Спросить
Войти
УДК 631.671.1 В.В. Семенова, С.Э. Бадмаева
DOI: 10.36718/1819-4036-2020-1 -40-46
ОПТИМИЗАЦИЯ ВОДНОГО РЕЖИМА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
V.V. Зетвпоуа, S.E. Бавтаеуа
THE OPTIMIZATION OF THE WATER REGIME OF CHERNOZEM OF ORDINARY FOREST-STEPPE ZONE OF KRASNOYARSK REGION
Семенова Виктория Викторовна - ассист. каф. кадастра застроенных территорий и планировки населенных мест Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск. E-mail: semviktori@mail.ru Бадмаева Софья Эрдыниевна - д-р биол. наук, доц., зав. каф. кадастра застроенных территорий и планировки населенных мест Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск. E-mail: s.bad55@mail.ru
Цель исследования - оптимизация водного режима чернозема обыкновенного среднесуг-линистого при выращивании многолетних травосмесей на год расчетной обеспеченности осадками. Исследование проводилось на территории стационара «Новоселово», расположенного в лесостепной зоне в провинции разновидностей обыкновенных черноземов среднесуглинистых Чулымо-Енисейского южного округа, образованного на лессовидных суглинках четвертичных отложений. Для изучения режима орошения чернозема обыкновенного были заложены вегетационно-полевые опыты согласно схеме. Схема опыта по изучению водного режима чернозема обыкновенного: 1) контроль (без орошения); 2) предпо-ливной порог увлажнения 80 % НВ. Повтор-ность опыта четырехкратная. Образцы отбирались буром Качинского через 10 см до глубины 50 см, влажность определялась термостатно-весовым методом подекадно, также до и после полива. Влагообеспеченность вегетационного периода в год проведения исследований характеризовалась как недостаточно увлажненная. Наблюдения за динамикой влажности почвы показали, что атмосферные осадки не обеспечивают оптимальную влажность растений, особенно в начале отрастаSemenova Viсtoriya Vktorovna - Asst., Chair of Inventory of Built-up Territories and Layout of Populated Areas, Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk. E-mail: semviktori@mail.ru
Badmaeva Sofya Erdynievna - Dr. Biol. Sci., Prof., Head, Chair of Inventory of Built-up Territories and Layout of Populated Areas, Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk. E-mail: s.bad55@mail.ru
ния трав. Для поддержания влажности на уровне 80-100 % НВ в мае было проведено два полива нормой ~ по 300 м3 / га на варианте с орошением. Коэффициенты водопотребления на орошении почти в два раза выше, чем на богаре.
The aim of the study is to optimize the water regime of ordinary medium-loam Chernozem when growing perennial grass mixtures for the year of the calculated provision of precipitation. The study was conducted on the territory of the hospital "Novoselovo", located in the forest-steppe zone in the province of varieties of ordinary chernozems of medium-loamy Chulym-Yenisei southern district, formed on loess-like loams of quaternary deposits. To study the irrigation regime of ordinary Chernozem, vegetation and field experiments were laid, according to the scheme. The scheme of experiment in studying the water regime of ordinary chernozem: 1) control (without irrigation); 2) pre-watering threshold moisture 80 % HB. The repetition of the experience was fourfold. The samples
were taken by Kachinsky drill after 10 cm to a depth of 50 cm; the humidity was determined by thermo-static-weight method a decade, also before and after watering. The moisture content of growing season in the year of the research was characterized as insufficiently humidified. The observations of soil moisture dynamics showed that precipitation had not provided optimal plant moisture, especially at the beginning of grass regrowth. To maintain humidity at the level of 80-100 % HB, in May, two watering norms ~ 300 m3 / hectare on the variant with irrigation were carried out. Water consumption rates for irrigation were almost twice as high as for bogar.
Введение. При создавшихся социально-экономических условиях в Сибири в конце 90-х гг., большие площади орошаемых земель выведены из сельскохозяйственного оборота, оросительные системы во многих регионах не функционируют и по настоящее время. Вместе с тем в орошаемое земледелие были вовлечены наиболее плодородные черноземные почвы лесостепной и степной зоны. На многих оросительных системах полив производился с нарушением научно обоснованных режимов орошения, что привело к нарушению экологического равновесия в цепочке «вода - почва -растение», поднятию уровня грунтовых вод на пониженных элементах рельефа, возникновению вторичного засоления, осолонцевания [4, 5, 9, 10]. По настоящий день оросительные системы выведены из строя, орошаемые площади переведены в залежь или используются в богарном земледелии, и на значительной части орошаемых земель наблюдается неудовлетворительное состояние почвы [1, 3]. В условиях Сибири наиболее плодородные почвы (черноземы) формируются в естественных условиях при скомпенсированном гидротермическом режиме. В исследовании использовано соотношение R/Ос = 0,8-1,1, где R - насыщенный радиационный баланс деятельной поверхности, ккал/см2/год; Ос - количество тепла, необходимого для испарения осадков, ккал/см2/год. Предполагая, что такое соотношение водных и тепловых ресурсов является оптимальным с точки зрения почвенных процессов и, исходя из
особенностей водно-физических и химических свойств черноземных почв, поливы должны восполнять дефицит осадков в расчете на год оптимального естественного увлажнения, т. е. когда отношение Л/^с + М) не превышает ~0,8-1,1 (М - оросительная норма), а промывной режим не превышает ~0,1 суммарного испарения.
На сибирских черноземах независимо от водно-физических особенностей и вида возделываемых культур мощность слоя оптимального (до НВ) увлажнения вегетационными поливами должна быть ограниченной и не превышать 40 см. Причем предполивной порог влажности должен быть дифференцирован в зависимости от гранулометрического состава. При орошении легкосуглинистых черноземов вегетационные поливы необходимо проводить при снижении влажности корнеобитаемого слоя до 70 % НВ, тогда как на средне- и тяжелосуглинистых - до 80 % НВ. В этом случае поливные нормы должны составлять 350-400 м3/га. При поддержании такого режима орошения создаются условия активного влагооборота в верхнем наиболее плодородном слое почвы, что способствует накоплению максимального сухого вещества на единицу общей массы урожайности и практически исключает потери поливной воды за пределы корнеобитаемого слоя почвы [2, 6-8].
Цель исследования: оптимизация водного режима чернозема обыкновенного среднесугли-нистого при выращивании многолетних травосмесей на год расчетной обеспеченности осадками.
Методы исследования. Исследование проводилось на территории стационара «Новосе-лово», расположенного в лесостепной зоне в провинции разновидностей обыкновенных черноземов среднесуглинистых Чулымо-Енисей-ского южного округа, образованного на лессовидных суглинках четвертичных отложений. Для изучения режима орошения чернозема обыкновенного были заложены вегетационно-полевые опыты согласно схеме.
Схема опыта по изучению водного режима чернозема обыкновенного:
- контроль (без орошения);
- предполивной порог увлажнения 80 % НВ.
Повторность опыта четырехкратная. Образцы отбирались буром Качинского через 10 см до глубины 50 см, влажность определялась термостатно-весовым методом подекадно, также до и после полива.
Результаты исследования и их обсуждение. Сумма среднесуточных температур за период активной вегетации сельскохозяйственных
культур в этой зоне составляет 1400-1700 °С. Основные показатели агроклиматических ресурсов земледельческой зоны лесостепи представлены в таблице 1.
Таблица 1
Агроклиматические ресурсы земледельческой зоны
Показатель Лесостепная зона
Сумма среднесуточных температур за период активной вегетации 1400-1700
Основной период вегетации Тсут >10 °С: начало конец 20.05-25.05 06.09-11.09
Беззаморозковый период: начало конец 22.05-1.09 01.09-18.09
Осадки годовые, мм 300-500
Коэффициент атмосферного увлажнения 0,66-1,1
Вероятность сухих и засушливых лет , % 12-52
Среднесуточная температура наиболее теплого месяца, °С 17,2-18,9
Температура наиболее холодного месяца, °С (-18,0) - (-25,0)
Начало вегетационного периода варьирует с 20 по 25 мая. Окончание периода - 6-11 сентября. Среднегодовое количество осадков составляет 300-500 мм.
Водно-физические и агрохимические свойства чернозема обыкновенного до закладки опытов представлены в таблице 2.
Таблица2
Свойства черноземов обыкновенных опытного участка
Слой, см Плотность, г/см3 Водно-физические свойства, мм Гумус, % Агрохимические свойства, мг/100 г
НВ МГ ВЗ ДАВ Шэ- Р2О5 К2О
Наименьшая влагоемкость по слоям колеблется в пределах 31,0-31,6 мм, диапазон активной влаги в изучаемом слое почвы варьирует от 16,5 до 11,5 мм.
В таблице 3 представлена влагообеспечен-ность вегетационного периода в год проведения исследования.
Таблица 3
Влагообеспеченность вегетационного периода
Показатель Месяцы исследования Увлажненность
Норма 0,10-0,12 0,25-0,27 0,35-0,37 0,40-0,42 0,44-0,47 0,31-0,33 Недостаточная
Факт 0,31-0,33 0,49-0,51 0,30-0,32 0,60-0,62 0,33-0,35 0,41-0,43 Недостаточная
По влагообеспеченности вегетационного периода год проведения исследования был близок к среднемноголетним показателям, и увлажненность характеризовалась как недостаточно увлажненная.
Среднесуточные температуры воздуха и выпавшие осадки за вегетационный период растений были близки к среднегодовым показателям. Запасы влаги в начале отрастания трав первого укоса оказались ниже оптимальных значений: в контрольном варианте ~1041 м3/га, что соответствует 66 % НВ; на орошаемом варианте ~ 1103 м3/га - 70 % НВ. На варианте с орошением 2 мая был произведен полив нормой 300 м3/га, что позволил поддерживать влажность почвы на уровне 82 % НВ.
Первая декада мая характеризовалась засушливостью, осадков не выпало. На контрольном варианте отмечалось снижение влажности до ~64 % НВ и запасы влаги составили в 0-50 см слое почвы ~1009 м3/га. Во второй декаде мая шло постепенное снижение влажности почвы на вариантах опыта, так как и в этот период выпадение осадков не наблюдалось. На варианте с орошением был произведен второй полив 20 мая нормой 300 м3/га, что способствовал поднятию влажности почвы до 90 % НВ, и соответственно запасы влаги составили 1418 м3/га. На контрольном варианте влажность опустилась до критической отметки - 55 % НВ. В начале третьей декады, 22 мая, выпали осадки нормой ~18,3 мм, что позволило поднять уровень влажности почвы на контроле незначительно, до 59 % НВ.
В первой декаде июня осадков выпало ~22,5 мм, и это удерживало запасы влаги на контрольном варианте и орошении соответственно ~993-1544 м3/га, или же на уровне 63-98 % НВ. Вторая декада июня была отмечена выпадением незначительных осадков, что в сумме составило 17 мм. Наблюдалась небольшая тенденция к увлажнению почвы, по сравнению с первой декадой, на 4-3 % НВ. В третьей декаде июня влажность почвы варьировала в пределах ~69-94 % НВ по вариантам опыта.
Июль характеризовался обильными осадками, в течение первой декады выпало три осадка нормами от 12,3 до 15,3 мм с интервалом 3-5 дней. Осадки способствовали благоприятному росту и развитию сельскохозяйственных культур, и в вариантах опыта увеличилась влажность почвы до 78 % от НВ при контроле, а на опытах с орошением - до 100 %. Вторая декада также была благоприятной с точки зрения количества осадков для культур опыта. Запасы влаги в варианте без орошения выросли до оптимального уровня в 82 % НВ, в то время как при орошении он варьировался в пределах 100 % от НВ. В третьей декаде июля, до первого укоса трав, влажность не опускалась ниже порога влажности почвы 80-100 % HB.
Рост и развитие трав второго укоса происходили при достаточном увлажнении почвы во всех изученных вариантах эксперимента, поскольку в первой декаде августа количество осадков составило ~23,8 мм. Влажность почвы в вариантах опыта была оптимальной для быстрого роста многолетних трав. В дальнейшие фазы развития трав выпадающие осадки во второй и третьей декаде августа также поддерживали влажность почвы на заданном уровне в 80-100 % НВ (рис.).
Сентябрьские осадки, выпавшие в конце первой декады нормой 30 мм, и последующие поддерживали высокий уровень увлажненности почвы.
В таблице 4 представлено суммарное водо-потребление, урожайность и коэффициент во-допотребления многолетних травосмесей.
- контроль, осадки полив
Динамика влажности чернозема обыкновенного
Таблица 4
Суммарное водопотребление, урожайность и коэффициент водопотребления
многолетних травосмесей
Вариант Приход влаги Суммарное водопотребление, мм Урожайность, т/га Коэффициент водопотребления, мм/т
от осадков от поливов о запасов почвы
Контроль (без орошения) 282 115 - +36 +15 246 4,1 60
Орошение 80 % НВ 282 92 60 20 +36 +12 306 9,2 33
На изучаемых вариантах опыта расход влаги растениями для роста и развития выглядел следующим образом. Суммарное водопотребление на орошении было выше на 60 мм, чем без орошения. Основу водопотребления на контрольном варианте составили осадки, тогда как на орошаемом варианте на долю осадков приходилось 80 %, на долю поливов - 20 %. Коэффициенты водопотребления отличались по значениям почти в два раза - на контрольном варианте 60 мм/т, тогда как на орошении -33 мм/т. К концу вегетации многолетних трав наблюдалось накопление запасов влаги в почве, и оно составило 36 мм по вариантам опыта (см. табл. 4).
Выводы
Literatura
