Фертирригационная технология на виноградниках с экономией воды и удобрений для высококачественного производства винограда
Автор: Мирсалахова Л.М.
Журнал: Природные системы и ресурсы @ns-jvolsu
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 1 т.14, 2024 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматривается термин «фертирригация» (его происхождение и сущность), приведены сведения о применении неорганических, твердых удобрений для получения высокого урожая от сельскохозяйственных растений, а также об использовании удобрений путем растворения их в воде. Теоретические сведения по фертирригации показали, что путем растворения удобрений в воде и внесении в почву через корни растений увеличивается не только продуктивность растения, но и почва обогащается питательными веществами на последующие годы. Отмечено, что опыт на виноградных плантациях проводился в двух вариантах: бороздованием и фертиригационной технологией орошения, где орошаемая площадь составила 190 м2, количество виноградной лозы - 42. В ходе исследований на один гектар при орошении инъекционно-фертирригационной технологией было подано 1442 м3 воды, а при поливе по бороздам - 3810 м3. Было выявлено, что по сравнению с методом полива по бороздам при применении инъекционно-ферригационной технологией за счет сэкономленного количества воды можно увеличить площадь виноградников в 2,4 раза. При бороздовом поливе было внесено N60P180K60, а при инъекционном методе фертирригации была использована доза N24P70K24, при этом экономия удобрений составила 2,5 раза. А это и экономия удобрений, и устранение негативных воздействий на качество почвы. Было показано, что урожайность при инъекционном способе фертирригации на 70 ц/га больше, чем при бороздовом поливе, а количество нитратного азота в качественных показателях продукта составляет 46,5 мг/кг, то есть менее 60 мг/кг (критерия).
Фертирригация, инъекция, удобрение, урожайность, агротехнология
Короткий адрес: https://sciup.org/149146022
IDR: 149146022 | DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2024.1.3
Текст научной статьи Фертирригационная технология на виноградниках с экономией воды и удобрений для высококачественного производства винограда
DOI:
«Фертирригация» (от англ. «to fertilize» – удобрение, «irrigation» – полив) – представляет собой внесение удобрений в корневую зону растений одновременно с поливной водой.
В большинстве литературы фертиррига-ция используется как «фертигация». Эта технология была изобретена в 70-х гг. ХХ в., но ее примение и распространение связано с развитием капельного орошения. Удобрения, главным образом твердые минеральные удобрения, после растворения в воде смешиваются с поливной водой и подаются растениям через систему капельного орошения [1; 2].
Применение технологии фертирригации с другими системами орошения, особенно с инъекционной системой орошения, в основном не изучено.
К вопросу обеспечения удобрениями системы капельного орошения посвящен ряд научных статей, инструкций и методических рекомендаций. Технологию внесения удобрений растениям оросительной водой последовательно изучался Б. Бер-Йосефым [3; 4]. Тот факт, что фертирригация является современной агротехнологией, ее роль в повышении урожайности и защите от загрязнения окружающей среды исследовали Ч. Хагин, М. Снех и А. Ловенгарт-Айсисиеги [5]. Д.С. Эльфувинг [6] исследовал оборудование, необходимое для устранения засорения фильтров твердыми частицами при вытекании раствора удобрений из оросительной системы. М. Снехом [5] подготовлено руководство по определению доз удобрений, вносимых при микроорошении в засушливых и полузасушливых регионах в зависимости от фенологических стадий развития растений.
-
В. Виксманн [6] подготовил обобщенное руководство по применению удобрений. В настоящем руководстве приведены оптимальные пределы их доз (норм), чтобы удобрения не нарушали баланс среды при применении фертирригации.
Анализ теоретических и экспериментальных исследований по фертирригации показывает, что эффективность этой технологии изучена только при использовании системы капельного орошения.
Объект и методы исследования
Опытный участок был выбран на территории Производственного объединения «Амин», действующего в Самухском районе, где выращиваются технические и столовые сорта винограда. Виноградная плантация построена на серо-коричневой (каштановой) почве, характерной для Гянджа-Газахского региона и обеспечена оросительной системой.
Для решения представленных вопросов использовалась апробированная методика согласно сути каждого вопроса. В целом был применен метод системного подхода. Изученные вопросы решались путем проведения лабораторных и полевых экспериментов. Полученные данные были подвергнуты научному анализу и сделаны соответствующие выводы.
Схема эксперимента была в двух вариантах:
-
1. Полив по бороздам.
-
2. Орошение инъекционно- фертиррига-ционной системой.
В ходе полевых экспериментов были изучены следующие вопросы:
– фактический объем воды (количество), при орошении по вариантам, нормам и срокам полива, фактический объем при подаче поливной воды, на один куст винограда, и срок продолжительности полива;
– нормы удобрений по вариантам и сроки подачи;
– влияние технологий инъекционного орошения и внесения удобрений на продуктивность винограда.
Результаты и обсуждение
При обоих способах орошения экспериментальные площади составляли 190 м2, а количество лозы на каждой площади – 42. Эксперименты проводились в течение двух лет.
При инъекционном орошении (в опытном варианте) в первый год опыта орошения проводились 4 раза, объем подачи воды за один период орошения (площадь 190 м2) составил 7,6–7,8 м3, объем подачи воды на один виноградный куст составлял 184–186 л, а продолжительность непрерывного орошения – 92– 93 часа. Периодические нормы орошения варьировали в пределах 402–410 м3/га (табл. 1). Фактические и расчетные оросительные нормы были практически равны друг другу. Однако за вегетацию расчетная общая оросительная норма превышала оросительную норму на 224 м3/га. Незначительное увеличение фактической нормы орошения было связано с теплой погодой и изменением, то есть уменьшением, влажности почвы. С другой стороны, расчетная цена поливной нормы рассчитывается не на 4 полива, а на 3, 4 полива.
На второй год опыта орошение проводили 4 раза. На одну лозу подача воды составил 162–167 литра. Стоимость периодической нормы орошения колебалась в пределах 355– 370 м3/га. В это время продолжительность одного орошения колебалась в пределах 80– 84 часов. Величина общей оросительной нормы составила 1442 м3/га и расчет была равна оросительной норме (1400 м3/га) (табл. 1).
На второй год опытов частичное снижение фактической цикловой поливной нормы – около 40 м3/га – было обусловлено климатическими факторами. В это время изучались два вопроса. Первый вопрос заключался в уточнении режима орошения для региона, второй – в определении оптимального уровня влажности почвы. Дело в том, что, как показывает опыт орошаемого земледелия, поддержание запасов воды в почве на оптимальном уровне позволяет добиться высокой продуктивности при обеспечении нормального развития всех сельскохозяйственных растений.
Снижение влажности почвы до предела увядания замедляет развитие растений и вызывает резкое снижение урожайности. С учетом вышеизложенного нижний предел влажности почвы во второй год опытов был увеличен на 1–2 % и установлена норма полива. Такой подход позволяет не только экономить воду, но и поддерживать оптимальные запасы воды в почве в течение вегетационного периода. При этом установлено, что незначительное повышение нижнего предела влажности почвы приводит к уменьшению продолжительности
Таблица 1
Основные показатели при орошении инъекционным методом (опытный вариант, площадь ω = 190 м2)
При поливе по бороздам (контрольный вариант) в первый год опытов полив проводили 4 раза, за один период полива (площадь 190 м3) давали 15,2–20,0 м3, на один виноградный куст давали 476 л воды. Продолжительность орошения составляла 6–11 часов. Периодические нормы орошения варьировали в пределах 800–1050 м3/га (табл. 2).
Общая норма орошения составила 3890 м3/га. Фактический расчет оросительной нормы оказался на 290 м3/га больше оросительной нормы. Это объясняется уменьшением влаги в почве и увеличением испарения.
На второй год опыта количество поливов составило 4. Норма орошения за один цикл варьировалась в пределах 790–1050 м3/га. Продолжительность орошения составила 4,2– 8,6 часа. Значение общей оросительной нормы оказалось на 210 м3/га больше расчетной нормы 3810 м3/га. Увеличение не превысило допустимый предел, и данное увеличение было обусловлено условиями производства.
При бороздовом поливе (контроль) количество воды, подаваемой на орошение, в первый год опыта было в 2,4 раза больше, а во второй год опыта – в 2,64 раза больше, чем при инъекционном способе орошения. В это время по сравнению с методом инъекционного орошения объем потерь воды составил в среднем 2300 м3 на гектар.
Анализ результатов опытного и контрольного вариантов показывает, что предотвратить потери воды можно, применяя прогрессивный метод орошения, особенно инъекционный метод орошения. За счет экономии поливной воды можно увеличить площадь виноградников или фруктовых садов примерно в 2 раза.
Нормы удобрений по вариантам и время их внесения в почву
По принятым правилам около двух третей органических и минеральных удобрений вносят перед посевом (вспашкой) под зерновые и технические культуры, а ранней весной под виноградники и плодовые деревья. Остаточная часть удобрений подается зерновым и техническим растениям в виде подкормки во время посева (вспашки) и после посева. Виноградники и фруктовые деревья обычно снабжают удобрениями в течение всего вегетационного периода. Конкретных и строгих указаний о том, какие нормы и сроки (время) вносить удобрения в период вегетации нет. Анализируя фазы развития растения винограда и технологии внесения удобрений в почву, было решено, что при инъекционном способе орошения (опытный вариант) учитывая факт подачи удобрения в жидком виде, их следует вносить растению в период фазы бу-тонообразования, цветения и созревания гроздей неспелого винограда.
При способе полива по бороздам (контрольный вариант) удобрения вносились в почву в фазе бутонообразования и цветения. При
Таблица 2
Основные показатели при орошении бороздами (контрольный вариант, площадь ω = 190 м2)
Дозы удобрений постепенно снижали в обоих вариантах. На этот раз главной целью было предотвратить накопление химикатов в гроздьях винограда.
Таким образом, при инъекционном способе орошения (опытный вариант) в первый и второй годы опыта во время формирования бутонов в корневую систему виноградных кустов вместе с оросительной водой вносится удобрение азота из расчета 10 кг/га, фосфора 30 кг/га, калий 10 кг/га, в период фазы цветения 8 кг/га азота, 20 кг/га фосфора и 8 кг/га калия, а в период созревания неспелого винограда соответственно 6, 20 и 6 кг/га (табл. 3).
При поливе по бороздам (контрольный вариант) как в первый, так и во второй годы опыта в почву вносили азот из расчета 40 кг/га, фосфор в дозе 100 кг/га, калий в дозе 40 кг/га, а в фазу цветения – 20 кг/га азотные, фосфорные – 80 кг/га и калийные – 20 кг/га удобрения (табл. 3). Зернистые твердые удобрения распределяются между рядами с помощью сеялки.
Влияние технологий инъекционного орошения и внесения удобрений (фертирригация) на урожайность винограда
С целью изучения влияния инъекционного орошения и внесения удобрений на продуктивность сорта винограда «Тебриз» спелый урожай собирали как с опытных, так и с контрольных участков и взвешивали на электронных весах. То есть процесс сбора и взвешивания использовался от начала до конца. Для определения урожайности собранную продукцию с каждого ряда отдельно (в 3-х повторностях) в опытном и контрольном вариантах взвешивали, суммировали и определяли урожайность по следующему выражению:
m
M=
100ω где М – урожайность, ц/га; m – масса убранной продукции с поля в опытном или контрольном вариантах, кг; ω – площадь, занимаемая опытным или контрольным вариантом, м2; 100 – коэффициент перевода кг в ц.
Данные о сборе и фактической урожайности винограда представлены в таблице 4. Анализ результатов экспериментов, проведенных в производственных условиях, показывает, что технологии инъекционного орошения и внесения удобрений позволяют экономить воду и удобрения, а также получать достаточно высокий урожай с винограда. Урожайность винограда при инъекционном поливе и внесении удобрений была на 21–28 ц/га выше, чем при бороздовом поливе и зернистой (твердой) форме внесении удобрений в почву.
Следует отметить, что нормы полива и внесения удобрений соблюдались в полной мере при инъекционном методе орошения, а также при поливе по бороздам. Поэтому продуктивность была высокой в обоих вариантах. Достигнутая производительность почти в два раза превышала производительность, достигнутой фермерским хозяйством. Таким образом,
Таблица 3
Время подачи удобрений и нормы, кг/га
Повышение продуктивности почвы, в которых применяются технологии инъекционного орошения и внесения удобрений, связано с подачей поливной воды и жидких удобрений непосредственно к корневой системе растения. Вторая причина в том, что полив и внесение удобрения проводятся в самые оптимальные сроки. Как уже говорилось, при определении нормы орошения нижний и верхний пределы влажности почвы следует выбирать таким образом, чтобы интервал увлажнения обеспечивал нормальное развитие всех сельскохозяйственных растений, и способствовало получению высокого урожая. С другой стороны, наиболее удобный способ увеличить норму использования удобрений и обеспечить их легкое усвоение растениями – растворить удобрения и внести их непосредственно в корневую систему растений. Оба упомянутых эффекта достигаются при применении технологий инъекционного орошения и внесения удобрений (фертирригация).
Влияние технологии инъекционного орошения и внесения удобрений на качественные показатели урожая винограда
Наши исследования показывают, что по сравнению с хозяйственным вариантом применяемая нами технология инъекционного орошения и внесения удобрений наряду с продуктивностью винограда улучшила его биохимические качественные показатели в положительную сторону. Биохимические показатели винограда изучались в 2018, 2019 и 2020 годах. Как видно из таблицы (табл. 5), количество плотного остатка в фермерском варианте плотный остаток менялся в пределах 24,3–25,0, сахаристость – 17,1–16,8 г/100 см3, кислотность в титрах – 5,7– 5,5 г/дм3, а нитратный азот –38,5–33,2 мг/кг.
В варианте применения технологии инъекционной фертирригации плотный остаток составил 26,7–27,5%, сахаристость – 17,8– 17,4 г/100 см3, кислотность в титрах снизилась до 5,2–5,1 г/дм3, нитратный азот составил –50, 2–46,5 мг/кг.
Таблица 4
Сбор урожая и урожайность винограда
Метод орошения (опытные варианты) |
Урожай, собранный с опытного и контрольного участка площадью 0,019 га (м), кг |
Урожайность ( M = м/100 ω ), цен/га |
|||
1-й ряд \ |
2-й ряд \ |
3-й ряд \ |
Всего |
||
2018 г. |
|||||
Инъекционный метод орошения (опытный вариант) |
116 |
114 |
118 |
348 |
183 |
Метод орошения бороздами (контрольный вариант) |
105 |
103 |
101 |
309 |
162 |
2019 г. |
|||||
Инъекционный метод орошения (опытный вариант) |
120 |
119 |
122 |
371 |
195 |
Метод орошения бороздами (контрольный вариант) |
107 |
110 |
100 |
317 |
167 |
Таблица 5
Биохимические показатели винограда
№ |
Варианты опытов |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
|||||||||
Сухое вещество, % |
Сахаристость, г/100 см3 |
Кислотность в титрах, г/дм |
Нитратный азот, мг/кг |
Сухое вещество, % |
Сахаристость, г/100 см3 |
Кислотность в титрах, г/дм |
Нитратный азот, мг/кг |
Сухое вещество, % |
Сахаристость, г/100 см3 |
Кислотность в титрах, г/дм |
Нитратный азот, мг/кг |
||
1 |
Орошение бороздами |
24,3 |
17,1 |
5,7 |
38,5 |
24,5 |
17,2 |
5,6 |
35,6 |
25,0 |
16,8 |
5,5 |
33,2 |
2 |
Инъекционный метод орошения (опытный вариант) |
26,7 |
17,8 |
5,2 |
50,2 |
26,8 |
17,6 |
5,1 |
48,2 |
27,5 |
17,4 |
5,1 |
46,5 |
Таким образом, при технологии инъекционного орошения и внесения удобрений в винограде увеличилось количество сахара, а кислотность снизилась. Так, по сравнению с контролем, в варианте инъекционной фертир-ригации сухое вещество увеличилось на 2,2– 2,5 %, сахаристость – на 0,6–0,7 г/100 см3, нитратный азот – на 11,7–13,3 мг/кг. Однако такое увеличение азота находится в пределах допустимой нормы (< 60 мг/кг).
Надо отметит, что при методе фертир-ригации дозы удобрений вносятся непосредственно растению по мере необходимости, поэтому в урожае винограда оно не может накопиться больше ожидаемого.
Заключение
-
1. Установлено, что допускаются потери воды за счет испарения с поверхности почвы при капельном орошении, которые считаются наиболее совершенными способами и приемами орошения. В целях предотвращения потери воды, экономии оросительной воды и эффективного ее использования, была усовершенствована система инъекционного орошения и разработана новая конструкция ее элементов.
-
2. При применении системы инъекционного орошения получается экономия оросительной воды в 1,3 раза по сравнению с капельным орошением, то есть более чем 2– 3 раза по сравнению с другими способами орошения.
-
3. Определено, что при применении технологий инъекционного орошения и внесения удобрений (фертирригации) ускоряется развитие винограда и значительно увеличивается его продуктивность. В одинаковом агротехническом фоне урожайность винограда сорта Тебриз составила 163 ц/га при поливе по бороздам и 195 ц/га при инъекционном поливе.
-
4. При инъекционном методе фертирри-гации урожайность составила на 70 ц/га больше, чем при бороздовом поливе, а по качественным показателям продукции нитратного
азота составил 46,5 мг/кг, то есть меньше 60 мг/кг (критерия).
Список литературы Фертирригационная технология на виноградниках с экономией воды и удобрений для высококачественного производства винограда
- Кириллов, В. Ю. Применение фертигации для эффективного использования удобрений (опыт Израиля) / В. Ю. Кириллов, Н. Б. Казангапов // Вестник КазНУ. Серия Экологическая. - 2012. - Т. 1. - С. 1-6.
- Мирсалахова, Л. М. Применение нового метода инъекционно-фертигационного орошения при выращивании виноградных плантаций / Л. М. Мирсалахова. - Гянджа: Рекомендация, 2023. - 36 c.
- Bar-Yosef, B. Advances in Fertigation / B. Bar-Yosef // Advances in Agronomy. - 1999. - Vol. 65. - P. 1-77.
- Bar-Yosef, B. Fertilization Under Drip Irrigation / B. Bar-Yosef. - N. Y.: CRC Press, 1992. - 45 p.
- Hagin, P. J. Fertigation - Fertilization Through Irrigation / P. J. Hagin. - Switzerland: Basel, 2002. - 310 p.
- Wichmann, W. World Fertilizer Use Manual / W. Wichmann. - Germany: BASF AG, 1992. - 600 p.