Оптимизация влажности почвы — это одновременно оптимизация поступления удобрений в растение при поддержании оптимальной концентрации солей в почвенном растворе. Питательные элементы MOOT не поступать в растения в условиях низкой влажности почвы, при которой резко возрастает концентрация почвенного раствора — его осматическое давление, превышающее осматическое давление клеточного сока в корнях, что препятствует поступлению в растения элементов питания. Поэтому, применяя орошение, необходимо точно рассчитывать поливную норму, поддерживающую оптимальные запасы воды, хороший газообмен в почве для нормального дыхания корней, т. е. оптимизировать условия произрастания растений.

Для обеспечения растений водой существуют различные методы определения норм полива. Прежде всею необходимо знать, какое максимальное количество воды, адсорбированной и капиллярно удерживаемой почвой (при 100% НВ), может находиться в слое почвы, в котором произрастает растение. Необходимо определить количество такой воды для овощных культур в слое 0—30 см, для плодовых и винограда — в слое 0—100 см. Определив влагоудерживающие свойства почвы в этих слоях, вначале определяют потенциальную величину НВ каждою конкретного типа почвы. На глинистых почвах примерно 75—80% объема пор заполняется водой (при 100% НВ), на тяжелых суглинистых почвах — 67—75%, средиесуглинистых 55—65% , легкосуглинистых — 50—60%, супесчаных 40—50%, глинисто-песчаных — 35— 40%, песчаных — 25—35%. На солонцеватых почвах этот показатель обычно выше па 10—15%.

Однако, нас интересует прежде всего количество продуктивной, т. е. доступной растениям воды. Причем нижняя точка отсчета продуктивной воды будет выше границы увядания. Обычно принимают в расчет нижнюю границу оптимального вдагосодержания в слое почвы от 0 см до зоны основного расположения корней. На этой основе определяют количество воды, которое подлежит учету для расчета поливной нормы под каждый определенный вид растений в конкретных условиях. Затем, имея точку отсчета влажности почвы от 100% НВ до 70—80% НВ, определяют, сколько воды удерживает рассчитываемый слой почвы в этих пределах для определения данного показателя в л/м2, мУга (расчет на площадь увлажнения в пределах гектара).

При проведении анализа и расчета норм использования удобрений определяют насыпную плотность фунта, желательно в слое 0—30 см для овощных культур, 0—50 см и 51—100 см для плодовых и винограда (см. 13). В этом случае достаточно анализа образца почвы па глубине: для овощных культур — 11—20 см; для винограда и плодовых — в слое 21—30 см и 51—60 см.

Затем, при полной капиллярной наполненности такого грунта водой, определяют показатель 100% НВ (наименьшей влагоемкости) в единицах м3/га, мм/га, л/м2, которые используются при определении поливной нормы, с учетом фактической площади полива на 1 га. Методика определения НВ грунта — стандартная по определению капиллярной влагоемкое™ почвы.

13.10.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИМЕНЬШЕЙ ВЛАГО ЕМКОСТИ ПОЧВЫ

В нескольких (4—5) типичных для данного поля местах, если это не было сделано заранее, в полосе орошения, ближе к капельницам (на расстоянии 30—40 см от них), берут образцы почвы в слое 0,2—0,3 м и 0,5—0,6 м.) образцы с каждой глубины смешивают между собой и получают два средних образца с глубины 20—30 см и 0—60 см. Каждый средний образец объемом 1,5—2,0 л почвы просеивается после небольшой просушки от корней и других случайных включений.

Затем просеянную землю в вышеуказанных объемах помещают в сушильный шкаф на 6—8 ч при температуре 100—105°С до полного высыхания. Необходимо приготовить цилиндр без дна с установленным объемом I л почвы (можно использовать бутылку ПЭТ из-под воды, аккуратно срезав цно и верхнюю горловину) и взвесить пустой сосуд. Дно сосуда обвязывают тканыо (марлей в несколько слоев), ставят на ровную поверхность и наполняют почвой объемом 1 л, слегка постукивая по стенкам, чтобы ликвидировать пустоты, затем взвешивают и записывают вес почвы объемом 1 л.

В подготовленную емкость с водой опускают на 1—2 см ниже уровня дна сосуд с почвой для капиллярного объема воды. После появления на поверхности почвы в сосуде капиллярно поднятой в ней воды сосуд осторожно вынимают из воды, чтобы не отпало закрытое тканью дно, затем дают стечь лишней воде. Взвешивают сосуд с почвой и определяют количество капиллярной воды в граммах на 1 л почвы (I мл воды = 1 г).

Уровень испарения воды из почвы — фактор, определяющий нормы и интервалы полива. Объем испарения зависит от двух факторов: испарение с поверхности почвы и испарение воды растением. Чем больше вегетативная масса, тем большая величина испарения воды, особенно при значительной сухости воздуха и высокой температуре воздуха. Относительная зависимость этих двух факторов дает большую испаряемость воды за вегетацию. Особенно она возрастает в период нарастания массы плодов и их созревания (см. 12.23). Поэтому при расчете поливной нормы вводят коэффициент испарения, учитывающий эти факторы.

В окультуренной почве минеральная часть составляет примерно 45%, органическое вещество почвы — до 5%, вода — 20—30%, воздух — 20—30% объема почвы. От момента насыщения почвы влагой (ирригация, осадки) в довольно короткий период, часто в течение нескольких дней, в результате испарения и дренирования открывается много пор, часто до 50 % общего объема в зоне корней.

На разных почвах эти показатели различные. Чем выше насыпная плотность почвы, тем выше запас воды при НВ 100%, на тяжелых почвах ее всегда больше, чем па легких. Применение систем капельного полива определяет па различных по механическому составу почвах распределение в них воды. На тяжелых почвах наблюдается более сильное горизонтальное распределение воды, влажная "луковица" — форма распространения воды от одной капельницы — более широкая, соотношение ширины и глубины примерно равное, в то время как на легких почвах "луковица" имеет вертикальную форму, ширина ее меньше длины в 2—3 раза; на средних по механическому составу почвах "луковица" имеет промежуточную форму.

Опенку запасов продуктивной влаги в миллиметрах проводят с учетом определенной глубины слоя почвы (см. 12.24).

Методы определения поливной нормы

Необходимо организовать ежедневный учет испарения воды с единицы площади. Зная запас продуктивной воды в почве на определенную дату и ежедневный ее расход на испарение, определяют поливную норму за определенный промежуток времени. Это составляет обычно 1—3 дня для овощных культур, 7 и более дней — для плодовых и винограда, что конкретно рассчитывается для каждой культуры. Обычно в практике фертигации используют два метода определения поливной нормы: эвапориметричсский и те нзи о м етр и ч ее к ий.

Эвапориметрический метод. На мстсопостах устанавливают специальный прибор — эвапориметр для определения суточного испарения с единицы водной поверхности площади, к примеру 1 м2. Этот показатель — потенциальное испарение Ец с 1-го м2 в мм/день, л/день. Однако для пересчета на фактическую испаряемость растений с единицы площади вводят коэффициент пересчета К , величина которого учитывает испаряемость растений по периодам их роста, т. е. с учетом степени облиственности растений, а также почвы

Это стандартный метод определения поливной нормы, принятый FAO — международной сельскохозяйственной организацией. Данный метод отличается большой точностью, но требует оборудования метеопоста в хозяйстве и ежедневного учета.

Тензиометрический метод. В настоящее время, внедряя новые системы капельного орошения на различных культурах, начинают использовать разные типы тензиометров зарубежного производства, определяющие влажность почвы в любом месте поля и на любой глубине активного слоя почвы. Существуют водомерные, ртутные, барометрические, электрические, электронно- аналоговые и другие тензиометры. Все они снабжены трубкой, переходящей в керамический пористый сосуд, через которую вода по порам поступает в грунт, создавая разрежение в трубке, герметично соединенной с водомерным устройством — ртутным или другим барометром. При полном заполнении трубки водой и герметически вставленной в нее сверху трубки-вставки ртутный барометр или воздушный манометр показывает ноль (0), а по мере испарения воды из почвы она из керамической трубки переходит в почву, создавая в трубке разрежение, что изменяет показание давления в приборе, по которому судят о степени влажности в почве.

Степень снижения давления манометра определяют в таких единицах: 1 Бар = 100 центибар — примерно 1 атм. (точнее 0,99 Вар).

Так как часть объема почвы должна быть заполнена воздухом, то с учетом этого интерпретируют показатели прибора следующим образом:

*          0—10 центибар (0—0,1 атм.) — почва переувлажнена;

*          11—25 центибар (0,11—0,25 атм.) — оптимальные условия влажности, необходимость в орошении отсутствует;

*          26—50 центибар — имеется потребность в пополнении запасов воды в почве, в зоне основной массы корней, с учетом послойной влажности.

Так как с изменением механического состава почвы нижний предел необходимой ее влажности не существенно изменяется, то в каждом конкретном случае до полива определяют нижнюю, но достаточную, степень обеспечения почвы влагой в пределах 30 центибар (0,3 атм.) и составляют номограмму для оперативного расчета поливной нормы или пользуются, как указано выше, данными суточного испарения воды с учетом коэффициента транспирации. Зная исходную влажность почвы, т. е. с момента начала отсчета — 11 центибар (0,11 атм.), суточные снижения показателя тензиометра до 26—30 центибар (0,26—0,3 атм.) па овощных, и несколько ниже, до 0,3—0,4 атм. на винограде и плодовых, где глубина корнеобитаемого слоя достигает 100 см, определяют поливную норму, то есть количество воды, необходимое для доведения до верхнего уровня оптимальной влажности почвы. Таким образом, решение задачи управления режимом капельного орошения на основе тензиометрического метода сводится к поддержанию в период вегетации оптимальной влажности почвы и соответствующего ей диапазона всасывающего давления. Установлены величины всасывающего давления для плодовых культур по показаниям тензиометра при различных порогах предполивной влажности в контуре увлажнения на глубине 0,3 и 0,6 м на расстоянии от капельницы на 0,3—0,4 м.

Нижние границы оптимального влагосодержания — 0,7—0,8 (НВ) и, соответственно, тснзиометрические показания — начиная от 30—20 сантибар (0,3— 0,2 атм.). Для овощных культур нижняя граница будет на уровне 0,25—0,3 атм.

При использовании тензиометров следует соблюдать определенные правила: место расположения тензиометра должно быть типичным для поля. Обычно в одной точке располагают 2 тензиометра. Для овощных культур — один на глубине 10—15 см, а второй — 30 см, на расстоянии 10—15 см от капельницы. На плодовых и винограде один тензиометр располагают на глубине 30 см, а второй — 60 см, на расстоянии 15—30 см от капельницы.

Чтобы производительность капельницы была в пределах нормы, необходимо регулярно следить затем, чтобы она не была засорена нерастворимыми солями и водорослями. Для проверки производительности капельниц обычно подсчитывают количество вытекающих капель за 30 сек в разных местах поля и в месте установки тензиометра.

Тензиомстры устанавливают после полива участка. Для их установки используют ручной ямобур или трубку диаметром несколько большим, чем стандартный диаметр тензиометра (> 19 мм). Установив тензиометр на нужную глубину, свободное пространство вокруг него осторожно уплотняют, для того чтобы не было воздушных полостей. На тяжелой почве тонкой труб- коп делают отверстие на нужную глубину, ждут, когда появится вода, затем размещают тензиометр и уплотняют почву вокруг него.

Снимать показания тензиометра необходимо в ранние утренние часы, когда температура еще стабильна после ночи. Следует учитывать, что после полива или дождей при повышенной влажности почвы показатели тензиометра будут выше предыдущих показателей. Почвенная влага через пористую часть (сенсор) проникает в колбу тензиометра, пока давление в тензиометре не сравняется с давлением воды в почве, в результате чего давление в тензиометре уменьшится, вплоть до исходного, равного 0 или несколько ниже.

Расход воды из тензиометра происходит постоянно. Однако могут иметь место резкие перепады при высокой испарительной способности почвы (жаркие дни, суховей), а высокий коэффициент транспирации наблюдается в периоды цветения и созревания плодов.

Во время полива или после него добавляют в прибор воду, чтобы восполнить ранее вытекшую. Для полива необходимо использовать только дистиллированную воду, добавляя на 1 л воды 20 мл 3 %-го раствора гипохлори- да натрия, который обладает стерилизующими свойствами против бактерий, водорослей. Заливают воду в тензиометр до начала ее вытекания, то есть на весь объем нижней трубки. Обычно требуется до I л дистиллированной воды на каждый тензиометр.

Нужно следить, чтобы в прибор не попала грязь, в том числе с рук. Если по условиям эксплуатации в прибор доливают небольшое количество дистиллята, то и профилактически доливают в прибор дополнительно 8—10 капель 3%-го раствора гипохлорида натрия, кальция, что защищает керамический сосуд (сенсор) от вредной микрофлоры.

В конце сезона ирригации вращательным движением осторожно вынимают прибор из почвы, промывают под проточной водой керамический сенсор и, не повреждая его поверхности, протирают 3%-м раствором гипохлорида чистящей подушечкой. При мытье прибор держат только вертикально, сенсором вниз. Хранят тензиометры в чистой емкости, заполненной раствором дистиллированной воды с добавкой 3%-го раствора гипохлорида. Соблюдение правил эксплуатации и хранения прибора — основа его долговечности и правильных показаний при эксплуатации.

При работе тензиометров в первое время после их установки проходит определенный период адаптации, пока в зоне замера не сформируется корневая система и корни не будут контактировать с сенсором прибора. В этот период можно поливать с учетом факторов транспирации весовым методом с водной поверхности.

Когда вокруг прибора достаточно сформируется корневая система (молодые корни, корневые волоски), прибор показывает реальную потребность в воде. В это время могут отмечаться резкие перепады давления. Это наблюдается при резком снижении влажности и является показателем для начала ирригации. Если растения хорошо развиты, имеют хорошую корневую систему и достаточно облиственны, то перепад давления, т. е. уменьшение влажности почвы, будет более сильным.

Малое изменение давления почвенного раствора и соответственно теп- зиометра указывает на слабую корневую систему, слабое поглощение растением воды или ее отсутствие. Если известно, что место, где установлен тен- зиометр, не соответствует типичности участка по причине заболевания растений, чрезмерной засоленности, недостаточной проветриваемости почвы и др., то тспзиометры необходимо переместить в другое место, и чем раньше, тем лучше.

Помимо тензиомстров, следует использовать экстракторы почвенного раствора. Это те же трубки с пористым сосудом внизу (сенсором), по без манометров и без заполнения их водой. Через пористую керамическую трубку почвенный раствор проникает внутрь ее, а затем с помощью шприца-экстрактора с длинным патрубком, опускаемым на дно сосуда, отсасывают почвенный раствор для проведения полевого экспресс-определения рН, ЕС (концентрация солей в миллисименсах для дальнейшего пересчета их количества в растворе), определения количества Na, С1 с помощью индикаторных растворов. Этот раствор можно анализировать и в лабораторных условиях. Такой контроль позволяет оптимизировать условия выращивания в течение всей вегетации, особенно в период фертигации. При использовании ионосе- лективных электродов или иных методов экспресс-анализа контролируют наличие в почвенном растворе азота, фосфора, калия, кальция, магния и других элементов.

Приборы для экстракции необходимо устанавливать рядом с тензиомет- рами.