водный режим кукурузы в зависимости от приемов возделывания

Одним из лимитирующих факторов в создании урожая сельскохозяйственных культур в условиях лесостепи Среднего Поволжья является наличие продуктивной влаги. Она обусловливает плодородие почвы и играет большую роль в формировании урожайности культур. Влага, передвигаясь в почве, переносит с собой многие растворимые и взвешенные вещества. Учитывая, что осадки выпадают неравномерно и водопотребление кукурузы неодинаково на протяжении периода вегетации, очень важно установить влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на расходы влаги на создание урожая. Суммарный расход влаги посевами слагается из транспирации растений и непродуктивного испарения ее с поверхности почвы. В начале вегетации кукурузы, когда листовая поверхность малоразвита, испарение влаги с поверхности почвы преобладает над транспирацией. В дальнейшем по мере роста и развития растений потери ее на транспирацию и испарение выравниваются, а в конце вегетации процессы транспирации преобладают над испарением влаги с поверхности почвы (Костяков, 1960).

Несмотря на относительную засухоустойчивость, кукуруза в течение вегетационного периода потребляет большое количество воды, особенно в критический период, на создание большого урожая биомассы. Одним из факторов внешней среды, определяющих уровень урожайности кукурузы, является почвенная влага. Примерно 50-60% суммарного расхода воды посевами этой культуры составляют непродуктивные потери в результате физического испарения из почвы. Поскольку почва является практически единственным источником влаги для растений, поэтому изыскание путей, способствующих снижению потерь влаги в условиях недостаточного увлажнения, весьма важная задача (Золотов и др., 1994; Толорая, Малаканова, 2001; Стулин, 2009; Магомедов и др, 2011).

Суммарное водопотребление включает в себя расход влаги из почвы на транспирацию растений и на испарение из почвы и определяется путем учета водного баланса культуры. В исследованиях суммарное водопотребление определяли методом водного баланса по А.Н. Костякову (1960). Приток воды в активный слой почвы из грунтовых вод, вследствие их глубокого залегания, не учитывали.

Используя метод водного баланса, суммарное водопотребление кукурузы определяли по формуле: Е_В= W+Р, где Р – количество осадков за данный период (для перевода осадков к доступной влаге использовали коэффициент 0,8), м³/га; W – количество почвенной влаги, использованной за вегетационный период, м³/га (разность запасов влаги в активном слое почвы в начале и конце вегетационного периода).

Исследования показали, что изменение суммарного водопотребления в значительной степени зависит от складывающихся погодных условий вегетационного периода. Результаты определения влажности почвы в период посев-всходы свидетельствуют, что запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были хорошими: в 2011, 2012 и 2013 годах – 167,6; 176,2 и 141,2 мм соответственно.

Водопотребление кукурузы значительно изменялось в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода и агротехнических приемов. Учеты показали, что в условиях лета 2011 г. при среднем ГТК за вегетацию 1,58 суммарный расход влаги посевами был больше, чем в менее теплообеспеченные годы. Суммарное водопотребление изменялось от 2673 до 2771 м³/га.

Установлено, что в условиях более жаркого лета 2011 г. суммарный расход влаги был больше, чем в годы с умеренными температурами. Он изменялся на фоне естественного плодородия от 2666 до 2771 м³/га, а при повышенной норме удобрения от2836 до 2856 м³/га, т. е. практически пропорционально полученному урожаю фитомассы (прилож. 15). Данные наблюдений показывают, что при обработке регуляторами роста прослеживается четкая тенденция увеличения суммарного водопотребления посевами кукурузы.

Эта же закономерность прослеживается и в 2012…2013 гг., однако общие расходы влаги на создание урожая биомассы были меньше. Наблюдения за расходованием почвенной влаги показали, что в 2013 г. растения больше, чем в предыдущие годы, использовали почвенную влагу, так как погодные условия характеризовались как слабозасушливые.

Для более полной характеристики норм потребления влаги посевами кукурузы и степени эффективности ее использования применяется коэффициент водопотребления. Коэффициент водопотребления вычисляют путем деления всей израсходованной воды на единицу урожая товарной продукции. По этому показателю можно достаточно объективно судить об эффективности приемов, применяемых при выращивании кукурузы, так как коэффициент водопотребления характеризует комплекс агротехнических мероприятий, обеспечивающих уровень продуктивности кукурузы, а не биологическую потребность посевов в воде (Костяков, 1960). Коэффициент водопотребления в значительной мере изменяется в зависимости от условий увлажнения, удобрений, продуктивности кукурузы и других факторов.

Отмеченный характер изменения влагозапасов почвы и суммарного расхода влаги в зависимости от изучавшихся факторов заметно отразился на абсолютных величинах коэффициента водопотребления и коэффициента полезного использования влаги.

Установлено, что в годы проведения исследований при применении минеральных удобрений растения кукурузы использовали влагу более экономно. Так, в условиях повышенных температур 2011 г. с ростом почвенного плодородия отмечено снижение коэффициента водопотребления. При внесении N120Р104К60 коэффициент водопотребления снизился до 155…206 м³/т по сравнению с 188…280 м³/т на неудобренном фоне. При применении удобрений в норме N150Р130К75 коэффициент водопотребления варьировал от 166 до 179 м³/т и по вариантам разница была незначительной. Наименьший коэффициент водопотребления имели посевы с дополнительной обработкой Крезацином и Альбитом на первом фоне минеральных удобрений – 155…159 м³/т, что 21,3…25,1 м³/т меньше, чем в аналогичных вариантах на фоне естественного почвенного плодородия.

При внесении минеральных удобрений коэффициент полезного использования влаги (урожай сухого вещества в кг на тонну израсходованной влаги) увеличивался при первой норме минеральных удобрений (на урожайность 40,0 т/га) до 4,8…6,5 кг/т, что на 0,8…1,9 кг/ т больше, чем на неудобренном фоне. Наибольшая эффективность использования влаги отмечена при использовании регуляторов роста Крезацин и Альбит на всех фонах корневого питания. Более эффективно использовали влагу растения при комплексном применении N120Р104К60 и регуляторов роста Альбит и Крезацин, в этих вариантах коэффициент полезного использования влаги составил 6,3…6,5 кг/т.

В 2012 году коэффициент водопотребления был выше, но сохранилась та же закономерность, что и в предыдущем году. При улучшении условий корневого питания путем внесения удобрений отмечено снижение этого показателя на 19…33 м³/т по сравнению с неудобренным фоном (прилож. 16). Применение регуляторов роста на фоне естественного плодородия обусловило снижение коэффициента водопотребления в среднем по вариантам на 9….38 м³/т. На фонах с минеральными удобрениями эффективность влияния регуляторов роста на этот показатель была ниже и снижение коэффициента водопотребления составило 2…23 м³/т. В этих погодных условиях лучше проявили себя, как и в предыдущем году, Альбит и Крезацин

В период вегетации 2013 г. в слабозасушливых условиях применение минеральных удобрений и регуляторов роста способствовало наиболее экономному расходованию влаги. С повышением нормы минерального питания, несмотря на увеличение суммарного водопотребления, при их использовании отмечено закономерное снижение коэффициента водопотребления со 194…254 м³/т на неудобренном фоне до 139…159 м³/т при внесении N150Р130К75.

Дополнительное полное минеральное питание в норме N120Р104К60 способствовало снижению коэффициента водопотребления на 48…89 м³/т или на 32,8…55,3 %. С повышением нормы удобрения до N150Р130К75 экономия влаги составила 39,6…61,3%. Под влияние регуляторов роста коэффициент водопотребления на всех фонах корневого питания снижался: на фоне естественного почвенного плодородия на 11,6…28,9 %, при внесении N120Р104К60 – на 2,5…10,3 % и при применении N150Р130К75 – на 6,8…11,5 %.

Лучше использовали влагу растения на удобренных фонах, что отразилось на абсолютных величинах коэффициента полезного использования влаги, который достигал в этих вариантах 6,2…7,2 кг/т, что выше, чем по уровню естественного плодородия на 2,0…2,2 кг/т.

На неудобренном фоне отмечено преимущество Циркона, Крезацина и Альбита по влиянию на этот показатель. На фоне минеральных удобрений все регуляторы роста, за исключением Эпин-Экстра проявили себя практически одинаково.

В среднем за годы исследований минеральные удобрения способствовали более экономному использованию влаги на формирование биомассы, несмотря на больший её расход за вегетацию (табл.).

С улучшением корневого питания запасы влаги в метровом слое почвы, уменьшаются, однако продуктивность использования её посевами возрастает. При внесении минеральных удобрений на планируемый уровень урожайности 40,0 т/га коэффициент водопотребления снижался на 31…77 м³/т или на 15,7…27,3 %. С увеличением нормы минерального питания до N150Р130К75 коэффициент водопотребления снижался на 31…91 м³/т или на 15,7…34,1 %. Дополнительная обработка посевов регуляторами роста способствовала снижению расходов влаги на формирование урожая. На неудобренном фоне экономия влаги составила 28…52 м³/т или 9,6…20,9 % к контролю. По мере улучшения условий корневого питания эффективность регуляторов роста снижалась, коэффициент водопотребления в этих вариантах уменьшался на 4…18 м³/т или на 2,2…9,9 %.

Таблица

Эффективность использования влаги кукурузой, 2011…2013 г.г.

Норма удобрения	Обработка регуляторами роста	Урожайность сухого вещества, т/га	Суммарное водопотребление, м^3/га	Коэффициент водопотребления, м^3/т	Коэффициент полезного использования влаги, кг/т
N0P0K0	Без обработки	9,5	2365	249	4,0
	Эпин-Экстра	9,4	2374	267	4,0
	Циркон	10,8	2389	221	4,6
	Рибав-Экстра	10,6	2385	225	4,5
	Крезацин	12,3	2431	198	5,1
	Альбит	12,3	2411	197	5,1
N120P104K60	Без обработки	13,9	2491	181	5,6
	Эпин-Экстра	13,1	2492	190	5,2
	Циркон	13,9	2509	183	5,6
	Рибав-Экстра	13,8	2499	182	5,6
	Крезацин	15,8	2546	163	6,2
	Альбит	15,4	2543	166	6,1
N150P130K75	Без обработки	14,4	2549	179	5,7
	Эпин-Экстра	14,6	2558	176	5,7
	Циркон	14,9	2567	175	5,9
	Рибав-Экстра	15,0	2573	173	5,9
	Крезацин	15,6	2595	167	6,1
	Альбит	16,0	2606	165	6,1

Наибольшее количество сухого вещества на одну тонну использованной влаги сформировали посевы при комплексном использовании минеральных удобрений и регуляторов роста Крезацин и Циркон – 6,1…6,2 кг/т.

Во все годы исследования не отмечено положительного влияния Эпин-Экстра на водный режим кукурузы.