Russian Federation
Russian Federation
UDK 631.432 Водный режим почвы. Грунтовые воды
UDK 631.432.4 Водный баланс
The purpose of the study is to assess the water regime of agrochernozems of the Kansk forest-steppe when the cultivation of Camelina sativa Crantz into oilseeds. The study was carried out in 2019–2021 on the territory of LLC OPH Solyanskoe, located in the Kansk forest-steppe of the Krasnoyarsk Region. The objects of the study were clay-illuvial typical agrochernozems, medium-thick, heavy loamy granulometric composition of land use LLC OPH Solyanskoye and camelina of the Uzhursky variety. In 2019, camelina was cultivated in a busy pair (pea-oat mixture), in 2020 – in a clean pair. The study was carried out at 4 sample sites from May to September with an interval of 10–12 days. Soil samples are ta-ken in an area of 0–100 cm through a 10 cm head. Weather conditions and the predecessor (occupied and clean fallow) influenced the distribution of moisture in the profile of typical clay-illuvial agrochernozems in the period from sowing to the full ripening of camelina. The reserves of productive moisture in the meter layer during the growing seasons varied from 151 to 68 mm. Dynamic changes in the reserves of productive moisture in camelina crops based on occupied fallow were assessed in a meter-thick layer of agrochernozem as average (Cv = 23–28 %), and in open fallow – as small (Cv = 16–20 %). The evapotranspiration consumption of moisture by Camelina from a meter layer of agrochernozem was estimated at 253–260 mm with its maximum consumption from a 0–50 cm layer of soil. The average moisture consumption for the formation of 1 ton of camelina seeds with a yield of 0.9–1.5 t/ha was 281–173 mm.
Camelina, soil moisture, productive moisture reserves, moisture balance, evapotranspiration moisture consumption
Введение. В последние годы в России постепенно возрождается старинная культура рыжика посевного (Сamelina sativa Crantz). Это связано с его широким практическим применением и переработкой семян рыжика в качестве альтернативы традиционным масличным – подсолнечнику и рапсу. Рыжиковое масло обладает многими ценными свойствами. Оно имеет высокий коэффициент усвояемости для человека. В его составе отмечается высокое содержание каротиноидов (0,5–2,0 мг%), витамина Е (40–120 мг%) и фосфолипидов (0,8 %), а также наличие полиненасыщенных жирных кислот – линоленовой (омега-3) и линолевой (омега-6) [1]. Рыжиковый жмых является важнейшим источником биологически активных и высокопротеиновых веществ [2–4]. Эта культура отличается высокой адаптивностью к различным почвенно-климатическим условиям [5]. Он созревает раньше озимых и яровых зерновых культур, что разгружает напряженность в проведении уборочных работ [6, 7], и после его уборки удается качественно и своевременно подготовить почву под посев последующих культур. Агрономическая ценность рыжика посевного состоит в том, что он нетребователен к почвам, хорошо переносит почвенную и воздушную засуху, является хорошим предшественником для других сельскохозяйственных культур [8]. По мнению Н.Л. Кураченко с соавт. [9], при возделывании масличных капустных культур необходимы технологии, адаптированные к конкретным почвенно-климатическим условиям. Отсутствие объективных данных, позволяющих оценить влияние рыжика посевного на водный режим агрочерноземов земледельческой зоны Красноярского края, является нерешенной научной задачей, что и определило необходимость проведения исследований.
Цель исследования – оценить водный режим агрочерноземов Канской лесостепи Красноярского края при возделывании рыжика посевного на маслосемена.
Объекты и методы. Исследование по изучению водного режима агрочерноземов выполнено в 2019–2021 гг. на территории ООО «ОПХ Солянское», расположенного в Канской лесостепи Красноярского края. Для этой территории характерно 360–450 мм осадков в год. Среднегодовая температура воздуха в регионе изменяется от минус 0,3 до минус 1,7 °С. Продолжительность периода биологической активности изменяется в пределах 84–115 сут. Сумма активных температур составляет 1561–1818 °С, почвы промерзают на глубину 1,5–3,0 м.
Объектами исследования явились агрочерноземы глинисто-иллювиальные типичные среднемощные тяжелосуглинистого гранулометрического состава и рыжик посевной сорта Ужурский (Camelina sativa (L.) Crantz). Почва опытных участков характеризовалась в слое 0–20 см высоким содержанием гумуса (7–8 %), очень высокой суммой обменных оснований (45–54 ммоль/100 г), нейтральной реакцией почвенного раствора (рНн2о 6,6–6,8), высокой и очень высокой обеспеченностью Р2О5 (279–307 мг/кг) и средней и повышенной К2О (73–95 мг/кг).
В 2019 г. рыжик посевной возделывали по занятому пару (горохо-овсяная смесь), в 2020 г. – по чистому пару. Обработка почвы под культуру состояла из осенней вспашки плугом ПСКУ-8, весной – ранневесеннего боронования и предпосевной культивации. Норма высева рыжика посевного – 4–5 млн шт/га. В технологии возделывания культуры применялись следующие препараты: «Табу», ВСК (6 л/т) – «Миура» (0,8 л/га) + «Гуминатрин масличный» (2,2 л/га) – «Брейк», МЭ (0,06 л/га) + «Магниевая селитра» (3 кг/га).
Гидротермический режим агрочерноземов исследовали на 4 пробных площадях (100 м2), выделенных в пределах каждого поля с интервалом 12–20 дней. Влажность почвы определяли в слое 0–100 см через каждые 10 см буром Burkle Mole. Результаты аналитических определений обрабатывали методом описательной статистики [10].
Результаты и их обсуждение. Для получения высоких урожаев необходимо обеспечить жизненную потребность культурных растений в воде, поэтому одной из основных задач земледелия является создание водного режима почв, соответствующего потребности культур [11]. Вегетационные сезоны 2019–2020 гг. характеризовались как достаточно влажные, об этом свидетельствует гидротермический коэффициент 1,4–1,5 по годам исследования. Наряду с типичными показателями для этой зоны наблюдались отклонения от среднемноголетних значений в отдельные месяцы по количеству выпавших осадков и температуре воздуха, что
неизбежно оказывало влияние на водный режим агрочерноземов.
Исследованием установлено, что профили влажности агрочернозема, отражающие распределение влаги в почве за период май – сентябрь (для одного числа каждого месяца) в вегетационный сезон 2019 г. при возделывании рыжика посевного по занятому пару показывали иссушение 0–10 и 10–20 см слоя в период от начала роста стеблей (18 июля) до начала созревания (29 августа) (рис.). Влажность 0–40 см слоя профиля агрочернозема в 2020 г. в посевах рыжика, возделываемого по чистому пару, изменялась в пределах 20–30 % от объема почвы. Во втором полуметре количество влаги увеличивалось, достигая диапазона 23–35 %. В пахотном слое почв происходил наиболее интенсивный тепло-, влагообмен, что зачастую приводило к его иссушению. Обильные осадки до фазы образования розетки листьев рыжика не способствовали накоплению влаги в 0–20 см слое почвы. Повышенный температурный фон и физическое испарение влаги являлись этому причиной. Количество влаги, поступающее в почву, не адекватно сумме атмосферных осадков, особенно в период снеготаяния. В областях с накоплением снега и промерзанием почв количество впитавшейся в почву влаги зависит от влажности почвы, ее водопроницаемости, глубины и степени промерзания и оттаивания почв, наличия оттепелей в течение зимы, запаса воды в снеге, «дружности» снеготаяния, рельефа, характера растительности.
|
|
|
|
А |
Б |
Профили влажности агрочернозема под посевами рыжика посевного:
А – 2019 г. (по занятому пару); Б – 2020 г. (по чистому пару), %
Летние осадки также не полностью поступают в почву, так как это зависит от продолжительности и интенсивности дождя, степени иссушения почвы и ее водопроницаемости, растительности, рельефа [12]. Перед посевом рыжика в вегетационный сезон 2019 г. в метровом слое почвы накапливалось 101 мм продуктивной влаги, что соответствовало удовлетворительной влагообеспеченности (табл. 1). Запасы продуктивной влаги в корнеобитаемом слое в этот период составляли 31 мм. Начало вегетации культуры сопровождалось удовлетворительными запасами влаги в метровой толще (120–121 мм). В период цветения рыжика посевного отмечалась хорошая обеспеченность влагой агрочерноземов в слое 0–100 см (151 мм) и удовлетворительная в слое 0–20 см (23 мм). Удовлетворительная влагообеспеченность сохранялась до конца вегетации культуры (84–98 мм).
Динамика запасов продуктивной влаги в посевах рыжика посевного в 2020 г. имела схожую направленность, но меньшую количественную оценку. Плохие запасы продуктивной влаги перед посевом рыжика посевного (91 мм) сменялись на удовлетворительные в течение вегетации культуры (107–127 мм).
Таблица 1
Динамика запасов продуктивной влаги в агрочерноземе под рыжиком посевным, мм
|
Слой почвы, см |
Запасы продуктивной влаги, мм |
|||||||
|
21.05 |
08.06 |
23.06 |
14.07 |
29.07 |
13.08 |
27.08 |
10.09 |
|
|
2019 г. |
||||||||
|
0–20 |
30,7 |
22,4 |
20,2 |
22,9 |
16,5 |
14,4 |
24,4 |
26,0 |
|
0–50 |
51,5 |
66,2 |
57,5 |
61,7 |
42,7 |
24,9 |
40,3 |
65,3 |
|
50–100 |
49,6 |
55,2 |
62,9 |
89,3 |
56,1 |
43,1 |
44,6 |
49,6 |
|
0–100 |
101,1 |
121,4 |
120,4 |
151,0 |
98,8 |
68,0 |
84,9 |
121,7 |
|
Осадки, выпавшие между сроками, мм |
– |
16 |
24 |
84 |
38 |
27 |
48 |
26 |
|
2020 г. |
||||||||
|
0–20 |
13,8 |
13,6 |
12,6 |
17,4 |
19,9 |
21,2 |
17,3 |
18,7 |
|
0–50 |
34,2 |
58,6 |
44,4 |
53,3 |
54,8 |
47,0 |
43,4 |
34,2 |
|
50–100 |
56,8 |
62,0 |
82,1 |
68,4 |
59,4 |
59,8 |
60,2 |
41,7 |
|
0–100 |
91,0 |
120,6 |
126,5 |
121,7 |
114,2 |
106,8 |
103,6 |
75,9 |
|
Осадки, выпавшие между сроками, мм |
– |
60 |
35 |
99 |
36 |
8 |
22 |
37 |
До фазы образования розетки листьев запасы продуктивной влаги в 0–20 см слое почвы характеризовались как плохие (14 мм). Интенсивное развитие культуры, сопровождающееся образованием вегетативной зеленой массы, формированием стручков и созреванием семян, проходило на фоне удовлетворительных запасов продуктивной влаги в поверхностном слое почвы (17–20 мм). Подобная закономерность обусловлена небольшим требованием рыжика посевного к условиям влагообеспеченности. Главное агрономическое значение рыжика посевного заключается в его пластичности к природным условиям, он способен произрастать в широком диапазоне гидротермических условий и отличается засухоустойчивостью [13].
Динамические изменения запасов продуктивной влаги в посевах рыжика посевного в вегетационный период 2019 г. оценивались в метровой толще агрочернозема как средние
(Cv = 23–28 %), в 2020 г. – как небольшие
(Cv = 16–20 %) (табл. 2).
Влагообеспеченность посевов рыжика посевного, оцениваемая по количеству продуктивной влаги в почве ко времени посева в вегетационные периоды 2019–2020 гг., составляла в слое 0–50 см 288–294 мм, в слое 0–100 см – 338–363 мм (табл. 3).
Таблица 2
Статистические показатели сезонной динамики запасов
продуктивной влаги в агрочерноземе в посевах рыжика посевного, мм
|
Статистический показатель |
Слой почвы, см |
|||
|
0–20 |
0–50 |
50–100 |
0–100 |
|
|
2019 г. (n = 8) |
||||
|
Xср |
22,2 |
51,3 |
56,3 |
108,4 |
|
Sx |
5,2 |
14,4 |
14,8 |
25,7 |
|
Min |
14,4 |
24,9 |
43,1 |
68,0 |
|
Max |
30,7 |
66,2 |
89,3 |
151,0 |
|
Сv, % |
23 |
28 |
26 |
24 |
|
2020 г. (n = 8) |
||||
|
Xср |
16,8 |
46,2 |
61,3 |
107,5 |
|
Sx |
3,2 |
9,1 |
11,3 |
17,1 |
|
Min |
12,6 |
34,2 |
41,7 |
75,9 |
|
Max |
21,2 |
58,6 |
82,1 |
126,5 |
|
Сv, % |
19 |
20 |
18 |
16 |
Таблица 3
Баланс влаги в агрочерноземе в посевах рыжика посевного
|
Мощность слоя, см |
Запасы продуктивной влаги в почве, мм |
Сумма осадков за период вегетации, мм |
Суммарный приход влаги, мм |
Эвапотранспирационный расход влаги, мм |
|||
|
в начале вегетации |
в конце вегетации |
за счет запасов в почве |
за счет летних осадков |
Всего |
|||
|
2019 г. |
|||||||
|
0–50 |
51,5 |
40,3 |
237 |
288,5 |
24,2 |
224,0 |
248,2 |
|
50–100 |
49,6 |
44,6 |
49,6 |
5,0 |
0,0 |
5,0 |
|
|
0–100 |
101,1 |
84,9 |
338,1 |
29,2 |
224,0 |
253,2 |
|
|
2020 г. |
|||||||
|
0–50 |
34,2 |
43,4 |
260 |
294,2 |
12,8 |
238,0 |
250,8 |
|
50–100 |
56,8 |
60,2 |
69,4 |
9,2 |
0,0 |
9,2 |
|
|
0–100 |
91,0 |
103,6 |
363,6 |
22 |
238,0 |
260,0 |
|
Наибольшее потребление культурой происходило из верхнего 0–50 см слоя почвы за счет летних осадков (90–95 %). Эвапотранспирационный расход влаги рыжиком находился на уровне 253–260 мм. Средний расход влаги на формирование 1 т семян рыжика при урожайности 0,9–1,5 т/га составлял 281–173 мм. Следует отметить, что низкий расход продуктивной влаги в посевах рыжика (5–9 мм) со второго полуметра агрочерноземов обусловлен биологическими особенностями рыжика, имеющего слабо развитую корневую систему.
Заключение. Агрочерноземы Канской лесостепи, функционирующие в посевах рыжика посевного, характеризовались удовлетворительными запасами продуктивной влаги в метровом слое в течение вегетационных сезонов. В посевах рыжика посевного они изменялись от 151 до 68 мм. Распределение влаги в профиле почвы свидетельствовало об иссушающем действии рыжика в пахотном и подпахотном слое. Максимальное потребление воды культурой происходило из верхнего 0–50 см слоя почвы преимущественно за счет летних осадков (90–95 %). Эвапотранспирационный расход влаги рыжиком из метрового слоя агрочернозема оценивался на уровне 253–260 мм. Отмечен низкий расход продуктивной влаги (3–9 мм) со второго полуметра агрочернозема, обусловленный биологическими особенностями культуры.
1. Kshnikatkina A.N., Prahova T.Ya., Krylov A.P. Agro`ekologicheskoe izuchenie maslichnyh kul'tur semejstva Brassicaceae v usloviyah srednego Povolzh'ya // Niva Povolzh'ya. 2018. № 1. S. 54–60.
2. Chengci Ch., Bekkerman A., Afshar R.K. Intensification of dryland cropping systems for bio-feedstock production: Evaluation of agronomic and economic benefits of Camelina sativa // Industrial Crops and Products. 2015. Vol. 71. P. 114–121.
3. Buyankin V.I., Prahova T.Ya. Ryzhik maslich-nyj (Camelina sp. L.). Volgograd: Sfera, 2016. 116 s.
4. Characterization of leaf cuticular waxes and cutin monomers of Camelina sativa and closely-related Camelina species / P. Tomasi [et al.] // Industrial Crops and Products. 2017. Vol. 98. P. 130–138.
5. Ocenka sortoobrazcov ryzhika ozimogo (Camelina sylvestris Waller ssp. pilosa Zing.) po `ekologicheskoj adaptivnosti / E.L. Turina [i dr.] // Sel'skohozyajstvennaya biologiya. 2020. T. 55, № 3. S. 564–572.
6. Kuznecova G.N., Polyakova R.S. Tehnologiya vozdelyvaniya ryzhika yarovogo v yuzhnoj lesostepi Zapadnoj Sibiri // Povyshenie `effek-tivnosti selekcii, semenovodstva i tehnologii vozdelyvaniya rapsa i drugih maslichnyh kapustnyh kul'tur. Elec, 2016. S. 53–57.
7. Gulidova V.A. Izuchenie `elementov tehnologii yarovogo ryzhika v lesostepi Central'nogo Chernozem'ya // Agrarnyj vestnik Urala. 2021. № 2. S. 33–40.
8. Tul'kubaeva S.A. Izuchenie `elementov tehno-logii vozdelyvaniya yarovogo ryzhika v Sever-nom Kazahstane // Vestnik Altajskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta. 2017. № 7. S. 30–35.
9. Kurachenko N.L., Halipskij A.N., Kazanov V.V. Vliyanie mikrobiologicheskogo udobreniya «Azofit» na agrofizicheskoe sostoyanie cher-nozema i produktivnost' rapsa, vozdely-vaemogo na maslosemena // Vestnik KrasGAU. 2019. № 3 (144). S. 22–28.
10. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'ta-tov issledovanij). M.: Al'yans, 2014. 351 s.
11. Kurachenko N.L., Kartavyh A.A., Rzhev-skaya N.I. Zapasy produktivnoj vlagi v agroce-nozah pshenicy, vozdelyvaemyh po resurso-sberegayuschim tehnologiyam // Vestnik KrasGAU. 2014. № 5 (92). S. 58–63.
12. Bazykina G. S. Analiz mnogoletnej dinamiki `elementov vodnogo balansa tipichnyh cherno-zemov zapovednoj stepi (Kurskaya oblast') // Pochvovedenie. 2010. № 12. S. 1468–1478.
13. Maslichnye kul'tury – bioraznoobrazie, znache-nie i produktivnost' / T.Ya. Prahova [i dr.] // Niva Povolzh'ya. 2019. № 3. S. 30–37.
