Режимы орошения и водопотребление сорго зернового

УДК 633.174:631.675

С. Г. Балакай, А. Н. Бабичев

РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СОРГО ЗЕРНОВОГО

Целью работы являлось усовершенствование технологии возделывания сорго на зерно на орошаемых черноземах Ростовской области, обеспечивающее повышение урожайности. Для этого изучались вопросы влияния режимов орошения и влагообеспе-ченности на рост, развитие и урожайность сорго зернового. Был заложен полевой опыт, состоящий из 6 вариантов: 1) без орошения; 2) поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 80 % НВ от всходов до начала созревания (контроль, расчетная поливная норма 1 m); 3) полив уменьшенной на 20 % поливной нормой (0,8 m); 4) полив уменьшенной на 40 % поливной нормой (0,6 m); 5) дифференцированный режим орошения по фазам роста: поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 70 % НВ от всходов до фазы начала выметывания, далее не ниже 80 % НВ до начала созревания; 6) дифференцированный режим орошения по фазам роста: поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 60 % НВ от всходов до начала выметывания, далее не ниже 80 % НВ до начала созревания. Исследованиями установлено, что при орошении растения по сравнению с вариантом без орошения увеличивают линейный рост на 9-11 %, возрастает масса сухого вещества с 1 га на 47-52 %, увеличивается длина вегетации на 9 суток, что в конечном итоге сказывается на величине урожая. Более высокая урожайность зерна сорго (13,55 т/га) получена на варианте с поддержанием влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,6 м против 6,9 т/га на варианте без орошения. Урожайность увеличилась на 92,5 %. На этом варианте наиболее экономно использовалась влага, так коэффициент водопотребления был наименьшим - 452 м3/т, против 714 м3/т на варианте без орошения. Наибольшее суммарное водопотребление 6118 м3/га было на варианте с поддержанием влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,6 м, против 4928 м3/га на варианте без орошения.

Ключевые слова: сорго зерновое, режим орошения, влагообеспеченность, линейный рост, развитие, урожайность.

S. G. Balakay, A. N. Babichev

IRRIGATION REGIMES AND WATER CONSUMPTION OF GRAIN SORGHUM

The objective of the study was to improve the growing technology of grain sorghum at irrigating chernozems of the Rostov region in order to increase the yield and efficiency of reclaimed land use. For this purpose the influence of irrigation regimes and moisture availability on growth, development, and yield of grain sorghum was studied. The field experiment comprised 6 variants: 1) without irrigation; 2) maintaining soil moisture content in a soil layer of 0.6 m higher than 80 % of field capacity (FC) from emergence till the beginning of maturing (control, calculated irrigation rate, 1 m); 3) irrigation rate decreased by 20 % from the calculated irrigation rate (0.8 m); 4) irrigation rate decreased by 40 % from the calculated irrigation rate (0.6 m); 5) irrigation regime differentiated on growing phases: maintaining the soil moisture content in a soil layer of 0.6 m higher than 70 % FC from the phase of emergence till the phase of paniculation, later, up to the beginning of maturing higher than 80 % FC; 6) irrigation regime differentiated on growing phases: maintaining the

soil moisture content in a soil layer of 0.6 m higher than 60 % FC from the phase of emergence till the phase of paniculation, later, up to the beginning of maturing higher than 80 % FC. The research established that at the irrigated variants sorghum plants increased their linear growth by 9-11 % against the variants without irrigation, the amount of dry mass from 1 ha increased by 47-52 %, the duration of vegetative period prolonged by 9 days; all these ultimately affected the crop yield. The highest yield of grain sorghum (13.55 t/ha) was obtained at the variant where the moisture content in a soil layer of 0.6 m maintained higher than 80 % of FC against 6.9 t/ha at the variant without irrigation. The crop yield increased by 92.5 %. The water used most efficiently, as well. So, water consumption coefficient was the least - 452 m3/t, against 714 m3/t at the variant without irrigation. The highest total water consumption 6118 m3/ha was at the variant where soil moisture content was higher than 80 % FC in a soil layer of 0.6 m, against 4928 m3/ha at the variant without irrigation.

Keywords: grain sorghum, irrigation regime, moisture availability, linear growth, development, crop yield.

Сорго - одна из древнейших сельскохозяйственных культур. Оно занимает в мировом земледелии 70-75 млн га и находится по посевным площадям на пятом месте после пшеницы, риса, кукурузы и ячменя. Сорго -ценная пищевая и кормовая культура [1].

Сорго - уникальное злаковое растение по своим биологическим особенностям. Основными его достоинствами являются исключительная засухоустойчивость, солевыносливость, высокая продуктивность, стабильность урожаев по годам, хорошие кормовые качества [1, 2].

Сорго может произрастать на легких песчаных, тяжелых глинистых и суглинистых почвах, однако предпочитает рыхлые и хорошо проницаемые почвы. Эта культура может давать хорошие урожаи даже на засоленных почвах, выдерживая концентрацию солей до 0,6-0,8 %. Сорго оказывает фитомелиорирующее воздействие на засоленные земли.

Лучшие предшественники сорговых культур - озимые хлеба, зерновые бобовые, кукуруза на силос. Сорго можно выращивать и на постоянных участках в течение 4-6 лет. Урожай при этом не снижается [2].

Сорго является нетребовательной культурой к условиям увлажнения. В процессе эволюции у него сформировалась высокая приспособляемость к недостатку влаги и к экономному ее расходованию. Транспирационный коэффициент - 300. Сорго способно хорошо переносить продолжительные засушливые периоды [1].

Несмотря на высокую засухоустойчивость, сорго зерновое хорошо отзывается на орошение, увеличивая урожай зерна в несколько раз, особенно на плодородных структурных почвах с хорошей водоудерживающей способностью и нейтральной реакцией, что говорит о перспективности возделывания сорго на орошаемых землях. Многие ученые и практики, предполагая, что сорго является засухоустойчивой культурой, не занимались исследованиями по усовершенствованию технологии возделывания сорго зернового в условиях орошения. Поэтому поставленные на изучение вопросы режима орошения и водопотребления являются актуальными.

Исследования проводились 2011-2012 гг. в ОАО «Аксайская Нива» Аксайского района Ростовской области. Предшественник озимая пшеница. Агротехника сорго зернового при орошении была схожа с агротехникой, рекомендованной зональными системами земледелия Ростовской области. Изменения вносились лишь в технологию орошения и сроки обработки почвы в период вегетации, увеличивались дозы удобрений на планируемую урожайность до 14 т/га.

Почвы участка представлены обыкновенными черноземами. Содержание гумуса в пахотном горизонте - 3,6-4,2 %. В пахотном слое плотность сложения почвы в слое 0,6 м составляет 1,21 т/м . Гранулометрический состав почвы - тяжелый суглинок, характеризуется высокой водоудерживаю-щей способностью: наименьшая влагоемкость (НВ) в слое 0,6 м составляет 28,2 % от массы сухой почвы. Максимальная гигроскопичность в слое 0,4 и 0,6 м равна 11,1 и 10,8 % соответственно. Все это свидетельствует о благоприятных свойствах почвы для орошаемого земледелия и возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе сорго зернового.

Климат в данной зоне неустойчивый умеренно-континентальный с недостаточным увлажнением и большим притоком солнечной энергии. Предварительные расчеты показали, что среднемноголетний дефицит увлажнения для сорго зернового составляет около 220 мм для среднего года

по обеспеченности осадками. По данным метеостанции Ростовского аэропорта, находящегося на расстоянии 2,5 км от опытного участка по условиям увлажнения и температурному режиму вегетационного периода сорго

2011 год был близким к среднемноголетним показателям, выпало 238,5 мм осадков. По условиям увлажнения 2012 год был более влажный и близок к году средневлажному по обеспеченности осадками - выпало осадков 369,3 мм. Сумма температур за вегетационный период сорго составила 3070,9 в 2011 году и 3363,2°С в 2012 году. ГТК (по Селянинову) составил в 2011 и 2012 гг. соответственно 0,77 и 1,10.

Годовое испарение составляет в среднем 605 мм [3]. Продуктивные запасы влаги в слое 1,0 м (составили 137 мм) и осадки, выпавшие в 2011 и

2012 гг., не могли восполнить дефицит влаги, поэтому проводились поливы [4]. Полив осуществлялся дождевальной машиной ДДА-100 ВХ.

В связи с тем, что режим орошения сорго зернового в Ростовской области ранее не изучался, проводились исследования по изучению влияния режима орошения на рост, развитие и урожайность сорго зернового. Полевой опыт включал следующие варианты:

- вариант 1- без орошения;

- вариант 2 - поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 80 % НВ от всходов до начала созревания (контроль, расчетная поливная норма 1 т);

- вариант 3 - полив уменьшенной на 20 % поливной нормой (0,8 т);

- вариант 4 - полив уменьшенной на 40 % поливной нормой (0,6 т);

- вариант 5 - дифференцированный режим орошения по фазам роста: поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 70 % НВ от всходов до фазы начала выметывания, далее не ниже 80 % НВ до начала созревания;

- вариант 6 - дифференцированный режим орошения по фазам роста: поддержание влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 60 % НВ от всходов до начала выметывания, далее не ниже 80 % НВ до начала созревания.

Поливы на вариантах 3 и 4 проводили одновременно с поливами на варианте 2.

Поливной режим сорго зависит в первую очередь от количества осадков и времени их выпадения. Сложившийся дефицит влаги в почве восполнялся поливами. Поливной режим сорго в 2011-2012 гг. приводится в таблице 1.

Таблица 1 - Режим орошения сорго зернового, ОАО «Аксайская Нива», 2011-2012 гг.

Вариант Поливная норма, м3/га Кратность поливов, шт. Оросительная норма, м3/га

1) Без орошения - - -

2) 80 % НВ в слое 0,6 м 420 4,0 1680

3) 0,8 т 340 4,0 1360

4) 0,6 т 250 4,0 1000

5) 70-80 % НВ 500 3,0 1500

6) 60-80 % НВ 560 3,0 1680

На контроле было проведено 4 полива. Оросительная норма составила 1680 м /га. В 3 и 4 вариантах количество поливов сохранилось, однако оросительная норма снизилась от 20 % на 3 варианте до 40 % на 4 варианте. В пятом варианте уменьшилась кратность поливов до 3,0, а оросительная норма с 1680 на контрольном варианте до 1500 м /га. В шестом варианте, хотя количество поливов сократилось, но за счет большей поливной нормы (560 м /га, против 420 на контроле), необходимой для поднятия уровня увлажнения с 0,6 НВ до 1,0 НВ, оросительная норма сравнялась с показателями на контроле. Влажность почвы на вариантах поддерживалась согласно схеме опытов. При этом влажность почвы на вариантах 3 и 4 к фазе начала созревания снижалась до 70 и 60 % НВ против 80 % НВ на варианте 1 (контроль).

В опытах по изучению режима орошения высевали среднеспелый сорт Хазине 28, районированный для условий Ростовской области со средним вегетационным периодом 120-125 суток.

В посевах сорго отмечали следующие фенологические фазы роста растений: всходы, 5 листьев, 9-10 листьев, выметывание, цветение, созре-

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(11), 2013 г., [66-77] вание. Данные фенологических наблюдений приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние режима орошения на продолжительность фенологических фаз роста сорго зернового, ОАО «Аксайская Нива», среднее за 2011-2012 гг.

Вариант Продолжительность период от всходов, сут.

посев - 5 лист 9-10 выме- цвете- молоч- полное

всходы лист тыва-ние ние ная спелость созревание

1) Без орошения 11 20 47 71 93 104 115

2) 80 % НВ в слое 11 20 47 71 95 112 124

0,6 м

3) 0,8 т 11 20 47 71 95 111 122

4) 0,6 т 11 20 47 71 93 109 119

5) 70-80 % НВ 11 20 47 71 95 111 122

6) 60-80 % НВ 11 20 47 71 93 109 119

Примечание - В 2011 году посев произведен 4 мая, в 2012 году - 5 мая.

Данные таблицы 2 показывают, что продолжительность периода роста растений по фазам в начальные периоды роста была одинаковой на всех вариантах до выметывания, а затем на вариантах 2 и 3 с более высокой обеспеченностью влагой выметывание и цветение наступало на 1-2 сутки позже. Наиболее ранние сроки созревания наблюдались на варианте 1 без орошения 115, и наиболее поздние на вариантах 2 и 5 с более благоприятным режимом орошения - 124 и 122 дня.

Режим орошения оказал влияние и на линейный рост растений (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние режима орошения на динамику изменения высоты растений, ОАО «Аксайская Нива», среднее за 2011-2012 гг.

Вариант Высота растений по фазам роста, см

5 лист

1) Без орошения 12,8 51,3 104,0 119,3 122,1

2) 80 % НВ в слое 0,6 м 1 т (контроль) 12,8 51,3 116,0 133,2 135,8

3) 0,8 т 12,8 51,3 114,0 129,7 131,3

4) 0,6 т 12,8 51,3 111,0 123,4 125,5

5) 70-80 % НВ 12,8 51,3 112,0 132,1 133,9

6) 60-80 % НВ 12,8 51,3 104,0 130,5 131,8

Примечание - В скобках указано количество суток от всходов.

Данные таблицы 3 показывают, что до выметывания высота растений по вариантам опытов не различалась. После начала поливов уже в фазу выметывания на вариантах 2 и 3 растения имели высоту большую на 10-12 см по сравнению с вариантом без орошения, где она составила 104 см, а в фазу цветения соответственно на 14 см, т. е. 133,2 см против 119,3 см на варианте без орошения. От фазы цветения до созревания высота растений изменялась незначительно, за исключением варианта 5, где повышение нижнего порога увлажнения с 70 до 80 % НВ способствовало увеличению высоты растений на 20 см против 17 см на контроле.

Динамика нарастания массы растений, приведенная на рисунке 1, показывает, что масса растений начинает нарастать большими темпами после достижения площади листовой поверхности 40 тыс. м на 1 га, что по времени приходится на фазу выметывания и длится до начала цветения растений с 47 по 95 сутки от всходов и затем постепенно темпы нарастания массы уменьшаются.

21 47 71 95 106 124

Сутки от начала вегетации

вариант! Ш вариант 2 й, вариантЗ —вариант 4 —ж— вариант 5 —♦—варианте

Рисунок 1 - Динамика нарастания массы растений в зависимости от режима орошения, ОАО «Аксайская Нива», среднее за 2011-2012 гг.

Наиболее высокие показатели массы растения имели в фазу созревания. Надземная зеленая масса растений 64,45 т/га, приведенная к единой влажности (70 %) была на 2 варианте, против 42,35 т/га на варианте без орошения. Пропорционально общей массе растений изменялась и урожайность сорго. Более высокая урожайность зерна сорго 14,2 и 12,9 т/га была на варианте 2 с поддержанием влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,6 м, против 7,1 и 6,7 т/га на варианте без орошения. Урожайность увеличилась на 92,5 % (рисунок 2).

Рисунок 2 - Масса растений и урожайность зерна сорго при различных режимах орошения. ОАО «Аксайская Нива»,

среднее за 2011-2012 гг.

Снижение влагообеспеченности в вариантах 3, 4, 5 и 6 привело к снижению урожая зерна соответственно до 11,95; 8,75; 12,10 и 11,25 т/га. НСР в 2011 году составила 1,1 т/га, в 2012 году 1,2 т/га.

Анализ доли зерна в надземной массе растений показывает, что при орошении доля зерна возрастает с 15,6 % и 17,1% на варианте без орошения до 20,8 % и 21,3 % на варианте 2 соответственно.

Для расчета показателей суммарного водопотребления определялась влажность почвы на всех вариантах с различным режимом орошения перед посевом и при созревании (таблица 4).

Суммарное водопотребление складывается из запасов воды в почве, оросительной нормы и осадков. К моменту созревания влажность почвы в слое 1,0 м на варианте 1 (без орошения) и варианте 4 (0,6 т) оказалась самой низкой 14,3 и 14,9 % от абсолютно сухой почвы, т. е. приближалась к влажности завядания растений, равной 13,8 %. На этих вариантах в среднем за 2011-2012 годы из почвы использовалось 1582 и 1522 м3/га.

Осадки в период вегетации сорго выпадали неравномерно и их было недостаточно. Доля осадков от общего суммарного водопотребления составила от 54,7 % на варианте 2 до 67,9 % на варианте без орошения.

Суммарное водопотребление было наибольшим на вариантах 2 и 5 (соответственно 6118 и 5949 м /га). На варианте без орошения оно составило 4928 м /га, что связано с недостаточным количеством осадков.

Анализ эффективности использования влаги показывает, что наименьший коэффициент водопотребления 452 м /т был на варианте 2, где орошение позволило создать более благоприятные условия увлажнения для роста и развития растений и наибольший на варианте без орошения -714 м3/т.

Выводы:

- более благоприятные условия увлажнения для роста и развития растений сорго создавались на орошаемых вариантах 2, 3 и 5, где растения имели большую высоту растений на 9-11 %, зеленой массы было больше на 47-52 %, чем на варианте без орошения;

- наиболее благоприятные условия увлажнения для формирования высокой урожайности зерна сорго создаются при поддержании влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,6 м, где урожайность составила 13,55 т/га, что на 96,3 % выше, чем на варианте без орошения;

Таблица 4 - Водопотребление сорго при различных режимах орошения, слой почвы 1,0 м, ОАО «Аксайская Нива», среднее за 2011-2012 гг.

Вариант Использование влаги из почвы, м3/га Осадки Оросительная Суммар- Коэффи-

норма ное водо- циент во-

началь- влагозапасы использо- % м3/га % м3/га % потребле- допотреб-

ные, об- при созрева- вано влаги ние, м3/га ления, м3/т

щие вла- нии

гозапасы

1) Без орошения 1723 142 1582 32,1 3346 67,9 0 0,0 4928 714

2) 80 % НВ в слое 1723 631 1092 17,8 3346 54,7 1680 27,5 6118 452

0,6 м

3) 0,8 т 1723 502 1222 20,6 3346 56,4 1360 22,9 5928 496

4) 0,6 т 1723 202 1522 25,9 3346 57,0 1000 17,0 5868 671

5) 70-80 % НВ 1723 600 1123 18,9 3346 56,2 1480 24,9 5949 492

6) 60-80 % НВ 1723 925 798 13,7 3346 57,5 1680 28,8 5824 518

К

рэ У Л X

Е »

ж

у

43 X

рэ Й

Р

о о о

к

КС о я о ч о

я

43

о а\ Й о

о Й к о

43 рэ

с к

№

ю о

г

о\ —

- наибольшее суммарное водопотребление 6118 м /га было на варианте 2 с поддержанием влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,6 м, против 4928 м /га на варианте без орошения;

- более экономно влага использовалась на варианте 2, где коэффици-

33

ент водопотребления был наименьший 452 м /т, против 714 м /т на варианте без орошения.

Список использованных источников

1 Балакай, Г. Т. Вклад ФГБНУ «РосНИИПМ» в развитие орошаемого земледелия на юге России / Г. Т. Балакай // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - № 6. - С. 34.

2 Балакай, Г. Т. Орошение гарантирует стабильное производство зерна / Г. Т. Балакай, Н. И. Балакай, С. Г. Балакай // Земледелие. - 2011. -№ 5. - С. 29-31.

3 Агроклиматические ресурсы Ростовской области. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1972. - 250 с.

4 Балакай, Г. Т. Развитие мелиорации - основа стабилизации производства сельскохозяйственной продукции в России [Электронный ресурс] / Г. Т. Балакай // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. -Электрон. журн. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2011. - № 2(02). - 9 с. - Режим доступа: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec22-field6.pdf.

Балакай Софья Георгиевна - Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (ФГБНУ «РосНИИПМ»), аспирант. Контактный телефон: +7-904-509-14-35. E-mail: rosniipm@yandex.ru

Balakay Sofya Georgiyevna - Federal State Budget Scientific Establishment "Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems" (FSBSE "RSRILIP"), Postgraduate Student.

Contact telephone number: +7-904-509-14-35. E-mail: rosniipm@yandex.ru

Бабичев Александр Николаевич - кандидат сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (ФГБНУ «РосНИИПМ»), начальник отдела управления продуктивностью орошаемых агробиоценозов. Контактный телефон: 8-928-760-50-32. E-mail: BabichevAN2006@yandex.ru

Babichev Aleksandr Nikolayevich - Candidate of Agricultural Sciences, Federal State Budget Scientific Establishment "Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems" (FSBSE "RSRILIP"), Head of the Department of Productivity Management of Irrigated Agrocoenosis.

Contact telephone number: 8-928-760-50-32. E-mail: BabichevAN2006@yandex.ru