CC BY
57
ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ГИДРОГЕЛЯ КАК НАКОПИТЕЛЯ ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ
КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
О.М. Агафонов, мл. науч. сотр. В.Ю. Ревенко, вед. науч. сотр. Армавирская опытная станция ВНИИМК (Россия, г. Армавир)
Аннотация. В статье приведены результаты оценки влагонакопительных свойств полимерных гидрогелей и их влияния на урожайность сельскохозяйственных культур в зоне неустойчивого увлажнения. Исследования проводили в течение двух лет. В 2016-м году гидрогель вносили в почву, перед посевом сои, на глубину 9-10 см, в дозе 400 кг/га и сравнивали продуктивность сои на различных вариантах опытов. В 2017-м году на том же участке оценивали влияние последействия закладки в почву полимерного гидрогеля на процесс вегетации и урожайность озимой пшеницы. На основании проведенных исследований выявлено, что в первый год закладки полевых опытов урожайность сои на участках с полимерным абсорбентом почвенной влаги превысила контрольные показатели на 8,8%. Последействие гидрогеля было еще более эффективным. Урожайность озимой пшеницы возросла на 30,0% в сравнении с контрольным вариантом. Результаты учетов урожайности коррелировали с величиной запасов продуктивной влаги в почве.
Ключевые слова: полимерный гидрогель, влажность почвы, урожайность.
Введение. В восточной зоне Краснодарского края за последние два десятилетия наблюдается некоторое изменение климатических условий, а именно: рост среднегодовой температуры воздуха, снижение количества осадков во влагонакопи-тельный период времени, неравномерность выпадения осадков в период вегетации растений [1, 2]. Данные факторы отрицательно влияют на влагообеспечен-ность сельскохозяйственных культур, снижая продуктивность севооборотов, а следовательно - и эффективность растениеводства.
Основным источником потерь почвенной влаги в рассматриваемой нами зоне Армавирского ветрового коридора, является её испарение из почвы вследствие нагрева под воздействием солнечного излучения и иссушение сухими восточными ветрами. Отметим также, что в данной зоне число дней с сильным ветром (более 15 м/с) составляет 101 день. Ветры высокой скорости (25-35 м/с) - в основном восточные и северо-восточные. Таким образом, в данном районе особенно важны мероприятия по обеспечиванию посевов влагой.
Применение гидрогелей позволяет аккумулировать атмосферную влагу в осенний и зимний периоды, а также сохранять её в вегетационный и послеуборочный периоды.
Новизна проводимых исследований заключается в изучении влияния полимерных абсорбентов почвенной влаги на урожайность сельскохозяйственных культур не только в первый год внесения их в почву, но и оценка их последействия на последующие культуры в севообороте.
Материалы и методы. В качестве абсорбента почвенной влаги использовался экологически безопасный гидрогель «Штокосорб 660», в составе которого отсутствует токсичный акриламид. Гидрогель сохраняет свои физико-механические свойства в почве не менее 2-3 лет, а затем он разлагается на углекислый газ, воду и соли калия. Использование импортных гидрогелей в растениеводстве стоит не дешево, но уже есть наработки по синтезу полимерных абсорбентов влаги из отечественного сырья, что позволяет существенно снизить их стоимость.
Опыты проводили на полях Армавирской опытной станции ВНИИМК. Почвы опытного участка - чернозем обыкновен-
ный мощный тяжелосуглинистый, сформированный на лессовидном тяжелом суглинке. Повторность опыта четырехкратная, размещение вариантов - рендомизи-рованное. В опыте представлены варианты:
1) контроль (без внесения);
2) внесение в почву полимерного гидрогеля в дозе 400 кг/га. Посев осуществляли сеялкой СУПН-8 (с междурядьями 70 см), с нормой высева семян 400 тыс. шт. на один гектар. Сорт сои "Славия". Учетная площадь каждой делянки - 31,5 м2. Полимерный абсорбент влаги вносили перед посевом сои на глубину 9-10 см.
Влажность почвы определяли в метровом слое почвы, через каждые 10 см термостатно-весовым методом. Сроки отбора проб: после появления всходов сои, фаза цветения, фаза образования бобов, фаза полного налива бобов и перед уборкой - в соответствии с методикой [3]. Влажность почвы на делянках с озимой пшеницей определяли также в метровом слое почвы, через каждые 10 см. Сроки отбора проб: перед посевом, фаза весеннего кущения, фаза колошения, фаза полной спелости (перед уборкой). Уборку сои и озимой пшеницы проводили селекционным комбайном "Сампо-2010".
Полученные результаты являются логическим продолжением исследований, проводимых различными учеными по данной тематике [4, 5].
Результаты и обсуждение. Цель работы: выявить степень влагосберегающей эффективности полимерных гидрогелей в полевых условиях в первый и последующие годы их использования, а также оценить их влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур.
Следует отметить, что при проведении исследований особое внимание уделялось процессам изменения водного режима в верхнем слое почвы. Многочисленными изысканиями установлено, что за период вегетации культур, растения в основном расходуют влагу пахотного горизонта 020 см, на долю которой приходится до 70% общего расхода из метрового слоя. Расход влаги из слоя почвы 20-60 см в
среднем по севообороту составляет 1520%. Из слоя 60-100 см растения расходуют в среднем 10-15% влаги [6].
Учет влажности почвы в период вегетации сои показал, что внесение полимерного гидрогеля в почву способствует росту запасов продуктивной влаги в почве за счет снижения её испарения и гравитационного стока в нижележащие слои почвы. Наиболее показательны изменения влажности почвы в корнеобитаемом слое 040 см. По истечении 62 дней (после внесения абсорбента) на участках, с внесенным в почву полимерным гидрогелем, влажность почвы составляла в слое 0-20 см -13,47%, а в слое 20-40 см - 14,83%, что в 1,13 и 1,14 раза превышает соответствующие показатели на участках без внесения гидрогеля. Через 78 дней, на участках, с внесенным в почву полимерным гидрогелем, влажность почвы составляла в слое 020 см - 13,36%, а в слое 20-40 см - 14,28%, что в 1,13 и в 1,1 выше аналогичных показателей на контроле.
В результате, на основании проведенных полевых опытов, выявлено, что внесение полимерного гидрогеля в почву положительно сказывалось на процессе сохранения продуктивной влаги в верхнем корнеобитаемом слое почвы на протяжении всего периода вегетации сои, причем основная масса корней (до 90%) была сосредоточена в слое 0-30 см.
Следует отметить, что участки с наличием или отсутствием в почве гидрогеле-вого композита, отличались внешне друг от друга по мощности растительного покрова и интенсивности его цвета.
Результаты учета урожайности сои приведены в таблице 1. Наибольшая урожайность была получена в варианте с внесённым в почву полимерным гидрогелем. Рост урожайности сои по отношению к контролю составил 8,8%. В основном прибавка урожая получена за счет сохранения в почве дополнительных запасов продуктивной влаги и удержания её в корнеобитаемом слое почвы. Сбор масла с участков, с заделанным в почву полимерным гидрогелем превысил контрольные показатели на 12,8%.
Таблица 1. Влияние почвенных абсорбентов влаги на продуктивность сои (ФГБНУ «АОС ВНИИМК 2016 г.)_
№ п/п Варианты внесения абсорбентов почвенной влаги Урожайность сои, т/га Масса 1000 семян, г Масличность, % Сбор масла, т/га
1 Контроль (без внесения) 2,17 164 21,1 0,39
2 Полимерный гидрогель 2,36 166 21,6 0,44
НСР 05 0,14 - - -
После уборки сои и посева озимой пшеницы были восстановлены границы опытных делянок для оценки влияния последействия закладки в почву полимерного гидрогеля на процесс вегетации и урожайность озимой пшеницы.
В данном опыте представлены варианты:
1) контроль (без закладки гидрогеля);
2) полимерный гидрогель в дозе 400 кг/га, внесенный в почву в 2016 году под сою-предшественник.
Как и в предшествующем году, повышенная влажность почвы участков с внесенным полимерным гидрогелем способствовала более благоприятному росту и развитию растений (озимой пшеницы) на протяжении всего вегетационного периода. К концу вегетации влажность почвы участков с гидрогелевым композитом, в слое 0-30 см составляла 24,74% и в 1,13 раза превысила аналогичный показатель на контрольных участках.
Наибольшая урожайность отмечена в варианте с гидрогелем, внесённым под
Выводы.
1. Величина урожайности в вариантах зависела от размеров запасов продуктивной влаги, сохраненной в
предшественник (таблица 2). Рост урожайности по отношению к контролю составил 30%. Сбор белка с участков, посеянных с внесением дополнительно в почву гидрогеля в дозе 400 кг/га превысил контрольные показатели на 31,6 %.
В заключении необходимо отметить, что по результатам многочисленных исследований, внесенный в почву гидрогель, наиболее эффективен в засушливые годы [3-5]. Сложившиеся в 2016-м и 2017-м годах метеорологические условия не способствовали полному раскрытию влагонако-пительного потенциала гидрогелевого композита. Дожди в районе проведения исследований были аномально интенсивными, особенно в 2017 году, когда с января по июль выпала среднемноголетняя годовая норма осадков. Тем не менее, было доказано, что применение полимерных гидрогелей в качестве абсорбентов почвенной влаги является эффективным мероприятием, позволяющим увеличивать урожайность сельскохозяйственных
культур.
корнеобитаемом слое почвы и питающей растения в период вегетации.
2. Внесение в почву полимерного гидрогеля в дозе 400 кг/га, в первый год
Таблица 2. Влияние последействия гидрогеля, внесенного под сою-предшественник на
урожайность озимой пшеницы (ФГБНУ «АОС ВНИИМК 2017 г.)
№ п/п Вариант Урожайность, т/га Масса 1000 семян, г Содержание белка, % Сбор белка, т/га
1 Контроль 5,44 45 12,2 0,57
2 Гидрогель, внесенный в почву под предшественник 7,07 43 12,3 0,75
НСР 05 0,39 - - -
проведения исследований способствовало проявилось и во второй год проведения росту урожайности сои на 8,8%. исследований, когда рост урожайности Положительное последействие внесения в озимой пшеницы составил 30%. почву гидрогелевого композита
Библиографический список
1. Зеленцов С.В., Бушнев А.С. К вопросу изменения климата Западного Предкавказья // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. 2005. Вып. 2 (135). С. 79-92.
2. Ревенко В.Ю. Зайцев Р.Н. Изменение влагообеспеченности сельскохозяйственных культур в восточной зоне Краснодарского края // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2016. - №5 (88). Ч. 6. - С. 9-12.
3. Методика проведения полевых агротехнических опытов с масличными культурами / Под общ. ред. В.М. Лукомца. - Краснодар. 2010. - 327 с.
4. Старовойтов В.И., Старовойтова О.А., Манохина А.А. Возделывание картофеля с использованием влагосберегающих полимеров // Техника и технологии АПК. - 2015. № 1. - С. 15-18.
5. Гундырин В.Н., Годунова Е.И., Шкабарда С.Н. Использование гидрогеля в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие. - 2014. - №6. - С. 37-38.
6. Дзюин Г.П., Дзюин А.Г. Водный режим почвы в севообороте // Достижения науки и техники АПК. 2012. №9. С. 21-23.
POSSIBILITIES OF POLYMERIC HYDROGEL AS STORAGE OF SOIL MOISTURE IN THE ZONE OF UNSTABLE MOISTENING IN THE KRASNODAR REGION
O.M. Agafonov, junior researcher V.J. Revenko, senior researcher Armavirskaya experimental station of VNIIMK (Russia, Armavir)
Abstract. The article presents the results of the water-accumulating properties of polymeric hydrogels and their effects on crop yields in the zone of unstable moistening. The research was carried out for two years. In 2016, the hydrogel was introduced into the soil, before soybean sowing, to a depth of 9-10 cm, at a dose of 400 kg / ha, and the soybean productivity was compared in different versions of the experiments. In 2017, the influence of the aftereffect of laying the polymeric hydrogel on the vegetation process and the yield of winter wheat was assessed in the same section. Based on the conducted studies, it was revealed that in the first year of field experiments, the yield of soybeans in the areas with polymeric absorbent soil moisture exceeded the benchmarks by 8.8%. The aftereffect of the hydrogel was even more effective. The yield of winter wheat increased by 30.0 % in comparison with the control variant. The results of the yields were correlated with the value of the reserves ofproductive moisture in the soil.
Keywords: polymer hydrogel, soil moisture, yield.
