Оценка влияния мелкодисперсного орошения с использованием снегогенератора на урожайность чайных насаждений в условиях Адыгеи

           На основе агроэкологической оценки природных ресурсов Адыгеи определены основные факторы, лимитирующие урожайность культуры чая −  температура и влагообеспеченность. Изучением динамики влажности почвы в корнеобитаемом слое растений и концентрации клеточного сока во флешах чая в течение листосборного сезона установлен период дефицита влаги для растений чая (июль-сентябрь).

Возникновение даже небольшого дефицита воды в органах растений чая сразу же сказывается на интенсивности и направленности физиолого-биохимических процессов: снижается интенсивность фотосинтеза и транспирации, замедляется рост, существенно снижается урожайность и устойчивость к стрессовым воздействиям внешней среды (морозостойкость, засухоустойчивость).Поэтому весьма актуальнаразработка режима орошения  чайных насаждений в условиях Адыгеи [1].

         В этой связи была поставлена цель – изучить влияние мелкодисперсного орошения  на урожайность и водно-воздушный режим чайных насаждений.

         Новизнаисследований состоит в том, что впервые проведено комплексное изучение влияния орошения на водно-воздушный режим чайных насаждений в системе «почва – растение – окружающая среда» в условиях Адыгеи, неблагоприятных по гидротермическому режиму в соответствии с требованиями культуры чая.

Впервые дана оценка мелкодисперсному орошению с использованием снегогенератора (снежной пушки) как нового эколого-мелиоративного приема и показано его влияние на урожайность чайных насаждений.

Исследования проведены в Майкопском районе на базе Адыгейского филиала ФГБНУ ВНИИЦиСК на полновозрастных чайных плантациях сорта Кимынь, произрастающих на бурых лесных почвах.

При закладке полевого опыта  в качестве основных методических рекомендаций использованы: «Методика полевого опыта» (Б.А. Доспехов, 1985) [2]; «Методика полевого опыта  в  условиях орошения» (Плешаков В.Н, 1983) [7]. Для оптимизации  водного режима чайных растений изучался мелкодисперсный способ полива, в связи с этим разработана схема опыта:

Вариант 1. – контроль (без орошения)

Вариант 2. – мелкодисперсное орошение  с разовой поливной нормой 20 м³/га

            Опытные делянки  по 5п. м, повторность вариантов в опыте трехкратная.

Полив осуществлялся с помощью снегогенератора (снежной пушки) (рис.1) в жаркий период суток с 11 до 16 часов  по 10 минут каждый час с интервалом 50 минут.  Модель вентиляторного снегогенератора серии ESG-305, разработана компанией «Экосистема» представляет собой аппаратно-программный комплекс, который позволяет контролировать параметры окружающей среды (температуру окружающего воздуха, относительную влажность воздуха, температуру подаваемой воды и др.). Управление снежной пушкой осуществляется в ручном режиме. Необходимое для работы снегогенератора давление и расход воды (до 2 м³/ч) получают при помощи насосной станции.         

              Рисунок 1. Снегогенератор (снежная пушка) ESG-305 в работе 

Орошение проведено на фоне внесения минеральных удобрений.  Дозы фонового внесения удобрений: N250 P100 K100 кг/га д.в. установлены после агрохимического обследования почв опытного участка, с учетом урожайности плантации и уровня обеспеченности элементами питания  [3,4].

Сбор чайного листа и учет урожая  проведен в течение чаесборочного сезона с мая по сентябрь, согласно методическим указаниям по технологии возделывания чая в субтропической зоне Краснодарского края [4].

Один раз в месяц для механического анализа отбирались образцы чайного листа массой по 100 грамм каждого варианта,  они разбирались по фракциям: 2-х, 3-х, 4-х листные нормальные флеши и глушки. В каждой фракции подсчитывалось их количество, определялась масса флешей и фракционный состав чайного листа в процентах [5].

Температура и относительная влажность воздуха регистрировалась с помощью психрометра Ассмана на уровне чайной шпалеры  до  и после полива [6], а так же в течение суток через каждые  3 часа ежедневно с июня по сентябрь с помощью прибора «Измеритель-регистратор влажности и температуры (логгер) EClerk-M-RHT».

Концентрацию клеточного сока в 3-х листных флешах чая определяли в 6-кратной повторности рефрактометрическим методом. Отбор растительных образцов проводили до  и после полива, а также в динамике в течение листосборного периода в зависимости от метеоусловий [8].

Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Образцы почвы отбирали на глубину корнеобитаемого слоя 0,5 м, послойно через 0,1 м на стационарных площадках до и после поливов, а также в течение листосборного сезона в зависимости от метеоусловий [9].

Метеорологические показатели территории использованы по данным Майкопской опытной станции ВИР.

Результаты исследований.

           Анализ  погодных условий  Майкопского района в 2016 году показал, что абсолютный минимум температуры зимних месяцев был отмечен в январе (-23,5 °С). Чайные насаждения в этот период находились под снежным покровом и благополучно, без повреждений перенесли мороз. В феврале и марте температура  понижалась                  до -7,7 °С.  В  апреле  отмечены заморозки до -1,7 °С. В начале вегетации (IV) наблюдались резкие перепады температур в дневное и ночное время (от 5 до 27,6°С), что вызвало задержку начала листосборного периода. Первый сбор чайного листа был проведен 23 мая. Всего сделано 6 сборов.

Максимальное количество осадков выпало в весенне-летнее  время (апрель − 176,8 мм, июнь − 164,9 мм, август – 157 мм), что существенно  превысило средние многолетние данные. По данным Чхаидзе (1991), чайному растению в течение листосборного периода требуется ежемесячно не менее 100 мм осадков [10]. Всего за период с апреля по сентябрь выпало 704 мм осадков. Засушливый период с кратковременными ливневыми осадками наблюдался со 2-й декады июля    по 1-ю декаду августа (осадков выпало: 2-я декада июля -5,5 мм, 3-я декада июля -20,6 мм, 1-я декада августа – 22 мм). Этот период сопровождался высокими температурами воздуха (34,3-36°С).

Характеристика распределения осадков и их влияния на концентрацию клеточного сока во флешах чая представлена на рис.2.

Рисунок 2. Характеристика распределения осадков и их влияние на концентрацию клеточного сока во флешах чая в течение листосборного периода 2016 года. 

Основным диагностическим показателем нарушения водного режима растений чая является концентрация клеточного сока (ККС) во флешах чая. Благоприятный водный режим чайного растения характеризует величина ККС равная 8-9 %; начало нарушений водного режима – 10-11 %; серьезные нарушения – 12-13%; почвенная засуха – 16-18% и более [10].

ККС в 3-х листных флешах чая стала превышать оптимум  (8-9 %) со второй декады июля на контроле и достигла максимального значения в 1-й декаде августа (13,5%), что  свидетельствует  о серьезных нарушениях водного режима  у чайного растения .

В критический для чайного растения период: в июле  с 13.07 по 16.07, августе с 02.08 по 05.08 и с 29.08 по 30.08 был проведен мелкодисперсный полив (далее  по тексту МДП)  чайных растений с разовой поливной нормой из расчета 20 м³/га.  Всего сделано 10 поливов (см. рис.2).   

На варианте с МДП    ККС в течение листосборного периода была в оптимальных значениях (8 ±0,5%).

В ходе исследований установлено, что МДП растений чая  в жаркое время суток с 11 до 16 часов повышает относительную влажность воздуха на уровне шпалеры  c 74-79 % до 91-94%, тогда как на контроле наблюдалось ее снижение до 66-69 %. Температура воздуха на уровне шпалеры при МДП держалась в оптимальном диапазоне  23-26 °С,  тогда как на контроле она возрастала до 29-36 °С. 

Экспериментальные данные показали, что при МДП поддерживается влажность почвы на оптимальном уровне (77,8 % от НВ в июле, 82,3% от НВ в 1-й декаде августа), тогда как  на контроле в засушливый период она снизилась до 65 %  от НВ в июле и  48,2% от НВ в 1-й декаде августа. Влажность почвы ниже 70 % от НВ называется влажностью замедления роста растений.

Мелкодисперсный полив существенно повлиял на урожайность чайных насаждений (табл.1). На контроле  (без полива) было собрано 39,8 ц/га, тогда как на варианте с МДП урожай составил 71,4 ц/га. 

Таблица 1. Динамика сбора чайного листа, 2016 г  (опытный участок «Гора»). 

Данные механического анализа фракционного состава чайного листа свидетельствуют о высоком качестве чайного сырья, содержащего в мае и июне 95 %  нормальных 2-3-х листных флешей, в июле 88,8 %, в августе – 90,4 % на вариантах с МДП.  На контроле отмечается увеличение процентного содержания глушков (22,5%) в июле. При МДП отмечается тенденция увеличения средней массы флешей: самые крупные флеши собирали в августе на варианте с МДП − 2-х листные - 0,5 г, 3-х  - 1,09 г, 4-х -1,2 г., на контроле они составили  - 0,4; 0,8; 0,9 соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований доказывают высокую эффективность мелкодисперсного полива с помощью снегогенератора. Урожайность чайных насаждений  в 2016 году увеличилась на 80% по сравнению с контролем (без полива) и составила 71,4 ц/га.

 При МДП создается благоприятный микроклимат в экосистеме чайного куста: снижается температура воздуха на уровне чайной шпалеры на 6-10 °С,  повышается относительная влажность воздуха на 15-25%, влажность почвы поддерживается в  оптимальных  для растения значениях (77,8-82,3% от НВ).