CC BY
12
Из приведённых данных эти отклонения в основном связаны с асимметрией признака. Это есть данные по сырой массе косточки миндаля на территории Юго-Западного Копетдага (табл. 1), высоте растений облепихи на Дарвазе, высоте дерева боярышника туркестанского в Таджикистане (табл. 3), массе плода и длине лепестка цветка у абрикоса в Ходжакалинской долине (табл. 4). Причина для учёта таких отклонений связана с тем, что при этом растёт разнообразие по признакам, а значит, их значения Н. Но во всех приведённых случаях значения Н изменяются от 1,43 до 2,97, т.е. они не самые большие. Несомненно, это связано с тем, что расчёт Н, согласно методике [2—4 и др.], всегда проводится в логарифмической форме, которая выравнивает существующие в расчётных границах признака отклонения.
Выводы. Предпринятые подсчёты на основе экспериментальных данных по изменчивости количественных и качественных признаков в фито-системах дают ценную информацию для биолога. Значения энтропии сообщения (Н) составили по объектам исследования 0,40—2,97 бит, что говорит о высоком варьировании этих объектов. Значения Н растут при большом разнообразии признака, т.е. когда идентифицировать объекты трудно, и
падают в случае малого разнообразия, когда объекты можно характеризовать как равновероятные альтернативные события (на примере окраски пестика цветка у миндаля туркменского). Значения Н в случае их расчёта у признаков, распределение которых не подчиняется закону Гаусса (т.е. закону нормального распределения событий), не отличаются от типовых.
Литература
1. Термодинамика и кинетика биологических процессов. М.: Наука, 1980. 398 с.
2. Шеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетики. М.: ИЛ, 1963. 830 с.
3. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1974. 336 с.
4. Плохинский Н.А. Математические методы в биологии. М.: МГУ, 1978. 268 с.
5. Медников Б.М. Онтогенез и теория информации // Природа. 1971. № 7. С. 15-23.
6. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1984. 424 с.
7. Пасынский А.Г. Биофизическая химия. М.: Высшая школа, 1968. 432 с.
8. Авдеев В.И., Фаустов В.В., Ермаков Б.С. Биологические особенности облепихи // Облепиха. М.: Лесная промышленность, 1985. С. 12-35.
9. Авдеев В.И. Плодовые растения Средней Азии, их происхождение, классификация, исходный материал для селекции: дис. ... докт. с.-х. наук. СПб.: ВНИИР им. Н.И. Вавилова, 1997. 326 с.
10. Авдеев В.И. Современные методы в исследовании растений. Оренбург: Издат. центр ОГАУ, 2015. 128 с.
11. Авдеев В.И. Изменчивость и биосистематика растений. Оренбург: Издат. центр ОГАУ, 2016. 316 с.
Влияние способа и техники полива картофеля на структурно-агрегатный состав и факторы водопрочности структуры чернозёма южного
И.В. Сатункин, к.с.-х.н, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; А.И. Гуляев, инженер-мелиоратор, ООО «А7Агро»
В безводной почве растения не растут. Плодородная почва должна содержать значительное количество воды. Поэтому понятие структурной почвы теряет свой смысл, если составляющие её комочки распадаются под воздействием воды, а тем более при первом соприкосновении с ней. Способность структурных образований не разрушаться под влиянием текущей или длительного воздействия стоячей воды обозначается как свойство водопрочности. Количественное выражение этого свойства мы находим в проценте агрегатов, сохранившихся в почве после воздействия на них водой [1].
Рассмотрим некоторые случаи разрушающего действия воды на почвенную структуру. Наиболее простым представляется механическое разрушение агрегатов падающими дождевыми каплями. Естественно, что чем интенсивнее дождь, чем крупнее капли, чем больше скорость их падения, тем сильнее выражен процесс разрушения структуры в поверхностном слое почвы. По мере увлажнения почвенных агрегатов и ослабления связей между
составляющими их микроагрегатами и частицами разрушение становится всё интенсивнее [1].
Открытие явления разрушения почвенной структуры под действием зажатого в макроагрегате воздуха сыграло важную роль при решении ряда практических и методических вопросов. Так, стало ясно, что полив иссушенной в той или иной степени почвы методом затопления не может привести к резкому разрушению почвенной структуры и сильному уплотнению почв. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает полив затоплением на макроагрегаты и почву в целом самого верхнего слоя, где чаще всего наблюдается иссушение почвы [1].
К.К. Гедройц придавал исключительно важное значение органического вещества в возникновении водопрочности и структурообразовании почвы. Он считал, что сила склеивания почвенных частиц органической частью почвы так велика, что даже при насыщении почвы катионом натрия агрегаты не разрушаются водой, только полное сжигание органического вещества (обработка почвы перекисью водорода) приводит к распаду агрегатов на составляющие его частицы. В этой теории роли катиона кальция отводится сравнительно скромное место. Вместе с тем остаётся не ясным, под
влиянием каких сил деятельный клеящий перегной переходит в состояние цемента [1, 2].
П.В. Вершинин провёл тщательные наблюдения за изменением рН среды в процессе прибавления к почве щёлочи. На основании полученных данных он пришёл к выводу, что не ион натрия ответственен за исчезновение водопрочности в почвенном комке, а переход реакции среды в щелочную область. Опыты Вершинина сыграли важную роль в установлении первичных факторов водопрочности почвенной структуры [1, 2].
В орошаемых почвах проявляется два вида подщелачивания. В одном случае, как правило, сразу после полива, особенно в жаркое время суток, происходит резкое увеличение рН, значения которого достигают 8,7—9,0. Однако по истечении какого-то времени реакция среды возвращается к исходному уровню. Во втором происходит постепенное, незначительное, но устойчивое нарастание щёлочности. Значения рН уже не возвращаются к исходному уровню, а имеют постоянную тенденцию к росту [3].
Основная часть орошаемых земель Оренбургской области в настоящее время поливается дождеванием, но многие сельхозтоваропроизводители приобрели системы капельного полива.
При орошении дождеванием поливная вода с помощью специальных аппаратов распыляется в воздухе на мелкие капли. Поступая с определённой интенсивностью на поверхность увлажняемого поля, влага накапливается в верхнем слое почвы и под действием сил гравитации просачивается вглубь. Следовательно, при дождевании ороси -тельная вода контактирует с почвой, воздухом и растением, а поэтому оказывает регулирующее влияние на влажность почвы, приземного слоя воздуха и растения [4, 5].
Присущие капельному орошению особенности экономного расходования воды за счёт локального увлажнения почвы делают его перспективным при орошении плодовых насаждений, виноградников и некоторых других культур в зонах с ограниченными водными ресурсами, а также связанных с техническими трудностями применения других способов орошения [4, 5].
Каждому из рассмотренных способов орошения свойственно применение определенной поливной техники. Основное назначение её сводится к распределению оросительной воды по полю для перевода из состояния тока в состояние влажности почвы без образования сопутствующих поливу негативных процессов. Сочетание технологии и технических средств распределения оросительной воды называют техникой полива, которая характеризуется удельными объёмами или слоем воды, подаваемым в единицу времени, показателями площади (объёма), на которых распределяется поливная вода, продолжительностью подачи воды для выдачи расчётной поливной нормы [4, 5].
При оценке и выборе способов орошения пользуются единой системой показателей, которая определяется требованиями сельскохозяйственного производства к технике полива с учётом агробиологических, почвенно-мелиоративных, организационно-хозяйственных и экономических условий и показателей.
Под влиянием длительного орошения в почвенном поглощающем комплексе заметно повышается абсолютное содержание обменных ионов натрия и магния и снижается количество обменного кальция [6].
Картофель — клубнеплодное растение, поэтому предъявляет высокие требования к оптимизации физических и химических свойств почвы пахотного и подпахотного слоёв [5, 7—11].
Цель исследования — выявить оптимальный по структурно-агрегатному составу и факторам водо-прочности структуры чернозёма южного способ и технику полива и определить их влияние на продуктивность картофеля в условиях Городищенской и Черновской оросительных систем.
Материал и методы исследования. Полевые опыты проводили в 2016—2018 гг. на орошаемых севооборотах ООО «Агрофирма «Краснохолмская» г.Оренбурга и ОАО «А 7Агро» с. Кардаилово Оренбургской области, почвы которых представлены чернозёмами южными тяжелосуглинистыми. Исследование проводили при различных способах и технике полива (вариантах):
I — дождевание при помощи дождевальной машины Фрегат серийный; II — дождевание при помощи низконапорной дождевальной машины Фрегат-Н; III — дождевание при помощи дождевателя шлангового Ост1Бчерез сопло; IV—дождевание при помощи дождевателя шлангового Ocmis с консолью; V — дождевание при помощи дождевальной машины Valley; VI — системы капельного орошения.
Опыты проводили согласно общепринятым методикам. Органическое вещество определяли по ГОСТу 26213, рН - по ГОСТу 26426, ёмкость катионного обмена — по ГОСТу 17.4.4.01, обменный кальций — по ГОСТу 26487, обменный магний — по ГОСТу 26487, обменный натрий — по ГОСТу 26950, количество водопрочных агрегатов — по методу Н.И. Савинова.
Результаты исследования. Полевые и лабораторные опыты по изучению влияния способа и техники полива показали, что они по разному изменяют водопрочность почвенных агрегатов (табл. 1).
При поливе дождевальной машиной Фрегат серийный после удаления ботвы (перед уборкой) картофеля количество водопрочных агрегатов во фракции >0,25 мм в слое 0—20 см уменьшилось по сравнению с периодом после формирования гребней (перед первым поливом) на 15,1%.
При поливе низконапорной дождевальной машиной Фрегат-Н после удаления ботвы (перед уборкой) картофеля содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм уменьшилось на 15,1%.
При поливе дождевателем шланговым Ocmis через сопло после удаления ботвы (перед уборкой) количество водопрочных агрегатов >0,25 мм сократилось на 18,3%.
При поливе дождевальной машиной Valley после удаления ботвы (перед уборкой) количество водопрочных агрегатов >0,25 мм уменьшилось на 1,5%. На капельном орошении после удаления ботвы (перед уборкой) количество водопрочных агрегатов >0,25 мм сократилось на 0,8%.
Таким образом, применение полива капельным способом и дождевание машиной четвёртого поколения Valley способствует существенному уменьшению разрушения водопрочных агрегатов в пахотном слое чернозёма южного.
Применение различных способов и техники полива в ходе опытов сопровождалось также определенным их воздействием на факторы водопрочности структуры чернозёма южного (табл. 2).
Так, после удаления ботвы (перед уборкой) при поливе дождевальной машиной Фрегат серийный содержание гумуса в слое 0—20 см уменьшилось по сравнению с периодом после формирования гребня (перед первым поливом) на 0,5%. Показатель рН повысился на 1,3. Среднее значение ёмкости кати-онного обмена уменьшилось на 0,5 ммоль в 100 г почвы. При этом значение обменного кальция в слое 0—20 см уменьшилось на 0,7 ммоль, количество обменного магния повысилось на 0,2 ммоль в 100 г почвы. Среднее значение обменного натрия осталось на уровне как в период после формирования гребня (перед первым поливом) — 0,5 ммоль в 100 г почвы.
При поливе низконапорной дождевальной машиной Фрегат-Н содержание гумуса уменьшилось на 0,2%. Уровень рН повысился на 0,8. Ёмкость катионного обмена уменьшилась на 0,3 ммоль в 100 г почвы. Содержание обменного кальция уменьшилось на 0,6 ммоль в 100 г почвы. Количество
1. Влияние способа и техники полива картофеля на водопрочность почвенных агрегатов чернозёма южного в слое 0—20 см, % (среднее за 2016—2018 гг.)
Содержание водопрочных агрегатов, %
5-3 3-1 1-0,5 0,5-0,25 <0,25 >0,25
После формирования гребня (перед первым поливом)
I дождевание Фрегат серийный 3,6 10,2 34,1 15,2 36,9 63,1
II дождевание Фрегат-Н 2,9 10,5 34,3 15,6 36,7 63,3
III дождевание Ocmis (через сопло) 3,4 10,4 34,6 15,7 35,9 64,1
IV дождевание Ocmis (консоль) 3,3 10,8 34,7 15,5 35,7 64,3
V дождевание Valley 3,1 10,6 33,9 15,1 37,3 62,7
VI системы капельного орошения 3,2 10,9 34,2 15,4 36,3 63,7
После удаления ботвы (перед уборкой)
I дождевание Фрегат серийный 2,1 8,2 27,6 10,1 52,0 48,0
II дождевание Фрегат-Н 2,2 8,7 28,7 10,3 50,1 49,9
III дождевание Ocmis (через сопло) 1,9 7,6 26,5 9,8 54,2 45,8
IV дождевание Ocmis (консоль) 2,4 9,9 32,7 14,1 40,9 59,1
V дождевание Valley 2,9 10,3 33,4 14,6 38,8 61,2
VI системы капельного орошения 3,1 10,7 33,9 15,2 37,1 62,9
держание умуса, % Ёмкость Обменный Обменный Обменный
ант s р Способ и техника полива рН катионного обмена, кальций, ммоль магний, ммоль натрий, ммоль
ар m ммоль в 100 г в 100 г в 100 г в 100 г
Сг почвы почвы почвы почвы
После формирования гребня (перед первым поливом)
I II III IV V дождевание Фрегат серийный дождевание Фрегат-Н дождевание Ocmis (через сопло) дождевание Ocmis (консоль) дождевание Valley 3.4 3.5 3,7 3.6 3,3 7,6 7.4 7.2 7.3 7.5 29.8 31.6 32,3 32.7 30.9 24.2 25,9 26.3 26,7 25,2 5.1 5.3 5.4 5,4 5.2 0,5 0,4 0,6 0,6 0,5
VI системы капельного орошения 3,7 7,3 33,1 27,2 5,3 0,6
После удаления ботвы (перед уборкой)
I II III IV V VI дождевание Фрегат серийный дождевание Фрегат-Н дождевание Ocmis (через сопло) дождевание Ocmis (консоль) дождевание Valley системы капельного орошения 2,9 3,3 3.3 3.4 3,2 3,7 8,9 8,2 8,8 8,0 7,9 7,8 29,3 31,3 32,2 32,5 30,7 33,2 23.5 25,3 25.6 26,2 24.7 26.8 5.3 5.5 5,8 5.6 5.4 5.7 0,5 0,5 0,8 0,7 0,6 0,7
2. Влияние способа и техники полива картофеля на факторы водопрочности структуры чернозёма южного в слое 0—20 см (среднее за 2016—2018 гг.)
обменного магния увеличилось на 0,2 ммоль в 100 г почвы. Содержание обменного натрия увеличилось на 0,1 ммоль в 100 г почвы.
При поливе дождевателем шланговым Ocmis через сопло после удаления ботвы (перед уборкой) содержание гумуса уменьшилось на 0,4%. Уровень рН повысился на 1,6. Среднее значение ёмкости катионного обмена уменьшилось на 0,1. Содержание обменного кальция уменьшилось на 0,7 ммоль в 100 г почвы. Количество обменного магния увеличилось на 0,4 ммоль. Содержание обменного натрия увеличилось на 0,2 ммоль в 100 г почвы.
При поливе дождевателем шланговым Ocmis с консолью содержание гумуса уменьшилось на 0,2%. Уровень рН повысился на 0,7. Ёмкость катионного обмена уменьшилась на 0,2 ммоль. Содержание обменного кальция уменьшилось на 0,5 ммоль в 100 г почвы. Содержание обменного магния увеличилось на 0,2 ммоль, обменного натрия — на 0,1 ммоль в 100 г почвы.
При поливе дождевальной машиной Valley после удаления ботвы (перед уборкой) содержание гумуса уменьшилось на 0,1%. Уровень рН повысился на 0,4. Ёмкость катионного обмена уменьшилась на 0,2 ммоль. Количество обменного кальция уменьшилось на 0,5 ммоль в 100 г почвы. Содержание обменного магния увеличилось на 0,2 ммоль, обменного натрия — на 0,1 ммоль в 100 г почвы.
На капельном орошении после удаления ботвы (перед уборкой) содержание гумуса осталось на уровне как в период после формирования гребня (перед первым поливом) — 3,7%. Уровень рН повысился на 0,5. Ёмкость катионного обмена увеличилась на 0,1 ммоль. Содержание обменного кальция уменьшилось на 0,4 ммоль в 100 г почвы. Содержание обменного магния увеличилось на 0,4 ммоль. Содержание обменного натрия выросло на 0,1 ммоль в 100 г почвы.
Картофель плохо переносит щелочную реакцию почвы, оптимальное рН — 5—6. Меньшее повышение реакции почвенного раствора в слое 0—20 см было отмечено при капельном орошении и поливе дождевальной машиной Valley — рН 7,8 и 7,9 соответственно.
В среднем за 2016—2018 гг. минимальная урожайность картофеля при естественном плодородии чернозёма южного — 13,7 т/га получена при поливе дождевателем шланговым Ocmis через сопло (табл. 3).
При поливе дождевателем шланговым Ocmis с консолью урожайность картофеля увеличилась на 28,5%. При поливе ДМ Фрегат серийный урожайность выросла на 38,0% и составила 18,9 т/га. При поливе низконапорной дождевальной машиной Фрегат-Н урожайность увеличилась на 26,5% по сравнению с Фрегатом серийным и на 61,3% по сравнению с дождевателем шланговым Ocmis через сопло.
При поливе дождевальной машиной Valley урожайность увеличилась на 25,8% по сравнению с
3. Урожайность картофеля, т/га, в зависимости от техники и способа полива при естественном плодородии чернозема южного (среднее за 2016-2018 гг.)
Вари- Способ и техника Урожайность,
ант полива т/га
I дождевание Фрегат серийный 18,9
II дождевание Фрегат-Н 22,1
III дождевание Ocmis (через сопло) 13,7
IV дождевание Ocmis (консоль) 17,6
V дождевание Valley 27,8
VI системы капельного орошения 33,4
низконапорной дождевальной машиной Фрегат-Н и на 103% по сравнению с дождевателем шланговым Ocmis через сопло.
Максимальная урожайность картофеля при естественном плодородии чернозема южного — 33,4 т/га получена на капельном орошении.
Вывод. Проведённое исследование показало, что при возделывании картофеля по европейской технологии (Гримме) вегетационные поливы целесообразно проводить капельным орошением и дождевальной машиной Valley. Эти способы и техника полива способствуют оптимизации структурно-агрегатного состава и реакции почвы.
Литература
1. Багров М.Н., Кружилин И.П. Сельскохозяйственная мелиорация: учебное пособие. М.: Агропромиздат, 1985. 271с.
2. Лысогоров С.Д., Ушкаренко В.А. Орошаемое земледелие: учебник. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1995. 447 с.
3. Панов Н.П., Мамонтов В.Г. Почвенные процессы в орошаемых черноземах и каштановых почвах и пути предотвращения их деградации. М.: Россельхозакадемия, 2001. 253 с.
4. Плюснин И.И. Мелиоративное почвоведение. 2-е изд., перераб. М.: Колос, 1964. 472 с.
5. Ревут И.Б. Физика почв. 2-е изд., доп. и перераб. Л.: Колос, 1972. 368 с.
6. Сатункин И.В. Влияние глубины основной обработки и удобрений при возделывании картофеля по европейской технологии (Гримме) на структурно-агрегатный состав и эффективное плодородие чернозёма южного Черновской ОС // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 31-36.
7. Сатункин И.В. Влияние обработки почвы, удобрений и поверхности почвы на структурно-агрегатный состав и эффективное плодородие столовой моркови при капельном орошении // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (72). С. 119-123.
8. Сатункин И.В. Влияние расчётных норм минеральных удобрений на эффективное плодородие чернозёма южного при капельном орошении лука репчатого // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 34-36.
9. Сатункин И.В., Гулянов Ю.А., Григорьев А.А. Влияние расчётных норм минеральных удобрений и глубины основной обработки чернозёма южного при умеренном режиме орошения на продуктивность и качество клубней картофеля // Мелиорация в России: потенциал и стратегия развития: матер. междунар. науч.-практич. интернет-конф., посвящ. 50-летию масштабной программы развития мелиорации земель. Волгоград, 26 августа 2016. Волгоград: ВНИИОЗ, 2016. С. 124-128.
10. Соболин Г.В. Мелиорация в степных условиях Южного Урала. Т. 1 Водные и гидротехнические ресурсы Оренбуржья, России и других стран СНГ: учебное пособие / Г.В. Соболин, И.В. Сатункин, Ю.А. Гулянов [и др.]. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 412 с. Т.2 Оросительные системы: учебное пособие / Г.В. Соболин, И.В. Са-тункин, Ю.А. Гулянов [и др.]. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 370 с.
11. Тараканов Г.И., Мухин В.Д. Овощеводство: учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: КолосС, 2003. 472 с.
