Эффективность использования земель после капельного орошения для возделывания яровых зерновых культур в аридной зоне Северо-Западного Прикаспия

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 633.2.033.2

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПОСЛЕ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В АРИДНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

EFFICIENCY OF USE OF LAND AFTER DRY IRRIGATION FOR EMERGENCY OF LARGE GRAIN CROPS IN THE ARID ZONE OF NORTHWEST CAUCASIA

В.А. Федорова, кандидат сельскохозяйственных наук Т.В. Мухортова, кандидат сельскохозяйственных наук

V. A. Fedorova, T. V. Mukhortova

Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия Астраханская область, Черноярский район, с. Соленое Займище

The Caspian Research Institute of arid agriculture, Russia, Astrakhan region, Chernoyarsky district,

village Salted Zaimishche

Одним из путей, призванным решать проблему жесткого дефицита почвенной влаги в аридной зоне Северного Прикаспия, может стать использование площадей после капельного орошения в системе сухого земледелия, что может принести весьма существенную прибавку валовых сборов зерна яровых зерновых культур. Поэтому информация о гидрофизических, физико-химических, биохимических и других свойствах периодически орошаемых светло-каштановых почвах актуальна и своевременна. В статье представлены результаты исследований агрохимических и водно-физических свойств светло-каштановых почв в условиях сухого земледелия СевероЗападного Прикаспия. Цель работы - разработка технологических схем эффективного использования сельскохозяйственных земель после капельного орошения. Доказана целесообразность использования участков после капельного орошения в сухом земледелии, на которых формируется в два раза больший урожай зерна ярового ячменя нежели на богарных полях (2,29 т/га - после лука, 0,96 т/га - по черному пару). Экономическая эффективность посевов ярового ячменя на участках после лука при капельном орошении составляет 5,8 р./р. затрат, по черному пару -1,2 р./р.

One of the ways to solve the problem of severe soil moisture deficiency in the arid zone of the Northern Caspian region can be the use of areas after drip irrigation in the dry farming system, which can bring a very significant increase in gross grain grain harvest. Therefore, the information on the hydrophysi-cal, physicochemical, biochemical and other properties of periodically irrigated light chestnut soils is timely and timely. The article presents the results of studies of agrochemical and water-physical properties of light chestnut soils under conditions of dry farming in the North-Western Caspian region. The purpose of the work is the development of technological schemes for efficient use of agricultural land after drip irrigation. The expediency of using the sites after drip irrigation in dry farming, on which a twice higher yield of spring barley grain is formed, than in the dry fields (2.29 t / ha after the onion, 0.96 t / ha in the black pair) is proved. The economic efficiency of spring barley crops in the areas after onions during drip irrigation is 5.8 roubles / rouble costs, for the black pair - 1.2 roubles / rouble.

Ключевые слова: яровой ячмень, земли после капельного орошения, урожайность, общий запас влаги в почве.

Key words: spring barley, land after drip irrigation, yield, total moisture reserve in soil

Введение. В Российской Федерации 35 % посевных площадей (около 45 млн га) находятся в степных засушливых районах, со среднегодовым количеством осадков 250420 мм. К такому региону относится и Северо-Западный Прикаспий, где решающим фактором при формировании урожая сельскохозяйственных культур является влага.

Поэтому накопление, сохранение и рациональное ее использование является основой применения всех агротехнологий и приемов в земледелии данного региона.

Малое количество атмосферных осадков в период вегетации негативно сказывается на урожае яровых зерновых хлебов. В связи с этим, использование площадей после орошения в неорошаемом режиме (периодическое орошение) имеет большое научное и практическое значение в развитии сухого земледелия юга России [1].

Разрабатываемые технологии периодического орошения должны быть нацелены на регулирование водного, воздушного, солевого и других режимов почв и растений, что позволяет формировать устойчивые высокопродуктивные агроэкосистемы [2].

Материалы и методы. Для проведения исследований на опытных полях ФГБ-НУ «ПНИИАЗ» были выбраны два участка: 1 - после капельного орошения, на котором выращивался лук на репку с оросительной нормой 6200 м3/га; 2 - черный пар в богарных условиях. Почвенный покров участков был представлен типичными для зоны светло-каштановыми почвами. В качестве растительного объекта на этих участках использовались посевы ярового ячменя сорта Вакула. Технологические приемы возделывания ячменя применялись на основе научно-обоснованной зональной системы земледелия Астраханской области. Исследования базировались на материалах полевых учетов и наблюдений в соответствии с общепринятыми методиками [3, 5].

Результаты и обсуждение. Почвенный покров орошаемого и богарного участков представлен светло-каштановыми солонцеватыми почвами без наличия пятен солонцов. Почвы опытного участка незасоленные и содержат очень мало водорастворимых солей по всему профилю. Плотный остаток водной вытяжки в верхнем полуметровом слое почвы не превышает 0,08 %. Накопление солей наблюдается на глубине 1,21,5 м и достигает 0,2-0,3 %. В составе солей преобладают сульфаты.

Плотность почвы в слое 0-0,20 м составляет 1,25-1,30 т/м , а в глубоких слоях повышается до 1,49-1,50. Плотность твердой фазы варьирует от 2,73 до 2,77 т/м3.

По гранулометрическому составу почвы опытных участков преимущественно среднесуглинистые и суглинистые, имеют близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора (рН 7,2-7,6). Наибольшее количество частиц с диаметром менее 0,001 мм находится в корнеобитаемом слое (0,2-0,65 м). Непромывной водный режим светло-каштановых почв способствует формированию карбонатов с глубины 0,25 м, а их скопления в виде прожилок отмечаются уже на глубине 0,30-0,40 м. Максимальное содержание карбонатов обнаруживается в виде карбонатно-иллювиального горизонта на глубине 0,95-1,25 м [4].

Характерной особенностью светло-каштановых почв является малогумусность с содержанием гумуса в пахотном слое почвы в пределах 0,9-1,1 %. Обеспеченность подвижными формами: легкогидролизуемым азотом по Корнфилду - очень низкая, подвижным фосфором по Мачигину - средняя, калием - средняя и повышенная [6].

Для пахотного слоя почв характерна низкая водопроницаемость (0,30-0,40 мм/мин). В среднем весной почва промачивается на глубину 0,40-0,45 м, причем в засушливые годы промачивание достигает 0,30-0,35 м, а в благоприятные по увлажнению -0,80-1,0 м. Грунтовые воды залегают на глубине 15-20 м.

Как известно, единственным источником влаги в сухом земледелии являются атмосферные осадки. Метеорологические условия вегетационного периода за годы исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Метеорологические условия вегетационного периода ячменя Вакула

за 2011-2016 гг., ФГБНУ «ПНИИАЗ»

Показатель_Средне-многолетние_Год

***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 3 (47) 2017

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

показатели 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Среднесуточная температура воздуха, 0С 17,8 20,7 +2,9 22,6 +4,8 20,3 +2,5 20,3 +2,5 20,2 +2,4 20,0 +2,2

Абсолютный температурный максимум, 0С 38 39,3 42,7 37,1 39,1 40,3 39,8

Количество осадков, мм 98,0 24,7 -73,3 68,0 -30,0 41,9 -56,1 37,9 -60,1 84,6 -13,4 168,1 +70,1

Относительная влажность воздуха, % 54 48 -5 49 -5 49 -5 42 -12 46 -8 58 +4

Кол-во дней с относит. влажностью воздуха ниже 30 % 56 80 +24 77 +21 82 +26 96 +40 85 +29 50 -6

Испаряемость, мм 450 619 +169 622 +172 564 +114 645 +195 604 +154 467 +17

Примечание. Числитель - данные за вегетационный период, знаменатель - отклонение (+/-) от среднемноголетней нормы.

Метеорологические условия последних шести лет (2011-2016 гг.) свидетельствуют о том, что годовая среднесуточная температура воздуха в вегетационный период повысилась на 2,9 0С и составила 20,7 С. Количество осадков за период вегетации в среднем в 2,6 раза было ниже среднемноголетних показателей (от 1,2 раза в 2015 г., до 4 раз в 2011 г.). Следует отметить, что осадки во второй половине вегетационного периода носили, как правило, ливневый характер, что делало их мало доступными для зерновых культур.

Повышенные температуры воздуха (максимальные температуры во второй половине вегетационного периода составляли в среднем 39,7 0С) и отсутствие достаточного количества атмосферных осадков определяли в 2011-2015 годы климатическую засуху. Наиболее жестким в погодном отношении был период «колошение - молочная спелость». Влажность воздуха в дневные часы не поднималась выше 30 % и зачастую составляла 9-12 %. Испаряемость в эти годы превышала среднемноголетние значения на 114-195 мм. Все это приводило к практически полному иссушению пахотного слоя почвы и оказывало отрицательное влияние на рост и развитие растений ячменя.

Исключение составил 2016 год - единственный из всех лет исследований, когда сумма атмосферных осадков за вегетационный период ячменя не только не была ниже, но и превысила среднемноголетний показатель в 1,7 раза (168,1 мм). В период формирования колоса выпала двойная норма осадков (60,8 мм), что создало благоприятные условия для роста и развития растений ячменя.

При выращивании лука репчатого (предшественника ячменя) на капельном орошении, ежегодно формировался резервный запас влаги в почве за счет нистекающе-го потока оросительной воды в нижележащие горизонты. Поэтому запас влаги весной в метровом слое почвы на опытном участке после выращивания лука значительно превышал общий запас влаги по черному пару в богаре от 28,7 мм (17,7 %) в 2011 году до 91,2 мм (63,5 %) - в 2015 г. В среднем за годы исследований общий запас влаги на момент сева ячменя на богарном участке составлял 159,8 мм, а на участке после лука -214,7 мм, т.е. на 54,9 мм (34,4 %) выше (таблица 2).

Таблица 2 - Общий запас влаги (мм) весной перед посевом ячменя на богарных и периодически орошаемых землях, 2011 -2016 гг. ^

Культура, предшественник Год Среднее

2011 2012 2013 2014 2015 2016

Ячмень по черному пару 162,4 189,5 174,7 170,8 143,6 117,5 159,8

Ячмень по луку 191,1 227,2 230,3 228,6 234,8 176,3 214,7

Превышение, +/- +28,7 +37,7 +55,6 +57,8 +91,2 +58,8 +54,9

Во второй половине вегетационного периода в результате острозасушливых условий резко возрастали непроизводительные расходы почвенной влаги. Практически с момента наступления фазы кущения и вплоть до уборки зерна температура воздуха в

дневные часы достигала 30-42 0С, поверхность почвы нагревалась до 55-60 0С. В результате, независимо от предшественника, к моменту уборки ячменя практически полностью был израсходован весь продуктивный запас почвенной влаги в корнеобитаемом слое. Однако, даже в таких жестких погодных условиях растения ячменя по луку репчатому (КО) на момент уборки даже визуально были значительно выше и мощней.

«Резервные» запасы влаги в метровом слое почвы и остаточные дозы минеральных удобрений на участках после орошения способствовали более интенсивному росту и развитию растений ячменя. В течение всего периода вегетации растения на этих участках были выше в среднем, в зависимости от фазы развития, на 3-15 см.

Целесообразность использования полей после капельного орошения под посев ярового ячменя в условиях богары подтверждается данными структурного анализа. По его итогам отчетливо видно, что ячмень, выросший на участке после лука, превосходит по всем показателям структурного анализа растения с богарных участков после черного пара (таблица 3).

Длина колоса (7,4 см), количество зерен в колосе (28 шт.) у растений с варианта после капельного орошения практически на 35-75 % выше, нежели соответствующие показатели у растений при посеве в классических богарных условиях. А вес зерна с одного колоса (0,98 г) превышает соответствующий показатель ячменя по черному пару почти в полтора раза.

Таблица 3 - Элементы продуктивности ярового ячменя по предшественникам

(лук репчатый и черный пар), ФГБ БНУ «ПНИ ИАЗ», 20 1 1-2016 гг.

Культура, предшественник Высота растения, см Кол-во продуктивных стеблей, шт./м2 Длина колоса, см Кол-во зерен в колосе, шт. Вес зерна с 1-го колоса, г Масса 1000 зерен, г

Ячмень по черному пару 54 314 5,7 16 0,54 31,8

Ячмень по луку 70 468 7,4 28 0,98 36,2

Превышение, +/- +16 +154 +1,0 +12 +0,44 +4,4

Более рельефно преимущество посевов ярового ячменя на землях после капельного орошения представлено на таком показателе, как урожайность зерна. Ежегодно этот показатель на участках после лука был выше на 0,86-1,78 т/га. Даже в годы жесточайшей засухи (2014, 2015 гг.) растения ячменя на этих участках смогли сформировать до 1,42-2,00 т/га зерна, тогда как на посевах по черному пару урожайность составила лишь 0,12-0,35 т/га.

В среднем за шесть лет урожайность ячменя Вакула на участках после лука при капельном орошении в 2,4 раза была выше показателей в богарных условиях и составила, соответственно, 2,29 (НСР05 0,11 т/га) и 0,96 (НСР05 0,05 т/га) тонн зерна с одного гектара (рисунок 1).

ИЗВЕСТИЯ*

№ 3 (47), 2017

Рисунок 1 - Урожайность (т/га) ячменя Вакула по предшественникам (лук репчатый и черный пар), ФГБНУ «ПНИИАЗ», 2011-2016 гг.

Рентабельность возделывания ярового ячменя Вакула на участках после лука при капельном орошении варьировала по годам от 81,8 % до 623,5 %. В богаре, где посевы были отмечены более низкой урожайностью, рентабельность составила 20,0-96,8 % (таблица 4). При этом необходимо отметить, что в 2014 и 2015 годах из-за крайне низкой урожайности посевы в условиях богары вообще оказались нерентабельными.

Таблица 4 - Экономическая оценка эффективности возделывания ячменя Вакула по предшественникам (лук репчатый и черный пар), ФГБНУ «ПНИИАЗ», 2011-2016 гг.

Предшественник Год Среднее

2011 2012 2013 2014 2015 2016

Себестоимость, руб./га

Черный пар 2470 4756 5910 5910 6388 7732 4309

Лук (КО) 2470 2355 3920 3920 4985 3292 3724

Превышение, +/- 0 -2401 -1990 -1990 -1403 -4440 -585

Рентабельность, %

Черный пар 20,0 96,8 81,4 - - 16,4 35,8

Лук (КО) 371,0 623,5 349,0 181,0 81,8 173,4 296,6

Превышение, +/- +351,0 +526,7 +267,6 +181,0 +81,8 +157 +260,2

Экономическая эффективность, р./ р. зат зат

Черный пар 1,2 2,0 1,8 - - 1,5 1,2

Лук (КО) 4,7 7,2 4,5 2,8 2,8 8,5 5,8

Превышение, +/- +3,5 +5,2 +2,7 +2,8 +2,8 +7,0 +4,6

Экономическая выгода возделывания ячменя ярового на землях после капельного орошения в условиях сухого земледелия подтверждается и коэффициентом экономической эффективности, так как в этом случае данный показатель в среднем за 2011-2016 гг. исследований практически в пять раз выше, нежели на богарных вариантах опыта.

При формировании севооборотов на светло-каштановых периодически орошаемых землях Северо-Западного Прикаспия общие зональные принципы сохраняются, однако учитывается ряд особенностей, обусловленных подбором культур в зависимости от степени засоления с учетом фитомелиоративного влияния растений. При разработке структуры посевных площадей необходимо обеспечить эффективное использование системы капельного орошения как в режиме орошения, так и в режиме неорошаемого земледелия, обеспечивающего полное использование остаточной влаги после орошения и последействие от внесения минеральных удобрений.

Результаты полевых опытов показали, что после возделывания лука при интенсивной технологии в системе капельного орошения на гектаре остается до 1240 м доступной влаги, до 200-210 кг азота, 92-100 кг фосфора, 40-50 кг калия недоиспользованных луковым посевом. Посевы ячменя после лука в неорошаемом режиме доис-пользуют вышеуказанные питательные элементы и влагу, что позволяет растениям формировать урожай зерна на уровне 2,0-3,0 т/га.

Заключение. Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

- в условиях дефицита почвенной влаги светло-каштановых почв аридной зоны Северо-Западного Прикаспия использование в дальнейшем участков после капельного орошения в богарных условиях при одинаковых затратах позволяет увеличить урожайность ярового ячменя до уровня 1,42-3,10 т/га;

- при планировании севооборотов на светло-каштановых периодически орошаемых землях Северо-Западного Прикаспия необходимо использовать звенья с короткой ротацией, которые гарантируют дополнительный сбор зерна яровых зерновых культур с 1 гектара севооборотной площади.

Библиографический список

1. Безопасные системы и технологии капельного орошения [Текст] : научный обзор / ФГНУ «РосНИИПМ». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - 52 с.

2. Воеводина, Л.А. Тенденции развития и перспективы применения капельного орошения [Текст] / Л.А. Воеводина // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. -2012. - № 3(07). - С. 90-102.

3. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта [Текст] /Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1979. - 336 с.

4. Зволинский, В.П. Агроэкология и земледелие Северного Прикаспия [Текст] / В.П. Зволинский. - М.: РУДН, 1992. - С. 76-94.

5. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами [Текст] / ВНИИ кормов. - М., 1983. - 197 с.

6. Растворова, О.Г. Физика почв (Практическое руководство) [Текст] / О.Г. Растворова.

- Л.: Изд-во ЛГУ, 1983. - 193 с.

Reference

1. Bezopasnye sistemy i tehnologii kapel'nogo orosheniya [Tekst] : nauchnyj obzor / FGNU "RosNIIPM". - M.: CNTI "Meliovodinform", 2010. - 52 s.

2. Voevodina, L. A. Tendencii razvitiya i perspektivy primeneniya kapel'nogo orosheniya [Tekst] / L. A. Voevodina // Nauchnyj zhurnal Rossijskogo NII problem melioracii. - 2012. - № 3(07).

- S. 90-102.

3. Dospehov, B. A. Metodika polevogo opyta [Tekst] /B. A. Dospehov. - M.: Agropromizdat, 1979. - 336 s.

4. Zvolinskij, V. P. Agro]kologiya i zemledelie Severnogo Prikaspiya Tekst / V. P. Zvolin-skij. - M.: RUDN, 1992. - S. 76-94.

5. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevyh opytov s kormovymi kul'turami Tekst / VNII kormov. - M., 1983. - 197 s.

6. Rastvorova, O. G. Fizika pochv (Prakticheskoe rukovodstvo) [Tekst] / O. G. Rastvorova. -L.: Izd-vo LGU, 1983. - 193 s.

E-mail: Pniiaz@mail.ru