Водосберегающая технология орошения яблоневого сада

ЭКОЛОГИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ И С.-Х. ВОДОСНАБЖЕНИЕ

УДК 631.67

ВОДОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРОШЕНИЯ ЯБЛОНЕВОГО САДА

WATER SAWING TECHNOIOGY IRRIGATING OFANAPPIE ORCHARD

Е.П. Боровой, А.Д. Ахмедов

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная академия

Е.Р. Borovoy, Akhmedov A.D.

Volgograd State Agricultural Academy

Представлены результаты полевых опытов по изучению влияния внутрипочвенного орошения на корневую систему и урожайность яблони по сравнению с поливом по бороздам в условиях Волгоградской области. Предлагается метод определения поливной нормы на основе известных формул А.Н. Костякова.

Results of the field experiments in studying the influence of subsoil irrigation on root growth and bearing of apple trees comparing to irrigation by furrows under conditions of Volgograd area are presented. The method based on the well known formulae of A.N. Kostyakov to define irrigating rates is suggested.

Орошение является важным агротехническим мероприятием, способствующим лучшему росту, повышению урожайности, зимостойкости и экономической эффективности плодовых и ягодных насаждений. Поэтому создание высокопродуктивных промышленных садов и внедрение в производство прогрессивных способов орошения яблони приобретают особую актуальность.

Одним из способов совершенствования техники полива яблоневого сада является внутрипочвенное орошение (ВПО), которое позволяет более экономно использовать воду и повысить урожайность культур. Особенности технологии внутрипочвенного орошения садов в Волгоградской области изучены недостаточно. В связи с этим возникла необходимость проведения исследований, направленных на разработку научнообоснованных режимов орошения плодовых культур по сравнению с поливом по бороздам.

В Волго-Донском междуречье агроклиматические условия благоприятны для выращивания яблони. Однако развитие садоводства и получение высоких урожаев здесь невозможно без орошения. В связи с этим нами в 2000-2002 гг. в ОАО «Сады Придонья» Городищенского района Волгоградской области проводился опыт на посадках яблони с целью разработки оптимальной техники и технологии полива внутрипочвенного орошения.

Участок был заложен в 1993 г. с сортами Мелба, Мантет, Оттава по широкорядной уплотненной схеме 6x4, с густотой стояния 416 деревьев на гектар. Почвенный покров сада представлен светло-каштановыми почвами на

легком суглинке. Мощность гумусового горизонта составляет 0,3-0,7 м. Среднее содержание гумуса - 1,26 %. Плотность твердых фаз почвы в метровом слое - 2,56 т/м3. Общая скважность в верхних горизонтах - 32-45 %. Наименьшая влагоемкость в верхнем полуметровом слое колеблется в пределах 19-23 % веса сухой почвы. Во втором полуметровом слое она несколько снижается до - 18%.

Участок внутрипочвенного орошения (ВПО) был построен в 1999 г. К исследованию была принята конструкция увлажнителей (выполненная из полиэтиленовых труб с внутренним диаметром 40 мм), состоящих из перфорированных и неперфорированных участков, перфорированные участки располагались в зоне размещения основной массы корневой системы. Перфорации выполнены в виде круглых отверстий диаметром 2 мм с шагом 100 мм.

Увлажнители заложены с одной стороны от ряда деревьев на расстоянии 1,2 м, глубина укладки увлажнителей - 0,5 м от поверхности почвы. Для уменьшения потерь воды на глубинную фильтрацию и увеличения ширины контура увлажнения нами использовался полнооборотный противофильтрационный экран шириной 0,4 м, выполненный из полиэтиленовой пленки и предусматривающий односторонний водовыпуск, направленный в сторону расположения дерева.

Для количественной оценки распределения влаги по слоям почвы при внутрипочвенных способах орошения можно использовать метод составления эпюр влажности почвенного профиля. В идеальном случае распределения влаги по всему расчетному объему почвы эпюра влажности должна иметь форму прямоугольника и располагаться в плоскости. При этом поливная норма эквивалентна площади прямоугольника, а объем воды - какой - либо части эпюры, тогда получаем:

\¥т=\¥пр=Ь

\¥=т-\¥эп./\¥т,

где Шэп - площадь эпюры, м2; рНв - влажность расчетного слоя почвы, соответствующая НВ, %; Рпв - предполивная влажность почвы, %.

При этом уравнение поливной нормы для одиночного растения (контура) будет иметь следующий вид:

ш=10-Р-Ьу-

где Р - площадь питания растения, м2; Ь - глубина расчетного слоя почвы, м; у - плотность расчетного слоя почвы, т/м3.

При внутрипочвенном орошении форма контура увлажнения в плане представляет собой фигуру, состоящую из двух половинок эллиптических цилиндров и двух половинок эллипсоидов вращения, параметры которой зависят от водно-физических свойств почв. При этом площадь увлажнения будет зависеть от числа перфораций, устанавливаемых для полива одного растения.

Учитывая форму пространственной области увлажнения почвы, образуемой вокруг одного перфорированного участка внутрипочвенного

увлажнения, а также локальный характер увлажнения почвы, получаем, что расчет объема контура увлажнения может быть выполнен по формуле:

где аиЬ - соответственно половина высоты и ширины контура увлажнения, м; длина одного перфорированного участка увлажнителя, м.

При постановке в формулу (3) Уэл вместо БЬ получим уравнение поливной нормы:

т=10-Уэл-у-

Для проверки расчетных зависимостей были проведены опыты по определению контура увлажнения. Сопоставление экспериментального контура увлажнения с расчетным показывает, что разница между ними составляет не более 4-6 %.

Поскольку при внутрипочвенном способе полива вода подается в зону наибольшего распространения поглощающих корней, это обеспечивает экологическую безопасность орошения и значительную экономию поливной воды. Применение данной методики позволяет уменьшить затраты оросительной воды в 2-3 раза по сравнению с поверхностным способом полива.

После трех лет эксплуатации на участке были проведены раскопки корневой системы дерева для выявления характера развития и распределения корней в условиях одностороннего внутрипочвенного орошения.

Для исследования по методике Колесникова выбрано типичное для данного орошаемого участка 9-летнее дерево сорта Мантет с диаметром штамба 109 мм.

Корневая система раскапывалась на глубину 1,5 м методом траншеи в обе стороны междурядий. От штамба дерева вдоль оси скелетного корня выкапывались траншеи шириной 1,0 м с выборкой почвы по слоям через каждые 0,2 м. В обе стороны междурядий было выкопано по две траншеи на расстоянии 2,0 и 3,0 м. Все корни выбирались (за исключением толстых, размеры которых определялись на месте), сортировались по фракциям, затем определялась их длина и масса (в воздушно-сухом состоянии).

Данные о формировании корневой системы яблони в зависимости от удаления от штамба дерева представлены в табл. 1. Они показывают, что у исследуемого дерева в зоне радиусом до 2 м находится 64,3 % всех корней, то есть более половины.

Таблица 1

Среднее содержание корней яблони на различном удалении от штамба дерева при ВПО

Расстояние от штамба Длина корней, м В % к общей длине

До 2м 130,54 64,3

До Зм 72,48 35,7

Общая длина 203,02 100

При поливе по бороздам основная доля поливной воды задерживается в верхнем 0-0,6 м слое, поэтому около 80 % корней расположено в нем. Максимум количества корней наблюдается в верхнем 0-0,4 м слое (около 37,5 %), а затем с глубиной уменьшается, то есть в слое 0,6-1,0 м находятся всего 28,3 % корней.

В варианте внутрипочвенного полива максимальное количество корней (49,1 %) находится в слое 0,2-0,6 м, а в слое 0,6-1,0 м всего - 30,2 %. Следовательно, локализация корней наблюдается при бороздковом поливе в слое 0-0,4 м, а при внутрипочвенном поливе - в слое 0,2-0,6 м, то есть максимум несколько смещен в глубину (рис.1).

Длина корней, м

Внутрипочвенное увлажнение  Поверхностный полив

Рис. 1. Распределение корневой системы яблони сорта Мантет по глубине

В ходе исследований было установлено, что по всем сортам деревьев яблони наилучшие показатели были на варианте с поддержанием предполивного порога влажности почвы не ниже 70 % НВ. Наибольшая урожайность во все годы исследований наблюдалась у сорта Мантет, и по сравнению с сортами Мелба и Оттава она была на 5,3 и 9,6 % выше, что определенно характеризует хозяйственную ценность сравниваемых сортов.

Сравнивая урожайность при ВПО, можно отметить, что при снижении предполивного порога влажности почвы урожайность яблони снижается. Так, при 60 % НВ средняя урожайность яблони исследуемых сортов составила -16,0; 15,1; 14,5 т/га, а при 70 % НВ повысило продуктивность яблони сортов Мантет, Мелба, Оттава в среднем до 18,8; 17,8; 17,0 т/га. Увеличивается продуктивность яблоневого сада по сравнению с вариантом 60 % НВ при поддержании влажности почвы на уровне 80 % НВ, в среднем за годы исследований она составила 17,3; 16,7; 15,8 т/га (табл. 2).

Таблица 2

Фактическая урожайность яблони по вариантам опыта, т/га

Предполивной порог влажности почвы Сорт

Мантет Мелба Оттава

ВПО в % к контролю ВПО в % к контролю ВПО в % к контролю

2000 - влажный год

60 % НВ 16,6 116,1 15,3 110,9 14,8 109,6

70 % НВ 19,3 135,0 18,1 131,2 17,4 128,9

80 % НВ 18,2 127,3 16,5 119,6 15,9 117,8

Контроль 14,3 100,0 13,8 100,0 13,5 100,0

2001 - среднесухой год

60 % НВ 15,8 132,8 14,8 126,5 14,2 130,3

70 % НВ 18,3 153,8 17,6 150,4 16,8 154,1

80 % НВ 17,1 143,7 16,8 143,6 15,7 144,0

Контроль 11,9 100,0 11,7 100,0 10,9 100,0

2002 - острозасушливый год

60 % НВ 21,7 163,5 15,3 175,9 14,5 170,6

70 % НВ 18,8 195,8 17,8 204,6 16,7 196,5

80 % НВ 16,5 171,9 16,7 192,0 15,8 185,9

Контроль 9,6 100,0 8,7 100,0 8,5 100,0

Примечание: контроль - полив по бороздам

В заключении можно подчеркнуть, что применение внутрипочвенного полива обусловило улучшение условий водоснабжения, способствовало активному развитию цветковых почек и цветков, образованию большего количества плодов. Урожайность исследуемых сортов увеличилась по сравнению с контролем в среднем в 1,5 раза.

Таким образом, внутрипочвенное орошение относится к одному из наиболее перспективных и водосберегающих способов полива. Широкое внедрение систем внутрипочвенного орошения ограничивают высокие капитальные затраты на строительство и недостаточная изученность параметров систем внутрипочвенного орошения. К недостаткам этого способа следует отнести слабое увлажнение верхнего слоя почвы для всходов, что ограничивает его применение в районах с недостаточной весенней влажностью; влияние этого способа на подъем солей кверху на засоленных землях, а также фильтрационные потери воды в нижние слои. Однако капитальные затраты окупаются за счет экономии оросительной воды, повышения урожая сельскохозяйственных культур, а также снижения затрат по защите окружающей среды.