, Russian Federation
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
BISAC TEC003000 Agriculture / General
The article presents the results of the study of water consumption of Galega orientalis on sodpodzolic soils in the north-eastern part of the Republic of Belarus. Based on the obtained field data, the total water consumption was calculated not only for each of the options, but also for different growing seasons. Bioclimatic coefficients have been obtained for calculating the water consumption of Galeag orientalis, which can further be used in calculating the water regime and the need for irrigation of this crop both in the design and in the operational regime of irrigation.
Galega orientalis, total water consumption, lowest moisture capacity, average daily water con-sumption, bioclimatic coefficients
Введение. Галега восточная очень эффективная кормовая культура среди многолетних бобовых трав, возделываемых в Беларуси. По кормовой питательности она не уступает широко возделываемым в республике клеверу луговому и люцерне посевной, однако площади ее посева по сравнению с ними весьма скромные.
Причиной столь медленного распространения галеги восточной в производстве является, в первую очередь, несоблюдение технологии возделывания. Есть отдельные элементы технологии, которые перед закладкой производственных посевов следует выполнять неукоснительно. Так как культура многолетняя и может произрастать на одном месте от 20 до 30 лет и более необходимо подбирать для этого соответствующее поле, которое на такой продолжительный период будет выведено из севооборота. Учитывая ее главное предназначение – получение высокобелковых растительных кормов различных видов (зеленая подкормка, сено, сенаж, силос, травяная мука) и с учетом высокой потенциальной урожайности зеленой массы (более 75т/га), чтобы снизить затраты на транспортировку ее следует высевать вблизи от места заготовки кормов и их хранения. Поле должно быть выровненным, максимально очищенным от сорняков с pH в KCl – 5,8 – 6,8 и с уровнем залегания грунтовых вод не менее 1,0 – 1,5 м. Галега восточная требовательна к почвам и лучшими для нее в Беларуси являются дерново-подзолистые и дерново-карбонатные, развивающиеся на любых породах. Хорошо произрастает она на осушенных мелиорированных торфяниках и пойменных землях. Не следует возделывать культуру на тяжелосуглинистых, переувлажненных, песчаных, подстилаемых песками и заболоченных почвах [1, 2, 3, 4].
Перед посевом в обязательном порядке следует провести скарификацию и инокуляцию семян. Для инокуляции эффективными являются биопрепараты Вогал или Ризофос, производимые в ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси».
Многолетними наблюдениями за формированием травостоев галеги восточной было установлено, что, как и любая другая бобовая культура она весьма требовательна к влаге, особенно в первый год жизни при прорастании семян и в начале роста и развития всходов. В последующие годы жизни травостоя отзывчивость на обеспеченность влагой в наибольшей степени проявляется у галеги восточной при формировании второго и третьего укосов. В связи с этим актуальным является вопрос эффективности ее орошения. Немаловажное значение при этом имеет и водопотребление культуры на разных почвах, которое в Беларуси до сих пор не изучено.
Целью данных исследований было изучение водопотребления галеги восточной при орошении на дерново-подзолистой почве в северо-восточной части Республики Беларусь, при соблюдении технологии выращивания и режима питания этого растения.
Материалы и методы исследований. Опыты по изучению возделывания галеги восточной в условиях орошения проводились в 2015-2019 гг. в УНЦ «Опытные поля БГСХА» «Тушково-1», расположенном в северо-восточной части Республики Беларусь.
Почва опытного участка дерново-подзолистая, легкосуглинистая, подстилаемая с глубины 1 м моренным суглинком. Глубина пахотного слоя почвы 17–22 см. Почва характеризовалась следующими агрохимическими и водно-физическими показателями: гумус – 1,54%, Р2О5 – 283,9 мг/кг, К2О – 239,0 мг/кг, рН KCl – 6,43, средняя за весь период наблюдений плотность сложения – 1,38 г/см3, средняя наименьшая влагоемкость (НВ) – 22,67 % от массы сухой почвы.
Объектом исследований служил сорт галеги восточной Нестерка.
Схема опыта включала следующие варианты:
1. Без орошения (контроль);
2. Орошение галеги восточной при снижении предполивной влажности почвы до уровня 80% НВ, в слое 0-40 см (в дальнейшем “80% НВ”);
3. Орошение галеги восточной при снижении предполивной влажности почвы до уровня 70% НВ, в слое 0-40 см (в дальнейшем “70% НВ”).
Поддержание почвенной влажности на требуемом уровне для каждого из вариантов увлажнения выполнялось барабанно-шланговой дождевальной установкой итальянского производства Irriland Raptor. Нормы полива рассчитывались на основании водно-физических показателей почвы и составили 25 мм для варианта 80 % НВ и 30 мм для варианта 70% НВ.
Площадь учётной делянки 115,5 м2. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом, плотность почвы – методом режущего кольца, наименьшая влагоёмкость – методом заливных площадок [5]. Исследования биометрических показателей травостоя осуществлялись по общепринятым методикам [6].
Технология возделывания галеги восточной общепринятая для данной культуры. Посев проводился беспокровно с нормой высева семян 12 кг/га при 100 % посевной годности. Глубина заделки семян 1,5 см, ширина междурядий 15,0 см. Семена перед посевом инокулировали микробным препаратом Ризофос марки галега из расчета 200 мл на гектарную норму семян [1]. Подкормка посевов минеральными удобрениями в дозе Р60К90 с последующим боронованием травостоя проводилась в ранневесенний период.
Результаты исследования и их обсуждения. Водопотребление сельскохозяйственных культур зависит от многих показателей, таких как метеорологические условия вегетационного периода, тип почвы, на которых осуществляется возделывание сельскохозяйственной культуры, а также биологические особенности выращиваемой культуры.
Водопотребление галеги восточной определяли по методу водного баланса. Согласно А.Н. Костякова уравнение водного баланса расчетного слоя почвы для конечного промежутка времени на опытном участке запишется в виде:
ET = ∑(Pt – Рст) +ΔWt + ∑
где, ET – суммарное водопотребление, мм;
Pt – атмосферные осадки, мм;
Pст – сток атмосферных садков ливневого характера за пределы опытного участка мм;
ΔW = (Wн – Wк) – изменение влагозапасов в расчетном слое почвы, мм;
∑
±q – влагообмен на нижней границе расчётного слоя, мм.
В ходе полевых наблюдений определялись почвенные влагозапасы на начало и конец рассматриваемого периода, в расчетных слоях 0,3, 0,4 и 0,5 м. Величина поверхностного стока устанавливалась непосредственно в полевых условиях на заранее оборудованных стоковых площадках. Учет метеорологических показателей осуществлялся на основании данных, полученных с метеорологического поста, установленного на территории учебно-опытного поля Тушково-1. Коэффициент влагообмена принят на основании работ [7, 12] и составлял 0,9 на протяжении всего вегетационного периода.
На основании всех вышеуказанных показателей нами был произведен расчет суммарного водопотребления не только для каждого из вариантов, но и для различных вегетационных периодов (рисунок 1 и 2).
Рисунок 1 - Суммарное водопотребление галеги восточной по расчетным слоям почвы за 2015-2019 гг., мм.
Рисунок 2 - Среднесуточное водопотребление галеги восточной по расчетным слоям почвы за 2015-2019 гг., мм/сут.
В среднем за 2015-2019 годы водопотребление на орошаемых вариантах в расчетном слое колебалось от 348,3 до 365,5 мм за вегетационный период. В различные по тепло-влагообеспеченности годы водопотребление галеги восточной имеет заметные отклонения. Следует отметить, что водопотребление галеги восточной в первый год жизни заметно отличалось от остальных лет хозяйственного использования. Это объясняется тем, что в год посева галега развивается гораздо медленнее, продолжительность фаз развития не совпадает по продолжительности и по времени с последующими годами. Однако можно заметить, что именно в год посева водопотребление в расчетном слое было максимальным на орошаемых вариантах и составило 341…400 мм в варианте 80% НВ и 70% НВ соответственно. В варианте без орошения в расчетном слое этот показатель составлял 207 мм и был максимальным.
В среднем посевы галеги восточной в орошаемых вариантах снижали почвенные влагозапасы на 2,6 мм/сут. и 3,0 мм/сут., а в контрольном варианте 1,6 мм/сут.
В годы хозяйственного использования, водопотребление галеги восточной в среднем за сезон составляло 307,3-365,5 мм в зависимости от варианта увлажнения. Как и в год посева наименьшим водопотреблением отличался контрольный вариант, там с 2016 по 2019 гг., водопотребление колебалось от 295 мм до 321 мм. В варианта с орошением за аналогичный период времени максимальное водопотребление прослеживалось на варианте 70% НВ и составило от 355 мм до 380 мм.
Оценивая изменение величины водопотребления по слоям в разрезе вегетационных периодов можно заметить, что максимальная потребность в почвенной влаге наблюдается в слое 0-50 см, где в среднем за 2016-2019 годы водопотребление достигало 311-368,3 мм в зависимости от варианта увлажнения. Следует учитывать, что основная масса корневой системы галеги восточной располагается в слое 35-40 см и орошение полуметрового слоя почвы окажется малоэффективным, большая часть влаги, поступающей при орошении, будет свободно фильтроваться в нижележащие слои.
Наиболее активный рост и развитие галеги в ходе проведения исследований наблюдался в варианте 70% НВ, при этом среднесуточная потребность травостоев в почвенной влаге достигала 2,1-2,3 мм/сут, при среднем за весь период наблюдений значений в 2,2 мм/сут. Неравномерность выпадения атмосферных осадков оказывало существенное влияние на посевы контрольного варианта, где за одни сутки почвенные влагозапасы истощались в среднем на 1,8 мм/сут. Оценивая изменчивость величины водопотребления за 4 года наблюдений было замечено, что она не превышает 10 % как в условиях орошения, так и без него, что указывает на достоверность и точность полученных результатов.
Существует большое множество методов определения водопотребления, но не все они подходят для расчета в тех или иных условиях произрастания сельскохозяйственных культур. Подробное описание и анализ методов расчета водопотребления в своих работах рассматривали Голченко М.Г. [7], Лихацевич А.П. [8], Мажайский Ю.А. [9], и др. Следует отметить, что расчет водопотребления для сельскохозяйственных культур, выращиваемых в условиях орошения, требует более глубокого изучения. В наших исследованиях расчет водопотребления проведен по методике Алпатьева А.М. и Михальцевича А.И.
Наиболее обоснованным по ранее проведенным исследованиям, для почвенно-климатических условий Республики Беларусь является применение биотермического метода расчета водопотребления, а также биоклиматического разработанного А. М. Алпатьевым [10] и в последствии уточненным С. М. Алпатьевым [11].
При расчете водопотребления с помощью биоклиматического метода, искомую величину можно установить с помощью зависимости (2):
Где, k – биоклиматический коэффициент возделываемой сельскохозяйственной культуры, мм/мб;
Σd – сумма дефицитов влажности воздуха, за анализируемый промежуток времени, мб.
У данного метода есть как достоинства, так и недостатки. Достоинство его в том, что влияние температуры, скорости ветра и влажности воздуха можно учесть с помощью одного комплексного показателя – дефицита влажности воздуха (d). Что касается биоклиматического коэффициента (Kб), то он позволяет учесть различия в водопотреблении по фазам развития растения. Недостаток данного метода в изменчивости биоклиматических коэффициентов не только по годам, но и в пределах одной зоны наблюдений, что и потребовало их уточнения для условий Республики Беларусь.
Для определения водопотребления по Михальцевичу А.И. мы использовали его формулу (3):
где, n – количество суток в рассматриваемой декаде, сут.;
С использованием вышеупомянутых методик были посчитаны биоклиматические коэффициенты водопотребления галеги восточной не только для различных вегетационных периодов, но и для каждого варианта увлажнения представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 – Результаты определения биоклиматических коэффициентов водопотребления галеги восточной методом А. С. Алпатьева за 2015-2019 гг.
|
Вариант |
Расчетный период |
Среднее за сезон, мм/мб |
||||||||||||||||
|
IV |
V |
VI |
VII |
VII |
IX |
X |
||||||||||||
|
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
||
|
Травостой первого года жизни – 2015 год |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
- |
- |
0,19 |
0,15 |
0,09 |
0,17 |
0,30 |
0,25 |
0,25 |
0,42 |
0,27 |
0,20 |
0,12 |
0,78 |
0,21 |
- |
- |
0,26 |
|
70%НВ |
- |
- |
0,29 |
0,32 |
0,18 |
0,30 |
0,24 |
0,38 |
0,53 |
0,67 |
0,27 |
0,48 |
0,44 |
1,41 |
0,18 |
- |
- |
0,44 |
|
80%НВ |
- |
- |
0,39 |
0,41 |
0,23 |
0,35 |
0,50 |
0,26 |
0,87 |
0,94 |
0,36 |
0,40 |
0,33 |
0,78 |
0,78 |
- |
- |
0,51 |
|
Среднее за 2016-2019 гг. |
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Контроль |
0,54 |
0,43 |
0,38 |
0,26 |
0,24 |
0,34 |
0,33 |
0,41 |
0,29 |
0,38 |
0,32 |
0,23 |
0,24 |
0,27 |
0,21 |
0,31 |
0,44 |
0,33 |
|
70%НВ |
0,51 |
0,38 |
0,59 |
0,32 |
0,25 |
0,32 |
0,33 |
0,49 |
0,40 |
0,43 |
0,34 |
0,29 |
0,29 |
0,32 |
0,28 |
0,30 |
0,37 |
0,37 |
|
80%НВ |
0,50 |
0,40 |
0,60 |
0,40 |
0,36 |
0,31 |
0,37 |
0,51 |
0,39 |
0,38 |
0,37 |
0,34 |
0,29 |
0,28 |
0,23 |
0,37 |
0,33 |
0,38 |
Таблица 2 – Результаты определения биоклиматических коэффициентов водопотребления галеги восточной методом А. И. Михальцевича за 2015-2019 гг.
|
Вариант |
Расчетный период |
Среднее за сезон, мм/мб |
||||||||||||||||
|
IV |
V |
VI |
VII |
VII |
IX |
X |
||||||||||||
|
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
||
|
Травостой первого года жизни – 2015 год |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
- |
- |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
0,32 |
0,57 |
0,50 |
0,37 |
0,68 |
0,68 |
0,38 |
0,23 |
0,88 |
0,29 |
- |
- |
0,43 |
|
70%НВ |
- |
- |
0,45 |
0,49 |
0,40 |
0,56 |
0,46 |
0,77 |
0,77 |
1,08 |
0,70 |
0,92 |
0,85 |
1,58 |
0,25 |
- |
- |
0,71 |
|
80%НВ |
- |
- |
0,60 |
0,63 |
0,50 |
0,64 |
0,95 |
0,52 |
1,27 |
1,52 |
0,93 |
0,77 |
0,63 |
0,88 |
1,07 |
- |
- |
0,84 |
|
Среднее за 2016-2019 гг. |
||||||||||||||||||
|
Контроль |
0,52 |
0,59 |
0,45 |
0,42 |
0,45 |
0,62 |
0,64 |
0,67 |
0,50 |
0,70 |
0,60 |
0,42 |
0,44 |
0,48 |
0,35 |
0,38 |
0,51 |
0,51 |
|
70%НВ |
0,48 |
0,54 |
0,72 |
0,52 |
0,44 |
0,61 |
0,65 |
0,80 |
0,67 |
0,81 |
0,61 |
0,52 |
0,54 |
0,58 |
0,45 |
0,39 |
0,45 |
0,58 |
|
80%НВ |
0,49 |
0,56 |
0,70 |
0,66 |
0,68 |
0,62 |
0,72 |
0,82 |
0,67 |
0,70 |
0,68 |
0,59 |
0,54 |
0,51 |
0,39 |
0,47 |
0,39 |
0,60 |
Анализируя изменчивость биоклиматических коэффициентов как в течении вегетационного периода, так и по отдельным межукосным интервалам можно заметить, что они варьируются в широком диапазоне. В первую очередь следует отметить, что в период формирования первых двух укосов зеленой массы биоклиматические коэффициенты возрастают к середине межукосного интервала и затем постепенно снижаются к моменту наступления фазы укосной спелости. Слабая обеспеченность тепловыми ресурсами, наблюдаемая в период формирования третьего укоса, которая снижает величину водопотребления и биоклиматические коэффициенты имеют максимальные значения только в начале межукосного интервала.
Изменчивость биоклиматических коэффициентов можно проследить и при анализе любой декады в разрезе различных вегетационных периодов. Например, в третьей декаде мая 2016 года величина биоклиматического коэффициента на варианте 70% НВ рассчитанного по методике А. И. Михальцевича составляла 0,70 мм/мб. Но уже в 2017 году в аналогичный момент времени коэффициент оказался равен 0,40 мм/мб, что в полной мере указывает на зависимость биоклиматических коэффициентов от метеорологических условий года.
В среднем за весь период наблюдений, величина биоклиматического коэффициента для галеги восточной достигала 0,33-0,38 мм/мб и 0,51-0,60 мм/мб при расчете методами А.С. Алпатьева и А. И. Михальцевича соответственно. При этом, посевы галеги восточной возделываемые в естественных условиях отличались наименьшей величиной рассматриваемых коэффициентов, а максимальными значениями выделялся вариант 70% НВ.
Заключение
- В результате анализа экспериментальных данных по наблюдению за динамикой изменения почвенных влагозапасов на различных вариантах опыта установлено, что неравномерность выпадения атмосферных осадков как по годам, так и внутри отдельных вегетационных периодов не исключает необходимость использования дополнительного увлажнения не только в засушливые годы, но и в хорошо обеспеченные осадками вегетационные периоды.
- Водопотребление галеги восточной в зависимости от уровня тепловлагообеспеченности в расчетном слое почвы достигает 207-307 мм при возделывании ее в естественных условиях, а при поддержании почвенных влагозапасов орошением – от 336 до 400 мм.
- Оценивая изменчивость водопотребления галеги восточной в почвенно-климатических условиях северо-восточной части Республики Беларусь установлено, что оно варьируется в пределах 386-392 мм при возделывании галеги восточной в острозасушливый год (Р=5%) и снижается до 344-355 мм в обильный по увлажнению (Р=90%). В средний по уровню влагообеспеченности год (Р=50%) суммарное водопотребление галеги восточной составляет 368-374 мм.
- Результатам данной работы являются впервые откорректированные биоклиматические коэффициенты для расчета водопотребления галеги восточной в Республики Беларусь, которые в дальнейшем могут использоваться в расчете водного режима и потребности в поливе этой культуры как в проектном, так и в эксплуатационном режиме орошения.
1. Bushueva, V.I. Galega vostochnaya: monografiya. 2-e izd., dop. / V.I. Bushueva, G.I. Taranuho. – Minsk: Ekoperspektiva, 2009. – 204 s.
2. Bushueva, V.I. Ispol'zovanie galegi vostochnoy v kormoproiz-vodstve / V.I. Bushueva // Agrarnaya ekonomika. –2007. –No 2. –S. 36–39.
3. Laman, N. A. Rekomendacii po vozdelyvaniyu galegi vostochnoy na korm i se-mena / N. A. Laman, V. I Prohorov, I. M. Morozova. – Minsk, 2004. – 43 s.
4. Kshnitkina, A. N. Kozlyatnik vostochnyy : monografiya / A. N. Kshnitkina. – Penza : RIO PGSHA. – Penza, 2001. – 287 s.
5. Mihal'ceviich, A. I. Raschet ispareniya s oroshaemyh poley / A. I. Mihal'ce-vich // Melioraciya pereuvlazhnennyh zemel'. – 1992. – T. 39. – S. 28-38.
6. Praktikum po pochvovedeniyu / Pod red. I.S. Kauricheva. – 3-e izd., pererab. I dop. M.: Kolos, 1980. – 272 s.
7. Golchenko, M. G. Opredelenie vodopotrebleniya i norm orosheniya nekotoryh sel'skohozyaystvennyh kul'tur v usloviyah Belorussii / M. G. Golchenko // Melioraciya i gidrotehnika: sb. nauch. tr. / Belorus. s.-h. akad. – Gorki, 1971. – T. 81. – S. 14 -25.
8. Lihacevich, A.P. Dozhdevanie sel'skohozyaystvennyh kul'tur: Osnovy pri neustoychivoy estestvennoy vlagoobespechennosti / A. P. Lihacevich. – Mn.: Bel. Nauka, 2005. – 278 s.
9. Yury A. Mazhayskiy crops water consumption and vertical soilmoisture exchange / Yury.A. Mazhayskiy, Artem A.PAVLOV, Otilija Miseckaite // Agrofor International Journal – Vol. 6 iss. 1. – P.57-64.
10. Alpat'ev, A. M. Vodopotreblenie kul'turnyh rasteniy i klimat / A. M. Alpat'ev // Rezhim orosheniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur. – M. : Kolos, 1965. – S. 55–68.
11. Alpat'ev, S. M. K obosnovaniyu formirovaniya polivnyh rezhimov s is-pol'zovaniem bioklimaticheskogo metoda rascheta summarnogo ispareniya / S. M. Alpa-t'ev, V. P. Ostapchik // Melioraciya i vodnoe hozyaystvo : sb. nauch. tr. – Kiev : Urozhay, 1971 . – Vyp. 19. – S. 3-17.
12. Kostyakov, A.N. Osnovnye metody orosheniya v sovremennom irrigacionnom stroitel'stve / A. N. Kostyakov // Izbrannye trudy. – M. : Sel'hozizdat. – 1961. – T. 1. – Ch. 1. – Gl. 4. – S. 271-300.
