Оптимизация водного режима на лугово-сероземных почвах под хлопчатником на примере Ширванской степи Азербайджана

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 11. №5 2025

УДК 631.4                                         

Хлопководство, являясь ведущей, специализированной отраслью в Азербайджане, возделывается еще с IV–III вв. до н. э. Но началом нового этапа развития хлопководства в Азербайджане является вторая половина ХIХ века, когда в связи с развитием в России текстильной промышленности увеличивалась потребность в хлопке-сырце. Именно этот процесс дал импульс развитию хлопководству [1].

Тот факт, что хлопок является стратегической культурой, как на внутреннем рынке, так и в основном экспортируемой на внешние рынки, развитие этого направления путем включения его в Государственную программу, сохранение плодородия почв и эффективное использование водных ресурсов, наряду с достижением высоких урожаев, делают исследование еще более актуальным [2].

По данным Госкомстата республики, в 2019 году хлопчатником было засеяно 100112 га земель, произведено 295279 т хлопка-cырца, средняя урожайность хлопка составила 29,5 ц/га. Хлопок имеет важное стратегическое значение как техническая культура и является основным источником дохода для населения экономического района Центральный Аран Азербайджана [3]. Из хлопка-сырца изготавливается более 250 различных видов продукции. По расчетам, из 20 ц/га хлопка-сырца получается 4840 м ткани, 172 кг масла, 452 кг крахмала, 30 кг мыла, 160 кг семенной муки, 70 кг линта и т. д. Из 1 кг хлопкового волокна получают 8 м простынного полотна, или 12 м ситца или 20 м бельевой ткани [3].

Объекты и методика исследований

Исследования проведены в 2023–2024 гг на орошаемых лугово-сероземных почвах Опорного Пункта Института Почвоведения и Агрохимии МНО АР, расположенной в Уджарском районе, входящей в Ширванскую степь и относящийся к экономическому району Центральный Аран.

Схема полевых исследований соответствовала методике, разработанной для систематизации и анализа полученных данных и проведения научных исследований. Воднофизические показатели почвы, нормы полива растений и т. д. определяется в соответствии с принятыми методами в орошаемом земледелии.

Перед посевом поле было пробороновано, а 29 апреля был проведен посев хлопка. Поле засеяно хлопком сорта «Логос» турецкого производства. Норма высева семян составляла 200 кг/га на глубину 4–5 см. Расстояние между рядами — 90 см. Массовые всходы наблюдались 13 мая, а первая культивация была проведена 19 мая. Вторая обработка почвы проводилась в конце мая (27.05), во время обработки почвы также вносились минеральные удобрения.

Первый полив хлопчатника состоялся 10 июля, второй — 10 августа. Перед поливом на поле проделывали борозды, а затем проводили культивацию.

Для регулирования развития хлопчатника 15 августа была проведена обрезка (чеканка). Опрыскивание проводилось для борьбы с болезнями и вредителями, в первую очередь с хлопковой совкой, а в конце августа (25.08.) проводилось опрыскивание для предотвращения опадения листьев (дефляции) в рамках подготовки к уборке хлопка.

В области возделывания хлопчатника по мере необходимости проводились и другие необходимые мероприятия в соответствии с технологией возделывания хлопчатника.

Результаты исследования и их обсуждение

Поскольку климат Азербайджана относится к засушливой зоне, развитие сельского хозяйства здесь полностью основано на орошаемом земледелии. Поэтому исследования по орошению любой сельскохозяйственной культуры, возделываемой в регионах Азербайджана с различными почвенно-климатическими условиями, и применение их результатов в орошаемом земледелии имеют важное значение и являются актуальными.

Хлопчатник относится к роду Gossypium семейства Мальвовые (Malvacede). Некоторые исследователи относят его к родственному семейству (Bombaccacea). За 3000 лет до н. э. в Индии и Китае уже выращивали хлопчатник и изготовляли из волокон пряжу. Из Китая хлопчатник, примерно за 500 лет до н. э., проник в Египет, а в IV–V веках — в Среднюю Азию. В ХIII в. хлопчатник стали возделывать в Закавказье [1].

Хлопчатник сравнительно засухоустойчивое растение. Глубоко проникающие в почву корни позволяют ему использовать воду из более глубоких слоев. Семена хлопчатника начинают прорастать при температуре почвы +10-120С. Более быстрое прорастание протекает при температуре +05-300С. Небольшие заморозки (+05–1,00С) для хлопчатника губительны. Особенно высокая потребность в тепле наблюдается у хлопчатника в период бутонизации и цветения (+05-300С) [4].

Изучению хлопчатника в условиях Азербайджана посвящено достаточно работ [5-7]. Основной целью проведенной научно-исследовательской работы является изучение норм и режимов орошения основных сельскохозяйственных культур (хлопчатника), возделываемых в Ширванском регионе, разработка технологий орошения, позволяющих экономить ресурсы и получать высокие урожаи с одной площади, и подготовка предложений по их внедрению в фермерские хозяйства. Ширванская степь представляет собой слабо наклонную равнину с едва заметными местными поднятиями, с общим уклоном с запада на восток по направлению к морю и с севера на юг-от гор Большого Кавказа к р. Кура c гипсометрическим уровнем от 16 до 100 м. Ширванская степь относится к полупустынному и сухостепному типу с жарким, сухим летом. Среднегодовая температура воздуха составляет 14,6°С, средняя температура самого жаркого месяца (июля-августа) 26,2-26,4°С, средняя температура самого холодного месяца (января-февраля) 2,2-4,0°С, годовое количество осадков 187–309 мм, относительная влажность воздуха 62–81%. Максимальное количество осадков выпадает весной, а минимальное — в летние месяцы. Максимальное значение относительной влажности воздуха наблюдается зимой, минимальное - летом. Подземные воды химически богаты хлоридными и сульфатно-хлоридными солями. Количество сухого остатка в пробах подземных вод колеблется в очень широких пределах — от 0,59 до 119,73 г/л [8].

Для характеристики почв, на которых выращивается хлопчатник, были изучены такие параметры почвы, как гранулометрический состав, объемная масса, удельный вес, пористость, гигроскопическая влажность, полная полевая влагоемкость (ППВ) и водопроницаемость. Для определения вышеуказанных показателей были отобраны пробы почвы на глубине 0–150 см, через каждые 10 см. По гранулометрическому составу орошаемые лугово-сероземные почвы опытного участка по классификации Н. Качинского по всему профилю (в слое 0–135 см) имеют одинаковый легкоглинистый состав, а самый нижний слой 135–150 см имеет тяжело глинистый состав. Содержание физической глины (<0,01 мм) по профилю варьирует в пределах между 29,87–58,11%, а физического ила (<0,001 мм) 20,11-29,71%, Поскольку образцы почвы не брались из слоев ниже 1,5 м, делать какие-либо выводы сложно, однако наличие слоя глины средней и тяжелой степени позволяет предположить, что он препятствует просачиванию поверхностных вод в нижние слои, а также подъему грунтовых вод в верхние слои.

Установлено, что водно-физические свойства опытных почв по профилю резко не изменяются. Плотность сложения почвы составляет для слоя 0–60 см 1,32, для слоя 0–90 см 1,31, для слоя 0–105 см 1,31 и для слоя 0–150 см 1,32 (т/м3). Как видно, объемная масса почвы во всех отчетных слоях оставалась практически постоянной и имела одинаковый показатель (1,31–1,32 т/м3). Такое же сходство наблюдалось и в значениях показателей удельного веса и пористости почв- 2,72–2,73 т/м3 и 51,8–51,9% соответственно. Гигроскопическая влажность колебалась в пределах 3,09–3,21%.

Сравнение повторных наблюдений по определению полной полевой влагоемкости почвы показало, что разница между результатами, полученными по слоям, весьма незначительна. Однако по мере удаления от земной поверхности значение ППВ несколько меняется в сторону увеличения. В отчете по нормам орошения хлопчатника рекомендуется принимать глубину активного слоя почвы 0–60 см перед цветением и 0–100 см в последующий период роста. В наших опытах среднее значение ППВ для слоя почвы 0–60 см составило 28,13%, а для слоя 0–100 см — 28,57%.

Наблюдения, проведенные по определению водопроникающей способности почв, показали, что почвы опытного участка обладают средней способностью водопроницаемости. Так, если в первые минуты дренирующая способность почвы составляет 5 мм/мин, то примерно через 1 час этот показатель относительно стабилизируется и составляет 1,5 мм/мин. В конце второго часа наблюдается небольшое снижение (на 0,2 мм/мин по сравнению с первым часом) индекса водопроницаемости почвы (Таблица 1). Анализ результатов показали, что при норме полива растений на исследуемых почвах 1000 м3/га время усвоения этой нормы почвой составляет 75 минут.

Таблица 1 ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛНОЙ ПОЛЕВОЙ ВЛАГОЕМКОСТИ (ППВ)

ПО ПОВТОРНОСТИ И СЛОЯМ, В % ОТ СУХОГО ВЕСА ПОЧВЫ

Глубина в см    Величина полной полевой влагоемкости (ППВ), % повторности     В среднем

	1	2	3
0-15	27,2	27,9	27,9	27,6
15-30	27,6	27,9	28,0	27,83
30-45	28,5	27,8	28,5	28,7
45-60	28,4	28,9	29,0	28,77
60-75	29,0	28,9	29,0	28,97
75-90	29,0	28,5	29,5	29,0
90-105	29,6	28,8	29,9	29,43
0-60	27,9	28,1	28,4	28,13
0-100	28,5	28,4	28,8	28,57

Для обеспечения нормального развития хлопчатника и получения высоких урожаев, влажность активного слоя почвы, где располагается основная корневая масса растения, должна быть в оптимальных пределах. В результате многочисленных предыдущих исследований следует отметить, что рекомендуемая толщина активного слоя почвы для растений хлопчатника составляет 60 см до фазы цветения. Оптимальным уровнем влажности активного слоя почвы считается 60-70-60% ППВ, то есть влажность в активном слое почвы толщиной 60 см до фазы цветения растения может колебаться в интервале до 60% ППВ, в фазу цветения-плодоношения — до 70%, в фазу плодоношения-созревания — до 60%. Если влажность активного слоя почвы опускается ниже рекомендуемого предела, недостающую влагу восстанавливают за счет орошения.

Для определения требуемой нормы орошения используем формулу А. Н. Костякова: m = 100 × h × a × r , где, h — толщина деятельного слоя почвы, м; α – объемная масса почвы, т/м³; r — разница между полной полевой влагоемкостью почвы (ППВ) и рекомендуемым уровнем влажности. Если рассчитать расчетную норму полива в зависимости от фазы развития хлопчатника, то получим следующий результат: до фазы цветения: если учесть h=0,6 m, α=1,32 t/m³, r = 0,4∙28,13=11,25%, то m=100·1,32·0,6∙11,25=891м³/гa; если в фазе цветения-плодообразования – h=1,0m, α=1,31 t/m³, r = 0,3∙28,57=8,57%, то m=100·1,31·1,0·8,57=1122. м³/гa; в фазе плодообразования и полной спелости h=1,0 m, α=1,31 t/m³, r = 0,4∙28,57=11,43%. m=100·1,31·1,0∙11,43= 1493м³/гa

Следует отметить, что в исследуемом году хлопковое поле поливали 3 раза. Первый полив был произведен за 15 дней до посева хлопчатника — 14 апреля. В период вегетации хлопчатника было проведено 2 полива посевов. Первая водоподача проводилась в фазу цветения-плодоношения хлопчатника (7 июля), а вторая в фазу плодоношения-созревания (10 августа). При этом расчетная норма полива хлопчатника при обоих поливах составила 1122 м3/га, а фактическая норма полива при первом поливе составила 1340 м3/га (на 218 м3/га больше расчетной) и 1230 м3/га при втором поливе (на 108 м3/га больше расчетной).

Сведения о сроках и нормах полива, проводимых на опытном участке приведено в Таблице 2. Как видно из Таблицы 2, за период вегетации хлопчатника на опытном поле посевная площадь поливалась дважды и фактически было подано 2570 м3/га воды при расчетной норме 2244 м3/га. То есть фактическая норма орошения оказалась на 326 м3/га выше расчетной, что также привело к просачиванию воды ниже отчетного слоя и пополнению грунтовых вод.

Таблица 2

СРОКИ И НОРМЫ ПОЛИВА ХЛОПКОВЫХ ПОЛЕЙ

Наименование водоподачи	Сроки полива	Норма полива, м3/гa		Разница
		Расчетный	актический
Арат	14.04		1500
Вегетационные воды
1	10.07	1122	1340	+218
2	10.08	1122	1230	+108
Итого		2244	2570	+326

Для контроля за режимом влажности почвогрунтов хлопчатника на опытном поле в течение вегетационного периода отбирались пробы почвы в регулярно отмеченных точках и изучалась влажность деятельного слоя почвы. Образцы отбирались через каждые 20 см из слоя 0–100 см, влажность почвы определялась термостатно-весовым методом. Измерения проводились в четырех повторностях. Анализ полученных результатов показывает, что показатели влажности почвы в течение вегетационного периода колебались в пределах рекомендуемых значений.

Показатели влажности почв хлопчатника являются основным материалом для расчета суммарного испарения — эвапотранспирации с пахотных земель. На основании этих показателей были рассчитаны величины общего испарения за различные периоды и среднесуточное испарение за каждый период. На основе найденного суммарного испарения за отчетные периоды рассчитан объем суммарного испарения по декадам и месяцам . На основании полученных результатов можно сказать, что общий объем испарения с хлопкового поля за вегетационный период составил 2865,6 м3/га. При анализе распределения этого объема во времени становится ясно, что наибольшая доля общего испарения приходится на июль (994,3 м3/га) и август (925,9 м3/га). Анализ изменения суммарного испарения по декадам показывает, что наибольшие показатели наблюдались во второй и третьей декадах июля (41,6 и 40,9 м3/га в сутки соответственно) и в первой декаде августа (36,5 м3/га в сутки).

В связи с понижением температуры к концу вегетационного периода биологическое развитие растений ослабевает, поэтому общий объем испарения также изменяется в сторону уменьшения. Наименьшие ее значения наблюдались в начале вегетационного периода (1,8 м3/га). Поскольку вегетативные органы растения еще не полностью развиты и транспирация в этот период отсутствует, объем общего испарения формируется за счет испарения с поверхности почвы.

Для изучения динамики развития хлопчатника на опытном поле проводились регулярные фенологические наблюдения, определялись густота растений, высота, количество коробочек, масса хлопка-сырца в раскрывшихся коробочках и другие показатели. Как было отмечено выше (Таблица 3), сев хлопчатника проводился 29 апреля, а массовые выступления были зафиксированы 13 мая. Первое наблюдение за высотой растений было проведено 29 мая, средняя высота кустов хлопчатника составила 8,5 см. Второе измерение было проведено 26 июня, и высота кустов хлопчатника составила 42,6 см. При третьем наблюдении (30.07) высота хлопчатника составила 75,4 см, при четвертом измерении (30.08) – 99,6 см, а при последнем измерении (27.09) – 83,8 см. Следует отметить, что для изучения высоты куста хлопчатника наблюдения проводились на 100 растениях в 10-кратной повторности и выведено среднее значение.

	Таблица 3 ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ХЛОПЧАТНИКА
Сроки наблюдения	Рост     Количество дней Период между   Суточный прирост высоты растений в     с момента    наблюдениями,          растения, см среднем, см     массового         день        По времени       Между прорастания                     всходов     наблюдениями
29.05	8.5                 16                                   0.53
26.06	42.6              45               29              0,95             1.17
30.07	75.4              79               34              0,95             0,96
30.08	99.6              110                31               0,91              0,78
27.09	83.8              138                28              0,61             -0.56

Результаты наблюдений за развитием хлопчатника по показателю высоты. показаны в Таблице 3. Результаты наблюдений показывают, что хлопчатник находился в фазе динамичного развития до конца августа, после чего были зафиксированы массовые всходы (13.05). Уменьшение высоты в сентябрьском наблюдении не связано с прекращением роста растений, а связано с проведением рыхления на хлопковом поле. Так, перед последним наблюдением на хлопковом поле проводилась операция по рыхлению почвы, чтобы растение могло использовать полученные из почвы питательные вещества для формирования плодов (шишек) и получения высокого урожая.

Данные, отражающие анализ показателей длины хлопка приведено в Таблице 3. Как видно, в начале и конце вегетационного периода развитие растений хлопчатника происходит слабо. Фаза динамичного и интенсивного развития приходится на период с июня по август. В этот период прирост высоты растения составляет около 1 см в сутки. В процессе динамических изменений прироста высоты следует выделить температурный режим как одну из основных причин. Так, в начале и конце вегетационного периода, когда температурный режим слабый, развитие растений соответственно слабое. Повышение температуры в летние месяцы ускоряет развитие растений. При этом важно отметить влияние биологических особенностей растения и фазы развития на ход этого процесса.

Одним из важных фенологических наблюдений является показатель плотности стояния растений. Для изучения плотности растений определялось и регистрировалось в журнале количество растений в 10 бороздах длиной 10 м каждая. Наблюдения проводились в 3 повторностях. Фактически, было подсчитано количество растений в борозде длиной 300 м, и общее количество составило 1944, а количество растений на 100 м расстояния составило 648. Если учесть, что на площади 1 га расположено 111 рядов, то получается, что на этой площади находится 71 928 растений.

Для расчета биологической продуктивности хлопчатника, помимо количества растений на га, необходима также такая информация, как количество коробочек на растении и масса хлопка-сырца в коробочке. В результате наблюдений можно сказать, что на одном растении в среднем было 11,5 коробочек, всего от 8 до 19 коробочек.

По результатам наблюдений, проведенных в 3-кратной повторности по 10 коробочек в каждой, в 1 коробочке в среднем содержалось 6,11 г хлопка-сырца. С учетом вышеизложенного (71 928 кустов хлопчатника на 1 га, 11,5 коробочек с куста, 6,11 г хлопка-сырца с коробочки) биологическая продуктивность хлопчатника составляет в среднем 50,36 коробочек, колеблясь в пределах 43,95–62,84 коробочек/га (Таблица 4). Поскольку на момент подготовки отчета уборка хлопка еще не началась, информация о фактической урожайности отсутствовала.

Таблица 4

ОТЧЕТ О БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ХЛОПКОВЫХ ПОЛЕЙ

№	Количество коробочек на растении по повторности, в шт.			Среднее количество коробочек, шт.	Средний вес хлопка-сырца в 1 коробочке, г	Средний вес хлопка-сырца в 1 коробочке, г
	1	2	3			qr	s/ha
1	8	12	10	10.0	6.11	61.10	43.95
2	10	14	19	14.3	-	87.37	62.84
3	10	12	9	10.3	-	62.93	45.26
4	9	13	11	10.7	-	65.38	47.03
5	15	8	14	12.3	-	75.15	54.05
6	11	13	13	12.3	-	75.15	54.05
7	14	12	10	12.0	-	73.32	52.74
8	8	8	14	10.0	-	61.10	43.95
9	15	11	9	11.7	-	71.49	51.42
10	9	12	12	11.0	-	67.21	48.34
Итого	10.9	11.5	12.1	11.5		70.02	50.36

Если учесть, что ширина междурядий на хлопковых полях составляет 90 см, а на 1 га площади имеется 111 грядок, и если представить, что вода подается во все пятна одновременно, то время, необходимое для полива этой площади, составит 4 часа 12 минут при расходе воды на борозду 0,6 л/сек, 3 часа 8 минут при расходе 0,8 л/сек, 2 часа 30 минут при расходе 1,0 л/сек, 2 часа 5 минут при расходе 1,2 л/сек и 1 час 40 минут при расходе 1,5 л/сек.

Для повышения эффективности сельскохозяйственного производства необходимо увязать орошение с производительностью тракторов, используемых в хозяйстве. Так, учитывая, что производительность этих тракторов составляет 8–12 га в сутки, площадь орошаемых за сутки земель следует принимать равной производительности трактора. Потому что, важно учитывать, что агротехническим мероприятием после орошения является культивация и что трактор используется эффективно. Для полива площади 8 га за 1 сутки расход воды, отпускаемой на площадь, должен составлять 92,6 л/сек при норме полива 1000 м3/га и 111 л/сек при норме полива 1200 м3/га. При ином значении оросительной нормы необходимо вносить соответствующие коррективы в расход воды.

Выводы

легкоглинистые. Объемная масса почвы хлопкового поля составляет 1,31–1,32 т/м3, удельный вес – 2,73–2,76 т/м3, полная полевая влагоемкость – 28,13% для слоя 0–60 см и 28,57% для слоя 0–100 см. Характеризуется как средне водонепроницаемый благодаря своей водонепроницаемой способности.