Кукуруза на капельном поливе

Текст:А. Шатковский, канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр., зам. директора по научной работе Института водных проблем и мелиорации НААН

Периодические засухи в степной и лесостепной зонах способствуют сильным колебаниям средней урожайности кукурузы. Однако существует несколько довольно простых способов влагообеспечения сельскохозяйственных культур, из которых наиболее подходящий для условий степи — орошение.

Зерновая кукуруза является одной из стратегически важных сельскохозяйственных культур как для Украины, так и для России. Например, у наших соседей до 17 процентов всех пахотных земель, что составляет порядка 4,2–4,9 млн га, занято посевами этой культуры. Причем страна занимает третье место в мире по экспорту кукурузы — 15–20 млн т в год, и пятое место в мире по объемам производства — 23–32 млн т в год. Достижения нашей страны пока более скромные. В прошлом году посевами кукурузы было занято лишь 2,8 млн га пахотных российских земель. При этом валовый сбор этой культуры в 2014 году составил только 11,1 млн т. Однако в нашей стране наблюдается постепенное понимание важности выращивания и экспортирования кукурузы.

Рис. 1. Схема размещения растений кукурузы при формировании густоты 109,9 тыс. шт./га (размеры указаны в сантиметрах)

ОПТИМИЗАЦИЯ ОРОШЕНИЯ

Кардинальным решением вопроса оптимизации влагообеспечения растений является орошение, которое на кукурузе традиционно реализуют методом дождевания. Однако на практике есть случаи, когда этот способ полива применять технологически невозможно или нецелесообразно. Основных лимитирующих факторов использования дождевания несколько: поле со сложным рельефом — уклон больше 0,02–2 м на 100 м; пашня сложной геометрии; солонцеватые почвы, имеющие низкую водопроницаемость; тяжелые глинистые, песчаные или супесчаные почвы; большие расстояние и перепад высот от источника полива к полю. В таких случаях нужно рассматривать вариант капельного орошения. В данном отношении кукуруза — относительно новая культура, на которой использование подобного способа полива еще мало распространено. В Институте водных проблем и мелиорации НААН был изучен ряд основных аспектов применения технологии капельного орошения, а также агротехнологических операций, которые связаны с поливом при выращивании зерновой кукурузы. Опыты проводились в 2012–2015 годах на Каменско-Днепровской опытной станции и в ОПХ «Брилевское».

Рис. 2. Урожайность зерна кукурузы на капельном поливе в зависимости от гибридного состава. *Примечание. Здесь и далее по тексту урожайность приведена к 14%-й влажности зерна.

МЕТОДИКИ И УСЛОВИЯ

В ходе проведения опытов изучались несколько важных факторов, влияющих на урожайность кукурузы. Первый — применение высококачественных гибридных семян. В ходе исследований несколько лучше себя зарекомендовали среднепоздние гибриды с ФАО 440–460: их урожайность была выше остальных на 1,08–1,68 т/га.Второй фактор — схема и густота посева на капельном орошении. В первом опыте сравнивалась традиционная методика высева и загущенная «итальянская» технология с равнобедренным треугольником. Представленные схемы были опробованы на четырех гибридах линейкиDekalb от компании «Монсанто»: ДКС 5276, ДКС 5783, ДКС 5170, ДКС 5143 с ФАО 430, 450, 460 и 540. Как свидетельствуют результаты этого опыта, загущение посевов привело к достоверному снижению объемов урожая зерна в разрезе всех гибридов. Во втором опыте было исследовано влияние густоты посева растений на урожайность при традиционной методике с междурядьями 70 см. Важным условием здесь также был гибридный состав. Максимальную урожайность зерна получили при высеве по схеме (70+70)×15 см и густотой 95,2 тыс. растений. При более разреженном посеве урожайность снижалась в среднем на 1,4 т/га при 71,4 тыс. шт./га, и на 2 т/га при 57,1 тыс. шт./га. В разрезе гибридов более высокие результаты показал ДКС 5276 с ФAO 460 — 16,9 т/га, ДКС 4590 с ФAO 360 — 17,3 т/га и ДКС 5007 с ФAO 440 — 17,7 т/га. При посеве 95,2 тыс. растений на одном гектаре их урожайность была равна 18–19,3 т/га.

Рис. 3. Урожайность зерна кукурузы в зависимости схемы посева

Третьим изучаемым фактором был уровень предполивной влажности почвы — УПВП, его влияние на режим капельного орошения, суммарное водопотребление растений и урожайность культуры. В этом опыте количество вегетационных поливов, оросительная норма и водопотребление возрастали прямо пропорционально повышению УПВП.

ПОДХОДЯЩИЕ НОРМЫ

В варианте с реализацией наиболее умеренного режима орошения — 70 процентов от наименьшей влагоемкости — было проведено 12 поливов с оросительной нормой 2,7 тыс. куб. м/га, при этом суммарное водопотребление составило 5,53 тыс. куб. м/га. В то же время по методике с самым интенсивным режимом увлажнения с УПВП, составляющим 90 процентов от наименьшей влагоемкости, было осуществлено 47 поливов. В этом случае норма орошения равнялась 4,46 тыс. куб. м/га, а суммарное водопотребление — 7,34 тыс. куб. м/га.

Рис. 4. Урожайность зерна кукурузы в зависимости от сроков начала и окончания вегетационных поливов, т/га (Стрелочками показаны тенденции роста урожайности: 1 — от посева, 2 — в фазу 3–5 листьев, 3 — в фазу 7–8 листьев. Окончание поливов: МС — молочная спелость зерна, МВС — молочно-восковая спелость зерна, ВС — восковая спелость зерна, ЧТ — момент появления черной точки.)

Урожайность зерна кукурузы зависела от УПВП и погодных условий вегетационного периода отдельного года. Результаты свидетельствуют, что применение капельного орошения в среднем за три года повышает урожайность рассматриваемой культуры в 1,9–3,25 раза по сравнению с показателями при условиях выращивания без искусственного полива. Самые высокие объемы урожая зерна кукурузы обеспечили два варианта: с УПВП 85 процентов и 90 процентов от наименьшей влагоемности — 17,15 т/га и 17,34 т/га соответственно, что превысило контроль, на котором не было орошения, на 11,82–12,01 т/га. Разница в показателях между этими вариантами находится в пределах погрешности опыта — НСР_{0,5 т/га} = 1,41 т/га.

Табл. 1. Урожайность зерна кукурузы в зависимости от гибрида и схемы посева (густоты растений), т/га

Таким образом, анализ результатов исследований подтвердил, что оптимальным относительно использования влаги растениями кукурузы в условиях степи является уровень предполивной влажности почвы, составляющий 85 процентов от наименьшей влагоемкости. В этом варианте для формирования урожайности зерна в 17,15 т/га было использовано 4185 куб. м/га поливной воды, что обеспечило минимальный коэффициент водопотребления — 412,6 куб. м/т.В опыте по изучению сроков начала и окончания орошения было установлено, что наиболее целесообразно проведение поливов от посева культуры и до момента появления «черной точки» в месте крепления зерновки к початку. То есть необходимо практически все время поддерживать оптимальный режим влажности почвы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

Существуют некоторые аспекты, которые учитывались во время проведения опытов. При исследованиях использовались поливные капельные трубопроводы многолетнего срока эксплуатации с толщиной стенки от 0,5 мм и с расходом капельниц 0,8–1,5 л/ч. Расстояние между ними на песчаных почвах должно составлять не более 20 см, а на средне- и тяжелосуглинистых — 30–40 см. В опытах укладка поливных капельных трубопроводов была условно поверхностной на глубину 2–3 см через междурядье. При этом приоритетным являлось использование капельниц с компенсацией давления для равномерного распределения воды и удобрений. Поливную норму рассчитывали по формуле А. Н. Костякова с учетом локального характера увлажнения. Ее величина составляла около 150 куб. м/га при 80–85 процентах от наименьшей влагоемкости. Для назначения сроков полива применяли инструментальный (были заложены датчики влажности) и расчетный (по методу Пенмана-Монтейта) способы. Средневзвешенная норма минеральных удобрений рассчитывалась под урожайность 17,5 т/га, поэтому во время опытов вносились подкормки — N₂₅₆P₆₀K₁₉₅Ca₆₀. Из них 15–20 процентов было внесено локально под посев, а 80–85 процентов — с поливной водой.

Табл. 2. Режим капельного орошения и суммарное водопотребление зерновой кукурузы в зависимости от УПВП

Проведенные исследования показали, что в зоне степи на капельном поливе возможно получение урожая зерна кукурузы гибридов компании «Монсанто» с ФАО 430–460 на уровне 18,0–19,3 т/га. При этом более высокие показатели наблюдались при схеме посева (70+70)×15 см, густоте 95,2 тыс. шт./га и поддержании влажности почвы на уровне 85 процентов от наименьшей влагоемкости в период от посева до момента появления «черной точки». Также стабильно высокие уровни урожайности были отмечены у гибрида ДКС 5276 с ФAO 460. При капельном орошении рентабельность производства зерна кукурузы составляет 6–8 процентов в первый год без учета амортизации оборудования для орошения и 55–65 процентов — во второй и последующий годы использования системы полива.