Способ комбинированного внутрипочвенного орошения мелкосемянных сельскохозяйственных культур
METHOD FOR COMBINED SUBSURFACE IRRIGATION OF SMALL-SEEDED CROPS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть применено в мелиорации, в частности при выращивании мелкосемянных сельскохозяйственных культур, таких как репа, редька, редис, свекла, морковь, пастернак, сельдерей, щавель, салат, петрушка, укроп и др.
Известен внутрипочвенный способ полива посредством конденсации парообразной влаги из почвенного воздуха, при котором в почве происходит охлаждение насыщенного воздуха до определенной температуры (температуры точки россы), в результате чего содержащийся в нем водяной пар насыщает воздух до 100% и дальнейшее охлаждение вызывает конденсацию водяных паров на почвенных частицах. (Григоров М.С, Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 6,7)
Известен внутрипочвенный способ полива путем регулирования уровня грунтовых вод, при котором поверхность грунтовых вод искусственно поддерживается на небольшой глубине от поверхности почвы, а влага капиллярной каймы энергично расходуется растениями и с поверхности почвы (Григоров М.С., Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 8).
Известен машинный способ внутрипочвенного полива, основанный на механизированной подаче воды на заданную глубину одновременно с рыхлением (Григоров М.С., Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 37).
Известен внутрипочвенно-кротовый способ полива, основанный на применении искусственных кротовин, устраиваемые механизированным способом, для подачи воды в почву. (Григоров М.С., Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 33)
Известен внутрипочвенно-капельный способ полива, при котором вода подается в корнеобитаемый слой почвы с помощью трубок небольшого диаметра со встроенными в них капельницами, контролирующие поток воды и распространяется по капиллярам к корням растений (Григоров М.С., Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 51).
За прототип выбран внутрипочвенный способ полива по трубкам, включающий подачу оросительной воды по внутрипочвенным трубам-увлажнителям и распространение ее в почве восходящим потоком под действием капиллярных сил непосредственно в корнеобитаемый слой (Григоров М.С., Внутрипочвенное орошение, учебное пособие, Москва, 1983 г., стр. 3, 4, 15).
Общей особенностью известных способов внутрипочвенного орошения является наличие верхнего подсушенного слоя почвы (4-5 см), способствующего улучшению аэрация почвы, благодаря которому активизируются жизнедеятельность азотофиксирующих бактерий, в результате чего повышается урожайность сельскохозяйственных культур. Однако этот подсушенный слой почвы создает существенные сложности для одновременного прорастания семян мелкосемянных культур. Существует так же критический период у растений, когда происходит максимальное водопотребление, в значительной степени формирующий урожай. Например, у овощных культур это период от цветения до начала плодообразования. В это время создание благоприятного микроклимата в посевах только за счет внутрипочвенного орошения будет недостаточным.
Задача - разработка комбинированного способа внутрипочвенного орошения для повышения урожайности мелкосемянных сельскохозяйственных культур.
Технический результат - получение максимальной одновременной всхожести семян и возможность регулирования микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур в период максимального водопотребления для повышения их урожайности.
3
3
3
Технический результат достигается способом внутрипочвенного орошения по трубкам, включающем подачу оросительной воды по внутрипочвенным трубам-увлажнителям, распространение ее в почве восходящим потоком под действием капиллярных сил непосредственно в корнеобитаемый слой, при котором в последующие 48 часов после посева семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур осуществляют единоразовый полив дождеванием нормой 50 м/га для получения максимальной одновременной всхожести семян, затем проводят 1-3 полива дождеванием нормой до 50 м/га каждый в период максимального водопотребления растений для создания благоприятного микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур. Способом внутрипочвенного орошения по трубкам, при котором проведение от 1 до 3 поливов дождеванием нормой до 50 м/га каждый для создания благоприятного микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур в период максимального водопотребления растений устанавливается в зависимости от продолжительности и интенсивности атмосферной засухи.
Существенными признаками, влияющими на достижение заявленного технического результата, являются:
3
- единоразовый полив дождеванием нормой 50 м/га в последующие 48 часов после посева семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур для получения максимальной одновременной всхожести семян;
3
- проведение 1-3 поливов дождеванием нормой до 50 м/га каждый в зависимости от продолжительности и интенсивности атмосферной засухи в период максимального водопотребления растений для создания благоприятного микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Известно, что семена мелкосемянных сельскохозяйственных культур высевают на глубину до 4 см, то есть в 4-5 см зону, которая из-за особенностей внутрипочвенного способа полива является подсушенной. В результате этого, прорастание семян из-за недостатка влаги становится затруднительным, а в наихудшем случае - невозможным.
Посев семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур обычно проводят в конце мая - начале июня, когда температура воздуха и почвы уже довольно высока, поэтому нахождение семян в подсушенной почве более 48 часов может привести к существенному снижению их всхожести.
3
Таким образом, при проведении единоразового полива дождеванием поливной нормой 50 м/га в последующие 48 часов после посева семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур в верхнем слое почвы (4-5 см), создаются благоприятные водно-воздушные условия для одновременного прорастания семян без снижения их всхожести из-за чрезмерного иссушения.
Известно, что при сильной атмосферной засухе (высокая температура и низкая влажность воздуха, особенно во время суховеев), даже при относительно высокой влажности почвы, интенсивность транспирации (испарение влаги с поверхности листа) может превысить скорость поступления воды из почвы через корневую систему в растение. В результате чего содержание воды в тканях растений снижается ниже оптимального уровня и начинается депрессия фотосинтеза. Депрессия фотосинтеза у большинства мелкосемянных сельскохозяйственных культур начинается при +18…28°С.
Регулирование микроклимата в посевах приобретает особую важность в период максимального водопотребления растений, так как в этот период у растений проходит процесс образования цветков или плодов, от степени успешности которого зависит будущая урожайность.
3
В этих условиях весьма эффективным оказывается внутрипочвенный способ полива в сочетании с проведением 1-3 поливов дождеванием нормой до 50 м/га для увлажнения листьев растений и поверхности почвы. В результате чего происходит охлаждение листового аппарата и приземного слоя воздуха, а так же повышение влажности воздуха в посевах, в сочетании с оптимальной обеспеченностью влажности почвы, что способствует значительному улучшению физиологических процессов в растениях, благодаря которому повышается урожайность мелкосемянных сельскохозяйственных культур.
Примеры конкретного выполнения.
В период с 2017 г. по 2018 г. на базе УНПЦ «Горная Поляна» Волгоградского ГАУ на опытном участке внутрипочвенного орошения были отработаны все элементы заявленной технологии комбинированного внутрипочвенного орошения мелкосемянных сельскохозяйственных культур на примере редьки сорта «Зимняя круглая черная», моркови сорта «Самсон» и столовой свеклы гибрида «Пабло F1» на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья. Для этого были поставлены 2 полевых опыта, цель которых заключалась в следующем: в первом - получение максимальной одновременной всхожести семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур, а во втором - создание благоприятного микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур в период максимального водопотребления растений.
Система внутрипочвенного орошения на опытном участке представляла собой сеть перфорированных увлажнителей из полиэтиленовых труб, уложенных на расстоянии 1,2 м друг от друга на глубину 0,4 м с экраном из полиэтиленовой пленки снизу и сверху по всей их длине. Смонтированная система включала в себя бак-смеситель для приема воды от гидранта существующей оросительной сети, создания напора 0,5…0,6 м, внесения удобрений и подачи воды в распределительную сеть и далее к увлажнителям. А от увлажнителей оросительная вода по почвенным капиллярам восходящим потоком поступала к корням растений.
В первом полевом опыте определяли рациональную поливную норму для единоразового послепосевного полива дождеванием, который при внутрипочвенном орошении позволяет создать благоприятные водно-воздушные условия в верхнем слое почвы (4-5 см) для обеспечения максимального одновременного прорастания семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур.
Контролем служил вариант только внутрипочвенного полива без дождевания.
Заявленная производителем лабораторная всхожесть семян редьки и свеклы составляла 98%, а моркови - 99%. Однако в полевых условиях всхожесть семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур почти всегда меньше лабораторной на 4…7 и более %.
Полученная всхожесть семян исследуемых мелкосемянных сельскохозяйственных культур по вариантам опыта показана в таблице 1.
3
3
3
В результате было установлено, что единоразовый полив дождеванием поливной нормой 40 м/га в сочетании с внутрипочвенным орошением обеспечил получение одновременной всхожести семян исследуемых культур, посеянных на глубину 3…4 см, в среднем за 2017 - 2018 гг. равной 73,4…75,6%. С увеличением поливной нормы до 50 м/га всхожесть семян значительно возросла и составила 93,1…94,1%. Дальнейшее увеличение поливной нормы до 60 м/га не привело к возрастанию числа проросших семян. На вариантах, где полив осуществлялся только внутрипочвенным орошением, всхожесть семян составила 52,5…56,6%.
3
Таким образом, наиболее рациональной поливной нормой для полива дождеванием при внутрипочвенном орошении с целью создания благоприятных водно-воздушных условий верхнего слоя почвы (4-5 см), при которой обеспечивается максимальное одновременное прорастание семян мелкосемянных сельскохозяйственных культур, является 50 м /га.
Во втором полевом опыте для каждой культуры было выделено по 2 участка: на первом проводились только внутрипочвенные поливы, а на втором - внутрипочвенные в сочетании с поливами дождеванием, которые поддерживали благоприятный микроклимат в посевах в период максимального водопотребления исследуемых мелкосемянных сельскохозяйственных культур.
На оба варианты опыта были внесены расчетные дозы удобрений под планируемую урожайность свеклы и редьки 60 т/га и моркови 70 т/га.
Посев семян исследуемых мелкосемянных культур каждый год проводили в течение 1-2 дней в период с 31 мая по 2 июня. Глубина заделки семян составляла 3…4 см.
Количество поливов при внутрипочвенном орошении и дождевании напрямую зависело от обеспеченности осадками и температуры воздуха. По гидротермическому коэффициенту Г.Т. Селянинова, показывающему уровень влагообеспеченности территории по соотношению суммы осадков к сумме температур воздуха, период вегетации растений с 31 мая по 30 сентября в 2017 году был сухой (ГТК=0,47), а в 2018 году -острозасушливый (ГТК=0,22).
На всем протяжении вегетации редьки, свеклы и моркови с помощью внутрипочвенного способа полива поддерживался режим орошения с дифференцированным предполивным порогом влажности почвы 75-85-75%НВ в активном слое почвы 0,5 м с изменением интенсивности орошения в 3 межфазных периода: «посев - начало плодообразования», «плодообразование - техническая спелость», «техническая спелость - уборка».
Необходимое количество поливов дождеванием для создания благоприятного микроклимата в посевах полностью зависело от продолжительности и интенсивности атмосферной засухи в период максимального водопотребления мелкосемянных сельскохозяйственных культур. Полив дождеванием назначали при продолжительном отсутствии атмосферных осадков в сочетании с установлением температуры воздуха в посевах свыше 25°С и скорости ветра более 5 м/с.
Для проведения поливов дождеванием предлагается использовать прицепной штанговый опрыскиватель, заправленный оросительной водой, так как данное оборудование легкодоступно и имеется почти в каждом хозяйстве. В наших опытах использовался прицепной штанговый опрыскиватель ОП-2500 серии "АГРО".
Пример 1. Редька сорта «Зимняя круглая черная».
Для максимального одновременного прорастания семян редьки в последующие 48 часов после посева на обоих вариантах опыта был проведен единоразовый полив дождеванием поливной нормой 50 м /га, который в среднем за 2017 - 2018 гг. обеспечил всхожесть семян 93,1% (таблица 1).
Поливной режим редьки при поливе только внутрипочвенным орошением в 2017 г. и 2018 г. показан в таблице 2.
3
3
3
В среднем за два года исследований режим орошения редьки с дифференцированной предполивной влажностью почвы 75-85-75%НВ обеспечивался проведением 3-х внутрипочвенных поливов поливной нормой 143 м/га в межфазный период "посев - начало плодообразования", 22-х поливов по 86 м /га каждый в период "плодообразование - техническая спелость" и 8-и поливов поливной нормой 143 м/га в период "техническая спелость - уборка".
3
Таким образом, за вегетационный период редьки общее количество поливов составило 34 ед., а количество оросительной воды - 3515 м/га.
Поливной режим редьки при внутрипочвенном орошении в сочетании с дождеванием показан в таблице 3.
3
3
Создание благоприятного микроклимата в посевах в период максимального водопотребления редьки в среднем за 2017 - 2018 гг. потребовало, помимо внутрипочвенных поливов, проведение 2-х поливов дождеванием поливной нормой 50 м/га, в результате общее количество поливов, с учетом внутрипочвенных, выросло до 36 ед., а оросительная норма - до 3615 м/га.
Урожайность редьки по вариантам опыта показана в таблице 4.
В среднем за 2017 - 2018 гг. урожайность редьки при поливе только с помощью внутрипочвенного орошения составила 61,4 т/га, а при сочетании внутрипочвенных поливов с дождеванием - 69,0 т/га. Таким образом, создание благоприятного микроклимата в посевах редьки в период максимального водопотребления среднем за 2017 - 2018 гг. способствовало получению прибавки урожайности 7,7 т/га или 12,5%.
Пример 2. Морковь сорта «Самсон».
3
В опыте с морковью для максимального одновременного прорастания семян на обоих вариантах опыта так же был проведен 1 полив дождеванием поливной нормой 50 м/га в последующие 48 часов после посева, который обеспечил всхожесть семян моркови в среднем за 2 года исследований 94,1% (таблица 1).
Поливной режим моркови только при внутрипочвенном орошении в 2017 г. и 2018 г. показан в таблице 2.
3
3
На варианте опыта с морковью было проведено 3 и 7 внутрипочвенных поливов поливной нормой 143 м/га в первый и третий период роста и развития растений соответственно. Во второй межфазный период было проведено 19 внутрипочвенных поливов по 86 м/га.
3
За период вегетации моркови в общей сложности было проведено 30 поливов с оросительной нормой 3114 м/га.
Поливной режим моркови при внутрипочвенном орошении в сочетании с дождеванием показан в таблице 3.
3
3
На варианте опыта с сочетанием внутрипочвенного орошения и дождевания моркови в среднем за 2 года исследований помимо внутрипочвенных поливов было проведено 3 полива дождеванием по 30 м/га для поддержания благоприятного микроклимата в посевах в период максимального водопотребления, в результате чего общее количество поливов, включая внутрипочвенные, увеличилось до 33 ед., а оросительная норма - до 3204 м/га.
Урожайность моркови по вариантам опыта показана в таблице 4.
Средняя урожайность моркови в нашем опыте при внутрипочвенном орошении составила 71,6 т/га, а при комбинированном способе полива - 80,9 т/га. Следовательно, прибавка урожайности при поддержании благоприятного микроклимата в посевах в период максимального водопотребления в среднем за 2017 - 2018 гг. составила 9,3 т/га или 13,0%.
Пример 3. Столовая свекла гибрида «Пабло F1».
3
В исследованиях 2017 - 2018 гг. со столовой свеклой на обоих вариантах опыта был проведен единоразовый полив дождеванием поливной нормой 50 м/га в последующие 48 часов после посева семян, благодаря которому всхожесть семян составила в среднем 93,6% (таблица 1).
Поливной режим свеклы при поливе только внутрипочвенным орошением в 2017 г. и 2018 г. показан в таблице 2.
В посевах свеклы в среднем за 2017 - 2018 гг.поддержание предполивного порога влажности почвы 75-85-75%НВ обеспечивалось проведением 2-х и 7-и внутрипочвенных поливов по 143 м /га в первый и третий межфазный период соответственно и 17-и поливов поливной нормой 86 м /га во второй.
3
Общее количество поливов свеклы составило 27 ед., оросительная норма - 2799 м/га.
Поливной режим свеклы при внутрипочвенном орошении в сочетании с дождеванием показан в таблице 3.
3
3
В посевах свеклы в среднем за 2017 - 2018 гг. благоприятный микроклимат обеспечивался проведением 3-х поливов поливной нормой 40 м/га в сочетании с внутрипочвенными поливами. Таким образом, вместе с поливами внутрипочвенным орошением общее количество поливов выросло до 30 ед., а оросительная норма - до 2919 м /га.
Урожайность свеклы по вариантам опыта показана в таблице 4.
В опыте со свеклой средняя урожайность при внутрипочвенном способе орошения составила 60,8 т/га, а при комбинированном - 68,8 т/га. Таким образом, прибавка урожайности столовой свеклы при поддержании благоприятного микроклимата в посевах в период максимального водопотребления в среднем за 2 года полевых опытов составила 8,0 т/га или 13,2%.
Следовательно, заявленный способ комбинированного внутрипочвенного орошения, в сравнении с только внутрипочвенным поливом мелкосемянных сельскохозяйственных культур на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья за 2 года производственной проверки в 2017 - 2018 гг. позволил получить:
3
- максимальную одновременную всхожесть семян при проведении единоразового полива дождеванием поливной нормой 50 м/га в последующие 48 часов после посева семян на примере редьки, моркови и столовой свеклы, которая в среднем составила 93,1%, 94,1% и 93,6% соответственно;
- возможность регулирования микроклимата в посевах в период максимального водопотребления исследуемых мелкосемянных культур, позволяющего повысить урожайность редьки на 7,7 т/га или 12,5%, моркови на 9,3 т/га или 13,0% и столовой свеклы на 8,0 т/га или 13,2%.