Технология возделывания риса при низконапорном капельном способе полива в условиях Кызылординской области

DOI:

Рис (Oryza sativa L.) является одним из основных продовольственных продуктов. В 120 странах мира рис выращивают на площади более 165 млн га. В отличие от других продовольственных сельскохозяйственных культур рис обладает высокой биологической пластичностью и адаптационной способ- ностью, что позволяет возделывать его в широком диапазоне климатических условий. В мировой практике наибольшее распространение получил такой способов полива, как продолжительное затопление чеков слоем воды. При таком способе полива расходуется 50 % от общего объема оросительной воды, что составляет около 30 % мирового запаса пресной воды. При такой технологии ороситель- ная норма риса находится в пределах 23– 25 тыс. м3/га. Естественно, большая часть оросительной воды теряется на фильтрацию, сбросы и боковые оттоки.

Многие страны, в том числе Казахстан, испытывают острый дефицит водных ресурсов, определенное ограничение забора поливной воды. В связи с глобальным изменением климата, приростом населения, нарушением экологических ограничений природопользования дефицит пресной воды и продовольствия обостряется до критических значений. Поэтому традиционная технология орошения продолжительным затоплением будет испытывать нехватку оросительной воды. Следовательно, поиск путей по снижению затрат поливной воды для орошения риса имеет большое экономическое, социальное и экологическое значение.

В качестве сортов риса для проведения опыта выбраны «Сыр Сулуы» и «Ай Керим», которые вывели ученые в ТОО «КазНИИ рисоводства им. И. Жахаева» – А.Н. Подольских, С.М. Байбосынова, Б.К. Абилхано-ва, Р.М. Алтынбаева и С.М. Умирзаков [5; 6].

Сорт «Сыр Сулуы» выведен методом индивидуального отбора из гибридной популяции сложного скрещивания 6 Амс/Кулон//Оскар// Маржан и относится к разновидности субвуль-гарис (SubvulgarisKan). Высота растения – 95– 100 см, с длиной метелки 18–21 см, плотная, среднеразвесистая, несет около 90–110 колосков. Урожайность – 70–80 ц/га.

Сорт «Ай Керим» – среднеспелый, высокоурожайный (80–85 ц/га), солеустойчивый, создан методом индивидуального отбора из сорта «Маржан», с вегетационным периодом 110–115 дней. Высота растений – 115–125 см, с прочным стеблем средней толщины, устойчивый к полеганию. Длина метелки – 23– 25 см, наклонная, слаборазвесистая, с плотностью колосков 6–7 шт./см. Общее количество колосков в метелке – 150–170 штук.

Объект исследование и методика

В последние годы в мировой практике для снижения оросительных норм риса активно проводятся исследования по возделыванию аэробного риса. Данная технология дает возможность возделывать рис в ненасыщенной водой почве с поддержанием влажности корнеобитаемого слоя почвы от 70 до 100 % НВ в течение всего жизненного цикла растений [1; 2; 4].

Однако такая технология орошения аэробного риса базируется на использовании полива по бороздам, полосам, дождеванием. Этим способам полива свойственны существенные недостатки, связанные с потерями воды на фильтрацию и испарение, поэтому наши полевые исследования направлены на водосберегающую технологию с использованием капельного способа полива риса.

Кызылординская область расположена на юге Казахстана, вдоль нижнего течения р. Сырдарьи. Климат региона резко континентальный: лето – жаркое, зима – холодная с неустойчивым снежным покровом. В холодный период года над низовьями р. Сырдарьи возникает малоподвижный циклон, вызывающий холодную погоду с длительными осадками.

Климат очень засушливый, в ноябре – марте выпадает до 152–159 мм, а в апреле – октябре – 129–144 мм осадков в год. Сумма положительных температур воздуха выше 10 °С достигает 3800–4600 °С.

Почвенно-растительный покров области относится к зоне пустынь и характеризуется значительным разнообразием, подразделяясь на два больших района: увлажненные (гидроморфные) – это почвы земледельческой полосы; иссушенные (субаэральные), местами имеющие следы древнего орошения, – это пустынная часть.

Несмотря на разнообразие, все равнинные почвы обладают некоторыми общими признаками, имеющими агрономическое значение. Луговые и лугово-болотные почвы содержат значительное количество перегноя и обладают более высокими запасами питательных веществ. Содержание гумуса достигает 4 %, чаще – 1,5–30 %, поверхностно засолены – 1,5–2,5 %, степень засоления – хлорид-но-сульфатная. Грунтовые воды залегают на глубине 2–3 м, пресные и солоноватые. Почвы пригодны под рис и другие сельскохозяйственные культуры [3; 6].

Единственным источником орошения в Кызылординской области является р. Сырдарья – вторая по водности река в Средней Азии, протекающая через территории 4 су- веренных государств в Центральной Азии: Киргизия, Таджикистан, Узбекистан и Казахстан. Учитывая дефицит поливной воды в низовье р. Сырдарьи, сельхозпроизводители региона все чаще стали применять водосберегающую технологию полива сельскохозяйственных культур – систему капельного орошения. При капельном орошении увлажнение почвы просходит только в зоне распространения корней и вместе с оросительной водой подаются удобрения.

Опытно-экспериментальные исследования по применению низконапорной капельной системы орошения риса проводились в частном секторе расположенного в близи опытного хозяйства Казахского научно-исследовательского института рисоводства (КазНИИ рисоводства) им. И. Жахаева в поселке Ка-раултобе в 7 км от г. Кызылорда. Схема опытного участка площадью 343 м2 и технические средства представлены на рисунке 1.

Была использована пластиновая емкость «ЕВРОКУБ» на 1000 м, снаружи имеющая металлическую обрешетку и заливную горловину диаметром 20 см, снизу сливное отверстие с краном, также имеется дыхательный клапан для сброса давления. Низ- конапорная капельная система включает: водосчетчик крыльчатый «I’mPulsu Plus» для измерения объема воды, попадающей в капельную систему, монометр типа МР-3-И (№ 11032183) для измерения давления воды в системе, пластиновый трубопровод диаметром 50 мм для доставки оросительной воды от напорного бака к капельным лентам, воздушный клапан, предназначенный для выпуска и пуска воздуха в систему, капельная лента с расстоянием между капельницами 70 см. Конструкция капельницы показана на рисунке 2.

Для системы низконапорного капельного орошения необходимо учитывать требования к качеству оросительной воды и почвенно-климатические условия зоны орошения. Не допускается поливать водой, эпидемиологические и паразитологические показатели которой превышают санитарные нормы и которая, следовательно, является вредной для человека и животных. Допускается поливать водой с общей минерализацией от 0,5 до 1,0 г/л. Допустимые значения минерализации оросительной воды должны быть увязаны с величиной индекса сухости (Кб) по М.И. Будыко:

Рис. 1. Схема опытного участка низконапорной капельной системы:

1 – кран подводящего трубопровода; 2 – напорный бак емкостью 1000 м; 3 – кран для выпуска воды в капельную систему; 4 – монометр для измерения воды; 5 – водосчетчик для измерения расхода воды в системе; 6 – магистральный трубопровод воды; 7 – капельные ленты; 8 – капельницы, расположенные на расстоянии 70 см;

9 – кран для выпуска воды в капельную ленту

K

б

∑ R L ⋅ Q c ^;

где ∑ R – сумма рационального баланса за год, кДж/м²; L – скрытая теплота испарения, кДж/м²; Q_с – количество осадков за год, мм.

Результаты и обсуждение

Опытно-экспериментальные исследования проводились на среднесуглинистых почвах. На глубине от 0 до 60 см почвы очень сильнозасоленные сульфатно-хлоридным засолением. Далее от 60 до 100 см почва была среднезасоленной сульфатным засолением. Почва опытного участка отличается очень низким плодородием: содержание гумуса – 0,28–0,43 %; азота – 5,6–43,4 мг/кг; массовая доля фосфора – 24,8–32,4 мг/кг; калия – 116– 226 мг/кг; рН = 6,5–5,8.

Экспериментальным путем был определен расход одной капельницы в 3-кратной повторности при различных давлениях воды. При давлении воды Р = 18 кПа расход одной капельницы составил Q = 15 мг/мин, или 0,015 л/мин. На одной капельной ленте 67 шт. капельниц, на опытном участке расмещены 14 капельных лент. Следовательно, расход на участке площадью 348 м² будет равен 14,1 л/мин, или 846 л/ч ≈ 0,846 м³/ч.

Для получения детальных метеоданных использовали устройство метеонаблюдений «Weather Bucket» (производитель – Япония), установленное на опытных станциях КазНИИ рисоводства им. И. Жахаева.

Система обработки почвы в рисовых севооборотах складывается из 2 этапов – основного и предпосевного.

Цель основной обработки – создание оптимального температурного и пищевого режима почвы для посева и прорастания семян, развития растений и уничтожения сорной растительности. Здесь происходит окисление вредных соединений, почва обогащается кислородом, повышается микробиологическая активность и мобилизация питательных веществ, разрушаются капиллярные поры в почвах, задерживается поднятие токсичных солей в корнеобитаемую зону почвы [7; 8].

В нашем случае была проведена предпосевная обработка почвы.

Для вспашки был использован плуг типа ПЛН 4-35, навешенный в агрегате с трактором К-701. Почва была вспахана на глубину 25–27 см. С помощью этого способа была достигнута хорошая разделка почвы, произведено измельчение глыб и комков, придание почве необходимого агрегатного состояния, аэрация и пропашка пахотного слоя.

Проблема получения оптимально густых всходов риса в условиях засоленных почв в низовье р. Сырдарьи не решена до настоящего времени. Результаты исследований свидетельствуют о тесной взаимосвязи полевой всхожести семян с густотой роста растений и зерновой продуктивностью риса.

Способы посева также влияют на ура-жайность риса. При узкорядном и перекрестном способах посева на 1 м2 насчитывалось от 260 до 380 шт. всходов и к уборке сохраня-

Рис. 2. Конструкция капельницы:

1 – щтуцер; 2 – поливной трубопровод диаметром 50 мм; 3 – упругая резиновая трубка; 4 – крышка щтуцера; 5 – консольный выступ; 6 – отверстия на крышке; 7 – контргайка; 8 – прокладка

лось 220–300 шт. растений, а после уборки – 90–120 шт. (на 50 % меньше) [1].

В нашем случае расстояние в узкорядном посеве было 7–7,5 см и высевали вручную. Поливные опыты выполняли согласно требованиям методик опытного дела.

Сорта «Сыр Сулуы» и «Ай Керим» высевали 5–6 июня и первый полив произвели 7 июня 2020 года. Получение равномерных и полных всходов риса является очень важной задачей в технологии его возделывания, так как зерна риса находятся в цветковых пленках, эндосперм плотный и роговидный, масса 1000 шт. зерн весит от 25 до 40 г, пленча-тость – 18–25 %. Семена риса для прорастания впитывают 23–28 % воды от массы семян, в этот период они не нуждаются в кислороде, эндосперм развивается за счет анаэробного дыхания.

При глубокой заделке семян на 4–5 см анаэробное дыхание усиливается и семена риса гибнут. Поэтому семена риса закладывали на глубину 2–3 см. При температуре ниже 10 °С зародыши семян загнивают, оптимальной температурой прорастания семян считается 34 °С. В зависимости от температуры воздуха, влажности почвы, энергии семян, от прорастания до появления всходов проходит 7–15 дней. Семена риса «Сыр Су-луы» и «Ай Керим» проросли за 7 дней, и в фазу всходов образовалось до 4 листьев длиной от 7 до 13 см (это этап дифференциации и формирования листьев и начало фазы кущения, которое проходит в аэробных условиях (рис. 3).

В период всходов происходит быстрый рост корневой системы и появляются воздушные ходы (клетки), которые обеспечивают растение кислородом. Малое количество корневых волосков обусловливает очень низкую сосущую силу корней, поэтому всасывание происходит по всей поверхности.

В связи с низким содержанием воды в тканях риса требуется его регулярный и обильный полив. Учеными установлено, что на единицу сухого вещества риса необходимо в 82 раза меньше воды, чем пщенице. Вода растениям нужна для оптимального роста и развития, она поступает из почвы. Влага для растительного организма является необходимым условием жизни. Выращиваемые зерновые культуры могут нормально развиваться при нижнем предполивном пороге влажности почвы 60–65 % НВ. Рис при такой низкой предполивной влажности почвы может начать снижение нарастания растительной массы. Снижение содержания влаги в корнеобитаемом слое почвы, когда растения не могут получать влагу в полном обье-ме, приводит к нарушению водного баланса

Рис. 3. Прорастание семян риса и появление всходов

в растительном организме, и возникают признаки завядания риса.

Исходя из этого, многие ученые считают, что при выращивании аэробного риса нужно поддерживать водный режим не ниже 80 % НВ, при этом улучшается водно-воздушный режим почвы, что благоприятно сказывается на жизнедеятельности риса [8].

Водный режим почвенного слоя до 60 см регулировали по предполивному порогу влажности по следующей схеме: 1) от посева до начала сушки поддерживали предполивной порог влажности до 70 % НВ; 2) от суще-ния до конца молочной спелости – 80 % НВ; 3) от конца молочной до полной спелости зерна – 70 % НВ. Норма полива при 70 % НВ составила от 19,14 до 20,0 м3 на 348 м2 опытного участка; при 80 % НВ – от 12,0 до 13 м3. При переводе на 1 га при 70 % НВ будет 546–575 м3/га; при 80 % НВ – 345– 373,6 м3/га.

Для поддержания дифференцированного водного режима почвы по регламенту 70–80– 70 % за вегетационный период повели 3 полива нормой 575 м3/га и 12 поливов по 373,6 м3/га (4483 м3/год).

2020 г. для Кызылординской области был среднесухим, оросительная норма риса составила 6208 м3/га.

На засоленных землях нашего региона при постоянном затоплении оросительная норма риса составляет 2435 м3/га, объем сбросного стока равен 1000 м3/га [5; 7; 8].

Выводы

Таким образом, наши опыты по возделыванию риса с использованием низконапорной капельной системы орошения обеспечивали гибкое регулирование запасов влаги в корнеобитаемом слое почвы с поддержанием температуры воздуха и влажности в приземном слое воздуха в благоприятных для растений пределах.

Данная технология может быть применима в каждой природно-хозяйственной зоне нашего региона и позволяет обеспечивать возможность регулирования микроклимата орошаемого поля в соответствии с фазами роста и развития растений и их биологическими особенностями.

Как показывают опыты зарубежных ученых, применение капельного орошения при возделывании риса обеспечивает получение планируемой урожайности при снижении затрат оросительной воды на единицу площади в 3–5 раз по сравнению с традиционной технологией орошения, что в то же время позволит избежать экологические проблемы, связанные с продолжительным поддержанием слоя воды в чеках и способствует получению высокой урожайности.