CC BY
143
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Authors Information
Ovchinnikov Alexey Semenovich, Academician of the Russian Academy of Sciences, Academic Supervisor, Head of the Department of Applied Geodesy, Environmental Engineering and Water Management, Volgograd State Agrarian University (400002, Russia, Volgograd, Universitetsky Prospekt 26,), Doctor of Agricultural Sciences, Professor, tel. 8 (8442) 41-17-84, e-mail: volgau@volgau.com Ostrovsky Nikolai Vyacheslavovich, associate Professor of the Department «Complex system of water supply» of the Federal State-funded Educational Institution of Higher Professional Education «Kuban State Agrarian University» (Russian Federation, 350044, Krasnodar, Kalinina Str., 13), Doctor of technical science, associate Professor. E-mail: nik-ostrovskij@yandex.ru.
Shishkin Viktor Oktyabrievich, Professor of the Department «Strength of materials» of the Federal State-funded Educational Institution of Higher Professional Education «Kuban State Agrarian University» (Russian Federation, 350044, Krasnodar, Kalinina Str., 13), Doctor of economic science, associate Professor. Email: vo2909@yandex.ru
Pakhomov Aleksander Alekseyevich, Professor of the Department «Applied geodesy, environmental management and water management» of the Volgograd State Agrarian University, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education, (Russian Federation, 400002, Southern Federal District, Volgograd Region, Volgograd, Universitetskiy Prospect, 26), Doctor of technical science, associate Professor. E-mail: pahomoff.1954@yandex.ru.
Ostrovsky Vyacheslav Vyacheslavovich, Scientific-Production Firm LLC «Konsul VNV» (Russian Federation, 350000, Krasnodar, Krugovaya Str., 26, lit. U), engineer, E-mail: idal@bk.ru.
Информация об авторах Овчинников Алексей Семенович, академик РАН, научный руководитель, заведующий кафедрой «Прикладная геодезия, природообустройство и водопользование», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Россия, г. Волгоград, проспект Университетский, 26), доктор сельскохозяйственных наук, профессор, тел. 8 (8442) 41-17-84, e-mail: volgau@volgau.com Островский Николай Вячеславович, доцент кафедры «Комплексных систем водоснабжения» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13), доктор технических наук, доцент, тел. +7(918)46-37-012, Email: nik-ostrovskij@yandex.ru.
Шишкин Виктор Октябриевич, профессор кафедры «Сопротивление материалов» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13), доктор экономических наук, доцент, заведующий кафедрой сопротивления материалов, тел. +7(918)-074-99-09, E-mail: vo2909@yandex.ru.
Пахомов Александр Алексеевич, профессор кафедры « Прикладная геодезия, природообустрой-ство и водопользование», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (РФ, 400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26), доктор технических наук, доцент, тел. +7(906)-175-08-37, E-mail: pahomoff.1954@yandex.ru. Островский Вячеслав Вячеславович, инженер научно-производственной фирмы ООО «Консул ВНВ» (РФ, 350000, г. Краснодар, ул. Круговая, 26 лит. Ю), E-mail: idal@bk.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2020-03-02 INFLUENCE OF WATER AND FOOD REGIMES ON RICE AGROCENOSIS DURING DRIP IRRIGATION IN THE CONDITIONS OF THE SOUTHERN SLOPE
OF THE VOLGA UPLAND
I. P. Kruzhilin, М. A. Ganiev, K. A. Rodin, A. B. Nevezhina, E. S. Vorontsova
Federal State Budget Science Center «All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture»
Received 10.03.2020 Submitted 15.08.2020
Abstract
Introduction. Rice is the most water-consuming crop, hence the problem of reducing available water resources on a global scale, and as a result, there is a shortage of irrigation water in the agricultural production industry and other needs. In our country, this affected the Krasnodar territory, the Rostov
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
region, in others - the countries of South-East Asia, Spain, Italy, etc. This actualized the need to develop water-saving methods that reduce rice water consumption. One of the ways to solve this problem is seen in the development and development of less water-consuming technology for rice irrigation, irrigation through certain periods when there is a decrease in soil moisture to a certain pre-irrigation threshold. Object. The object of research was an early-maturing variety of rice Volgograd. The norms of the variety's reaction to water and food regimes of the soil were studied. The purpose of the research was to justify the possibility of cultivating periodically watered rice on drip irrigation systems, differentiated by interphase periods of the water regime of the soil and ensuring its regulation of irrigation, doses of fertilizers that contribute to the planned yield. Materials and methods. The research was conducted at the experimental site of the Federal State Budget Science Center «All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture». According to the first factor, the water regime of the soil: 1) during the growing season of rice, the humidity of the active soil layer of 0.6 m was maintained by 100-80% MWHC; 2) before the end of tillering of rice by option 1 in the layer 0.4 m from the beginning of tubing layer of drenching increased to 0.6 m; 3) water regime under option 2 until the beginning of wax ripeness of grain, and after a decrease in pre-irrigation moisture up to 100-70% HB. In the second factor, 3 doses of fertilizers were used: to obtain a yield of 5 t/ha of grain (Ni09 P62 K75); 6 t/ha (Ni3i P74 K90) and 7 t/ha (Ni57P90 Ki08). The research was accompanied by observations, accounting and measurements performed in compliance with the requirements of experimental techniques (B.A. Dospekhov, 1985; V.N. Pleshakov, 1983). Water-physical and agrophysical properties of the soil were determined by A. N. Kachinsky (1956) and A.A. Rode (1969), total water consumption - A.N. Kosty-akov (1960), irrigation norms for drip irrigation - A.N. Kostyakov modified by I.P. Kruzhilin and others (2003). Results and conclusions. The most biologized water regime was formed when maintaining soil moisture in a layer of 0.4 m 100-80% HB from sowing to the end of tillering, and with the onset of tubulation, its increase to 0.6 m. If the average daily water consumption of plants decreases at the beginning of grain waxing, the threshold of soil moisture can be reduced from 100-80 to 100-70% MWHC. Provided such a water regime of soil in different weather conditions years of holding 13 or 16 irrigation, including from 2 to 5 was the norm of 250 m3/ha, 8-10 irrigations with norm of 370 m3/ha and irrigation norm 1 550 m3/ha. The average irrigation rate for 3 years was 4920 m3/ha, and the water consumption for irrigation of 1 ton of grain was 950 m3. This is by the first indicator 437 m3/ha less than the second option and approximately equal to the first. According to the second indicator, in the third variant of the water regime, the cost of irrigation water for obtaining 1 ton of grain was 50 m3 lower than the first and second, which contributes to saving irrigation water at least 250 m3/ha. The minimum yield, on average for 3 years 4.88 t / ha of grain, was obtained in the water regime option number one with the introduction of N109 P62 K75 (5.0 t/ha). Maximum, 6.95 t/ha, in option number three when making N157 P90 K108 (7.0 t/ha). The cost of irrigation water for the formation of 1 ton of grain with a yield close to 5 t/ha was 959-1011 m3, at 6 t/ha they decreased to 805-860 m3, 7 t/ha -716-771 m3. Drip irrigation of rice is characterized by an effective reduction in irrigation water costs compared to the traditional method of cultivation in the Russian Federation, when the field is flooded with a layer of water in 3-5 or more times, sprinkling by 15-20%, the profitability of cultivation of this crop at different levels of productivity varied within 45-90 %.
Key words: rice, water regime, drip irrigation, water consumption, mineral fertilizers, productivity.
Citation. Kruzhilin I. P., Ganiev M. A., Rodin K. A., Nevezhina B. A., Vorontsova E. S. Irrigation of rice during drip irrigation in the conditions of the southern slope of the Volga upland. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2020. 3(59). 25-34 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-94852020-03-02.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 3 2020
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 631.674.6:633.18
ВЛИЯНИЕ ВОДНОГО И ПИЩЕВОГО РЕЖИМОВ НА РИСОВЫЙ АГРОЦЕНОЗ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО СКЛОНА ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
И. П. Кружилин, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН М. А. Ганиев, кандидат технических наук К. А. Родин, кандидат сельскохозяйственных наук А. Б. Невежина, кандидат сельскохозяйственных наук Е. С. Воронцова
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия»,
г. Волгоград
Дата поступления в редакцию 10.03.2020 Дата принятия к печати 15.08.2020
Актуальность. Рис - самая водопотребляющая культура, отсюда возникает проблема сокращения имеющихся водных ресурсов в глобальном масштабе и, как следствие, дефицит оросительной воды в сельскохозяйственной производственной отрасли. В нашей стране это коснулось Краснодарского края, Ростовской области, в других - стран Юго-Восточной Азии, Испании, Италии и др. Это актуализировало необходимость разработки водосберегающих методов, снижающих водопотребление риса. Одним из путей решения этой проблемы является разработка и освоение менее водотребовательной технологии орошения риса, проведение поливов через определённые периоды, когда происходит снижение влажности почвы до определённого предполивного порога. Объект. Объектом исследований был раннеспелый сорт риса Волгоградский. Изучались нормы реакции сорта на водные и пищевые режимы почвы. Целью исследований было обоснование возможности возделывания периодически поливаемого риса на системах капельного орошения, дифференцированного по межфазным периодам водного режима почвы и обеспечивающих его регламент поливов, доз внесения удобрений, способствующих получению планируемой урожайности. Материалы и методы. Исследования проводились на опытном участке ВНИИОЗ. По первому фактору, водный режим почвы: 1) в период вегетации риса влажность активного слоя почвы 0,6 м поддерживалась 100-80 % НВ; 2) до конца кущения риса по варианту номер 1 в слое 0,4 м с начала трубкования слой промачивания увеличивался до 0,6 м; 3) водный режим по варианту 2 до начала восковой зрелости зерна, а после с снижением предполивной влажности до 100-70 % НВ. Во втором факторе были использованы 3 дозы удобрений: на получение урожайности 5 т/га зерна (N^9 Р62 К75); 6 (N131 Р74 К90) и 7 т/га (N^7 Р90 Кш). Исследования сопровождались наблюдениями, учетам и измерениями, выполненными при соблюдении требований методик опытного дела (Доспехов Б. А., 1985; Плешаков В. Н., 1983). Водно-физические и агрофизические свойства почвы определялись по А. Н. Качинскому (1956) и А. А. Роде (1969), суммарное водопотребление - А. Н. Костякову (1960), поливные нормы при капельном орошении - А. Н. Костякову в модификации И. П. Кружилина и др. (2003). Результаты и выводы. Наиболее биологизированный водный режим сложился при поддержании почвенной влаги в слое 0,4 м 100-80 % НВ от посева до конца кущения, а с наступлением трубкования - увеличением его до 0,6 м. При снижении среднего за сутки потребления воды растениями в начале восковой зрелости зерна порог почвенной влажности можно снизить с 100-80 до 100-70 % НВ. Обеспечивался такой водный режим почвы в разные по погодным условиям годы проведением 13 или 16 поливов, в числе которых от 2 до 5 были нормой 250 м3/га, 8-10 поливов нормой 370 м3/га и 1 полив нормой 550 м3/га. Оросительная норма при этом в среднем за 3 года составила 4920 м3/га, а затраты воды на орошение 1 т зерна - 950 м3. Это по первому показателю на 437 м3/га меньше по сравнению со вторым вариантом и примерно равновелико с первым. По второму показателю в третьем варианте водного режима затраты оросительной воды на получение 1 т зерна, сложились на 50 м3 ниже первого и второго, что способствует экономии оросительной воды не менее 250 м3/га. Минимальная урожайность, в среднем за 3 года 4,88 т/га зерна, была получена в варианте водного режима номер один при внесении N1^ Р62 К75 (5,0 т/га). Максимальная - 6,95 т/га - в варианте под номером три при внесении N^7 Р90 Кш (7,0 т/га). Затраты оросительной воды на образование 1 т зерна при урожайности, близкой к 5 т/га, составляли
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
959-1011 м3, при 6 т/га они снижались до 805-860 м3, 7 т/га - 716-771 м3. Капельное орошение риса характеризуется эффективным снижением затрат оросительной воды по сравнению с традиционным способом возделывания в Российской Федерации, когда поле затапливается слоем воды в 3-5 и более раз, дождеванием - на 15-20 %, рентабельность культивирования этой культуры при разных уровнях урожайности изменялась в пределах 45-90 %.
Ключевые слова: капельное орошение риса, водопотребление риса, минеральные удобрения, урожайность риса, рентабельность возделывания риса.
Цитирование. Кружилин И. П. Ганиев М. А., Родин К. А., Невежина А. Б., Воронцова Е.С. Влияние водного и пищевого режимов на рисовый агроценоз при капельном орошении в условиях южного склона Приволжской возвышенности. Известия НВ АУК. 2020. 3(59). 25-34. DOI: 10.32786/2071-9485-2020-03-02.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Рис - одна из самых важных зерновых культур. Несмотря на значительное производство во всём мире, он является самой водопотребляющей культурой. В большей части рис культивируют на затапливаемых слоем воды полях, оросительная норма при этом колеблется от 15 до 20 тыс. м3/га и более [1, 2, 3-6, 10]. И это при том что потребность рисового агроценоза в воде на эвапотранспирацию, т.е. испарение с водной и почвенной поверхности, изменяется в пределах 6-8 тыс. м3/га [3-6, 10].
В большинстве рисоводческих зон в связи с большими затратами воды на орошение возникает проблема сокращения имеющихся водных ресурсов в глобальном масштабе и, как следствие, дефицит оросительной воды в сельскохозяйственной производственной отрасли [7, 12]. В нашей стране это коснулось Краснодарского края, Ростовской области, других в регионах - стран Юго-Восточной Азии, Испании, Италии и др. Это актуализировало необходимость разработки водосберегающих методов, снижающих водопотребление риса [9, 11].
Вопросами научного обоснования орошения риса периодическими поливами Всероссийский НИИ орошаемого земледелия занимается с 1999 г. Основываясь на результатах исследований в ранние годы (Витте П. А., 1930; Абраменко В. Г., Багров М. Н., 1957; Величко Е. Б., Шумакова К. П, 1972; Ганиев М. А., Жезмер В. Б., 1995), одним из направлений исследований было выведение новых, так называемых аэробных сортов, способных произрастать без создания слоя воды на поле [8]. Одновременно с этим решались вопросы оценки норм реакции периодически поливаемого риса на водный режим почвы, дозы удобрений, сочетание управляемых факторов роста и развития для получения различных уровней урожайности, при различных способах полива в разные по условиям увлажнения годы. Анализ результатов исследователей (Кружилин И. П., Ганиев М. А., Родин К. А., Любушкин С. Н., 1999-2013), которые занимались орошением риса поверхностным поливом по полосам и бороздам, дождеванием, показывает, что получить на посевах периодически поливаемого риса урожайность на уровне 4-6 т/га зерна возможно при экономии оросительной воды в 3-5 раз по сравнению с постоянным поддержанием слоем воды на поле.
Материалы и методы. На опытном участке ФГБНУ ВНИИОЗ почвы светло-каштановые тяжелосуглинистые, содержание гумуса 1,6-1,8 %, азота - низкое, подвижного фосфора - среднее, обменного калия - повышенное. Наименьшая влагоёмкость почвы для расчётных слоёв 0,0-0,4 и 0,0-0,6 м составляет 24,9 и 23,8 % массы сухой почвы, плотность почвы - соответственно 1,27 и 1,29 т/м3.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Исследования проводились в 2013-2015 гг. на посевах риса сорта Волгоградский (патент № 2681). Посев осуществляли в третьей декаде апреля и первой декаде при прогревании почвы до 14 °С с помощью сеялки СН-16. Полив производился путем капельной системы «Netafim». Расстояние между капельными линиями составляло 0,6 м, между капельницами - 0,4 м, расход воды - 2,2 л/час.
Во время проведения исследования суммарное количество среднесуточной температуры воздуха с апреля по сентябрь составило в 2013 г. 3605,7 °С; в 2014 г. - 3637,3 °С и в 2015 г. - 3574,7 °С, а сумма атмосферных осадков - соответственно 306,9 мм; 104,9 мм и 235,4 мм. Таким образом, период вегетации в 2013 г. по уровню обеспеченности осадками оценивается как влажный, в 2014 г. - среднесухой, в 2015 г. - сред-невлажный.
Схема опыта включала в себя два фактора, первым из которых являлись три варианта водного режима почвы: 1) в период вегетации риса влажность активного слоя почвы 0,6 м поддерживалась 100-80 % НВ; 2) до конца кущения риса по варианту 1 в слое 0,4 м с начала трубкования слой промачивания увеличивался до 0,6 м; 3) водный режим по варианту 2 до начала восковой зрелости зерна с последующим снижением предполивной влажности до 100-70 % НВ. Второй фактор заключался в использовании трех вариантов доз внесения удобрений: на получение урожайности 5 т/га зерна (К109 Р62 К75); 6 (N131 Р74 К90) и 7 т/га (N157 Р90 К108).
Данное исследование проводилось в соответствии со стандартными методиками полевого опыта (Плешаков В.Н., 1983; Доспехов Б.А., 1985 и др.) в трехкратной по-вторности и закладывалось при одноярусном систематическом расположении вариантов по режимам орошения и рандомизированно по дозам внесения удобрений.
Результаты и обсуждение. Обработка результатов исследований показала, что для поддержания первого водного режима почвы, по годам 2013, 2014 и 2015 г., нужно 12, 15 и 13 поливов каждый нормой 370 м3/га, при общей норме 4440, 5550 и 4610 м3 /га.
Во втором варианте количество поливов нормой 370 м3/га снизилось до 10, 13 и 13, но прибавилось по 4, 5 и 2 поливов каждый нормой 250 м3/га.
В варианте номер три количество поливов нормой 250 м3/га было таким же, как и во втором, а вот нормой 370 м3/га - снизилось до 8, 10 и 10. Но в период межфазья воскового-полного формирования зерна был проведен 1 полив нормой 550 м3/га.
В среднем за 2013-2015 гг. максимальная урожайность 6,95 т/га зерна была получена в варианте номер два водного режима при внесении N^7 Р90 К108 (рисунок 1).
Минимальная урожайность в среднем за 3 года 4,88 т/га зерна была получена в варианте номер один водного режима с внесением удобрений ^09 Р62 К75 (5,0 т/га). В варианте водного режима под номером три урожайность риса при сравнении с вариантом под номером два снизилась на 80 кг/га, но была больше по сравнению с вариантом водного режима под номером один на 230 кг/га.
Необходимо обратить внимание на то, что урожайность 5 и 6 т/га зерна сформировалась при 1, 2 и 3 водных режимах при внесении ^09 Р62 К75 и Р74 К90. Урожайность 7 т/га зерна была сформирована в этих же водных режимах, но внесение удобрений увеличилось до N^7 Р90 К108. Однако минимальные отклонения от планируемой урожайность риса получены во втором и третьем вариантах водного режима (таблица 2).
Представленная информация в таблице 2 указывает на то, что при почвенной влажности 100-80 % НВ второй водный режим до окончания кущения в слое 0,4 м и снижением его до 0,6 м с началом трубкования риса, затраты поданной на поле воды на единицу формируемого урожая были самыми высокими. Менее водотребовательный
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
по затратным оросительной воды был третий вариант водного режима, где почвенная влажность держалась по второму варианту до начала восковой зрелости зерна, а после снижалась до 100-70 % НВ.
£5 4
н
j-3-й
¡И 1 1 -Ё
N109Р62
К75 (5 т/га)/N109 Р62 К.75 (5 t/lia)
N131 Р74
К90 (6 т/га)/N131 Р74 К90 (6 t/ha)
N157 Р90 К108 (7 т/га)/N157 Р90К108 (7 t/ha)
N109 Р62
К75 (5 т/га)/N109 Р62 К75 (5 t/lia)
N131 Р74
К90 (6 г/га)/ N131 Р74 К90 (6 t/ha)
N157 Р90 К108 (7 т/га)/N157 Р90К.108 (7 t/lia)
N109 Р62
К75 (5 т/га)/N109 Р62 К75 (5 t/ha)
N131 Р74
К90 (6 г/га)/N131 Р74 К90 (6 t/ha)
N157 Р90 К108 (7 г/га)/ N157 Р90К108 (7 t/ha)
80% НВ, h = 0,6 м/ 80% MWHC, h = 0,6 ш
80% НВ, h = 0,4 и 0,6 м/ 80% MWHC, h =0,4 and 0,6 m
80 и 70% НВ, h = 0,4 и 0,6 и/ 80 and 70% MWHC, h =0,4 and 0,6 m
□ 2013 □ 2014 □ 2015 □ Средняя/Average
HCP 05: 2013 r. - 0,2563; 2014 r. - 0,1424; 2015 r. - 0,1767 NSR 05: 2013 - 0.2563; 2014 - 0.1424; 2015 - 0.1767
Рисунок 1 - Влияние антропогенно-регулируемых факторов на урожайность риса, т/га
Figure 1 - Influence of anthropogenic-regulated factors on rice yield, t/ha
Таблица 2 - Сочетание управляемых факторов для получения планируемой урожайности риса (среднее за 2013-2015 гг.)
Table 2 - A combination of controlled factors for obtaining the _planned rice yield (average for 2013-2015)
Урожайность, т/га / Yield, t / ha Отклонение от планируемой, % / Deviation from planned, % Сочетание факторов / Combination of factors Оросительная норма, м3/га / Irrigation rate, m3/ha Затраты оросительной воды, м3/т / The cost of irrigation water, m3/t
планируемая / planned фактическая / actual предполивная влажность почвы, % НВ / pre-irrigation soil moisture, % MWHC дозы минеральных удобрений, кг д.в./га / doses of mineral fertilizers, kg d. V./ha
5,00 4,88 -2,4 80, h = 0,6 м N109 P62 K75 4933 1011
5,29 +5,8 80, h = 0,4 и 0,6 м 5357 1013
5,13 +2,6 80 и 70, h = 0,4 и 0,6 м 4920 959
6,00 5,70 -3,0 80, h = 0,6 м N131 P74 K90 4933 854
6,23 +3,8 80, h = 0,4 и 0,6 м 5357 860
6,11 +1,83 80 и 70, h = 0,4 и 0,6 м 4920 805
7,00 6,64 -5,1 80, h = 0,6 м N157 P90 K108 4933 743
6,95 -0,71 80, h = 0,4 и 0,6 м 5357 771
6,87 -1,86 80 и 70, h = 0,4 и 0,6 м 4920 716
Обеспечивался такой водный режим почвы в разные по погодным условиям
годы проведением 13 или 16 поливов, в числе которых от 2 до 5 были нормой 250 м3/га,
! - К
30
8-10 поливов - нормой 370 м3/га и 1 полив - нормой 550 м3/га. Оросительная норма при
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
этом в среднем за 3 года составила 4920 м3/га, а затраты воды на орошение 1 т зерна -950 м3. Это по первому показателю на 437 м3/га меньше по сравнению со вторым вариантом и примерно равновелико с первым. По второму показателю в третьем варианте водного режима затраты оросительной воды на получение 1 т зерна, сложились на 50 м3 ниже первого и второго, что способствует экономии оросительной воды не менее 250 м3/га.
Эффективность капельного орошения риса характеризуется уменьшением количества затраченной на орошение воды в 3-5 и более раз по сравнению с традиционным в Российской Федерации затоплением чеков слоем воды, на 15-20 % по сравнению с дождеванием. Рентабельность возделывания данной культуры в зависимости от уровня урожайности изменяется в пределах 45-90 %.
Выводы. При подведении научных результатов исследований можно утверждать, что культивирование риса на системах капельного орошения связанно со снижением подаваемой на поле оросительной воды и высокой рентабельностью. Дальнейшее его культивирование по менее водотребовательной технологии связано с увеличением сортов толерантных к отсутствию слоя воды на поверхности почвы, также по возможности посевы риса распределять на очищенных от сорных растений полях, при необходимости вносить химические средства защиты культурных растений от сорняков, сочетать оптимальный водный режим почвы с дозами внесения удобрений, рассчитанных на получение планируемой урожайности.
Согласно проведенному исследованию, самым рациональным вариантом стал водный режим с поддержанием в почвенном слое 0,4 м влажности на уровне 100-80 % НВ с последующим его увеличением при наступлении трубкования до 0,6 м. При уменьшении среднего за сутки потребления воды растениями в начале восковой зрелости зерна порог почвенной влажности можно снизить с 100-80 % НВ до 100-70 % НВ.
Для поддержания данной схемы водного режима почвы на системах капельного орошения в разные по сумме и распределению осадков годы в условиях Нижнего Поволжья требуется проведение 13-16 поливов: поливной нормой 250 м3/га - 2-5 поливов; 370 м3/га - 8-10 поливов и 550 м3/га - 1 полив. Доза удобрений ^09 Р62 К75 совместно с приведенным выше водным режимом почвы способствует получению урожайности риса на уровне 5,0 т/га с превышением в среднем за три года на 2,6%; на фоне Р74 К90 - 6,0 т/га с превышением на 1,8% и N^7 Р90 К108 - 7 т/га с недобором до планируемого уровня на 1,9 %.
Эффективность капельного орошения риса характеризуется уменьшением количества затраченной на орошение воды в 3-5 и более раз по сравнению с традиционным в Российской Федерации затоплением чеков слоем воды, на 15-20 % - по сравнению с дождеванием. Рентабельность возделывания данной культуры в зависимости от уровня урожайности изменяется в пределах 45-90 %.
Библиографический список
1. Балакай Г. Т., Докучаева Л. М. К вопросу разработки норм водопотребности риса и водопотребления с рисовых оросительных систем // Научный журнал: Российского НИИ проблем мелиорации. 2018. № 3(31). С. 1-22. DOI: 10.31774/2222-1816-2018-3-1-22.
2. Бородычев В. В., Дедова Э. Б., Шабанов Р. М. Технология возделывания риса на мелиоративных системах общего назначения при орошении дождеванием // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 1 (45). С. 20-29.
3. Водный режим почвы и дозы макроудобрений при возделывании риса на системах капельного орошения / И. П. Кружилин, М. А. Ганиев, К. А. Родин, Н. Н. Дубенок, Н. М. Абду // Научно-теоретический журнал: Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2017. № 2. С. 12-15.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
4. Ионова Л. П., Арыкбаев Р. К. Агробиологические и экономические аспекты выращивания Российских и Иранских сортов риса рассадным способом при прерывистом орошении в условиях дельты Волги // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2017. № 3. С. 43-56.
5. Менее водозатратная и экологически предпочтительная технология орошения риса периодическими поливами / И. П. Кружилин, М. А. Ганиев, К. А. Родин, Н. В.Кузнецова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 2 (54). С. 49-55. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-4.
6. Сочетание природных и антропогенно-регулируемых условий для получения различной урожайности риса с использованием систем капельного орошения / И. П. Кружилин, Н. Н. Дубенок, М. А. Ганиев, В. В. Мелихов, Н. М. Абду, К. А. Родин // Научно-теоретический журнал: Российская сельскохозяйственная наука. 2016. № 5. С. 41-44.
7. Agronomic growth performance of super rice under water-saving irrigation methods with different water-controlled thresholds in different growth stages / C. Zheng, Z. Zhang, S. Hao, Y. Pan, Z. Wang // Agronomy. 2020. V. 10. I. 2. Р. 239. DOI: 10.3390/agronomy10020239.
8. Effects of impulse drip irrigation systems on physiology of aerobic rice / T. Parthasarathi, K. S. Vanitha. S. Mohandass. Senthilver, Eli Vered // Indian Journal of Plant Physiology. 2015. V. 20. Р. 50-56.
9. Influence of water stress on phenological development, biomass production and yield of Malaysian aerobic and lowland rice / N. K. Zaman, M. Y. Abdullah, S. Othman, N. K. Zaman // Australian Journal of Crop Science. 2019. V. 13. P. 1927-1935. DOI: 10.21475/ajcs.19.13.12.p1384.
10. Mode of rice drip irrigation / I. P. Kruzhilin, N. N. Doubenok, M. A. Ganiev, A. S. Ovchinnikov, V. V. Melikhov, N. M. Abdou, K. A. Rodin, S. D. Fomin // Journal of Engineering and Applied Sciences (ARPN). 2017. Vol. 12 (24). P. 7118-7123.
11. Selected soil water tensions at phenological phases and mineral content of trace elements in rice grains - mitigating arsenic by water management / J. T. da Silva, F. P. Paniz, F. E. S. Sanchez, J. M. Barbat Parfitt, B. L. Batista // Agricultural Water Managemen. 2020. V. 228 (20). 105884. DOI: 10.1016 / j.agwat.2019.105884.
12. Schneider P., Asch F. Rice production and food security in Asian Mega deltas-A review on characteristics, vulnerabilities and agricultural adaptation options to cope with climate change // Journal of Agronomy and Crop Science. 2020. V. 206. N.4. Р. 491-503. DOI: 10.1111/jac.12415.
Conclusions. The results obtained in the course of research have shown that it is possible to cultivate rice on drip irrigation systems with a significant reduction in irrigation rates and high profitability. The main conditions for the successful development of the recommended innovative rice irrigation technology are the presence of aerobic or tolerant varieties to unsaturated soil, the placement of crops in fields cleared of weeds, the use, if necessary, of a system for protecting crops from weeds, and the combination of an optimal water regime of the soil with doses of fertilizers calculated to obtain the planned yield. The most rational water regime proved to be the option where the soil moisture was maintained at 100-80% MWHC from sowing to the end of the tillering phase in a layer of 0.4 m with subsequent increase to 0.6 m. In the phase of the beginning of waxy maturation of grain due to a decrease in the average daily water consumption of plants, the pre-irrigation threshold of soil moisture should be reduced from 100-80 to 100-70% MWHC. To maintain the water regime of the soil according to this scheme, drip irrigation systems in different years of precipitation in the Lower Volga region require from 13 to 16 watering operations, including 2-5 watering operations with the norm of 250 m3/ha, 8-10-with the norm of 370 m3/ha and 1 - with the norm of 550 m3/ha. The combination of this water regime with a fertilizer dose of N109 P62 K75 ensures a rice yield of 5.0 t/ha with an average increase of 2.6% over three years, against the background of N131 P74 K90-6.0 t/ha with an excess of 1.8% and a dose of N157 P90 K108 - 7 t/ha with a shortfall to the planned level of 1.9%. The efficiency of drip irrigation of rice is characterized by a decrease in irrigation water consumption compared to the traditional in the Russian Federation flooding checks with a layer of water by 3-5 or more times, sprinkling by 1520%, the profitability of cultivation of this crop, depending on the level of productivity, varied in the range of 45-90%.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Reference
1. Balakaj G. T., Dokuchaeva L. M. K voprosu razrabotki norm vodopotrebnosti risa i vodop-otrebleniya s risovyh orositel'nyh sistem // Nauchnyj zhurnal: Rossijskogo NII problem melioracii.
2018. № 3(31). P. 1-22. DOI: 10.31774/2222-1816-2018-3-1-22.
2. Borodychev V. V., Dedova Je. B., Shabanov R. M. Tehnologiya vozdelyvaniya risa na meliora-tivnyh sistemah obschego naznacheniya pri oroshenii dozhdevaniem // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2017. № 1 (45). P. 20-29.
3. Vodnyj rezhim pochvy i dozy makroudobrenij pri vozdelyvanii risa na sistemah kapel'nogo orosheniya / I. P. Kruzhilin, M. A. Ganiev, K. A. Rodin, N. N. Dubenok, N. M. Abdu // Nauchno-teoreticheskij zhurnal: Vestnik Rossijskoj sel'skohozyajstvennoj nauki. 2017. № 2. P. 12-15.
4. Ionova L. P., Arykbaev R. K. Agrobiologicheskie i jekonomicheskie aspekty vyraschivani-ya Rossijskih i Iranskih sortov risa rassadnym sposobom pri preryvistom oroshenii v usloviyah del'ty Volgi // Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017. № 3. P. 43-56.
5. Menee vodozatratnaya i jekologicheski predpochtitel'naya tehnologiya orosheniya risa peri-odicheskimi polivami / I. P. Kruzhilin, M. A. Ganiev, K. A. Rodin, N. V. Kuznecova // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie.
2019. № 2 (54). P. 49-55. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-4.
6. Sochetanie prirodnyh i antropogenno-reguliruemyh uslovij dlya polucheniya razlichnoj urozhajnosti risa s ispol'zovaniem sistem kapel'nogo orosheniya / I. P. Kruzhilin, N. N. Dubenok, M. A. Ganiev, V. V. Melihov, N. M. Abdu, K. A. Rodin // Nauchno-teoreticheskij zhurnal: Rossijskaya sel'skohozyajstvennaya nauka. 2016. № 5. P. 41-44.
7. Agronomic growth performance of super rice under water-saving irrigation methods with different water-controlled thresholds in different growth stages / C. Zheng, Z. Zhang, S. Hao, Y. Pan, Z. Wang // Agronomy. 2020. V. 10. I. 2. P. 239. DOI: 10.3390/agronomy10020239.
8. Effects of impulse drip irrigation systems on physiology of aerobic rice / T. Parthasarathi, K. S. Vanitha. S. Mohandass. Senthilver, Eli Vered // Indian Journal of Plant Physiology. 2015. V. 20. P. 50-56.
9. Influence of water stress on phenological development, biomass production and yield of Malaysian aerobic and lowland rice / N. K. Zaman, M. Y. Abdullah, S. Othman, N. K. Zaman // Australian Journal of Crop Science. 2019. V. 13. P. 1927-1935. DOI: 10.21475/ajcs.19.13.12.p1384.
10. Mode of rice drip irrigation / I. P. Kruzhilin, N. N. Doubenok, M. A. Ganiev, A. S. Ovchinnikov, V. V. Melikhov, N. M. Abdou, K. A. Rodin, S. D. Fomin // Journal of Engineering and Applied Sciences (ARPN). 2017. Vol. 12 (24). P. 7118-7123.
11. Selected soil water tensions at phenological phases and mineral content of trace elements in rice grains - mitigating arsenic by water management / J. T. da Silva, F. P. Paniz, F. E. S. Sanchez, J. M. Barbat Parfitt, B. L. Batista // Agricultural Water Man-agemen. 2020. V. 228 (20). 105884. DOI: 10.1016 / j.agwat.2019.105884.
12. Schneider P., Asch F. Rice production and food security in Asian Mega deltas-A review on characteristics, vulnerabilities and agricultural adaptation options to cope with climate change // Journal of Agronomy and Crop Science. 2020. V. 206. N.4. P. 491-503. DOI: 10.1111/jac.12415.
Authors Information
Kruzhilin Ivan Panteleevich -chief scientific officer of the Federal state budgetary scientific institution All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture (400002 Volgograd, Timiryazev str., 9), Academician of the Russian Academy of Sciences, tel: (8442) 60-24-36, e-mail: vniioz@yandex.ru. Ganiev Muslim Аbdulayevich-senior researcher, Federal state budgetary scientific institution All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture (400002, Volgograd, Timiryazev str., 9), Acandidate of technical Sciences, tel: (8442) 60-24-39, e-mail: vniioz@yandex.ru.
Rodin Konstantin Anatolyevich, senior research fellow of the Federal state budgetary scientific institution All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture (400002 Volgograd, Timiryazev str., 9), Acandidate of agricultural Sciences, tel. 8 (8442) 60-23-22, e-mail: rodin.ka@yandex.ru
Nevezhina Ainagul Berkbaevna, research associate of the Federal state budgetary scientific institution All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture (400002, Volgograd, Timiryazev str., 9), Acandidate of agricultural Sciences, tel.8(8442) 60-23-22, e-mail: aina.kanaeva@mail.ru.
Vorontsova Elena Sergeevna, Researcher, Federal state budgetary scientific institution All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture (400002, Volgograd, Timiryazev str., 9), tel.8(8442) 60-23-22, email: esvoronts@mail.ru
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Информация об авторах Кружилин Иван Пантелеевич, главный научный сотрудник федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), академик Российской академии наук, тел: (8442) 60-24-36, е-mail: vniioz@yandex.ru.
Ганиев Муслим Абдулаевич, старший научный сотрудник федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), кандидат технических наук, тел: (8442) 6024-39, е-mail: vniioz@yandex.ru.
Родин Константин Анатольевич, старший научный сотрудник федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), кандидат сельскохозяйственных наук, тел. 8(8442) 60-23-22, е-mail: rodin.ka@yandex.ru
Невежина Айнагуль Беркбаевна, научный сотрудник федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), кандидат сельскохозяйственных наук, тел. 8(8442) 60-23-22, е-mail: aina.kanaeva@mail.ru.
Воронцова Елена Сергеевна, научный сотрудник федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), тел. 8(8442) 60-23-22, е-mail: esvoronts@mail.ru
DOI: 10.32786/2071-9485-2020-03-03 THE ROLE OF SNOW RESERVES IN THE FORMATION OF SURFACE RUNOFF MELTWATER ON AGRICULTURAL LANDFOREST-STEPPE ZONE OF THE RUSSIAN PLAIN
A.T. Barabanov
Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration, and Protective Afforestation «Russian Academy of Sciences», 400062, Volgograd, Russia
Received 30.07.2020 Submitted 02.09.2020.
Summary
The article considers the role of snow reserves in the meltwater surface runoff formation in interaction with other natural factors (depth of freezing and soil moisture). With a small depth of soil freezing (up to 50 cm) or moisture reserves less than 120 mm (in a layer of 0-50 cm), the runoff is not formed independently of snow reserves. At the factors levels over the mentioned, the runoff depends on snow reserves, but in interaction with soil moisture. Humidity plays an active role, while snow reserves play a passive role. The more moisture reserves in the soil, the more snow water goes to the runoff formation.
Abstract
Introduction. Protecting soils from erosion is a complex issue. Its solution is very important. It should be solved by developing a system of measures to manage the erosion-hydrological process based on knowledge of the regularities of the formation of surface melt water runoff in the drainage basin. To solve it, an integrated approach to flow regulation is required by identifying the influence of natural and anthropogenic factors on it. Very important in understanding the patterns of formation of melt water runoff is its connection with natural factors and especially with snow reserves. When predicting runoff, snow reserves are unreasonably assigned a very large role. The volume of surface runoff is often associated with the amount of water in the snow in the catchment. The more snow, the more runoff is expected. As a result, erroneous forecasts appear, which lead to catastrophic consequences in the regulation of spring floods. For example, when planning the spring release regime on the Volga-Kama cascade of reservoirs, often with very large snow reserves in the Volga drainage basin, a large inflow of water into the reservoirs is expected, but it turns out to be insignificant, but it happens on the contrary - with relatively small water reserves in the snow, the runoff from the drainage basin is large. In fact, the role of snow storage in the formation of runoff is very complex. Materials and methods. The object of the research was to study the regularities of the formation of surface melt water runoff under the influence of natural factors: snow reserves, soil moisture and the depth of its freezing in interaction. The aim of the study was to identify the role of snow storage in the formation of runoff. As a result of our research and generalization of the materials of other researchers, a large long-term material was
