Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование технологии капельного орошения томатов на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии капельного орошения томатов на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья"

004617853 На правах рукописи

Азарьева Инесса Ильясафовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1С ДЕК 2010

Волгоград-2010

004617853

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Сельскохозяйственное водоснабжение и гидравлика» в 2006-2010 гг.

Научный руководитель: член корреспондент РАСХН, доктор

сельскохозяйственных наук, профессор Овчинников Алексей Семенович

Официальные оппоненты: член корреспондент РАСХН, доктор

сельскохозяйственных наук, профессор Бородычев Виктор Владимирович

кандидат сельскохозяйственных наук Кружилин Юрий Иванович

Ведущая организация - ФГНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», г. Новочеркасск

Защита состоится <<Лу »> вЯЯ^ТО' 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д*220. 0СГ8. 01 при Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26, ауд. 214

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

Автореферат разослан <«Н>-ъ /¿А&.уил/ 2010 г. и размещен на сайте http:www.vgsha.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,_

доктор сельскохозяйственных наук С Иванцова Е. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Перспективность капельного способа орошения определяется новыми возможностями улучшения водно-воздушного режима почвы в зоне распространения корневой системы сельскохозяйственных культур, уменьшением площади увлажняемой зоны, что сопровождается снижением потерь влаги на испарение, исключением периферийных потерь воды, что обеспечивает экологическую безопасность производства, и подтверждается современной динамикой его распространения в регионе исследований.

Капельное орошение томатов позволяет существенно повысить продуктивность посевов и получать около 100 т/га плодов стандартного качества. Однако в различных субъектах сельскохозяйственного производства урожайность томатов варьирует в достаточно широком диапазоне, а в среднем для региона в 1,5-2,0 раза ниже потенциальной продуктивности. Это объясняется, в частности, отсутствием научно-обоснованных параметров увлажняемого профиля почвы, необходимых для определения основного элемента технологии капельного орошения - расчетной поливной нормы. Не исследована зависимость оптимальных параметров контура увлажнения от взаимного расположения капельных линий и схемы посева томатов, не обоснованы размеры зон увлажнения при ленточной схеме посева томатов, которая наиболее распространена в регионе. В комплексе это не позволяет стабилизировать эффективность производства томатов при капельном орошении. Не исследована также возможность изменения размеров и геометрии контура увлажнения в зависимости от способа обработки почвы. На решение этих задач были направлены наши исследования.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН (Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» (2006-2010 гг.).

Цель исследований - повышение эффективности капельного орошения томатов за счет обоснования геометрических параметров контура увлажнения и способа обработки почвы, обеспечивающих формирование оптимального водно-воздушного режима в корнеобитаемой зоне и получение до 100 т/га плодов томата с соблюдением требований ресурсосбережения.

В задачи исследований входило решение следующих вопросов:

- установить закономерности изменения геометрических параметров контура увлажнения почвы в зависимости от величины поливных норм и способов обработки ючвы при капельном орошении томатов;

- выявить особенности формирования водного режима почвы в границах контура увлажнения в межполивной период;

- оценить роль основных статей водного баланса в формировании водного режима почвы и установить закономерности водопотребления томатов при капельном орошении;

- изучить особенности роста и эффективность функционирования корневой системы томатов при капельном орошении;

- провести анализ влияния геометрических параметров контуров увлажнения и способов обработки почвы на фотосинтетическую деятельность томатов;

- установить закономерности формирования урожайности томатов в зависимости от размера контура увлажнения и водного режима почвы в корнеобитаемой зоне при разных способах ее обработки;

- обосновать геометрические параметры контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов при разных способах обработки почвы с учетом требований ресурсосбережения и повышения экономической эффективности производства.

Научная новизна. Разработаны мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности технологии капельного орошения томатов, в частности:

-впервые установлены закономерности формирования водного режима почвы в зоне распространения корневой системы томатов и обоснованы геометрические параметры контура увлажнения почвы, при которых обеспечивается получение около 100 т/га томатов товарной продукции и достижение наибольшего экономического эффекта в сочетании с минимальным расходом воды на формирование урожая;

-впервые экспериментально доказана возможность повышения продуктивности и снижения себестоимости томатов за счет внедрения полосного объемного рыхления почвы в зоне увлажнения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- водопотребление и формирование водного режима почвы в границах контура увлажнения при разных способах обработки почвы;

- комплексная оценка регулируемых урожаеобразующих факторов, обеспечивающих при капельном орошении формирование до 100 т/га томатов товарной продукции;

- геометрические параметры контуров увлажнения, позволяющие в сочетании с применением предложенного способа обработки почвы получать до 100 т/га томатов товарной продукции с соблюдением требований ресурсосбережения.

Достоверность результатов исследований подтверждается применением апробированных методик, как в проведении эксперимента, так и при анализе полученного материала, достаточным объемом результатов, которые согласуются с общими представлениями в данной области научных знаний и подтверждаются данными производственной проверки.

Практическая значимость. Обоснованы геометрические параметры контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов и предложен производству способ обработки почвы тяжелосуглинистого гранулометрического состава, которые обеспечивают формирование оптимального водного режима почвы в зоне распространения корневой системы растений и позволяют получить около 100 т/га томатов товарной продукции.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в СПК «СА Бальсановский» Среднеахтубинского района Волгоградской области. Внедрение предложенного способа обработки почвы в сочетании с применением научно-обоснованных параметров контура увлажнения почвы на площади 4 га в 2009 году 6 га в 2010 году позволило дополнительно получить соответственно 110 и 102 тыс.руб./га чистого дохода.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на 4-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (Коломна, 2007), на научно-практической конференции «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, 2008), международных научно-практических конференциях «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия» (Волгоград, 2008), «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства» (Москва, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 225 страницах, в том числе основного текста 134 страницы. Работа содержит 44 таблицы, 32 рисунка, 34 приложения. Список использованной литературы включает 180 источников, в том числе 31 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Научно-производственный опыт и пути повышения эффективности производства томатов» приведен анализ современного состояния вопросов по проблеме интенсификации производства томатов в открытом грунте.

Рассмотрены биологические особенности томатов, изучены вопросы производства этой культуры при капельном орошении. Показан вклад в данное направление российских и зарубежных ученых, в том числе С.С. Литвинова, И.П. Кружилина, М.С. Григорова, A.C. Овчинникова, Б.А. Борисова, Е.А. Ходякова, Ю.И. Кружилина, А.И. Голованова, Ю.В. Кузнецова, A.B. Романовой, Ю.О. Акимова, O.E. Ясониди, Т.А. Сенчукова, М.И. Ромащенко. Анализ опубликованного материала позволил разработать направления исследований по интенсификации производства томатов на почвах с тяжелосуглинистым гранулометрическим составом за счет оптимизации геометрических параметров контура увлажнения при капельном орошении и разработки способов обработки почвы, направленных на создание водно-воздушного режима почвы, приемлемого для культуры.

Во второй главе «Программа экспериментальных исследований» изложена программа и условия проведения исследований, отражена методическая база реализации полевых и лабораторных экспериментов.

Экспериментальная часть работы выполнена в 2006-2008 годах в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области. В опытах использована наиболее распространенная в регионе ленточная схема посева томатов (1,0Х0,4><0,24м), к которой на два ряда растений приходится одна капельная линия. На участке ежегодно закладывался двухфакторный полевой опыт по методу факториаль-ного эксперимента. Фактор А представлен размерами контуров увлажнения, которые дифференцировали изменением поливных норм. В качестве шага дифференцирования уровней опыта принят объем воды, подаваемый на участок за один час - 30 м3/га и соответствующее этому приращение размеров контура увлажнения: вариант AI - полив нормой 100 м3/га, обеспечивающей максимальную глубину промачивания h = 0,45. м и диаметр профиля d = 0,40 м; вариант А2 - полив нормой 130 м3/га, обеспечивающей глубину промачивания h = 0,50 м и диаметр профиля d = 0,60 м; вариант A3 -полив нормой 160 м3/га, обеспечивающей глубину промачивания h = 0,60 м, d = 0,75 м; вариант A4 - полив нормой 190 м3/га, обеспечивающей глубину промачивания h =

0,65 м, d = 0,80 м; вариант А5 - полив нормой 220 м3/га, обеспечивающей глубину промачивания h = 0,70 м, d = 0,85 м. Фактор В представлен способом обработки почвы в предпосевной период: вариант В1 - базовый способ обработки почвы; вариант В2 -базовый способ обработки, дополненный проведением полосного объемного рыхления почвы в зоне увлажнения.

Базовый способ обработки почвы включал комплекс наиболее распространенных мероприятий, последовательно применяемых в регионе при возделывании томатов: двукратное дискование, зяблевая вспашка на глубину гумусового горизонта, покровное боронование, сплошная культивация и предпосевное фрезерование почвы. Опыты проводили с безрассадными томатами гибрида Пик Райп 748. Посев проводили во второй декаде мая нормой, обеспечивающей формирование 60 тыс./га плодоносящих растений. Удобрения вносили дозой NnoPeoKiso, рассчитанной на получение планируемой урожайности томатов 100 т/га. Поливы проводили для поддержания пред-поливного порога влажности почвы 80 % HB в активном слое.

На всех вариантах опьгга почвенные и гидрологические условия были идентичными. Учетная площадь единичной делянки по фактору А и по фактору В - 250 м2. Гранулометрический состав почвы определяли по методике H.A. Качинского (1970 г.), плотность сложения - методом режущего кольца, наименьшую влагоемкость - методом заливаемых площадок, содержание минеральных элементов в почве - стандартными методами (ГОСТ 26205, ГОСТ 26951-86). Влажность почвы определяли термостатно -весовым методом (ГОСТ 20915-75), а также контролировали при помощи тен-зиометров.

Почва опытного участка светло-каштановая, тяжелосуглинистая. Ее агрохимические и водно-физические свойства типичны для рассматриваемой почвенной подзоны: плотность сложения в пахотном слое 1,23-1,27 т/м3, наименьшая влагоемкость -26,2-26,9 % от массы сухой почвы, содержание подвижного фосфора 27,4-31,2 мг/кг, обменного калия 255-297 мг/кг, легкогидролизуемого азота 25,4-32,1 мг/кг почвы.

По совокупности гидротермических показателей вегетационного периода томатов 2006 год характеризуется как засушливый, 2007 год - влажный. Вегетационный период томатов в 2008 году по метеопоказателям близок к среднемноголетним значениям.

В третьей главе «Особенности формирования водного режима почвы при капельном орошении томатов» установлены закономерности изменения геометрических

параметров контура увлажнения почвы в зависимости от поливной нормы и способа обработки почвы, выявлены особенности формирования водного режима почвы в границах контура увлажнения в межполивной период, проведена оценка роли основных статей водного баланса в формировании водного режима почвы.

Основой проведения исследования явилась модель контура увлажнения почвы, который формируется при проведении капельного полива. Модель дифференцирована по степени увлажнения почвы после полива в функции расстояния от точки увлажнения (рис. 1). Модель сознательно упрощена и во внимание принимались состояния переувлажненной, оптимально увлажненной и недостаточно увлажненной почвы.

Расстояние от оси увлажнения, м __

1x1" 30на> в К0ТОР0И состояние почвы 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5^ изменяется от переувлажненной

к оптимальной влажности; Г~Т1- зона, в которой влажность почвы в течение межполивного периода оптимальна для растений;

□ - зона, в которой состояние почвы изменяется от оптимальной влажности к влажности, когда вода труднодоступна растениям; аш - интервал влажности почвы в

70-86 г

соответствующен зоне; над чертой -после полива, под чертой - перед проведением очередного полива, % НВ

Рисунок 1. - Распределение влаги в контуре увлажнения при капельном орошении томатов (полив нормой 190 м7га на участках с проведением полосного рыхления почвы в зоне увлажнения)

Измерения влажности почвы в поперечном сечении полосы увлажнения при капельном орошении как после проведения полива, так и перед проведением следующего показали, что распределение влаги по профилю почвогрунта зависит от поливной нормы и способа обработки почвы. Анализ экспериментального материала (табл. 1) позволил установить, что при проведении частых поливов малыми поливными нормами (в опыте - 100 м3/га) доля площади зон с биологически оптимальным уровнем влагосодержания до и после полива одинакова. Это не значит, что границы зон с различным уровнем увлажнения не изменяются. Например, зона с избыточным уровнем увлажнения вследствие потери части влаги на испарение и транспирацию переходит -

Таблица 1 - Параметры влагосодержания контура увлажнения в зависимости от нормы полива и способа обработки почвы (среднее за 2006-2008 гг.)

Поливная норма, м /га Зона контура увлажнения, % от площади сечения полосы увлажнения з* 3 8у = (А+В)-В,

После полива Перед поливом

А В С в, с,

Базовый способ обработки почвы

100 8,3 20,9 70,8 20,9 79,1 1,0 8,3

130 8,4 25,0 66,7 22,8 77,2 0,9 10,4

160 12,5 31,3 56,3 25,0 75,0 0,8 18,8

190 14,6 35,4 50,0 31,3 68,8 0,8 18,8

220 14,6 45,8 39,6 31,3 68,8 0,7 29,2

С полосным объемным рыхлением в зоне увлажнения

100 8,4 20,8 70,7 20,8 79,2 1,0 8,3

130 8,3 25,1 66,6 22,9 77,1 0,9 10,4

160 12,6 31,2 56,4 29,2 70,8 0,9 14,6

190 14,7 33,3 52,1 33,3 66,7 1,0 14,6

220 14,6 41,7 43,8 41,7 58,3 1,0 14,6

Примечание: А - зона контура увлажнения с избыточным содержанием влаги после полива; В — зона с биологически оптимальным уровнем влагосодержания; С- зона с недостаточным содержанием влаги после полива; В/ - зона контура увлажнения с биологически оптимальным уровнем влагосодержания перед проведением полива; С, -зона с недостаточным содержанием влаги перед поливом.

в состояние с оптимальным уровнем влагосодержания, а периферийные участки иссушаются до состояния, соответствующего влажности устойчивого завядания.

При повышении поливной нормы до 130 м3/га коэффициент, характеризующий соотношение площади зон с оптимальным влагосодержанием до и после полива снижался и составил 0,9, при норме полива 160-190 м3/га - составил 0,8, а при поливах нормой 220 м3/га - не превышал 0,7.

Исследованиями установлено, что увеличение поливной нормы сопровождается увеличением продолжительности межполивного периода и усилением перераспределения зон с различной степенью увлажнения, существенным изменением их площади и места расположения. Происходит это за счет роста числа участков, расположенных на периферии контура увлажнения и характеризующихся содержанием влаги,

близкой к нижнему порогу биологически оптимального уровня. В результате физического испарения почвенной влаги и транспирации растений в течение межполивного периода эти участки переходят в состояние с неблагоприятным для культуры водным режимом почвы. В таблице 1 приведены значения доли, которую занимает зона перехода состояния почвы с биологически оптимальным уровнем влагосодержания после полива к состоянию с дефицитным влагосодержанием перед проведением следующего полива, которые возрастали пропорционально увеличению поливной нормы. Предложенная технология обработки почвы, включающая полосное объемное рыхление в зоне увлажнения, позволяет на 4,2-14,6 % снизить долю почвенных участков в контуре увлажнения, водный режим в которых изменяется от биологически оптимального после полива к дефицитному перед проведением следующего.

В таблице 2 приведены данные, из которых видно, что способ обработки почвы оказывает влияние и на соотношение геометрических параметров контура увлажнения. При проведении полосного объемного рыхления, глубина промачивания почвы превалирует над максимальным размером диаметра профиля увлажнения.

Таблица 2 - Геометрические параметры контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов (среднее за 2006-2008 гг.)

Поливная норма, м3/га Фактические размеры контура увлажнения почвы

Базовый способ обработки почвы С полосным объемным рыхлением в зоне увлажнения

Диаметр профиля увлажнения, (1, м Глубина профиля увлажнения, h, м Диаметр профиля увлажнения, (1, м Глубина профиля увлажнения, h, м

100 0,40 0,45 0,40 0,50

130 0,60 0,50 0,50 0,60

160 0,75 0,60 0,55 0,65

190 0,80 0,65 0,60 0,70

220 0,85 0,70 0,65 0,75

Представленные выше особенности формирования водного режима почвы в профиле увлажнения описаны для цикла, начинающегося проведением полива и заканчивающимся моментом, когда вновь необходимо назначить полив. Нашими опытами установлено, что динамика иссушения почвы возрастает пропорционально увеличению биологической массы посева и достигает максимума в фазу плодообразования (табл. 3). Для поддержания предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ в этот период -

Таблица 3 - Водопотребление и поливной режим безрассадных томатов при капельном орошении (среднее за 2006-2008 гг.)

Способ обработки почвы Поливная норма, м3/га Количество поливов Среднесуточное водопотребление, м3/га Биоклиматические коэффициенты, мм/°С Суммарное водо-потреб-ление, м3/га Оросительная норма

плодо-обра-зова-ние заве-гета-цион-ный период плодо-обра-зова-ние за ве-гета-цион-ный период плодо-обра-зова-ние за ве-гета-цион-ный период м3/га %к суммарному водопо-требле-нию

Базовый способ обработки почвы 100 8-9 29-39 47,4 34,9 0,186 0,160 5080 3397 66,9

130 6-8 23-31 48,5 35,4 0,195 0,164 5200 3467 66,7

160 5-7 27-20 50,3 36,3 0,205 0,171 5460 3703 67,8

190 4-6 17-23 51,3 36,7 0,206 0,172 5500 3740 68,0

220 4-5 15-20 52,7 37,3 0,212 0,173 5490 3797 69,2

С полосным объемным рыхлением в зоне увлажнения 100 9-10 30-41 48,3 35,5 0,193 0,165 5180 3530 68,1

130 7-9 23-33 49,4 36,0 0,200 0,170 5300 3597 67,9

160 6-7 21-28 51,0 36,7 0,209 0,175 5600 3863 69,0

190 5-7 18-25 52,7 37,2 0,214 0,178 5790 3993 69,0

220 4-6 16-21 52,9 37,4 0,214 0,177 5720 4017 70,2

потребовалось провести 4-10 поливов с интервалом в 1-3 суток. Такая интенсивность поливного режима сохранялась в первые две декады плодоношения.

Динамика влажности почвы в опытах хорошо согласуется с особенностями во-допотребления томатов. В фазу плодообразования и начала плодоношения среднесуточное водопотребление (47,4-52,9 м3/га) и биоклиматические коэффициенты (0,1820,214 мм/°С) томатов достигали максимальных за вегетационный период значений.

Для поддержания порога предполивной влажности почвы 80 % НВ за вегетационный период требовалось провести 29-41 поливов нормой 100 м3/га, 20-28 поливов нормой 160 м3/га и 17-25 поливов по 190 м3/га.

В среднем за годы исследований суммарное водопотребление томатов находилось в пределах 5080-5790 м3/га, а при формировании урожайности 100-110 т/га достигало 6000 м3/га. Из таблицы 3 видно, что объем оросительной воды, поданной на орошаемый участок за вегетационный период томатов повышается с увеличением поливной нормы. Однако по отношению к суммарному водопотреблению на всех вариантах опьгга затрачивались сравнительно равные доли оросительной воды (66,7-70,2 %). Следует учитывать, что часть оросительной воды расходуется в зону контура увлажнения, водный режим почвы в которой изменяется от оптимального для культуры после полива к дефицитному перед проведением следующего (табл. 4).

Таблица 4 - Распределение оросительной воды, подаваемой за один полив, по зонам контура увлажнения почвы (в среднем за 2006-2008 гг.)

Поливная норма, м3/га Базовый способ обработки почвы С проведением полосного объемного рыхления

Я, м3/га 5,% Я, м3/га 5,%

100 72 72,2 71 71,3

130 86 65,9 88 67,3

160 99 61,8 102 64,0

190 111 58,4 121 63,7

220 118 53,7 143 65,0

лажнения, содержание влаги в которой остается оптимальной для томатов в течение межполивного периода; <5 - доля поливной воды, % от поливной нормы, израсходованной в зону контура увлажнения, содержание влаги в которой остается оптимальной для томатов в течение межполивного периода

Доля оросительной воды, расходуемой в зону, содержание влаги в которой остается оптимальной для томатов в течение межполивного периода, снижается с 71,372,2 % при поливе нормой 100 м3/га до 53,7-65,0 % при поливе нормой 220 м3/га.

В четвертой главе «Особенности развития и продуктивность томатов при капельном орошении» представлены результаты анализа влияния геометрических параметров контура увлажнения и способа обработки почвы на фотосинтез томатов и коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза, установлены закономерности роста, развития и формирования урожайности томатов.

Исследованиями установлено (рис. 2):

- водный режим почвы в разных зонах контура увлажнения оказывает определяющее влияние на динамику формирования и распределение корневой системы томатов;

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Расстояние от оси увлажнения, м I 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

! 4 40 40 12

14 56 N5 а- • 56 14 691 14

20 69 5? 1 г, 74 20

43 4«) днИ 52 49 ¥

й. 24 2.1 54 23 25» 41

I мЙ 12 25. 12 щ

Г Ч'Я ]1 "У 1 ш

|- зона, в которой состояние почвы изменяется от переувлажненной к оптимальной влажности;

| - зона, в которой влажность почвы в течение межполивного периода оптимальна для растений;

г г - зона, в которой состояние почвы 1—1 изменяется от оптимальной

влажности к влажности, когда вода труднодоступна растениям;

49 - масса сухих корней культуры в ячейке поперечного сечения полосы увлажнения, кг/га

Рисунок 2. - Распространение корневой системы в почве при капельном орошении томатов (полив нормой 190 м'/га на участках с проведением полосного объемного рыхления в зоне увлажнения, фаза плодоношения)

- с наибольшей плотностью корневая система томата размещается в зонах, где влажность почвы перед проведением очередного полива выше 70 % НВ. В пределах этой зоны в ячейках размером 0,1*0,1 м формируется в среднем от 40 до 100 кг/га сухих корней;

- на участках зоны контура увлажнения, где влажность почвы изменяется в пределах от 70-90 % НВ после полива до 60-68 % НВ перед проведением очередного полива плотность размещения корней томата в почве снижается и не превышает 12-69 кг/га сухой массы.

Повышение поливной нормы, за счет чего в опытах обеспечивалась дифференциация геометрических размеров контура увлажнения, сопровождалось увеличением корневой массы томатов (табл. 5).

Таблица 5 - Продуктивность томатов при капельном орошении (среднее за 2006-2008 гг.)

Масса сухих корней КЕ £ 1 В 1 В 1 и1 § * II § О к за •е* о >■».. со •о* о л а ¡§ & а Сухая биомасса посева, т/га Среднесуточный прирост сухой биомассы в период плодоношения, кг/га в сут. 5 Продуктивность фотосинтеза, г/м2 в сут. Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза

Способ обработки почвы Поливная норма, м3/га кг/га прибавка на каждый добавочный м3 воды, кг/м3 с га Фотосинтетический потеши посева, тыс. мгдней/га Урожайность, т/га

100 1221 - 5,5 7,94 76,2 1980 4,01 0,37 54,28

Базовый 130 1398 5,9 5,5 9,09 86,5 2152 4,22 0,36 62,61

способ обработки почвы 160 1618 7,3 5,5 10,52 95,4 2398 4,38 0,35 71,39

190 1840 7,4 4,9 10,86 90,9 2416 4,48 0,32 64,68

220 2080 8,0 4,3 11,02 89,1 2401 4,58 0,30 57,91

С полос- 100 1218 - 5,8 8,28 78,3 2042 4,05 0,38 59,22

ным объ- 130 1397 6,0 5,7 9,36 88,0 2184 4,28 0,38 67,81

рыхлени- 160 1740 11,4 5,8 11,83 104,2 2633 4,49 0,38 89,53

ем в зоне увлажне- 190 2000 8,7 5,7 13,40 113,7 2883 4,64 0,37 95,96

ния 220 2295 9,8 4,8 13,31 108,5 2740 4,84 0,35 84,84

При увеличении поливной нормы со 130 до 160 м3/га на каждый добавочный кубометр поливной воды масса сухих корней посева возрастала, в среднем, на 7,3 кг/м3 с га при базовом способе обработки почвы и на 11,4 кг/м3 с га при обработке по предлагаемому способу. При увеличении поливной нормы со 160 до 190 м3/га эти значения соответственно составили 7,4 и 8,7 кг/м3 с га, а при повышении поливной нормы со 190 до 220 м3/га - 8,0 и 9,8 кг/м3 с га. Таким образом, при обработке почвы по предлагаемому способу прирост корневой массы томатов активизируется.

Исследования показали, что при увеличении поливной нормы коэффициент продуктивности (отношение массы надземной части растения к массе корней) корне-

вой системы томата имеет определенный отрезок стабильности, после которого снижается. На участках с базовой системой обработки почвы наибольший коэффициент продуктивности корневой системы томата, 5,5, отмечен при поливе нормами 100-160 м3/га. На участках, где применяли полосное объемное рыхление в увлажняемой зоне, максимальный коэффициент продуктивности корневой системы томата сохранялся на уровне 5,7-5,8 при поливе нормами 100-190 м3/га. В результате, наибольшая масса органического вещества, 13,3-13,4 т/га, за вегетационный период была накоплена на участках, где почву обрабатывали по предложенному способу, а поливы проводили нормой 190-220 м3/га. Это на 2,4-3,3 т/га больше, чем при обработке почвы по базовой технологии. От 35 до 45 % сухого вещества посевы томата накапливали за период плодоношения. При этом, наибольшей динамикой накопления сухого вещества в период формирования урожая (фаза плодоношения), характеризовались варианты, где поливы проводились нормой 160 м3/га в сочетании с базовой технологией обработки почвы (в среднем, 95,4 кг/га в сут.) и нормой 190 м3/га- в сочетании с предложенным способом обработки почвы ( в среднем, 113,7 кг/га в сут.).

Анализ экспериментального материала показал, что увеличение интенсивности накопления органической массы посевами томата, происходит за счет активизации развития ассимиляционного аппарата. Наибольший фотосинтетический потенциал, 2,88 млн. м2 дней/га посевами томата был сформирован и реализован при использовании предложенного способа обработки почвы в сочетании с проведением поливов нормой 190 м3/га.

Опытные данные свидетельствуют о возможности реализации до 30-38 % накопленной посевами органической массы в урожае томатов. Наибольший коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза, 0,36-0,38, обеспечивается при проведении поливов нормой 100-130 м3/га. Внедрение предложенного способа обработки почвы позволило сохранить коэффициент хозяйственной эффективности на уровне 0,37-0,38 при проведении поливов нормой 160-190 м3/га. Это обеспечило формирование наибольшей в опыте урожайности посева, которая в среднем составила 95,9 т/га, а в 2006 и 2007 гг. достигала 108,8-109,5 т/га.

Для оценки значимости регулируемых в опыте факторов в формировании урожая томатов нами было проведено исследование многомерной линейной модели вида: У~а-Х1+Ь-Х2+с-Хз+(1-Х4, где У; - урожайность томатов, т/га. Исследовалось влияние следующих факторов: X! 2 ~ максимальные размеры контура увлажнения в вертикаль-

ном и горизонтальном сечении, м, Х3 - скважность почвы в границах профиля увлажнения, %, Х4 - доля зоны в площади поперечного сечения контура увлажнения с переходным состоянием от оптимального уровня влагосодержания после полива до дефицитного уровня влагосодержания перед проведением очередного полива («переходная» зона). В таблице 6 представлены результаты оценки, свидетельствующие, что урожайность томатов в эксперименте наиболее тесно коррелировала с максимальным размером контура увлажнения в горизонтальном сечении (И^ =0,92) и долей площади «переходной» зоны в контуре увлажнения (ЯЧ1СТ =0,87).

Таблица 6 - Результаты анализа влияния факторов на продуктивность томатов при капельном орошении

Множественный Я Значимость оценки Р Стандартная ошибка оценки Частные корреляции

х, х2 Х3 Х4

0,82 <0,05 3,9 0,75 0,92 0,78 0,87

Таким образом, результаты вариационного анализа подтверждают влияние особенностей распространения влаги в контуре увлажнения, заключающихся в существовании и динамичном трансформировании «переходной» зоны, на продуктивность томатов.

В пятой главе «Обоснование параметров контура увлажнения и способа обработки почвы при капельном орошении томатов» на основании обобщения результатов экспериментальных исследований обоснованы геометрические параметры контура увлажнения и способ обработки почвы при капельном орошении томатов по критериям продуктивности, водосбережения и инвестиционной привлекательности производства.

На рисунке 3 представлены кривые, из которых видно, что наибольший уровень продуктивности томатов при базовой технологии обработки почвы не превышает 75 % урожайности томатов, полученной на участках опытного поля, где проводили полосное объемное рыхление зоны увлажнения.

Исследованиями разработаны математические модели, решение которых позволяет обосновать геометрические параметры контура увлажнения почвы при базовом и предложенном способе обработки почвы. Модели, класса регрессии, представлены выражением вида: Кг=Х 1+Х2+ХЗ+Х4+Х12+Х23+Х42+Х2-Х1+Х2-Х4, с соответствующими эмпирическими коэффициентами для каждой переменной (табл. 7).

Обозначения: тт;„ - минимальная в опыте поливная норма (100 м3/га), Утах - максимальный уровень продуктивности посева, т/га.

Рисунок 3. - Динамика продуктивности томатов при изменении поливной нормы

Таблица 7 - Параметры зависимости урожайности и коэффициента водопотребления томатов от геометрических размеров профиля увлажнения почвы

при капельном орошении

Кг Уровень фактора Переменная

XI | Х2 | ХЗ | Х4

Урожайность, т/га Главные члены

0 (свободный член) 116

1 742,55 -457,65 -5,76 25,24

2 -2216,78 -648,39 0 0,22

Взаимодействие

Уровень взаимодействия Х1хХ2 Х2хХ4

1 3021,46 -43,29

Коэффициент водопотребления, м3/т Главные члены

0 (свободный член) 67

1 -443,3 153,8 4 -16

2 1148,4 341,1 0 -0,09

Взаимодействие

Уровень взаимодействия Х1хХ2 Х2хХ4

1 -1469 25

Здесь Кг - критерий, значение которого оптимизируется в среде с заданными параметрами, XI - глубина профиля промачивания (максимальный вертикальный размер), м, Х2 - диаметр профиля промачивания (наибольший горизонтальный размер), м, ХЗ - скважность почвы в границах профиля увлажнения, Х4 - доля «переходной» зоны в границах профиля увлажнения, %.

В моделях учитывается нелинейность зависимости урожайности и коэффициента водопотребления томатов от максимальной глубины промачивания в профиле увлажнения, от его диаметра и доли площади зоны почвы в профиле, в которой вода после полива содержится в доступной форме, а перед проведением очередного полива - в трудно доступной для растений форме. Коэффициент детерминации зависимостей 0,96-0,98.

Полученные уравнения имеют определенное множество решений даже при ограничении диапазона варьирования переменных условиями, в которых проводился полевой эксперимент. Однако, очевидно, что при наибольшей глубине промачивания почвы максимальный диаметр профиля увлажнения не может быть наименьшим. Эти параметры, равно как и доля «переходной» зоны профиля увлажнения взаимосвязаны и в среде с заданными параметрами зависят от поливной нормы.

Исследованиями установлены взаимосвязи между размерами профиля увлажнения и долей площади «переходной» зоны в контуре увлажнения для светло-каштановых почв тяжелосуглинистого гранулометрического состава. При использовании базового способа обработки почвы взаимосвязи описываются следующими математическими выражениями: Х4=4,86-е2'81 (Х1Х2), причем Х1= 1.55Х22 - 1,34 X2+0,74. Коэффициент детерминации приведенных зависимостей 0,95-0,97, что свидетельствует об определенной стабильности геометрических параметров профиля увлажнения для почвы с одинаковыми водными и физическими свойствами.

При использовании полосного объемного рыхления почвы в границах профиля увлажнения математическое описание взаимосвязей выразится в следующей форме: Х4 = -1477,6(Х1-Х2)3+1447,9( Х1-Х2)2 - 424.07-Х1-Х2 + 47,0, причем XI = -1,458-Х2? + 2,29-Х2-0,18. Коэффициент детерминации приведенных зависимостей 0,96-0,97.

С учетом приведенных взаимосвязей получение около 100 т/га плодов томата при минимальных затратах воды на формирование урожая, 61,8 м3/т, возможно, если на фоне предложенного способа обработки почвы (с проведением полосного

объемного рыхления зоны увлажнения) будет сформирован контур увлажнения с параметрами: наибольшая глубина промачивания почвы h = 0,70 м, наибольший диаметр контура увлажнения d = 0,60 м, доля «переходной» (от состояния с оптимальным для растений уровнем влагосодержания после полива к дефицитному перед проведением следующего) зоны, Sv < 14,6 %.

Этим же обеспечивается наибольшая привлекательность потенциальных инвестиционных проектов. При расчетной площади 4 га за расчетный период 3 года обеспечивается получение свыше 3 млн. руб. чистого дисконтированного дохода, индекс доходности дисконтированных затрат составляет 2,02, а срок окупаемости вложений в проект не превышает 1 года.

ВЫВОДЫ

1. Капельное орошение при создании определенных условий и соблюдении агротехнических требований возделывания позволяет в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья гарантированно получать до 100 т/га томатов. Для этого необходимо оптимизировать геометрические параметры контура увлажнения, в частности, при ленточном способе посева томатов и создать условия для формирования благоприятного водно-воздушного режима почвы в корнеобитаемой зоне.

2. Экспериментально подтверждено существование в границах контура увлажнения зон, содержание влаги в которых после полива неодинаково. Количественно дифференцированы участки контура увлажнения, содержание влаги после проведения полива в которых больше наименьшей влагоемкости (избыточное увлажнение), в пределах 70-100 % НВ (оптимальное увлажнение) и меньше 70 % НВ (недостаточное увлажнение).

3. Установлено, что поливная норма и способ обработки почвы в среде с однородными условиями (предполивной уровень влагосодержания, тип, гранулометрический состав и водно-физические свойства почвы, взаимное расположение капельных линий, расходно-напорная характеристика капельных водовыпусков, давление в системе и др.) являются основными факторами, определяющими геометрические параметры контура увлажнения. При обработке малогумусной почвы с тяжелосуглинистым гранулометрическим составом по базовому способу и поддержании уровня предполивной влажности 80 % НВ наибольшая глубина промачивания почвы в пределах 0,45 м обеспечивается

при проведении поливов нормой 100 м3/га, в пределах 0,50 м - при проведении полив нормой 130 м3/га, в пределах 0,60 м - 160 м3/га, 0,65 м - 190 м3/га, 0,70 м- 220 м3/: Максимальный диаметр контура увлажнения соответственно возрастает с 0,40 м п проведении поливов нормой 100 м3/га до 0,60 м при поливной норме 130 м3/га, до 0,75 - при норме 160 м3/га, до 0,80 м - 190 м3/га, 0,85 м - при норме 220 м3/га. При обработ почвы по предложенному способу, с включением полосного объемного рыхления поч! в зоне увлажнения, и проведении поливов нормой 100 м3/га наибольшая глубина npov чивания почвы, h, составляет 0,5 м, а диаметр контура увлажнения, d, - 0,40 м, при г ливной норме 130 м3/га h=0,6 м, d=0,50 м, при норме 160 м3/га h = 0,65 м, d=0,55 м, п норме 190 м3/га h=0,70, d= 0,60 м, при норме 220 м3/га h=0,75 м, d=0,65 м.

4. В межполивной период интенсивность расходования влаги в контуре увла нения не равномерна и определяется, преимущественно, развитием и распространен» корневой системы растений в посевах. Расход влаги в периферийной части контура у лажнения приводит к переходу определенной доли увлажняемой почвы от состояния оптимальным уровнем влагосодержания (влажность почвы в пределах 70-100 % HB) состоянию с дефицитным уровнем влагосодержания (влажность почвы менее 70 % HB).

5. Установлено, что доля площади контура увлажнения, влажность почвы в к торой переходит от оптимального для растений уровня после полива к недостаточно; перед проведением следующего, возрастает пропорционально увеличению полив» нормы. В случае, если обработка почвы проводится по базовому способу, в средне значения этой доли увеличиваются с 8,3 % при поливной норме 100 м3/га до 18,8 % ir, поливной норме 160 м3/га и до 29,2 % при поливной норме 220 м3/га. При обработ почвы по предложенному способу, с включением полосного объемного рыхления 30i увлажнения, значения доли возрастают с 8,3 % при поливной норме 100 м3/га до 14,6 при поливной норме 160-220 м3/га.

6. В природных условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижне Поволжья суммарное водопотребление томатов при капельном орошении достига 5080-5790 м3/га. Исследованиями подтверждено, что суммарное водопотребление том тов возрастает пропорционально увеличению продуктивности посева. При увеличен] урожайности томатов с 60 до 100 т/га суммарное водопотребление возрастает с 508 5200 м3/гадо 5600-5790 м3/га.

7. Основными приходными статьями баланса почвенной влаги на орошаемых участках в природных условиях региона исследований является поступление атмосферных осадков (до 39,5 % от суммарного водопотребления) и оросительная вода (57,9-76,1 % от суммарного водопотребления). Доля оросительной воды, расходуемой в ту часть контура увлажнения, содержание влаги в которой остается оптимальным для растения в течение межполивного периода, сокращается с 72,2 % при проведении поливов нормой 100 м3/га до 53,7 % при поливной норме 220 м3/га. При обработке почвы с проведением полосного объемного рыхления в зоне увлажнения эта доля сокращается соответственно с 71,3 до 63,7%.

8. С наибольшей плотностью корневая система томата размещается в зонах, где влажность почвы в течение межполивного периода находится в оптимальном для растений диапазоне. В пределах этой зоны в ячейках размером 0,1 *0,1 м формируется в среднем от 40 до 100 кг/га сухих корней. На участках зоны контура увлажнения, где влажность почвы изменяется в пределах от 70-90 % НВ после полива до 60-68 % НВ перед проведением очередного полива плотность размещения корней томата в почве снижается и не превышает 12-69 кг/га сухой массы.

9. Коэффициент продуктивности корневой системы томатов снижается с 5,5 при проведении поливов нормой 100-160 м3/га до 4,3 при поливной норме 220 м3/га на участках с базовым способом обработки почвы. Применение предложенного способа обработки почвы, с проведением полосного объемного рыхления зоны увлажнения, позволяет сохранить коэффициент продуктивности корневой системы томатов на уровне 5,7-5,8 при проведении поливов нормой 100-190 м3/га. Это обеспечивает формирование до 13,4 т/га сухого вещества посева на участках, где использование предложенного способа обработки почвы сочетается с проведением поливов нормой 190 м3/га.

10. Опытами доказана возможность реализации до 30-38 % накопленной посевами органической массы в урожае томатов. Наибольший коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза, 0,36-0,38, обеспечивается при проведении поливов нормой 100-130 м3/га. Внедрение предложенного способа обработки почвы позволяет сохранить коэффициент хозяйственной эффективности на уровне 0,37-0,38 при проведении поливов нормой 160-190 м3/га.

11. Исследованиями разработаны математические модели, решение которых позволяет обосновать геометрические параметры контура увлажнения при базовом и предложенном способе обработки почвы. Получение 100 т/га плодов томата при

минимальных затратах воды на формирование урожая, 61,8 м3/т, обеспечивается, если при проведении полосного объемного рыхления в зоне увлажнения будет сформирован контур увлажнения с параметрами: наибольшая глубина промачивания почвы Ь = 0,70 м, наибольший диаметр контура увлажнения ё = 0,60 м, доля «переходной» (от состояния с оптимальным для растений уровнем влагосодержания после полива к недостаточному перед проведением следующего) зоны, Бу < 14,6 %.

12. Инвестиционная привлекательность потенциальных проектов, связанных с возделыванием томатов при капельном орошении существенно возрастает, если почву обрабатывать по предложенной технологии, а поливы проводить нормой 190 м3/га, обеспечивающей формирование контура увлажнения почвы с параметрами: Ь = 0,70 м, (1 = 0,60 м. При этом с расчетной площади 4 га за период 3 года обеспечивается получение свыше 3 млн. руб. чистого дисконтированного дохода, при индексе доходности дисконтированных затрат 2,02 и сроке окупаемости вложений в проект не более 1 года

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения 100 т/га товарной продукции при возделывании томатов на тяжелосуглинистых светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья с использованием систем капельного орошения и принимая во внимание способ (ленточный) размещения растений относительно поливного трубопровода с капельницами производству рекомендуется:

— базовую систему обработки почвы дополнить проведением полосного объемного рыхления в зоне распространения корневой системы томатов;

- полив капельным способом ориентировать на формирование контура увлажнения почвы со следующими параметрами: наибольшая глубина промачивания почвы Ь = 0,70 м, наибольший диаметр контура увлажнения (1 = 0,60 м, доля площади контура увлажнения, влажность почвы в которой переходит от оптимального (70-80 % НВ) для растений уровня после полива к недостаточному (менее 70 % НВ) перед проведением следующего Эу < 14,6 %. На малогумусных светло-каштановых почвах тяжелосуглинистого гранулометрического состава при обработке почвы по предлагаемому способу такие параметры контура увлажнения обеспечиваются проведением поливов поливной нормой 190 м3/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

-в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Овчинников, A.C. Особенности распространения влаги в контуре увлажнения при капельном орошении /A.C. Овчинников, И.И. Азарьева// Плодородие. - 2010. -№2.-С. 29-30.

2. Овчинников, A.C. Водный режим почвы и геометрические параметры контура увлажнения при возделывании посевных томатов/А.С. Овчинников, И.И. Азарьева// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2010. - № 1. - С. 2427.

- в научных трудах, материалах конференций и периодической печати:

3. Овчинников, A.C. Хозяйственная эффективность фотосинтеза и продуктивность томатов при капельном орошении /A.C. Овчинников, И.И. Азарьева// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. - № 4. - С. 7-12.

4. Овчинников, A.C. Зона увлажнения почвы как фактор управления ростом корневой системы томатов при капельном орошении /A.C. Овчинников, И.И. Азарьева// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. - № 4. - С. 43-47.

5. Овчинников, A.C. Управление ростом корневой системы и продуктивность томатов при капельном орошении /A.C. Овчинников, И.И. Азарьева// Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства: материалы международной конференции. - М.: ВНИИГиМ, 2009. - С. 122-125.

6. Азарьева, И.И. Обработка почвы как метод повышения эффективности капельного орошения томатов /И.И. Азарьева// Вопросы мелиорации. - 2010. - № 1-2. -С. 84-89.

)

Подписано к печати 18.11.2010. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Печать трафаретная Уч. -изд. л.1. Тираж 100. Зак. 117 Типография Волгоградской Государственной сельскохозяйственной академии, 400002, г. Волгоград, ул. Университетский проспект, 26

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Азарьева, Инесса Ильясафовна

Введение.

1. Научно-производственный опыт и пути повышения эффективности производства томатов.

1.1 Биологические особенности томатов.

1.1.1 Пищевая ценность.

1.1.2 Ботанические особенности.

1.1.3 Требования к факторам жизни.

1.2 Рост корневой системы томатов и факторы, его определяющие

1.3 Особенности капельного орошения томатов. Обоснование направления исследований.

2. Программа экспериментальных исследований.

2.1 Место и программа проведения исследований.

2.2 Методики исследований.

2.3 Условия проведения эксперимента.

2.3.1 Погодные условия в годы проведения эксперимента.

2.3.2 Почвенный покров опытного участка.

2.3.3 Агротехника возделывания томатов в опыте.

3. Особенности формирования водного режима почвы при капельном орошении томатов.

3.1 Особенности водного режима почвы в профиле увлажнения при капельном орошении томатов.

3.2 Динамика влажности почвы и поливной режим томатов.

3.3 Водопотребление и основные статьи баланса почвенной влаги при капельном орошении томатов.

4. Особенности развития и продуктивность томатов при капельном орошении.

4.1 Рост и функционирование корневой системы томатов в зависимости от поливной нормы и способа обработки почвы

4.2 Рост и особенности развития томатов при капельном орошении

4.3 Фотосинтетическая деятельность томатов.

4.4 Закономерности формирования урожая томатов при капельном орошении.

5. Обоснование параметров контура увлажнения и способа обработки почвы при капельном орошении томатов.

5.1 Обоснование параметров контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов.

5.2 Экономическая эффективность и инвестиционная привлекательность возделывания томатов при капельном орошении.

Выводы.

Предложения производству.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Совершенствование технологии капельного орошения томатов на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья"

Актуальность исследований. Перспективность капельного способа орошения определяется новыми возможностями улучшения водно-воздушного режима почвы в зоне распространения корневой системы* сельскохозяйственных культур, уменьшением площади увлажняемой зоны, что сопровождается снижением потерь влаги на испарение, исключением периферийных потерь воды, что обеспечивает экологическую безопасность производства, и подтверждается современной динамикой его распространения в регионе исследований.

Капельное орошение томатов позволяет существенно повысить продуктивность посевов и получать около 100 т/га плодов стандартного качества. Однако в различных субъектах сельскохозяйственного производства урожайность томатов варьирует в достаточно широком диапазоне, а в среднем для региона в 1,5-2,0 раза ниже потенциальной» продуктивности. Это объясняется, в частности, отсутствием научно-обоснованных параметров увлажняемого профиля почвы, необходимых для определения основного элемента технологии капельного орошения - расчетной поливной нормы. Не исследована зависимость оптимальных параметров контура увлажнения от взаимного расположения капельных линий и схемы посева томатов, не обоснованы размеры зон увлажнения при ленточной схеме посева томатов, которая наиболее распространена в регионе. В комплексе это не позволяет стабилизировать эффективность производства томатов при капельном орошении. Не исследована также возможность изменения размеров и геометрии контура увлажнения в зависимости от способа обработки почвы. На решение этих задач -были направлены наши исследования.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» (2006-2010 гг.).

Цель исследований - повышение эффективности капельного орошения томатов за счет обоснования геометрических параметров контура увлажнения- и способа обработки почвы, обеспечивающих формирование оптимального водно-воздушного режима в корнеобитаемой зоне и получение до 100 т/га плодов /томата с соблюдением требований,ресурсосбережения.

В задачи исследований*входило решение следующих вопросов:

- установить закономерности изменения геометрических параметров' контура увлажнения почвы в зависимости от величины поливных норм и способов обработки почвы при капельном орошении томатов;

- выявить особенности формирования водного режима почвы в границах контура увлажнения в межполивной период;

- оценить роль основных статей водного баланса в формировании водного режима почвы и установить закономерности водопотребления томатов при капельном орошении;

- изучить особенности роста и эффективность функционирования корневой системы томатов при капельном орошении;

- провести анализ влияния геометрических параметров- контуров увлажнения и способов обработки почвы на фотосинтетическую деятельность томатов;

- установить закономерности формирования^ урожайности томатов» в-зависимости от размера контура увлажнения и водного режима почвы в корнеобитаемой зоне при.разных способах ее обработки;

- обосновать геометрические параметры контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов при разных способах обработки почвы с учетом требований ресурсосбережения и повышения экономической эффективности производства.

Научная новизна. Разработаны мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности технологии капельного орошения томатов, в частности: впервые установлены закономерности формирования водного режима, почвы в зоне распространения* корневой системы томатов и: обоснованы^ геометрические- параметры* контура: увлажнения почвы, при которых, обеспечит вается получение около * 100 т/га томатов товарной продукции и достижение ■:-наибольшего экономического эффекта в сочетании с минимальным расходом: воды на формирование урожая; впервые экспериментально доказана1; возможность повышения продукт тивности и снижения себестоимости томатов? за счет внедрения полосного объемного рыхления почвы в зоне увлажнения.

Основные положения, выносимые на защиту: водопотребление и формирование водного режима почвы в границах контура увлажнения при разных способах обработки почвы; комплексная оценка регулируемых урожаеобразующих факторов, обеспечивающих при капельном орошении« формирование до-100 т/га томатов товарной продукции; геометрические: параметры контуров увлажнения; позволяющие в сочетании с применением предложенного: способа обработки почвы, получать-до 100 т/га томатов товарной продукции с соблюдением; требований ресурсосбережения:

Достоверность результатов исследований' подтверждается? применет нием апробированных методик, как: в - проведении, эксперимента^ так- и: при анализе полученного материала, достаточным объемом результатов, которые согласуются с общими представлениями в данной области научных знаний и; подтверждаются данными производственной проверки.

Практическая» значимость. Обоснованы геометрические параметры контура увлажнения почвы при капельном орошении томатов и предложен производству способ обработки почвы, тяжелосуглинистого гранулометрического состава, которые обеспечивают формирование оптимального водного режима почвы в зоне распространения корневой системы растений и позволяют получить около 100 т/га томатов товарной продукции.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в СПК «СА Бальсановский» Среднеах-тубинского района. Волгоградской* области. Внедрение предложенного способа обработки почвы в сочетании с применением научно-обоснованных параметров контура увлажнения почвы на площади 4 га в 2009 году 6 га в 2010 году позволило дополнительно* получить соответственно 110 и 102 тыс.руб./га чистого дохода.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения, диссертационной работы докладывались на 4-й Всероссийской конференции» молодых ученых и специалистов «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (Коломна, 2007), на научно-практической конференции «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, 2008), международных научно-практических конференциях «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия» (Волгоград, 2008), «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства» (Москва, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура* и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 225 страницах, в том числе основного текста 134 страницы. Работа содержит 44 таблицы, 32 рисунка, 34 приложения. Список использованной литературы включает 180 источников, в том числе 31 иностранных авторов.