В условиях глобального изменения климата и увеличения населения, проблема дефицита воды становится всё более актуальной, особенно в сельскохозяйственных регионах. Для повышения урожайности культур необходимо не только оптимизировать агротехнические процессы, но и эффективно использовать водные ресурсы. Одним из наиболее перспективных методов в этом направлении является мульчирование почвы полиэтиленовой плёнкой.
Проблема традиционной посадки
Традиционная посадка (ТП) часто приводит к значительным потерям осадков. Вода, выпадающая в виде дождя, может теряться как в результате стока, так и из-за испарения. Это приводит к неудовлетворительной продуктивности воды (ПП), что в свою очередь негативно сказывается на урожайности. В условиях дефицита воды такая ситуация становится критической, так как фермеры сталкиваются с необходимостью увеличивать продуктивность при ограниченных ресурсах.
Мульчирование как решение
Мульчирование — это процесс покрытия поверхности почвы специальным материалом, который помогает сохранить влагу, улучшить структуру почвы и подавить рост сорняков. В случае с полиэтиленовой плёнкой, мульчирование становится особенно эффективным. Система мульчирования гребней и борозд полиэтиленовой плёнкой (RFPFM) была разработана для оптимизации водопотребления и повышения урожайности.
Система RFPFM состоит из двух основных компонентов:
1. Грядки и борозды: Чередующиеся гряды и борозды помогают собрать стоки и направить осадки в борозды, что способствует эффективному проникновению воды в более глубокие слои почвы.
2. Мульчирование полиэтиленовой плёнкой: Это покрытие предотвращает чрезмерное испарение воды из почвы, а также защищает её от эрозии. Плёнка также помогает регулировать температуру почвы, создавая более благоприятные условия для роста растений.
Мульчирование полиэтиленовой плёнкой имеет множество преимуществ:
- Сохранение влаги: Плёнка значительно уменьшает испарение, что позволяет сохранять влагу в почве на более длительный срок.
- Улучшение состояния почвы: Защита от эрозии и поддержание оптимальной температуры способствуют улучшению структуры почвы.
- Увеличение водопоглощения: Вода, попадающая в борозды, лучше проникает в почву, что способствует её насыщению влагой.
- Продление вегетационного периода: С помощью мульчирования можно создать более стабильные условия для роста растений, что позволяет увеличить продолжительность вегетационного периода.
- Улучшение микроклимата: Плёнка помогает поддерживать оптимальные условия для роста растений, что в свою очередь может привести к увеличению урожайности.
Существует два основных способа применения системы RFPFM:
1. Гряды с полным мульчированием полиэтиленовой плёнкой (FM): В этом случае вся поверхность грядки покрыта плёнкой, что обеспечивает максимальное сохранение влаги и защиту от сорняков.
2. Гряды с частичным мульчированием (HM): В этом методе плёнка используется только на части гряд, что позволяет экспериментировать с различными геометрическими формами и соотношениями мульчирования.
Мульчирование полиэтиленовой плёнкой представляет собой эффективный способ повышения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях дефицита воды. Эта техника не только помогает сохранить влагу, но и улучшает состояние почвы, увеличивает водопоглощение и продлевает вегетационный период. С учетом разнообразия методов применения RFPFM, фермеры могут адаптировать свои подходы в зависимости от конкретных условий, что делает эту стратегию универсальным инструментом для устойчивого сельского хозяйства.
Другим важным аспектом, который учитывается в системе RFPFM для повышения WP, является уровень азота (N), поскольку он является ключевым фактором, ограничивающим урожайность и влияющим на её показатели. Предыдущие исследования показали, что азот и вода взаимодействуют друг с другом, поскольку увеличение количества азота может повысить метаболическую активность сельскохозяйственных культур, а также их гидравлическую проводимость корней, что в конечном итоге улучшает WP и NUE. В то же время повышенная влажность почвы в системе RFPFM также значительно повышает доступность азота, влияя на нитрификацию аммония и массоперенос азота. Несколько исследователей задокументировали, что более высокая доза азота не всегда приводит к повышению урожайности, а иногда может снизить коэффициент использования азота и увеличить воздействие на окружающую среду. Поэтому для повышения коэффициента использования азота, урожайности и выхода семян без ущерба для окружающей среды следует изучить возможность применения азотных удобрений в соответствии с моделями RFPFM.
Для повышения урожайности подсолнечника и семян в засушливых и полузасушливых регионах необходимо разработать конструкцию гребне-бороздной системы и оптимальное соотношение мульчирования полиэтиленовой плёнкой, а также правильное внесение азотных удобрений для применения RFPFM. Однако соответствующих исследований, посвящённых изучению механизма, лежащего в основе RFPFM, в частности гидротермических условий почвы в зависимости от различных схем RFPFM и внесения азотных удобрений, не проводилось. Это будет иметь важное практическое значение для изучения и оптимизации схем RFPFM. Цель настоящего исследования — определить влияние двух различных схем RFPFM в сравнении с CP (плоской схемой посадки) на гидротермические условия почвы с учётом микротопографической неоднородности; оценить рост сельскохозяйственных культур, WP, NHI, урожайность семян при различных схемах RFPFM и CP, а также при внесении азотных удобрений; подтвердить эффективность этих двух схем применения RFPFM и подходящих способов внесения азотных удобрений в сухом полувлажном регионе.
Полная статья: Agricultural Water Management
