Потребность кукурузы в воде и ирригационные системы

Как разработать график полива кукурузы и какие системы орошения существуют?

Для предотвращения стрессовых условий для культуры, фермерам необходимо разработать правильный график полива, который учитывает водные потребности кукурузы на разных стадиях её роста в течение сезона. Постоянный водный стресс негативно влияет на рост, жизнеспособность и устойчивость культуры к другим абиотическим и биотическим стрессам, что в конечном итоге приводит к снижению урожайности. Для орошаемой кукурузы требуется от 5 до 7 тонн воды на гектар в засушливый период, тогда как за весь вегетационный период это количество варьируется от 6 до 9 тонн на гектар.

Планирование орошения кукурузы

Количество воды, поступающей к растениям через систему орошения, зависит от следующих факторов:

Тип почвы: Водоудерживающая способность почвы и содержание влаги в ней. Например, песчаные почвы могут требовать в 8 раз больше воды, чем другие типы почв (1).
Условия окружающей среды и количество осадков: Эти факторы влияют на скорость испарения и помогают сбалансировать количество воды, необходимое для орошения.
Сорт кукурузы и целевые показатели урожайности: Прогнозы урожайности также играют важную роль.
Дата посадки: Более ранним культурам потребуется меньше воды для орошения.
Эффективность орошения: Важно использовать среднее или небольшое количество воды на одно внесение, особенно на легких почвах. В рекомендациях для фермеров, выращивающих кукурузу в Австралии, указывается, что внесение 25 мм воды более эффективно, чем поливы с использованием более 33 мм воды (2).

В месяцы с высокими температурами и минимальными осадками потребность в воде для хорошо растущих растений кукурузы может достигать 60 мм в неделю (примерно 2-3 литра в день). Фермер может использовать водный баланс, чтобы определить необходимое количество воды для полива и составить наиболее подходящий график для каждого поля (Подробнее читайте здесь) (2). Для усиления и корректировки расчетов можно использовать датчики влажности почвы, такие как тензиометры, которые являются недорогими и надежными (стоимость установки и обслуживания может составлять до 110 долларов в год) (3).

Стадии роста и потребность кукурузы в воде

Фермеру важно знать, как изменяются потребности культуры в воде на протяжении вегетационного периода и какие периоды являются наиболее критическими. В зависимости от наличия поливной воды, фермер может провести от 3 до 9 (или до 11 для легких почв) поливов за вегетационный период кукурузы. Первый полив должен быть проведен до или сразу после посева, чтобы увеличить содержание воды в почве и помочь семенам прорасти. Дополнительно 1-3 полива должны покрывать потребности растений в конце вегетационного периода и во время цветения, поддерживая влажность почвы на уровне 60%. После цветения полив обычно прекращают. Важно помнить, что любой план полива, не покрывающий полностью потребности культуры на каждом этапе роста, приведет к некоторой потере урожая (1).

Потребности растений в воде меняются в течение всего вегетационного периода. По мере увеличения площади листьев растения растет и его потребность в воде, достигая максимума через 40-60 дней после посадки. Кукуруза наиболее чувствительна к нехватке воды на стадии цветения и начала налива зерна (60-95 дней после посадки). Недостаток воды на этой стадии может негативно сказаться на внесении удобрений, количестве зерен в початке и, соответственно, на конечном урожае кукурузы (4). Если влажность почвы в этот период остается на уровне увядания в течение 1-2 дней или 6-8 дней, конечный урожай может снизиться на 20% и более чем на 50%, соответственно. Напротив, кукуруза более устойчива к недостатку влаги на ранних стадиях вегетативного роста (до 40 дней после посадки) и на поздних стадиях созревания зерна (после 110 дней с момента посадки).

Переувлажнение (заболачивание) также может вызвать значительные проблемы и негативно повлиять на конечный урожай кукурузы. Особенно во время цветения, это может снизить урожайность более чем на 50% (4).

Методы орошения, используемые при выращивании кукурузы

Скважинное и бассейновое орошение

Эти методы применяются в районах с достаточными водными ресурсами и ограничиваются полями с уклоном менее 0,5%. При высоком риске деградации и эрозии почвы следует избегать этих методов. Особое внимание нужно уделять тяжелым почвам с плохим дренажем и полям с высоким содержанием солей, так как кукуруза очень чувствительна к ним. В самые теплые месяцы года значительная часть воды теряется из-за испарения.

Спринклерное орошение (полив дождеванием)

Это один из наиболее распространенных методов орошения кукурузы, особенно на больших полях. Для таких систем требуются трубы, способные работать при давлении более 8 бар. Дождеватели обычно подают воду с расходом от 18 до 30 м³ в час (до 30 000 литров в час). Полив дождевателями изменяет микроклиматические условия вокруг растений, снижая транспирацию и температуру листьев (Cavero, 2016). Согласно экспериментам, ночное применение дождевальных установок может увеличить урожай на 10% (Cavero, 2018).

У этой техники есть три основные проблемы. Во-первых, происходит большая потеря воды из-за сноса ветром и испарения. Во-вторых, по мере роста растений кукурузы технике становится все труднее перемещаться по полю, не повреждая урожай, если только дождеватели не установлены на поверхности поля. Здесь следует отметить, что такая постоянная установка имеет довольно высокую стоимость, и фермеру следует принять это во внимание, прежде чем принимать решение. Наконец, этот метод увеличивает количество воды и влаги в пологе растений кукурузы, создавая благоприятные условия для развития грибковых инфекций.

Кроме того, полив дождеванием может вызвать проблемы с опылением и удобрением кукурузы, особенно в период цветения, когда потребность в воде максимальна. Чтобы преодолеть эти трудности, фермеры могут комбинировать этот метод с бассейновым орошением: использовать дождеватели на ранних стадиях роста растений, а затем переходить на бассейновое орошение.

Капельное орошение

Все больше фермеров предпочитают капельное орошение из-за экономии воды (25-55%), повышения эффективности использования воды кукурузой и увеличения урожаев (на 10-50%) (5, 2, Lamm & Trooien, 2003). В отличие от дождевальных систем, капельное орошение не смачивает листья растений, что снижает риск грибковых заболеваний. Эта система успешно используется более десяти лет в различных климатических условиях.

Капельное орошение также позволяет применять фертигацию (внесение удобрений через систему орошения). Обычно используемые трубы капельного орошения имеют скорость потока 1 литр в час. Трубы располагают в каждом втором ряду кукурузы, а линии капельного полива — на расстоянии 1,4-1,6 м друг от друга. В некоторых регионах Италии фермеры используют систему LPS (Low-Pressure System) с расходом воды 0,6 литра в час для орошения больших полей (до 30 га) (6).

Фермер должен учитывать эффективность, экологичность и стоимость каждой ирригационной системы для принятия оптимального решения. Консультации с местным лицензированным агрономом и ведение учета эффективности ирригационного плана помогут выбрать подходящий метод. Важно помнить, что универсального решения не существует, и фермеру, возможно, придется экспериментировать, чтобы найти наиболее эффективный метод для своего поля и культуры.

Факты о кукурузе

Пищевая ценность кукурузы и польза для здоровья

Информация о растениях кукурузы и их производстве

Как выращивать кукурузу с прибылью — руководство по выращиванию кукурузы

Принципы выбора лучшего сорта кукурузы

Подготовка почвы, требования к почве и требования к посеву

Вредители и болезни кукурузы

Потребность кукурузы в воде и ирригационные системы

Требования к удобрениям для кукурузы

Как успешно контролировать сорняки при выращивании кукурузы для увеличения урожайности

Урожайность, сбор урожая и послеуборочная обработка кукурузы

Рекомендации

Lamm F R, Trooien T P. 2003. Subsurface drip irrigation for corn production: A review of 10 years of research in Kansas. Irrigation Science, 22, 195–200

Cavero Campo, J., Faci González, J. M., & Martínez-Cob, A. (2016). Relevance of sprinkler irrigation time of the day on alfalfa forage production.

Cavero, J., Medina, E. T., & Montoya, F. (2018). Sprinkler irrigation frequency affects maize yield depending on irrigation time. Agronomy Journal, 110(5), 1862-1873.