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).

Еще

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)

№ орошения Дата проведения орошения, день, месяц Объем подачи воды за один цикл орошения V, м3 Объем подачи воды на один виноградный куст, л Время продолжения орошения t, ч Периодичная норма орошения mv, м3/га Примечание 2018 г. 1 30.05 7,64 184 92 402 Потребление 2 18.06 7,75 185 93 408 инектора 3 16.07 7,80 186 93 410 qi = 2 л/ч. 4 10.08 7,70 185 93 404 Глубина Всего – 30,89 740 371 1624 увлажнения i 2019 г. (толщина 1 29.05 6,84 162 81 360 активного 2 24.06 6,75 161 80 355 слоя почвы) 3 21.07 6,80 162 81 357 h = 1 м 4 15.08 7,03 167 84 370 Всего – 27,42 672 326 1442 полива. Так, если в первый год опыта продолжительность полива составляла 92–93 ч, то во второй год опыта этот период составлял 80–84 ч, то есть продолжительность полива уменьшилась на 10 часов.

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)

№ орошения Дата проведения орошения, день, месяц Объем подачи воды за один цикл орошения V, м3 Расход борозды qб, л/с Время продолжения орошения t = V/3,6 qб, ч Цикл нормы орошения mv = V/ω, м3/га 2018 г. 1 30.05 19,0 0,8 6,6 1000 2 18.06 19,8 0,5 11,0 1040 3 15.07 20,0 1,0 5,6 1050 4 10.08 15,2 0,5 8,4 800 Всего – 74,0 – 31,6 3890 2019 г. 1 29.05 18,5 0,6 8,6 970 2 24.06 19,0 0,8 6,6 1000 3 21.07 20,0 0,5 11,1 1050 4 15.08 15,0 0,5 4,2 790 Всего – 72,5 – 30,5 3810 этом учитывался процесс позднего растворения зерен минеральных удобрений, позднее их усвоение растением и отсутствие вреда для качества урожая винограда.

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

Время подачи удобрений почве (виноград) Метод инъекционного орошения (опытный вариант) Метод орошения бороздами (контрольный вариант) N 1 P 1 K N 1 P 1 K 2018 г. Фаза формирования бутона 10 30 10 40 100 40 Фаза цветения 8 20 8 20 80 20 Фаза созревания неспелого винограда 6 20 6 – – – Всего 24 70 24 60 180 60 2019 г. Фаза формирования бутона 10 30 10 40 100 40 Фаза цветения 8 20 8 20 80 20 Фаза созревания неспелого винограда 6 20 6 – – – Всего 24 70 24 60 180 60 если средняя урожайность в виноградарском хозяйстве составляет 110–115 ц/га, то на опытном участке получена 183–195 ц/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.
Статья научная