CC BY
12ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
ФОРМИРОВАНИЕ ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМА ПОЧВ АРИДНОИ ЗОНЫ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ КАРТОФЕЛЯ
Ю.И. Сухарев1, д.т.н., А.В. Шуравилин2, д.с.-х.н., Табук Мусаллам Ахмед2 1 Московский государственный университет природообустройства; 2Российский университет дружбы народов
Приведены результаты исследований питательного режима супесчаных полупустынных почв Омана при капельном орошении картофеля. Дана оценка влияния уровней увлажнения и формирования водоаккумулирующего слоя из сапропеля и бентонитовой глины на плодородие почв и экономное расходование воды.
Ключевые слова: почва, питательный режим, капельное орошение, влажность, картофель, навоз, сапропель, бентонитовая глина, урожайность.
При возделывании картофеля в Омане капельное орошение применяют на небольших площадях без научного обоснования. В то же время имеются сведения о высокой экономической и эколого-технологической эффективности капельного способа орошения картофеля [1-3]. В условиях острого дефицита влаги большое значение придают повышению влагоём-кости, особенно на лёгких почвах, путём внесения удобрений, обеспечивающих наиболее эффективное использование влаги и питательных веществ из почвы. В Омане такие работы не проводили.
Цель исследований - изучить питательный режим почв при капельном орошении картофеля, возделываемого на лёгких почвах Омана на основе оптимизации порога предполив-ной влажности почвы и создания водоаккумулирующего почвенного слоя, путём применения минеральных удобрений, сапропеля и бентонитовой глины, обеспечивающих повышение водоудерживающей способности почвы и её плодородие.
Почвы - серо-коричневые, представлены лёгкими супесями. В слое почвы 0-30 см плотность сложения составляет 1,43 г/см3, наименьшая влагоёмкость - 15,3%, содержание гумуса - 0,015%, общего азота - 0,01%, подвижного фосфора - 3,14 мг/кг и обменного калия -2-4 мг/кг почвы. Количество карбоната кальция очень высокое - более 40-50%. Реакция среды щелочная. Почвы незасолённые. Исследования проводили на землях сельскохозяйственной исследовательской станции Недж в период 2009/2010-2011/2012 гг. Схема двухфакторно-го полевого опыта при капельном орошении картофеля включала 9 вариантов: фактор А - режим предполивной влажности почвы 70% НВ (вар. 1-3), 80% НВ (вар. 4-6) и 70-80-70% НВ (вар. 7-9); фактор В - формирование водоаккумулирующего слоя: варианты 1;4;7 без водоаккумулирующего слоя, варианты 2;5;8 с водоаккумулирующим слоем из сапропеля, а варианты 3;6;9 - из бентонитовой глины. В исследованиях использовали стандартные методики. Содержание питательных элементов в почве определяли общепринятыми методами: азот легкогидролизуемый по Тюрину и Кононовой, подвижный фосфор по Олсену и обменный калий по Мачигину.
Посадку картофеля проводили по гребням по схеме 70 х 25 см, капельные трубопроводы проложены вдоль рядков через 70 см, а капельницы в рядке - через 25 см. Расход капельниц составлял 1,50 л/ч. Поливы проводились через 1-3 дня поливными нормами 90-140 м3/га. Оросительная норма в первых трех вариантах с порогом предполивной влажности почвы в течение вегетации 70% НВ изменялась от 5476 до 6184 м3/га, в вариантах с уровнем предполивной влажности 80% НВ - от 6844 до 7261 м3/га, а при дифференцированном режиме увлажнения - от 6264 до 6626 м3/га. Внесение в почву сапропеля для формирования водоаккумулирующего слоя способст-
вовало снижению затрат оросительной воды на 5,2-6,0%, а бентонитовой глины - на 4,7-5,6%.
В вариантах без формирования водоаккумулирующего почвенного слоя суммарное водопотребление картофеля в среднем за годы исследований составляет 6541; 7573 и 6997 м3/га соответственно при уровнях предполивной влажности почвы 70; 80 и 70-80-70% НВ. Увеличение влагообеспеченно-сти с 70 до 80% НВ приводит к повышению суммарного во-допотребления на 15,8%. При дифференцированном уровне 70-80-70% НВ оно снижается на 7,6% по сравнению с уровнем 80% НВ, но увеличивается на 7,0% по сравнению с уровнем 70% НВ.
Формирование водоаккумулирующего слоя способствует снижению водопотребления картофеля при всех уровнях предполивной влажности почвы. Суммарное водопотребле-ние снижается при внесении в почву сапропеля на 318-434 м3/га, или на 4,9-5,7%, а при внесении бентонитовой глины -на 288-399 м3/га, или на 4,4-5,3%. С увеличением уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80% НВ происходит большее снижение суммарного водопотребления картофеля.
Перед закладкой опыта в почву во все варианты было внесено по 50 т/га перепревшего навоза, в варианты 2; 5 и 8 дополнительно вносили по 11,43 т/га сапропеля, а в варианты 3; 6 и 9 - бентонитовую глину из расчета 200 г/растение. В почву вместе с навозом поступало азота 1340 кг/га, фосфора -100 и калия - 300 кг/га, а вместе с сапропелем было внесено 377 кг/га общего азота, в том числе 282 кг/га легкогидроли-зуемого, фосфора общего - 45, 7 кг/га, в том числе подвижного - 8,0 кг/га и 34,3 кг/га общего калия, в том числе 1,5 кг/га подвижного. В вариантах 3; 6 и 9 вместе с бентонитовой глиной в почву поступило 2,6 кг/га фосфора и 12,9 кг/га калия.
Результаты исследований показали, что при одноразовом за три года внесении в почву питательных элементов их содержание ежегодно снижалось (табл. 1).
1. Влияние удобрений на питательный режим почвы при различных уровнях увлажнения в слое 0-30 см, мг/кг
№ N легкогидролизу- Р2О5 К2О
ва- емыи
ри- 2009/ 2010/ 2011/ 2009/ 2010/ 2011/ 2009/ 2010/ 2011/
анта 2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 2011 2012
1 57,5 28,8 7,9 17,5 12,4 7,8 42,1 20,9 10,4
2 105,4 65,9 38,3 19,3 13,1 8,5 42,5 20,4 10,1
3 57,2 28,2 6,8 17,9 12,7 8,1 43,6 23,5 11,7
4 54,2 24,0 2,4 16,1 7,7 2,6 40,1 15,8 4,7
5 101,2 58,4 24,6 17,4 8,6 2,5 40,3 16,3 5,3
6 54,8 25,7 3,5 16,4 8,5 2,9 40,7 16,9 5,6
7 55,7 26,3 5,0 16,9 9,2 4,8 41,2 18,3 7,4
8 103,3 62,7 34,3 18,4 10,3 5,4 40,6 18,1 6,8
9 56,1 26,9 5,2 17,0 10,3 5,1 42,3 19,7 8,1
Так, в вариантах 1; 4 и 7, где в почву в качестве органического удобрения был внесен только навоз и в вариантах 3; 6 и 9, где в почву кроме навоза была внесена бентонитовая глина для формирования водоаккумулирующего слоя, содержание легкогидролизуемого азота в первый год исследований обеспечивало получение нормального урожая картофеля, но во второй и особенно в третий годы его содержание было низким и очень низким, что сказалось на продуктивности этой
культуры.
В вариантах 2; 5 и 8, где в почву, наряду с навозом, был внесен сапропель как органоминеральное удобрение, содержание легкогидролизуемого азота было наибольшим и почва в первый год исследований была средне обеспечена легко-гидролизуемым азотом, во второй год его содержание обеспечило получение достаточно высокого урожая картофеля, а в третий год количество азота было очень низким, особенно при повышенных режимах предполивной влажности почвы.
Почва была средне обеспечена подвижным фосфором в первый год возделывания картофеля, а во второй год - средне обеспечена в вариантах 1-3 с уровнем предполивной влажности 70% НВ, а при других режимах влажности почвы - низко обеспечена. На третий год возделывания картофеля к периоду уборки клубней содержание подвижного фосфора уменьшилось до очень низкого уровня. Содержание подвижного фосфора имело тенденцию к увеличению при внесении в почву сапропеля.
Содержание подвижного калия в почве в первый год на период уборки клубней картофеля во всех вариантах находилось на уровне средней обеспеченности. К концу второго года его количество только в вариантах 1-3 соответствовало среднему уровню обеспеченности, а к концу третьего года почва характеризовалась очень низкой обеспеченностью этим элементом, особенно в вариантах с высоким уровнем предполив-ной влажности почвы.
Таким образом, на фоне одноразового внесения в почву навоза, а также сапропеля и глины, для формирования водо-аккумулирующего слоя необходимо дополнительно применять минеральные удобрения во второй и третий годы исследований в дозах, рассчитанных по выносу питательных веществ урожаем. При этом более высокие дозы минеральных удобрений рекомендуют вносить на участках с более высоким уровнем предполивной влажности почвы.
Внесение в почву сапропеля способствовало значительному повышению содержания в почве легкогидролизуемого азота. Поэтому в вариантах с применением сапропеля в первые два года в почве содержалось достаточное количество легкогидролизуемого азота и только под урожай третьего года следует вносить азотные удобрения. По другим питательным элементам для получения высокой урожайности картофеля во второй и третий годы его возделывания необходимо дополнительное внесение минеральных удобрений, содержащих фосфор и калий. В вариантах, где использовали глину, несмотря на наличие в ней некоторого количества калия, для получения высокой урожайности картофеля во второй и третий годы требуется дополнительное внесение калийных удобрений.
Полученные данные (табл. 2) показали, что с повышением режима предполивной влажности почвы и созданием в верхнем слое почвы водоаккумулирующего слоя из природных компонентов, особенно из сапропеля, урожайность картофеля заметно увеличилась.
В среднем за годы исследований наиболее высокая урожайность картофеля получена в вариантах 5 и 8 при поддержании порога предполивной влажности на уровне 80 и 70-8070 % НВ и внесении в верхний почвенный горизонт сапропеля. Здесь урожайность картофеля была выше контроля (вар. 1) на 35,0-39,9%. При всех изучаемых режимах влажности почвы внесение в неё сапропеля приводило к увеличению урожайности картофеля на 2,0-2,5 т/га, или на 10,3-10,9%, а при внесении в почвенный слой бентонитовой глины - на 0,7-1,3 т/га, или на 3,8-5,8% по сравнению с вариантами без водоак-кумулирующего почвенного слоя. Статистическая обработка данных урожайности показала, что в среднем за три года НСР0,5 по фактору А составляет 1,54 т/га, по фактору В - 0,89 и по взаимодействию факторов - 1,82 т/га. Полученные данные свидетельствуют о достоверности и эффективности вариантов 8 и 5 с уровнем предполивной влажности 70-80-70 и 80% НВ, что подтверждается расчетами биоэнергетической и экономической эффективности капельного орошения картофеля.
2. Урожайность клубней картофеля при капельном орошении, т/га
№ варианта 2009/ 2010/ 2011/ Среднее Отклонение
2010 2011 2012 от контроля
т/га %
1 21,4 19,6 13,9 18,3 - 100
2 24,3 21,3 15,3 20,3 2,0 110,9
3 22,3 20,2 14,5 19,0 0,7 103,8
4 27,4 24,1 17,8 23,1 4,8 126,2
5 30,3 26,3 20,2 25,6 7,3 139,9
6 28,4 25,2 18,4 24,0 5,7 131,1
7 26,4 23,8 17,0 22,4 4,1 122,4
8 28,9 25,7 19,5 24,7 6,4 135,0
9 27,6 24,5 17,8 23,3 5,0 127,3
НСР05: по 1,23 1,14 0,91 1,54
фактору А
по фактору 0,78 0,55 0,46 0,89
В
по взаимо- 1,52 1,27 1,04 1,82
деиствию
факторов А
и В
Экспериментальные данные также показали, что на фоне внесения в почву минеральных добавок заметно снижаются затраты оросительной воды и коэффициент водопотребления (табл. 3).
3. Затраты оросительной воды и коэффициент водопотребления _картофеля в среднем за годы исследований_
№ ва- Ороси- Суммарное Затраты Коэффици-
рианта тельная водопо- ороситель- ент водо-
норма, требление ной воды потребле-
м3/га картофеля ния
м3/т
1 5970 6541 326,2 357,4
2 5666 6223 279,1 306,6
3 5692 6253 299,6 329,1
4 7040 7573 304,8 327,8
5 6621 7139 258,6 278,9
6 6651 7174 277,1 298,9
7 6445 6997 287,7 312,4
8 6082 6620 246,2 268,0
9 6111 6649 262,3 285,4
При всех уровнях предполивной влажности почвы внесение в почву сапропеля и бентонитовой глины в среднем снижало затраты оросительной воды, соответственно, на 14,7 и 10,7%, а коэффициент водопотребления - на 12,4 и 8,4% по сравнению с вариантами без водоаккумулирующего почвенного слоя. Следует отметить, что с увеличением уровня пред-поливной влажности почвы с 70 до 80% НВ затраты оросительной воды на единицу урожая и коэффициент водопотреб-ления картофеля увеличились, соответственно, на 6,6-7,5 и 9,1-9,2%. При этом наименьшие показатели были зафиксированы при дифференцированном режиме предполивной влажности почвы 70-80-70 и 80% НВ на фоне внесения в почву сапропеля с целью формирования водоаккумулирующего слоя. В вариантах 8 и 5 затраты оросительной воды составляли, соответственно, 246,2 и 258,6 м3/т, а коэффициент водопотребления - 268 и 278,9 м3/т. Использование бентонитовой глины для формирования водоаккумулирующего слоя повышало расход оросительной воды на 1 т урожая и значение коэффициента водопотребления в среднем на 4% по сравнению с сапропелем. Следовательно, наиболее благоприятные условия для экономного и эффективного использования воды на формирование урожая картофеля создаются при дифференцированном пороге предполивной влажности почвы 7080-70% НВ на фоне внесения в почву 11,43 т/га сапропеля раз в три года для формирования водоаккумулирующего слоя.
Таким образом, внесение в почву навоза в дозе 50 т/га раз в три года вследствие высокой его минерализации в жаркой полупустынной зоне Омана снабжает почву достаточным количеством питательных элементов в основном в первый год
возделывания картофеля и частично во второй год. Однако формирование водоаккумулирующего почвенного слоя из сапропеля повышало содержание в верхнем слое почвы доступного азота и частично фосфора, что сказывается на величине урожая картофеля. Это необходимо учитывать при планировании доз минеральных удобрений. С учетом экономного расходования оросительной воды при наименьших значениях коэффициента водопотребления картофеля наиболее благоприятные условия влагообеспеченности и питания растений достигаются при ее формировании с дифференциацией предполивной влажности почвы по межфазным периодам на
уровне 70-80-70% НВ. При этом в качестве водоаккумули-рующего слоя следует использовать сапропель, который повышает урожайность картофеля на 10-13%.
Литература
1. Андрианов А.Д., Андрианов Д.А., Костин В.И. Капельное орошение картофеля. Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России. - Волгоград: ВНИИОЗ, 2008. - С. 35-40.
2. Bisconer I. Sub-surface micro-irrigation of potatoes in Colorado / I. Bisconer. - St. Joseph, Mich, 1987. - 6 c.
3. Simmone E. Evaluation of an irrigation scheduling model for dripirri-gated potato in southern United States / E. Simmone, N. Oukrim, A. Cay-lor // Hort Science. - 2002. - Vol. 37. - N 1. - P. 104-107.
FORMATION OF THE NUTRITIVE REGIME OF SOILS IN THE ARID ZONE AT THE DROP IRRIGATION OF POTATO
PLANTS
Yu.I. Sukharev1, A.V. Shuravilin2, Tabuk Musallam Akhmed2 1Moscow State University of Environmental Engineering,ul Pryanishnikova 19, Moscow, 127550 Russia 2People's Friendship University of Russia, uL Mikluho-Maklaya 8/2, Moscow, 117198 Russia
The nutritive regime of sandy semidesert soils of Oman have been studied at the drop irrigation ofpotato plants. The effect of the levels of moistening and the formation of a water heat-sink layer composed of sapropel and bentonitic clay on the fertility of soils and the economical expenditure of water has been assessed.
Keywords: soil, nutritive regime, drop irrigation, moisture, potato, manure, sapropel, bentonitic clay, productivity.
