хозяйством окружающей среде, вполне сопоставим, а в некоторых случаях и больше, чем от промышленности. Таким образом, разработка новых и совершенствование существующих экологически безопасных, энерго- и ресурсосберегающих способов и технологий является одной из первостепенных задач в орошении.
В настоящее время самый распространенный способ полива - это дождевание, но, наряду с достоинствами, этот способ имеет и ряд недостатков. Низкая водовпитывающая способность почв и сравнительно высокая интенсивность дождя у существующих дождевальных машин приводят к возникновению неуправляемого поверхностного стока при поливах, что вызывает смыв почвы, неравномерность увлажнения, потери воды на сток и инфильтрацию и в итоге - снижение почвенного плодородия и интенсивности орошения. На развитие и интенсивность ирригационной эрозии большое влияние оказывает уклон поля. Значительная часть земель мелиоративного фонда Белгородской области (55 %) имеют эрозионно-опасные уклоны.
Орошение при таких уклонах может привести к развитию в больших масштабах эрозионных процессов.
Исследования выполнялись на орошаемом участке «Разумное» Белгородской области.
Район исследований обеспечен большим количеством тепла. Продолжительность солнечного сияния более 2000 часов в год, количество солнечной радиации составляет примерно 698 кДж/см2. Тип климата резко континентальный, неустойчивого увлажнения. Он характеризуется сухим и жарким летом, холодной зимой, небольшим количеством осадков, частыми засухами и суховеями.
Люцерна, несмотря на засухоустойчивость, очень отзывчива на орошение, полнее реализует потенциал продуктивности. В год исследований с посева люцерны получено по четыре укоса за вегетационный период. Данные по урожайности сена люцерны представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Урожайность сена люцерны по вариантам опыта, т/га
Предполивной порог влажности почвы, % НВ
НСРоз, т 80...85 70. .75 60. .65
Поливная норма, м /га
400 600 300+300 800 400+400
1,06 16,4 15,2 18,1 14,0 17,0
Анализируя таблицу, можно выделить вариант с предполивным порогом влажности почвы 70...75 % НВ и дискретной выдачей поливной нормы, прибавка по сравнению с одноступенчатым поливом той же нормой достигла 2,9 т/га. Аналогичная закономерность отмечена и на вариантах с уровнем увлажнения 60...65 % НВ.
Количество поливов и сроки их проведения определяются в первую очередь предполивным порогом и погодными условиями. В острозасушливый год для поддержания заданного порога 70...75 % НВ потребовалось восемь вегетационных поливов общей нормой 4800 м3/га. При снижении порога до 60...65 % НВ число поливов уменьшилось до пяти с суммой норм вегетационных поливов 4000 м3/га. Дискретная выдача поливных норм на число поливов не повлияла. Поддержание влажности активного слоя почвы не ниже 80...85 % НВ увеличила количество поливов до 13 (табл. 2).
Таблица 2 - Количество поливов люцерны по вариантам опыта
Показатель Предполивной порог влажности почвы, % НВ
80...85 70...75 60...65
Поливная норма, м /га
400 600 300+300 800 400+400
Число поливов 13 8 8 5 5
Сумма норм вегетационных поливов, м3/га 5200 4800 4800 4000 4000
Учет стока поливной воды показал, что его величина определяется поливной нормой и влажностью верхнего слоя почвы. На варианте с поливной нормой 300+300 м3/га сток при первом проходе
машины отсутствовал и возникал только при втором, хотя объем воды при проходах одинаков - 300 м3/га.
Наибольший сток оросительной воды наблюдался при поливах нормой 800 м3/га и составил 1170 м3/га или 29,1 % от водоподачи. Несколько меньше был сток при норме полива 600 м3/га (1128 м3/га или
23,5 % от водоподачи). Уменьшение поливной нормы до 400 м3/га снизило сток до 390 м /га (7,5 % от водоподачи). Выдача поливных норм 600 и 800 м3/га за два прохода машины сформировала величину стока в 13,1 и 4,1 раза меньше, чем при одном проходе (табл. 3).
Таблица 3 - Объем стока поливной воды при различных режимах орошения люцерны
Показатель Предполивной порог влажности почвы, % НВ
80...85 70...75 60...65
Поливная норма, м3/га
400 600 300+300 800 400+40 0
Количество поливов 13 8 8 5 5
Средний сток за полив м3/га 30 141 13 234 66
% 7,5 23,5 2Д 29,1 8,2
Сток за год, м /га 390 1128 104 1170 330
Наши исследования показали, что при одноразовой выдаче поливных норм 600 м3/га и выше непродуктивные потери оросительной воды на сток составляют 23,5-29,1 % от водоподачи, применение дискретного полива снижает эти потери до 0-8,2 %.
Один из основных элементов оценки режимов орошения - это определение суммарного водопотребления. На величину суммарного водопотребления непосредственное влияние оказывает режим орошения, чем выше предполивной порог влажности почвы, тем больше водопотребление.
Структура суммарного водопотребления зависит от режима орошения и влагообеспеченности года. Чем интенсивнее режим орошения, тем меньше доля осадков и запасов почвенной влаги в формировании урожая. На вариантах с предполивным порогом 60...65 % НВ доля осадков и почвенной влаги составляла 13,4 % и 19,3 % соответственно, а при увеличении порога до 80...85 % НВ - 11,9 % и 10,6 %.
Влияние двуступенчатой технологии полива на величину и структуру суммарного водопотребления незначительно.
В своих исследованиях мы проводили учет выноса питательных элементов со сточной водой.
Потери элементов питательных веществ с жидким стоком зависят от режима орошения. Чем он более щадящий, тем меньше сток, и, следовательно, вынос 1МРК. Так, самые большие потери питательных веществ со стоком были на варианте с поливной нормой 800 м3/га с одноступенчатым поливом: азота - 39,4 кг/га, фосфора - 38,5 кг/га, калия -
35,6 кг/га. А на варианте с поливной нормой 400 м3/га вынос питательных элементов составил: азота - 4,7 кг/га, фосфора - 8,1 кг/га, калия - 5,2 кг/га. Минимальные потери питательных элементов с жидким стоком по всем
трем годам исследований складывались на варианте с поливной нормой 300+300 м3/га (табл. 4).
Таблица 4 - Вынос КРК из почвы со стоком оросительной воды за поливной период, кг/га
Предполивной порог влажности почвы, % НВ
Элементы 80...85 70 ...75 60...65
питания Поливная норма, м /га
400 600 300+300 800 400+400
N 4,7 20,5 0,6 39,4 5,2
Р 8Д 31,8 3,3 38,5 8,1
К 5,2 24,7 1,0 35,6 6,7
Интенсификация сельского хозяйства, широкое развитие мелиорации, освоение земель с эрозионно-опасными уклонами поставили такую задачу, как потеря почвенного плодородия орошаемых земель из-за смыва почвы. В Белгородской области количество земель с эрозионно-опасными уклонами составляет более 50 %.
Смыв почвы поверхностным стоком поливной воды вызывает снижение почвенного плодородия и другие негативные эрозионные процессы (загрязнение продуктами смыва рядом лежащих территорий и водоемов, развитие овражно-балочной сети и т.д.).
Долгое время аграрное производство осуществлялось без учета факторов, нарушающих экологическое равновесие окружающей среды. Для получения высоких урожаев применялись различные способы химизации, широкая мелиорация, для обработки полей использовалась мощная техника. В результате антропогенного воздействия химизации загрязнялась окружающая среда и получаемые сельскохозяйственные продукты, результат мелиорации - засоление, заболачивание и смыв почв, воздействие машин, уплотнение и разрушение почвенной структуры, что провоцирует и интенсифицирует эрозионные процессы. Этому способствуют высокие (до 0,01) уклоны орошаемых площадей, низкая противоэрозионная устойчивость почв.
Оптимальный режим орошения должен не только обеспечивать максимально возможный урожай культуры, но и сохранять почвенное плодородие, не допуская стока воды, смыва почвы, потерь элементов питания со стоком (табл. 5).
Таблица 5 - Смыв почвы при различных режимах орошения и технологии полива люцерны за поливной сезон
Показатель Предполивной порог влажности почвы, % НВ
80...85 70...75 60...65
Поливная норма, м3/га
400 600 300+300 800 400+40
Количество поливов 13 8 8 5 5
Средний смыв почвы за полив, т/га 0,51 1,35 0,14 3,97 0,75
Смыв почвы за поливной сезон, т/га 6,63 10,80 1,12 19,85 3,75
Самый большой смыв почвы как за один полив, так и за весь оросительный сезон был на варианте с поливной нормой 800 м3/га, выдаваемой за один проход машины, и достиг 3,97 т/га за один полив и 19,85 т/га за весь оросительный сезон. На этом варианте отмечен и максимальный сток поливной воды (234 м3/га за полив и 1170 м3/га за сезон). Минимальный смыв почвы на варианте с поливной нормой 600 м3/га, выдаваемой дискретно (300+300 м3/га), составил 0,14 т/га за полив и 1,12 т/га за сезон, здесь же адекватно меньше сток воды (13 м3/га за полив, 104 м3/га за сезон). При сравнении вариантов с одинаковым предполивным порогом влажности, но разным по технологии полива, имеем меньший смыв на вариантах с двуступенчатым поливом (табл. 6).
Таблица 6 - Вынос КРК твердым стоком за поливной сезон, кг/га
Элементы Предполивной порог влажности, % НВ
80...85 70...75 60...65
Поливная норма, м3/га
400 600 300+300 800 400+400
N 2,9 13,3 1,0 25,5 ЗД
Р 9,5 28,4 4,1 31,0 7,8
К 4,7 20,3 1,2 26,7 4,9
Анализ данных таблицы подтверждает, что наибольший вынос питательных элементов твердым стоком был на варианте с поливной нормой 800 м3/га: азота - 25,5 кг/га, фосфора - 31,0 кг/га, калия -
26,7 кг/га, несколько ниже были потери NPK на варианте 600 м3/га: азота - 13,3 кг/га, фосфора - 28,8 кг/га, калия - 20,3 кг/га. Минимальные потери были на варианте с поливной нормой 600 м3/га, выдаваемой дискретно (300+300 м3/га), и составили за три года: азота - 1,0 кг/га, фосфора 4,1 кг/га, калия - 1,2 кг/га.
Таким образом, можно отметить, что при дискретном поливе смыв почвы и соответственно потери питательных элементов с твердым стоком меньше, чем при однократном поливе, и чем меньше поливная норма, т.е. более щадящий режим орошения, тем меньше ирригационная эрозия. Анализируя данные о стоке поливной воды и смыве почвы, можно отметить такую закономерность: чем меньше сток поливной воды, тем меньше смыв почвы.
E-mail: gsm.dtn@mail.ru
