Эффективность сельхозпроизводства зависит от рационального использования как земельных ресурсов в целом, так и каждого участка в отдельности. В фермерских хозяйствах их площади колеблются от 100 кв. м до 40 га, в личных подсобных — от 400 кв. м до 2 га. И обычно они со сложной конфигурацией и рельефом, плюс всевозможные препятствия в виде мелколесья, дорог, линий электропередач. Все это усложняет технологию выращивания сельхозкультур, включая орошение.
Одним из главных направлений в растениеводстве, в том числе и в Саратовской области, стало возделывание зернобобовых. Они — источник растительного белка для производства пищевых продуктов, корма для скота, есть и другие направления. В семенах этих культур содержатся минеральные вещества и витамины, в них немало жира. Однако в аридных условиях нашего региона почвенная засуха прямо зависит от атмосферной и приводит к недостаточному обеспечению водой, к угнетению и снижению, а то и гибели урожая сельскохозяйственных культур — особенно влаголюбивых.
В Поволжье в комплексе агромелиоративных мероприятий по возделыванию зернобобовых режиму орошения отводится ведущая роль. Полив здесь имеет зональный характер и зависит от почвенно-гидрологических и погодных условий, метода и техники орошения. Основным способом полива при возделывании зернобобовых культур остается дождевание. А вот разработки режимов орошения зернобобовых в системе капельного орошения связаны с недостаточной изученностью и отсутствием норм и сроков полива для каждой культуры, особенно на мелкоконтурных участках. Задачей полевых опытов было отчасти восполнить этот пробел.
Капельное орошение в отношении расходов воды считается самым ресурсо- и энергосберегающим. Это экологически безопасный способ полива, хотя и наиболее автоматизированный. При таком орошении достигается серьезная экономия оросительной воды, от 50 до 80 % по сравнению с традиционным дождеванием. Трудовые затраты в этом случае падают на 60–75 %, если сравнивать с поверхностным поливом. Возможность поддержания оптимального уровня влажности почвы и снабжение питательными элементами тоже повышает урожайность.
В Поволжье оптимизация водного режима агроценозов зернобобовых стала основой для разработки режимов капельного орошения на мелкоконтурных участках. Делается это ради улучшения влагообеспеченности растений и повышения урожайности. Целью же наших исследований был подбор влаголюбивых культур и дифференцирование режимов капельного орошения по наиболее критическим по влагообеспеченности фазам их развития с назначением сроков и норм полива на мелкоконтурных участках.
Полевые опыты и лабораторные исследования по разработке технологии возделывания зернобобовых культур в системе капельного орошения на мелкоконтурных участках в Саратовской и Волгоградской областях проводили в 2021–2023 годах. Использовали наиболее влаголюбивые и востребованные культуры: сою сорта Марина, горох лущильный сорта Альфа и бобы пищевые сорта Русские черные.
Образцы для характеристики почвенного плодородия и водно-физических свойств почвы отобраны в слое 0–30 см, средний образец из 10 почвенных проб. Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом в пятикратной повторности, периодичность наблюдения 10 дней, в зависимости от изменяющихся метеоусловий. Суммарное водопотребление — по уравнению водного баланса по слоям почвы 0–50, 0–80, 0–100 см.
При возделывании зернобобовых культур принят оптимальный режим орошения, дифференцированный по глубине увлажнения и предполивному порогу влажности по схеме 70–80–70 % наименьшей влагоемкости. Расчет доз внесения минеральных удобрений проводили по результатам агрохимического анализа почвы по ГОСТ 26488-85 и 26205-91.
По итогам эксперимента мы сделали следующий вывод: в условиях засушливого Поволжья значительное повышение урожайности зернобобовых может быть достигнуто с использованием технологии, одним из элементов которой будет режим орошения, обеспечивающий достаточную влагообеспеченность растений. Оптимальным на зернобобовых для получения планируемого урожая зерна становится 70–80–70 % от наименьшей влагоемкости в корнеобитаемом слое почвы (от 10 см до метра).
В период появления всходов – начала цветения вегетационные поливы назначали при снижении влажности в 50-сантиметровом слое почвы до 70 % наименьшей влагоемкости. Во второй период (начало цветения – налив семян) предполивная влажность не опускалась ниже 80 % от наименьшей влагоемкости в слое 0–60 см. В третий период, налив семян – полная спелость, поливали при 70 % от наименьшей влагоемкости в слое 0–100 см при верхней границе 100 %. Весной провели предпосевной полив нормой 250 куб. м воды на гектар для влагозарядки почвы.
Поскольку поливной режим носил зональный характер и зависел от почвенно-гидрологических и погодных условий, для создания оптимального микроклимата орошаемого участка применяли спринклерный полив.
На посевах систематически вели наблюдения за влажностью почвы. Перед севом она составила в пахотном слое 70 % наименьшей влагоемкости, в подпахотном — 75 %, в метровом этот показатель оказался на уровне 70 %. Вместе с ростом и развитием растений в период ветвления влажность достигала 59 % наименьшей влагоемкости в расчетном слое почвы 0–50 см. Уровень увлажнения обеспечил водоснабжение растений в период формирования 1–5 листьев за счет почвенных влагозапасов и атмосферных осадков.
В июне в фазу ветвления ‒ начала цветения влажность почвы стала значительно ниже рекомендованных значений. Первый вегетационный полив на экспериментальном участке проводили при фактической влажности почвы 62 % от наименьшей влагоемкости, это и обусловило большую поливную норму капельного орошения — 400 куб. м на гектар.
Величина расчетной поливной нормы при капельном орошении зависит от размеров контура увлажнения, который определяется главным образом водно-физическими свойствами почвы. При таком поливе вода из источника практически без потерь поступает к растению, причем сразу в корневую систему, обеспечивая лучшее увлажнение только того объема, где сосредоточен максимум корней. Процесс увлажнения почвы при капельном орошении легко управляем.
В целом своевременные управленческие решения при выращивании сельхозкультур дают сокращение расхода воды на полив, экономию минеральных удобрений, химических средств защиты растений без потери урожая и как результат — повышение урожайности от 10 до 25 %.
Гидротермический коэффициент в Поволжье для периода вегетации гороха ГТК = 0,8; бобов ГТК = 0,7; сои ГТК = 0,7.
Анализ поливного режима показывает, что оросительные нормы зернобобовых на капельном орошении заметно больше по сравнению с дождеванием, но регулярная подача воды непосредственно в корнеобитаемый слой обеспечила более высокую урожайность по сравнению с дождеванием и контрольным вариантом.
В течение вегетации сои провели четыре полива. Системой капельного орошения — нормой 1,75 тыс. куб. м/га, дождеванием — 1,15 тыс. куб. м/га. Общая влагообеспеченность агроценоза сои за период вегетации с учетом атмосферных осадков составила 3,17 тыс. куб. м/га при капельном орошении и 2,57 тыс. куб. м/га — при дождевании.
Полив гороха по вегетации провели три раза: капельным орошением — 1,25 тыс. куб. м/га, дождеванием — 850 куб. м/га. Общая влагообеспеченность агроценоза за вегетацию с учетом атмосферных осадков составила при капельном орошении — 2,67 тыс. куб. м/га, при дождевании — 2,27 тыс. куб. м/га.
В период вегетации бобов было три полива: каплей — нормой 1,25 тыс. куб. м/га, дождеванием — 850 куб. м/га. Общая влагообеспеченность агроценоза этой культуры за период вегетации, с учетом атмосферных осадков, составила: при капельном орошении — 2,67 тыс. куб. м/га, при поливах дождеванием — 2,27 тыс. куб. м/га.
Величина суммарного водопотребления варьировала в большом диапазоне в зависимости от погодных условий, биологических и морфологических особенностей зернобобовых культур и заданного предполивного нижнего порога влажности.
По-разному сложился на зернобобовых максимальный коэффициент водопотребления: соя на капельном орошении — 654 куб. м/тонна, дождевание — 595,4 куб. м/тонна; горох — 802 куб. м/тонна и 619 куб. м/тонна, бобы — 1,32 тыс. куб. м/тонна и 1,07 тыс. куб. м/тонна. Коэффициенты использования оросительной воды у сои, гороха и бобов тоже неодинаковы: у бобов — 0,162 при капельном орошении, 0,24 при дождевании, а у гороха — 0,26 и 0,43, у сои — соответственно 0,15 и 0,16.
Наибольшая биологическая урожайность сои составила 4,8 тонны на гектаре при капельном орошении, гороха — 3,67 т/га при дождевании, у бобов наилучший урожай 2,11 т/га получен при капельном орошении.
Дифференцированный подход к срокам и нормам поливов при капельном орошении и дождевании заметно повышает биологический урожай в сравнении с контрольными вариантами без орошения в среднем на 27 %. Комплексный анализ материала, полученного в результате наших исследований, позволяет говорить о том, что такой подход к орошению при поддержании заданного уровня предполивной влажности почвы в критические периоды развития зернобобовых на мелкоконтурных участках дает возможность сократить расход воды и оптимизировать поливные нормы. Если конкретно, при повышении влажности почвы с 70 до 80 % снижается поливная норма на 30 %, уменьшаются продолжительность и количество поливов. Режим орошения с поддержанием влажности почвы 70 % в период всходов, 80 % в фазе начала образования бобов и 70 % в фазе технической спелости становится оптимальным для получения стабильно высоких урожаев зерна зернобобовых культур с хорошим качеством.
Дифференцированное капельное орошение, а также полив дождеванием с назначением норм и сроков поливов по предполивной влажности, позволяют увеличить урожайность посевов зернобобовых, которая для сои на капельном орошении составила 4,84 т/га и при дождевании 4,36 т/га, а также соответственно: гороха — 3,32 т/га и 3,67 т/га, бобов — 2,02 т/га и 1,96 т/га. Это значительно выше, чем на контроле.
Полученные коэффициенты водопотребления и использования оросительной воды подтверждают перспективность возделывания зернобобовых в сухостепной зоне Поволжья как на капельном орошении, так и при дождевании на мелкоконтурных участках. Выращивание зернобобовых культур с применением капельного орошения на мелкоконтурных участках или полях с неправильной конфигурацией, не позволяющей установить стационарные дождевальные машины, увеличивает коэффициент земельного использования, а это дает дополнительную продукцию.
Вера Кижаева, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела комплексной мелиорации и экологии Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации
Саратовская область
Фото автора