CC BY
2
УДК 54:633.11«324»:631.5(470.63) DOI: 10.24412/1029-2551-2021-5-005
ВЛИЯНИЕ ГИДРОГЕЛЯ НА УЛУЧШЕНИЕ ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРИОДА ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Е.И. Годунова, д.с.-х.н., Н.Н. Шаповалова
Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, e-mail: schapovalova.nadejda@yandex.ru
Обсуждаются результаты многолетнего (2012-2019 гг.) изучения влияния гидрогеля на влаго-обеспеченность озимой пшеницы при возделывании в условиях Ставропольского края. Отмечена положительная роль полимера в дозе 400 кг/га на седьмой год после внесения: в начале активной вегетации озимой пшеницы запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были выше, чем в контроле (без гидрогеля) на 11,2-18,4 мм, или 9,4-16,4% в зависимости от фона (удобренный -неудобренный), в колошение- на 6,8-14,0 мм, или 71,1-147,8%. Гидрогель, как и удобрения хотя и в меньшей степени способствует снижению количества влаги на формирование одной тонны продукции. Под влиянием гидрогеля коэффициент водопотребления озимой пшеницы снизился на удобренном фоне на 17,3 (2019 г. - седьмой год последействия) - 155 м3/т (2018 г.). На неудобренном фоне наблюдалось снижение величины коэффициента водопотребления в первые шесть лет после внесения, причем более активное в 2013, 2015 и 2016 годы - на 172-203,5 м3/т. Если на шестой год (2018 г.) этот показатель уменьшился на 92,4 м3/т, то на седьмой - наоборот, возрос на 17,3 м3/т. Удобрения по сравнению с гидрогелем оказали более существенное влияние на снижение коэффициента водопотребления: без гидрогеля на 102,6 (2019 г.) - 308,1 м3/т (2016 г.), на фоне гидрогеля - на 97,8 (2013 г.) - 267,1 м3/т (2016 г.) в зависимости от периода его последействия и погодных условий года.
Ключевые слова: гидрогель, удобрения, озимая пшеница, продуктивная влага, коэффициент водопотребления, Ставропольский край.
INFLUENCE OF HYDROGEL ON IMPROVEMENT OF WATER SUPPLY OF WINTER WHEAT
DEPENDING ON PERIOD OF AFTERMATH IN ZONE OF UNSTABLE HUMIDIFICATION OF
THE STAVROPOL REGION
Dr.Sci. E.I. Godunova, N.N. Shapovalova
The North Caucasus Federal Agricultural Research Centre, e-mail: schapovalova.nadejda@yandex.ru
The results of a long-term (2012-2019) study of the effect of hydrogel on the moisture availability of winter wheat cultivated in conditions of the Stavropol region are discussed. The positive role of the polymer in the dose of 400 kg/ha was noted in the seventh year after the introduction: at the beginning of active vegetation of winter wheat, the reserves ofproductive moisture in the meter layer of soil were higher than at the control (without hydrogel) by 11.2-18.4 mm or 9.4-16.4% depending on the background (fertilized - uncomfortable), in the column -by 6.8-14.0 mm or 71.1-147.8. Hydrogel, like fertilizers, although to a lesser extent, helps reduce the amount of moisture per ton ofproduct. Under the influence of hydrogel, the water consumption coefficient of winter wheat decreased on a fertilized background by 17.3 (2019 - the seventh year of the aftermath) - 155 m3/t (2018). On an inconvenient background, a decrease in the water consumption coefficient in the first six years after introduction was observed, and more active in 2013, 2015 and 2016 - by 172-203.5 m3/t. If in the sixth year (2018) this indicator decreased by 92.4 m3/t, then in the seventh - on the contrary, it increased by 17.3 m3/t. Fertilizers compared to hydrogel had a more significant impact on the decrease in the coefficient of water consumption: without hydrogel by 102.6 (2019) - 308.1 m3/t (2016), against the background of hydrogel - by 97.8 (2013) - 267.1 m3/t (2016), depending on the period of its aftermath and weather conditions of the year.
Keywords: hydrogel, fertilizers, winter wheat, productive moisture, water consumption coefficient, the Stavropol region.
Главное условие получения высоких стабильных урожаев на юге России - достаточная влаго-обеспеченность сельскохозяйственных культур. На Ставрополье за последние двадцать лет урожайность озимой пшеницы варьировала от 22,8 ц/га в 2012 г. до 43,7 ц/га в 2017 г., кукурузы на зерно - с 9,3 ц/га в 2001 г. до 64,1 ц/га в 2016 г., подсолнечника - с 7,2 ц/га в 2001 г. до 20,7 ц/га в 2016 г., сахарной свеклы - с 270,5 ц/га до 707,9 [1].
Мероприятия по повышению содержания продуктивной влаги в почве имеют особенное значение в условиях продолжающейся аридизации климата, когда за последние 10 лет (2010-2019 гг.) среднегодовая температура воздуха возросла на 1°С (с 10,3 до 11,3°С), в то время как среднегодовое количество влаги снизилось на 20 мм: с 525 в 1991-2010 гг. до 505 мм в 2010-2019 гг. Для решения этой проблемы наряду с парованием, мульчированием, влагосберегающей обработкой почвы, полезащитными лесными насаждениями, орошением и т.д. перспективно использование гидрогелей как в южных, так и более северных регионах страны под различные культуры [2-7].
Цель исследований - изучить эффективность последействия гидрогеля на обыкновенных черноземах Центрального Предкавказья.
Объекты и методы. Исследования проводили с 2012 г. на черноземе обыкновенном среднемощном слабогумусированном среднесуглинистом в пределах опытного поля Северо-Кавказского федерального научного аграрного центра (ФНАЦ) в звене севооборота: редька масличная на сидерат - озимая пшеница - озимая пшеница. Гидрогель в различных дозах (100, 200, 300 и 400 кг/га)вносили 1 раз под вторую озимую пшеницу в 2012 г. с последующим изучением его последействия под традиционную отвальную вспашку на глубину 20-22 см плугом ПН-8-35 и мелкую обработку на 10-12 см, выполняемую дисковой бороной БДТ-3.
Сильно набухающие полимерные гидрогели представляют собой редкосшитый гидрогельный поли-
мерный материал акриловой природы, способный поглощать влагу в 300-1000 раз больше своей массы.
Гидрогель инертен, не вступает в реакции, не теряет своих свойств при промораживании - оттаивании. Эффективность гидрогеля изучали на неудобренном фоне и при ежегодном внесении под основную обработку полного минерального удобрения - нитроаммофоски 16:16:16 из расчета N6oP6oK6o. Возделывали озимую пшеницу Багира селекции Северо-Кавказского ФНАЦ и редьку масличную Тамбовчанка. Содержание продуктивной влаги в почве определяли термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89) до глубины 100 см послойно через 10 см. Результаты исследований обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием программы AgCStat-Excel.
Результаты. После осенне-зимнего периода в начале возобновления активной вегетации озимой пшеницы запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при применении гидрогеля в дозе 400 кг/га были больше, чем в контроле на неудобренном фоне на 11,2-28,7 мм, или 9,4-22,1%, а при внесении удобрений - на 18-30,1 мм, или 14,1-31,2%, чем без гидрогеля (табл. 1). Наиболее эффективен гидрогель в максимальной дозе был в течение 6 лет после внесения. В 2019 г. (на седьмой год) его влияние на запасы продуктивной влаги уменьшилось: разница в количестве продуктивной влаги между вариантами без гидрогеля (контроль) и с полимером снизилась на неудобренном фоне до 11,2 мм, или 9,4%, на удобренном фоне она была более высокой - 18,4 мм, или 16,4%. Возможно, это частично связано и с погодными особенностями: это был самый засушливый год за период проведения опыта с возделыванием озимой пшеницы, когда при норме 557 мм выпало лишь 392 мм осадков (70% от нормы). В то же время температура воздуха, наоборот, была выше нормы (9,4°С) и составила 11,2°С. С 2016 г. по 2019 г. эта разница изменялась более плавно: с 20,3 мм, или 16,2% в 2016 г. до 18,0 мм, или 14,1% в 2018 г.
1. Влияние гидрогеля на содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы
в начале возобновления активной весенней вегетации озимой пшеницы _в зависимости от периода последействия, мм_
Доза Годы
гидрогеля, 2013 (прямое 2015 (третий год после 2016 (четвертый год 2018 (шестой год 2019 (седьмой год
кг/га д.в. действие) внесения) после внесения) после внесения) после внесения)
Неудобренный фон
0 115,9 151,8 129,7 128,5 118,7
400 134,2 169,1 158,4 155,5 129,9
изменение +18 мм (15,8%) +17,3 мм (11,4%) +28,7 мм (22,1%) +27 мм (21%) +11,2 мм (9,4%)
Удобренный фон (ЧюРбоКбо)
0 96,5 145,2 125,6 127,5 111,9
400 126,6 170,4 145,9 145,5 130,3
изменение +30,1 мм (31,2%) +25,2 мм (17,4%) +20,3 мм (16,2%) +18 мм (14,1%) +18,4 мм (16,4%)
НСР005 4,86 3,05 3,67 1,67 1,13
2. Влияние гидрогеля на содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы
в колошение озимой пшеницы в зависимости от периода последействия, мм
Доза Годы
гидрогеля, 2013(прямое дей- 2015 (третий год 2016 (четвертый год 2018 (шестой год 2019 (седьмой год
кг/га д.в. ствие) после внесения) после внесения) после внесения) после внесения)
Неудобренный фон
0 77,1 23,5 105,0 33,8 19,7
400 99,2 50,3 139,8 73,3 33,7
изменение +22,1 (28,7%) +26,8 (114%) +34,8 (33,1%) +39,5 (116,9%) +14,0 (71,1%)
Удобренный фон (N6(^60^0)
0 47,8 21,7 82,2 21,8 4,6
400 71,4 34,1 118,8 50,7 11,4
изменение +23,6 (49,4%) +12,4 (57,1%) +36,6 (44,5%) +28,9 (132,6%) +6,8 (147,8%)
НСР005 5,00 2,24 2,56 3,57 3,73
Данные таблицы 2 показывают, что к фазе колошения озимой пшеницы количество продуктивной влаги в почве снижалось без гидрогеля на неудобренном фоне с 115,9-151,8 мм до 19,7 (2019 г.) - 105 мм (2016 г.), на удобренном - с 96,5 (2013 г.) - 145,2 мм (2015 г.) до 4,6 (2019 г.) - 82,2 мм (2016 г.). В зависимости от погодных условий года снижение составляло без гидрогеля на удобренном фоне от 19,0% (2016 г.) до 83,4 (2019 г.) - 84,5% (2015 г.), на удобренном с гидрогелем - более существенно - от 34,6% (2016 г.) до 95,9% (2019 г.). Это связано с лучшим развитием растений при внесении удобрений и большим расходом влаги, в том числе на транспирацию.
Наибольшая убыль влаги от начала возобновления весенней вегетации к фазе колошения озимой пшеницы наблюдалось в годы с выпадением осадков меньше климатической нормы (в 2015 г. с недостаточным увлажнением и 2019 г. засушливом году).
На вариантах с гидрогелем (400 кг/га) от начала возобновления активной вегетации озимой пшеницы к колошению убыль продуктивной влаги происходила на неудобренных вариантах - с 129,9 (2019 г.) - 169,1 мм (2015 г.) до 33,7 (2019 г.) - 139,8 мм (2016 г.), на удобренных - с 126,6 (2013 г.) - 170,4 мм (2015 г.) до 11,4 (2019 г.) - 118,8 мм (2016 г.).
Таким образом, на вариантах с гидрогелем снижение запасов продуктивной влаги к колошению было несколько меньше и составило на неудобренном фоне 11,7 (2016 г.) 74,1% (2019 г.), на удобренном - от 18,6% (2016 г.) до 91,3% в 2019 г.
В фазе колошения отмечалась существенная положительная роль гидрогеля в накоплении продуктивной влаги вследствие ее сохранения от испарения: на неудобренном фоне влаги было больше на 22,1 (2013 г.) - 39,5 мм (2018 г.) или на 28,7116,9%, на удобренном - 12,4 (2015 г.) - 36,6 мм (2016 г.) или в пределах 44,5-132,6%. На седьмой год после внесения гидрогеля превышение запасов продуктивной влаги составило на неудобренном фоне - на 14,0 мм (НСР0,05 = 3,73) или 71,1%, на удобренном - 6,8 мм или 147,8%.
Гидрогель оказал влияние и на коэффициент во-допотребления озимой пшеницы (табл. 3). Если в контроле (без гидрогеля) его величина варьировала без удобрений в пределах 656,9 м3/т в 2013 г. -996,4 м3/т в 2016 г., а при внесении N6oP6oK6o - от
533.6 м3/т до 688,3 м3/т, то на вариантах с гидрогелем на неудобренном фоне от 484,9 (2013 г.) до
806.7 м3/т (2016 г.), удобренном от 387,1 м3/т (2013 г.) до 610,3 м3/т (2019 г.). Таким образом, снижение величины коэффициента водопотребления озимой пшеницы варьировало на неудобренном фоне -от 92,4 м3/т в 2018 г. до 203,5 м3/т. в 2015 г., удобренном - от 17,3 м3/т в 2019 г. до 148,7 м3/т в 2016 г. Лишь в 2019 г. (на седьмой год) на неудобренном варианте величина коэффициента водопотребле-ния, наоборот увеличилась - на 17,3 м3/т, что связано со снижением положительного действия гидрогеля.
Удобрения способствовали уменьшению этого показателя на вариантах без гидрогеля на 102,6 м3/т в 2019 г. до 308,1 м3/т в 2016 г. На фоне гидрогеля
3. Влияние гидрогеля и удобрений на коэффициент водопотребления озимой пшеницы Багира в зависимости от периода последействия, м3/т
Доза Доза удоб- Годы
гидрогеля, кг/га д.в. рений, кг/га д.в. 2013(прямое действие) 2015 (третий год после внесения) 2016 (четвертый год после внесения) 2018 (шестой год после внесения) 2019 (седьмой год после внесения)
0 - 656,9 778,1 996,4 746,7 730,2
N6oP6oK6o 533,6 585,1 688,3 564,3 627,6
400 - 484,9 574,6 806,7 654,3 747,5
N6oP6oK6o 387,1 457,0 539,6 409,1 610,3
4. Влияние гидрогеля и удобрений на изменения коэффициента водопотребления _озимой пшеницы Багира, м3/т_
Доза гид- Доза 2013 2015 2016 2018 2019
рогеля, удобрений, от гид- от удоб- от гид- от удоб- от гид- от удоб- от гид- от удоб- от гид- от удоб-
кг/га д.в. кг/га д.в. рогеля рений рогеля рений рогеля рений рогеля рений рогеля рений
o -
N6OP6OK6O -123,3 -193,o -3o8,1 -182,4 -Ш2,6
4oo - -172,o -2o3,5 -189,7 -92,4 +17,3
N6oP6oK6o -146,5 -97,8 -128,1 -117,6 -148,7 -267,1 -155,2 -245,2 -17,3 -137,2
под действием полного минерального удобрения коэффициент водопотребления снизился на 97,8 м3/т в 2013 г. - и на 267,1 м3/т в 2016 г. (табл. 4).
Таким образом, в условиях усиления засушливости климата в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края применение 400 кг/га гидрогеля обеспечивает существенное улучшение водо-обеспеченности озимой пшеницы, площадь возделывания которой здесь составляет около 600 тыс. га, или 34% от общекраевой площади посева (1,7 млн. га), а также снижение количества влаги на формирование тонны зерна этой ведущей культуры.
Литература
1. Сельское хозяйство в Ставропольском крае. Статистический сборник. - Ставрополь: Управление Федеральной службы государственной статистики по Северо-Кавказскому федеральному округу, 2020. - 112 с.
2. Старовойтова О.А., Старовойтов В.И., Манохина А.А. Возделывание картофеля с использованием суперабсорбирующих полимеров // Главный агроном, 2020, № 8. - С. 44-47.
3. Янов В.И. Возделывание полыни эстрагонной с применением гидрогеля для получения эфирных масел // Земледелие, 2010, № 1. - С. 31-32.
4. Gilbert C., Peter S., Wilson Ng. et. al. Effects of Hydrogels on Soil Moisture and Growth of Cajanuscajan in Semi Arid Zone of Kongelai, West Pokot County // Open Journal of Forestry, 2014, Vol. 4, № 1. - P. 34-37.
5. Годунова Е.И., Шкабарда С.Н., Гундырин В.Н. Использование гидрогеля и влагообеспеченность культур в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие, 2014, № 6. - С. 37-38.
6. Годунова Е.И., Гундырин В.Н., Шкабарда С.Н. Перспективы использования гидрогеля в земледелии Центрального Предкавказья // Достижения науки и техники АПК, 2014, № 1. - С. 24-27.
7. Годунова Е.И., Шаповалова Н.Н. Гидрогель и эффективность минеральных удобрений на обыкновенных черноземах Центрального Предкавказья // Агрохимический вестник, 2020, № 4. - С. 46-50.
ИНФОРМАЦИЯ
14-18 июня 2021 г. в Минске на базе Государственного научно-производственного объединения «Шучно-практический центр Шциональной академии наук Беларуси по биоресурсам» состоялась V Международная научно-практическая конференция «Вермикультивирование и вермикомпости-рование как основа экологического земледелия в XXI веке — достижения, проблемы, перспективы».
Мероприятие состоялось при поддержке Президиума Шциональной академии наук Беларуси, а также ряда спонсоров - компаний, занимающихся на практике промышленным вермикультивированием. В связи с эпидемиологическими ограничениями большинство заявленных докладов было представлено в режиме видеоконференции, однако и работа очной части была очень насыщенной и плодотворной.
Среди участников конференции были представители Республики Беларусь (ГОПЦ «Hаучно-практический центр Hациональной академии наук Беларуси по биоресурсам», Институт жилищно-коммунального хозяйства HAH Беларуси, Институт почвоведения и агрохимии HAH Беларуси, Институт микробиологии HAH Беларуси, Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, Гродненский государственный аграрный университет, Белорусское общество почвоведов, AЭУ «Эколэнд», ООО «Фитерра», ИП KA. Черевако КА., ЛПХ «ЭКOФAHИЯ», ООО «ГумусAгро»), Российская Федерация (ВHИИ сельскохозяйственной микробиологии, Общероссйское общество биотехнологов им ЮА. Овчинникова, Калининградский государственный технический университет, Институт проблем экологии и недропользования AH РТ, Ленинградский HИИСХ «Белогорка», Aгрофизический научно-исследовательский институт, Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанского научного центра РAH, Государственный заповедник «^ур^ш^, Украина (Украинский государственный химико-технологический университет, Днепровский государственный аграрно-экономический университет), Грузия (Institute of Zoology, Ilia State University), Эстония (Tallinn University of Technology, Tartu College), Индия (Eco Science Research Foundation), Aвстралия (University of Queensland, Griffith University), Мексика (Centro Universitario de los Valles, Universidad de Guadalajara).
