CC BY
9ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
УДК 633.491:631.67
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ В ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ОМАНА
Н.Н. Бушуев1, к.б.н., А.В. Шуравилин2, д.с.-х.н., Табук Мусалем Ахмед2 1МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2Российский университет дружбы народов
Установлено, что формирование водоаккумулирующего слоя из сапропеля и голубой глины обеспечивает уменьшение числа поливов и оросительной нормы, а также способствует снижению водопотребления картофеля. Выявлено, что при повышении уровня влагообеспеченности с 70 до 80% НВ урожайность картофеля увеличивается на 26,2%. Доказано, что внесение сапропеля приводит к увеличению урожайности на 11-13%, а голубой глины - на 4-5%.
Ключевые слова: капельное орошение, сапропель, голубая глина, картофель, водопотребление, урожайность.
При орошении картофеля в Омане используют в основном дождевание и полив по бороздам. Капельное орошение применяют на небольших площадях без научного обоснования. В то же время многочисленные исследования[1-3] свидетельствуют о высокой экономической и экологической эффективности капельного орошения, при котором обеспечивается экономия оросительной воды. В связи с острым дефицитом водных ресурсов разработка технологии капельного орошения картофеля на легких почвах Омана с созданием водоаккумулирующего слоя, повышающего водоудерживающую способность почв, является актуальным направлением научных исследований.
Цель исследований - разработать научно обоснованную водосберегающую технологию капельного орошения картофеля, возделываемого на легких полупустынных почвах Омана на основе создания водоаккумулирующего слоя с использованием минеральных добавок, обеспечивающих повышение влагоемкости почвы.
Методика. Исследования проводили в 2009-2012 гг. на землях сельскохозяйственной исследовательской станции Нежд, расположенной в центре плато Нежд, в южной части провинции Дофар. За период вегетации температура воздуха составляла 24,1-24,7 °С при среднемноголетней 24,3°С. Осадков за декабрь - апрель выпадало 4,1-5,8 мм при норме 4,5 мм. Дефицит естественного увлажнения по годам исследований изменялся в пределах 1400,9-1446,2 мм и мало отличался от среднемноголетнего показателя.
Почвы - полупустынные серо-коричневые целинные, представлены легкими супесями, ограничено пригодные для сельскохозяйственного использования. Плотность сложения в слое почвы 0-30 см - 1,42 г/см3. Почвы щелочные (рН 7,9), бедные органическим веществом и питательными элементами. В слое почвы 0-30 см содержание гумуса - 0,015%, общего азота - 0,01%, доступного фосфора - 3,14 мг/кг и обменного калия - 2-4 мг/кг почвы. Содержание карбоната кальция в почве очень высокое - более 40-50%. Почвы незасоленные.
Полевой опыт заложен в трёхкратной повторности в соответствии с методикой Б.А. Доспехова. Схема опыта приведена в таблице 1.
1. Схема полевого опыта при капельном орошении
№ Режим предполивной Субстрат (фактор В)
п/п влажности почвы (фактор А)
1 70% НВ в течение Почва без минеральных добавок
вегетации (контроль)
2 Почва + сапропель, 200 г/растение
3 Почва + голубая глина, 200 г/растение
4 80% НВ в течение Почва без минеральных добавок
5 вегетации Почва + сапропель, 200 г/растение
6 Почва + голубая глина,
200 г/растение
7 Дифференцированный Почва без минеральных добавок
8 режим по межфазным Почва + сапропель, 200 г/растение
9 периодам 70-80-70% Почва + голубая глина,
НВ 200 г/растение
Примечание. Межфазные периоды: 1-й посадка - начало бутонизации», 2-й - начало бутонизации - окончание роста ботвы, 3-й - окончание роста ботвы - техническая спелость клубней.
Во всех вариантах опыта рельеф, почвенные и гидрогеологические условия были идентичны. В процессе исследований использовали общепринятые и современные методики. Агротехника картофеля в опыте общепринятая для условий Омана с дополнением изучаемых приемов. Перед закладкой опыта в почву во все варианты внесено по 50 т/га навоза, в варианты 2, 5 и 8 вносили по 11,4 т/га (или 200 г/растение) сапропеля, а в варианты 3, 6 и 9 - голубую глину в той же дозе. Применяли гребневую схему посадки 70 х 25 см. Расчетный слой почвы по межфазным периодам принимали 0,4-0,5 м, расстояния между капельными трубопроводами - 70 см, а между капельницами - 25 см. Расход капельницы составлял 1,50 л/ч. Воду для орошения брали из артезианской скважины.
Результаты и их обсуждение. В зависимости от режима предполивной влажности почвы и природных компонентов изменялись число поливов и оросительная норма (табл. 2). Наибольшее число поливов и наибольшая оросительная норма отмечены в вариантах 1; 4 и 7 без формирования водоаккумулирующего слоя.
2. Распределение поливов и оросительной воды по фазам разви-
№ Посадка - Всходы - Начало Цветение Оконча- Всего
вар всходы начало бутониза- - ние роста за веге-
иан бутониза- ции - окончани ботвы - тацию
та ции полное цветение е роста ботвы техничес кая спелость клубней
1 6,3/788 11,3/1321 5/696 14/2019 8/1146 44,7/5970
2 6/825 10,7/1226 5/747 11,3/1691 8/1177 41,0/5666
3 6/827 11/1287 5,3/770 12/1774 7/1034 41,3/5692
4 11,3/1026 20,7/1557 10,3/950 21,3/2009 16/1498 79,7/7040
5 10,3/961 20,3/1520 9,3/864 19,7/1870 15/1406 74,7/6621
6 10,3/955 20,3/1526 9,3/871 20,0/1878 15,3/1421 75,3/6651
7 8/1007 12,3/1422 9,7/910 18,3/1710 9,3/1396 57,7/6445
8 7/952 12,3/1445 7,7/731 18,3/1709 8,3/1245 53,7/6082
9 7/947 13/1517 8/743 17,3/1628 8,7/1276 54/6111
Примечание. В числителе оросительной воды, м3/га.
число поливов, в знаменателе - объём
При всех режимах предполивной влажности почвы создание водоаккумулирующего слоя из сапропеля способствовало снижению числа поливов на 4-5 и объема оросительной воды на 5,1-6,0%, а из глины, соответственно, на 3-4 и 4,7-5,5%. Сапропель и голубая глина примерно одинаково снижали затраты оросительной воды.
В зависимости от фазы развития картофеля меняли поливные нормы. При режиме предполивной влажности почвы 70% НВ они варьировали в пределах 122-146 м3/га, при 80% НВ -75-95 и при дифференцированном режиме 70-80-70% НВ -93-150 м3/га.
В вегетационный период капельное орошение картофеля проводили через 1-3 дня. С увеличением предполивной влаж-
ности почвы интервалы между поливами сокращали. Так, при режиме влажности почвы 70% НВ период между поливами составлял 1,5-3 сут, а при режиме влажности 80% НВ поливы проводили через 1-2 дня. При дифференцированном режиме орошения (вар. 7-9) межполивные интервалы изменяли в пределах 1,6-2,4 сут. Создание водорегулирующего слоя из сапропеля и глины при всех режимах увлажнения увеличивало продолжительность межполивного интервала на 0,1-0,3 сут. В фазе цветение - окончание роста ботвы, которая для картофеля по влагообеспеченности является критической, поливы при всех режимах влажности почвы проводили через 1-2 дня.
Распределение оросительной нормы по фазам развития картофеля показало, что наибольшая доля оросительной воды приходится на фазу начало цветения - окончание роста ботвы - 26,5-33,8%, а меньше всего - на фазу посадка - всходы (13,2-15,6%) и бутонизация - начало цветения (11,7-14,1%). Во все фазы роста и развития картофеля влажность и влагоза-пасы в расчетном слое почвы соответствовали заданному предполивному режиму, предусмотренному схемой опыта.
Водопотребление картофеля при капельном орошении возрастает с увеличением влагообеспеченности растений и снижается в вариантах с внесением в почву сапропеля и голубой глины (табл. 3). Повышение режима предполивной влажности почвы с 70 до 80% НВ приводило к увеличению суммарного и среднесуточного водопотребления. При создании водоаккумулирующего слоя сапропеля суммарное водопо-требление снижалось в среднем на 318 м3/га, или на 4,9% при влажности 70% НВ и на 434 м3/га, или на 5,7% при влажности 80% НВ. Эти показатели составили, соответственно, 288 м3/га, или 4,4% и 399 м3/га, или 5,6% при создании водоакку-мулирующего слоя из голубой глины.
В вариантах с дифференцированным режимом предполив-ной влажности почвы водоаккумулирующий слой из сапропеля снижал суммарное водопотребление в среднем на 5,4%, а из голубой глины - на 5%. С повышением режима предпо-ливной влажности с 70 до 80% НВ суммарное водопотребле-ние картофеля в варианте 4 без водоаккумулирующего слоя увеличилось в среднем за 3 года на 15,8%, а в вариантах 5 и 6 с внесением сапропеля и голубой глины снизилось на 14,7%.
Полученные данные показали, что максимальное водопо-требление картофеля совпадает с периодом активного клуб-необразования. В этот период опасны перерывы в водообес-печении растений.
3. Суммарное водопотребление в основные фазы роста и развития картофеля при капельном орошении (в среднем за три года)
№ ва-риа-нта Посадка -всходы Всходы - начало бутонизации Начало бутонизации -полное цветение Цветение-окончание роста ботв Окончание роста ботв - техническая спелость клубней Всего
1 973/57,2 1335/44,5 702/58,5 2033/75,3 1499/60,0 6541/58,9
2 1008/59,3 1236/41,2 756/58,2 1704/60,9 1519/60,8 6223/55,1
3 1007/59,2 1300/43,3 777/59,8 1794/66,4 1375/55,0 6253/55,8
4 1144/67,3 1567/52,3 974/69,6 2012/71,9 1876/75,0 7573/65,9
5 1072/63,1 1542/49,7 876/62,6 1880/62,7 1769/70,8 7139/61,0
6 1068/62,8 1539/49,6 890/63,6 1888/65,1 1789/71,6 7174/61,8
7 1187/69,8 1436/47,9 854/65,7 1724/61,6 1796/71,8 6997/61,9
8 1103/64,9 1482/47,8 688/49,1 1719/61,4 1628/65,1 6620/57,6
9 1101/64,8 1556/50,2 695/53,5 1638/58,5 1659/66,4 6649/58,3
Примечание. В числителе - водопотребление (м3/га) за фазу, в знаменателе - за 1 сутки.
Повышение режима предполивной влажности почвы приводило к увеличению водопотребления практически во все рассматриваемые фазы роста и развития картофеля. При этом внесение сапропеля и голубой глины для формирования водо-аккумулирующего слоя способствовало снижению водопо-требления.
Анализ статей водного баланса в суммарном водопотреб-лении картофеля показал, что наибольшее количество воды (91-93%) поступает растениям от оросительной нормы. При этом удельный вес осадков, используемых запасов почвенной влаги и оросительной воды в суммарном водопотреблении
изменялся мало и в среднем составил, соответственно, 0,8; 7,2 и 92%. Внесение в почву сапропеля и глины приводило к несущественному снижению используемых запасов почвенной влаги, но при этом отмечались тенденция к увеличению их доли в суммарном водопотреблении и снижение объема оросительной воды на 5,5-6,0%.
Полученные данные (табл. 4) показали, что с повышением режима предполивной влажности и созданием в верхнем слое почвы водоаккумулирующего слоя заметно увеличилась урожайность картофеля. Наиболее высокая урожайность картофеля (выше контроля на 35-39,9%) получена в вариантах 5 и 8 при внесении сапропеля. При всех изучаемых режимах влажности почвы внесение в почву сапропеля приводило к увеличению урожайности картофеля на 2,0-2,5 т/га, или на 10,310,9%, а при внесении в почвенный слой голубой глины - на 0,7-1,3 т/га, или на 3,8-5,8%.
Товарность клубней картофеля была достаточно высокой и по вариантам опыта изменялась от 82,2 до 89,5%. Наиболее высокая товарность клубней (88,6-89,5%) отмечена при режимах предполивной влажности почвы 80 и 70-80-70% НВ и внесении сапропеля. Наименьшая товарность клубней (82,2%) была на контроле.
4. Урожайность клубней картофеля при капельном орошении
№ Урожайность, т/га Отклонение
варианта от контроля
2009/ 2010/ 2011/ в сред- т/га %
2010 2011 2012 нем
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 фактору А 1,23 1,14 0,91 1,54
по фактору В 0,78 0,55 0,46 0,89
по взаимодействию 1,52 1,27 1,04 1,82
факторов А и В
При повышении порога предполивной влажности почвы на 10% товарность клубней повышалось на 1,9-2,8%, а формирование водоаккумулирующего слоя из сапропеля и голубой глины увеличивало товарность клубней, соответственно, на 4,5-4,7 и 1,3-2,1%. При капельном орошении и возделывании картофеля без минеральных удобрений полученная продукция во всех вариантах опыта оставалась практически не загрязненной нитратами.
На фоне внесения в почву минеральных добавок заметно снижаются затраты оросительной воды и коэффициент водо-потребления. При всех режимах предполивной влажности почвы внесение в почву сапропеля и голубой глины 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 слоя. Наиболее благоприятные условия для экономного использования воды и формирования урожая картофеля создаются при дифференцированном режиме предполивной влажности почвы 70-8070% НВ на фоне внесения 11,43 т/га сапропеля, который повышает урожайность картофеля на 10-13%.
Выводы. Таким образом, на легких полупустынных почвах Омана рекомендуется формировать водоаккумулирую-щий почвенный слой из природных материалов, повышающих водоудерживающую способность почв и обеспечивающих более экономное расходование оросительной воды при капельном орошении картофеля. При формировании водоак-кумулирующего слоя из сапропеля затраты оросительной воды снижаются на 5,1-6,0%, а из голубой глины - на 4,95,2%, а урожайность повышается, соответственно, на 11-13 и 3-5%, т.е. сапропель значительно эффективнее голубой глины. Наибольшая урожайность картофеля (25,6 т/га) получена при внесении сапропеля и режиме предполивной влажности
почвы 80% НВ. При этом продукция высокого качества: клубни картофеля не загрязнены нитратами и имеют высокую товарность (до 90%). С повышением предполивной влажности почвы с 70 до 80% НВ урожайность картофеля увеличивается на 26,2%. 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. - St. Joseph, Mich, 1987. - 6 p. 3. Simmone E., Oukrim N., Caylor A. Evaluation of an irrigation scheduling model for dripirrigated potato in southern United States // HortScience, 2002, vol. 37, № 1, p. 104-107.
RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES OF POTATO CULTIVATION IN THE SOIL-ECOLOGICAL CONDITIONS OF OMAN
N.N. Bushuev1, A.V. Shuravilin2, Tabuk Musalem Ahmed2 'Bauman Moscow State Technical University, Vtoraya Baumanskaya 5, Moscow, 105005 Russia 2People's Friendship University of Russia, ul. Miklukho-Maklaya 6, Moscow, 117198 Russia
It has been found that the formation of water-accumulating layer of sapropel and blue clay provides a reduction in the number of irrigation events and irrigation rate and decreases the consumption of water by potatoes. It has been revealed that when the level of moisture increased from 70 to 80% of minimal water capacity, the potato yields increased by 26.2%. It has been proved that the application of sapropel increases the yield by the 11-13% and the application of blue clay increases it by 4-5%. Keywords: drop irrigation, sapropel, blue clay, potatoes, water consumption, crop yield, Oman.
