Овочівництво в умовах змін клімату: нові виклики, проблеми, можливості

0
177
OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Глобальні зміни клімату у бік потепління – це сьогоднішня реальність, факт, який, на наше глибоке переконання, вже неможливо не помічати або заперечувати. Звичайно, що не обійшли кліматичні катаклізми і Україну. Окрім того  процеси потепління на території нашої країни останнім часом стали інтенсивнішими, ніж у середньому по планеті. Так, за даними Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС та НАН України (Краковська С.В., 2019), за останні 30 років середньорічна температура в Україні зросла майже на один градус Цельсія. Згідно виконаного нами аналізу (Ромащенко М.І., Сайдак Р.В., 2019), це практично дорівнює підвищенню температури повітря по всій земній кулі за останнє сторіччя!

До основних наслідків змін клімату належить зміна гідрологічного режиму, кількості та якості водних ресурсів і забезпеченість ними різних галузей економіки, у першу чергу – аграрного виробництва. Таким чином, у сучасних умовах дефіцит вологозабезпечення є лімітуючим фактором сталого розвитку аграрного виробництва. Яскраве підтвердження цій тезі – нинішня масштабна посуха, спричинена відсутністю продуктивних опадів восени і безсніжною зимою, наслідком якої стала загибель близько 400 тис. га озимих сільськогосподарських культур.

В умовах, що склалися, галузь овочівництва займає особливу нішу, адже відомо, що овочеві рослини відрізняються від інших сільськогосподарських високою вимогливістю до вологозабезпечення. Це зумовлено багатьма чинниками, головними з яких є інтенсивне випаровування (транспірація) овочевими рослинами значної кількості вологи, їхні біологічні особливості та характер розміщення кореневої системи.

Випаровування овочевими рослинами значної кількості вологи пояснюється анатомічною особливістю функцій продихів, наростанням великої листкової поверхні, перевищенням маси надземних органів над масою кореневої системи, а також тим, що більшість овочевих рослин має листки з нещільною великоклітинною будовою тканин. Наприклад, співвідношення маси коренів і надземної частини рослин в огірка становить 1:25, томата – 1:15, капусти – 1:11. Поверхня листків рослини пшениці майже у 60 разів менша, ніж капусти, тому капуста випаровує вологу значно інтенсивніше, ніж пшениця.

У той же час у більшості овочевих рослин коренева система має слабку силу всмоктування, тому вони можуть забезпечити себе вологою тільки за достатніх її запасів у ґрунті. Для прикладу: у коренів томата сила всмоктування становить 5,5 атм., цибулі ріпчастої – 2,5, у той час як у пшениці – 12,0, кукурудзи – 21,5 атм. Здатність овочевих рослин вбирати воду з ґрунту залежить і від осмотичного тиску в клітинах. У овочевих рослин він менший, ніж у зернових. Наприклад, у томата осмотичний тиск у клітинах коренів становить 5,5, а у зернових – 15,0 кг/см².

Крім цього, багато овочевих рослин (цибуля, часник, редиска, огірок, більшість зеленних культур) мають слаборозвинену кореневу систему, основна маса якої знаходиться у верхніх (0–30 см) шарах ґрунту, які найбільш схильні до різких коливань вологозапасів і частого пересихання. Для порівняння: окремі корені пшениці озимої проникають у ґрунт на глибину до 2 м, кукурудзи – 4, а люцерни – до 15 м.

Таким чином, у зв’язку зі змінами клімату питання вологозабезпечення овочевих рослин постало особливо гостро не лише у зоні Степу чи південній частині Лісостепу, а й практично вже в усіх без винятку ґрунтово-кліматичних зонах України.

У цьому матеріалі ми розглянемо два принципово різні підходи до вирішення чи адаптації проблеми вологозабезпечення: впровадження зрошення та неполивне овочівництво.

Реалізація першого підходу можлива за трьох умов: достатньої кількості і належної нормативної якості води для зрошування та, звичайно, наявності фінансових ресурсів, необхідних для реалізації проєкту. На жаль, в українських реаліях виконання всіх трьох умов є досить складним, адже у переважної більшості овочівників просто немає доступу до потенційних джерел зрошування, до 70 % поливної води належить до другого та третього класу якості (умовно придатна і непридатна для зрошення), а у більшості аграріїв просто немає власного ресурсу, як немає і доступу до «довгих/дешевих» кредитів для реалізації проєктів зрошення. Хоча загальнозрозумілою є теза про те, що рентабельне виробництво овочевих культур базується сьогодні виключно на інтенсивних технологіях вирощування, основою яких є зрошення.

Які ж технологічні питання виходять на перший план у зрошенні овочів у сучасних реаліях в цілому та в умовах змін клімату, зокрема? Насамперед це оптимізація витрат поливної води та енергетичних ресурсів на зрошення. Розглянемо більш детально основні положення енергоефективних і ресурсозберігаючих технологій зрошування овочевих культур.

– зменшення питомих витрат поливної води. За даними профільних наукових установ краплинне зрошення забезпечує мінімальні витрати поливної води на формування одиниці врожаю овочів. Наприклад, за даними наших досліджень, на культурі томата розсадного витрати поливної води за краплинного способу поливу становили 26 м3/т за врожайності 152 т/га, у той час як за дощування – не менше 50 м3/т за врожайності 75–80 т/га.

– зменшення енергоємності поливу за рахунок зниження тиску в мережі  та зменшення діаметрів трубопроводів (відповідно – кількості матеріалів на їх виготовлення), збільшення площі одночасного поливу (площі поливного модуля), зниження витрат електроенергії шляхом установки енергозберігаючого насосно-силового обладнання;

– впровадження і використання альтернативних джерел енергії для водопостачання систем зрошення: для підйому і подавання води на зрошення використовувати енергію сонця і вітру. Цей напрям є перспективним для зони Степу, де часто переважає вітряна погода і достатньо сонячної енергії. Для впровадження таких проєктів необхідно виконувати детальне техніко-економічне обґрунтування;

– використання поливних трубопроводів багаторічного терміну експлуатації – 10–15 років;

– використання поливних трубопроводів з крапельницями з компенсацією тиску, що завдяки більш рівномірному розподілу поливної води і добрив забезпечують їх економію;

– впровадження систем управління поливами з метою оптимізації водного режиму на основі використання ГІС-технологій, автоматичних датчиків  вологості ґрунту, інтернет-метеостанцій тощо. Дані польових експериментальних досліджень ІВПіМ НААН свідчать, що з точки зору оптимізації норми зрошення овочевих культур, необхідно підтримувати високий рівень передполивної вологості ґрунту (85–90 % від найменшої вологомісткості (НВ) виключно у критичні фази розвитку рослин, а в інші – дотримуватися більш помірного режиму зволоження (75-80 % від НВ). Існуючі ж сьогодні на практиці норми краплинного зрошення овочів (3500–6000 м3/га), режим проведення поливів обумовлюють непродуктивні втрати поливної води на рівні 25–30 %.

– зменшення норм мінеральних добрив за рахунок впровадження системи  удобрення на основі дискретного їх внесення з поливною водою (методом фертигації);

– більш широке застосування пестигації – внесення засобів захисту рослин з поливної водою;

– перехід до «нової філософії» технологій краплинного зрошення, яка полягає у плануванні та отриманні не максимального, а оптимального рівня врожайності з мінімальними питомими витратами і низькою собівартістю овочевої продукції.

Окремо необхідно зупинити увагу на різновиді краплинного способу поливу із підґрунтовим розміщенням трубопроводів (як правило – на глибині від 15 см),  відомому у світовій практиці як «subsurface drip irrigation» (SDI). На сьогодні в Україні промислове використання цього способу зрошення знаходиться на початковому етапі – реалізовано пілотні проєкти на порівняно невеликих площах і, на думку фахівців, саме він є новим трендом у вітчизняній іригації. Разом із тим багаторічний зарубіжний досвід свідчить про ефективність використання підґрунтового краплинного зрошення на різних сільськогосподарських культурах, у тому числі – овочевих, баштанних та картоплі. За даними ІВПіМ НААН (дослідження проведено на кукурудзі зерновій і сої), підґрунтове краплинне зрошення забезпечує економію поливної води за рахунок мінімізації або повного виключення фізичного випаровування від 10 до 30 %. У цьому аспекті основним моментом є дотримання і реалізація оптимального режиму зрошення: чіткий контроль вологозапасів у ґрунті, точний розрахунок норми поливу і контроль за їх проведенням, а також застосування імпульсного режиму водоподачі. Проте варто зауважити, що на практиці можливі складнощі з отриманням якісних сходів або приживленням розсади (за відсутності належного капілярного підйому вологи) – необхідний більш тривалий полив з метою зволоження верхніх шарів ґрунту або проведення сівби у терміни, які забезпечать отримання сходів за рахунок природного вологозабезпечення. Відзначимо, що для максимального відновлення ґрунтових капілярів монтаж поливних трубопроводів, як і операції з підготовки ґрунту, необхідно провести в осінній період, а навесні – лише пряму сівбу у ранні строки.

На жаль, у більшості випадків на практиці з тих чи інших причин неможливо впровадити зрошення, і єдиним варіантом залишається ведення неполивного овочівництва. Така ситуація є умовно допустимою для зони центрального і північного Лісостепу та зони Полісся.

За такого підходу, насамперед, необхідно впроваджувати вологозбережувальні технології, т.б. всі агрозаходи має бути направлено на максимальне збереження ґрунтової вологи. Найбільш ефективним є мульчування ґрунтової поверхні, яке є, фактично, «похідною» систем нульового або мінімального обробітку ґрунту (no-till, mini-till, strip-till). Нагадаємо, що no-till виключає будь-який обробіток ґрунту, mini-till  передбачає глибоке разове розпушування (раз на 3– 4 роки) і щорічний мілкий передпосівний обробіток ґрунту, а strip-till – це лише смуговий обробіток ґрунту (шириною 10– 20 см, глибиною  до 20–25 см). Враховуючи, що овочеві – це дрібнонасіннєві просапні сільськогосподарські культури, кращим варіантом є система обробки ґрунту strip-till.

Технологія strip-till базується на таких принципах:

– створення оптимальної площі живлення у місці проростання кореневої системи рослин за рахунок розрихлення ґрунту і «звільнення» посівної смуги від післяжнивних решток;

– отримання оптимальної структури ґрунту перед сівбою за рахунок вирівнювання поверхні поля із застосуванням прикочуючих котків;

– економія за рахунок зменшення кількості агротехнічних операцій;

– забезпечення доступу рослин до ґрунтової вологи за рахунок  збереження капілярності ґрунту в міжряддях, де руйнування ґрунтової структури не відбувається, а також під смугою при відповідному зворотному ущільненні;

– захист від водної та вітрової ерозії за рахунок покращення структури ґрунту та рослинних решток у міжряддях;

– ефективне смугове локальне підживлення овочевих рослин з диференціацією глибини внесення добрив.

Решта операцій, які є також складовою впровадження вологозбережувальних технологій, полягають у щілюванні ґрунту, снігозатриманні, використанні куліс, адсорбентів тощо.

Другим, але не менш важливим напрямом у доповнення до вологозбережувальних технологій є заходи адаптаційного характеру. Вони полягають у оптимізації сівозмін (виборі під овочі кращих попередників), виборі і вирощуванні посухостійких сортів і гібридів, проведенні сівби із застосуванням агроволокна чи інших плівкових укриттів у більш ранні строки.

Дуже важливим аспектом є врахування біологічних особливостей овочевих рослин, а саме їх видових особливостей щодо вологозабезпечення. Відомо, що за вимогливістю до вологозабезпечення всі овочеві рослини умовно розділяють на чотири групи:

  1. Найбільш вимогливі до вологості ґрунту. Вони інтенсивно витрачають воду і відрізняються найвищими параметрами транспірації, мають слаборозвинену кореневу систему зі слабкою силою всмоктування. Овочеві рослини цієї групи за недостатніх вологозапасів ґрунту зупиняються в рості і дають поганий врожай, не переносять посухи і потребують найбільш чіткого дотримання поливного режиму впродовж усього періоду вегетації. До цієї групи відносять: огірок, капусту білоголову, кольрабі, шпинат, салат, редиску, перець солодкий.
  2. Вимагають підвищеної вологості ґрунту, але, порівняно з рослинами першої групи, витрачають воду на транспірацію більш економно. Рослинам цієї групи притаманна дуже слаборозвинена коренева система і невелика листкова поверхня. До цієї групи відносять усі овочеві рослини з родини цибулеві (Alliaceae). Вимоги цих культур до вмісту вологи у ґрунті, особливо у першій половині вегетаційного періоду, а також під час інтенсивного наростання вегетативної маси, дуже високі.
  3. Помірно вимогливі до вологості ґрунту. Для них характерною є досить потужна, густо розгалужена коренева система, яка проникає порівняно глибоко, забезпечуючи рослину вологою. Листкова поверхня, порівняно з рослинами першої групи, витрачає вологу економніше. До цієї групи відносять: томат, баклажан, моркву, кабачок, петрушку, квасолю, овочевий горох, боби овочеві та ін.
  4. Відносно стійкі проти повітряної та ґрунтової посух. Для рослин цієї групи є притаманною густо розгалужена швидкоростуча коренева система та розвинута надземна частина. До цієї групи відносять: буряк столовий, пастернак та інші коренеплідні культури, кукурудзу цукрову.

Процеси змін клімату у бік потепління, на нашу думку, – це нові виклики і проблеми для аграріїв в цілому і овочівників зокрема. З іншого боку, це відкриває шлях і до нових можливостей. Насамперед, маємо на увазі можливість вирощувати у центральних і навіть північних регіонах України теплолюбні та посухостійкі культури, овочеві культури довгого дня, культивування яких ще донедавна локалізувалося в основному у зоні Степу.  На сьогодні вже є приклади успішно реалізованих проєктів з вирощування навіть у зоні Полісся кавунів, цибулі ріпчастої, баклажанів тощо. Натомість у зоні Степу – можливість культивування рослин, які надають перевагу жаркому клімату. До слова, також є приклади успішно реалізованих проєктів з вирощування у цій зоні арахісу, фенхелю, лаванди, шафрану та ін.

Крім цього зазначимо, що подовження вегетаційного періоду і збільшення суми ефективних температур, відсутність кліматичної зими потенційно робить можливим:

– вирощування 2–3 врожаїв овочевих культур у межах Степової та Лісостепової зон;

– вирощування ряду озимих овочевих культур теж практично в усіх зонах України;

– отримання надранньої продукції овочевих, баштанних культур і картоплі за нижчої її собівартості.

Насамкінець зауважимо, що кліматичні катаклізми – це також і серйозні виклики для аграрної науки. І тут необхідно інтенсивно працювати на випередження як у селекції, так і з розроблення принципово нових окремих рішень (особливо – у захисті рослин і зрошенні) та адаптивних зональних технологій вирощування овочевих культур.

 

М.І. Ромащенко, докт. техн. наук, професор, академік НААН, директор,

А.П. Шатковський, докт. с.-г. наук, заст. директора з наукової роботи,

О.В. Журавльов, канд. с.-г. наук, докторант, В.В. Васюта, д.с.-г.н., г.н.с.,

Ю.О. Черевичний, завідувач Брилівським дослідним полем,

Ф.С. Мельничук, канд. с.-г. наук, с.н.с., Л.О. Семенко, канд. с.-г. наук, с.н.с.,

І.О. Коваленко, аспірант,

Інститут  водних  проблем  і  меліорації  НААН  України (ІВПіМ НААН)

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here