Статья: Влияние водообеспеченности на формирование урожайности и водопотребление картофеля на черноземных почвах Волгоградской области

Представленные в таблице 3 данные показывают, что суммарное водопотребление изменяется в зависимости от водообеспеченности как по годам, так и в среднем за 2015-2017 гг., составляя от 2332 м3/га в варианте 5 без орошения до 4760 м3/га на контроле и до 4938 м3/га в варианте 2.

В вариантах 1-4 основная доля воды поступает к растениям с оросительной водой (от 46,6 % в варианте 4 (0,6 m) до 72,9 % в варианте 2 с увеличенной нормой полива на 20 %). Оросительная норма при этом увеличивалась с 1800 м3/га в варианте 4 до 3000 м3/га на контроле и 3600 м3/га в варианте 2. Осадки, выпадающие в период вегетации, составляют менее 10 % от суммарного водопотребления в вариантах 1-4 и 16,51 % в варианте без орошения.

Таблица 3 - Показатели водопотребления картофеля весеннего срока посадки в зависимости от водообеспеченности в среднем за 2015-2017 гг.

Наблюдения показали, что использование влаги из почвы обратно пропорционально водообеспеченности: в варианте 5 без орошения доля составляет 83,5 %, в варианте 4 - 43,4 %, в варианте 3 - 34,7 % против 28,9 % на контроле. Увеличение поливной нормы на 20 % в варианте 2 уменьшило поступление влаги из почвы до 19,3 %.

Изменяется и эффективность использования воды на формирование единицы урожая, которая в наших исследованиях определялась по показателю коэффициента водопотребления и по показателю формирования урожая из расчета на 1000 м3/га оросительной воды.

Наименьшим коэффициент водопотребления (80,3 м3/т) был в варианте 3 при уменьшении оросительной нормы на 20 %. На контроле он возрастал до 81,0 м3/т, а в вариантах 2 и 4 увеличился и составил по 88,3 м3/т. В варианте 5 без орошения эффективность использования воды из почвы и осадков была самой низкой (135,6 м3/т), так как почвенные запасы осенне-зимнего периода были использованы растениями на формирование вегетативной массы, а в период формирования клубней осадки выпадали в малом количестве и неравномерно.

В вариантах с орошением эффективность использования оросительной воды выражается также водоемкостью продукции, т. е. производством клубней на 1000 м3. По этому показателю картофель обеспечил большую отдачу урожая (24,3 и 22,1 т/1000 м3) в вариантах 4 и 3, в которых сокращалась оросительная норма на 40 и 20 % соответственно. В контрольном варианте 1 этот показатель составил 19,6 т и наименьшим (15,5 т) был в варианте 2 с увеличенной на 20 % оросительной нормой.

Приведенные выше данные показывают, что в условиях острого дефицита водных ресурсов для получения большей отдачи от используемой оросительной воды возможно снижение оросительной нормы на 20 %, при этом урожайность снижается на 9,7 %, но повышается эффективность использования оросительной воды (на каждую 1000 м3 воды получено по 22,1 т/га клубней против 19,6 т/га на контроле).

Математическая обработка полученных данных позволила установить, что существует взаимосвязь между величиной урожайности и оросительной нормой (рисунок 1) с высоким коэффициентом аппроксимации R2 = 0,97. Взаимосвязь выражается уравнением полинома второй степени вида: Уор = -0,000003х2 + 0,0216х + 16,69.

Рисунок 1 - Взаимосвязь между урожайностью и оросительной нормой картофеля весеннего срока посадки на черноземах, 2015-2017 гг.

Математическая обработка данных позволила также установить взаимосвязь между урожайностью (Уу) и величиной суммарного водопотребления с высоким коэффициентом аппроксимации R2 = 0,92, которая выражается уравнением полинома второй степени (рисунок 2):

Уу = -0,000001х2 + 0,0259х - 34,717.

Рисунок 2 - Взаимосвязь между урожайностью и суммарным водопотреблением картофеля весеннего срока посадки на черноземах, 2015-2017 гг.

Выводы

1 Установлено, что снижение водообеспеченности создает менее благоприятные условия для растений и приводит к сокращению вегетационного периода картофеля на 4-6 сут. Изменяются также морфологические показатели, такие как высота растений и площадь листовой поверхности. Наибольшими высота растений картофеля (0,74 м), площадь листовой поверхности и прирост надземной массы были в вариантах 1 и 2.

2 Урожайность товарных клубней в среднем за годы исследований была более высокой (58,8 т/га) в контрольном варианте 1. Уменьшение оросительной нормы на 20 % в варианте 3 и на 40 % в варианте 4 привело к снижению урожайности до 53,1 и 43,7 т/га соответственно, но при снижении оросительной нормы на 20 % в варианте 3 урожайность снижается только на 9,7 %, а при уменьшении оросительной нормы на 40 % наблюдалось снижение урожайности на 25,6 %, т. е. можно говорить об экономии водных ресурсов на единицу продукции в вариантах 3 и 4, что подтверждается данными о водопотреблении картофельного поля.

3 Водопотребление изменяется в зависимости от водообеспеченности по годам, составляя в среднем за 2015-2017 гг. от 2332 м3/га в варианте 5 без орошения до 4760 м3/га на контроле и до 4938 м3/га в варианте 2. Оросительная норма при этом увеличивалась с 1800 м3/га в варианте 4 до 3000 м3/га на контроле и до 3600 м3/га в варианте 2. При уменьшении водообеспеченности сокращается период вегетации, что влияет на среднесуточное водопотребление, которое изменяется соответственно с 32,8 м3/га в варианте 5 без орошения до 62,5 м3/га в варианте 2 с наибольшей водообеспеченностью.

4 Более высокая эффективность использования воды на формирование единицы урожая, выраженная через коэффициент водопотребления, отмечена в варианте 3 (80,3 м3/т) при уменьшении оросительной нормы на 20 %, на контроле показатель возрастал до 81,0 м3/т, а в вариантах 2 и 4 увеличился и составил по 88,3 м3/т. Эффективность использования водных ресурсов, выраженная производством клубней на 1000 м3 оросительной воды, была более высокой в вариантах 4 и 3 (соответственно 24,3 и 22,1 т) при сокращении оросительной нормы на 40 и 20 % соответственно. В контрольном варианте 1 этот показатель составил 19,6 т и наименьшим (15,5 т) был в варианте 2 с увеличенной на 20 % оросительной нормой. Поэтому в условиях острого дефицита водных ресурсов для получения большей отдачи от используемой оросительной воды возможно снижение оросительной нормы на 20 %, при этом урожайность снижается на 9,7 %, но повышается эффективность использования оросительной воды.

Литература

1. Стратегия инновационного развития мелиоративного комплекса России на период 2012-2020 годы / В. Н. Щедрин, Г. Т. Балакай, А. И. Перелыгин, Л. М. Докучаева, Т. П. Андреева, Н. И. Балакай; ФГНУ «РосНИИПМ». - Новочеркасск, 2011. - 48 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.07.11, № 348-В2011.

2. Ольгаренко, Г. В. Концепция государственной программы «Восстановление и развитие мелиоративного комплекса Российской Федерации на период 2020-2030 годов» / Г. В. Ольгаренко, С. М. Васильев, Г. Т. Балакай. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2019. - 128 с.

3. Балакай, Г. Т. Развитие мелиорации - основа стабилизации производства сельскохозяйственной продукции в России / Г. Т. Балакай // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2011. - № 2(02). - С. 1-9. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/article?n=432.

4. Проблемы и перспективы использования водных ресурсов в агропромышленном комплексе России: монография / сост.: В. Н. Щедрин, Ю. М. Косиченко, С. М. Васильев, Г. Т. Балакай, Г. А. Сенчуков, Е. И. Шкуланов; под общ. ред. В. Н. Щедрина; ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ». - М., 2009. - 342 с.

5. Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996-2010 гг. / И. П. Шабунин [и др.]. - Волгоград: Ком. по печати, 1997. - 208 с.

6. Обоснование эффективности планирования технологических процессов водопользования и оперативное управление водораспределением на базе использования метода Монте-Карло / В. И. Ольгаренко, И. Ф. Юрченко, И. В. Ольгаренко, Г. Г. Костюнин, М. С. Эфендиев, В. Иг. Ольгаренко // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2018. - № 1(29). - С. 49-66. - Режим доступа: http:www.rosniipm-sm.ru/archive?n=526&id=530.

7. Полуэктов, Е. В. Агроландшафты юга России и их классификация по типам / Е. В. Полуэктов, Г. Т. Балакай, Н. И. Балакай // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. / ФГНУ «РосНИИПМ». - Новочеркасск: Геликон, 2006. - Вып. 35. - С. 43-48.

8. Способы мелиорации орошаемых солонцовых почв: науч. обзор / Г. Т. Балакай, Л. М. Докучаева, Р. Е. Юркова, Т. В. Усанина, Т. П. Андреева, Е. В. Долина, Э. Н. Стратинская, О. Ю. Шалашова; ФГНУ «РосНИИПМ». - Новочеркасск, 2011. - 73 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.05.11, № 245-В2011.

9. Мелихов, В. В. О новой концепции комплексных мелиораций сельскохозяйственных земель России / В. В. Мелихов, А. А. Новиков, В. А. Шевченко // Проблемы развития сельскохозяйственных мелиораций и водохозяйственного комплекса на базе цифровых технологий: материалы междунар. юбилейн. науч.-практ. конф., 23-24 окт. 2019 г. - М.: Изд-во ВНИИГиМ, 2019. - Т. 1. - С. 196-201.

10. Новиков, А. А. Влияние способов полива и окучивания на режим орошения картофеля / А. А. Новиков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2019. - № 2(54). - С. 145-153.

11. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 352 с.

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

13. Мелихов, В. В. Эффективность удобрения раннего картофеля при капельном орошении / В. В. Мелихов, А. А. Новиков // Плодородие. - 2011. - № 5(62). - С. 25-26.

14. Новиков, А. А. Влияние способов полива и окучивания картофеля на структурное состояние почвы / А. А. Новиков // Агрофизика. - 2019. - № 3. - С. 14-19.