Принципы разумного орошения при выращивании кукурузы

С тех пор, как люди начали культивировать зерновые, орошение стало неотъемлемым приемом агротехники. Уже 10 000 лет назад на территории Плодородного Полумесяца охотники-собиратели перешли от собирания диких зерновых к их возделыванию: сначала они перемещались к равнинам с плодородными глубокими слоями грунта, затем приступили к организации систем орошения вдоль берегов рек.

Целью их усилий было увеличение количества получаемых продуктов питания. История создания централизованных обществ, а затем государств, которые сегодня называются Цивилизацией, напрямую связана с началом эры земледелия, возникновением орошения и изобретением письменности: на шумерской табличке, используемой 5000 лет назад в торговых операциях, изображены поля с оросительными каналами.

В античности даже существовал термин «гидравлические королевства», который применяли для обозначения государств, благополучие которых зиждилось на эффективности их систем ирригации.

В Новом Свете мощь цивилизации инков до испанского завоевания основывалась на весьма сложных ирригационных конструкциях, которые до сегодня сохранили свои рабочие характеристики.

Учитывая стоимость воды и ирригационных инфраструктур, сельхозпроизводители стремятся к максимально эффективному ее использованию.

Кукуруза является чемпионом среди культур в эффективности потребления воды (и азота) на тонну продукции. Это объясняется физиологией данной культуры, изначально тропического происхождения (C4-растение), ее природным потенциалом (на момент ее завоза в Европу урожайность кукурузы уже превышала урожайность пшеницы на 50%), а также достижениями гибридизации и селекции сортов за последние 70 лет, в которые во всем мире направлены значительные инвестиции.

Последние измерения эффективности использования оросительной воды на полях кукурузы на зерно (то есть дополнительное увеличение урожайности, обеспеченное единицей оросительной воды по сравнению с дождевым питанием культуры, Arvalis, 2005-2012 гг.) показывают, что данная эффективность составляет в среднем дополнительно 45 центнеров на каждые 100 мм оросительной воды, с максимальным показателем в некоторые годы – 60 центнеров при выращивании новых сортов в оптимальных условиях использования воды.

При нынешних ценах на воду и зерновые этот показатель означает 30 евро продукции на 1 евро цены потребленной воды.

В регионах с континентальным климатом, таких как равнины Восточной Европы или США, с контрастными погодными условиями, орошение позволяет повысить и отрегулировать показатели культуры как по количеству, так и по качеству продукции.

Стратегия и технология орошения кукурузы основываются на нескольких простых принципах: знание потребностей растения на каждой стадии его развития, знание погодных условий, предопределяющих эвапотранспирацию растения и глубину плодородного слоя, благодаря запасам которого можно увеличивать интервалы между циклами орошения.

Необходимо также учитывать и другие технологические параметры: наличный ресурс, стоимость электроэнергии и разрешенное давление, от которых зависят расход воды и выбор наиболее эффективного оросительного оборудования. Поливочная машина барабанного типа проста в эксплуатации, мобильна, многофункциональна и идеально подходит для полей с небольшой площадью; фиксированные опоры или трубчатые оросители подходят для больших площадей и ровной поверхности, без препятствий, которые часто встречаются в хозяйствах Украины. Необходимость экономии воды ставит вопрос микроирригации с низким давлением, такой как капельное орошение, изучение которого популярно сейчас в Западной Европе: капельное орошение полностью годится для овощных культур и садоводства, однако его рентабельность в растениеводстве пока не доказана.

Логика орошения

Орошение кукурузы, как и других культур, было тщательно продумано с момента своего появления. Вода всегда воспринималась аграриями как ценный дар, который не стоит разбазаривать.

К тому же у воды тоже есть цена – экономика заставляет разумно подходить к этому. В течение биологического цикла кукурузы ее потребности в воде и восприимчивость к нехватке влаги изменяются в зависимости от стадии закладки урожая и его составляющих. Кроме полевых наблюдений за сменой стадий развития растений существует дополнительный способ ориентировки – сумма температур.

В данной схеме собраны основные сведения об этих изменениях:

• у зерновой кукурузы восприимчивость к водному стрессу максимальна в период формирования зерен, она остается существенной во время налива зерна. До стадии 12 листков восприимчивость слабеет и меньше сказывается на урожае зерна;

• потребности в воде соответствуют потере воды вследствие испарения влаги из грунта, то есть эвапотранспирации. Она изменяется в течение цикла одновременно с изменением площади листовой поверхности;

• при орошении полей кукурузы нужно определить, позволяет ли ресурс воды удовлетворить ETM, рассчитываемый на каждой стадии по формуле 1:

Наибольшие потребности в воде и наибольшая восприимчивость к водному стрессу припадают на период, который включает женское цветение: 10 дней по и 3 недели после этого цветения, то есть приблизительно с 10 июля до 10 августа. В зависимости от региона максимальный объем необходимой воды может колебаться от 4 до 8 мм в день, то есть от 40 до 80 м3/га воды в день.

При орошении принято стремиться покрыть потребности в воде до ETM как минимум 8 лет из 10. Часть потребностей покрывается эффективными дождями (пропитывающими почву) и за счет запасов воды в почве, если таковые имеются. Орошение должно восполнять ту часть, которой недостает.

Следовательно, средства на орошение должны быть рассчитаны так, чтобы удовлетворять эти потребности как минимум 8 лет из 10: потребность объема расхода (в частности, чтобы удовлетворить потребности в воде в пиковый период), которую можно выразить в миллиметрах в день, а также потребности в определенном объеме воды на период всей кампании, выраженному в мм или м3/га (напоминание: 1 мм = 10 м3/га).

Потребности кукурузы зависят от типа растения и погодных условий, которые определяют в ходе испытаний и устанавливают показатели потребления в не­ограниченных условиях питания растений. В качестве примера возьмем Францию, где можно наблюдать следующую статистику:

Знание существующего ресурса воды, безусловно, необходимо: в зависимости от типа ресурса варьируется расход, объем, возможные административные ограничения, стоимость. Имеющийся объем на гектар (мм или м3/га) нужно сравнить с частотными необходимыми объемами.

Ирригационную способность следует сравнить с ориентировочными потребностями в расходе. В зависимости от ситуации эта способность будет квалифицирована как комфортная, когда имеется в распоряжении как минимум 5 миллиметров в день; это предоставляет определенную свободу действий при ведении оросительных работ. Она рассматривается как ограниченная, если в распоряжении имеется менее 4 мм в день на почве с полезным резервом < 75 мм, менее 3 мм в день на почве с полезным резервом > 75 мм; в этом случае проведение орошения проблематично.

Выбор и доза орошения при каждом проходе должны соответствовать типу почвы и легко усваиваемому резерву: от 25 мм на почвах, легко пропускающих воду, со слабым резервом, до 40 мм – на более глубоких почвах, более высокие дозы редко оказываются оправданными. Вносимую среднюю дозу орошения легко проконтролировать с помощью счетчиков.

Необходимо проводить регулировку и осмотр оросительной техники, для того чтобы знать, что именно вносится, чтобы вносить именно желаемые дозы и стремиться к лучшей однородности орошения. Технику нельзя считать хорошей, если она не контролируется и не регулируется. Расход, несущее давление, скорость движения, угол размаха штанги – вот основные параметры, которые следует проверять. В зависимости от стадии развития кукурузы явно выраженный водный стресс непосредственно скажется на початках.

Проведение оросительных работ

Ключевыми моментами в проведении оросительных работ являются начало, остановка и возобновление полива после дождя. В другое время орошение регулируется в зависимости от технических характеристик оборудования, которое должно справляться с двойной задачей: орошать согласно погодным условиям и водным запасам грунта.

Начало орошения

За исключением особенных ситуаций, когда приходится орошать для улучшения всхожести, поливать кукурузу до стадии 10 листков не нужно. До этого периода растение потребляет мало воды, по расчетам – 0,3 и 0,5 от ETP. Очень полезным в данный период является измерение водного состояния почвы тензометрическим зондом, которое дает дополнительные сведения о водном балансе, поскольку измерения проводятся непосредственно на поле. Следует учитывать также оборудование, в частности длительность цикла полива: при длительном цикле полива следует начинать работы раньше, с тем, чтобы полив последних участков поля не запаздывал.

Возобновление циклов полива посреди кампании

Если ритм доза-частота, принятый на период без дождей, оказывается завышенным или слабым для условий текущего года, можно изменять сроки возобновления циклов полива или изменить дозу. Основой для расчетов станут водный баланс и контроль за водным состоянием почвы при помощи тензометрического зонда. В случае дождя основное правило – дождаться дня с разницей в 5 мм осадков, далее расчет модулируется в зависимости от показаний водного состояния почвы.

Решение о прекращении орошения в конце вегетационного цикла: нужно постараться привлечь запасы влаги из глубоких горизонтов, что позволит избежать бесполезного орошения в конце вегетационного цикла. Целью этого является экономия воды, несущая способность грунта, риск заболеваний листьев. Необходимо определить стадию 50% влажности зерна с помощью измерений в термостате или расчета суммы температур. Наблюдения за уровнем налива крахмала в зернах позволяет определить эту биологическую стадию.

Ограничивающие факторы в орошении:

Влияние сорта: кроме условий проведения орошения как таковых показатели кукурузы на орошаемых полях во многом предопределяются выбором сорта.

Новые гибриды объединяют в своем геноме все больше характеристик устойчивости к водному стрессу – способность переносить все более длительные периоды стресса, способность к восстановлению после длительного стресса («сопротивляемость»). Различия между сортами кукурузы были выявлены в ходе испытаний, проведенных Институтом растениеводства Arvalis во Франции, на экспериментальной станции в Ле Маньеро, при помощи передвижных зонтиков, что позволило контролировать и точно измерить уровень стресса.

Влияние способа орошения: современные гибриды лучше переносят умеренное и регулярное ограничение, чем резкое прекращение орошения во второй половине вегетационного цикла.

Агротехника позволяет также экономить воду. Еще одним фактором экономии и эффективности орошения является правильная агротехника. Это утверждение особенно актуально для полей с глубоким плодородным слоем, где необходимо делать все возможное для образования хорошей корневой системы растений, благодаря которой будут задействованы полезные запасы почвы, особенно в конце вегетационного цикла.

В заключение можно сделать вывод, что кукуруза является культурой, которая лучше остальных оправдывает инвестиции в орошение. Но максимальная эффективность достигается при сочетании различных факторов: стратегии орошения, составленной согласно погодным и почвенным условиям, правильного выбора сорта и оптимально благоприятного агрономического «окружения». Здоровое растение, с хорошей корневой системой, не подверженное конкуренции со стороны сорняков и нападению паразитов, максимально ярко про­явит свой генетический потенциал. А в селекционной работе наибольший прогресс достигнут именно в повышении устойчивости к стрессам, вызванным погодными условиями.