Формирование урожая кормовой и полусахарной свеклы при орошении в условиях глобального потепления климата

Оригинальная статья / Originalarticle

Формирование урожая кормовой и полусахар-ной свеклы определяется интенсивностью продукционного процесса посевов, который базируется на основных законах земледелия, зависит от факторов внешней среды и особенно чувствителен к недостатку каждого из них в критические периоды роста и развития растений [1, 2, 3]. При этом качество урожая свеклы определяется прежде всего благоприятным водно-воздушным, пищевым и тепловым режимами почвы [4, 5]. Управление продукционным процессом агрофитоценоза является фундаментальной задачей ученых и практиков агропромышленного комплекса, поскольку в процессе фотосинтеза формируется 93-97% сухой биомассы свеклы [6, 7, 8, 9].

Для полной реализации продукционного процесса необходимо соблюдать весь комплекс агрометеорологических факторов, поскольку на их долю у свеклы приходится более 30% изменчивости урожайности посевов [10]. Особую актуальность в изучении роли влагообеспеченности агроценозов на динамику формирования продукционного процесса приобретает в настоящее время, когда глобальное изменение климата в сторону аридного потепления является очевидным фактом [11, 12]. По прогнозам учёных, на территории южных и юго-западных регионов Нечернозёмной зоны в период с 2010 по 2069 гг. потепление за вегетационный период составит до 3,0 ^o С, а ежемесячная сумма осадков может уменьшиться до 14 мм, что свидетельствует о грядущем увеличении количества засух и ухудшении гидротермического режима среды обитания культурных видов растений [13].

С целью снижения негативного влияния последствий засухи на продукционный процесс агроценозов полевых культур следует использовать весь комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающих повышение засухоустойчивости посевов в структуре севооборотов различного назначения.

Целью наших исследований явилось изучение динамики формирования сырой массы корнеплодов и сухого вещества по периодам роста и развития свеклы кормового использования при различных режимах влажности корнеобитаемого слоя почвы.

Методика проведения исследований

Исследования выполнены в специально построенном засушнике, представляющем собой делянку размером 3 20 м, изолированную от почвенной влаги на глубину 1,5 м глиняным замком по периферии и плотной армированной полиэтиленовой плёнкой между вариантами.

Засушник был разделён на четыре делянки, каждая площадью 15 м2 (35 м), в которой на протяжении вегетационного периода поддерживался различный уровень влагообеспеченности:

• I.    Без полива (65...35% ППВ или абсолютная влажность почвы 17,6...9,5%). При этом в конце вегетации влажность почвы снизилась до уровня устойчивого завядания (< 10%).

• II.    Режим 65...70% ППВ или 17,6...18,9% абсолютной влажности почвы (контроль).

• III.    Режим 70...75% ППВ или 18,9...20,3%, абсолютной влажности почвы.

• IV.    Режим 75...80% ППВ или 20,3...21,6% абсолютной влажности почвы.

В качестве объекта исследований использовали сорт свеклы кормовой Эккендорфская жёлтая и полусахарной – сорт Полусахарная розовая.

Опыт заложен в 4-х кратной повторности, ширина междурядий 45 см, расстояние между растениями в рядке 20 см, в каждом рядке 15 растений. Всего на каждой делянке располагалось 8 учётных рядков и по 2 защитных рядка с каждой стороны делянки.

Посев проводили вручную 3го мая и сразу же засушник накрывали прозрачной полиэтиленовой плёнкой, что обеспечивало его защиту от атмосферных осадков.

Поливную норму рассчитывали по формуле А.Н. Костякова [14, 15] на основании значений абсолютной и относительной влажности почвы по периодам роста и развития растений. Полив проводили способом залива делянок. Учёт урожая осуществляли сплошным методом; обработка данных выполнена по методике Б.А. Доспехова [16].

Результаты и их обсуждения

Нами изучена динамика нарастания сырой массы корнеплодов у кормовой и полусахарной свеклы по периодам роста и развития растений в зависимости от режимов влажности почвы (табл. 1).

Таблица 1. Накопление сырой массы корнеплодов по периодам роста и развития растений кормовой и полусахарной свеклы при разных режимах увлажнения корнеобитаемой зоны, ц/га Table 1. Accumulation of raw mass of root crops by periods of growth and development of forage and semi-sugar beet plants under different moisture regimes of the root zone, c/ha

	Эккендорфская жёлтая				Полусахарная розовая
Варианты опыта	периоды роста и развития растений
	I	II	III	всего за вегетацию	I	II	III	всего за вегетацию
I. 65...35% ППВ (без полива)	101	190	25	316	79	159	24	262
II. 65...70% ППВ (контроль)	102	388	98	588	81	310	80	471
III. 70...75% ППВ	138	555	162	855	109	441	129	679
IV. 75...80% ППВ	137	562	172	871	110	455	142	707
НСР 05	7	23	6	36

Установлено, что при всех значениях влажности корнеобитаемого слоя максимальное накопление сырой массы корнеплодов у обоих сортов отмечено во второй период роста и развития растений, который продолжается в среднем 61 день и укладывается в календарные сроки с 16.06 до 15.08. За этот промежуток времени у кормовой и полусахарной свеклы формируется в среднем по всем вариантам опыта 64,4% урожая корнеплодов.

В первый период, который начинается с появления всходов и продолжается до фазы 7го листа, на варианте без полива, где в течение вегетационного периода относительная влажность почвы снижается с 65 до 35% ППВ, а абсолютная — с 17,6 до 9,5%, что для среднесуглинистой почвы соответствует влажности устойчивого завядания (8...10%) у кормовой свеклы накапливается 32,0% сырой массы корнеплодов, а у полусахарной — 30,2%. В заключительный третий период роста и развития свеклы на варианте без полива формируется всего лишь 7,9% сырого вещества корнеплодов у кормовой и 9,2% – у полусахарной свеклы.

При поддержании относительной влажности корнеобитаемого слоя на уровне 65...70% ППВ существенных различий по нарастанию сырой массы корнеплодов внутри обоих сортотипов между первым и третьим периодами не установлено (102 и 98 ц/га у кормовой; 81 и 80 ц/га у полусахарной свеклы при НСР 05 =7 и 6 ц), в то время как между сортотипами отмечено достоверное превышение в пользу кормовой свеклы.

По мере увеличения влажности корнеобитаемого слоя до 70...75% ППВ наблюдается статистически доказуемая разность по накоплению сырого вещества корнеплодов в третьем периоде по сравнению с первым: +24 ц/га у кормовой и 20 ц/га у полусахарной свеклы, что объясняется сохранением жизнедеятельности листового аппарата и более интенсивным их функционированием по сравнению с предыдущим вариантом. При таком увлажнении почвы следует добиваться сохранения листового аппарата вплоть до уборки урожая главным образом за счёт интегрированной системы мер по защите растений от вредителей и болезней.

Значительное влияние на сохранность ботвы оказывает применение рациональной системы питания растений. По нашим наблюдениям усиленное азотное питание способствует листообразованию, однако при этом затеняются листья нижнего яруса, что снижает их фотосинтетическую активность, вызывает преждевременное отмирание наиболее крупных листьев второго десятка, понижает урожайность и качество корнеплодов.

Возделывание свеклы при влажности 75...80% ППВ обеспечивает у обоих сортотипов одинаковое нарастание урожая корнеплодов в первый период роста и развития растений по сравнению с влажностью 70...75% ППВ, однако в третьем периоде наблюдается достоверная прибавка урожайности: +10 ц/га у кормовой и +13 ц/га у полусахарной свеклы при НСР 05 =6 ц. На данном варианте получена максимальная урожайность корнеплодов у кормовой и полусахарной свеклы (соответственно 871 и 707 ц/га), однако разница по данному показателю между поддержанием влажности на уровне 70...75 и 75...80% ППВ составила 16 и 28 ц/га, что при

НСР 05 = 36 ц находится в пределах статистической погрешности опыта.

Следовательно, в условиях недостаточного увлажнения оптимальным режимом орошения кормовой и полу-сахарной свеклы являются поливы по схеме 1 – 3 – 1, обеспечивающие влажность корнеобитаемого слоя в пределах 70...75% ППВ. Такой режим орошения позволяет оптимизировать количество поливов, поскольку заданная глубина увлажнённого слоя почвы обеспечивается и составляет в первый период – 70 см, во второй – 100 см и в третий период – 150 см.

Количество накопленного сухого вещества определяет общую продуктивность посевов и характеризует работоспособность агроценоза как по периодам роста и развития растений, так и в целом за вегетацию. На процесс накопления сухого вещества в корнеплодах свеклы влияют многие факторы, среди которых превалируют такие как уровень минерального питания, гранулометрический состав почвы, применяемая технология, метеорологические условия (характер выпадения атмосферных осадков, относительная влажность воздуха, среднесуточная температура воздуха) и другие.

Согласно нашим исследованиям установлено, что динамика сбора сухих веществ в корнеплодах кормовой и полусахарной свеклы при разных режимах влажности совпадает с накоплением сырой массы корнеплодов по периодам роста и развития растений (табл. 2). Так, на варианте без полива в первый период синтезируется 31,9% сухого вещества на посевах кормовой свеклы и 30,0% на посевах полусахарной. На этом же варианте орошения соответственно формируется 60,1...60,8% урожая сухого вещества в период от смыкания в рядках до начала размыкания растений в междурядьях и 8,0...9,2% в заключительный третий период, что является минимальным значением относительно сбора сухого вещества с использованием орошения (16,6...19,8% у кормовой и 17,0...20,1% у полусахарной свеклы) (табл. 3).

Показано, что наиболее интенсивный прирост сухого вещества на всех вариантах опыта в расчёте на 1 га посевов отмечен во второй период вегетации, который при орошении составил 66,0...64,5% у кормовой и 65,9...64,4% – у полусахарной свеклы, что существенно выше по сравнению с вариантом без полива: соответственно 60,1 и 60,8% при НСР 05 =3,9%.

На основании анализа представленных данных можно заключить, что при возделывании свеклы с орошением происходит относительное снижение формирования сбора сухого вещества по сравнению с вариантом без полива в первый период роста и развития растений (соответственно 17,4...15,7 у кормовой и 17,1...15,5% у полусахарной свеклы) и повышение накопления сухого вещества в заключительный третий период (16,6...19,8 и 17,0...20,1%), что во всех случаях достоверно отличалось от аналогичного показателя по сравнению с вариантом без полива.

В целом сбор сухого вещества за вегетацию на посевах без полива составил 46,70 ц/га у кормовой и 61,37 ц/га у полусахарной свеклы, что соответственно в 1,9...2,6 и 1,8...2,6 раза меньше, чем на вариантах с применением орошения.

Среди изученных режимов орошения оптимальным следует признать вариант с поддержанием относитель- ной влажности корнеобитаемого слоя на уровне 70...75% ППВ, который обеспечил сбор сухого вещества на посевах кормовой свеклы 120,54 ц/га и 156,33 ц/га на посевах полусахарной, что всего лишь на 0,87 и 1,85 ц/га меньше, чем на варианте с влажностью 75...80% ППВ при НСР05=6,58 ц. Из этого следует, что при более высоком уровне поддержания влажности почвы (75...80% ППВ) оросительная вода используется менее эффективно, поскольку необходимо провести ещё дополнительно три полива, что увеличивает удельные затраты воды на производство 1 ц сухого вещества и негативно влияет на его себестоимость.

Удельные затраты воды на 1 ц сухого вещества значительно различались по вариантам опыта и составили: при поддержании влажности почвы 65...70% ППВ на посевах кормовой свеклы – 11,51 м3, а на посевах полусахарной свеклы – 8,97 м3; на варианте с уровнем влажности корнеобитаемого слоя 70...75% ППВ соответственно 16,59 и 12,79 м3; при уровне влажности 75...80% ППВ расходы воды на формирование 1 ц сухого вещества у кормовой свеклы составляют 37,06 м3, а у полусахарной свеклы – 28,45 м3.

На основании полученных результатов можно заключить, что в условиях недостаточного увлажнения южных регионов Нечернозёмной зоны целесообразно возделывать районированные сорта и гибриды кормовой и полусахарной свеклы с уровнем влажности 70…75% ППВ, поскольку при дальнейшем повышении влажности поливная вода используется крайне неэффективно.

Таблица 2. Динамика сбора сухого вещества по периодам роста и развития у кормовой и полусахарной свеклы при разных режимах влажности почвы, ц/га

Table 2. Dynamics of dry matter collection by growth and development periods in fodder and semi-sugar beet under different soil moisture regimes, c/ha

	Эккендорфская жёлтая				Полусахарная розовая
Варианты опыта	периоды роста и развития растений
	I	II	III	всего за вегетацию	I	II	III	всего за вегетацию
I. 65...35% ППВ (без полива)	14,90	28,07	3,73	46,70	18,41	37,31	5,65	61,37
II. 65...70% ППВ (контроль)	15,12	57,36	14,43	86,91	19,06	73,45	18,94	111,45
III. 70...75% ППВ	19,53	78,23	22,78	120,54	25,01	101,61	29,71	156,33
IV. 75...80% ППВ	19,06	78,31	24,04	121,41	24,52	101,87	31,79	158,18
НСР 05	1,17	4,20	1,15	6,52

Таблица 3. Формирование урожая сухого вещества по периодам роста и развития в зависимости от влажности корнеобитаемого слоя, %

Table 3. Formation of the dry matter yield by periods of growth and development depending on the moisture content of the root layer, %

	Эккендорфская жёлтая			Полусахарная розовая
Варианты опыта	периоды роста и развития растений
	I	II	III	I	II	III
I. 65...35% ППВ (без полива)	31,9	60,1	8,0	30,0	60,8	9,2
II. 65...70% ППВ (контроль)	17,4	66,0	16,6	17,1	65,9	17,0
III. 70...75% ППВ	16,2	64,9	18,9	16,0	65,0	19,0
IV. 75...80% ППВ	15,7	64,5	19,8	15,5	64,4	20,1
НСР 05	1,2	3,9	1,0

Выводы

• 1.    Вегетационный период кормовой и полусахарной свеклы делится на три этапа: I – от всходов до формирования 7го листа; II – от смыкания в рядках до начала размыкания растений в междурядьях; III – от размыкания в междурядьях до хозяйственной спелости (начало усыхания ботвы).

• 2.    Максимальное накопление сырой массы корнеплодов и сухого вещества при всех режимах влажности почвы у обоих сортотипов свеклы отмечено во второй период роста и развития растений. В третий период на вариантах с орошением интенсивность формирования сухого вещества выше, чем без полива у кормовой

• 3.    Среди изученных режимов орошения оптимальным является вариант, обеспечивающий в течение вегетационного периода влажность корнеобитаемого слоя почвы на уровне 70...75% ППВ. При таком увлажнении почвы урожайность корнеплодов у кормовой свеклы составляет 855 ц/га, у полусахарной – 679 ц/га; сбор сухого вещества соответственно равен 120,54 и 156,33 ц/га.

• 4.    Для обеспечения данного режима влажности следует проводить пять поливов по схеме 1 – 3 – 1; поливная норма – 400 м³/га, оросительная – 2000 м³/га.

свеклы в 3,9...6,4 раза, а у полусахарной в 3,4...5,6 раза.

Об авторах:

SPIN-код: 6080-1245,

Наталья Павловна Попова – кандидат с.-х. наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела управления плодородием почв мелиорируемых земель Нечерноземной зоны, автор для переписки, , SPIN-код: 1891-2369,

Aboutthe Authors:

Viktor A. Shevchenko – Dr. Sci. (Agriculture),

Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Director of the Federal Scientific Center VNIIGiM named after.

Alexey M. Solovyov – Dr. Sci. (Agriculture), Professor,

Head of the Department of Soil Fertility Management of Reclaimed Lands of the Non-Chernozem Zone, SPIN code: 6080-1245,

Natalya P. Popova – Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor, Leading Researcher of the Department of Soil Fertility Management of Reclaimed Lands of the Non-Chernozem Zone, Correspondence Author, , SPIN code: 1891-2369,

Andrey Yu. Kulchev – graduate student, junior Researcher,

Department of Soil Fertility Management of Reclaimed Lands of the Non-Chernozem Zone, SPIN code: 4931-2167;

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №3 2024     [ 106 ] Vegetable crops of Russia №3 2024 ISSN 2072-9146 (Print)