Влияние орошения на развитие сои в условиях Приамурья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [50-65]

Дальневосточный государственный аграрный университет

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ СОИ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

Н.А. Юст, Н.С. Шелковкина

Аннотация

орошение соя урожайность приамурье

Цель исследований - разработка режимов орошения в сочетании с различными агроприемами для повышения урожайности сои на мелиорированных землях в условиях муссонного климата Приамурья, определение развития корневой системы при орошении. В соответствии с поставленной целью было обозначено решение следующих задач: установить особенности и динамику водопотребления сои, формирование водного режима почвы при различных режимах орошения; выявить закономерности формирования урожая в зависимости от условий водного режима почвы и сроков посева. Приводится анализ расчета оптимального водного режима корнеобитаемого слоя почвы при возделывании сои. В результате ряда исследований, проведенных на территории Приамурья в посевах сои, установлено, что наибольшая урожайность достигается при дифференцированном увлажнении активного слоя почвы по фазам развития растений. Оптимальный водный режим сои на зеленый корм в совместных посевах с пайзой (80 % НВ) в активном слое почвы (0-40 см) обеспечивается реализацией 4-5 вегетационных поливов в засушливый год. Проведенные на опытных площадках исследования по изучению водного режима в активном слое почвы позволили определить, что урожайность сои за три года исследований при режиме орошения 80 % НВ в слое 0,3 м изменялась от 1,11 до 1,71 т/га, в варианте 80 % НВ на дифференцированной глубине - от 1,11 до 1,79 т/га, варианте 80 % НВ на глубине 0,5 м - от 1,09 до 1,68 т/га. Оптимальные условия увлажнения корнеобитаемого слоя почвы для формирования корневой массы растений сои отмечены при предполивном пороге влажности 80 % НВ, когда накопленная корнями абсолютно сухая органическая масса составила в среднем за годы исследований 1,69 т/га.

Ключевые слова: соя, водный режим, почва, урожайность, поливная норма, активный слой почвы, орошение, корневая система.

Annotation

N. A. Yust, N. S. Shelkovkina

Far East State Agrarian University, Blagoveshchensk, Russian Federation

EFFECT OF IRRIGATION ON THE soybean DEVELOPMENT IN THE AMUR RIVER REGION

The purpose of research is the development of irrigation regimes together with different agricultural practices to increase soybean yields on reclaimed land under a monsoon climate of the Amur region, the definition of the development of the root system under irrigation. The following objectives have been indicated according to the given purpose: to establish characteristics and dynamics of soybean water consumption, the formation of the water regime of soil under different irrigation regimes; to identify patterns of formation of a crop depending on the conditions of the water regime of soil and sowing time. The analysis of the calculation for the optimal water regime of the root layer of soil in the cultivation of soybeans is given. As a result, a number of studies carried out on soybean crops on the territory of the Amur region, showed that the highest yields are obtained by differential wetting of the active soil layer in plant development phases. Optimal water regime on soybean forage crops in combined seeding with Payson (80 % НВ) in the active layer of soil (0-40 cm) is ensured by implementation of 4-5 vegetative irrigation in a dry year. The study carried out on experimental plots on the water regime in the active layer of the soil allowed to determine that soybean yields under irrigation over three years of research at the water regime 80 % of the HB in the layer 0.3 m changed from 1.11 to 1.71 ton per ha, in variant 80 % of HB the differentiated depth changed from 1.11 to 1.79 t/ha, in option 80 % of the HB at a depth of 0.5 m - from 1.09 to 1.68 t/ha. Optimal conditions of soil moisture of root layer for the formation of the soybean root mass are marked at antecedent threshold soil water 80 % HB, when the accumulated by roots absolutely dry organic mass was on average 1.69 t/ha for research years.

Keywords: soybean, water regime, soil, yield, irrigation rate, the active soil layer, irrigation, root system.

Введение

Соя - уникальная культура. В ее зерне содержится больше полезных компонентов, чем в других сельскохозяйственных растениях. Одной из главных особенностей сельского хозяйства южной зоны Приамурья является широкое распространение посевов сои [1].

Основной экологический принцип повышения продуктивности - согласование потребности культуры с условиями внешней среды. Однако ее влияние на рост и развитие растений обусловлено действием различных факторов [2].

На ранних стадиях своего развития растения сои на территории Приамурья страдают от засухи и колебаний температуры воздуха. По данным многолетних наблюдений, высокое напряжение тепла, обилие света и достаточное количество осадков в течение наиболее теплых месяцев благоприятствуют выращиванию сельскохозяйственных культур. Цель исследований - разработка режимов орошения в сочетании с различными агроприемами, обеспечивающими повышение урожайности сои на мелиорированных землях в условиях муссонного климата Приамурья.

Материалы и методы

Представлены результаты исследований трех групп полевых опытов. В первой группе определяли влияние паровых предшественников в сочетании с орошением на урожайность сои по схеме двухфакторного опыта. Фактор А - изучение режимов орошения (в активном слое 0,3 м): А₁ - без орошения (контроль), А₂ - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 90 % НВ; А₃ - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 80 % НВ; А₄ - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 70 % НВ. Фактор В - исследование действия паровых предшественников: В₁ - контроль (предшественник - пшеница); В₂ - чистый пар; В₃ - занятый пар (соево-овсяная смесь); В₄ - сидеральный (соевый) пар. Опыты закладывались на лугово-черноземовидной почве во времени и пространстве, изучались технологии подготовки паров в течение трех лет (2001-2003 гг.), исследовались посевы сои, высеваемой первой по вариантам пара при рассматриваемых режимах орошения. Повторность опыта четырехкратная, размещение делянок - рендомизированное. Высевалась соя сорта Луч Надежды. Сорт приспособлен к механизированному возделыванию, бобы не растрескиваются при перестое. Способ сева - рядовой. Норма высева в опытах - 600 тыс. всхожих семян на один гектар.

Во второй группе исследований для определения влияния минеральных удобрений в условиях орошения на планируемую урожайность сои в 2002 г. был заложен полевой двухфакторный опыт в СХПК «Волковский» Благовещенского района на луговой глеевой почве. Схема полевого опыта в 2002-2004 гг. следующая: первым изучаемым фактором был водный режим почвы в зависимости от назначаемой глубины расчетного слоя при поддержании постоянного предполивного порога влажности на уровне 80 % НВ (в первом варианте глубина составила 0,3 м в течение всего вегетационного периода, во втором она была дифференцированной - 0,3 м от посева до фазы цветения и 0,5 м с фазы цветения и до конца вегетации, третьем - 0,5 м в течение всего вегетационного периода); вторым изучаемым фактором являлись нормы внесения минеральных удобрений под планируемую урожайность в следующих дозах: N₁₅P₃₀K₂₀, N₆₀P₆₀K₅₀, N₁₀₅P₉₀K₈₀. Участки, где они не вносились, были контрольными для этого фактора [3].

В 2013-2014 гг. была проведена третья группа опытов: режимы орошения и совместные посевы (соя + пайза и соя + овес), включающая следующие варианты: по фактору А - водный режим (активный слой почвы 0-40 см), по фактору В - соотношение норм высева, по фактору С - сроки уборки. Фактор А - водный режим: А₀ - без полива; А₁ - предполивной порог влажности 90 % НВ; А₂ - предполивной порог влажности 80 % НВ; А₃ - предполивной порог влажности 70 % НВ. Фактор В - соотношение норм высева: В₁ - соя 50 % + овес 50 %; В₂ - соя 30 % + овес 70 %; В₃ - соя 50 % + пайза 50 %; В₄ - соя 30 % + пайза 70 %. Фактор С - сроки уборки: С₁ - выход в трубку; С₂ - начало выметывания метелки. Способ сева - рядовой. Нормы высева в чистом посеве овса составляли 200 кг/га, сои - 200 кг/га и пайзы - 14 кг/га. Отбор образцов осуществляли на каждой делянке по 100 г зеленой массы. Площадь учетной делянки - 20 м² [4]. Полевые опыты проводились на опытном поле и сопровождались наблюдениями, учетами и исследованиями, выполненными в соответствии с требованиями методик опытного дела Б. А. Доспехова, П. Г. Найдина и В. Н. Плешакова [5-7]. Орошение опытного участка проводили дальнеструйным дождевателем ДД-30. Наблюдения осуществлялись по вариантам опытов. Суммарное водопотребление посевов (Е) рассчитывалось методом водного баланса по уравнению А. Н. Костякова [8]. Для изучения корневой системы применялся способ рамочной выемки почвы по слоям (модификация метода монолита) [5].

Для характеристики метеорологических условий приводятся данные наблюдений (рисунки 1 и 2). В годы исследований они были разные и в целом благоприятствовали выявлению эффективности орошения сои.

Они отличались как по количеству атмосферных осадков за период вегетации и распределению их в отдельные месяцы, так и по термическому режиму.

Период вегетации 2001 г. по оценке гидротермического коэффициента (ГТК) был очень засушливый. В 2002 г. в целом для вегетационного периода ГТК был равен 1,36, 2003 г. - 2,5, 2004 г. - 1,26, 2013 г. - переувлажненный, 2014 г. - засушливый.

Рисунок 1 Динамика среднемесячных температур воздуха за периоды вегетации 2001-2014 гг.

Рисунок 2 Распределение осадков за периоды вегетации, 2001-2014 гг.

Результаты и обсуждение

Поливными нормами и сроками полива нами регулировалось поддержание режима влажности почвы в посевах сои на заданных уровнях в трех группах опытов в разные периоды. Поливную норму рассчитывали исходя из условий восполнения запасов воды от заданного нижнего предела до наименьшей влагоемкости во всем расчетном слое почвы, где сосредоточена основная часть адсорбирующей и активно поглощающей корневой системы.

Вегетационный период 2001 г. по ГТК был засушливым, особенно в начале и конце вегетации. Начальные влагозапасы в почве составили 83 % от наименьшей влагоемкости. Сою посеяли 25 мая. В вариантах с 90 % НВ за вегетацию было проведено 15 поливов по 100 м³/га каждый (оросительной нормой 1500 м³/га), вариантах с предполивным порогом влажности почвы 80 % НВ - всего девять поливов по 200 м³/га (оросительной нормой 1800 м³/га), вариантах с предполивным порогом влажности почвы 70 % НВ - пять поливов по 300 м³/га (оросительной нормой 1500 м³/га).

Условия 2002 г. за вегетационный период оказались наиболее благоприятными для развития сои, по ГТК год - слабозасушливый. Начальные влагозапасы в почве составили 88 % от наименьшей влагоемкости. Сою посеяли 25 мая, после чего через два дня выпали осадки в количестве 36 мм, что привело к превышению наименьшей влагоемкости. В связи с этим в мае и первой декаде июня поливы не проводились. В вариантах с 90 % НВ за вегетацию было проведено 10 поливов по 100 м³/га (оросительной нормой 1000 м³/га), вариантах с 80 % НВ - всего семь поливов по 200 м³/га каждый (оросительной нормой 1400 м³/га) и вариантах с 70 % НВ - три полива по 300 м³/га каждый (оросительной нормой 900 м³/га).

Вегетационный период 2003 г. по ГТК был переувлажненным, особенно во вторую половину, но в мае и июне ощущался дефицит влаги. Начальные влагозапасы в почве составили 90 % НВ. Сою посеяли 25 мая. В вариантах с 90 % НВ за вегетацию было проведено три полива по 100 м³/га (оросительной нормой 300 м³/га), вариантах с 80 % НВ - всего два полива по 200 м³/га каждый (оросительной нормой 400 м³/га), вариантах с 70 % НВ - один полив в количестве 300 м³/га (оросительной норма соответственно составила 300 м³/га) (таблица 1).

По полученным в результате исследований данным можно сделать вывод, что на урожайность сои существенное влияние оказывает уровень влажности почвы в интервале от ВРК (влажность разрыва капилляров - нижний предел оптимальной для растений влажности) до НВ. Поддержание предполивного режима влажности почвы не ниже 80 % НВ на дифференцированной глубине (слой 0,3 м до фазы цветения и 0,5 м с фазы цветения и до конца) на орошаемых участках сопровождалось увеличением урожайности (таблица 2). Поливы положительно повлияли на влажность почвы и растения.

Это прослеживалось на опытных площадках в 2002-2004 гг., когда урожайность сои на орошаемых участках была довольно высокой. Как видно из таблицы 2, урожайность сои на участке с режимом орошения 80 % НВ в слое 0,3 м изменялась за три года исследований от 1,11 до 1,71 т/га, в варианте с орошением 80 % НВ на дифференцированной глубине - от 1,11 до 1,79 т/га, варианте 80 % НВ на глубине 0,5 м - от 1,09 до 1,68 т/га.

За вегетационный период 2013 г. в посевах сои с пайзой и овсом проведено по 2-3 полива в зависимости от режима орошения, наименьшее число поливов - в посевах с предполивным порогом влажности 70 % НВ. За вегетационный период 2014 г. в посевах сои с пайзой и овсом проведено по 4-5 поливов в зависимости от режима орошения, наименьшее число поливов - в посевах с предполивным порогом влажности 70 % НВ (таблица 3).

Наибольшее влияние оросительной нормы отмечено в вариантах с назначением поливов при предполивном пороге влажности почвы 80 % НВ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 1

Фактический режим орошения сои при различном предполивном пороге увлажнения почвы, 2001-2003 гг.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 2

Фактический режим орошения сои при разной глубине промачивания почвы, 2002-2004 гг.

Таблица 3

Количество поливов в смешанных посевах сои, 2013-2014 гг.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выживаемость растений в решающей степени зависит от состояния корней. Растения с мощной, хорошо развитой корневой системой, при прочих равных условиях всегда оказываются в более выгодном положении. Именно размеры и продуктивность корневой системы определяют темпы роста и развития надземной части растений и в конечном счете величину урожая [9].

На рост и развитие корней сои основное влияние оказывают такие условия среды, как температура и влажность почвы, ее агрофизические и химические свойства. Проникающая сила корней сои в почве невысокая, поэтому большое значение для развития растений имеет плотность почвы, оптимальной для сои она является в пределах 0,90-1,13 г/см³ [10].

Мощность и особенности распространения корневой системы во многом определяют характер и интенсивность обмена веществ в растении. Количество корневых остатков и их распределение в почве влияют на ее структуру и плодородие. Поэтому изучение особенностей распределения корневой системы сои в почвенном профиле в зависимости от режимов орошения представляет определенный интерес [9].

Рост и развитие надземной части растений сои имели наилучшие показатели при оптимальном увлажнении.

Влияние влагообеспеченности на развитие корневой системы было следующим. Так, в опытах с паровыми предшественниками при поддержании предполивного порога не ниже 80 % НВ накопленная корнями абсолютно сухая органическая масса составила в среднем за годы исследований 1,69 т/га. Наибольшее количество массы корней наблюдалось в слое почвы 0,2-0,3 м и составило 0,47 т/га (или 27,8 % от общей массы) (рисунок 3).

В опытах по изучению доз минеральных удобрений накопленная корнями абсолютно сухая органическая масса составила при поддержании предполивного порога влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,3-0,5 м в среднем за годы исследований 1,6 т/га, при предполивном пороге влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,3 м - 1,68 т/га, при предполивном пороге влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,5 м - 1,73 т/га. Наибольшее количество массы корней наблюдалось в слое почвы 0,1-0,2 м и составило 0,5 т/га (или 29,8 % от общей массы) при предполивном пороге влажности почвы не ниже 80 % НВ в слое 0,3 м (рисунок 4).

Рисунок 3 Формирование массы корней сои при различном предполивном пороге влажности почвы, 2001-2003 гг.

Рисунок 4 Формирование массы корней сои при различном предполивном пороге влажности почвы, 2002-2004 гг.

В смешанных посевах сои при поддержании предполивного порога не ниже 80 % НВ накопленная корнями абсолютно сухая масса составила в среднем за годы исследований 1,57 т/га. Наибольшее количество массы корней наблюдалось в слое почвы 0,2-0,3 м и составило 0,46 т/га (или 29,3 % от общей массы).

В слое 0,5-0,6 м отмечена наименьшая масса, причем в вариантах без орошения она составила 0,07 т/га, это больше чем в вариантах при поливе. Это связано с тем, что испытывая дефицит влаги, корни распространяются в глубину (рисунок 5).

Рисунок 5 Формирование массы корней сои при различном предполивном пороге влажности почвы, 2013-2014 гг.

Выводы

Проведенные исследования по изучению водного режима в активном слое почвы позволили установить наибольшую урожайность сои при 80 % НВ в слое 0,3 м в среднем за три года - 1,78 т/га, в вариантах с предполивным порогом влажности 80 % НВ - 2,00 т/га. Таким образом, в вариантах опыта, где уровень влажности опускался до 70 % НВ, формировалась более низкая урожайность сои, чем в вариантах с предполивным порогом влажности 80 и 90 % НВ. Здесь растения испытывали дефицит почвенной влаги, что привело к снижению урожайности.

Следовательно, режим влажности почвы, допускающий ее снижение до 70 % НВ, является недостаточным для сои. При поддержании влажности 90 % НВ происходит, напротив, переувлажнение почвы, что приводит, как и в первом случае к снижению урожайности. Оптимальный водный режим сои на зеленый корм (80 % НВ) в активном слое почвы (0-40 см) обеспечивается проведением 4-5 вегетационных поливов в засушливый год.

Результаты проведенных исследований показали, что на рост и распространение корневой системы сои существенно влияют предполивной порог влажности почвы и глубина увлажнения. Оптимальные условия увлажнения корнеобитаемого слоя почвы для формирования корневой массы растений сои отмечены при 80 % НВ, когда накопленная корнями абсолютно сухая органическая масса составила в среднем за годы исследований 1,69 т/га. Наибольшее количество массы корней наблюдалось в слое почвы 0,2-0,3 м и составило 0,47 т/га (или 27,8 % от общей массы).

Список использованных источников

1 Горбачева, Н. А. Соя при орошении в условиях южной зоны Приамурья / Н. А. Горбачева // Вестник Алтайского государственного университета. 2015. № 7(129). С. 28-32.

2 Синеговская, В. Т. Посевы сои в Приамурье как фотосинтезирующие системы: монография / В. Т. Синеговская. Благовещенск: ПКИ «Зея», 2005. 120 с.

3 Шелковкина, Н. С. Водопотребление и режим орошения сои при внесении минеральных удобрений в Приамурье: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Шелковкина Наталья Сергеевна. Волгоград, 2004. 23 с.

4 Методические указания по проведению полевых исследований с кормовыми культурами / сост. М. И. Рубцов [и др.]; ВАСХНИЛ, ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса. М.: ВНИИК, 1985. 22 с.

5 Доспехов, Б. А. Практикум по земледелию / Б. А. Доспехов, И. П. Васильев, А. М. Туликов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.

6 Найдин, П. Г. Полевой метод / П. Г. Найдин. М.: Колос, 1968. 276 с.

7 Плешаков, В. Н. Методика полевого опыта в условиях орошения / В. Н. Плешаков. Волгоград: ВНИИОЗ, 1983. 148 с.

8 Костяков, А. Н. Основы мелиорации / А. Н. Костяков. М.: Сельхозгиз, 1960. 624 с.

9 Юст, Н. А. Развитие корневой системы сои в условиях орошения в южной зоне Приамурья / Н. А. Юст // Актуальные проблемы, современное состояние, инновации в области природообустройства и строительства: материалы Всерос. заоч. науч.-практ. конф., посвящ. памяти д-ра техн. наук, проф., заслуженного мелиоратора РФИ С. Алексейко, г. Благовещенск, 11 ноября 2015 г. Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2015. С. 210-215.

10 Балакай, Г. Т. Соя на орошаемых землях / Г. Т. Балакай. М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 1999. 138 с.

Размещено на Allbest.ru