Перспективы использования гидрогеля в земледелии центрального предкавказья

УДК 54:631

перспективы использования гидрогеля в земледелии центрального предкавказья

Е.И. ГОДУНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора

B.Н. ГУНДЫРИН, аспирант

C.Н. ШКАБАРДА, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь

Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии

E-mail: sniish@mail.ru

Резюме. В трёхфакторном опыте на обыкновенном черноземе проведено сравнительное изучение эффективности применения различных доз гидрогеля Ритин-10 под вторую после пара озимую пшеницу, которая в Ставропольском крае занимает около 0,5 млн га и больше всего страдает от недостатка влаги. Схема опыта предусматривала определение влияния двух способов заделки гидрогеля (в слой 20...22 см при традиционной отвальной вспашке и на 10.12 см при мелкой обработке) в дозах 100, 200 и 300 кг/га на фоне NfS0P60K60 и без удобрений. В результате двухлетних исследований установлено, что увеличение глубины заделки гидрогеля имело значение в более засушливых условиях 2012 г., в то время как в менее экстремальном 2013 г. воздействие этого фактора было несущественным. Гидрогель в дозах 200 и 300 кг/га в условиях Центрального Предкавказья оказывает положительное влияние на накопление продуктивной влаги в почве, предохраняя её от испарения. В зависимости от варианта запасы влаги в метровом слое на различных этапах развития озимой пшеницы на 4,2.105,0% превышали величину этого показателя в контроле (без гидрогеля). Улучшение водообеспеченности посевов способствовало повышению эффективности вносимых удобрений (N60P60KfS0), увеличению урожайности второй озимой пшеницы на 3,3... 6,3 ц/га, или на 13,0.24,9%. Совместное применение гидрогеля и удобрений (N60P60K60) обеспечило увеличение продуктивности посевов на 8,1...17,4 ц/га, или 31,9.68,6%. Кроме того, использование гидрогеля приводило к повышению качества зерна. Так, содержание сырой клейковины в зависимости от года исследований и варианта возрастало на 0,2.3,6%. В результате двух лет исследований установлена положительная роль высоких доз (200 и, особенно, 300 кг/га) гидрогеля при возделывании озимой пшеницы второй культурой после пара в условиях недостаточного увлажнения Центрального Предкавказья.

Ключевые слова: гидрогель, продуктивная влага, урожайность, полное минеральное удобрение, отвальная вспашка, мелкая обработка, качество зерна.

Стабильность производства зерновой продукции на юге России зависит главным образом от погодных условий. Основные факторы, ограничивающие урожаи зерна на Ставрополье, - аридность климата, которая усиливается в последние годы, и частые засухи [1]. Каждый второй год в крае засушлив, один раз в пять лет отмечаются сильные, в десять-пятнадцать лет - очень сильные засухи. Характерны для региона также двух и трёхгодичные засухи, которые наиболее значительно подрывают зерновое производство. На Ставрополье, как и в Среднем Заволжье [2], величина урожая практически более чем на 2/3 зависит от погодных условий. В связи с количеством выпадающих осадков урожайность озимой пшеницы в крае варьировала от 10,4... 11,4 ц/га в 1975 и 1979 гг. до 39,5 ц/га в 2011 г., или более чем в 3 раза. Для того, чтобы улучшить водный режим, снизить зависимость урожайности возделываемых культур от особенностей погодных условий используют такие агротехнические приемы, как парование, снегозадержание, обработка почвы, способствующая снижению ее плотности и улучшению впитывания выпадающих осадков, мульчирование поверхности почвы

для уменьшения испарения влаги, а также мероприятия по улучшению структурности почвы и повышению водо-

Влага, мм 140

120 100 80 60 40 20

3

л

0 о. н

I

о

I

ф

.

ю о

5

л

§

.

н X

о

I

ф

.

ю о

5

л

§

.

н

I

о

¡S

ф з Ф

а а 0

Ю н ю

О X о SOS

> Jt ^

100

200

300

Влага, мм 140

120

100

80

60

40

20

0

Доза гидрогеля, кг/га

а)

л о о. 1- X ф о. ID Л о о. н X ф о. ID Л о о. н X ф о. ID Л о о. н X ф о. ID

X О X О X О X О

о о о о

X > X > X > X >

100

200

300

Доза гидрогеля, кг/га б)

Рисунок. Влияние гидрогеля на запасы продуктивной влаги в посевах озимой пшеницы Багира по озимой пшенице в кущение на фоне Ne0Pe0Ke0 в 2013 г.: а) при отвальной вспашке (20...22 см); б) при мелкой обработке (10...12 см): Q - 0-10 см,  - 10-20 см,  - 20-50 см, Щ] - 50-100 см.

0

0

прочности почвенных частиц (использование органических удобрений и полимеров-структуров).

Для улучшения водного режима почв применяют и различные сильнонабухающие полимерные гели, которые успешно используют в Англии, Германии, США, Канаде, Австралии, Судане и др. В нашей стране работы с такими соединениями проводили еще в прошлом веке [3...5 и др.] и продолжаются до сих пор [6...9 и др.]. В Ставропольском крае в зоне неустойчивого увлажнения изучение эффективности сильнонабухаю-щих полимерных гидрогелей на примере Ритина-10 началось в 2011 г.

Цель наших исследований заключается в определении целесообразности применения гидрогеля в полевом севообороте на обыкновенном черноземе. В задачи исследований входил поиск оптимальной дозы гидрогеля и способа его заделки в почву, а также изучение влияния полимера на эффективность удобрений.

Условия, материалы и методы. В первой (2011 г.) и второй (2012 г.) закладках опыта гидрогель Ритин-10 в количестве 100, 200 и 300 кг/га, как и полное минеральное удобрение в дозе ^0Р60К60, вносили под отвальную вспашку на 20.22 см и мелкую обработку на 10. 12 см сразу после уборки предшественника - озимой пшеницы, возделываемой по пару, в июле месяце. Дозы были выбраны на основе анализа эффективности гидрогеля в различных регионах с учетом совмещения двух условий - меньшие затраты на приобретение и высокая эффективность. Так, на обыкновенных черноземах Ворошиловоградской области положительный эффект был получен от внесения любых доз полимера в диапазоне от 100 до 300 кг/га, однако наибольшая прибавка урожая озимой пшеницы (9,5 ц/га) и кукурузы на силос (57,3 ц/га) установлена от применения 300 кг/ га [10]. В то же время в более засушливых условиях Калмыкии оптимальная доза гидрогеля составляла 700 кг/га [7].

В опыте возделывали озимую пшеницу сорта Ба-гира. Посевы этой культуры, размещаемые во втором поле после пара, особенно остро испытывают дефицит влаги, при этом на их долю в Ставрополье приходится около 30% от общей площади возделывания озимой пшеницы. Поэтому гидрогель вносили именно под указанную культуру.

Известно, что 1 г используемого гидрогеля удерживает около 300 мл воды - это нижний предел для полимеров такого типа. Причем он не теряет свои ценные свойства после многократного высушивания-набухания или промораживания-оттаивания [6], что делает его привлекательным для использования в земледелии южных регионов.

Результаты и обсуждение. Как показали двухлетние исследования, гидрогель в дозах 200 и 300 кг/га оказывает положительное влияние на запасы продуктивной влаги на всех изучаемых этапах развития озимой пшеницы (кущение, колошение, полная спелость). Прирост продуктивной влаги в метровом слое почвы в фазе кущения озимой пшеницы составил в зависимости от обработки почвы в 2012 г. 23.35%, в 2013 г. - 13.23% (см. рисунок).

В фазе колошения в 2012 г. запасы влаги в слое 0.100 см были значительно (в 1,5-2,5 раза) меньше, чем в период кущения озимой пшеницы. Это было связано с погодными условиями апреля, когда за весь месяц выпало лишь 13 мм осадков, что составляет 24,5% от нормы, в то время как среднемесячная температура воздуха на 5,80 (или 67%) превышала среднемноголет-

нее значение (1930-1961 гг.). ГТК в апреле равнялся 0,3, что характерно для сильной засухи. В мае сумма осадков была также незначительной - 38 мм, или 54,3% от нормы, среднемесячная температура на 3,20С превышала многолетнее значение, а ГТК в первой декаде мая составлял 0,1, во второй - 0,3 (выпало всего 6 мм осадков, или 26% от нормы при превышении температуры на 4,50С, или на 29,6%).

В контрольных вариантах, как и на значительной территории Ставропольского края, в метровом слое почвы в этот период количество продуктивной влаги находилось на критическом и близком к этому уровню (40.42 мм на фоне мелкой и 43,8.52,1 мм - по отвальной обработке), при котором объявляется чрезвычайная ситуация по почвенной засухе. При внесении гидрогеля в зависимости от его дозы по отвальной вспашке без удобрений запасы влаги были больше на 13,8.43,7 мм, или 26,4.83,8%. На фоне мелкой обработки действие гидрогеля было еще более значительным: содержание продуктивной влаги в разных вариантах возрастало на 21,4.44,1 мм, или на 51.105% к контролю (42,0 мм).

При внесении ^0Р60К60 на фоне гидрогеля запасы продуктивной влаги в метровом слое были выше, чем в удобренном контроле ^60Р60К60 без гидрогеля), по отвальной вспашке в зависимости от дозы полимера на 20,2.41,6 мм, или 46,1.95%, после мелкой обработки - на 19,3.39,6 мм, или 48,2.99,0%. С увеличением дозы гидрогеля прирост влаги был выше, максимальный в опыте эффект наблюдали при внесении Ритина в количестве 300 кг/га.

В 2013 г. апрель также выдался засушливым с недобором осадков 37% и полным отсутствием осадков в первой декаде мая. Одновременно этот период характеризовался повышенными температурами воздуха: в апреле на 1,40С, в первой декаде мая - на 4,30 больше среднемноголетних значений. Во второй декаде мая (в фазе колошения) выпало 52 мм осадков, что в 2,3 раза превосходит норму. В этих условиях на VIII этапе органогенеза озимой пшеницы запасы продуктивной влаги в метровом слое при внесении 200 и 300 кг/га гидрогеля превышали контрольные значения (77,1.71,5 мм) на фоне отвальной вспашки на 8,4 и 12,4 мм, или 10,9 и 16,1%, по мелкой обработке - на 9,2 и 11,3 мм, или 12,9 и 15,8%. На удобренном фоне превышение запасов продуктивной влаги было более значимым - при отвальной вспашке 13,5 (200 кг/га гидрогеля) и 22,6 мм (300 кг/га), или 28,2 и 47,3% к соответствующему контролю, на фоне мелкой обработки - 11,7 и 17,9 мм, или 21,5 и 33,0%. Таким образом, разница в запасах продуктивной влаги в метровом слое между вариантами с полимером и контролем в более благоприятных условиях мая 2013 г. была меньше, чем в 2012 г. Это позволяет сделать предварительный вывод о повышении эффективности гидрогеля в накоплении влаги при ухудшении условий увлажнения: он удерживает воду от испарения.

В фазе полной спелости (XII этап органогенеза) в 2012 г. и 2013 г. выпали хорошие осадки, и запасы продуктивной влаги в метровом слое в вариантах с полимером в 2012 г. в зависимости от обработки и дозы гидрогеля были выше, чем в контроле (без Ритина-10), на 4,2.31,4 мм, или 4,8.30,6%. В 2013 г. это превышение в вариантах с 200 и 300 кг/га гидрогеля на фоне отвальной вспашки (20.22 см) составило 4,9 и 15,8 мм, или 4,2 и 13,5%, по мелкой обработке (10.12 см) - 17,5 и 20,1 мм, или 18,7 и 21,4%.

Таблица 1. влияние гидрогеля и удобрений на урожайность второй озимой пшеницы Багира при различных способах основной подготовки почвы

Вид обработ-клубни Доза Доза удо- Урожайность, Прибавка в среднем за 2 года

гидрогеля, кг/га брений, кг д.в./га ц/га от гидрогеля от удобрений

2012 г. 2013 г. ц/га % ц/га %

Отвальная 0 - 16,6 34,1

вспашка, 20.22 N^0 21,1 46,4 8,4 33,1

см 100 17,5 33,2 - -

N Р К 60 60 60 22,3 44,6 -0,3 0,9 8,1 31,9

200 18,8 38,6 3,3 13,0

300 N Р К 60 60 60 24,9 20,4 53,0 43,0 5.2 6.3 15,4 24,8 10,3 35,9

Мелкая обработка, 10.12 см 0 100 N Р К 60 60 60 ^0Р60К60 27,4 14.8 18,6 15.9 58,2 35.7 46.8 37,0 9,0 1,2 26,6 4,7 11,1 7,4 35,0 29,2

200 N Р К 60 60 60 19,9 17,4 48.2 40.3 1,4 3,6 4,3 14,2 7,6 28,7

300 N Р К 60 60 60 22,5 19,4 52,9 43,8 5,0 6,3 15,3 24,9 8,8 30,4

НСР N Р К 60 60 60 25,1 1,97 57,9 4,34 8,8 26,9 9,9 31,3

Количество продуктивной влаги в вариантах с внесением удобрений было на 6,1.36,8% меньше, чем без их применения. Это связано с более мощным развитием растений и увеличением потребления влаги.

Улучшение водообеспеченности посевов отразилось и на величине урожайности. В 2012 г. наиболее высокий прирост урожая (3,8.4,6 ц/га без удобрений и 6,3.6,5 ц/га на удобренном фоне) был отмечен при использовании наибольшей дозы гидрогеля (300 кг/га). Внесение 100 кг/га Ритина оказалось неэффективным, так как прибавка урожая составила лишь 0,9 и 1,2. 1,3 ц/га соответственно при НСР=1,97 ц/га (табл. 1).

В 2013 г. малые дозы гидрогеля (100 кг/га) оказались также неэффективными, а в вариантах с использованием 300 кг/га полимера дополнительно к контролю на фоне отвальной вспашки было получено 8,9 (без удобрений) и 11,8 (на удобренном фоне) ц/га, или 26,1 и 25,4% соответственно (Р. = 63,1 при Р л _ =

' ' * факт ' ^ табл 0,95

2,5). При мелкой обработке прирост урожайности составил 8,1 и 11,1 ц/га, или 22,7 и 23,7% соответственно (НСР=4,34 ц/га).

В среднем за 2 года прибавка урожайности второй после пара озимой пшеницы от внесения 200 и 300 кг/ га гидрогеля по отвальной вспашке без удобрений составила 3,3 и 6,3 ц/га, или 13,0 и 24,8%, по мелкой обработке - 3,6 и 6,3 ц/га, или 14,2 и 24,9%, на удобренном фоне - 5,2 и 9,0 ц/га, или 15,4 и 26,6% и 5,0 и 8,8 ц/ га, или 15,3 и 26,9% соответственно. Применение удобрений в зависимости от дозы гидрогеля (0.300 кг/ га) на фоне отвальной вспашки обеспечило эффект на уровне 8,1...11,1 ц/ га (31,9.35,9%), после мелкой обработки - 7,4.9,9 ц/ га (28,7.31,3%). Причем наибольшим он оказался в вариантах с повышенными дозами гидрогеля (200 и 300 кг/га).

Самый значительный прирост урожайности второй озимой пшеницы к абсолютному контролю зафиксирован при совместном внесении удобрений и гидрогеля: в среднем за 2 года на фоне отвальной вспашки 8,1.17,4 ц/га (31,9.68,6%), после мелкой обработки - 8,8.16,2 ц/га (34,8.64,3%).

В жестком по метеоусловиям 2012 г. отвальная вспашка была эффективнее, чем мелкая обработка

(Рфакт=29,7 при Ртабл 0,95=4,°).

В более благоприятном 2013 г. действие фактора обработки оказалось несущественным (Рфает=2,8 при Р к =3,9). акт

табл 0,95

Анализ структуры урожая свидетельствует о положительном влиянии гидрогеля и удобрений на длину колоса (табл. 2), которая в зависимости от варианта на фоне отвальной вспашки увеличивается на 0,7.1,1 (на неудобренном фоне) и 0,4.1,3 см (при внесении удобрений), при мелкой обработке - на 0,5.1,0 и 0,3.0,7 см соответственно (НСР=0,29). Причем более существенное воздействие на ее величину

оказали удобрения (Рфакт = 163,8 при ¥табл. 0,95=4,0).

Число колосков в колосе в вариантах со вспашкой увеличилось под влиянием гидрогеля в зависимости от дозы на 1,6.3,1 шт., удобрений - на 1,0.2,3 шт. (НСР=1,05), на фоне мелкой обработки - соответственно на 0,7.1,8 и 0,3.1,4 шт.

Число зерен в колосе в зависимости от способа обработки возросло от применения гидрогеля на 1,6.13,0, удобрений - на 2,3.10,0 шт. (НСР=4,90). Масса зерна с 1 колоса под влиянием гидрогеля увеличилась в зависимости от обработки и дозы полимера на 0,05.0,31 г. Внесение удобрений способствовало росту величины этого показателя на 0,06. 0,47 г (НСР=0,21 г).

Применение гидрогеля и удобрений способствовало формированию зерна более высокого качества. Увеличение количества сырой клейковины от использо-

Таблица 2. структура урожая второй озимой пшеницы в 2012 г. 0 закладка)

Вид обра- Доза гидрогеля, кг/га Доза удобрений, кг/га Длина Число в колосе, шт. Масса зерна с 1 колоса, г

ботки колоса, см

д.в. колосков зерен

Отвальная 0 - 5,5 13,5 25,4 0,79

вспашка, ^0Р60К60 60 60 60 6,8 15,8 35,4 1,08

20.22 см 100 6,2 15,1 32,0 0,84

N Р К 60 60 60 6,7 16,6 35,4 1,03

200 6,4 16,3 33,4 1,01

N Р К 60 60 60 6,9 17,6 39,6 1,24

300 6,6 16,6 38,4 1,10

N Р К 60 60 60 7,0 17,6 40,7 1,34

Мелкая об- 0 5,7 15,2 31,3 0,91

работка, 6,4 16,1 34,6 1,03

10.12 см 100 6,2 15,9 32,9 0,97

^0Р60К60 6,5 16,4 36,1 1,03

200 6,3 16,7 34,9 1,09

N Р К 60 60 60 6,9 17,0 40,9 1,34

300 6,7 17,0 38,1 1,02

N Р К 60 60 60 7,3 18,4 44,1 1,49

НСР 0,29 1,05 4,90 0,21

вания полимера в зависимости от обработки в 2012 г. составило 0,2...2,6%, в 2013 г. - 0,8....3,6%, от удобрений - 0,4.2,6 и 1,1.3,2% соответственно.

Выводы. Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о положительном влиянии внесения 200 и 300 кг/га гидрогеля Ритин-10 на содержание в почве продуктивной влаги на основных этапах развития озимой пшеницы (IV, VIII, XII) при ее размещении

Литература.

1. Желнакова Л.И., Антонов С.А. Методическое пособие по корректировке систем земледелия в связи с региональным изменением климата (на примере Ставропольского края. Михайловск, 2011. 50 с.

2. Терентьев О. В. Агроэкологические и экономико-энергетические основы оптимизации полевых севооборотов в Среднем Заволжье: автореф. дисс. д-ра с.-х.н. Кинель, 2007. 46 с.

3. Сильнонабухающие полимерные гидрогели - новые влагоудерживающие почвенные добавки / К.С. Казанский, Г.В. Ракова, Н.С. Ениколопов, О.А. Агафонов, И.А. Романов, И.Б. Усков // Вестник с.-х. науки. 1988. № 4 (380). С. 125-133.

4. Михайлина В.И. Применение полимеров в сельском хозяйстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1973.

5. Матошко И.В. Полимеры на службе сельского хозяйства. Минск: Урожай, 1984. 190 с.

6. Данилова Т.Н., Козырева Л.В. Возможности использования гидрогелей для управления водообеспеченностью полей // Плодородие. 2008. № 6. С. 24-25.

7. Янов В. И. Возделывание полыни эстрагонной с применением гидрогеля для получения эфирных масел // Земледелие. 2010. № 1. С. 31-32.

8. Кузин Е.Н., Арефьев А.Н. Влияние полимерной мелиорации и удобрений на структурное состояние чернозема выщелоченного и урожайность // Земледелие. 2013. № 2. С. 12-14.

9. Шилов А., Плотников А., Тарабаев В. Влияние системы удобрений и сильнонабухающего полимерного гидрогеля на урожайность пшеницы // Главный агроном. 2013. № 2. С. 15-17.

10. Полякова Е.Ю. Полимеры повышают плодородие эродированных почв//Земледелие. 1978. № 5. С. 34-35.

второй культурой после пара, что приводит к увеличению урожайности и улучшению качества зерна. При этом способ заделки гидрогеля (отвальная вспашка на 20.22 см или мелкая обработка на 10.12 см) имел существенное значение лишь в более засушливом 2012 г. В вариантах с указанными дозами гидрогеля (200 и 300 кг/га) отмечен рост эффективности полного минерального удобрения ^60Р60К60).

PROSPECTS OF USE OF HYDROGEL FOR AGRiCULTURE OF THE CENTRAL CiSCAUCASiA Godunova E.I., Gungyrin V.N., Shkabarda S.N.

Stavropol Research iinstitute of Agriculture Russian Academy of Agricultural Sciences

Summary. In the three-factor experiment on common chernozem a comparative study of the efficacy of different doses of hydrogel Rita -10 under the second winter wheat, which occupies the Stavropol region of about 0.5 million hectares and most suffer from lack of moisture. Influence of method of sealing-off of hydrogel was studied: more deep - in a layer 0-22 see at the traditional turn ploughing and shallow on 10-12 see. As a result of two years of research found that most seeding depth Hydrogel was in more arid environments 2012, while the less extreme 2013 year impact of this factor was irrelevant. Hydrogel in doses 200 and 300 kg/ga in the conditions of Central Predkavkaz'ya render positive influence on the accumulation of productive moisture in soil, protecting it from evaporation. Depending on a variant the supplies of moisture in a meter layer on the different stages of development of the second winter wheat on 4,2-105,0% exceeded a control value (without a hydrogel). The improvement of water supply of sowing was instrumental in the increase of efficiency top-dressed (N60P60K60), increase of the productivity of the second winter wheat on 3,3-6,3 c/ga or 13,0-24,9%. Joint application of Hydrogel and fertilizer (N60P60K60) provides increased productivity the second winter wheat on 8.1 -17.4 kg/ha or -68.6 31.9%. Application of Hydrogel leads and improve the quality of the grain: crude gluten content depending on the year of studies and options increased to 0.2 -3.6%. Thus, as a result of two years of researches the positive role of more high doses (200 and, especially, 300 kg/ga) of hydrogel is set at till of the second winter wheat in the conditions of the insufficient moistening of Central Predkavkaz'ya. Keywords: hydrogel, productive moisture, yield, a complete fertilizer, moldboard plowing, fine processing, grain quality.

УДК 633.111.1»321»

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАя ЗЕРНА СИБИРСКИх

сортов яровой мягкой пшеницы в условиях континентального климата западной СИБИРИ

И.Е. ЛИХЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, директор

B.В. СОВЕТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

C.И. АНОСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Н.Н. ЛИХЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией

СибНИИРС Россельхозакадемии

E-mail: lihenko@mail.ru

Резюме. Исследования проводили с целью оценки урожайных свойств сибирских сортов яровой мягкой пшеницы и изучения закономерностей формирования урожая зерна, а также основных элементов его структуры в условиях лесостепи Западной Сибири. В 2009-2012 гг., различающихся по тепло- и влагообеспеченности, по типу конкурсного сортоиспытания осуществляли полевые эксперименты с сортами Новосибирская 15 и Памяти Вавенкова (раннеспелые), Новосибирская 29 и Новосибирская 31 (среднеранние), Новосибирская 44, Новосибирская 18 и Омская 33 (среднеспелые). Продолжительность вегетационного периода изученных сортов варьировала от 59 (Новосибирская 15 в засушливом 2012 г.) до