The impact of anthropogenically -controlled factors on the formation of root mass and yield of rice under drip irrigation in the lower volga region

Cover Page

Abstract


The results of studies on the influence of water or nutrient regimes of the soil on the formation of the root system of rice when watering drip system. Thus, while maintaining the water regime of the soil not less than 80% of HB in the 0.6 m layer, the root mass was in the three years in the 0.4 m layer – 4.96, and 0.6 m - 5.64 t/ha. In the variant where soil moisture was maintained at least 80% HB and the depth of soil wetting until the end of the tillering phase by 0.4 with a further decrease to 0.6 m, the plants differed in maximum foliage and habitus, which contributed to an increase in the root mass of aerobic rice in the layer of 0.4 m to 5.40, and in the layer of 0.6 m – 6.14 t/ha. In the variant of the water regime of the soil with a moisture content of not less than 80% HB from sowing to the end of the tillering phase in a layer of 0.4 m, followed by a decrease to 0.6 m, and from wax to full ripeness of grain not less than 70% HB the volume of roots compared to the second option for three years in a layer of 0.4 m became less by 0.18 t/ha, and in a layer of 0.6 – 0.20 t/ha, but more than the first in a layer of 0.4 m by 0.26 m and 0.6 m – 0.30 t/ha. Also had a great influence on the root system of aerobic rice. Thus, its lowest value, 5.46 t/ha for the three years, was formed when making N95P62K75 (5 t/ha). Making N114P74K90 (6 t/ha) increased root weight by 0.48 t/ha regarding the N95P62K75 dose (5 t/ha), but was below making N137P90K108 (7 t/ha) – 0.60 t/ha. In the result of the conducted researches it was established that maximum yield of grain (of 6.95 t/ha) was obtained in variant water regime of soil 80% of NV in layers of 0.4 and 0.6 m, making N137P90K108 (7 t/ha). The minimum yield, 4.88 t/ha, was obtained in the variant of soil water regime of 80% of NV in a layer of 0.6 m with the introduction of N95P62K75 (5 t/ha).


Full Text

Известно, что рис занимает второе место после пшеницы по площади посева и валовому сбору зерна [1-5]. Его возделывают в 125 странах мира на площади более 165 млн га [6]. В России рис выращивают в 8 регионах на общей площади 511 тыс. га. В главном из них – Краснодарском крае сосредоточено более 80% площади. В 2015 г. урожайность в среднем по Краснодарскому краю составила 6,3 т/га, а в лучших рисоводческих хозяйствах – 9,0 и 10,0 т/га. К факторам, ограничивающим рост производства отечественного риса, относятся большой объем подаваемой воды на поле – 15-30 тыс. м3/га вместо необходимых по биологической потребности 6-8 тыс. м3/га, дефицит водных ресурсов в реках рисоводческих регионов, недостаточность аэробных сортов и водозатратных технологий его возделывания [5,7-10].

В развитии любого растительного организма важную роль играет корневая система, которая из почвы потребляет воду и необходимые минеральные вещества, участвует в синтезе многих органических соединений. В связи с этим важно проанализировать влияние водного режима и минеральных удобрений на рост и распределение корней аэробного риса в почве при орошении капельной системой [11].

Целью настоящей работы было обоснование возможности возделывания периодически поливаемого аэробного риса на системах капельного орошения дифференцированно по межфазным периодам с учетом водного режима почвы, регламента поливов [3], доз удобрений для получения планируемой урожайности.

Методика. Исследования проведены в 2013-2015 гг. в Волгограде на исследовательской площадке Всероссийского НИИ орошаемого земледелия – ВНИИОЗ. Посев риса сорта Волгоградский осуществляли при температуре почвы до 14 0С в конце апреля-начале мая. Полив проводили с помощью капельных линий («Netafim», Израиль), расположенных на расстоянии 0,6 м друг от друга, расстояние между капельницами – 0,33 м. Почва участка – светло-каштановая тяжелосуглинистая, содержание гумуса составляло 1,6-1,8%, наименьшая влагоемкость слоя 0,6 м – 23,8% массы сухой почвы, послойная порозность метрового профиля – 46,64-51,59%. По обеспеченности осадками вегетационный период 2013 г. характеризовался как влажный (306,9 мм), 2014 г. – среднесухой (104,9) и 2015 г. – средневлажный (235,4 мм).

Опыт включал два фактора – водный режим и дозы удобрений. Первый фактор – 3 варианта водного режима почвы: 1 – поддержание влажности в слое почвы 0,6 м 80% НВ в период всего жизненного цикла; 2 – то же, что и в варианте 1 до конца фазы кущения в слое 0,4 м, а от начала фазы трубкования до созревания зерна – 0,6 м; 3 – водный режим по варианту 2 до конца молочной спелости зерна с дальнейшим снижением в фазе начала восковой спелости влажности перед поливом до 70% НВ. Дозы удобрений также включали 3 варианта и были рассчитаны на получение 5 (N95P62K75), 6 (N114P74K90) и 7 (N137Р90К108) т/га зерна. Их рассчитывали по методике В.И. Филина с учетом содержания подвижных форм элементов питания в почве [12]. Исследования сопровождались наблюдениями, учетами и измерениями согласно методикам опытного дела [13-17].

Результаты и обсуждение. За годы исследований в варианте водного режима 1 количество корней составило в слое 0,4 м – 4,96, 0,6 м – 5,64 т/га (рис. 1 а). В варианте водного режима 2 в отличие от варианта 1 растения выделялись максимальной облиственностью и габитусом, и соответственно за вегетацию накопилось максимальное количество корней: в слое 0,4 м – 5,40, 0,6 м – 6,14 т/га. В варианте 3 количество корней по сравнению с вариантом 2 в слое 0,4 м было меньше на 0,18 т/га, а в слое 0,6 м – на 0,20 т/га, но больше, чем в варианте 1, соответственно на 0,26 и 0,30 т/га.

Дозы удобрений также влияли на увеличение количества корней аэробного риса (рис. 1 б). В варианте N95P62K75 (5 т/га) сформировалось минимальное их количество, которое за 3 года составило 5,46 т/га. Повышение дозы до N114P74K90 (6 т/га) увеличило их до 6,14 т/га. Максимальная корневая масса отмечена при внесении самой большой дозы минеральных удобрений – N137Р90К108 (7 т/га), за 3 года она составила 6,54 т/га.

Анализ данных по урожайности риса показывает (рис. 2), что максимальным ее значение было в варианте водного режима 2 в сочетании с N137Р90К108 (7 т/га) и за 3 года составило 6,95 т/га. При поддержании водного режима по варианту 3 с внесением N137Р90К108 (7 т/га) урожайность риса была ниже, чем в варианте 2, на 80 кг/га или на 1% и выше, чем в варианте 1, на 230 кг/га или на 3,5% на аналогичном фоне удобрений (рис. 2).

 

Рис. 1. Послойное расположение корневой системы риса в вариантах водного режима (а) и внесения удобрений (б), среднее за 2013-2015 гг.

 

Рис. 2. Урожайность риса в вариантах опыта.

 

Самый низкий сбор зерна (4,88 т/га) оказался в варианте водного режима 1 с внесением N95P62K75 (5 т/га). В варианте 2 на таком же фоне удобрений она за 3 года снизилась по сравнению с вариантом 2 на 160 кг/га, но была выше на 250 кг/га, чем в варианте 1.

Необходимо отметить, что 1-й и 2-й уровень урожайности риса (5 и 6 т зерна/га) образовался во всех вариантах водного режима почвы с внесением N95P62K75 (5 т/га) и N114P74K90 (6 т/га). Что касается урожайности 7 т зерна/га, то она также отмечена во всех вариантах водного режима на фоне N137Р90К108. Однако в варианте 1 она имела максимальное отклонение от запланированной с достаточно высокими затратами оросительной воды на формирование 1 т зерна (рис. 2).

Таким образом, изменение водного или питательного режимов почвы способствует формированию более мощной корневой системы аэробного риса при капельном поливе. Так, при поддержании влажности почвы не ниже 80% НВ при промачивании почвы до конца фазы кущения на 0,4 м с дальнейшим углублением до 0,6 м растения характеризовались наибольшей облиственностью и габитусом, что способствовало увеличению корней в слое 0,4 м до 5,40, в слое 0,6 м –до 6,14 т/га. При внесении максимальной дозы – N137P90K108 (7 т/га) получено самое большое количество корней, которое за 3 года исследований составило 6,54 т/га. Максимальный сбор зерна (6,95 т/га) был в варианте, где водный режим почвы поддерживали не ниже 80% НВ последовательно в слоях 0,4 и 0,6 м с внесением N137P90K108 (7 т/га). Минимальный сбор зерна – 4,88 т/га оказался в варианте 1 водного режима с внесением N95P62K75 (5 т/га).

About the authors

I. P. Kruzhilin

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Author for correspondence.
Email: vniioz@yandex.ru

Russian Federation, Volgograd

academician of RAS

N. N. Dubenok

Russian Timiryazev State Agrarian University

Email: ndubenok@mail.ru

Russian Federation, Moskva

academician of RAS

M. A. Ganiev

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Email: vniioz@yandex.ru

Russian Federation, Volgograd

candidate of technical sciences

K. A. Rodin

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Email: vniioz@yandex.ru

Russian Federation, Volgograd

candidate of agricultural sciences

A. B. Nevezhina

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Email: vniioz@yandex.ru

Russian Federation, Volgograd

References

  1. Абду Н.М., Дубенок Н.Н., Кружилин И.П., Ганиев М.А., Родин К.А. Опыт капельного орошения риса // Мелиорация и водное хозяйство. – 2014. – № 3. – С 14-17.
  2. Кружилин И.П., Ганиев М.А., Кузнецова Н.В., Родин К.А. Оценка способов орошения риса на оросительных системах общего назначения // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование, Волгоградский ГАУ. – 2016. – №3 (43). – С. 6-11.
  3. Кружилин И.П., Дубенок Н.Н., Ганиев М.А., Мелихов В.В., Абду Н. М., Родин К.А. Сочетание природных и антропогенно-регулируемых условий для получения различной урожайности риса с использованием систем капельного орошения // Российская сельскохозяйственная наука. – 2016.– №5. – С. 41-44.
  4. Kruzhilin I.P.,Doubenok N.N., Ganiev M.A., Ovchinnikov A.S., Melikhov V.V., Abdou N.M.,Rodin K.A., Fomin S.D. Mode of rice drip irrigation // Journal of Engineering and Applied Sciences (ARPN), Pakistan. – 2017. – V.12 (24). – P. 7118 – 7123.
  5. Portmann F.T., Siebert S., Döll P. MIRCA 2000-global monthly irrigated and rainfed crop areas around the year 2000: a new high-resolution data set for agricultural and hydrological modeling //Global Biogeochem .– 2010. – P. 1-24.
  6. FAO. Rice Market Monitor. XV1I ISSUE. – 2014. – V.3. – P. 1-3.
  7. Дедова Э.Б., Шабанов Р.М. Возделывание риса при орошении дождеванием в условиях пустынной зоны Калмыкии // Плодородие. – 2011. – № 6 (63). – С. 32-33.
  8. Дубенок Н.Н. Состояние и перспективы развития мелиорации земель в Российской Федерации // Мелиорация и водное хозяйство. – 2017. – № 2. – С. 27-31.
  9. Kharitonov E. Jena K.K., Hardy B. Problems of growing rice in Russia and ways to solve them/ E. Kharitonov, // Advances in temperate rice research. Los Baños (Philippines), 2012. – 105 p.
  10. Kruzhilin I. P., Doubenok N. N., Ganiev M. A., Melikhov V.V., Abdou N.M., Rodin K. A. Combination of the natural and antropogenically-controlled for obtaining various rice yield using drip irrigation sistemem // J. Russian Agricultural Sciences. – 2016. – V.42 (6). – P. 460-464.
  11. He H. B., Yang R., Chen L., Fan H., Wang X., Wang S. Y., Cheng H.W., Ma F. Y. Rice root system spatial distribution characteristics at flowering stage and grain yield under plastic mulching drip irrigation // Journal of Animal & Plant Sciences.– 2014. – V.24 (1). – P. 290-301.
  12. Филин В.И. Справочная книга по растениеводству с основами программирования урожая. – Волгоград: ВГСХА, 1994. – 274 с.
  13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). – 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
  14. Качинский А.Н. Опыт агромелиоративной характеристики почв. Ч. 1. Программа и методы исследования физических свойств почвы в целях орошения// Труды советской секции международной ассоциации почвоведов. – М.: Издание советской секции МАП. – Т. III. Физика почв. – 1960 – № 2. – 61 с.
  15. Костяков А.Н. Основы мелиорации. – М.: Сельхозгиз, 1960. – 621 с.
  16. Никитенко, Г.Ф. Опытное дело в полеводстве. – М.: Россельхозизда. - 1982. – 190 с.
  17. Плешаков В.Н. Методика полевого опыта в условиях орошения. – Волгоград: Рекомендации ВНИИОЗ, 1983. – 149 с.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Statistics

Views

Abstract - 79

PDF (Russian) - 43

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies