CC BY
32
РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК 633.11: 631.423.2
Расход влаги при возделывании озимой пшеницы по различным предшественникам в южной зоне Ростовской области
Алабушев Андрей Васильевич, член-корреспондент РАН, зав. отделом, Янковский Николай Григорьевич, доктор с.-х. наук, вед. научный сотрудник, Овсянникова Галина Владимировна, кандидат с.-х. наук, вед. научный сотрудник, Попов Алексей Сергеевич, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией, Сухарев Александр Александрович, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зерновъх культур имени И.Г. Калиненко», г. Зерноград, Ростовская область, Россия
E-mail: [email protected]
В статье представлены результаты изучения водного режима почвы и использования почвенной влаги озимой пшеницей при возделывании по предшественникам черный пар и кукуруза на силос в южной зоне Ростовской области. Основным источником влагообеспеченности озимой пшеницы являются осадки, поэтому был проведен анализ метеорологических условий за 2004-2013 гг. Водный режим растений озимой пшеницы за годы исследований складывался под влиянием различной влагообеспеченности. За вегетационный период (сентябрь-июнь) потребность пшеницы в воде на 82% обеспечивалась осадками. Количество выпадающих осадков лишь три года из десяти на 100% удовлетворяло потребностям растении в воде. Коэффициент влагообеспеченности растений озимой пшеницы в разные годы колебался по предшественнику черный пар от 0,67 до 1,41 ед., по предшественнику кукуруза на силос - от 0,56 до 1,28 ед. Лучшие условия влагообеспеченности по предшественнику черный пар способствовали получению стабильно высоких урожаев зерна - 4,79-7,00 т/га в зависимости от года исследований. Урожайность зерна озимой пшеницы по предшественнику кукуруза на силос не превышала 4,24-5,31 т/га, что связано с более низкой влагообеспеченностью растений в данном варианте. Валовой расход влаги растениями озимой пшеницы по предшественнику черный пар составил в среднем 419 мм, что на 62 мм больше, чем по предшественнику кукуруза на силос. Суммарный расход влаги на единицу урожая (774 м 3/т) по предшественнику черный пар был ниже на 15%, чем по предшественнику кукуруза на силос (909 м3/т). Доля атмосферных осадков в общем расходе воды озимой пшеницей составляла от 70 до 87%, соответственно почвенной влаги от 30 до 13% в зависимости от предшествующей культуры.
Ключевые слова: осадки, потребность в воде, озимая пшеница, влагообеспеченность, предшественник, урожайность, расход влаги
Рациональное использование запасов влаги почвы было и остается актуальным направлением в решении вопросов эффективности земледелия. Показатели влагообеспеченности позволяют установить, насколько почва обеспечена влагой для произрастания той или иной культуры. В целом по стране только 40% пахотных земель обеспечено влагой, 20% - находится в условиях неустойчивого увлажнения и 40% - в засушливой зоне [1].
Основное водоснабжение сельскохозяйственных культур обеспечивают атмосферные осадки. Наиболее эффективными в зоне недостаточного увлажнения являются
осадки, время выпадения которых совпадает с наибольшей потребностью растений во влаге. Эта потребность в различные периоды развития неодинакова. Однако для нормального роста и развития растений требуется их бесперебойное снабжение водой. Поэтому, чтобы правильно оценить условия увлажнения, необходимо знать не только наибольшую, но и общую потребность растений в воде за весь вегетационный период [2].
Изучение вопросов накопления, сохранения и эффективного использования продуктивной влаги в почве при условиях изменяющегося климата было и остается актуальным при разработке элементов техноло-
гий возделывания сельскохозяйственных культур в зоне недостаточного увлажнения.
Цель исследований - изучение водного режима почвы и использования почвенной влаги озимой пшеницей в южной зоне Ростовской области.
Материал и методы. Исследования проведены на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института зерновых культур имени И.Г. Калиненко (ВНИИЗК) в 2004-2013 гг. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный карбонатный тяжелосуглинистый мощный, обладающий значительной порозностью, аэрацией, газообменом, водопроницаемостью и влагоемкостью. Краткая агрохимическая характеристика опытного участка в слое почвы 0-20 см: рНсол. - 7,0-7,1; СаСОз - 2,2%; гумус - 3,6%; фосфора подвижного - 20,7; калия обменного - 335 мг/кг почвы. Климат южной зоны Ростовской области характеризуется полузасушливым жарким летом и умеренно мягкой зимой. Сумма положительных температур за период вегетации составляет в среднем более 3400°С, среднегодовая температура воздуха + 9,7°С [3].
Среднемноголетнее количество осадков за год составляет 582,4 мм, за вегетацию озимой пшеницы 479,5 мм, с большим колебанием по годам. Гидротермический коэффициент равен 0,8. Продолжительность безморозного периода составляет 180-200 дней. Среднесуточная температура воздуха самого
холодного месяца января - 5°С. Среднесуточная относительная влажность воздуха составляет 73%.
Изучали влияние предшественников на влагообеспеченность и водопотребление озимой пшеницы в полевом севообороте. Предшественники озимой пшеницы - черный пар и кукуруза на силос. Исследования проводили по общепринятым методикам [4, 5]. Технология возделываемых культур соответствовала зональным системам земледелия для южной зоны Ростовской области. Анализ метеорологических условий (метеостанция «Зерноград») в годы проведения исследований позволил определить вклад осадков во влагообеспеченность периодов вегетации озимой пшеницы. Расчет потребности растений в воде выполняли по А.М. Алпатьеву [6], коэффициента влаго-обеспеченности - по М.К. Каюмову [1].
Результаты и их обсуждение. На величину урожайности озимой пшеницы оказывают влияние многие факторы, при этом немаловажную роль в условиях неустойчивого увлажнения южной зоны Ростовской области играют запасы влаги в почве и количество выпадающих осадков.
Потребность растений озимой пшеницы в воде в течение вегетации в южной зоне Ростовской области составляла за осенний период 183,1 мм (сентябрь-октябрь), за апрель-июнь - 401,9 мм и за сентябрь-июнь -585,0 мм (табл. 1).
Таблица 1
Потребность озимой пшеницы в воде по месяцам вегетации (метеостанция «Зерноград», 2004-2013 гг.)
Месяц, период Среднесуточный дефицит влажности воздуха, Сумма дефицитов влажности воздуха, мм (Yd) Потребность растений в воде, мм (Е = 0,65 Yd)
м/бар мм
Сентябрь 8,8 6,6 198,5 129,0
Октябрь 3,6 2,7 83,2 54,1
Сентябрь-октябрь 6,2 4,7 281,7 183,1
Апрель 5,7 4,3 128,9 83,8
Май 9,1 6,8 210,9 137,1
Июнь 12,4 9,3 278,6 181,1
Апрель-июнь 9,1 6,8 618,4 401,9
Сентябрь-июнь 7,9 5,9 900,0 585,0
В среднем за годы изучения коэффициент обеспеченности осадками в зависимости от суммы осадков и среднесуточного дефицита влажности воздуха был в интервале от 0,3 8 (апрель-июнь) до 0,46 (сентябрь-октябрь) и
удовлетворял потребностям растений озимой пшеницы во влаге меньше, чем наполовину (табл. 2). Потребность растений в воде за весь вегетационный период (сентябрь-июнь) удовлетворялась осадками на 82%.
Таблица 2
Обеспеченность осадками вегетационного периода (среднее 2004-2013 гг.)
Показатель Период вегетации
сентябрь - октябрь апрель - май апрель - июнь сентябрь - июнь
Сумма осадков, мм 84,6 84,9 152,8 482,0
Потребность растений в воде, мм 183,1 220,9 401,9 585,0
Коэффициент обеспеченности осадками 0,46 0,38 0,38 0,82
Запас влаги в метровом слое почвы к посеву озимой пшеницы колебался в зависимости от года исследований от 1,1 до 101,4 мм по предшественнику кукуруза на силос и от 0,9 до 121,7 мм по предшественнику черный пар (табл. 3). Ко времени активной весенней вегетации содержание продуктивной влаги в метровом слое составляло 125,5157,3 мм по предшественнику черный пар и 110,3-148,1 мм по предшественнику кукуруза на силос. Потребность в воде растений озимой пшеницы за период вегетации (сентябрь-июнь) составляла от 465,7 до 741,1 мм. Количество выпадающих осадков лишь три года из десяти удовлетворяло потребностям растений на 100%. Коэффициент обеспеченности осадками по годам колебался от 0,52 (2007 г.) до 1,17 (2004 г.). Высокая влагообес-печенность растений озимой пшеницы (коэффициент влагообеспеченности 1,00-1,41) по предшественнику черный пар наблюдалась семь лет из десяти. В отдельные годы (2004, 2006, 2010) осадки в июне увеличивали остаточные запасы влаги в метровом слое почвы и способствовали повышению влаго-обеспеченности. Однако эти осадки не увеличивали урожайность, т.к. они носили ливневый характер и выпадали в конце вегетации, что приводило к полеганию растений и «стеканию» зерна. По предшественнику кукуруза на силос влагообеспеченность растений озимой пшеницы (0,56-1,28) была меньше, чем по предшественнику черный пар (0,67-1,41). В среднем за годы изучения
растения озимой пшеницы по предшественнику черный пар были обеспечены влагой на 100 %, по предшественнику кукуруза на силос - только на 89%.
Урожайность зерна озимой пшеницы по предшественнику черный пар составила в среднем 5,56 т/га. Пять лет из десяти урожайность озимой пшеницы по черному пару (5,62-7,00 т/га) превышала среднемноголет-нюю величину и пять лет она была ниже ее (4,12-4,87 т/га) (табл. 4). По предшественнику кукуруза на силос средний уровень урожайности озимой пшеницы составил 4,24 т/га, что на 24% меньше, чем по предшественнику черный пар. Всего три года по этому предшественнику урожайность была выше среднемноголетней - 5,16, 4,44 и 5,31 т/га, три года на уровне среднемноголетней - 4,12-4,44 т/га и четыре года ниже средней 2,54-3,63 т/га. Четыре года из десяти анализируемых лет по предшественникам черный пар и кукуруза ни силос урожайность озимой пшеницы была практически на одном уровне (разница 8-15%). В остальные шесть лет отличия в урожайности достигали от 0,79 до 2,76 т/га, или от 19 до 43%. Лучшие условия влагообеспеченности по предшественнику черный пар способствовали получению стабильно высоких урожаев зерна озимой пшеницы.
Валовой расход влаги растениями озимой пшеницы по предшественнику черный пар составил в среднем 419 мм, что на 62 мм больше, чем по предшественнику
кукуруза на силос. Однако суммарный расход влаги на единицу урожая (774 м3/т) по предшественнику черный пар был ниже на 15%, чем по предшественнику кукуруза
на силос (909 м /т). В отдельные годы расход влаги между предшественниками был или на одном уровне, или увеличивался по предшественнику кукуруза на силос на 78%.
Таблица 3
Влагообеспеченность растений озимой пшеницы при возделывании по различным предшественникам (сентябрь-июнь 2004-2013 гг.)
Год опыта Запас влаги в слое почвы 0-100 см к севу, мм Потребность в воде, мм Осадки, мм Коэффициент обеспеченности осадками (Ко) Коэффициент влагообеспеченности, по предшественникам (К), ед.
черный пар кукуруза на силос черный пар кукуруза на силос
2004 113,6 50,1 465,7 544,1 1,17 1,41 1,28
2005 76,9 30,2 621,3 556,6 0,90 1,02 0,94
2006 115,6 67,1 509,6 563,6 1,11 1,33 1,24
2007 104,4 33,9 693,4 357,7 0,52 0,67 0,56
2008 121,7 8,9 502,1 383,7 0,76 1,01 0,78
2009 97,4 19,1 587,1 491,2 0,84 1,00 0,87
2010 121,2 101,4 602,9 601,8 1,00 1,20 1,17
2011 91,6 5,0 502,2 429,9 0,86 1,04 0,87
2012 81,5 1,1 741,1 499,9 0,67 0,78 0,68
2013 100,9 48,6 624,8 391,3 0,63 0,79 0,70
Среднее 102,5 36,5 585,0 482,0 0,82 1,00 0,89
Таблица 4
Расход влаги и урожайность озимой пшеницы при возделывании по различным предшественникам
Год опыта Валовой расход влаги в слое почвы 0-100 см, мм Суммарный расход влаги, м3/т Урожайность, т/га Урожайность, % от среднего (2004-2013 гг.)
1* 2 1 2 1 2 1 2
2004 409 353 585 832 7,00 4,24 126 100
2005 378 357 788 1407 4,79 2,54 86 60
2006 398 342 822 831 4,84 4,12 87 97
2007 368 298 594 845 6,2 3,53 112 83
2008 410 297 841 704 4,87 4,22 88 100
2009 436 359 682 988 6,39 3,63 115 86
2010 569 552 1012 1071 5,62 5,16 101 116
2011 393 312 752 702 5,23 4,44 94 105
2012 438 357 1062 1072 4,12 3,33 74 79
2013 393 338 602 636 6,53 5,31 117 125
Среднее 419 357 774 909 5,56 4,24 100 100
*1 - предшественник черный пар; 2 - предшественник кукуруза на силос
В среднем за десять лет черный пар был обеспечен влагой на 100%. Предыдущими исследованиями в 80-х годах в нашей зоне была установлена тесная корреляционная связь между осенними (до посева) запасами продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см и урожаем озимой пшеницы как по пару (г = 0,77), так и по непаровым предшественникам (г = 0,82). С весенними запасами такая связь была слабой по пару г = 0,24, а по непаровым предшественникам г = 0,51 [7]. В связи с изменившимися погодными условиями, а именно перераспределением весенне-летних и осенне-зимних осадков за годы изучения связь между урожаем озимой пшеницы и запасами влаги в метровом слое почвы осенью и весной несколько изменилась [8]. Так, зависимость урожайности озимой пшеницы от осенних и весенних запасов продуктивной влаги была практически одинаковой. Корреляционная зависимость урожайности озимой пшеницы по предшественнику черный пар от осенних запасов влаги составляла г = 0,33, а от весенних - г = 0,36. По предшественнику кукуруза на силос также была установлена средняя корреляционная зависимость между урожаем и осенними (г = 0,50) и весенними (г = 0,48) запасами продуктивной влаги. Доля осадков в общем расходе влаги за период вегетации озимой пшеницы составляла от 70 до 87%, соответственно доля почвенной влаги была от 13 до 30% в зависимости от предшественника.
Заключение. В южной зоне Ростовской области за период 2004-2013 гг. растения озимой пшеницы за вегетационный период были обеспечены осадками на 82%. По предшественнику черный пар коэффициент влагообеспеченности растений озимой пшеницы в среднем составлял 1,0 ед., что способствовало получению стабильно высоких урожаев зерна - 4,79-7,00 т/га в зависимости от года исследований. Урожайность зерна озимой пшеницы по предшественнику кукуруза на силос была ниже и составляла 4,24-5,31 т/га, что, связано с более низкой
влагообеспеченностью растений (коэффициент влагообеспеченности 0,89 ед). Суммарный расход влаги на единицу урожая по предшественнику черный пар (774 м /т) был ниже на 15 %, чем по предшественнику кукуруза на силос (909 м3/т).
Учитывая перераспределение осадков и степень их влияния на урожайность озимой пшеницы, можно сделать вывод, что основная доля во влагообеспеченности растений принадлежит осадкам, выпадающим в течение вегетационного периода. Доля осадков в общем расходе влаги за период вегетации озимой пшеницы составляла от 70 до 87%, соответственно доля почвенной влаги была от 13 до 30% в зависимости от предшествующей культуры.
Список литературы
1. Каюмов М.К. Справочник по программированию урожаев. М.: Россельхозиздат, 1977. 188 с.
2. Грибкова Н.Г. Повышение урожайности путем эффективного использования осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 94 с.
3. Гриценко А.А. Агрометеорологические условия в Зерноградском районе Ростовской области (1930-2002 гг.). Ростов н/Д.: ЗАО «Книга», 2005. 80 с.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: ИД Альянс, 2011. 6-е изд., стереотип. 352 с.
5. Практикум по агрохимии под ред. академика РАСХН В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
6. Алпатьев А.М. Влагооборот культурных растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 248 с.
7. Бельтюков Л.П. Рекомендации к планированию урожаев сельскохозяйственных культур в южной зоне Ростовской области. п. Рассвет: Ротапринт НПО «Дон», 1990. 20 с.
8. Попов А.С., Янковский Н.Г., Овсянникова Г.В., Сухарев А.А., Кравченко М.Е. Особенности погодных условий в южной зоне Ростовской области // Зерновое хозяйство России. 2012. №3. С. 56-59.
The consumption of moisture at cultivation of winter wheat on different predecessors in the southern zone of the Rostov region
Alabushev A.V., corresponding member of the Russian Academy of Sciences, head of department,
Jankowski N.G., DSc in agriculture, leading researcher, Ovsyannikova G.V., PhD in agriculture, leading researcher, Popov A.S., PhD in agriculture, head of laboratory, Sukharev A.A., PhD in agriculture, senior researcher
I. G. Kalinenko All-Russian Research Institute of Grain Crops, Zernograd, Russia
The article presents the results of a study of soil water regime and use of soil moisture by winter wheat at the cultivation on such predecessors as black fallow and maize for silage in the southern zone of the Rostov region. The main source of winter wheat water supply is precipitation; therefore an analysis of meteorological conditions for 2004-2013 was carried out. Water regime of plants of winter wheat during years of research developed under the influence of different moisture supply. During the growing season (September-June) the demand of wheat in water provided with precipitation for 82%. The amount of precipitation satisfies the 100% needs in water only three years out of ten. The coefficient of moisture supply of winter wheat plants in different years varied on black fallow predecessor from a 0.67 to 1.41 units and on corn for silage predecessor from a 0.56 to 1.28. Best conditions of moisture supply on the predecessor black fallow promote to obtaining high grain yields - 4.79...7.00 t/ha depending on the year of studies. Grain yield of winter wheat on the corn predecessor did not exceed a 4.24. 5.31 t/ha which is associated with a lower supply of plants in this variant. Gross consumption of moisture by plants of a winter wheat on black fallow predecessor averaged 419 mm that is 62 mm higher than on corn for silage predecessor. The total consumption of water per unit of crop (774 m3/t) for the black fallow predecessor was 15% lower than for the corn for silage predecessor (909 m3/t). The proportion of precipitation in the total water consumption of winter wheat ranged from 70 to 87%: of soil moisture from 30% to 13% respectively depending on the previous crop.
Key words: precipitation, water demand, winter wheat, moisture supply, predecessor, yield, consumption of moisture
References
1. Kayumov M.K. Spravochnik po prog-rammirovaniyu urozhaev. [Reference on crop programming]. Moscow, 1977. 188 p.
2. Gribkova N.G. Povyshenie urozhaynosti putem effektivnogo ispol'zovaniya osadkov. [Increase of productivity through effective use of rainfall]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1969. 94 p.
3. Gritsenko A.A. Agrometeorologicheskie usloviya v Zernogradskom rayone Rostovskoy oblasti (1930-2002 god). [Agrometeorological conditions in Zernogradskiy district of Rostov region (1930-2002 year)]. Rostov n/D: CJSC "Book", 2005. 80 p.
4. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy). [Methods of field experience (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow: publishing house Alliance, 2011. 6-e Izd., stereotype. 352 p.
5. Praktikum po agrokhimii pod red. Aka-demika RASKhN V.G. Mineeva. [Workshop on agricultural chemistry under the editorship of academician of the RAAS V. G. Mineev]. Moscow: publishing house of Moscow State University, 2001. 689 p.
6. Alpat'ev A.M. Vlagooborot kul'turnykh rasteniy. [The hydrologic cycle of cultivated plants]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1954. 248 p.
7. Bel'tyukov L.P. Rekomendatsii kplaniro-vaniyu urozhaev sel'skokhozyaystvennykh kul'tur v yuzhnoy zone Rostovskoy oblasti. [Recommendation on planning of agricultural crops in the southern zone of the Rostov region]. p. Rassvet.: Rotaprint NGO "Don", 1990. 20 p.
8. Popov A.S., Yankovskiy N.G., Ovsyannikova G.V., Sukharev A.A., Kravchenko M.E. Osobennosti pogodnykh usloviy v yuzhnoy zone Rostovskoy oblasti. [Features of weather conditions in the southern zone of the Rostov region]. Zernovoe khozyaystvo Rossii, 2012. no. 3. pp. 56-59.
