Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности режимов капельного орошения и водопотребления различных сортов сои на светло-каштановых почвах Правобережья реки Волги

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Особенности режимов капельного орошения и водопотребления различных сортов сои на светло-каштановых почвах Правобережья реки Волги"

ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ СОИ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ/?/ ПРАВОБЕРЕЖЬЯ РЕКИ ВОЛГИ

Специальность 06.01.02 — Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

27 В

С' <

Волгоград 2010

4842851

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН Кружилин Иван Пантелеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент РАСХН Бородычев Виктор Владимирович

кандидат сельскохозяйственных наук Чернышев Владимир Ильич

Ведущая организация - ГНУ «Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия»

Защита состоится «30» декабря 2010 г. в 09® часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г. Волгоград, проспект Университетский, 26, ВГСХА, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан «30» ноября 2010 г. и размещён на сайте ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» ЬКр:уу\ууу.vRsha.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Иваниова Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность изучаемого направления исследований. Соя относится к числу древнейших окультуренных человеком растением и ценнейших белково-масличных культур. Высокое содержание в зерне сои жира (17 -26%) в сочетании с наличием до 56% белка делает её исключительно ценной и конкурентоспособной культурой на мировом зернобобовом рынке. При всём этом большое значение имеет и то, что соя как и другие зернобобовые за счет симбиотической активности синтезирует азот воздуха, оказывая позитивное влияние на плодородие почв.

В Российской Федерации в виду низкой урожайности соя в структуре посевов занимает незначительные площади, изменяющиеся по годам от 400 до 500 тыс. га. Между тем многолетний опыт возделывания сои свидетельствует о возможности получения высоких 'урожаев этой культуры и необходимости расширения её посевов в ряде регионов, в том числе и на орошаемых землях в Нижнем Поволжье. Орошение сои как и других культур долгие годы было ориентировано, в основном, на полив дождеванием. Однако высокие энергетические затраты на подачу и распыление оросительной воды на поливных угодьях при низких ценах реализации зачастую сводят на нет рентабельность производства её зерна.

В последнее десятилетие в нашей стране всё более широкое распространение получает водосберегающее капельное орошение различных культур, в том числе и сои. Благодаря высокой равномерности подачи воды в почву, аэрированности увлажненных почвенных горизонтов, возможности дозированной подаче раствора удобрении с поливной водой при капельном орошении создаются идеальные условия для роста и развития сои, активизации ее симбиотической деятельности.

Однако специфика капельного орошения, связанная с локальным увлажнением почвы, появление новых сортов с особенностями роста и развития растений в онтогенезе и более высоким их потенциалом продуктивности определили необходимость проведения наших исследований, направленных на адаптацию этого способа орошения к новым условиям возделывания сои с целью наиболее полной реализации потенциала её зерновой продуктивности.

Исследования проводились в рамках выполнения программы НИР по отделению «Мелиорации, водного и лесного хозяйства» Россельхоза-кадемии.

Цель научно-производственных исследований сводилась к обоснованию по результатам многофакторного полевого опыта оптимального сочетания управляемых факторов роста и развития сои, обеспечивающих получение урожайности 2, 3 и 4 т/га зерна. Достигалось это определением норм реакции сои на различное сочетание водного и пищевого режимов почвы, направленных на получение планируемых урожаев, а также обоснованием числа и сроков проведения поливов в разные по погодным условиям годы, доз внесения удобрений.

Для достижения поставленной цели были заложены полевые опыты, в задачу которых входило изучение следующих основных вопросов:

1. Определить закономерности формирования урожая сои при различных режимах водного и минерального питания растений с установлением оптимального сочетания этих факторов для получения планируемой продуктивности.

2. Для каждого уровня планируемой урожайности определить потребность различных сортов сои в воде как в целом за период вегетации, так и по отдельным межфазным периодам, принятых в последующем за основу разработки регламента поливов.

3. Выявить закономерности изменения потребления воды растениями по межфазным периодам, установить взаимосвязь водопотребления с уровнем формируемого урожая и особенностями температурного режима воздуха.

4. Установить динамику биоклиматических коэффициентов испарения при разных уровнях урожайности с последующим использованием их численных значений для управления водным режимом почвы.

5. Определить динамику основных параметров фотосинтетической деятельности растений в онтогенезе при разных уровнях формируемой урожайности, которые могут быть использованы для оценки хода формирования планируемого урожая.

6. Установить показатели структуры и качества урожая сои при разной ее продуктивности.

7. Дать эколого-экономическое обоснование эффективности оптимизации водного режима почвы и доз внесения удобрений для различных уровней урожайности сои.

Научная новизна исследований характеризуется обоснованием оптимального сочетания водного и пищевого режимов почвы, обеспечивающих получение 2, 3 и 4 т/га зерна изучаемых сортов сои. Для каждого из рекомендуемых на получение различной урожайности водного режима почвы обоснован регламент поливов, согласованный с условиями увлажнения вегетационного периода осадками и биологическими особенностями сои, динамикой суточного и интегрального водопотребления. Определены параметры суммарного и среднесуточного водопотребления, фотосинтетической деятельности растений с учётом уровней формируемой урожайности.

Практическая значимость результатов исследований состоит в разработке водосберегающих технологий орошения новых интенсивных сортов сои, позволяющих в сочетании с обоснованными дозами удобрений получать запланированные урожаи при экономии водных ресурсов и сохранении благоприятной экологической обстановки на орошаемых и прилегающих к ним территориях подзоны светло-каштановых почв ВолгоДонского междуречья.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований была проведена на территории ОПХ «Орошаемое» Советского района г. Волгограда на площади 5 га.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований использовались при возделывании сои на капельном орошении ВолгоДонского стационара (2007-2009 гг.) в поселке Водный г. Волгограда. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодных годовых отчётах по НИР в ГНУ ВНИИОЗ (2007-2009 гг.), кафедре мелиорации и природообустрой-ства (2007-2009 гг.), конференции молодых учёных в ФГОУ ВПО ВГСХА (2009 г.), Международной конференции молодых учёных ГНУ НИИСХ (2009 г.), опубликованы в 5 научных работах, в том числе одна статья в рекомендованном ВАК РФ для соискателей учённых степеней журнале «Плодородие».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Нормы реакции сои на различный водный и пищевой режимы почвы с обоснованием их сочетаний, обеспечивающих на системах капельного орошения получение планируемой урожайности в пределах 2-4 т/га зерна;

2. Режимы капельного орошения сои, обеспечивающие поддержание необходимого водного режима почвы в условиях различного по обеспеченности осадками вегетационного периода и уровня планируемой урожайности;

3. Показатели структуры урожая при разных уровнях урожайности сои;

4. Суммарное и среднесуточное водопотребление при разных уровнях урожайности сои на системе капельного орошения;

5. Биоклиматические коэффициенты испарения, использование которых позволяет прогнозировать динамику суммарного водопотребления, формирование дефицита почвенной влаги и сроки проведения поливов сои на системах капельного орошения;

6. Экономическая эффективность и экологическая безопастность возделывания сои при капельном орошении;

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 190 страницах компьютерного текста и включает 18 рисунков, 33 таблицы, 27 приложений. Список использованной литературы содержит 154 наименований, в том числе 13 иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружилину И.П. за неоценимую помощь в работе, к.с.-х.н. Болотину А.Г., всем сотрудникам отдела оросительных мелиораций ГНУ ВНИИОЗ, оказавших мне помощь при выполнении исследований и оформлении работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность, цель, научная новизна и практическая значимость результатов исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Хозяйственное значение, технологические особенности и возможности производства сои (обзор литературных источников)», даётся хозяйственное значение, современное состояние производства сои в мире, России и регионе исследований. Характеризуются биологические особенности сои, соответствие их природным условиям Волгоградской области, дозы и виды удобрений, защита посевов от сорной растительности. Анализируются результаты исследований по технологии возделывания сои при капельном орошении, рассматриваются способы и режим орошения сои (И.П. Кружилин, Н.П. Саенко, Г.Т. Балакай, В.В. Бородычёв, Е.П. Боровой, М.Н. Лытов, Д.А. Пахомов и др.), дается обоснование направления исследований.

Во второй главе «Цель, задачи, условия и методика исследований» отмечается, что исследования проводились на Волго-Донском стационаре ГНУ «ВНИИОЗ» в п. Водном г. Волгограда в 2007-2009 гг.

Почвы опытного участка светло-каштановые, тежелосуглинистые с маломощным гумусовым горизонтом (0,20 - 0,28 м) и низким содержанием гумуса (1,55-2,10 %) в пахотном слое. В расчётных слоях почвы 0,0 - 0,4 и 0,0 - 0,6 м, плотность составляет соответственно 1,27 и 1,29 т/м3, наименьшая влагоёмкость - 24,7 и 23,8% массы сухой навески, максимальная гигроскопичность - 9,42 и 9,35. Обеспеченность почв опытного участка минеральным азотом - низкая, подвижным фосфором - средняя и обменным калием - высокая.

По условиям увлажнения вегетационного периода (01.05. - 30.09.) осадками годы исследований можно характеризовать следующим образом: 2007 - сухой (89% обеспеченности), 2008 - средневлажный (22%) и 2009 -средний (43%).

Экспериментальные исследования проводились в трёхфакторном полевом опыте. По фактору водный режим почвы в первом варианте вегетационные поливы проводили при предполивном пороге влажности почвы в слое 0,6 м 70% НВ, сроки полива во втором варианте определялись снижением влажности почвы до 80% НВ до начала ветвления в слое - 0,4 м и от начала ветвления до полного созревания зерна в слое 0,6 м. В третьем варианте водный режим почвы в течение всего периода вегетации сои поддерживался в слое 0,6 м не ниже 80% НВ.

Дозы удобрений (второй фактор) рассчитывали на получение запланированной урожайности сои 2 (ЫбоР^оКзо), 3 (ЫэдРбоК.4о) и 4 С^гоРвоК^о) т/га зерна по методу, рекомендованному станцией программирования урожаев ВГСХА (1984 г.).

По третьему фактору изучались два скороспелых сорта сои, ВНИИОЗ 86 и ВНИИОЗ 11.

Предшественником сои были зерновые колосовые культуры. Норма посева обоих сортов составляла 600 тыс. всхожих семян на 1 га. Посев проводили сеялкой СПЧ-6 широкорядным способом при устойчивом прогревании почвы на глубине заделки семян до 14 °С в 2007 г. - 17 мая, 2008-16 и 2009 г.-15 мая.

Опыт закладывали методом одноярусного систематического размещения вариантов по режимам орошения и сортам сои, рендомизированно - по минеральному питанию. Повторность опыта трехкратная, учетная площадь делянок по режиму орошения 420 м2, сортам сои ВНИИОЗ 86 - 420 м2, ВНИИОЗ Ii - 140 м2 и минеральному питанию - 140 м2. Полив осуществлялся с использованием капельных линий THE SYSTEM OF DROPLET IRRIGATION. Поливная норма при предполивном пороге влажности почвы в слое 0,4 м 80% HB составляла 95 м3/га, а продолжительность водопо-дачи - 1,7 часа, для слоя 0,6 м 70% HB - 210 и 80% - 140 м3/га, а продолжительность полива при этом увеличилась соответственно до 3,7 и 2,5 часа при расходе капельной линей 4 литра в час на один погонный метр.

В опытах применялась агротехника, разработанная ГНУ Всероссийским НИИ орошаемого земледелия, ФГОУ Волгоградской государственной сельскохозяйственной академией и Волгоградским филиалом ГНУ ВНИИГиМ.

Полевые опыты сопровождались наблюдениями, учётами и исследованиями, выполненными при соблюдении требований методик опытного дела (БА. Доспехов, 1979,1985; В.Н. Плешаков, 1983).

Плотность почвы определяли по А.Н. Качинскому (1956), водопроницаемость, фильтрационные свойства и наименьшая влагоемкость - методом малых заливаемых площадок по А.Ф. Вадюниной и З.А. Корчагиной (1986), влажность почвы - термостатно-весовым перед посевом и после уборки сои, а также не реже одиного раза в декаду по A.A. Роде (1960).

Суммарное и среднесуточное водопотребление, коэффициенты водо-потребления рассчитывали по методу А.Н. Костякова (1960). Фактическая поливная норма определялась по показаниям счетчика-водомера. Объем поступающей в почву воды через капельницы контролировался в начале, середине и конце поливного сезона с помощью девяти мерных цилиндров, расположенных по диагонали участка. Биоклиматические коэффициенты расхода влаги на испарение расчитывали по методике Г.К. Льгова (1966) и использовали для определения срока очередного полива.

Фенологические наблюдения и биологический учёт урожая проводили на специально выделенных динамических площадках каждого варианта исследований согласно методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971). Показатели фотосинтетической деятельности - по методике A.A. Ничипоровича, А.Е. Строганова, С.Н. Чмора, М.П. Власова (1961) и Г.П. Устенко (1970).

Накопление корневой массы учитывали методом отбора монолитов в середине и в конце вегетации. Отмывку корней вели послойно в каждом 0,10 м слое почвы с использованием сита с диаметром ячеек 1мм.

Учёт биологического урожая выполнялся в фазу полного созревания зерна в зависимости от изучаемых факторов и года исследований с 10 августа по 1 сентября методом отбора пробных снопов с метровок в 3-х кратной повторности, а хозяйственный урожай - сплошной уборкой комбайном на всех вариантах и повторностях.

Результаты учёта урожая подвергались статистической обработке методом дисперсного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием персонального компьютера.

Затраты на возделывание сои при определении экономической эффективности рассчитывали по технологическим картам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В третьей главе «Водный режим почвы и особенности его поддержания при капельном орошении» отмечается, что запасы влаги в активном слое почвы на посевах сои при капельном орошении изменялись под влиянием роста и развития растений, погодных условий, проведения поливов и внесения удобрений, среднесуточного водопотребления и уровней формируемой урожайности.

Сроки проведения первого полива в разные годы зависили от наличия запасов влаги в почве на день посева и складывающихся впоследствии погодных условий. Так, в первом варианте опыта с предполивным порогом влажности 70% НВ и глубиной промачивании почвы на 0,6 м первый полив в сухом 2007 году был дан 2 июня, в средневлажном 2008 г. - 17 июня и в среднем по количеству выпавших осадков 2009 г. - 21 июня. Общее число поливов нормой 210 м3/га с продолжительностью полива 3,7 часа в разные годы составило 8-13. Оросительная норма в этом варианте водного режима почвы в разные годы изменялась в пределах 1680 - 2700 м3 /га, а суммарная продолжительность поливов - 29,6 - 48,1 ч (таблица 1, рисунки 1, 2, 3). Продолжительность межполивных периодов по годам исследований изменялась от 3 до 18 дней.

Таблица 1 - Число и нормы поливов сои по вариантам водного режима почвы

Предполивная влажность почвы, % НВ Количество поливов Поливная норма, м7га Продолжительность полива, ч Оросительная норма, м3/га Суммарная продолжительность полива, ч

2007 г. 2008 г. 2009 г.

70, Ь = 0,6 м 13 210 3,7 8 210 3,7 8 210 3,7 1680-2700 29,6-48,1

80, Ь = 0,4 и 0,6 м 3 24 95 и 140 1,7 2.5 1 17 95 и 140 1,7 2,5 17 140 2,5 2380 - 3645 42,5-65,1

80, И = 0,6 м 25 140 2,5 17 140 2,5 17 140 2,5 2380 - 3500 42,5-62,5

01. май 11 21 01 июн II 21 01.ИЮЛ 11 21 01.авг II 21 01 сен

Осадки. мЗ/га ижгга 80%нв (Ь 0,4 и 0,6 м) .......Средняя температура воздуха, ОС

ПО

сеткз 70% нв (ь о.б м) 80%НВ(|] 0,6 м) -Относительная влажность воздуха, %

21 01 июл 11

21 01.зн; II 21 01 се»

60 01 май

21 01 июн II

-70%НВ (Ь 0.6 м) -----80%НВ(Ь0,4и0.6м) ......80%НВ(Ь 0.6 м)

Рисунок 1 - Динамика влажности почвы в посевах сои но вариантам режима орошения в 2007 г.

100

600

о

01.май II 21 01 июн II 21 0|.игол ¡Мул-:-:-:-:-! Осадки, мЗ/га

££223 80%НВ (11 0,4 и 0,6 м) .......Средняя температура воздуха. ОС

11 21 01 авг 11 21 01 .сен 555SS70%HB(h 0,6 м) в 80% НЗ (h 0,6 м) -Относительная влажность воздуха, %

21 01 пюл II

21 Ol aar II

21 01 сен

ä

rtioo

60 01 май

21 01 июн (I

550 500-. 450 400 350 300 250 200 150 100 50

--70%НВ|Ь0.6м) -----80% НВ {Ь 0,4 и 0,6 м) ......- 80%НВ<Ь 0,6м)

Рисунок 2 - Динамика влажности почвы в посевах сои по вариантам водного режима в 2008 г.

01.май II 21 Of.moH II Осадки, мЗ/га OZZZ3 80%НВ (h 0,4 и 0,6 м) .......Средняя температура воздуха, (XI

21 0|.июл II 21 01.авг II 21 01 сен SSS5S 70%НВ(h 0,6м) ВШШ 80%HB(h 0,6 м)

-Относительная влажность воздуха, %

-70°/olIB(h 0,6 м)

■ 80%HB(h 0.4 и 0,1. м)

S0%HB(h 0.6 м)

Рисунок 3 - Динамика влажности почвы па посевах сои по вариантам водного режима в 2009 г.

1 1

Во втором варианте поддержание влажности не ниже 80 % НВ до начала ветвления в слое почвы 0,4, затем 0,6 м обеспечивалось проведением 1 - 2 поливов нормой 95 и 17 - 24 поливов нормой 140 м5/га при оросительной норме 2380 - 3645 м3/га. Общая продолжительность поливов составила 42,5 -65,1 ч. Межполивные периоды изменялись от 1 до 13 дней (рисунки 1,2, 3).

Первый полив в третьем варианте с допустимым снижением влажности почвы до 80% НВ в слое 0,6 м в 2003 и 2005 годах был дан 15 мая и 15 июня соответственно, в 2004 г. - 1 июня. Поддержание установленного режима влажности почвы достигалось проведением 17-25 поливов нормой 140 м3 /га с продолжительностью полива 2,5 ч. Оросительная норма в этом варианте опыта изменялась в пределах от 2380 до 3500 м3/га при продолжительности межполивных периодов в пределах 1 - 13 дней (рисунки 1,2,3).

Погодные условия в годы проведения исследований оказывали влияние на сроки прохождения фаз роста и развития, продолжительность межфазных периодов. В 2008 и 2009 гг. пониженные температуры воздуха в фазу ветвления способствовали увеличению её продолжительности по сравнению с 2007 годом на 1 - 6 дней. Разница метеорологических условий в годы исследований сказалась и на продолжительности вегетационного периода растений в целом. В сухом 2007 году полная спелость зерна сои наступила на 5 - 10 дней раньше, по сравнению со средним 2009 и на 9 дней -средневлажным 2008 годом.

Заметные различия в сроках наступления фаз развития сои по вариантам водного режима почвы начинали проявляться с фазы ветвления и составляли I - 2 дня. Полная спелость зерна в варианте поддержания водного режима не ниже 70% НВ в слое 0,6 м наступала на 1 - 3 дня раньше, чем при назначении поливов при 80% НВ с аналогичной глубиной промачивания. В варианте поддержания предполивной влажности 80% НВ и увеличением слоя промачивания почвы с 0,4 до 0,6 м полная спелость зерна относительно варианта с прдполивным порогом 80% НВ (И = 0,6 м) наступила на 2 дня позже.

Внесение минеральных удобрений так же увеличивало продолжительность вегетации сои. Различия в сроках наступления фазы до 1 - 2 суток начинали проявляться с фазы цветения. В варианте с внесением дозы удобрений, рассчитанной на получение 2 т зерна с гектара, полная спелость зерна наступила на 3 - 4 дня раньше, чем в варианте с внесением дозы удобрений на планируемую урожайность 3 т/га и на 6 - 7дней по сравнению с вариантом, рассчитанным на получение 4 т/га зерна .

Для завершения вегетации растениям сои сорта ВНИИОЗ 86 при капельном орошении в варианте поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы ветвления в слое 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м за годы исследований потребовалось 95 - 104 дней при сумме температур воздуха 2285,7 - 2320,7 °С. Это на 10 - 12 дней больше, чем в вариантах с другими водными режимами почвы.

На рост и распространение корневой системы сои существенно влияет предполивной порог влажности почвы и глубина увлажнения, вносимые дозы минеральных удобрений и метеорологические условия.

При поддержании предполивного порога не ниже 70 % НВ в слое 0,6 м накопленная корнями органическая масса составила в среднем за годы 1,43 т/га. Повышение предполивной влажности почвы до 80 % НВ в слое 0,4 м в период посев-ветвление, а затем с увеличение его до 0,6 м увеличивало накопленную за вегетацию корневую массу сои на 0,54 т/га. В одноимённом по предполивному порогу варианте, но с постоянной глубиной (80% НВ, Ь = 0,6 м) увлажнения в течение всего вегетационного периода корневая масса относительно варианта с предполивной влажностью 70% НВ была больше на 0,40 т/га.

Дозы минеральных удобрений также оказывали существенное влияние на формирование корневой системы сои. Так, наименьшее количество корней, 1,56 т/га, было сформировано в варианте внесения дозы удобрений Ы60Р4г,Кзо, рассчитанной на получение урожайности 2 т/га. На фоне внесения МсйРадКдо, рассчитанной на получение 3 т/га зерна, растения сформировали корневую массу в количестве 1,97 т/га. Наибольшее наличие, 2,18 т/га, корневой массы отмечено в варианте внесения максимальной дозы удобрений ЫиоРвоКзо, рассчитанной на получение 4 т зерна с гектара.

В посевах сорта ВННИОЗ 11 в слое 0,6 м масса корней, накопленная за период вегетации, составила в среднем за три года исследований 2,26 т/га, что на 0,29 т/га больше, чем в посевах сорта ВНИИОЗ 86.

Фотосинтез является важнейшим биохимическим процессом, в котором утилизированная, в основном, листовой поверхностью световая энергия превращается в химическую и создает материальную базу для отложения запасов вновь созданного органического вещества, используемого на рост и развитие растений. В наших исследованиях максимальная площадь листьев, 39,98 тыс. м2/га, сформировалась в варианте с влажностью почвы не ниже 80% НВ и переменной глубиной (Ь = 0,4 и 0,6 м) увлажнения почвы, что на 0,2 и 4,5% больше, чем на вариантах с другими водными режимами почвы (таблица 2).

Внесение минеральных удобрений также оказало стимулирующее влияние на формирование ассимиляционного аппарата растений. Из изучаемых сортов максимальное значение ассимиляционной поверхности, 41,64 тыс. м2/га, отмечалось в посевах сорта ВНИИОЗ 11. Аналогичная закономерность отмечалась и при сравнении показателей работы ассимиляционного аппарата -фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза.

Обработка результатов исследований позволила полечить уравнение связи между фотосинтетическим потенциалом (ФП, тыс. м" дней/га) и урожайностью (У, т/га) сои: ФП = 27,516-У2 + 5,122-У + 1777,7 при коэффициенте надежности - 0,92. Тем самым предоставляется возможным с использованием полученного уравнения регрессии планировать структуру посева сои такой, которая за вегетационный период способна сформировать фотосинтетический потенциал на уровне 1898,00 тыс. м" дней/га, достаточный для получения урожайности 2 т/га зерна. Для увеличения продуктивности посевов до 3 т величину фотосинтетического потенциала необходимо повысить до 2040,71, 4 т/га - 2238,38 тыс. м2 дней/га (рисунок 4).

Таблица 2 - Основные показатели фотосинтетической деятельности сои (среднее за 2007-2009 гг.)

Варианты опытов по предполивному порогу (% НВ), дозам удобрений(кг д.в/га), и сортам Урожайность, т/га зерна Максимальная площадь листьев, тыс, м2/га ЧПФ, г/м" сутки ФП, тыс. м5 дней/га

В зависимости от водного режима почвы (ВНИИОЗ 86, 3 т/га)

70, Ь - 0,6 м 2,71 38,16 3,73 1830,67

80, Ь = 0,4 и 0,6 м < 3,64 ' 39,98 4,55 2177,39

80, Ь = 0,6 м 3,19 39,88 4,44 . 2150,97

В зависимости от дозы внесения удобрений (ВНИИОЗ 86, 80% НВ, Ь = 0,4 и 0,6 м)

Н,„Р40К,0 . 2,75 39,64 4,16 2030,29

ИчоРбоК,,« 3,64 39,98 4,55 2177,39

^иЛоК.м) 3,99 40,17 4,81 2323,15

В зависимости от сорта (80% НВ, Ь = 0,4 и 0,6 м, 3 т/га)

.ВНИИОЗ 86 3,64 39,98 4,55 2177,39

ВНИИОЗ11 3,79 41,64 5,59 2495,71

ФП = 27.516У2 + 5,122У + 1777,7 Урожайность, У, т/га

Я2 = 0,9242

Рисунок 4 - Показатели фотосинтетического потенциала посевов сои для формирования различной урожайности (среднее за 2007-2009 гг.)

Полученные в результате исследований данные позволили установить сочетание управляемых факторов роста и развития растений, которое обеспечивает получение 2, 3 и 4 т/га зерна сои (таблица 3).

Из приведённых в таблице 3 данных видно, что сочетание дозы минеральных удобрений Н>0Р 40К-30 с поддержанием режима влажности почвы не ниже 70% НВ в слое 0,6 м обеспечивало получение урожайности на уровне 2 т/га. Отклонение фактической урожайности от запланированной на посеве сорта ВНИИОЗ 86 составило -0,50 %.

Продуктивность сои на уровне 3 т/га обеспечивалась при поддержании поливами влажности почвы не ниже 80% НВ с переменной глубиной активного слоя (Ь = 0,4 и 0,6 м), а также при пердполивных порогах влажности 70 и 80% НВ с внесением доз минеральных удобрений соответственно К,6оР40Кзо, КЛсК^ и М12оР8оК.5о. На фоне поддержания влажности почвы не ниже 70% НВ внесение ^0Рбо1Сю и Н|20Р8оК50 способствовало получению на посевах сорта ВНИИОЗ 86 урожайности с отклонением от программы соответственно на -9,67 и +2,67 %. При сочетании водного режима почвы с влажностью не ниже 80% НВ в слоях 0,4 и 0,6 м и внесением М60Р4оКэо отклонение фактической урожайности от запланированной на посевах двух сортов составило от -8,33 до -5,33. На фоне сочетания Ы90РбоК40, с влажностью почвы не ниже 80% НВ в слое 0,6 м отклонение фактической урожайности от планируемой на сорте ВНИИОЗ 86 составило +6,33%.

Таблица 3 - Сочетание управляемых факторов роста и развития сои для получения запланированной урожайности, ____т/га зерна (среднее за 2007-2009 гг.)_

Урожайность, т/га Отклонение урожайности от запланированной Сочетание факторов

планируемая фактическая т/га % Сорт Предполивная влажность почвы (% НВ) в слое почвы Дозы минеральных удобрений, кгд.в./га ■

2,00 1,99 -0,01 -0,50 ВНИИОЗ 86 70,11=0,6 м ЫбоРадКзо

2,71 -0,29 -9,67 ВНИИОЗ 86 70, И-О.б м МздРбоК«

3,08 ■+(/,08 +2,67 ВНИИОЗ 86 70, Ь=0,6 м N120^80^50

3,00 2,75 -0,25 -8,33 ВНИИОЗ 86 80, Ь=0,4 и 0,6 м ЫбоР4оКИ

3,19 +0,19 +6,33 ВНИИОЗ 86 80, Ь=0,6 м НхДоК«

2,84 -0,10 -5,33 В11ИИОЗ 11 80, Ь=0,4 и 0,6 м ^61)Р<1ОКЗО

3,64 -0,36 -9,00 ВНИИОЗ 86 80, Ь=0,4 и 0,6 м МздРмКзд

3,99 -0,01 -0,25 ВНИИОЗ 86 80, Ь-0,4 и 0,6 м N,,<«50

4,00 3,61 -0,39 -9,75 ВНИИОЗ 86 80,11=0,6 м МцоРдоК;«

3,79 -0,21 -5,25 ВНИИОЗ11 80, И=0,4 и 0,6 м ЫэдРбоКдо

4,22 +0,22 + 5,50 ВНИИОЗ11 80, Ь=0,4 и 0,6 м

Урожайность сои, близкая к 4 т/га зерна, обеспечивалась только при поддержании влажности почвы не ниже 80% НВ с дифференцированной, Ь = 0,4 и 0,6 м, и постоянной в течение вегетации глубиной активного слоя, И = 0,6 м, в сочетании с внесенне минеральных удобрений в дозах соответственно КдоРбоК4о и М^оРбоК.;«). Сочетание удобрения КЛРбоКдо с поддержанием дифференцированной по слоям почвы (0,4 и 0,6 м) влажности не ниже 80% НВ способствовало получению урожайности с разницей между фактической и планируемой на посевах сортов ВНИИОЗ 86 и ВНИИОЗ 11 в пределах -9,00 и -5,25%. Отклонение фактической урожайности от программируемой на уровне 4 т/га на посевах скороспелых сортов ВНИИОЗ 86 и ВНИИОЗ 11 в варианте с поддержанием предполивной влажности почвы не ниже 80% НВ сначала в слое 0,4, а затем 0,6 м и внесении дозы минерального удобрения ^гоРвоК» в среднем за три года исследований составило -0,25 и +5,50% соответственно. В варианте внесения той же дозы удобрений и поддержания в слое почвы 0,6 м влажности не ниже 80% НВ обеспечило получение урожайности с разницей между фактической и планируемой на посевах сорта ВНИИОЗ 86 -9,75%.

Математическая обработка данных по урожайности сои показала, что прибавка по всем изучаемым нами факторам (режим орошения, сорта и дозы удобрений) по показателям НСР0з была существенной.

Анализ динамики урожайности сои показал, что она складывается из характеристики индивидуальной продуктивности и числа сформированных продуктивных растений. Поскольку норма высева сои во всех вариантах опытов была одинаковой и предопределила примерно одинаковую густоту растений, то изменение урожайности по вариантам водного и пищевого режимов почвы обусловливалось исключительно показателями характеристики индивидуальной продуктивности растений. Подтверждается это тем, что на наиболее водообеспеченном варианте с предполивнм порогом влажности почвы 80% НВ и дифференцированным во времени слом про-мачивания на 0,4 и 0,6 м растения сои имели самую высокую индивидуальную продуктивность и слагающие её элементы.

В среднем за годы исследований средняя масса одного растения в этом варианте составила 17,8, масса зерна с одного растения - 7,5 г., масса соломы - 10,3 г., количество бобов на одном растении 33, озернённость среднего боба 1,9 семян/боб, масса 1000 зерен 159 г., а высота прикрепления нижнего боба - 0,12 м.

Улучшение условий минерального питания так же способствовало повышению показателей, относящихся к характеристике структуры урожая.

Из изучаемых сортов в варианте с влажностью почвы не ниже 80% НВ и переменной глубиной увлажнения (И = 0,4 и 0,6 м) внесением минеральных удобрений под урожайность 3 т/га все структурные показатели продуктивности среднего растения были выше на посевах сои ВНИИОЗ 11.

В четвёртой главе «Водопотребление сои при разной урожайности на фоне капельного орошения» отмечается, что суммарное водопотребление в период вегетации этой культуры изменялось в зависимости от режима орошения, величины формируемой урожайности и метеорологических условий. Наибольшее количество воды в среднем за три года, 3924 м3/га, растения сои расходовали в варианте поддержания влажности почвы не ниже

80% НВ при увеличении слоя промачивания почвы с 0,4 до 0,6 м (таблица 4, рисунок 5).

Доля участия поливной воды в структуре водопотребления в варианте поддержания поливами влажности почвы не ниже 80% НВ при увеличении глубины увлажнения с 0,4 до 0,6 м составила 72,3%, атмосферных осадков - 25,4 и почвенной влаги - 2,0%. В варианте с предполивной влажностью 80% НВ и постоянной глубиной увлажнения почвы расход воды растениями уменьшился до 3827 м3/га. Снижение предполивной влажности до 70% НВ с аналогичной глубиной промачивания почвы сопровождалось дальнейшим уменьшением расхода воды растениями до 3143 м3/га.

Таблица 4 Водный баланс соевого поля по вариантам водного режима

Предполивна я влажность почвы. % НВ Оросительная норма Приход влаги от осадков Использование почвенной влаги Суммарное водо-потребление, м3/га

м7га % м7га % м7га %

70, И = 0,6 м 2020 64,4 961 30,5 152 5,1 3143

80, 1т = 0,4 и 0,6 м 2833 72,3 1001 25,4 90 2,0 3924

80, Ь = 0,6 м 2753 72,2 1001 25,8 73 2,3 3827

70% НВ, Ь=0.6 м. Е= 3143 м ''/га

80% НВ (Ь=0,4« 0,6 м) Е= 3924 м'/га

2020

80% НВ (11=0,6 м) Е= 3827 м'/га

2753

Оросительная норма, мЗ/га Осадки. мЗ/га

Использование почвенной влаги. мЗ/га

Рисунок 5 - Структура суммарного водопотребления сои по вариантам водного режима почвы (среднее за 2007-2009 гг.)

Максимальное потребление воды было отмечено в межфазный период «цветение-начало формирования бобов» и в среднем за три года в зависимости от варианта водного режима изменялось от 842 до 1039 м3/га. Наименьшее количество воды, 116 - 113 м3/га, на посевах сои расходовалось в период «посев-всходы».

Обработка экспериментальных данных позволила установить связь суммарного водопотребления (Е, м3/га) с урожайностью (У, т/га) сои, которая описывается уравнением прямолинейной регрессии: Е=617,86-У + 1580,1 при Я = 0,94. Согласно полученным данным, формирование урожайности на уровне 2 т/га обеспечивается при суммарном водопотреблении 2816 ± 300, Зт/га - 3434 ± 300 и 4 т/га - 4051 ± 200.

Среднесуточное водопотребление сои в зависимости от водного режима почвы изменялось от 13,2 - 15,7 в период «посев-всходы» до 47,1 - 54,4 м3/га в межфазный период «цветение-начало формирования бобов». В последующие после цветения межфазные периоды среднесуточные расходы воды снизились до 35,5 - 40,3 м3/га.

Среднесуточное водопотребление сои для формирования урожайности

2 т/га зерна в среднем за вегетационный период составило 33,7, 3 т/га -36,5 и 4 т/га - 37,2 м3/га.

В варианте внесения дозы удобрений рассчитанной на получение урожайности 2 т/га расход воды на 1 °С в среднем за вегетацию растений составил 0,153 с изменением его численных значений от 0,073 в период «посев-всходы» до 0,203 мм/°С в период «цветение-начало формирования бобов». При повышении фона минерального питания до получения урожайности на уровне 4 т/га величина его в среднем за вегетацию увеличилась до 0,171, а максимальное значение в межфазный период «цветение-начало формирования бобов» - до 0,218 мм

Полученные численные значения биоклиматических коэффициентов позволяют с использованием прогноза температуры воздуха прогнозировать водопотребление сои при капельном орошении как в целом за вегетацию, так и по отдельным межфазным периодам с последующим определением сроков проведения поливов и поливных норм.

Одним из важных показателей эффективности использования растениями воды на поле служат затраты её на формирование единицы товарной продукции, т.е. коэффициент водопотребления.

При урожайности на уровне 2 т/га зерна в среднем за три года исследований коэффициент водопотребления составил 1571,5, при урожайности

3 т/га - 1275,7 и 4 т/га - 981,0 м3/т (таблица 5).

Таблица 5 - Коэффициенты водопотребления и затрат оросительной воды ___при разной урожайности сои (среднее за 2007-2009 гг.)___

Планируемая урожайность,

т/га 2М

3,00_

4,00

Суммарное водопотребление, м3/га

3143 3827 3924

Оросительная но|рма, м/га

2020 2753 __2833

Коэффициент водопотребления, м3/т

1571,5 ~

1275,7

981,0

Затраты оросительной воды на 1 т зерна сои, м3/т

1010,0 917,7 708,2

Максимальные затраты поливной воды на образование одной тонны продукции были отмечены в варианте внесения дозы удобрений под урожайность 2 т/га и составили 1010,0 м3/т. В варианте получения урожайности на уровне 3 т/га зерна наблюдалось снижение затрат оросительной воды до 917,7 м3/т. При планируемой урожайности 4 т/га на образование одной тонны продукции было затрачено минимальное количество оросительной воды, которое в среднем за три года составило 708,2 м3 /т.

В пятой главе «Экологическая безопасность и экономическая эффективность производства сои при капельном орошении» рассматриваются основные проблемы, связанные с применением этого способа орошения, в том числе экологические, и возможные пути их нейтрализации:

Ь не пригодность для использования в качестве противозаморозково-го орошения. Решением в этом случае может быть совместное использование капельного орошения с дождеванием, либо сезонная установка противозамо-розковых систем;

Ь на определенных типах почв при использовании не лучшего качества поливной воды возможно увеличение концентрации солей, особенно на границе смоченного контура почвы, влекущее за собой опасность повышения их концентрации до токсичных пределов. Для решения этой проблемы целесообразно по возможности ежегодно смягчать прокладку трассы увлажнителей с таим расчётом, чтобы границы контуров увлажнения не совпадали с предыдущем годом, а также проводить ежегодное рыхление почвы;

Ь ограниченная по применению для орошения отдельных видов культур и, прежде всего, узкорядного посева, низкорентабельных.

По содержанию нитратов и тяжёлых металлов, таких как свинец, кадмий, медь и цинк зерно сои, полученные в наших опытах, отвечало требованиям, предъявляемым к пищевым продуктам.

Экономическую оценку возделывания сои проводили по показателям совокупных затрат, себестоимости товарной продукции, получению чистого дохода и рентабельности его производства при реализации зерна по ценам, сложившимся на начало 2010 года.

В вариантах, обеспечивающих получение 2 т/га зерна, себестоимость 1 тонны составило 9421,8 руб., уровень рентабельности при этом составлял 53,9%. Для получения урожайности зерна на уровне 3 т/га производственные затраты на её возделывание повышались, а себестоимость при этом снижалась до 6297 - 7290,9 руб. при рентабельности 98,9 - 130,2%. В вариантах с урожайностью 4 тонн зерна с гектара уровень рентабельности повышался до 149 - 184,1%, а себестоимость одной тонны зерна при этом снизилась до 5104,4 -5811,1 руб.

ВЫВОДЫ

1. Результаты трёхлетних исследований показали возможность и экономическую целесообразность возделывания сои на светло-каштановых почвах Волгоградской области с использованием капельного орошения. Новая технология орошения отвечает требованиям ресурсосбережения, хорошо согласуется с биологическими особенностями сои и обеспечивает

получение урожайности в зависимости от принятой технологии возделывания на уровне 2, 3 и 4 т/га зерна.

2. Поддержание с помощью капельного орошения влажности почвы не ниже 70% НВ в слое 0,6 м в сочетании с внесением удобрений НЛуКзс, М90Рб0К40 или Ы12оР8оК5о обеспечивает получение урожайности сои в пределах 1,63 - 3,39. Улучшение водного режима почвы за счёт повышения пред-поливной влажности до 80% НВ до фазы ветвления в слое 0,4 с последующим увеличением активного слоя до 0,6 м способствовало повышению урожайности сои на тех же фонах удобрений на 0,68 - 1,69 т/га зерна.

3. Для поддержания рекомендуемых водных режимов почвы обоснованы число, сроки и нормы полива. Поддержание влажности почвы не ниже 70% НВ в слое 0,6 м в сухой по условиям увлажнения год требуется проведение 13 поливов нормой - 210, в средневлажный и средний годы число поливов при капельном орошении нормой 210 м3/га уменьшается до 8. Чтобы поддерживать на посевах сои влажность почвы сначала в слое; 0,4 а затем 0,6 м не ниже 80% НВ в сухой и средневлажный годы необходимо проведение соответственно 3 и 1 поливов кормой 95 м3/га, 24 или 17 поливов нормой 140, а в средний - 17 поливов нормой 140 м /га. Для поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ в слое 0,6 м требуется в средний и средневлажный годы 17 поливов нормой 140, а в сухой - 25 поливов такой же нормой.

4. Установлено сочетание водного режима почвы и доз внесения удобрений, обеспечивающих получение урожайности сои на уровне 2, 3 и 4 т/га зерна. Продуктивность на уровне 2 т/га обеспечивается при водном режиме почвы с предполивным порогом влажности 70% НВ в слое 0,6 м на фоне внесения 1^6оР<юКзо- Получение урожайности 3 т/га зерна возможно при поддержании влажности почвы поливами не ниже 70% НВ в слое 0,6 м и внесении Ы%Р60К.40 или Ы^оРаоК», а также при более высоком предпо-ливном пороге влажности 80% НВ до фазы ветвления в слое 0,4 с последующим увеличением слоя до 0,6 м и внесении М60Р40К30. Такая же урожайность формировалась при предполивном пороге влажности 80% НВ в слое 0,6 м, но внесении более высокой дозы удобрений, М^РбоК^о- Продуктивность посевов сои на уровне 4 т/га связанна с необходимостью поддержания влажности почвы поливами не ниже 80% НВ и дифференцированной глубиной промачивания (0,4 и 0,6 м) на фоне внесения удобрений ЫодРбЛо или М|2г>Р£оК.50. При постоянной глубине контролируемой влажности почвы (0,6 м) такая урожайность формировалась только на фоне внесения МцоРзоКбо-

5. Для каждого уровня урожайности сои установлены показатели фотосинтетической деятельности растений. Урожайность 2 т зерна с га обеспечивается при формировании растениями максимальной площади листьев 39,64 тыс.м2/га, средней за период вегетации чистой продуктивности фотосинтеза 4,16 г/м" сутки и фотосинтетическом потенциале 2030,29 тыс. м2дней/га. Повышение урожайности до 3 т/га возможно при максимальной площади листьев 39,98 тыс.м2/га, средней за период вегетации чистой продуктивности 4,55 г/м2 сутки и фотосинтетическом потенциале - 2177,39 тыс. мгдней/га. Для получения урожайности 4 т/га агрофитоценоз должен сформировать следующие показатели фотосинте-

за: максимальная площадь листьев 40,17 тыс.м2/га, средняя за период вегетации чистая продуктивность - 4,81 г/м2 сутки и фотосинтетический потенциал - 2323,15 тыс. м2дней/га.

6. Установлена закономерность изменения суммарного расхода воды для формирования урожайности на уроне 2,3 и 4 т/га, которая описывается уравнением прямолинейной регрессии Е=617,86У + 1580,1. Первый уровень урожайности сои формируется при суммарном водопотреблении 2816 ± 300 м3/га, второй - 3434 ± 300 м3/га и третий - 4051 ± 200 м3/га.

7. Определены показатели среднесуточного водопотребления и его динамика по межфазным периодам для каждого из рассматриваемых уровней урожайности. Получение 2 т/га зерна обеспечивается при потреблении растениями в сутки в среднем за период вегетации 33,7 м /га. Минимальное его значение для всех уровней урожайности (14,0 - 14,3 м3/га) складывается в период «посев-всходы», а максимальное (47,7 м3/га) в период «цветение-начало формирования бобов». При урожайности 3 т/га среднесуточное водопотребление в среднем за период вегетации, увеличивается до 36,5, а максимальное в тот же межфазный период до 53,1 м3/га в сутки. Чтобы сформировать урожайность сои 4 т/га зерна среднее за период вегетации водопотребление растениями возрастает до 37,2 при максимальном среднесуточном расходе воды 53,7 м3/га в период «цветение-начало формирования бобов».

8. Установлены коэффициенты водопотребления и затраты оросительной воды на формирование единицы товарной продукции для каждого из запланированных уровней урожайности. При урожайности 2 т/га зерна коэффициенты водопотребления и затраты оросительной воды составили соответственно 1571,5 и 1010,0; 3 т/га - 1275,7 и 917,7 и 4 т/га-981,0 и 708,2 м3/т.

9. Определены значения температурных коэффициентов испарения сои на фонах получения различных уровней урожайности. При внесении дозы удобрений рассчитанной на получение урожайности 2 т/га среднее за годы исследований значение биоклиматического коэффициента испарения за период вегетации сои составило 0,153 мм/°С. Минимальное его значение, 0,073 мм/°С, приходилось на период «посев-всходы», а максимальное, 0,203 мм/°С, на период «цветение-начало формирования бобов». В вариантах внесения удобрений, рассчитанных на получение более высокой урожайности 3 и 4 т/га, температурные коэффициенты испарения в среднем за период вегетации составили соответственно 0,169 и 0,171 мм/°С, а минимальные и максимальные их значения сложились одинаковыми и составили 0,073 и 0,075 и 0,217 и 0,218мм/°С.

10. Для завершения вегетации растениям сои сорта ВНИИОЗ 86 при капельном орошении в варианте поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы начало ветвления в слое 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м за годы исследований потребовалось 95 - 104 дня при сумме температур воздуха 2320,7 - 2285,7 °С. Внесение удобрений, рассчитанных на получение более высокой урожайности, также способствовало удлинению вегетационного периода на 3 - 4 дня с суммой среднесуточных температур воздуха 2364,2-2464,1 °С.

11. Улучшение водообеспеченности растений сои оказало влияние на увеличение продолжительности её вегетации с 85 - 94 до 95 - 104 дней при

сумме температур воздуха 2038,2 - 2320,7 °С. Повышение фона минерального питания так же способствовало увеличению продолжительности вегетационного периода сои. В варианте внесения дозы удобрений под урожайность 2 т/га вегетационный период её составил за три года 92 - 100 дней с суммой среднесуточных температур воздуха 2200,8 - 2234,2 °С. Повышение дозы удобрений до уровня, обеспечивающего получение 3 т/га, период вегетации увеличился за годы исследований до 95 - 104 при сумме температур 2285,7 - 2320,7 °С, 4 т/га - 98 - 107 дней, а требуемая сумма температур для завершения вегетации в течение трёх лет изменялась в пределах 2318,7 - 2410,4 °С. Из изучаемых сортов наибольшая продолжительность вегетационного периода, 102 - 113 дней с суммой среднесуточных температур воздуха 2471,9 - 2528,5 °С, отмечалась в посеве сорта ВНИИОЗ 11.

12. Экономические расчеты показывают, что возделывание сои при капельном орошении экономически эффективно. При получении урожайности зерна на уровне 2, 3 и 4 т/га рентабельность производства продукции при оптимизации регулируемых факторов составила 53,9% (2 т/га), 98,9 -130,2% (3 т/га) и 149,5 - 184,1% (4 т/га).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Чтобы при капельном орошении сои в условиях светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья получать урожайность на уровне 2, 3 и 4 т/га зерна необходимо в технологии возделывания её включить следующее сочетание управляемых факторов:

^ для получения урожайности 2 т/га зерна необходимо поддерживать влажность почвы в слое 0,6 м не ниже 70% НВ. Обеспечивается это проведением в зависимости от суммы выпадающих за вегетационный период осадков 8-13 поливов нормой 210 м /га в сочетании с внесением удобрений ИбоРадКзо.

получение урожайности сои на уровне 3 т/га обеспечивается поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы ветвления в слое 0,4 м, а в последующий период вегетации - 0,6 м в сочетании с внесением в почву удобрений ИбоРадКзо. Достигается поддержание такого режима влажности проведением 1 - 3 поливов нормой 95 м3/га (до фазы ветвления) и 17-24 поливов нормой 140 м3/га в последующий период вегетации растений. Под держание такого же водного режима почвы (не ниже 80% НВ) в течение всего вегетационного периода в слое 0,6 м обеспечивается проведением 17 - 25 поливов нормой 140 м3/га на фоне внесения ЫздРбоК«- Минимальное число поливов, 8-13 нормой 210 м /га, но при несколько меньшей урожайности, требуется для поддержания водного режима почвы 70% НВ в слое 0,4 и 0,6 м с внесением минеральных удобрений ЧоРадКзо. По экономическим показателям наиболее предпочтительным оказался вариант орошения с поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ в слое 0,6 м и внесении ^0Р60К.4о-

^ получение 4 т/га зерна обеспечивается поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ последовательно в слое 0,4 и 0,6 м с внесением ^оРбоК« или НгоРвоКзи- а так же при таком же водном режиме почвы (80% НВ) в слое Ь = 0,6 м в сочетании с внесением Ы^оРвоКм.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кружилин, И.П. Капельное орошение сои в Волгоградской области /И.П, Кружилин, А.Г. Болотин, A.A. Бекмаметов,- Вестник АПК.- 2009,-№7.-С. 14-15.

2. Кружилин, И.П. Режим капельного орошения сои на светло-каштановых почвах/ И.П. Кружилин, А.Г. Болотин, A.A. Бекмаметов. Сб. науч. тр. ВГСХА,- Волгоград, 2007. - С. 70 - 78.

3. Кружилин, И.П. Водопотребление сои при капельном орошении/ И.П. Кружилин, А.Г. Болотин, A.A. Бекмаметов// Международная конференция молодых учёных: сб. науч. тр. НВНИИСХ.- 2008.- № 7. - С. 14 - 15.

4. Кружилин, И.П. / И.П. Кружилин, А.Г. Болотин, A.A. Бекмаметов // Плодородие.-2009.-№ 1.- С. 28 - 31.

Подписано в печать 26.11.2010. Формат 60 <841Л6. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 482. Издательско-пол и графический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Бекмаметов, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СОИ (обзор литературных источников).

1.1. Хозяйственное значение, современное состояние производства сои в мире, России и регионе исследований.

1.2. Биологические особенности сои, оценка соответствия их природным условиям Волгоградской области.

1.3. Особенности технологии возделывания сои.

1.4. Способы и режим орошения сои, обоснование направления исследований.

2. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Целевая направленность исследований, вопросы, поставленные к изучению, схема опытов.

2.2. Погодные условия и агротехника возделывания сои.

2.3. Водно-физические и агрохимические свойства почвы опытного участка.

2.4. Система капельного орошения на опытном участке.

2.5. Методика проведения исследований.

3. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ПОДДЕРЖАНИЯ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ.

3.1. Динамика влажности почвы и режим орошения сои.

3.2. Влияние различного водного режима почв и доз удобрений на рост и развитие сои.

3.3. Особенности формирования корневой системы сои при капельном орошении.

3.4. Динамика фотосинтетических показателей сои по вариантам опыта.

3.5. Сочошнпе водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожаев сои при капельном орошении.

3.6. Структура урожая и качество зерна сои при капельном орошении.

4. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СОИ ПРИ РАЗНОЙ УРОЖАЙНОСТИ НА ФОНЕ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ.

4.1. Суммарное водопотребление сои.

4.2. Закономерности среднесуточного водопотребления сои.

4.3. Биоклиматические коэффициенты испарения при разной урожайности сои.

4.4. Коэффициенты водопотребления и удельные затраты оросительной воды на формирование урожая сои.

5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА СОИ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ.

5.1. Экологическая безопасность производства сои при капельном орошении.

5.2. Экономическая эффективность производства семян сои при капельном орошении.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Особенности режимов капельного орошения и водопотребления различных сортов сои на светло-каштановых почвах Правобережья реки Волги"

Актуальность изучаемого направления исследовании. Соя относится к числу древнейших окультуренных человеком растением и ценнейших белко-во-масличных культур. Высокое содержание в зерне сои жира (17 - 26%) в сочетании с наличием до 56% белка делает её исключительно ценной и конкурентоспособной культурой на мировом зернобобовом рынке. При всём этом большое значение имеет и то, что соя, как и другие зернобобовые за счет симбиотической активности синтезирует азот воздуха, оказывая позитивное влияние на плодородие почв.

В Российской Федерации в виду низкой урожайности соя в структуре посевов занимает незначительные площади, изменяющиеся по годам от 400 до 500 тыс. га. Между тем многолетний опыт возделывания сои свидетельствует о возможности получения высоких урожаев этой культуры и необходимости расширения её посевов в ряде регионов, в том числе и на орошаемых землях в Нижнем Поволжье. Орошение сои как и других культур долгие годы было ориентировано, в основном, на полив дождеванием. Однако высокие энергетические затраты на подачу и распыление оросительной воды на поливных угодьях при низких ценах реализации зачастую сводят на нет рентабельность производства её зерна.

В последнее десятилетие в нашей стране всё более широкое распространение получает водосберегающее капельное орошение различных культур, в том числе и сои. Благодаря высокой равномерности подачи воды в почву, аэрированности увлажненных почвенных горизонтов, возможности дозированной подаче раствора удрбрении с поливной водой при капельном орошении создаются идеальные условия для роста и развития сои, активизации ее симбиотической деятельности.

Однако специфика капельного орошения, связанная с локальным увлажнением почвы, появление новых сортов с особенностями роста и развития растений в онтогенезе и более высоким их потенциалом продуктивности определили необходимость проведения наших исследований, направленных на адаптацию этого способа орошения к новым условиям возделывания сои с целью наиболее полной реализации потенциала её зерновой продуктивности.

Исследования проводились в рамках выполнения программы НИР по отделению «Мелиорации, водного и лесного хозяйства» Россельхозакадемии.

Цель научно-производственных исследований сводилась к обоснованию по результатам многофакторного полевого опыта оптимального сочетания управляемых факторов роста и развития сои, обеспечивающих получение урожайности 2, 3 и 4 т/га зерца. Достигалось это определением норм реакции сои на различное сочетание водного и пищевого режимов почвы, направленных на получение планируемых урожаев, а также обоснованием числа и сроков проведения поливов в разные по погодным условиям годы, доз внесения удобрений.

Для достижения поставленной цели были заложены полевые опыты, в задачу которых входило изучение следующих основных вопросов:

1. Определить закономерности формирования урожая сои при различных режимах водного и минерального питания растений с установлением оптимального сочетания этих факторов для получения планируемой продуктивности.

2. Для каждого уровня планируемой урожайности определить потребность различных сортов сои в воде как в целом за период вегетации, так и по отдельным межфазиым периодам, принятых в последующем за основу разработки регламента поливов.

3. Выявить закономерности изменения потребления воды растениями по межфазным периодам, установить взаимосвязь водопотребления с уровнем формируемого урожая и особенностями температурного режима воздуха.

4. Установить динамику биоклиматических коэффициентов испарения при разных уровнях урожайности с последующим использованием их численных значений для управления врдным режимом почвы.

5. Определить динамику основных параметров фотосинтетической деяг. тельности. растений в онтогенезе при разных уровнях формируемой урожайности, которые могут быть использованы для оценки хода формирования планируемого'урожая.

6. Установить показатели структуры и качества урожая сои при разной ее продуктивности.

7. Дать эколого-экономическое обоснование эффективности оптимизации водного режима почвы и доз внесения удобрений для различных уровней урожайности сои.

Научная новизна исследований характеризуется обоснованием оптимального сочетания водного и пищевого режимов почвы, обеспечивающих получение 2, 3 и 4 т/га зерна изучаемых сортов сои. Для каждого из рекомендуемых на получение различной урожайности водного режима почвы обоснован регламент поливов, согласованный с условиями увлажнения вегетационного периода осадками и биологическими особенностями сои, динамикой суточного и интегрального водопотребления. Определены параметры суммарного и среднесуточного водопотребления, фотосинтетической деятельности растений с учётом уровней формируемой урожайности.

Пракпшческая значимость результатов исследований состоит в разработке водосберегающих технологий орошения новых интенсивных сортов сои, позволяющих в сочетании с обоснованными дозами удобрений получать запланированные урожаи- при экономии водных ресурсов и сохранении благоприятной экологической обстановки на орошаемых и прилегающих к ним территориях подзоны светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья.

Реализаиия результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований была проведена на территории ОПХ «Орошаемое» Советского района г. Волгограда на площади 5 га.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований использовались при возделывании сои на капельном орошении Волго-Донского стационара (2007-2009 гг.) в поселке Водный г. Волгограда. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодных годовых отчётах по НИР в ГНУ ВНИИОЗ (2007-2009 гг.), кафедре мелиорации и природообустройства (20072009 гг.), конференции молодых учёных в ФГОУ ВПО ВГСХА (2009 г.), Международной конференции молодых учёных ГНУ НИИСХ (2009 г.), опубликованы в 5 научных работах, в том числе одна статья в рекомендованном ВАК РФ для соискателей ученых степеней журнале «Плодородие».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Нормы реакции сои на различный водный и пищевой режимы почвы с обоснованием их сочетаний, обеспечивающих на системах капельного орошения получение планируемой урожайности в пределах 2-4 т/га зерна;

2. Режимы капельного орошения сои, обеспечивающие поддержание необходимого водного режима почвы в условиях различного по обеспеченности осадками вегетационного периода и уровня планируемой урожайности;

3. Показатели структуры урожая при разных уровнях урожайности сои;

4. Суммарное и среднесуточное водопотребление при разных уровнях уро/кайпости сои на системе капельного орошения.

5. Биоклиматические коэффициенты испарения, использование которых позволяет прогнозировать динамику суммарного водопотребления, формирование дефицита почвенной влаги и сроки проведения поливов сои на системах капельного орошения;

6. Экономическая эффективность и экологическая безопасность возделывания сои при капельном орошении.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 190 страницах компьютерного текста и включает 18 рисунков, 33 таблицы, 27 приложений. Список использованной литературы содержит 154 наименований, в том числе 13 иностранных авторов.