Влияние водного режима торфяно-глеевых почв на продуктивность сельскохозяйственных культур (1982)

Исследования зависимости урожая от водного режима торфяных почв доказали необходимость применения на этих землях осушительно-увлажнительных мероприятий. Установлено, что наиболее требовательны к водному режиму многолетние травы, затем картофель и зерновые [1]. Однако до настоящего времени отсутствовала сравнительная оценка эффективности оптимизации водного режима почвы для различных культур, что затрудняло технико-экономическое обоснование гидротехнических систем двустороннего действия.

Методика и условия полевых стационарных опытов

В 1976–1980 гг. на Полесской опытно-мелиоративной станции (Брестская область) изучалась продуктивность тимофеевки луговой, ячменя и картофеля в зависимости от режима влажности пахотного слоя торфяно-глеевой почвы.

В полевых опытах путем искусственной изоляции части посевов от атмосферных осадков на протяжении всей вегетации (май — сентябрь) с помощью легких раздвижных укрытий создавались относительно засушливые условия, при которых водное питание растений обеспечивалось исключительно за счет весенних влагозапасов и капиллярной подпитки от грунтовых вод. Во втором варианте с помощью дождевания влажность пахотного горизонта поддерживалась в строго оптимальных пределах (не ниже 70% НВ). Эти схемы сравнивались с контрольными посевами, находившимися в естественных условиях естественного увлажнения осадками и грунтовыми водами.

Уровни грунтовых вод (УГВ) для всех вариантов опыта были выровненными. В среднем за вегетационный период они находились соответственно по годам исследований на глубине 87, 79, 97, 77 и 76 см.

При полном исключении осадков такое залегание грунтовых вод не обеспечивало оптимальной влажности под многолетними травами: уже к концу мая влажность почвы под тимофеевкой опускалась до труднодоступного растениям уровня (30% от объема почвы). Данная закономерность устойчиво прослеживалась во все годы исследований.

Таким образом, при залегании грунтовых вод глубже 75 см атмосферные осадки выступают критически важным источником влагообеспечения трав. По гидротермическим условиям первой половины вегетации (май — июль, период вегетации ячменя) годы опыта дифференцировались следующим образом: два года (1977 и 1980) были избыточно влажными, два (1976 и 1979) — остро засушливыми, а 1978 год — близким к климатической норме.

Динамика влажности пахотного слоя

Влагообеспеченность пахотного горизонта под зерновыми культурами существенно изменялась в зависимости от сезона и применяемых агромелиоративных приемов (табл. 1).

Благодаря биологическим особенностям картофеля иссушение почвы под ним начиналось существенно позже, чем под зерновыми, — в третьей декаде июня.

Реакция культур на регулирование влажности

1. Многолетние травы (тимофеевка луговая)

Опыты наглядно показали, что сельскохозяйственные культуры кардинально различаются по отзывчивости на водный режим торфяной почвы. Наиболее острой реакцией характеризуется тимофеевка луговая.

При имитации засухи (отсутствие осадков при УГВ глубже 75 см) продуктивность сена тимофеевки катастрофически падала в 2–4 раза (до 13–22 ц/га), а на третий год травостой полностью выпадал. Поддержание влажности дождеванием на уровне 45–55% давало устойчивую прибавку до 104–113 ц/га сена.

Анализ климатических рядов Полесья [3] свидетельствует, что естественно влажными являются лишь 28% вегетационных сезонов. Следовательно, в двух годах из трех многолетние травы на осушенных землях испытывают дефицит влаги и требуют дополнительного увлажнения.

2. Зерновые культуры (ячмень) и картофель

В противоположность травам, зерновые культуры продемонстрировали совершенно иной характер отклика (табл. 3).

Наивысший урожай зерна ячменя (60,2–64,0 ц/га) формировался в сухие, солнечные годы с высокой инсоляцией. Во влажные же годы продуктивность падала почти в два раза — до 36,4–37,3 ц/га, причем даже дополнительное орошение во влажные сезоны не приводило к успеху.

Это доказывает, что межгодовые колебания урожайности зерновых на торфяных почвах лимитируются не столько дефицитом почвенной влаги, сколько микроклиматическими факторами пасмурной погоды: падением фотосинтетически активной радиации (ФАР), высокой влажностью воздуха и снижением температуры почвы [4, 5]. Орошение ячменя экономически оправдано лишь в засушливые годы, когда сумма осадков составляет менее 87% от климатической нормы (что случается на Полесье в среднем один раз в 3–4 года).

Картофель проявил высочайшую чувствительность к переувлажнению и ухудшению почвенной аэрации. В дождливые годы сбор клубней падал с 410–525 до 253–260 ц/га. Принудительное отведение осадков (укрытия) во влажные годы способствовало росту продуктивности клубней за счет предотвращения закисания пахотного слоя.

Теоретические выводы и гарантированный технологический порог

Обобщение пятилетних полевых стационарных данных позволяет сформулировать принципиальные выводы для мелиоративной науки и практики:

1. Асимметрия отклика культур: Регулирование водного режима осушенных торфяно-глеевых почв нивелирует спады продуктивности и гарантирует высокую стабильность урожаев многолетних трав, однако само по себе не способно стабилизировать урожаи зерновых и картофеля на пиковых отметках.
2. Концепция технологического порога: Отрегулированный уровневый режим торфяной почвы (исключающий как переувлажнение, так и глубокое иссушение горизонта корнеобитания) при высокой агротехнике обеспечивает гарантированный базовый уровень урожайности — не ниже 37 ц/га зерна ячменя и 210 ц/га клубней картофеля в любые неблагоприятные метеорологические сезоны.
3. Лимит климатических факторов: Формирование сверхвысоких урожаев зерновых (до 64 ц/га) и картофеля (до 525 ц/га) на торфяниках определяется притоком солнечной энергии и тепла — факторами макропогоды, прямое инженерное управление которыми на открытых массивах в настоящее время невозможно.

Литература

1. Афанасик Г. И., Шабан Н. С., Пятницкий В. Н., Трибис В. П. Комплексное регулирование условий жизни растений на торфяных почвах. — Минск: Ураджай, 1980. — 136 с.
2. Ивицкий А. И., Афанасик Г. И., Михальцевич А. И. Проектирование и расчеты регулирующей сети осушительно-увлажнительных систем на торфяных почвах. — Минск: Ураджай, 1979. — 80 с.
3. Кушнир Н. В., Жилин В. Е., Лундин К. П. Режим атмосферных осадков и температура воздуха на осушенных торфяниках // Мелиорация переувлажненных земель. Т. XXV. — Минск: Ураджай, 1977. — С. 78–86.
4. Особенности физиологии роста хлебных злаков на торфяной почве. — Минск: Наука и техника, 1970. — 263 с.
5. Kozłowska-Ptaszyńska Z., Głażewski S. Wielkość i czas życia powierzchni asymilacyjnej oraz intensywność fotosyntezy odmian pszenicy ozimej w zależności od poziomu nawożenia azotowego // Pamiętnik Puławski. — 1975. — N 64. — S. 135–147.