Динамика запасов почвенной влаги в паровых звеньях полевых севооборотов в условиях Приобья Алтая

Водные свойства почвы являются одним из основных показателей ее плодородия. В засушливых условиях влага занимает ведущее положение среди факторов жизни растений, а оптимизация водного режима представляется весьма сложной проблемой. По этой причине поиск путей более полного и рационального использования атмосферных осадков в земледелии приобретает особую актуальность. Изучению водного режима, накоплению, сохранению и рациональному использованию влаги в засушливых условиях Западной Сибири посвящены исследования М.З. Журавлева [1], Г.Т. Руденко [2] М.Е. Черепанова [3], Н.И. Фольмера [4], Г.И. Ввасильченко [5], Л.В. Юшкевича, В.Н. Слесарева [6], В.Г. Холмова [7] и др. Однако эффективность влагона-копления в паровых полях различных видов полевых севооборотов в условиях Приобья Алтая изучена не достаточно. В основном сравниваются разные предшественники и агротехнические приемы, их влияние на запасы влаги в почве ко времени посева полевых культур.

Целью представленных научных исследований было изучение изменения запасов почвенной влаги в паровых полях различных видов полевых севооборотов, начиная с уборки предшествующей культуры до уборки пшеницы, посеянной по парам. В задачи входило определение динамики запасов продуктивной влаги по периодам: осень-весна перед парованием; весна-осень при паровании; осень-весна после парования и вегетационный период посевов яровой пшеницы по паровым предшественникам.

Методы исследований. Работа выполнена на опытном поле Алтайского СХИ/ГАУ. Объектом исследований были полевые севообороты: 1) зернопаротравяной (пар чистый - пшеница - пшеница с подсевом многолетних трав - 2 года травы - 2 года пшеница); 2) зернопаропропашной (пар чистый - 3 года пшеница -кукуруза на силос - 2 года пшеница); 3) схема 2 на фоне минеральных удобрений; 4) зернопаровой (пар занятый горохо-овсом - 2 года пшеница); 5) зернопаровой (пар чистый - 2 года пшеница); 6) зернопаровой (пар чистый - пшеница). Поля севооборотов размещались на делянках размером 100х10 м в четырехкратной повторности. Влажность почвы определялась весовым методом в образцах, взятых через каждые 10 см, в шестикратной повторности.

Результаты исследований. Анализ запасов доступной влаги в метровом слое почвы показывает, что в конце ротации севооборотов (после уборки замыкающей их яровой пшеницы) остается неодинаковое количество влаги. Оно определяется не только погодными условиями во время вегетации растений, но и величиной урожая пшеницы. Так, при урожайности яровой пшеницы по обороту пласта 1,70 т/га к осени в слое почвы 0-100 см оставалось 53,2 мм доступной влаги. При размещении третьей культурой по пару без применения удобрений и урожайности 1,50 т было 83,6 мм, на фоне минеральных удобрений - соответственно 2,22 т и 33,9 мм. В целом на опытном участке почва была сильно иссушена и запасы доступной влаги в подпахотном слое были минимальными. В верхнем 50-сантиметровом слое за счет осадков второй половины лета находилось от 13,2 до 32,7 мм, в слое 50-100 мм от 0 до 20,9 мм.

К середине мая в метровом слое почвы в полях, подлежащих парованию, запасы доступной влаги увеличились на 84,5-179,8 мм (рис.). Усвоение осадков метровым слоем почвы за октябрь-апрель в сред- нем по всем вариантам составило от 43,6 до 53,5%. Главными причинами различия в поглощении осадков, как по годам, так и по вариантам опыта, явилась существенная разница в исходных запасах влаги в почве и в количестве осадков за рассматриваемый период.

Содержание влаги в почве оказывает существенное влияние на усвоение осадков почвой. На полях с более низким запасом влаги осенью в большинстве случаев идет более интенсивное ее поглощение и накопление при снеготаянии. Наши исследования показали, что при 33,9 мм доступной влаги осенью в удобренном севообороте произошло наибольшее увеличение запасов – на 98,0 мм, усвоение осадков составило 53,3%, в этом же севообороте без применения удобрений при осеннем запасе влаги 83,6 мм в почву поступило 62,1 мм, или усвоено 33,8% осадков.

Наименьшее количество влаги поступило в почву в двухпольном севообороте (44,7 мм, или 32,9%), что объясняется относительно высокими начальными ее запасами.

—♦— Зернопаротравяной             —■— Зернопаропропашной а Удобренный зернопаропропашной —*—Трехпольный с занятым паром

—ж—Трехпольный зернопаровой      —•—Двухпольный зернопаровой

Динамика запасов доступной влаги в метровом слое почвы в паровых полях в зависимости от вида севооборота

Уравнение регрессии, выражающее зависимость поглощения осадков от начальных запасов влаги, для слоя почвы 0–50 см имеет следующий вид: У = 68,4 - 2,18 х, а для слоя 0–100 см: У = 117,5 - 1,7 х, где У – запас влаги, мм; х – % усвоения осадков. Коэффициент парной корреляции для слоя 0–50 см составил 0,962±0,032, а для слоя почвы 0–100 см – 0,819±0,146.

За летний период паровые поля довольно интенсивно теряют влагу. Там, где выше запасы влаги весной, происходит более интенсивное их снижение за летний период. При этом величина потерь в метровом слое чаще всего определяется потерями из верхнего полуметрового слоя. Только в 1977 году, когда с 10 июля по 31 августа выпало 156 мм осадков, по всем вариантам чистого пара наблюдается увеличение запасов доступной влаги. В полуметровом слое почвы более интенсивное пополнение происходит на полях с меньшим начальным запасом влаги. Исследования, проведенные нами в 1976–1980 годах, показывают на неодинаковое накопление и сохранение почвенной влаги в течение летнего периода в паровом поле. В острозасушливом 1976 году запасы доступной влаги в почве были очень низкими и составляли весной по чистым парам от 85,6 мм (38,45 от НВ) в зернопаропропашном до 57,4 мм (25,74 от НВ) в двухпольном зер- нопаровом. Из них более половины приходится на верхний полуметровый слой. При 160 мм осадков за лето и высокой засухе не произошло существенного пополнения запасов влаги в почве и к осени они составили от 84,7 мм в двухпольном зернопаровом до 62,3 мм в зернопаропропашном удобренном севообороте. В вариантах опыта с более высоким содержанием влаги весной произошло и более интенсивное снижение ее запасов к осени (зернопаропропашной) как в верхнем, так и в метровом слое, что меньше, чем в вариантах с относительно невысокими весенними запасами.

Коэффициенты парной корреляции по влиянию начальных запасов влаги в метровом слое почвы на накопление ее к осени имели следующие показатели: в 1976 году – 0,596, в 1977 году – 0,974, в 1978 году – 0,923, в 1979 году – 0,232, 1980 году – 0,078.

В среднем за 5 лет определений динамики почвенной влаги, как весной, так и осенью, более высокое ее содержание отмечено в двухпольном зернопаровом севообороте. В этом варианте опыта, видимо, существенное влияние оказывает остаточная влага более глубоких слоев и ее передвижение по горизонтам.

Во все годы исследований при осеннем определении занятый пар значительно уступал чистому за счет расхода влаги на создание урожая парозанимающей культуры. В среднем за 5 лет в занятом пару происходило снижение запасов влаги с весны до осени на 40,8 мм в метровом слое почвы, в том числе на 15,5 мм в полуметровом. Только в острозасушливом году при очень низких весенних запасах влаги и низкой урожайности парозанимающей культуры и при выпадении осадков во второй половине лета (с 20 июня по 31 августа выпало 154 мм) запас влаги осенью был на уровне весенних. В остальные годы снижение составляло от 37,0 до 65,9 мм. Наибольшее уменьшение отмечалось в годы со сравнительно высокими весенними запасами.

Во второй осенне-зимне-весенний период до посева яровой пшеницы по парам вследствие уменьшения водопроницаемости почвой усваивается значительно меньше выпадающих осадков, чем в полях уходящих под пар. Метровым слоем почвы в чистом пару за этот период в среднем за 5 лет усвоено только 14,3– 19,1% выпадающих осадков, в занятом пару – 28,8%. Уравнение регрессии имеет следующий вид: в 1976 году – у = 105,1 - 0,67 х, в 1977 – у = 129,1 - 0,70 х; в 1978 – у = 173,4 - 1,06 х, в 1979 – у = 115,5 – 0,70 х, где у – запас влаги осенью, мм; х – % усвоения осадков. Коэффициенты парной корреляции по годам составили соответственно: - 0,67; - 0,501; - 0,99; - 0,91.

Ко времени посева яровой пшеницы по чистым парам в зернопаротравяном севообороте отмечается заметное снижение запасов доступной влаги по сравнению с другими севооборотами в тех случаях, когда за второй осенне-весенний период парования выпадает меньше 180 мм осадков, количество влаги находится на уровне других севооборотов или несколько выше в годы с осадками более 180 мм. В двухпольном севообороте, наоборот, чаще наблюдается преимущество перед другими севооборотами в годы с меньшим выпадением осадков за этот период

От посева яровой пшеницы до фазы кущения содержание влаги в почве интенсивно снижается на транспирацию и физическое испарение с поверхности почвы. В среднем за 5 лет запасы доступной влаги в метровом слое почвы снизились в 1,5–1,8 раза. В фазу кущения яровой пшеницы больше влаги содержалось при посеве по чистому пару в двухпольном севообороте – 90,2 мм. В других севооборотах в это время по чистым парам было от 70,8 мм в зернопаротравяном до 77,1 мм в трехпольном зернопаровом. На удобренном фоне в зернопаропропашном севообороте содержалось 78,3 мм доступной влаги.

Ко времени уборки яровой пшеницы произошло снижение запасов доступной влаги в метровом слое в среднем за все годы исследований до 67,6 мм в двухпольном зернопаровом и до 40,8 мм в удобренном зернопаропропашном севообороте. При посеве пшеницы по чистым парам без применения удобрений было израсходовано от посева до уборки 69,2 мм влаги в двухпольном и от 82,0 до 83,1 мм в других севооборотах. В посевах пшеницы по занятому пару запасы влаги уменьшились на 52,4 мм, в удобренном севообороте по чистому пару на 92,4 мм. Такое существенное различие в расходе влаги объясняется в основном величиной урожая пшеницы,

Заключение

В результате исследований динамики запасов продуктивной влаги в почве при паровании в различных видах полевых севооборотов выявлены закономерности их накопления и изменения под влиянием вида паров, чередования культур в севообороте и применения удобрений. Более интенсивное поглощение атмосферных осадков происходит при замене чистого пара на занятый и при внесении минеральных удобрений. В засушливые годы и при высоких весенних запасах в течение летнего периода в паровых полях происходят значительные потери влаги. Пополнение возможно лишь при значительном иссушении почвы перед парованием.