CC BY
56
УДК54:631.58:633.11 «324» (470,63)
РОЛЬ ГИДРОГЕЛЯ в УЛУЧШЕНИИ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ПОЛУПАРУ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Е.И. ГОДУНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора
В.Н. ГУНДЫРИН, аспирант
Ставропольский НИИСХ, ул. Никонова, 49, Ми-хайловск, Шпаковский район, Ставропольский край, 356241, Россия
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье приведены результаты трехлетнего изучения эффективности гидрогеля, вносимого под озимую пшеницу, размещаемую по полупару на обыкновенных черноземах в условиях неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Опыт трехфакторный, включает два способа основной подготовки почвы - традиционную отвальную вспашку на глубину 20-22 см и мелкую обработку на 10-12 см. Гидрогель в дозах 100, 200, 300 и 400 кг и удобрения (N60P60K60) вносили под основную обработку. В прямом действии гидрогель способствует увеличению запасов продуктивной влаги на всех этапах органогенеза второй после пара озимой пшеницы на 5,5-95,5%. Причем эффект возрастает по мере повышения дозы полимера. В течение трех лет отмечалось снижение коэффициента водо-потребления озимой пшеницы, которое при использовании 400 кг/га гидрогеля достигло 237-240 м3/т. Максимальный в опыте прирост урожайности отмечен в вариантах с наибольшими дозами гидрогеля (300 и 400 кг/га), по сравнению с контролем (без полимера), он составил на неудобренном фоне 3,8-12,2 ц/га (22,9-32,6%), на удобренном (N60P6CK60) -6,3-20,4 ц/га (29,9-43,7%). Самая низкая доза гидрогеля (100 кг/га) в прямом действии в условиях неустойчивого увлажнения Ставропольского края оказалась мало эффективной.
Ключевые слова: гидрогель, отвальная вспашка, мелкая обработка, продуктивная влага, озимая пшеница, коэффициент водопотребления.
Для цитирования: Годунова Е.И., Гундырин В.Н. Роль гидрогеля в улучшении влагообеспеченности озимой пшеницы по полупару в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №5. С. 57-59.
Ставрополье - крупный производитель зерна озимой пшеницы на юге России. На сегодняшний день доля зерновых в структуре посевных площадей края превышает 76%, в то время как оптимальная величина этого показателя - не более 60% [1]. Усугубляет сложившуюся ситуацию тенденция к дальнейшему увеличению площади посевов озимых зерновых культур: в 2015 г. прирост составил 26 тыс. га.
При этом 439 тыс. повторные посевы озимой пшеницы этой культуры. В последние 10 лет в регионе выращивают ежегодно от 3,5 до 6,9 млн т зерна этой культуры, из которых 73-88% - продовольственное.
Главная причина роста площадей под озимой пшеницей в регионе - благоприятные условия для ее возделывания, которые в связи с изменением климата в последние годы продолжают улучшаться: зимы стали мягче, теплее, вёсны наступают в более ранние сроки, что способствует формированию лучшего урожая зерна [2].
Однако на фоне позитивных перемен наблюдаются и негативные изменения. Участились засухи, которые отмечаются в летне-осенний период подготовки почвы и проведения сева, а также в весенне-летний период, когда они еще более вредоносны. Именно засухи - главная причина снижения устойчивости зернового производства в крае. Колебания по урожайности, связанные с погодными условиями, в последнее десятилетие составляли от 23 до 41 ц/га. Поэтому для Ставрополья влага остается главным лимитирующим фактором формирования стабильно высоких урожаев зерна, а мероприятия по улучшению влагообеспеченности посевов весьма актуальны и в современных условиях.
В связи с этим в Ставропольском НИИСХ в течение трех лет проводили исследования по изучению эффективности использования гидрогеля в полевом севообороте [3, 4, 5]. Гидрогели зарекомендовали себя как превосходное средство для сохранения в почве влаги выпадающих осадков: они способны удерживать воду в 300-1000 раз больше своей массы [6, 7, 8, 9]. То есть с помощью гидрогелей можно снижать дефицит влаги при возделывании сельскохозяйственных культур в засушливых условиях [10, 11]. При этом возникает ряд вопросов, на которые нужен ответ. В частности, сколько гидрогеля нужно вносить в различных почвенно-климатических условиях, в каком слое должен распределяться полимер: относительно редко и глубоко (0-20 см) или в более концентрированном виде в слое меньшей мощности (0-12 см) при мелкой обработке, когда создаются благоприятные условия для усвоения влаги выпадающих осадков небольшой интенсивности.
Таблица 1. Прирост запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы при внесении гидрогеля, по сравнению с контролем, и сумма осадков за время летней вегетации при возделывании озимой пшеницы Багира по полупару
Сроки отбора проб Фон 2012 г. 2013 г. 2014 г.
мм I % мм I % мм I %
Перед посевом Кущение (IV)
Колошение (VIII)
Уборка
Сумма осадков за период от ВВВВ* до уборки_
без удобрения без удобрения
N Р К
|ч60 60 60 без удобрения
« ^0Р60К60 без удобрения
^0Р60К60
13.2-34,3 4,7-36,9 9,9-31,8 13,8-44,1
19.3-41,6 4,2-31,4 5,0-15,5
147
20,8-53,9 4,5-35,3 10,3-33,1 26,5-105,0 48,2-95,0 4,8-30,6 6,0-16,6
4,2-25,1
11,6-39,2
0,7-22,1
8.7-23,8
2.8-31,5 7,6-37,3
225
3,6-23,0 12,0-46,6 1,0-28,7
18.2-43,8 2,4-33,6
10.3-51,4
7,7-35,6 4,7-30,1
7,2-31,6 2,5-30,4
284
5,5-25,9 3,4-23,0
9,3-40,8 4,8-58,8
*ВВВВ - время возобновления весенней вегетации. Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5
Таблица 2. Прибавка урожайности озимой пшеницы при внесении гидро геля
Вариант 2012 г. 2013 г. 2014 г.
ц/га | % ц/га | % ц/га | %
Без удобрения N Р К НС0^60 бо 2,2-4,6 13,3-31,1 3,8-6,5 22,9-34,9 4,5-11,6 13,2-34,0 6,1-17,3 13,0-37,3 5,2-12,2 13,8-32,6 10,9-20,4 22,6-43,7
2,0 4,3 3,0
Цель наших исследований - определить влияние гидрогеля на влагообеспеченность и урожайность озимой пшеницы по полупару в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на черноземе обыкновенном в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края с ГТК = 0,98 (восточная часть) - 1,09 (центральная) [1] в полевом севообороте. Схема опыта предусматривала два различных способа обработки почвы - отвальную вспашку на глубину 20-22 см и мелкую обработку на 10-12 см. Изучаемый гидрогель вносили один раз под основную обработку почвы в дозах 0 (контроль), 100, 200, 300 и 400 кг/га под вторую после пара озимую пшеницу сорта Багира селекции Ставропольского НИИСХ. В последующие годы изучали его последействие. Исследования проводили на двух фонах - без удобрений и при внесении ^0Р60К60.
результаты и обсуждение. В результате трехлетних исследований установлено, что в прямом действии гидрогель оказывает положительное влияние на содержание продуктивной влаги в почве и урожайность озимой пшеницы, размещаемой по полупару. Так, перед посевом культуры 27 сентября 2011 г. в вариантах с гидрогелем (прямое действие) запасы продуктивной влаги превышали величину этого показателя в контроле (без полимера) в зависимости от его дозы на 13,2-34,3 мм, или 20,8-53,9%, в фазе кущения (27.04.2012 г.) - на 4,7-36,9 мм, или 4,5-35,3%, колошение (25.05.2012 г.) - на 13,844,1 мм, или 26,5-105,0% и во время уборки (12.07.2012 г.) - на 4,2-31,4 мм, или 4,8-30,6% (табл. 1).
Улучшение влагообеспеченности привело к увеличению урожайности зерна второй после пара озимой пшеницы сорта Багира в зависимости от дозы гидрогеля на 0,9-4,6 ц/га, или 5,4-31,1% на неудобренном фоне и на 1,2-6,5 ц/га, или 5,7-34,9% в варианте с внесением ^0Р60К60. При этом от времени возобновления весенней вегетации до уборки в 2012 г. выпало 147 мм осадков.
В 2013 г. увеличение запасов продуктивной влаги составило в период кущения в зависимости от обработки на неудобренном фоне в пределах 4,2 (100 кг/ га) - 25,1 (400 кг/га) мм, или 3,6 -23,0% к контролю, на удобренном - 11,6-39,2 мм, или 12,0-46,6%. В фазе колошения разница в содержании продуктивной влаги в метровом слое между вариантами с гидрогелем и контролем без удобрений равнялась 0,7-22,1 мм (1,0-28,7%), а при их внесении - 8,7-23,8 мм (18,243,8%), за исключением варианта с самой маленькой дозой полимера (100 кг/га) на фоне мелкой обработки, где при использовании удобрительных средств положительного эффекта от гидрогеля не наблюдали. В период уборки превышение запасов продуктивной влаги на неудобренном фоне колебалось в пределах 2,8-31,5 мм (2,4-33,6%), на удобренном - 7,6-37,3 мм (10,3-51,4%).
За период от времени возобновления весенней вегетации (ВВВВ) озимой пшеницы до уборки в 2013 г. выпало 225 мм осадков. В этих условиях увели-
58 -
чение урожайности зерна второй озимой пшеницы от гидрогеля, к контролю без его применения, на неудобренном фоне составило 1,3-11,6 ц/га, или 3,634,0%, на удобренном - 1,417,3 ц/га, или 3,0-37,3%. С учетом того, что в 2013 г. НСР = 4,3 ц/га положительного действия от внесения 100 кг/га гидрогеля на величину урожая не отмечено. Наибольшая прибавка установлена при использовании высоких доз полимера - 300 и 400 кг/га (табл. 2).
В 2013 г. перед посевом второй после пара озимой пшеницы (10 октября) превышение запасов продуктивной влаги в метровом слое в опытных вариантах колебалось в пределах 11,8 (100 кг/га)-27,6 мм (400 кг/га) на фоне отвальной вспашки и 5,6-28,7 мм при мелкой обработке, что составляет 10,2-23,9 и 5,1-26,0% соответственно. В фазе кущения (17 апреля 2014 г.) они были выше на 4,7-30,1 мм, или 3,4-23,0%. В период уборки превосходство по содержанию продуктивной влаги в вариантах с полимером, по сравнению с контролем (без гидрогеля), составляло 7,2-31,6 мм, или
Таблица 3. влияние гидрогеля на урожайность и коэффициент водопотребления озимой пшеницей Багира по полупару*
Способ обработки Доза ги-дроге-ля, кг/ га Расход продуктивной влаги из почвы, мм Урожайность, ц/га Коэффициент водопотребления, м3/т
2012 г.
Отвальная 0 2,0 16,6 898
вспашка, 100 12,0 17,5 909
20-22 см 200 7,9 18,8 824
300 7,5 20,4 757
400 - - -
Мелкая об- 0 18,6 14,8 1119
работка, 100 19,1 15,9 1045
10-12 см 200 26,2 17,4 995
300 32,5 19,4 925
400 - - -
НСР 2,0
2013 г.
Отвальная 0 -1,0 34,1 657
вспашка, 100 0,4 33,2 679
20-22 см 200 4,5 38,6 595
300 -1,4 43,0 520
400 -3,4 45,7 485
Мелкая об- 0 15,5 35,7 674
работка, 100 13,6 37,0 645
10-12 см 200 10,5 40,3 584
300 19,8 43,8 559
400 9,1 46,3 506
НСР 4,3
2014 г.
Отвальная 0 67 37,8 930
вспашка, 100 58 37,4 915
20-22 см 200 68 43,0 819
300 59 45,4 755
400 53 48,9 690
Мелкая об- 0 76 37,4 962
работка, 100 76 37,5 960
10-12 см 200 82 44,2 828
300 84 47,2 780
400 76 49,6 725
НСР 3,0
*сумма осадков за период от возобновления весенней вегетации озимой пшеницы до уборки: в 2012 г. - 147 мм, в 2013 г. - 225 мм, в 2014 г. - 284 мм.
_ Достижения науки и техники АПК. 2015. Т 29. № 5
9,3-40,8%. Величина прибавочной продукции в 2014 г., когда за период от ВВВВ до уборки выпало 284 мм на неудобренном фоне достигала 5,2-12,2 ц/га, или 13,832,6% при НСР=2,95 ц/га, на удобренном - 10,9-20,4 ц/ га, или 22,6-43,7%. То есть отдача от гидрогеля была выше на фоне применения удобрительных средств.
Под действием гидрогеля независимо от его дозы наблюдалось снижение коэффициента водопотре-бления озимой пшеницы, возделываемой по полупару в 2014 г. на фоне отвальной вспашки с 930 до 690, или на 15-240 м3/т, при мелкой обработке - с 962 до 725 м3/т, или на 2-237 м3/т (табл. 3). С увеличением дозы гидрогеля интенсивность снижения водопотребления возрастала с 2-15 (100 кг/га) до 237-240 м3/т (400 кг/га). Аналогичную закономерность отмечали в 2012 и 2013 гг., за исключением варианта с внесением 100 кг/га полимера на фоне отвальной вспашки, где наблюдали небольшой рост величины этого показателя - на 11 (2012 г.) -22,0 м3/т (2013 г.) на неудобренном фоне и на 14,0 (2012 г.) - 30 м3/т (2013 г.) при внесении удобрений.
выводы. В результате трехлетних наблюдений установлено, что прямое действие гидрогеля приводит к увеличению запасов продуктивной влаги в метровом слое на всех этапах развития растений в зависимости от способа основной подготовки почвы (отвальная вспашка на 20-22 см или мелкая обработка на 10-12
см), уровня применения минеральных удобрений (без удобрений или ^0Р60К60) и дозы полимера (100, 200, 300, 400 кг/га) перед посевом - на 5,5-53,9%, в фазе кущения - на 3,4-46,6%, колошения - на 1,0-95,0%, в период уборки - на 2,4-58,8%. Наибольший эффект отмечен при самых высоких дозах гидрогеля (300 и 400 кг/га), от внесения 100 кг/га заметных изменений не наблюдалось.
Полимер в более высоких дозах (300 и 400 кг/га) способствует значительному снижению коэффициента водопотребления озимой пшеницы по полупару, которое в зависимости от метеоусловий года, способа обработки и удобренности составляет 115 (300 кг/ га) - 240 (400 кг/га) м3/т. Самое заметное снижение величины этого показателя на 237-240 м3/т отмечено от внесения 400 кг/га гидрогеля в 2014 г., когда за период весенне-летней вегетации выпало 284 мм осадков и в этом варианте был сформирован самый высокий урожай зерна - 48,9-49,6 ц/га.
Наибольшую прибавку продукции также обеспечивают повышенные дозы гидрогеля 300 и 400 кг/га. В 2012-2014 гг. в зависимости от способа обработки и удобренности в вариантах с их внесением было собрано дополнительно от 3,8 до 20,4 ц/га зерна (22,943,7%). Причем более эффективно прямое действие гидрогеля проявляется на удобренном фоне.
Литература.
1. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: Монография / В.В. Кулинцев, Е.И. Годунова, Л.И. Желнако-ва, В.И. Удовыдченко, Л.Н. Петрова, С.А. Антонов, Д.Ю. Андреянов, В.Н. Черкашин, В.К. Дридигер, Д.С. Дзыбов, В.В. Кравцов, Ф.В. Ерошенко, М.Т. Куприченков, В.И. Ковтун, Ю.А. Кузыченко, Е.П. Шустикова, А.И.Хрипунов, Н.Н. Шаповалова, В.Г. Чертов,
A.Б. Володин, Н.М. Комаров, Н.Г. Лапенко, Н.А. Галушко, Э.С. Давидянц, А.Н. Чапцев, Т.В. Чапцева, Т.Д. Шлыкова, Л.Г. Браткова,
B.В. Чумакова, Е.Н. Общия, В.Н. Багринцева, Н.А. Ходжаева, А.А. Федотов, И.В. Нешин. Ставрополь: Агрус, 2013. 520 с.
2. Петров Г.И. Влияние агрометеорологических условий на формирование урожая озимой пшеницы в сухостепной полосе Ставрополья. Прикумск: издательство «Прикумье», 1996. 343 с.
3. Годунова Е.И., Гундырин В.Н., Шкабарда С.Н. Перспективы использования гидрогеля в земледелии Центрального Пред -кавказья //Достижения науки и техники АПК. 2014. № 1. С. 24-27.
4. Гундырин В.Н., Годунова Е.И., Шкабарда С.Н. Использование гидрогеля в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие. 2014. №6. С. 37-38.
5. Гундырин В.Н. Влияние гидрогеля на эффективность минеральных удобрений на обыкновенном черноземе Центрального Предкавказья // Перспективы использования новых форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур: Материалы докладов участников конференции. Анапа, 2014. С. 95-97.
6. Смагин А.В., Садовникова Н. Б. Влияние сильнонабухающих полимерных гидрогелей на водоудерживающую способность легких почв // Почвоведение. 1994. №11. С. 50-55.
7. Данилова Т.Н., Козырева Л.В. Возможности использования гидрогелей для управления водообеспеченностью полей // Плодородие. 2008. №6. с. 24-25.
8. Данилова Т.Н. Влияние полимерного геля «Ритин-10» на водно-физические свойства почв // Агрофизика. 2013. №2 (10). С. 38-43.
9. Ganji F, Vasheghani-Farahani E., Vasheghani-Farahani S. Theoretical description of hydrogel swelling: a review// Iranian polymer journal (English Edition). 2010. V19. №5. P. 375-398.
10. Smagin A.V. Sadovnikova N.B. Soil constructions and technologies for stable effective farming effective under arid conditions // II Abstr. of 18-th World Congress of soil Science. 2006. Philadelphia Pennsylvania. V.3. p. 75.
11. Smagin A.V. Sadovnikova N.B. Application of Organogenic Materials in Soil-landscape construction // Proc. of the Second Int. Symposium on Technology of Sustainable Irrigation Farming «Arid Grow» in 2007. Manama: ISPC UNEPCOM, 2007. P. 5-15
ROLE OF HYDROGEL IN IMPROVING wATER SuPPLY OF wINTER wHEAT AFTER BASTARD FALLOw IN The ZONE OF uNSTABLE MOISTENING OF STAVROPOL TERRITORY
E.I. Godunova, V.N. Gundyrin
Stavropol Research Institute of Agriculture, str. Nikonova, 49, Mikhailovsk, Stavropol territory, 356241, Russia Summary. The article presents three-year results of study of the effectiveness of hydrogel applied under winter wheat, sown on bastard fallow on ordinary black soil under conditions of unstable moisture conditions of Stavropol Territory. The three-factor experiment included two main methods of soil preparation: traditional plowing to the depth 20...22 cm and shallow tillage at 10...12 cm. Hydrogel in the doses of 100, 200, 300 and 400 kg and fertilizers (N60P60K60) were applied before the main treatment. The direct action of hydrogel increases the productive moisture reserves at all stages of organogenesis of the second after the fallow winter wheat by 5.5.95.5 %. The effect grows with an increase in the dose of the polymer. During three years the reduction in the rate of water consumption of winter wheat was registered, which reached 237.240 m3/t when using 400 kg/ha of hydrogel. The maximum increase in grain yield of winter wheat was obtained in the variants with the highest doses of hydrogel (300 and 400 kg/ha), in comparison with control it was 3.8.12.2 dt/ha (22.9.32.6 %) against the background without fertilizers, and 6.3.20.4 dt/ha (29.9.43.7 %) against the background with fertilizers (N60P60K60). The minimal dose of hydrogel (100 kg/ha) in the direct action under conditions of unstable moistening of Stavropol Territory was low effective.
Keywords: hydrogel, moldboard plowing, shallow tillage, productive moisture, winter wheat, rate of water consumption. Author Details: E.I. Godunova, Dr. Sc. (Agr.), Deputy Director (e-mail: [email protected]); V.N. Gungyrin, Post-graduate student For citation: Godunova E.I., Gungyrin V.N. Role of hydrogel in improving water supply of winter wheat after bastard fallow in the zone of unstable moistening of Stavropol territory. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №5. pp. 57-59 (In Russ)
Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5
59
