Журнал "Зерно": Критическая влага для озимой пшеницы

На юге Украины основной зерновой культурой является озимая пшеница. Однако частые засухи приводят к низким урожаям. Поэтому обеспечение растений влагой – главная задача при ее выращивании

Авторы:
И.Т. Нетис, доктор с.­х. наук, Институт земледелия южного региона УААН

Исследования показывают, что урожай озимой пшеницы в этой зоне в значительной мере зависит от запасов влаги в почве ранней весной. В годы, когда в начале весны запасы влаги на ее посевах низкие, по обыкновению формируется низкая урожайность зерна. Высокие запасы влаги в этот период большей частью обеспечивают высокие урожаи даже при малом количестве осадков в весенне­летний период вегетации. Так, в опытах Института земледелия южного региона (ИЗЮР) в годы, когда весной запасы доступной влаги в слое почвы 1 м составляли 160­180 мм, урожайность пшеницы после кукурузы на силос была в пределах 26,0­40,2 ц/га, а при низких ее запасах (90 мм и меньше) – 7,7­22,5 ц/га.

На рис. 1 видно, что кривая урожая пшеницы точно копирует кривую запасов доступной влаги в метровом слое почвы ранней весной.

Высокий урожай зерна озимая пшеница формирует в годы, когда в начале весны запасы доступной влаги в слое почвы 0­100 см составляют 150­200 мм, удовлетворительный – 130­140, низкий – 100 мм и меньше.

При низких запасах влаги весной особенно сильно страдают посевы, которые осенью не кустились. Даже на полях с хорошо развитыми посевами, при низких запасах влаги весной, редко когда формируется высокий урожай зерна. Напротив, в годы, когда весной запасы влаги высокие, на хорошо раскустившихся посевах губительных последствий от летней засухи на полях практически не бывает.

Многолетние наблюдения за динамикой влаги в почве показывают, что на посевах пшеницы в осенне­зимний период идет накопление влаги и наибольшие ее запасы в почве каждый год наблюдаются ранней весной. В этот период в районах южной Степи запасы доступной влаги в метровом слое почвы в среднем составляют: по пару – 150 мм, после непаровых предшественников – 130 мм, на орошении – 160­170 мм (рис. 2).

Количество влаги в почве весной в большой степени зависит не только от количества осадков в осенне­зимний период, но и от поглотительной способности почвы, которая, в свою очередь, зависит от ее свойств, способа возделывания, глубины промерзания, влажности и т. п.

В целом за осенне­зимний период почвой поглощается очень малое количество осадков. Так, из 196 мм осадков, которые выпали за осень и зиму, в среднем за 42 года наблюдений в посевах пшеницы после кукурузы на силос в слое почвы 0­100 см воды поглощалось 83 мм, по пару – 40, а в условиях орошения – 31 мм. Итак, почвой поглотилось лишь 42, 20 и 16% осадков соответственно. Очевидно, что остальная вода от осадков – 58­84% сбежала в балки, часть испарилась или вымерзла и была потеряна. Особенно мало влаги осадков поглощается в посевах пшеницы по парам и на орошении, где почва более влажная.

По данным опытов Запорожской областной с.­х. исследовательской станции за осень и зиму в двухметровом слое почвы, в зависимости от предшественников пшеницы, поглощается 21­59% осадков. Следовательно, 41­79% осадков, которые выпадают в осенне­зимний период, не поглощаются грунтом и теряются для растений.

Расчеты показывают, что потери влаги осадков за осенне­зимний период составляют 80­160 мм. Для засушливой зоны такие большие потери воды недопустимы.

Уменьшение количества влаги, поглощенной почвой, равносильно уменьшению количества осадков, так как для растений важно не то количество влаги, которое выпадает с дождями или снегом, а только то, что накопилось в почве и может ими употребиться. Поэтому необходимо свести к минимуму потери воды на полях. Наиболее полное поглощение осенне­зимних осадков является одним из наибольших резервов улучшения обеспечения посевов пшеницы и других культур водой.

При соответствующем ведении степного земледелия, того количества атмосферных осадков, которые выпадают сейчас, было бы вполне достаточно для получения высоких урожаев.

За последние 25 лет в этой зоне количество осадков за год увеличилось почти на 30% и вполне логично было ожидать пусть небольшое улучшение водообеспечения посевов озимой пшеницы. Вместе с тем оказалось, что увеличение запасов влаги в почве весной на посевах пшеницы не произошло. Так, с 1964 по 1980 год на посевах пшеницы после кукурузы на силос весной запасы доступной влаги в метровом слое составляли в среднем 131 мм, а с 1980 по 2006 год, когда выпадало значительно больше осадков, – 129 мм, т.е. запасы влаги на посевах пшеницы при выходе из зимы не увеличились. Итак, дополнительные осадки этих лет не поглощались почвой, а терялись. Наиболее вероятно это обусловлено тем, что уменьшилась способность почв поглощать воду.

Вместе с тем, в большинстве лет почва под посевами пшеницы выходит из зимы далеко не полностью насыщенной влагой, даже на парах. Так, в метровом слое темно­каштанового грунта при возобновлении вегетации насыщенность влагой после непаровых предшественников составляет в среднем 70­75% НВ, на парах – 83%, на орошении – 92% НВ.

Еще меньше насыщается двухметровый слой почвы. Исследованиями Запорожской областной с.­х. исследовательской станции установлено, что в четырех случаях из десяти двухметровый слой бывает насыщен водой на 38­63% от наименьшей влагоемкости.

На посевах пшеницы после непаровых предшественников запасы влаги в почве весной часто бывают крайне низкими – недостаточными для нормального роста растений в летние месяцы. Очень низкие ее запасы (66­90 мм) были весной в 1964, 1965, 1969, 1972, 1976, 1984, 1985, 1987, 1990, 1997, 2002, 2007 годах. С такими запасами влаги весной здесь каждый четвертый год. В большинстве из них ранней весной почва была увлажнена лишь на глубину 45­50 см, а ближе к 90 см имела сухую прослойку, что препятствовало росту корней в глубину и использованию влаги из глубоких слоев почвы. В такие годы, при малом количестве осадков, развивается засуха. Верхние слои почвы, где размещаются корни пшеницы, быстро пересыхают, вследствие чего растения страдают от недостатка воды и часто сохнут, хотя в глубоких слоях влага есть. Следовательно, сухая прослойка губительна для посевов, прежде всего для тех, которые поздно взошли и корневая система которых размещена в верхних слоях.

В годы, когда весной на посевах пшеницы запасы доступной влаги в метровом слое почвы низкие (66­90 мм), они остаются низкими на протяжении всего весенне­летнего периода ее вегетации (рис. 3).

А при высоких ее запасах (160­180 мм и более) обеспеченность посевов водой достаточная для нормального развития растений до конца вегетации.

Осадков летнего периода по обыкновению недостаточно для обеспечения потребностей пшеницы в воде. По данным многих ученых, в южной Степи растениями используется лишь 24­25% воды летних осадков. Поэтому при низких запасах влаги в почве весной даже большое количество осадков в летние месяцы не всегда исправляет положение. В большинстве лет связь урожая пшеницы с осадками апреля, мая и июня хотя и существует, но она незначительна. Коэффициент корреляции между ними составляет 0,29­0,45.

В отличие от непаровых предшественников, посевы пшеницы по черному пару весной содержат значительно больше влаги в почве (в среднем 150 мм), равномерно распределенной по всему корнесодержащему профилю, без сухих прослоек, что и обеспечивает хороший рост растений и высокую урожайность.

Несмотря на то, что начиная с 1972 по 1991 год осадков выпадало в среднем за год на 84 мм больше, чем в предыдущие 1950­1971 годы, тем не менее запасы доступной влаги в метровом слое почвы весной на паровой пшенице не увеличились. Так, в среднем за 1950­1971 годы ее запасы весной составляли 154 мм, а за 1972­1991 годы – 146 мм. Не увеличивались запасы влаги в почве и в другие периоды ее вегетации. Например, в период колошения их запасы, в эти же годы, составляли соответственно 124 и 126 мм. Итак, можно говорить о том, что дополнительные осадки этих лет не попадали в почву, не использовались растениями пшеницы, а без пользы терялись.

Учитывая, что такая же закономерность наблюдается и по непаровым предшественникам, доля осадков в последние годы уменьшилась. На наш взгляд это объясняется ухудшением структуры почвы, увеличением ее плотности, способом возделывания, уплотнением тяжелыми колесными тракторами, что ухудшило поглощение воды почвой и перемещение ее в глубокие горизонты.

Для накопления влаги на полях имеется много способов: щелевание, влагонакопительные способы возделывания почвы, внесение органических удобрений, мульчирование поверхности почвы послежнивными остатками, снегозадержание, гипсование солонцеватых почв, севообороты и т. п. Все мероприятия должны быть направлены на то, чтобы улучшить поглотительную способность почв.

Одним из наиболее эффективных способов накопления влаги является щелевание почвы, вследствие чего разрушается уплотненный подпахотный слой и лучше поглощается вода дождей и талых вод. Щелевание зяби под черный пар на глубину 50­60 см способствует накоплению влаги за зимний период на 45­60 мм больше, чем на пару без щелевания. Увеличивается и глубина промокания почвы на 40­50 см. Все это значительно повышает уровень урожая пшеницы. Поэтому в засушливой Степи целесообразно проводить глубокое позднеосеннее щелевание зяби под черные пары. В ДП «Великолепетиский элеватор» Херсонской области, где широко применяют это мероприятие, даже в сильно засушливом 2007 году получили урожай озимой пшеницы 45,1 ц/га на площади 2429 га.

Эффективно также щелевание на поверхностно обработанных площадях под сев озимых, которое проводится на глубину 40­50 см.

В зоне Степи большую площадь занимают солонцеватые почвы (2,2 млн./га), которые сильно заплывают, имеют большую плотность и низкую водопроницаемость. Для увеличения их способности пропускать воду необходимо улучшить свойства этих почв путем гипсования и других мероприятий.

Ранней весной на каждом поле пшеницы необходимо определять запасы влаги в почве. Зная ее количество и размещение по горизонтам, можно в первые дни весны предусмотреть обеспеченность пшеницы влагой в летний период вегетации и уровень возможного урожая. В зависимости от запасов влаги в почве важно вносить соответствующие коррективы в уход за посевами, что даст возможность значительно эффективнее использовать ресурсы и увеличить уровень урожая. Если весной запасы доступной влаги в метровом слое почвы составляют 60­90 мм, почва увлажнена на глубину 50­60 см, а ниже есть сухая прослойка, то нужно готовиться к засухе и применять рекомендованный при таких условиях уход за посевами. Для этого целесообразно в каждом хозяйстве иметь метеопост, в функции которого входило бы определение запасов влаги на полях, учет атмосферных осадков и т. п. Без учета запасов влаги на каждом поле эффективно вести хозяйство на земле в современных условиях невозможно.

Таким образом, для дальнейшего повышения урожаев зерна озимой пшеницы на юге Украины необходимо больше накапливать влаги в почве в осенне­зимний период. С этой целью нужно повысить способность почвы поглощать воду атмосферных осадков.

Комментарий Николая Косолапа:
Влага – основа высокого урожая

На большей части территории Украины главным лимитирующим фактором роста растений является влага. Она же служит и основой влагообеспеченности растений, накапливаясь в почве за осенне­зимний период. Как подчеркивает автор, в результате многолетних исследований установлено, что высокий урожай зерна озимая пшеница формирует в годы, когда в начале весеннего сезона запасы доступной влаги в слое почвы 0­100 см составляют 150­200 мм, удовлетворительный – 130­140 и низкий – 100 мм и меньше.

Сегодня в Украине все более явственно ощущается изменение климатических условий, которые вызваны процессом глобального потепления на планете. Увеличилось количество осадков в осенне­зимний период, повысилась температура воздуха в зимние месяцы. Имеющегося количества осадков, которое выпадает в этот период, вполне достаточно для накопления в почве до 200 мм доступной влаги. Однако проблема в том, что даже после непарового предшественника кукурузы на силос степень сохранения выпадающих осадков составляет 42%, а в поле пара – всего 20%. Несохраненная влага это не только потерянный урожай, но и причина водной эрозии почвы.

В журнале уже был напечатан ряд статей, посвященных влагонакопительной способности паров, где зарубежные ученые приводили свои данные о невысокой их эффективности. Кроме этого в изменившихся климатических условиях нашей страны необходима корректировка установленных закономерностей накопления влаги после различных предшественников, а также разработка новых или усовершенствование существующих систем обработки почвы в сторону повышения их влияния на эффективность поглощения и накопления влаги почвой в осенне­зимний период.

Сегодня как практики, так и ученые единодушны в том, что агрофизические свойства почвы за последние 50 лет ухудшились. Как следствие, влагонакопительная способность всех почв Украины снизилась. Основной причиной ухудшения агрофизических свойств почвы является ее механическая обработка. Хорошо известно, что любая механическая обработка почвы приводит к ее иссушению, следовательно, нужны новые системы минимальной обработки почвы, которые одновременно повышали бы поглощение и накопление влаги и снижали ее непродуктивные потери.

Основные непродуктивные потери влаги из почвы происходят в летнее время при высокой температуре воздуха. Какими приемами можно снизить потерю влаги на непродуктивное испарение? В летний период у нас выпадает основное количество осадков, а вот уровень их использования совершенно неудовлетворительный, например, на озимой пшенице всего 25%.

Без снижения непродуктивных потерь влаги в период вегетации и увеличения их поглощения и накопления в осенне­зимний период получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур практически невозможно. Высокой влагонакопительной эффективностью отличается технология No­till, к которой все больше обращаются практики. Наличие на поверхности почвы мульчи из растительных остатков предшественника существенно снижает температуру почвы и потерю влаги. Однако данная технология мало изучена в условиях Украины. Этим часто и объясняются те отдельные неудачи, которые имеют место на практике.

Журнал "Зерно" №1 2009г.