Россия
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
BISAC TEC003000 Agriculture / General
в статье представлены результаты исследований по изучению водопотребления гале-ги восточной на дерново-подзолистых почвах в северно-восточной части Республики Беларусь. На основании полученных полевых исследований был произведен расчет суммарного водопотребления не только для каждого из вариантов, но и для различных вегетационных периодов. Получены биоклиматические коэффициенты для расчета водопотребления галеги восточной, которые в дальнейшем могут использоваться в расчете водного режима и потребности в поливе этой культуры как в проектном, так и в эксплуатационном режиме орошения.
галега восточная, суммарное водопотребление, среднесуточное водопотребление, биоклиматические коэффициенты
Введение. Галега восточная очень эффективная кормовая культура среди многолетних бобовых трав, возделываемых в Беларуси. По кормовой питательности она не уступает широко возделываемым в республике клеверу луговому и люцерне посевной, однако площади ее посева по сравнению с ними весьма скромные.
Причиной столь медленного распространения галеги восточной в производстве является, в первую очередь, несоблюдение технологии возделывания. Есть отдельные элементы технологии, которые перед закладкой производственных посевов следует выполнять неукоснительно. Так как культура многолетняя и может произрастать на одном месте от 20 до 30 лет и более необходимо подбирать для этого соответствующее поле, которое на такой продолжительный период будет выведено из севооборота. Учитывая ее главное предназначение – получение высокобелковых растительных кормов различных видов (зеленая подкормка, сено, сенаж, силос, травяная мука) и с учетом высокой потенциальной урожайности зеленой массы (более 75т/га), чтобы снизить затраты на транспортировку ее следует высевать вблизи от места заготовки кормов и их хранения. Поле должно быть выровненным, максимально очищенным от сорняков с pH в KCl – 5,8 – 6,8 и с уровнем залегания грунтовых вод не менее 1,0 – 1,5 м. Галега восточная требовательна к почвам и лучшими для нее в Беларуси являются дерново-подзолистые и дерново-карбонатные, развивающиеся на любых породах. Хорошо произрастает она на осушенных мелиорированных торфяниках и пойменных землях. Не следует возделывать культуру на тяжелосуглинистых, переувлажненных, песчаных, подстилаемых песками и заболоченных почвах [1, 2, 3, 4].
Перед посевом в обязательном порядке следует провести скарификацию и инокуляцию семян. Для инокуляции эффективными являются биопрепараты Вогал или Ризофос, производимые в ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси».
Многолетними наблюдениями за формированием травостоев галеги восточной было установлено, что, как и любая другая бобовая культура она весьма требовательна к влаге, особенно в первый год жизни при прорастании семян и в начале роста и развития всходов. В последующие годы жизни травостоя отзывчивость на обеспеченность влагой в наибольшей степени проявляется у галеги восточной при формировании второго и третьего укосов. В связи с этим актуальным является вопрос эффективности ее орошения. Немаловажное значение при этом имеет и водопотребление культуры на разных почвах, которое в Беларуси до сих пор не изучено.
Целью данных исследований было изучение водопотребления галеги восточной при орошении на дерново-подзолистой почве в северо-восточной части Республики Беларусь, при соблюдении технологии выращивания и режима питания этого растения.
Материалы и методы исследований. Опыты по изучению возделывания галеги восточной в условиях орошения проводились в 2015-2019 гг. в УНЦ «Опытные поля БГСХА» «Тушково-1», расположенном в северо-восточной части Республики Беларусь.
Почва опытного участка дерново-подзолистая, легкосуглинистая, подстилаемая с глубины 1 м моренным суглинком. Глубина пахотного слоя почвы 17–22 см. Почва характеризовалась следующими агрохимическими и водно-физическими показателями: гумус – 1,54%, Р2О5 – 283,9 мг/кг, К2О – 239,0 мг/кг, рН KCl – 6,43, средняя за весь период наблюдений плотность сложения – 1,38 г/см3, средняя наименьшая влагоемкость (НВ) – 22,67 % от массы сухой почвы.
Объектом исследований служил сорт галеги восточной Нестерка.
Схема опыта включала следующие варианты:
1. Без орошения (контроль);
2. Орошение галеги восточной при снижении предполивной влажности почвы до уровня 80% НВ, в слое 0-40 см (в дальнейшем “80% НВ”);
3. Орошение галеги восточной при снижении предполивной влажности почвы до уровня 70% НВ, в слое 0-40 см (в дальнейшем “70% НВ”).
Поддержание почвенной влажности на требуемом уровне для каждого из вариантов увлажнения выполнялось барабанно-шланговой дождевальной установкой итальянского производства Irriland Raptor. Нормы полива рассчитывались на основании водно-физических показателей почвы и составили 25 мм для варианта 80 % НВ и 30 мм для варианта 70% НВ.
Площадь учётной делянки 115,5 м2. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом, плотность почвы – методом режущего кольца, наименьшая влагоёмкость – методом заливных площадок [5]. Исследования биометрических показателей травостоя осуществлялись по общепринятым методикам [6].
Технология возделывания галеги восточной общепринятая для данной культуры. Посев проводился беспокровно с нормой высева семян 12 кг/га при 100 % посевной годности. Глубина заделки семян 1,5 см, ширина междурядий 15,0 см. Семена перед посевом инокулировали микробным препаратом Ризофос марки галега из расчета 200 мл на гектарную норму семян [1]. Подкормка посевов минеральными удобрениями в дозе Р60К90 с последующим боронованием травостоя проводилась в ранневесенний период.
Результаты исследования и их обсуждения. Водопотребление сельскохозяйственных культур зависит от многих показателей, таких как метеорологические условия вегетационного периода, тип почвы, на которых осуществляется возделывание сельскохозяйственной культуры, а также биологические особенности выращиваемой культуры.
Водопотребление галеги восточной определяли по методу водного баланса. Согласно А.Н. Костякова уравнение водного баланса расчетного слоя почвы для конечного промежутка времени на опытном участке запишется в виде:
ET = ∑(Pt – Рст) +ΔWt + ∑
где, ET – суммарное водопотребление, мм;
Pt – атмосферные осадки, мм;
Pст – сток атмосферных садков ливневого характера за пределы опытного участка мм;
ΔW = (Wн – Wк) – изменение влагозапасов в расчетном слое почвы, мм;
∑
±q – влагообмен на нижней границе расчётного слоя, мм.
В ходе полевых наблюдений определялись почвенные влагозапасы на начало и конец рассматриваемого периода, в расчетных слоях 0,3, 0,4 и 0,5 м. Величина поверхностного стока устанавливалась непосредственно в полевых условиях на заранее оборудованных стоковых площадках. Учет метеорологических показателей осуществлялся на основании данных, полученных с метеорологического поста, установленного на территории учебно-опытного поля Тушково-1. Коэффициент влагообмена принят на основании работ [7, 12] и составлял 0,9 на протяжении всего вегетационного периода.
На основании всех вышеуказанных показателей нами был произведен расчет суммарного водопотребления не только для каждого из вариантов, но и для различных вегетационных периодов (рисунок 1 и 2).
Рисунок 1 - Суммарное водопотребление галеги восточной по расчетным слоям почвы за 2015-2019 гг., мм.
Рисунок 2 - Среднесуточное водопотребление галеги восточной по расчетным слоям почвы за 2015-2019 гг., мм/сут.
В среднем за 2015-2019 годы водопотребление на орошаемых вариантах в расчетном слое колебалось от 348,3 до 365,5 мм за вегетационный период. В различные по тепло-влагообеспеченности годы водопотребление галеги восточной имеет заметные отклонения. Следует отметить, что водопотребление галеги восточной в первый год жизни заметно отличалось от остальных лет хозяйственного использования. Это объясняется тем, что в год посева галега развивается гораздо медленнее, продолжительность фаз развития не совпадает по продолжительности и по времени с последующими годами. Однако можно заметить, что именно в год посева водопотребление в расчетном слое было максимальным на орошаемых вариантах и составило 341…400 мм в варианте 80% НВ и 70% НВ соответственно. В варианте без орошения в расчетном слое этот показатель составлял 207 мм и был максимальным.
В среднем посевы галеги восточной в орошаемых вариантах снижали почвенные влагозапасы на 2,6 мм/сут. и 3,0 мм/сут., а в контрольном варианте 1,6 мм/сут.
В годы хозяйственного использования, водопотребление галеги восточной в среднем за сезон составляло 307,3-365,5 мм в зависимости от варианта увлажнения. Как и в год посева наименьшим водопотреблением отличался контрольный вариант, там с 2016 по 2019 гг., водопотребление колебалось от 295 мм до 321 мм. В варианта с орошением за аналогичный период времени максимальное водопотребление прослеживалось на варианте 70% НВ и составило от 355 мм до 380 мм.
Оценивая изменение величины водопотребления по слоям в разрезе вегетационных периодов можно заметить, что максимальная потребность в почвенной влаге наблюдается в слое 0-50 см, где в среднем за 2016-2019 годы водопотребление достигало 311-368,3 мм в зависимости от варианта увлажнения. Следует учитывать, что основная масса корневой системы галеги восточной располагается в слое 35-40 см и орошение полуметрового слоя почвы окажется малоэффективным, большая часть влаги, поступающей при орошении, будет свободно фильтроваться в нижележащие слои.
Наиболее активный рост и развитие галеги в ходе проведения исследований наблюдался в варианте 70% НВ, при этом среднесуточная потребность травостоев в почвенной влаге достигала 2,1-2,3 мм/сут, при среднем за весь период наблюдений значений в 2,2 мм/сут. Неравномерность выпадения атмосферных осадков оказывало существенное влияние на посевы контрольного варианта, где за одни сутки почвенные влагозапасы истощались в среднем на 1,8 мм/сут. Оценивая изменчивость величины водопотребления за 4 года наблюдений было замечено, что она не превышает 10 % как в условиях орошения, так и без него, что указывает на достоверность и точность полученных результатов.
Существует большое множество методов определения водопотребления, но не все они подходят для расчета в тех или иных условиях произрастания сельскохозяйственных культур. Подробное описание и анализ методов расчета водопотребления в своих работах рассматривали Голченко М.Г. [7], Лихацевич А.П. [8], Мажайский Ю.А. [9], и др. Следует отметить, что расчет водопотребления для сельскохозяйственных культур, выращиваемых в условиях орошения, требует более глубокого изучения. В наших исследованиях расчет водопотребления проведен по методике Алпатьева А.М. и Михальцевича А.И.
Наиболее обоснованным по ранее проведенным исследованиям, для почвенно-климатических условий Республики Беларусь является применение биотермического метода расчета водопотребления, а также биоклиматического разработанного А. М. Алпатьевым [10] и в последствии уточненным С. М. Алпатьевым [11].
При расчете водопотребления с помощью биоклиматического метода, искомую величину можно установить с помощью зависимости (2):
Где, k – биоклиматический коэффициент возделываемой сельскохозяйственной культуры, мм/мб;
Σd – сумма дефицитов влажности воздуха, за анализируемый промежуток времени, мб.
У данного метода есть как достоинства, так и недостатки. Достоинство его в том, что влияние температуры, скорости ветра и влажности воздуха можно учесть с помощью одного комплексного показателя – дефицита влажности воздуха (d). Что касается биоклиматического коэффициента (Kб), то он позволяет учесть различия в водопотреблении по фазам развития растения. Недостаток данного метода в изменчивости биоклиматических коэффициентов не только по годам, но и в пределах одной зоны наблюдений, что и потребовало их уточнения для условий Республики Беларусь.
Для определения водопотребления по Михальцевичу А.И. мы использовали его формулу (3):
где, n – количество суток в рассматриваемой декаде, сут.;
С использованием вышеупомянутых методик были посчитаны биоклиматические коэффициенты водопотребления галеги восточной не только для различных вегетационных периодов, но и для каждого варианта увлажнения представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 – Результаты определения биоклиматических коэффициентов водопотребления галеги восточной методом А. С. Алпатьева за 2015-2019 гг.
|
Вариант |
Расчетный период |
Среднее за сезон, мм/мб |
||||||||||||||||
|
IV |
V |
VI |
VII |
VII |
IX |
X |
||||||||||||
|
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
||
|
Травостой первого года жизни – 2015 год |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
- |
- |
0,19 |
0,15 |
0,09 |
0,17 |
0,30 |
0,25 |
0,25 |
0,42 |
0,27 |
0,20 |
0,12 |
0,78 |
0,21 |
- |
- |
0,26 |
|
70%НВ |
- |
- |
0,29 |
0,32 |
0,18 |
0,30 |
0,24 |
0,38 |
0,53 |
0,67 |
0,27 |
0,48 |
0,44 |
1,41 |
0,18 |
- |
- |
0,44 |
|
80%НВ |
- |
- |
0,39 |
0,41 |
0,23 |
0,35 |
0,50 |
0,26 |
0,87 |
0,94 |
0,36 |
0,40 |
0,33 |
0,78 |
0,78 |
- |
- |
0,51 |
|
Среднее за 2016-2019 гг. |
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Контроль |
0,54 |
0,43 |
0,38 |
0,26 |
0,24 |
0,34 |
0,33 |
0,41 |
0,29 |
0,38 |
0,32 |
0,23 |
0,24 |
0,27 |
0,21 |
0,31 |
0,44 |
0,33 |
|
70%НВ |
0,51 |
0,38 |
0,59 |
0,32 |
0,25 |
0,32 |
0,33 |
0,49 |
0,40 |
0,43 |
0,34 |
0,29 |
0,29 |
0,32 |
0,28 |
0,30 |
0,37 |
0,37 |
|
80%НВ |
0,50 |
0,40 |
0,60 |
0,40 |
0,36 |
0,31 |
0,37 |
0,51 |
0,39 |
0,38 |
0,37 |
0,34 |
0,29 |
0,28 |
0,23 |
0,37 |
0,33 |
0,38 |
Таблица 2 – Результаты определения биоклиматических коэффициентов водопотребления галеги восточной методом А. И. Михальцевича за 2015-2019 гг.
|
Вариант |
Расчетный период |
Среднее за сезон, мм/мб |
||||||||||||||||
|
IV |
V |
VI |
VII |
VII |
IX |
X |
||||||||||||
|
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
||
|
Травостой первого года жизни – 2015 год |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
- |
- |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
0,32 |
0,57 |
0,50 |
0,37 |
0,68 |
0,68 |
0,38 |
0,23 |
0,88 |
0,29 |
- |
- |
0,43 |
|
70%НВ |
- |
- |
0,45 |
0,49 |
0,40 |
0,56 |
0,46 |
0,77 |
0,77 |
1,08 |
0,70 |
0,92 |
0,85 |
1,58 |
0,25 |
- |
- |
0,71 |
|
80%НВ |
- |
- |
0,60 |
0,63 |
0,50 |
0,64 |
0,95 |
0,52 |
1,27 |
1,52 |
0,93 |
0,77 |
0,63 |
0,88 |
1,07 |
- |
- |
0,84 |
|
Среднее за 2016-2019 гг. |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
0,52 |
0,59 |
0,45 |
0,42 |
0,45 |
0,62 |
0,64 |
0,67 |
0,50 |
0,70 |
0,60 |
0,42 |
0,44 |
0,48 |
0,35 |
0,38 |
0,51 |
0,51 |
|
70%НВ |
0,48 |
0,54 |
0,72 |
0,52 |
0,44 |
0,61 |
0,65 |
0,80 |
0,67 |
0,81 |
0,61 |
0,52 |
0,54 |
0,58 |
0,45 |
0,39 |
0,45 |
0,58 |
|
80%НВ |
0,49 |
0,56 |
0,70 |
0,66 |
0,68 |
0,62 |
0,72 |
0,82 |
0,67 |
0,70 |
0,68 |
0,59 |
0,54 |
0,51 |
0,39 |
0,47 |
0,39 |
0,60 |
Анализируя изменчивость биоклиматических коэффициентов как в течении вегетационного периода, так и по отдельным межукосным интервалам можно заметить, что они варьируются в широком диапазоне. В первую очередь следует отметить, что в период формирования первых двух укосов зеленой массы биоклиматические коэффициенты возрастают к середине межукосного интервала и затем постепенно снижаются к моменту наступления фазы укосной спелости. Слабая обеспеченность тепловыми ресурсами, наблюдаемая в период формирования третьего укоса, которая снижает величину водопотребления и биоклиматические коэффициенты имеют максимальные значения только в начале межукосного интервала.
Изменчивость биоклиматических коэффициентов можно проследить и при анализе любой декады в разрезе различных вегетационных периодов. Например, в третьей декаде мая 2016 года величина биоклиматического коэффициента на варианте 70% НВ рассчитанного по методике А. И. Михальцевича составляла 0,70 мм/мб. Но уже в 2017 году в аналогичный момент времени коэффициент оказался равен 0,40 мм/мб, что в полной мере указывает на зависимость биоклиматических коэффициентов от метеорологических условий года.
В среднем за весь период наблюдений, величина биоклиматического коэффициента для галеги восточной достигала 0,33-0,38 мм/мб и 0,51-0,60 мм/мб при расчете методами А.С. Алпатьева и А. И. Михальцевича соответственно. При этом, посевы галеги восточной возделываемые в естественных условиях отличались наименьшей величиной рассматриваемых коэффициентов, а максимальными значениями выделялся вариант 70% НВ.
Заключение
- В результате анализа экспериментальных данных по наблюдению за динамикой изменения почвенных влагозапасов на различных вариантах опыта установлено, что неравномерность выпадения атмосферных осадков как по годам, так и внутри отдельных вегетационных периодов не исключает необходимость использования дополнительного увлажнения не только в засушливые годы, но и в хорошо обеспеченные осадками вегетационные периоды.
- Водопотребление галеги восточной в зависимости от уровня тепловлагообеспеченности в расчетном слое почвы достигает 207-307 мм при возделывании ее в естественных условиях, а при поддержании почвенных влагозапасов орошением – от 336 до 400 мм.
- Оценивая изменчивость водопотребления галеги восточной в почвенно-климатических условиях северо-восточной части Республики Беларусь установлено, что оно варьируется в пределах 386-392 мм при возделывании галеги восточной в острозасушливый год (Р=5%) и снижается до 344-355 мм в обильный по увлажнению (Р=90%). В средний по уровню влагообеспеченности год (Р=50%) суммарное водопотребление галеги восточной составляет 368-374 мм.
- Результатам данной работы являются впервые откорректированные биоклиматические коэффициенты для расчета водопотребления галеги восточной в Республики Беларусь, которые в дальнейшем могут использоваться в расчете водного режима и потребности в поливе этой культуры как в проектном, так и в эксплуатационном режиме орошения.
1. Бушуева, В.И. Галега восточная: монография. 2-е изд., доп. / В.И. Бушуева, Г.И. Таранухо. - Минск: Экоперспектива, 2009. - 204 с.
2. Бушуева, В.И. Использование галеги восточной в кормопроиз-водстве / В.И. Бушуева // Аграрная экономика. -2007. -No 2. -С. 36-39.
3. Ламан, Н. А. Рекомендации по возделыванию галеги восточной на корм и се-мена / Н. А. Ламан, В. И Прохоров, И. М. Морозова. - Минск, 2004. - 43 с.
4. Кшниткина, А. Н. Козлятник восточный : монография / А. Н. Кшниткина. - Пенза : РИО ПГСХА. - Пенза, 2001. - 287 с.
5. Михальцевиич, А. И. Расчёт испарения с орошаемых полей / А. И. Михальце-вич // Мелиорация переувлажненных земель. - 1992. - Т. 39. - С. 28-38.
6. Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричева. - 3-е изд., перераб. И доп. М.: Колос, 1980. - 272 с.
7. Голченко, М. Г. Определение водопотребления и норм орошения некоторых сельскохозяйственных культур в условиях Белоруссии / М. Г. Голченко // Мелиорация и гидротехника: сб. науч. тр. / Белорус. с.-х. акад. - Горки, 1971. - Т. 81. - С. 14 -25.
8. Лихацевич, А.П. Дождевание сельскохозяйственных культур: Основы при неустойчивой естественной влагообеспеченности / А. П. Лихацевич. - Мн.: Бел. Наука, 2005. - 278 с.
9. Yury A. Mazhayskiy crops water consumption and vertical soilmoisture exchange / Yury.A. Mazhayskiy, Artem A.PAVLOV, Otilija Miseckaite // Agrofor International Journal - Vol. 6 iss. 1. - P.57-64.
10. Алпатьев, А. М. Водопотребление культурных растений и климат / А. М. Алпатьев // Режим орошения сельскохозяйственных культур. - М. : Колос, 1965. - С. 55-68.
11. Алпатьев, С. М. К обоснованию формирования поливных режимов с ис-пользованием биоклиматического метода расчета суммарного испарения / С. М. Алпа-тьев, В. П. Остапчик // Мелиорация и водное хозяйство : сб. науч. тр. - Киев : Урожай, 1971 . - Вып. 19. - С. 3-17.
12. Костяков, А.Н. Основные методы орошения в современном ирригационном строительстве / А. Н. Костяков // Избранные труды. - М. : Сельхозиздат. - 1961. - Т. 1. - Ч. 1. - Гл. 4. - С. 271-300.
