Оценка методов капельного и паводкового орошения при различной тепловой нагрузке на озимую пшеницу: четырехсезонное экспериментальное исследование

Почему разумный полив пшеницы важен

По мере того как в многих регионах становится жарче и суше, фермерам приходится решать сложную задачу: как производить больше продуктов при меньших объемах воды. Пшеница, основной продукт питания для миллиардов людей, особенно уязвима к волнам тепла и нерегулярным осадкам. В этом исследовании на протяжении четырех вегетационных сезонов в северной Индии изучали, может ли более «умный» полив — в первую очередь капельные системы, управляемые по влажности почвы — защитить урожай и сэкономить воду даже при экстремальных погодных условиях.

Четыре года испытаний в меняющемся климате

Исследователи проводили полевые опыты на супесчаных суглинках в научно-исследовательском хозяйстве университета в Уттар-Прадеше, в влажном субтропическом поясе. В течение четырех зим с 2021 по 2025 год они выращивали одну и ту же устойчивую к теплу сортовую пшеницу по пяти стратегиям полива: два варианта капельного орошения, запуск которых происходил при разных уровнях высыхания почвы; один тщательно спланированный паводковый вариант; участок по «фермерской практике», поливаемый по местным эмпирическим правилам; и в основном дождевой участок, получивший лишь одно раннее спасительное орошение. Сезоны естественно отличались по погоде: один принес сильную мартовскую волну тепла во время наливания зерна с почти отсутствием дождя; второй был относительно прохладным и влажным; третий и четвертый были теплее и суше, при этом в четвертом сезоне произошло разрушительное градаобрушение в момент начала формирования зерна. Такое разнообразие создало реалистичную проверку того, как методы полива справляются с климатическими колебаниями.

Тепло, дождь и время наступления стресса

Чтобы понять, как погода вредила или помогала посевам, команда вела ежедневный учет температуры и осадков и переводила эти данные в простые оценки теплового стресса: сколько жарких дней выпадало после появления колосьев, насколько интенсивной была жара и на сколько градусов температура превышала порог в 30 °C. Первый сезон отличался наихудшими условиями — мартовская волна тепла пришлась на фазу наливания зерна и при этом практически не было дождя. Второй сезон был самым мягким — меньше жарких дней и своевременные осадки в фазе наливания. Сезоны 3 и 4 находились посередине: оба были тёплыми и относительно сухими, но в сезоне 4 к этому добавилась градовая буря в начале формирования зерна, что снизило урожай по всем вариантам.

Кто выигрывает в гонке за урожаєм и водой?

Во всех четырех летах выделялся один явный паттерн: капельное орошение, установленное по порогу 50% истощения доступной влаги в почве, стабильно давало наилучшие зерновые урожаи и наилучшее использование воды. В среднем этот вариант повышал урожай примерно на 40% по сравнению с фермерским паводковым методом, при этом требуя меньше воды для орошения. Полностью орошаемый капельный вариант и тщательно управляемое паводковое орошение также превзошли традиционный метод, но в меньшей степени. Напротив, участки с дождевым режимом и по фермерской практике оказались наиболее уязвимы при воздействии жары или града, демонстрируя наибольшие падения урожайности с ростом показателей теплового стресса. Рассчитав килограммы пшеницы на единицу орошаемой воды и на единицу всей воды, использованной растением, исследование показало, что научно спланированное капельное орошение при 50% истощения обеспечивает наивысшую «водную продуктивность», затем идет полностью орошаемый капельный режим, далее усовершенствованное паводковое орошение и в конце — фермерская практика.

Куда девается вода, которой ты не видишь

Помимо урожайности, исследователи изучили, куда реально уходит вода. Они применили метод баланса воды в поле, чтобы оценить, сколько воды хранится в почве, сколько поглощается и испаряется культурой, и сколько теряется просачиванием ниже корневой зоны. На участках по фермерской практике потери глубокой перколяции оказались существенно выше — в среднем более чем на 80% по сравнению с лучшим капельным вариантом. Это означает, что большая часть воды при традиционном паводковом поливе никогда не доходила до пользы для растений. В капельных вариантах, напротив, вода вносилась чаще и малыми порциями, что обеспечивало корни влагой без переувлажнения почвы и ограничивало эти скрытые потери. Даже при волнах тепла такой более равномерный режим помогал пшенице избежать тяжёлого стресса в критические стадии развития.

Выводы для будущих урожаев

Для неспециалистов посыл простой: как и когда мы подаём воду, иногда так же важно, как и её количество. В данном исследовании капельное орошение, управляемое по показаниям датчиков влажности почвы — особенно при пороге 50% истощения — повышало урожай пшеницы, извлекало больше зерна из каждой капли и защищало посевы от волн тепла и града по сравнению с традиционной практикой фермеров. Хотя капельные системы требуют больших первоначальных затрат и тщательного обслуживания, аналогичные идеи можно адаптировать и для существующих паводковых систем, используя измерения влажности почвы для планирования более коротких и лучше рассчитанных поливов. По мере того как изменение климата делает жаркие периоды и неустойчивые штормы более частыми, такие научно обоснованные стратегии полива предлагают практичный путь к производству большего количества пшеницы с меньшим расходом воды, что способствует продовольственной безопасности в регионах с дефицитом воды.

Цитирование: Giri, G., Upreti, H. & Singhal, G.D. Evaluation of drip and flood irrigated treatments under varying heat stress on winter wheat: a four-seasons experimental study. Sci Rep 16, 5798 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36458-6

Ключевые слова: озимая пшеница, капельное орошение, тепловой стресс, водная продуктивность, устойчивое к климату земледелие