Вирощування кукурудзи на краплинному зрошенні

377
Вирощування кукурудзи на краплинному зрошенні

Періодичні посухи, які трапляються в основних зонах вирощування кукурудзи, сприяють сильним коливанням середньої врожайності культури. Однак для умов Степу існує досить дієвий спосіб вологозабезпечення сільськогосподарських культур – зрошення.

За останніх 5–7 років кукурудза в Україні зробила стрімкий ривок, впевнено повернувши собі звання «королеви полів». На практиці це означає 13,1–17,2% всіх орних земель України (4,15–4,85 млн га), 22–24% від експорту всіх груп сільськогосподарських товарів, третє місце у світі за обсягами експорту зерна (15–20 млн тонн/рік), п’яте місце у світі за обсягами виробництва (23,1–31,6 млн тонн/рік,
або 2,7–3,2% від загальносвітового) та 12 місце у світі за обсягами споживання (8–11 млн тонн/рік).

Посівні площі та валовий збір зернової кукурудзи в Україні за останніх 20 років значно зросли (рис. 1).

Динаміка посівних площ і валових зборів зернової кукурудзи в Україні (1995–2016 рр.)
Рис. 1. Динаміка посівних площ і валових зборів зернової кукурудзи в Україні (1995–2016 рр.)

Проте у 2014/2015 та 2015/2016 МР спостерігаємо незначне скорочення як площ посіву, так і валового збору. Причиною останнього (у  2015 р.) зниження врожайності зерна стали посухи у зоні Лісостепу та на Поліссі, де й сконцентровано основні посіви цієї культури.

Середня врожайність зернової кукурудзи в Україні в останні роки коливається в межах 5,2–6,6 т/га і має тренд до зростання (рис. 2), проте все ж залишається доволі низькою на фоні досягнутих середніх рівнів цього показника в Iспанії (10,11 т/га), США (9,45 т/га), Iталії (9,12 т/га), Німеччині (8,83 т/га), Франції (8,55 т/га), Канаді (8,23 т/га), Єгипті (8,20 т/га) та низці інших країн світу.

Середня врожайність зернової кукурудзи в Україні (1995–2016 рр.), тонн/га
Рис. 2. Середня врожайність зернової кукурудзи в Україні (1995–2016 рр.), тонн/га

Основним лімітуючим чинником продуктивності зернової кукурудзи в умовах Степу та Лісостепу України, а останнім часом, у зв’язку зі змінами клімату, – і в зоні Полісся, є несприятливий водний режим ґрунтів, і саме він стримує реалізацію агроресурсного потенціалу цих територій.

Можливими напрямами отримання високих і стійких урожаїв кукурудзи за цих умов є створення селекціонерами посухостійких, жаростійких вихідних батьківських форм (ліній) і на їх основі – нових гібридів кукурудзи, розробка більш ефективних прийомів сортових і зональних, адаптивних технологій вирощування культури, впровадження технологій обробітку ґрунту, спрямованих на збереження вологи, – Mini-till, Strip-till та No-till, мульчування ґрунту тощо.

Проте, як свідчать практика і наукові дослідження, найбільш ефективним у цих умовах є застосування зрошувальних меліорацій у поєднанні із фертигацією. Приріст врожайності від оптимізації водного та поживного режимів є найбільш дієвим і становить від 110 до 380% порівняно із незрошуваними умовами, причому найбільша прибавка досягається саме за рахунок краплинного зрошення.

Тензіометричні датчики вологості ґрунту типу ВВТ-ІІ на дослідному полігоні (Херсонська область)
Тензіометричні датчики вологості ґрунту типу ВВТ-ІІ на дослідному полігоні (Херсонська область)
Інтернет-станція вологості ґрунту
Інтернет-станція вологості ґрунту

Відомо, що основним способом зрошення кукурудзи залишається дощування, проте існує низка чинників, які обумовлюють використання саме краплинного способу зрошення. Серед них виділимо основні:

  • поле зі складним рельєфом (ухил поля понад 2°– 2 м на 100 м);
  • поле складної геометрії;
  • солонцеві ґрунти – низька водопроникність;
  • важкі за гранулометричним складом глинисті або піщані (супіщані) ґрунти.

В частині застосування краплинного зрошення кукурудза є відносно новою культурою, площі під якою в Україні щороку становлять до 6 тис. га.

З 2010 по 2016 р. IВПіМ досліджено основні аспекти застосування технології краплинного зрошення, а також агротехнічних операцій, які пов’язані з поливом при вирощуванні зернової кукурудзи.

Загальний вигляд полігону
Загальний вигляд полігону

Досліди проведено на Кам’янсько-Дніпровській дослідній станції (Запорізька обл.) та в ДП «ДГ «Брилівське» (Херсонська обл.). Перший дослід стосувався вибору гібрида. Результати свідчать, що трохи краще зарекомендували себе середньопізні гібриди з ФАО 430–460, врожайність яких була вищою на 1,08–1,68 т/га (рис. 3). Зазначимо, що у всіх польових дослідах нами було використано насіння кукурудзи гібридів DEKALB® від «Монсанто».

Урожайність зерна кукурудзи на краплинному зрошенні залежно від гібридного складу
Рис. 3. Урожайність зерна кукурудзи на краплинному зрошенні залежно від гібридного складу
* Тут і надалі врожайність зерна кукурудзи приведено до його базової вологості – 14%.

В іншому досліді вивчали два чинники – схему та густоту посівів в умовах краплинного зрошення. Ми порівнювали традиційну схему сівби (70+70 х 15 см, 95,2 тис.) і загущену схему за рівнобедреним трикутником (рис. 4).

Схема розміщення рослин кукурудзи за формування густоти 109,9 тис. шт.-га (розміри вказано в см)
Рис. 4. Схема розміщення рослин кукурудзи за формування густоти 109,9 тис. шт.-га (розміри вказано в см)

Представлені схеми сівби було випробувано на 4 гібридах (ДКС 5276, ДКС 5783, ДКС 5170, ДКС 5143) з ФАО 430, 450, 460 і 540. Як свідчать результати цього досліду, загущення посівів призвело до достовірного зниження врожайності зерна у розрізі всіх гібридів (рис. 5).

Урожайність зерна кукурудзи залежно від схеми посіву
Рис. 5. Урожайність зерна кукурудзи залежно від схеми посіву

Ще один дослід закладався для вивчення впливу густоти рослин на врожайність за традиційної схеми з міжряддями 70 см. Додатковим чинником тут так само був гібридний склад культури.

Найбільшу врожайність зерна отримали при посіві за схемою 70+70 х 15 см (густота 95,2 тис. рослин на гектар). За більш розрідженого посіву врожайність знижувалася в середньому на 1,4 т/га (71,4 тис./га) і 2,0 т/га (57,1 тис./га). У розрізі гібридів кращі результати показали ФАО 460 – 16,9 т/га (ДКС 5276), ФАО 360 – 17,3 т/га (ДКС 4590) і ФАО 440 – 17,7 т/га (ДКС 5007). При посіві з густотою 95,2 тис. рослин/га врожайність становила 18,0–19,3 т/га (табл. 1).

Таблиця 1. Урожайність зерна кукурудзи залежно від гібрида та схеми посіву (густоти рослин), т-гаНаступним чинником, який вивчали, був рівень передполивної вологості ґрунту (РПВҐ): його вплив на режим краплинного зрошення, сумарне водоспоживання рослин і врожайність культури. У цьому досліді кількість вегетаційних поливів, зрошувальна норма та сумарне водоспоживання зростали прямо пропорційно підвищенню РПВҐ (табл. 2).

Таблиця 2. Режим краплинного зрошення та сумарне водоспоживання зернової кукурудзи залежно від РПВҐ (середнє за 2013–2015 рр.)У варіанті з реалізацією найбільш помірного режиму зрошення – 70% від найменшої вологомісткості (НВ) ґрунту було проведено 12 поливів зрошувальною нормою 2,7 тис. м3/га і з сумарним водоспоживанням 5,53 тис. м3/га. Водночас у варіанті з реалізацією найбільш інтенсивного режиму зволоження з РПВҐ 90% від НВ було проведено 47 поливів, норма зрошення становила 4,46 тис. м3/га, сумарне водоспоживання – 7,34 тис. м3/га.

Урожайність зерна кукурудзи залежала від РПВҐ і погодних умов вегетаційного періоду окремого року. Результати свідчать, що застосування краплинного зрошування в середньому за три роки підвищило врожайність зерна кукурудзи від 1,9 до 3,25 разу порівняно із богарними умовами вирощування. Найвищу врожайність забезпечили два варіанти: з РПВҐ 85% від НВ і 90% від НВ – 17,15 і 17,34 т/га відповідно, що перевищило контроль (без зрошення) на 11,82–12,01 т/га. Різниця у врожайності між цими варіантами (0,19 т/га) знаходиться у ме­жах похибки досліду – НIР0,5 т/га =1,41 т/га. Таким чином, аналіз отриманих результатів досліджень показує, що найбільш оптимальним щодо використання вологи рослинами кукурудзи в умовах Степу України є РПВҐ 85% від НВ. У цьому варіанті для формування врожайності зерна на рівні 17,15 т/га було використано 4185 м3/га поливної води, що забезпечило мінімальний коефіцієнт водоспоживання – 412,6 м3/т.

У досліді з вивчення термінів початку і закінчення поливів встановлено, що найбільш доцільним є проведення поливів від сівби культури і до моменту появи «чорної крапки» в місці кріплення зернівки до качана, тобто необхідно практично постійно підтримувати оптимальний режим вологості ґрунту (рис. 6).

Урожайність зерна кукурудзи залежно від термінів початку та закінчення вегетаційних поливів, т/га
Рис. 6. Урожайність зерна кукурудзи залежно від термінів початку та закінчення вегетаційних поливів, т/га

У 2015 р. на землях ДП «ДГ «Брилівське» IВПіМ проведено також і експеримент із вирощування кукурудзи з укладанням поливних трубопроводів (ПТ) на глибину 25 і 35 см, контроль – поверхневе розміщення ПТ. Залікова врожайність зерна свідчить про саму можливість отримання повноцінних урожаїв кукурудзи за підґрунтового розміщення ПТ (табл. 3).

Таблиця 3. Урожайність, вологість і маса 1000 зерен кукурудзи залежно від схеми розміщення ПТ (2015 р.)Проте свої корективи внесли і нетипові погодні умови 2015 р.: достатньо забезпечена опадами перша половина вегетації (380 мм). Очевидно, що цей факт сприяв отриманню вирівняних сходів і оптимальному розвитку рослин в перші місяці вегетації. Тому цей експеримент заплановано продовжити та розширити у 2017 р.

ПРАКТИЧНІ АСПЕКТИ, НА ЯКІ СЛІД ЗВЕРНУТИ УВАГУ

  1. Пріоритетним є використання ПТ багаторічного терміну з товщиною стінки від 20 mil. (1 mil. = 0,0254 мм), витратою крапельниць 0,8–1,6 л/год, відстанню між крапельницями – від 20 см (для піщаних) – до 40 см (для середньо- і важкосуглинних ґрунтів).
  2. У дослідах укладання ПТ – поверхневе (глибина 2–3 см) через 1 міжряддя. Проте досить перспективним є також застосування багаторічної системи підґрунтового краплинного зрошення з укладанням ПТ на 25–35 см.
  3. Розрахунок поливної норми проводили за формулою О. М. Костякова з урахуванням локального характеру зволоження. Її величина становила близько 150 м3/га (±10 %) за підтримання РПВҐ 80–85% від НВ.
  4. Середньозважена норма мінеральних добрив, розрахована під урожайність зерна 17,5 т/га, становила N256P60K195Ca60. З них 15–20% внесено локально під посів, 80–85% – із поливною водою (методом фертигації).
  5. Застосований метод призначення термінів поливів – інструментальний, використані закладні датчики вологості типу Watermark і Echo Probe (інтернет-станція iMetos®), а також розрахунковий – за методом Penman – Monteith.
Розвиток рослин кукурудзи станом на 10 серпня
Розвиток рослин кукурудзи станом на 10 серпня
Загальний вигляд перед збиранням
Загальний вигляд перед збиранням

ВИСНОВКИ

У зоні Степу на краплинному зрошенні можливим є отримання врожайності зерна кукурудзи на рівні 18,0–19,3 т/га. Як свідчать результати дослідів, вищу врожайність отримано за схеми сівби 70+70 х 15 см (95,2 тис. шт./га при посіві), а також за підтримання вологості ґрунту на рівні 85% від НВ в період від сівби до моменту появи «чорної крапки».

За краплинного зрошення рентабельність виробництва зерна кукурудзи становить 6–8% у перший рік (з урахуванням витрат на придбання та монтаж системи зрошення) і 55–65% у другий та подальші роки використання системи поливу.

Андрій Шатковський, д-р с.-г. наук, заст. директора з наукової роботи, Інститут водних проблем і меліорації НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2017