Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ИЗУЧЕНИЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ AMARANTHUS CRUENTUS L. В УСЛОВИЯХ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Научная статья
Дмитриева О.Ф.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.76.10.027
Выпуск: № 10 (76), 2018
Опубликована:
2018/10/17
PDF

ИЗУЧЕНИЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ AMARANTHUS CRUENTUS L. В УСЛОВИЯХ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Научная статья

Дмитриева О.Ф.*

ORCID: 0000-0002-2113-9568,

Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Чебоксары, Россия

* Корреспондирующий автор (dofa1967[at]mail.ru)

Аннотация

В статье представлены результаты изучения особенностей водного режима и водопотребления посевов высокобелковой культуры амаранта по запасам влаги в конкретных почвенно-климатических условиях Чувашской Республики с целью определения возможности возделывания растения в данном регионе. На основании этого в задачу исследований входило определение коэффициентов водопотребления, то есть объемов расхода влаги на единицу биологического и товарного урожая зеленой массы в течение вегетации по периодам роста и развития при различных сроках и способах посева. Результаты исследований показали, что амарант в различные по климатическим условиям годы исследований экономно расходовал имеющиеся запасы влаги за вегетацию, имея коэффициент водопотребления 146-154 единиц, что говорит о высокой засухоустойчивости растения и возможности возделывания в условиях Республики.

Ключевые слова: Амарант, вегетация, водопотребление, засухоустойчивость, коэффициент.

STUDY OF WATER CONSUMPTION BY AMARANTHUS CRUENTUS L.UNDER CONDITIONS OF CHUVASH REPUBLIC

Research article

Dmitrieva O.F.*

ORCID: 0000-0002-2113-9568,

I. N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary, Russia

* Corresponding author (dofa1967[at]mail.ru)

Abstract

The article presents the results of studying the main features of the water regime and water consumption of crops of the high-protein culture of amaranth on moisture reserves in specific soil and under the climatic conditions of the Chuvash Republic to determine the possibility of plant cultivation in this region. Based on this, the task of the research was to identify the coefficients of water consumption, that is, the volume of the moisture consumption per unit of the biological and commercial yield of green mass during the growing season by periods of growth and development at various periods and methods of sowing. The results of studies showed that during the growing season in different years amaranth has economically consumed available moisture reserves regarding climatic conditions with water consumption ratio of 146-154 units, which indicates high drought resistance of the plant and enables its cultivation in the Republic.

Keywords: Amaranth, vegetation, water consumption, drought resistance, coefficient.

Знание и совершенствование водного режима культурных растений в зависимости от приходящей солнечной энергии и создаваемого ею теплового баланса очень важно. Это позволяет определять важнейшие факторы, без которых невозможно эффективное земледелие и растениеводство. Одним из таких факторов является суммарное водопотребление или количество воды, которое необходимо растению для нормального роста и развития в период вегетации [9, С. 78].

Особенно это актуально при интродукции растений в новые регионы возделывания и изучении их биологических особенностей при различных условиях роста и развития. Для этого необходимо воспользоваться давно заложенными принципами программирования урожаев на основе определения теоретических возможностей культуры по основным факторам климата и почв, что дает возможность разработать программу биологических особенностей растения и сравнить в последствие с фактическими данными проведенных полевых исследований. В результате появляется возможность аргументировать имеющиеся возможности культуры в конкретных почвенно-климатических условиях региона и принять решение о целесообразности введения растения в сельскохозяйственное производство [8, С. 56].

Амарант отличает высокая биологическая урожайность зеленой массы (700-800 ц/га) и семян (25-35 ц/га). В семенах содержится 16-18 % белка с высокой полноценностью аминокислотного состава [11, С. 35]. Зеленая масса амаранта хорошо и отлично поедается всеми видами животных. Из нее готовят гранулы, брикеты, травяную муку, а в смеси с зеленой массой кукурузы и подсолнечника – хороший комбинированный силос, сбалансированный по белку и другим питательным веществам [2, С. 30]. Это растение обладает антиокс-активностью, что сейчас широко изучается с целью введения составляющих веществ амаранта в современные лекарственные средства для очищения кровеносных сосудов [3, С. 116]. В последние годы амарант также рассматривается как декоративная цветочная культура в силу привлекательных соцветий и возможности возделывания как рассадой, так и прямым посевом в несколько сроков с целью длительного сохранения декоративных свойств в сухую погоду и на неорошаемых участках [10, С. 47].

Исследования проводились в 2014-2017 годах. Почва опытного участка светло-серая лесная, среднеподзолистая. Мощность пахотного горизонта 21-23 см, рельеф ровный. Следует отметить, что почва в районе расположения участка на правом берегу реки Волга является загрязненной с экологической точки зрения из-за действия заводов и ТЭЦ. Исследования экологов показали, что выявлено превышение уровня ПДК по содержанию таких веществ как свинца, формальдегида и ряда других элементов в почве опытного участка [7, С. 3]. Но при этом не было замечено каких-либо отклонений в развитии амаранта. Это доказывает, что данное растение имеет способность расти и развиваться на загрязненных почвах. Наши исследования особенностей развития корневой системы и потребления влаги и элементов питания показали, что амарант образует большое количество глубоко уходящих корневых волосков, дающих возможность активно использовать влагу, а также выделять вещества, очищающие пахотный слой почвы [6, С. 5].

Растения в опыте высевались в три срока: 25 мая, 5 июня, 15 июня и тремя способами посева с различной шириной междурядий: 15 см, 45 см, 70 см. Объектом исследований был амарант метельчатый или багряный - Amaranthus cruentus L. Следует отметить, что амарант относится к мелкосемянным растениям (масса 1000 семян 0,3 г), для прорастания необходимо небольшое количество воды, а именно 25-35 % от массы сухих семян, что дает возможность высевать растение в поздние сроки, когда почва чаще бывает с малыми запасами влаги в верхнем слое, куда и попадают семена при посеве на глубину 1-1,5 см. Также важно, что данное растение отличается длительным сроком сохранения жизнеспособности и всхожести семян до 20-25 лет [4, С. 13]. Во все годы своих исследований мы использовали семена одного года урожая, и лабораторная всхожесть составляла 93-95 %. Уборку зеленой массы проводили через 90 дней вегетации.

Зная запасы продуктивной влаги в почве и накопленную биологическую массу за период вегетации, мы рассчитали коэффициент водопотребления. Это количество влаги, затрачиваемое растением на формирование единицы урожая. Если оцениваются запасы влаги в почве в расчете на абсолютно сухую биологическую массу, то используют биологический коэффициент водопотребления (Кб), если на товарную продукцию (зеленую массу) – товарный коэффициент водопотребления (Кт).

Используя формулу расчета урожая по запасам влаги (влагообеспеченности) были найдены биологический и товарный коэффициенты водопотребления:

02-11-2018 12-24-50

где W – количество продуктивной для растений влаги; складывается из запасов влаги в метровом слое почвы перед посевом и приходящих осадков за вегетацию или межфазные периоды [1] с корреляцией при помощи коэффициента по степени засушливости года от 0,7 до 0,9, мм/га; Уб – урожай абсолютно сухой биомассы, рассчитывается по результатам опытных исследований, ц/га; Ут – урожай товарной продукции (зеленой массы) при стандартной влажности (75 %), ц/га. Коэффициент водопотребления специфичен для каждой культуры и меняется в зависимости от климатических особенностей вегетационного периода, уровня почвенного плодородия и других факторов. В таблице 1 представлены коэффициенты водопотребления при различных сроках и способах посева. Коэффициент водопотребления амаранта находился в зависимости от запасов влаги и накопленной растениями надземной биомассы. При неизменных условиях увлажнения и более высоком уровне урожая биомассы растения затрачивали меньше количества воды на формирование единицы продукции (зеленой массы) [5, С 64]. В среднем за годы исследований при запасах влаги 288 мм в первый срок посева растения расходовали 156 единиц (мм) воды на каждый центнер сухого вещества при его урожае 185 ц/га в широкорядных посевах с шириной междурядья 45 см, 154 мм – при 187 ц/га в рядовых посевах и 151 мм – при уровне урожая 191 ц/га в широкорядных посевах с междурядьем 70 см. При посеве во второй срок и запасах влаги 297 мм с увеличением урожая сухой биомассы от 195 до 203 ц/га биологический коэффициент водопотребления снижался от 152 до 146 при различных способах посева. В варианте с третьим сроком посева, когда формировались наиболее мощная надземная масса, при запасах влаги 301 мм Кб и Кт в рядовых посевах составляли соответственно 147 и 26, при междурядье 45 см – 148 и 26 и 70 см – 149 и 27 единиц.  

Таблица 1 – Коэффициенты водопотребления посевов амаранта при различных сроках и способах посева

02-11-2018 12-36-48

Отсюда следует, что растения амаранта более поздних сроков посева при больших запасах влаги затрачивают меньше воды на формирование единицы биологической и товарной продукции. Это связано с тем, что эти растения проходили фазу отрастания, от которой зависело дальнейшее формирование надземной биомассы, в более благоприятных для амаранта условиях, а именно, большем количестве приходящей солнечной энергии (фотосинтетически активная радиация, ФАР) и соответственно тепловых ресурсов и менее коротком световом дне, так как это теплолюбивое и жаростойкое растение короткого дня, по своей природе наравне с кукурузой относится к группе С4-растений, имеющих все возможности эффективно использовать приходящие тепло с солнечной энергией и расходовать имеющиеся водные ресурсы.

В результате можно констатировать, что амарант относится к засухоустойчивым растениям с низким коэффициентом водопотребления 147-156 единиц, что говорит о способности данного растения экономно расходовать имеющиеся запасы влаги в условиях неустойчивой погоды летнего вегетационного периода и возможности возделывания культуры в почвенно-климатических условиях исследуемого региона.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Агрометеорологический бюллетень по Чувашской Республике за 2013–2017 гг. – Федеральное государственное бюджетное учреждение «Верхне-Волжское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» [Электронный ресурс]. –URL: https:// www.nnov.meteorf.ru / (дата обращения: 11.12.2017).
  2. Бекузарова С.А. Амарант – универсальная культура / С.А. Бекузарова, И.Ю. Кузнецов, В.И. Гасиев. – Владикавказ : Colibri, 2014. – 180 с.
  3. Баранова Т.В. Исследования антиокс-активности амаранта в условиях центрально-черноземного региона / Т. В. Баранова, Г. Г. Соколенко // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. – 2012. − № 7. – С. 115−123.
  4. Дмитриева О.Ф. Агротехника возделывания амаранта багряного в условиях Чувашии: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. ‒ Москва, 1993. – 33 с.
  5. Дмитриева О.Ф. Особенности роста и развития Аmaranthus cruentus L. при различных сроках и способах посева в почвенно-климатических условиях Чувашской Республики / О.Ф. Дмитриева // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. ‒ 2014. ‒ № 4 (84). ‒ С. 63‒67.
  6. Дмитриева О.Ф. Особенности роста и развития амаранта в почвенно-климатических условиях чувашской республики / О.Ф. Дмитриева // Единство и идентичность науки: проблемы и пути решения. Сборник статей по итогам международной научно-практической конференции (Тюмень, 8 февраля 2018 г.). – Уфа: Агентство международных исследований, 2018. ‒ С. 4‒6.
  7. Иванов С.А. Загрязненность токсичными веществами почвы береговой зоны реки Волги в окрестностях Чебоксарской ГЭС / Иванов С.А., Дмитриева О.Ф., Кульмакова Н.И. и др. // Экология человека. ‒ 2016. ‒ № 5. ‒ С. 3‒8.
  8. Каюмов М.К. Программирование продуктивности полевых культур / М. К. Каюмов. – М: Росагропромиздат, 1989. ‒ 368 с.
  9. Можаев Н.И. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур: учебное пособие /Н.И. Можаева, Н.А. Серикпаев, Г.Ж. Стыбаев. – Астана: Фолиант, 2013. – 160 с.
  10. Фадеева Н.А. Влияние сроков посева на развитие рассады мелкосемянных цветочных культур / Н.А. Фадеева, О.Ф. Дмитриева // Рациональное природопользование и социально-экономическое развитие сельских территорий как основа эффективного функционирования АПК региона. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (Чебоксары, 2 июня 2017 г.). ‒ Чебоксары: ЧГСХА, 2017. ‒ С. 45‒48.
  11. Чернов И.А. Амарант - физиолого-биохимические основы интродукции / И.А. Чернов. ‒ Казань: Издательство Казанского университета, 1992. ‒ 87 с.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Agrometeorologicheskii byulleten po Chuvashskoi Respublike za 2013–2017 gg. [Agrometeorological Bulletin for the Chuvash Republic for 2013–2017] – Federal State Budgetary Institution "Upper Volga Department of Hydrometeorology and Environmental Monitoring" [Electronic resource]. –URL: https://nnov.meteorf.ru (accessed: 11.12.2017). [in Russian]
  2. Bekuzarova S.A. Amarant – universalnaya kultura [Amaranth - Universal Cultivation] / S.A. Bekuzarova, I.Yu. Kuznetsov, V.I. Gasiev. - Vladikavkaz: Colibri, 2014. – 180 p. [in Russian]
  3. Baranova, T.V. Issledovaniya antioks-aktivnosti amaranta v usloviyakh tsentralno-chernozemnogo regiona [Research on Antiox-activity of Amaranth Under Conditions of Central Black Earth Region] / V. Baranova, G. G. Sokolenko // Immanuel Kant Baltic Federal University. – 2012. – No. 7. – P. 115−123. [in Russian]
  4. Dmitrieva O.F. Agrotekhnika vozdelyvaniya amaranta bagryanogo v usloviyakh Chuvashii: avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoi stepeni kandidata selskohozyaistvennykh nauk. [Agrotechnics Cultivation of Amaranth Crimson under Conditions of Chuvashia: Thesis Abstract for the Degree of PhD in Agricultural Sciences] ‒ Moscow, 1993. – 33 p. [in Russian]
  5. Dmitrieva O.F. Osobennosti rosta i razvitiya Amaranthus cruentus L. pri razlichnykh srokakh i sposobakh poseva v pochvenno-klimaticheskikh usloviyakh Chuvashskoi Respubliki [Main Features of Growth and Development of Amaranthus cruentus L. under Different Terms and Methods of Sowing in the Soil and Climatic Conditions of the Chuvash Republic] / O.F. Dmitrieva // Vestnik Chuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I.YA. Yakovleva [Bulletin of the Yakovlev Chuvash State Pedagogical Institute]. - 2014. - No. 4 (84). - p. 63‒67. [in Russian]
  6. Dmitrieva O.F. Osobennosti rosta i razvitiya amaranta v pochvenno-klimaticheskikh usloviyakh chuvashskoi respubliki [Features of Growth and Development of Amaranth in Soil and Climatic Conditions of the Chuvash Republic] / O.F. Dmitrieva // Yedinstvo i identichnost' nauki: problemy i puti resheniya. Sbornik statey po itogam mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Tyumen', 8 fevralya 2018 g.) [Unity and Identity of Science: Problems and Solutions. Collection of Articles on the Results of the International Research-to-Practice Conference (Tyumen, February 8, 2018)]. - Ufa: Agency for International Studies, 2018. – P. 4‒6. [in Russian]
  7. Ivanov S.A. Zagryaznennost toksichnymi veshchestvami pochvy beregovoi zony reki Volgi v okrestnostyakh Cheboksarskoi GJeS [Soil Pollution in the Volga Coastal Zone near the Cheboksary Hydroelectric Station] / Ivanov S.A., Dmitrieva O.F., Kulmakova N.I. and others // Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. – 2016. – No. 5. – P. 3‒8. [in Russian]
  8. Kayumov M.K. Programmirovanie produktivnosti polevykh kultur [Programming Field Crop Productivity] / M. K. Kayumov. - M: Rosagropromizdat, 1989. – 368 p. [in Russian]
  9. Mozhaev N.I. Programmirovanie urozhaev selskohozyaistvennykh kultur: uchebnoe posobie [Crop Culture programming: Study Guide] / I. Mozhaeva, N.A. Serikpaev, G.Zh. Stybayev. - Astana: Foliant, 2013. – 160 p. [in Russian]
  10. Fadeeva N.A. Vliyanie srokov poseva na razvitie rassady melkosemyannykh tsvetochnykh kultur [Influence of Planting Terms on Development of Seedlings of Small Seed Flower Crops] / N.A. Fadeeva, O.F. Dmitrieva // Ratsional'noye prirodopol'zovaniye i sotsial'no-ekonomicheskoye razvitiye sel'skikh territoriy kak osnova effektivnogo funktsionirovaniya APK regiona. Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Cheboksary, 2 iyunya 2017 g.) [Environmental Management and Socio-economic Development of Rural Areas as Basis for Effective Functioning of Agro-industrial Complex of the Region. Materials of the All-Russian Reserach-to-Practice Conference (Cheboksary, June 2, 2017)]. – Cheboksary: ChSAA, 2017. – P. 45‒48. [in Russian]
  11. Chernov I.A. Amarant - fiziologo-biokhimicheskie osnovy introduktsii [Amaranth - Physiological and Biochemical Basis of Introduction] / I.A. Chernov. – Kazan: Kazan University Press, 1992. – 87 p. [in Russian]