Экологические аспекты применения технологий капельного орошения и вопросы качества продукции
А. Шатковский, к.с.-х.н., ст.н.с., зав. лабораторией микроорошения,
Е. Шатковская, н.с.,
Институт гидротехники и мелиорации НААН Украины

В Украине этап промышленного использования систем капельного орошения (СКО) для полива овощных культур в открытом грунте начался в 1997 г. Именно тогда компанией ЗАО СП «Саус Фуд, Инк». (в настоящее время – ЗАО «Чумак») в Каховском районе Херсонской области был реализован пилотный проект капельного орошения при выращивании томатов. С того времени площади овощных культур, которые орошают с помощью СКО, значительно расширились: если в 2000 г. их насчитывались 3 тыс. га, то в 2004 г. – около 14 тыс. га, в 2010 г. – более 33 тыс. га (рисунок 1).

Выше приведенная тенденция свидетельствует об известных преимуществах локальных способов полива перед традиционными. В первую очередь – это повышение урожайности овощных культур в 2-3 раза, сокращения расхода поливной воды, экономия электроэнергии и труда при проведении поливов и т.д. Тем временем, невзирая на большой объем опытно-экспериментальных работ по обоснованию технологий и разработке технических средств капельного орошения овощных культур, остается ряд важных вопросов, которым еще не было уделено надлежащего внимания. В первую очередь, это касается вопросов влияния капельного орошения на систему «почва-растение-окружающая среда».
С целью агроэкологического обоснования применения капельного орошения при выращивании томата, моркови, кукурузы сахарной, картофеля, сои и свеклы сахарной Институтом гидротехники и мелиорации НААН был заложен полевой стационарный опыт (аттестат №081) на землях Каменско-Днепровской опытной станции (КДОС), и при выращивании капусты белокочанной – полевой краткосрочный опыт на землях Опытного хозяйства Института южного овощеводства и бахчеводства НААН (ОХ ИЮОБ). Характеристика почвенного покрова опытных участков приведена в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристика почвенного покрова опытных участков

На опытных участках для капельного орошения использовали воду подземных источников (скважин). Данные гидрохимического анализа свидетельствуют, что поливная вода является пригодной для капельного орошения и отвечает І классу согласно Госстандарта 2730-94 (таблица 2). (См. требования к качеству оросительной воды)

Результаты исследований сравнивали с существующими технологическими картами выращивания этих культур на дождевании.
Исследованием подтвержден общеизвестный факт экономии поливной воды при капельном орошении: величина оросительной нормы была в 1,2-2,3 раза меньшей по сравнению с рекомендованными нормами на дождевании (таблица 3).

Установлено, что благодаря возможности дозированной подачи поливной воды при капельном орошении отсутствуют инфильтрационные потери за пределы расчетного корневого слоя почвы. Тензиометрические датчики влажности фиксировали поступление влаги в горизонты почвы глубже 0,6 м лишь в одиночных случаях – когда после проведения вегетационного полива проходили интенсивные ливни (более 200 м3/га).
Данные режимных наблюдений за уровнем грунтовых вод на опытном участке в КДОС свидетельствуют, что после 8-ми лет орошения овощного севооборота капельным способом глубина их залегания осталась на начальном уровне.
Беспрекословным является тот факт, что использование СКО не только для полива, но и для внесения с поливной водой микро- и макроэлементов, средств защиты и регуляторов роста растений делает локальные способы орошения экологически более безопасными по сравнению с традиционными способами полива. Подтверждением этого являются опыты по выращиванию моркови (КДОС), в которых установлено, что проведение фертигации позволяет уменьшить дозу внесения минеральных удобрений на 30% по сравнению с традиционным способом подкормки в ленты. При этом, за счет лучшего усвоения элементов питания растениями, урожайность корнеплодов незначительно выросла (+10%), а более низкая доза азотных удобрений обеспечила снижение содержания нитратов в корнеплодах на 8,1% (таблица 4).

Влияние подкормки на почву в этих исследованиях не изучалось, однако с большой вероятностью можно допустить, что отсутствие инфильтрационных потерь и высокое качество корнеплодов моркови (содержание нитратов – до 50 мг/кг при ПДК в 250 мг/кг), свидетельствует о минимальном антропогенном влиянии на почвенную среду.
При условии комплексного использования СКО снижается удельная технологическая нагрузка на почву: общее количество проходов с/х техники для внесения удобрений, средств защиты растений при использовании СКО уменьшилось вдвое по сравнению с существующими технологиями выращивания на дождевании.
На землях КДОС в 2008 г. были проведены исследования, целью которых было определение влияния капельного орошения на содержание в почве элементов питания, гумуса, нитратов и плотности строения почвы после семи лет его использования в овощном севообороте и установление динамики выше перечисленных показателей в течение вегетационного периода при выращивании томата.
По результатам этих исследований установлено, что применение капельного орошения в овощном севообороте в течение 7 лет не способствует вымыванию гумуса из почвы и накоплению нитратов в нижних его слоях. Последнее указывает на непромывной водный режим и правильность расчетов величин норм полива. На питательный режим почвы большее влияние имеет система удобрения, в частности фертигация, а не само орошение в целом. Капельное орошение практически не влияет на плотность строения почвы, о чем свидетельствуют результаты определения величины этого показателя в зоне увлажнения и в зоне междурядий.
Афанасьевым Ю.А. для условий Левобережной Лесостепи Украины выполнено почвенно-экологическое обоснование выращивания овощных культур при капельном орошении. Исследование проведено на Харьковском стационарном опыте лаборатории земледелия Института овощеводства и бахчеводства НААН в 2004-2009 гг. Было установлено, что применение капельного орошения является существенным фактором повышения урожайности овощных культур с одновременным поддержанием основных почвенных показателей на экологически безопасном уровне, а соблюдение соответствующих рекомендаций относительно технологий капельного орошения и качества поливной воды способствует улучшению почвенно-агромелиоративного состояния орошаемых земель.
Важным и актуальным остается вопрос содержания нитратов в продуктивных органах овощных растений. Как свидетельствуют исследования ИГиМ, этот показатель в большей мере зависит от системы удобрения, а именно от дозы, форм и режима внесения азотных удобрений. Применение фертигации на СКО позволяет технологически вводить удобрения с поливной водой дискретно, небольшими дозами, что позволяет получить на выходе продукцию, которая по содержанию нитратов классифицируется как диетическая продукция. Главным условием, при получении 80-120 т/га продукции нормативного качества, является очень тщательное и четкое соблюдение технологического процесса выращивания в целом, и особенно, как уже отмечалось, системы удобрения культуры. Справочные данные относительно содержания предельно допустимых концентраций (ПДК) нитратов в продуктивных органах основных овощных растений и картофеля приведены в таблице 5.

Важным условием минимизации влияния капельного орошения на почвенные процессы является обязательное введение в орошаемый интенсивный овощной севоооборот культур имеющих большое агротехническое и агромелиоративное значение: сои, люцерны (в т. ч. и на семена), клевера, эспарцета, донника, овощных фасоли, бобов, гороха и др. Минимальная часть площади пашни севооборота, занятая под этими культуры, должна составлять 20%, оптимальная – 25%. Благодаря наличию на корнях клубеньковых бактерий, поглощающих из воздуха азот, эти растения способны обогощать ими почву. Также растения этой группы способны накапливать в почве органическое вещество, улучшают структуру почвы, способствуют ее расслоению, позитивно влияют и на другие элементы плодородия и водно-физические свойства почвы. Кроме того, растения этой группы (особенно люцерна), имеющие глубокую корневую систему, поглощают элементы питания (калий, фосфор, кальций) из более глубоких слоев почвы. При этом происходит обогащение этими элементами питания верхнего пахотного слоя, где размещается основная масса физиологически активных корневых ответвлений большинства овощных растений. Благодаря описанным свойствам вышеперечисленные растения являются отличными предшественниками для овощных культур.
Следовательно, применение для орошения овощных культур капельного орошения не нарушает экологического равновесия окружающей среды, а наоборот является более целесообразным способом орошения по сравнению с дождеванием и поверхностными способами полива.