Особливості водоспоживання та оптимізація режиму краплинного зрошення овочевих культур в умовах степу України

0
208

Несприятливий водний режим ґрунту є основним лімітуючим фактором, який стримує реалізацію агроресурсного потенціалу у зоні Степу. На сьогодні існує багато заходів, які направлені на мінімізацію негативного впливу посух, проте найефективнішими, як показує практика, є зрошувальні меліорації. У часи бурхливого розвитку меліорацій (1966–1990 рр.) площі зрошуваних земель в Україні було доведено до 2,62 млн. га, тобто зрошували кожен п’ятий гектар ріллі півдня. У період економічної кризи 1990–2000 рр. площі фактичного поливу різко скоротились – до 0,58–0,69 млн. га, що відповідає показникам 1966–1968 рр., а у 2017 р. – до майже 0,5 млн. га (без урахування Криму). Проте це скорочення стосується так званого «великого зрошення» – дощування. Натомість площі під краплинним зрошенням зросли із 6,8 тис. га (2000 р.) до 69,5 тис. га (2017 р.), з них 42,1 тис. га знаходиться під просапними культурами.

Переваги краплинного зрошення перед традиційними способами зрошення (дощуванням, поверхневим поливом) відомі давно, і в цьому аспекті варто зауважити, що завдяки відповідності технологій краплинного зрошення двом взаємопов’язаним умовам сталого розвитку – високій економічній ефективності та екологічній безпеці – воно набуло широкого застосування для поливу овочевих, плодових культур і виноградних насаджень. В останні ж роки зросла зацікавленість сільгоспвиробників до застосування краплинного зрошення на кукурудзі, сої, буряку цукровому, соняшнику, рисі, лікарських культурах та ін.

Разом з тим констатуємо, що виробники, застосовуючи інтенсивні технології вирощування овочевих культур з використанням краплинного зрошення, не завжди отримують бажаний ефект. Річ у тім, що краплинне зрошення передбачає докорінні зміни основних складових агротехнології: режимів зрошення, систем удобрення і захисту рослин, схем сівби (а разом із ними – техніки і технології посіву і збирання). Ці елементи ще не до кінця відпрацьовані та науково обґрунтовані саме для ґрунтово-кліматичних умов Степу України. Тому метою наших досліджень було удосконалення та наукове обґрунтування режимів краплинного зрошення овочевих культур в умовах Степу України.

Польові дослідження проводили у складі стаціонарних дослідів Кам’янсько-Дніпровської ДС ІВПіМ, Брилівського дослідного поля ІВПіМ (на землях ДП «ДГ «Брилівське» ІВПіМ) та Південної ДСГДС ІВПіМ (на землях ДП «ДГ «Великі Клини») у період з 2004 по 2014 рр. на овочевих, баштанних культурах і картоплі (табл. 1).

  1. 1. Об’єкти (географія досліджень) та види с.-г. культур

з/п

Науково-дослідна установа

Місцезнаходження,

ґрунтово-кліматична  зона

Види с.-г. культури,

роки проведення досліджень

1

КДДС

ІВПіМ  НААН

м. Кам’янка-Дніпровська

Запорізької області,

підзона Степова південно-центральна засушлива

морква (2004-2006),

картопля рання (2006-2010),

перець розсадний (2010-2014),

баклажан розсадний (2010-2014)

2

ДП «ДГ «Брилівське»

ІВПіМ НААН

с. Привітне Олешківського

району Херсонської області,

Степ Сухий

томат розсадний (2009-2011), цибуля ріпчаста (2011-2013)

3

ДП «ДГ «Великі Клини»

ПДСГДС ІВПіМ

с. Великий Клин, Голопристанського району Херсонської області,

Степ Сухий

кавун

(2006–2008)

 

Польові дослідження проводили на типових для конкретної зони ґрунтах. Для визначення та уточнення властивостей і характеристик ґрунтів на дослідних ділянках щороку двічі (восени та навесні) відбирали проби та закладали ґрунтові розрізи згідно ДСТУ 4287 (табл. 2).

  1. Зведені дані водно-фізичних та агрохімічних властивостей ґрунтів дослідних ділянок (шар ґрунту 050 см)

Дослідні ділянки

Ґрунтові

відміни

Щільність складення,

т/м3

НВ від маси

Уміст, мг/100 г ґрунту

гумусу,%

N

л. г.

P2O5

K2O

КДДС

чорнозем звичайний середньосуглинковий

1,37

18,8

1,70

7,2

51,5

15,8

ДП «ДГ «Брилівське»

темно-каштановий

легкосуглинковий

1,47

16,5

1,44

7,0

32,3

9,3

ДП «ДГ «Великі Клини»

чорнозем осолоділий супіщаний

1,41

13,7

1,25

7,3

19,2

7,6

Для узагальнення та інтерпретації результатів дослідження із вивчення водного режиму ґрунту носили системний характер, і їх проводили за єдиною схемою: закономірності формування режимів краплинного зрошення та водоспоживання встановлювали шляхом реалізації однофакторних дослідів з різними рівнями передполивної вологості ґрунту (РПВҐ). Контрольним був варіант з природним вологозабезпеченням, далі схема включала: варіанти із помірним зрошенням (60–70 % від найменшої вологомісткості ґрунту – НВ), потенційно оптимальні варіанти зволоження (від 70 до 90 % НВ, у тому числі – з диференційованими передполивними порогами) і також варіанти з інтенсивним зрошенням (95–100 % НВ), які потенційно відобразили інгібуючу (надлишкову) частину кривої відгуку на однофакторний дослід.

Розміщення дослідних ділянок – систематичне, повторність – чотириразова. Для призначення строків поливу та вивчення водоспоживання використовували тензіометричні датчики типу ВВТ-І, які встановлювали на різних глибинах ґрунтового профілю і відстані від точки водоподачі. Для проведення обліків та спостережень використовували загальноприйняті та удосконалені для умов краплинного зрошення методики.

Результати досліджень. Експериментально встановлено, що найбільший вплив, серед інших факторів, на формування режиму зрошення має РПВҐ. Зафіксовано, що із підвищенням РПВҐ з 80 до 90 % від НВ кількість вегетаційних поливів і норма зрошення відповідно зростають  на 45 %, або 25 шт. та на 42 %, або 900 м3/г.

Відомо, що режим краплинного зрошення знаходиться у тісному зв’язку з метеорологічними параметрами, які безпосередньо впливають на фізичне випаровування та транспірацію кількістю атмосферних опадів, температурою і відносною вологістю повітря та силою вітру. Проте найбільш чітку кореляційну залежність «Режим краплинного зрошення – Метеопараметри» встановлено тільки за фактором «Кількість атмосферних опадів».

Зокрема, зафіксовано, що вплив кількості опадів тим значиміший, чим нижчий РПВҐ: за підтримання передполивного порогу 60 % НВ різниця у нормі зрошення (або кількості поливів) між роками з 50 %-ю та 75 %-ю забезпеченістю опадами становила 42 %, за 70 % НВ – 36 %, 80 % НВ – 25 %, 85 % НВ – 22 %, 90 % НВ – 17 % і НВ – 7 %.

Скорочується міжполивний період і з підвищенням температурного режиму. Проте така закономірність найбільш чітко простежується тільки в періоди аномальної спеки. Для прикладу: у серпні тривалість міжполивного періоду за підтримання РПВҐ 80 % від НВ становить, залежно від культури, в середньому 3,5–5,5 доби, а у 2010 році, коли у цей період фіксували аномально високі середньодобові температури повітря +29-300С (максимальні складали +39,0–40,50С), міжполивний період скоротився до 1–2 діб.

Важливим результатом досліджень є встановлені кореляційні зв’язки між сумарним водоспоживанням культур та їх врожайністю. На основі цього вперше для умов краплинного зрошення побудовано залежності «Водоспоживання–Врожайність» та визначено найбільш ефективні (оптимальні) варіанти використання води рослинами з точки зору її витрат на формування одиниці продукції.

Ці залежності є кривими відгуку на однофакторний дослід. Вони складаються із трьох областей: лімітуючої, стаціонарної (оптимальної) та інгібуючої (надлишкової). Коефіцієнт детермінації R2=0,81-0,98 свідчить про тісний взаємозв’язок між цими величинами. Встановлено, що лімітуюча область кривої відповідає варіантам досліду з РПВҐ від 60 до 75 % НВ та варіанту без зрошення (контролю), стаціонарна область (зона оптимуму) – від 75 до 90 % НВ та інгібуюча область (надлишкова зона) – від 95 % НВ до повної вологомісткості ґрунту. Встановлені залежності «Водоспоживання–Врожайність» з агробіологічної точки зору не є стійкими, тому що існують можливості підвищення врожайності за однакових норм водоспоживання рослин. Тому головним завданням майбутніх досліджень стосовно вивчення процесів водоспоживання є скорочення непродуктивних витрат води (на фізичне випаровування, скидання у нижчі горизонти ґрунту) за одночасного підвищення продуктивності сільськогосподарських культур.

Узагальнені експериментальні дані щодо вивчення режимів краплинного зрошення засвідчують, що для більшості с.-г. культур нижньою критичною межею зволоження ґрунту є 80 % від НВ (табл. 3).

  1. Узагальнені параметри режимів краплинного зрошення овочевих, баштанних культур і картоплі

Культура

Оптимальний

РПВҐ,

% НВ

К-ть поливів

Норма

зрошення,

м3/га

Сумарне

водоспо-живання,

м3/га

Коефіцієнт

водоспо-

живання,

м3

Урожай-

ність,

т/га

Томат розсадний

80-85-70

40

3450

4950

32,7

151,9

Перець солодкий

90-80

42

3655

5020

74,9

67,0

Баклажан

85

53

4085

5330

112,7

47,3

Кавун

75

15

1200

2600

48,4

45,4

Морква

80-70

22

3280

5075

72,6

69,8

Цибуля ріпчаста

90

42

3340

4280

74,7

57,3

Картопля рання

80

17

1250

2300

84,9

27,1

 

Разом із тим оптимальним діапазоном зволоження легких і середніх суглинків за вирощування овочевих культур є досить вузький інтервал від 85 до 95 % від НВ, що передбачає проведення вегетаційних поливів відносно невеликими нормами за одночасного скорочення міжполивних періодів. За аналітичним розрахунками, саме за такого вузького діапазону співвідношення фактичної транспірації (Т) до потенційно можливої (Т0) наближається до 1 (≈ 0,83-0,87), що характеризує вологозабезпечення рослин як близьке до оптимального. Отримані результати є уточненням раніше викладених положень, де зазначалось, що оптимальною нижньою межею зволоження важкосуглинкового ґрунту є 75–80 % від НВ, середньо- і легкосуглинкового – 65–70 % від НВ та супіщаного – 65 % від НВ та підтвердженням даних Г.А. Гарюгіна.

Закономірно, що підтримання високої вологості обумовлює зростання як фізичного випаровування, так і транспірації. Це, в свою чергу, підвищує норми зрошення (табл. 3), які складають 3,3–4,1 тис. м3/га. На основі цих даних уточнюємо тезу про «економію поливної води за краплинного зрошення». Суть у тому, що за практично однакових об’ємів водоподачі за локального зрошення формується в 1,5–3,5 раза вища врожайність, що і дає підставу говорити виключно про економію питомих витрат поливної води на формування одиниці врожаю.

Диференціація РПВҐ за фазами розвитку підтвердила існування критичних періодів в житті рослин, протягом яких навіть незначне зниження вологості ґрунту за межі оптимального діапазону призводить до значних втрат врожаю. Встановлено, що найвищу чутливість до зниження доступної вологи у ґрунті рослини відчувають у період формування органів плодоношення або період, який передує йому (табл. 4).

  1. Критичні періоди щодо вологозабезпеченості овочевих, баштанних культур і картоплі за краплинного зрошення

С.-г.  культура

Критична  фаза  або  період  розвитку

Томат  розсадний

бутонізація – цвітіння

Перець солодкий розсадний

цвітіння – зав’язування плодів

Баклажан розсадний

цвітіння – зав’язування плодів

Кавун

цвітіння – зав’язування плодів

Картопля  рання

бутонізація – цвітіння

 

Новим науковим результатом є підтвердження гіпотези про те, що у дворічних рослин (цибулі ріпчастої, моркви) у перший рік життя немає чітко вираженого критичного періоду щодо вологозабезпеченості. Разом з тим навіть у перший рік життя, коли ми вирощуємо ці культури для отримання продуктивних органів (цибулин, коренеплодів), відзначаємо їх неоднакову стійкість до зниження вологозапасів ґрунту у різні фази розвитку. Наприклад, для моркви таким відносно «чутливим», проте некритичним періодом, є фаза інтенсивного росту коренеплодів.

Дослідженнями підтверджено також загальні закономірності формування сумарного водоспоживання рослин: мінімальна кількість вологи витрачається рослинами на початку вегетації, поступово збільшується із розвитком їх надземної маси і знову зменшується до моменту закінчення вегетації. Пікові показники водоспоживання рослин зафіксовано у найбільш спекотливі періоди. Календарно вони, як правило, збігаються з ІІ-ІІІ декадою липня – І-ІІ декадою серпня. Максимальні показники добового сумарного водоспоживання овочевих культур зафіксовано на рівні 9–12 мм в умовах Степу Сухого і 8–11 мм для умов Степу Південно-Центрального. На такі параметри слід орієнтуватися проектним установам, адже система краплинного зрошення технічно і технологічно має забезпечити водоспоживання культур в усі фази їх розвитку.

Таким чином, за результатами польових експериментальних досліджень встановлено, що оптимальним діапазоном зволоження легких і середніх суглинків для овочевих культур є вузький інтервал від 85 до 95 % від НВ ґрунту, що передбачає проведення вегетаційних поливів відносно невеликими нормами за одночасного скорочення міжполивних періодів. Також дослідженнями підтверджено існування критичних періодів в житті рослин щодо вологозабезпечення та встановлено, що у дворічних овочевих рослин (цибулі ріпчастої, моркви) у перший рік життя немає чітко вираженого критичного періоду щодо нього.

А.П. Шатковський, докт. с.-г. наук, заст. директора з наукової роботи,

О.В. Журавльов, канд. с.-г. наук, зав. лабораторії мікрозрошення,

І.О. Коваленко, науковий співробітник,

Інститут  водних  проблем  і  меліорації  НААН  України (ІВПіМ),

Ю.О. Черевичний, завідувач Брилівським дослідним полем ІВПіМ,

І.М. Овчатов, науковий співробітник, Кам’янсько-Дніпровська дослідна станція ІВПіМ НААН

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here