Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биоэнергетические основы технологии возделывания кукурузы на зерно в условиях южных черноземов степной зоны Поволжья

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Биоэнергетические основы технологии возделывания кукурузы на зерно в условиях южных черноземов степной зоны Поволжья"

•РВ"

I б

На правах рукописи

НУРГАЛИЕВА Любовь Николаевна

БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО В УСЛОВИЯХ ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.09 - растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2000

Работа выполнена в Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Денисов Е.П.; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Царев А.П.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Стаценко А.П., кандидат сельскохозяйственных наук Лысенко Ю.Н.

Ведущая организация - НИИСХ Юго-Востока

седании диссертационного совета К 120.14.01 при Пензенской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенской государственной сельскохозяйственной академии.

Защита диссертации состоится

июня 2000 г. в 10 часов на за-

,—

Автореферат разослан ¿) мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. с.-х. наук, доцент

Гущина В.А.

ПШ. ,7- V; О

П 9 О

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Для создания устойчивости производства растениеводческой продукции в современных условиях необходимо широкое применение энерго- и ресурсосберегающих технологий, определяющих рентабельность выращивания основных культур в структуре посевных площадей. Низкая рентабельность возделывания различи!« культур, в том числе и кукурузы на зерно, в ряде случаев определяется неправильным выбором районов их возделывания, низким уровнем технической оснащенности, отсутствием техногенных средств повышения урожайности, применением высокозатратных технологий, неполным использованием внутренних ресурсов, низкой наукоемкостью технологий, несоблюдением экологических требований и ограничений при возделывании культур.

Все это снижает производство сельскохозяйственной продукции, особенно зерновых, повышает затраты на их производство, ставит Россию в зависимость от импорта зерна, подрывает ее экономическую безопасность.

Поэтому повышение не только урожайности, но и рентабельности растениеводства за счет разработки и внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий является наиболее значимым направлением на современном этапе становления рыночных отношений в стране.

Цель и задачи исследований. Цель данной работы заключалась в оценке природных ресурсов региона, для определения районов, наиболее пригодных для возделывания зерновой кукурузы; разработке и уточнении агроприемов, улучшающих ее рост, развитие и продуктивность, их энергетической оценке и определении принципов моделирования энерго- и ресурсосберегающих технологий.

В задачи исследований входило:

- изучение соответствия климатических ресурсов региона области биологическим требованиям зерновой кукурузы;

- определение наиболее приемлемых районов для возделывания кукурузы на зерно; выявление наиболее продуктивных раннеспелых и среднеспелых гибридов для Северного Левобережья;

- исследование влияние густоты посева на их рост, развитие, чистую продуктивность фотосинтеза и урожайность зерна;

- установление зависимости формирования урожайности зерна кукурузы под влиянием различного сложения пахотного слоя, влагообеспеченности

и засоренности;

оценка энергетической эффективности различных агроприемов и влияние их в связи с этим на энергоемкость технологии возделывания зерновой кукурузы; - моделирование различных по продуктивности и по энергоемкости технологий выращивания кукурузы путем подбора наиболее приемлемых для конкретных ситуаций технологических операций.

Научная новизна. Дано экспериментальное обоснование моделирования энерго- и ресурсосберегающих технологий, основанных на изучении роста и развития растений при различной конструкции агрофитоценоза и создании разнообразных условий формирования растений агроприемами без применения техногенных средств повышения урожайности. Показано, что в условиях Северной Левобережной зоны Поволжья на южных черноземах возможно получение высоких урожаев зерна кукурузы 5,0-6,0 т/га без внесения азотных удобрений и применения гербицидов, но с учетом правильного подбора гибридов, оптимальной густоты посева, наилучших предшественников, создания оптимального сложения пахотного слоя и хорошей влагообеспеченности растений.

Практическая значимость состоит в конкретных рекомендациях по разработке и проведению энерго- и ресурсосберегающих приемов при выращивании высоких урожаев зерновой кукурузы на поливе на южных черноземах Северной Левобережной зоны Поволжья.

Реализация результатов исследований. Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах НПО "Саратовсорго", Балаковского и Ровенского районов Саратовской области на площади 1000 га.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 57 таблиц. Список литературы включает 179 источников, в том числе 7 на иностранном языке.

Апробация полученных исследований. По материалам диссертации опубликовано 8 работ. Основные теоретические положения докладывались на Всероссийских (Пенза, 2000 г.), региональных (Волгоград, 1999 г.) и внутривузов-ских (Саратов, 1998-2000 гг.) конференциях. Результаты исследований нашли отражение в рекомендациях производству по НПО "Кукуруза". Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения: - подбор раннеспелых и среднеспелых гибридов кукурузы для возделывания

на зерно в Северной Левобережной зоне Поволжья;

- параметры конструкции агрофитоценоза зерновой кукурузы для получения 5-6 т/га зерна (густота посева, высота растений, площадь листьев, масса одного растения, продуктивность фотосинтеза);

- оптимальные условия строения пахотного слоя, режим водообеспеченности для зерновой кукурузы при орошении на южных черноземах Левобережной зоны Поволжья и приемы их регулирования;

- экспериментальное обоснование моделирования энергосберегающих технологий возделывания зерновой кукурузы при орошении.

Место, условия, схема опыта и методика проведения исследований

Опыты проводились на южном среднемощном слабогумусном тяжелосуглинистом черноземе. Содержание гумуса в пахотном слое 3,6-3,8 %. Сумма поглощенных оснований 30,9-31,2мг-экв на 100 г почвы с преобладанием кальция. Почвы опытного участка довольно сильно уплотнены.

Климат района проведения опыта засушливый, жаркий, континентальный. Среднегодовое количество осадков 318 мм. За май-сентябрь выпадает 120-165 мм.

Исследования проводились в ОПХ "Новониколаевское" Балаковского района Саратовской области в 1996-1998 годах. 1996 год был среднесухой по вла-гообеспеченности, 1997 - влажный, 1998 - острозасушливый. Сумма осадков по годам равнялась соответственно 229; 360 и 208 мм.

Изучалось влияние трех норм высева 40; 50 и 60 тыс. семян на 1 га на рост и развитие двух раннеспельк гибридов - Коллективный 160 МВ и Молдавский 215 МВ и двух среднеранних гибридов - Поволжский 23 и Поволжский 89.

Изучение влияния сложения пахотного слоя на урожайность гибридов кукурузы проводилась по следующей схеме:

1. Плоскорезное рыхление на 18-20 см КПГ-2-150.

2. Лущение стерни ЛДГ-10 + плоскорезное рыхление на 18-20 см КПГ-2-150.

3. Плоскорезное рыхление на 27-30 см КПГ-2-150.

4. Лущение стерни ЛДГ-10 + плоскорезное рыхление на 27-30 см КПГ-2-150.

5. Лущение стерни ЛДГ-10 + вспашка на 18-20 см ПЛН-5-35.

6. Лущение стерни ЛДГ-10 + вспашка на 27-30 см ПЛН-5-35.

7. Плоскорезное рыхление КПГ-2-150 + обработка посевов кукурузы гербицидами. До посева вносился эрадикан (7 л/га) с заделкой в почву. В фазе 5-7 ли-:тьев посевы опрыскивались гербицидом диален (2 л/га).

Испытывалось два режима орошения: интенсивный с предполивной влажностью почвы по периодам - листообразования, выметывания; формирования початков и зерна не ниже 80 % HB (80-80-80); дифференцированный режим орошения - в первые два периода с предполивной влажностью почвы не ниже 70 %; в период формирования початков и зерна не ниже 80 % HB (70-70-80). Изучение их проводилось в сравнении с жестким режимом орошения (70-7070).

Влияние удобрений на урожайность зерна кукурузы изучалось по схеме:

1. N35 Р4о К20;

2. N35 Р4о К2о+ 25 т навоза;

3. N70 Рм Кд0;

4. N70 Р80 К40"4" 25 т навоза;

Кукуруза высевалась по озимой пшенице, по кукурузе, люцерне, клеверу и кострецу безостому.

Исследовалось влияние удобрений и предшественников на урожайность зерна раннеспелого гибрида Молдавский 215 MB и среднераннего - Поволжский 89 с целю создания энергетической модели по определению и регулированию энергоемкости технологического процесса выращивания кукурузы на зерно в Северной Левобережной зоне Поволжья.

Площадь делянок - 252 м2 (84 х 30). Повторность трехкратная. Расположение делянок - систематическое.

Экспериментальные данные обрабатывались математическим методом корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов на ЭВМ РС-486.

Методика исследований общепринятая (Б.А. Доспехов, 1985).

При проведении фенологических наблюдений отмечалось начало фено-фаз при вступлении в нее 10 % растений, а полной фазы - 75 %.

Контроль за ростом и развитием растений осуществлялся ежедекадным отбором проб на сырую и сухую массу (Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1971; Методические указания ВНИИ кукурузы, 1980).

Площадь листовой поверхности вычислялась по замерам листа и по коэффициенту, позволяющему учитывать его гофрированность (A.A. Ничипоро-вич и др., 1961).

Влажность почвы определялась термовесовым методом (A.A. Роде, I960). Плотность почвы устанавливалась методом режущего кольца буром А.Н. Ка-чинского, пористость - расчетным способом.

Засоренность учитывалась количественно-весовым методом (Б.М. Смирнов, 1962). Контроль за поливными нормами осуществлялся с помощью дож-демерных цилиндров.

Биологическая урожайность рассчитывалась методом учетных площадок.

Энергетическая эффективность вычислялась по методике ВАСХНИЛ (М.М. Севернев и др., 1991).

Результаты исследований

Изучение климатических ресурсов Степной зоны Поволжья и биологических особенностей развития кукурузы в зависимости от экологических факторов позволило выделить районы, наиболее благоприятные для возделывания кукурузы на зерно.

Ими оказались Центральная правобережная и Северная левобережная часть Черноземной степной зоны Поволжья. В Северной и Западной правобережных зонах кукуруза в отдельные годы не вызревала из-за недостатка тепла, а в Левобережных сухостепных зонах урожай не получали из-за недостатка влаги. В Заволжье кукурузу на зерно можно возделывать только при орошении.

Фенологические наблюдения

В 1996-ом среднесухом году при посеве 9 мая полная спелость раннеспелых гибридов Коллективный 160 MB и Молдавский 215 MB наступила 22 и 25 августа, у Поволжского 23 и Поволжского 89 - 2 и 3 сентября. Продолжительность вегетации от всходов до спелости зерна составила соответственно 99; 102; 107 и 111 дней. В 1997-ом влажном году при посеве 11 мая продолжительность вегетации этих гибридов равнялась 100; 103; 109 и 113 дней. В 1998-ом острозасушливом году при посеве 12 мая длина вегетации по гибридам была 94; 96; 99 и 103 дня.

Рост и развитие растений кукурузы

Увеличение густоты с 40 до 60 тыс. растений на гектар увеличивало высоту стебля и снижало массу одного растения.

Раннеспелые гибриды слабее реагировали на загущение, чем среднеран-ние. При загущении Коллективный 160 MB снижал массу одного растения на 14,7-19,5% и увеличивал высоту стебля на .11,3-12,8%. Поволжский 89 снижал массу одного растения на 9,5-31,4% и увеличивал высоту стебля на 9,5-13,7 %. Общая площадь листьев при загущении посевов возрастала как у раннеспелых,

так и у среднеранних гибридов.

С повышением густоты посева с 40 до 60 тыс. растений на гектар Коллективный 160 MB увеличивал площадь листьев с 16,86 до 24,58 тыс. м2 на 1 га, или на 45,8 %, а Поволжский '89 - с 20,82 до 27,66 тыс. м2 на 1 га, или на 54,0 %.

С увеличением густоты отмечено снижение чистой продуктивности фотосинтеза у обоих гибридов. Раннеспелый гибрид снизил чистую продуктивность фотосинтеза в фазу выметывания с 11,5 до 9,2 г/м2, а среднеранний - с 12,2 до 12,0 г/м2 в сутки.'

Исследование взаимосвязи площади листьев и чистой продуктивности показало, что увеличение площади листьев на гектар снижало чистую продуктивность фотосинтеза.

Самую высокую урожайность зерна Коллективный 160 MB и Молдавский 215 MB дали при густоте 50 тыс. растений на гектаре. Она составила соответственно 5,36 и 7,14 т/га.

Математический анализ полученных данных выявил взаимосвязь урожайности зерна (У) с площадью листьев (X). Она аппроксимировалась у раннеспелых гибридов следующими уравнениями:

- для фазы 9 листьев У = -11,74 + 5,06х + 0,49х2 - 0,17х3;

- для фазы выметывания метелки У = 35,01 - 5,51х+ 0,32х2- 5,9* 10 '4х3;

- для фазы формирования зерна У = 1,38 - 0,35х + 7,4 10 V - 1,9" 10 "V.

У среднеранних гибридов эта зависимость выражалась уравнениями:

- для фазы 9 листьев У = -7,4 10 "Ч 2,17х + 8,5 10 'V- 1,1-10 "V;

- для фазы выметывания метелки У = - 7,03 + 0,75х + 8,1' 10 "4х2 - 6,1* 10 '5х3;

- для фазы формирования зерна У = - 4,51 + 0,83х - 1,4 ' 10 "Зх2 - 2,6» 10 "6х3.

Решения уравнений показали, что для получения 5,36 т/га зерна раннеспелые гибриды должны иметь площадь листьев в фазу выметывания метелки 21,8 тыс. м2/га, а для получения 7,14 т/га зерна среднеранние гибриды - 25,5 тыс. м2/га.

Влияние густоты посева на урожайность зерна кукурузы

При различной густоте стояния изучалась продуктивность пяти гибридов (Коллективный 160, Молдавский 215 MB, Белозерный 1, Поволжский 23, Поволжский 89) и гибридной популяции (Сибирячка). Молдавский 215МВ относится к раннеспелым, Белозерный 1, Поволжский 23 и Сибирячка - к средне-ранним.

В среднем за три года наивысшую урожайность зерна Молдавский 215

МВ и Поволжский 23 дали при густоте 50 тыс. растений на 1 га. Белозерный 1 и Сибирячка сформировали практически одинаковую урожайность при 50 и 60 тыс. растений на гектаре.

Все изучаемые гибриды превышали стандарт Коллективный 160 МА. Молдавский 215 МВ превышал стандарт на 4,9-5,6 %; Поволжский 23 - на 15,1-19,6 %; Белозерный 1 - на 19,0-30,1 %; Сибирячка - на 27,1-36,7% и Поволжский 89 - на 33,2-39,9 % (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность зерна различных гибридов кукурузы при разных нормах высева в среднем за 1996-1998 гг.

Гибриды кукурузы Нор. выс. Урожайность зерна Прибавка к стан-

(фактор А) тыс./га дарту

(фактор В) т/га % т/га %

Коллективный 160МВ 40 4,67 100

(стандарт) 50 5,36 114,8

60 4,99 106,9

НСР 05 0,21

1. Молдавский 215 МВ 40 5,00 100 0,33 7,1

50 5,62 112,4 0,26 4,9

60 5,27 105,4 0,28 5,6

НСР 05 0,17

2. Поволжский 23 40 5,70 100 1,03 22,1

50 6,17 108,2 0,81 15,1

60 5,97 104,7 0,98 .19,6

НСР „5 0,19

3. Белозерный 1 40 6,01 100 1,34 28,7

50 6,38 106,2 1,02 19,0

60 6,49 108,0 1,50 30,1

НСР „5 0,21

4, Сибирячка 40 6,34 100 1,67 35,8

50 6,81 107,4 1,45 27,1

60 6,82 107,6 1,83 36,7

НСР 05 0,16

5. Поволжский 89 40 6,53 100 1,86 39,9

50 7,14 109,3 1,78 33,2

60 6,98 106,9 1,99 39,9

НСР 05 0,24

НСР 05 по фактору А (гибридам) - 0,18

по фактору В (густоте) - 0,24 Из раннеспелых гибридов наиболее урожайным оказался Молдавский 215

MB (5,62 т/га), из среднеранних - Поволжский 89 (7,14 т/га). Сибирячка в среднем за 3 года дала 6,82 т/га.

Получена зависимость урожайности зерна (У) от густоты стояния растений (X). Такая зависимость для гибрида Коллективный 160 MB выражалась уравнением: У, = -1,94 + 0,13х-0,0032х2-5,62' 10"5х3;

для гибрида Молдавский 215 MB: У2= -5,54 + 0,39х - 0,0028х2 - 1,36-10'V; для Поволжского 23: У3 = 2,96 - 0,012х + 0,0039х2 -4,86*10"5 х3;

для Белозерного 1: У4 + -0,38 + 0,29х - 0,0042х2 + 1,92-10'V;

для Сибирячки: У5 = 0,65 + 0,21 х-0,0013х2 + 6,64«10"V;

для Поволжского 89: У6 = -1,89 + 0,30х - 0,0017х2 - 1,43*10"V.

Коэффициенты корреляции составляли соответственно 0,463; 0,434; 0,572; 0,954; 0,875 и 0,711. Решение уравнений позволило вычислить оптимальные величины густоты стояния гибридов кукурузы для получения максимальной урожайности. Для гибрида Коллективный 160 MB оптимальная густота составила 52 тыс./га; для Поволжского 23 - 53 тыс./га; для Молдавского 215 МВ-51,6 тыс./га; для Белозерного 1 -60 тыс./га; для Поволжского 89 - 53,2 тыс./га.

Наиболее устойчивыми к неблагоприятным погодным условиям оказались Поволжские гибриды. Коэффициенты вариации у них по годам составили 0,048-0,056, варьирование - 4,8 и 5,6%. Это в 2-3 раза ниже, чем у других гибридов.

Был рассчитан эффект взаимодействия от смены менее продуктивного гибрида более продуктивным и от оптимизации густоты стояния кукурузы. Для отдельных гибридов он составил 4,7-14,8 %.

Наиболее урожайный и устойчивый к неблагоприятным погодным условиям из всех изучаемых гибридов оказался Поволжский 89.

Он имел наибольшую массу початка 373,4 г, наибольший выход зерна и наибольшую массу 1000 зерен 360,5 г.

Отзывчивость различных гибридов на сложение пахотного слоя

Наиболее распространенной деградацией южного чернозема при орошении считается его переуплотнение. При этом кукуруза существенно снижает урожайность зерна. С другой стороны обработка почвы под кукурузу, наиболее распространенный способ разрыхления почвы — самая энергоемкая операция.

В связи с этим изучались различные приемы обработки почвы под орошаемую кукурузу как по глубине, так и по способам обработки.

Наименьшая плотность в слое почвы 0-30 см в среднем за три года отмечена при глубокой отвальной вспашке на 27-30 см. Здесь она составила весной, к моменту посева кукурузы 1,14 г/см3, а к уборке - 1,23 г/см3. При мелкой отвальной вспашке на 18-20 см она равнялась 1,19 и 1,26 г/см3; при плоскорезной глубокой обработке - 1,19-1,20 и 1,27-1,29 г/см3; при мелкой плоскорезной обработке- 1,20-1,22 и 1,28-1,31 г/см3.

Пористость составила соответственно 52,7-56,3; 51,5-54,3; 50,4-53,9 и 49,6-53,0 %.

Отмечено снижение засоренности по вспашке и по плоскорезной обработке с применением лущения.

В среднем за три года засоренность по вспашке, по сравнению с плоскорезной обработкой, снизилась на 62,2-74,4%. Лущение снижало засоренность на 40,5%.

Применение гербицидов (эрадикан, 7 л/га и диален, 2 л/га) уменьшало количество сорняков на 68,2%.

Обработка почвы влияла на густоту всходов. После вспашки она была на 3-6% выше, чем по плоскорезной обработке. Это объясняется лучшей подготовкой почвы к посеву.

На вариантах со вспашкой кукуруза лучше росла и развивалась по сравнению с плоскорезной обработкой. Особенно хорошо росла кукуруза на вариантах с глубокой вспашкой на 27-30 см (табл. 2).

Глубокая вспашка, снижая плотность почвы, повышая общую пористость и уменьшая количество сорняков, улучшала рост и развитие растений кукурузы, увеличивала высоту, массу одного растения и площадь листового аппарата. Это положительно сказалось на урожайности зерна.

Внесение гербицидов на варианте с плоскорезным рыхлением несколько улучшало рост и развитие растений вследствие снижения засоренности.

На варианте со вспашкой высота среднераннего гибрида Поволжского 89 была больше на 16,9-31,6 см, по сравнению с плоскорезной обработкой. Масса одного растения на этом варианте увеличивалась на 114-188 г, площадь листьев - на 7,92-8,88 тыс. м2.

У раннего гибрида Коллективного 160 МВ высота растений по глубокой вспашке превышала плоскорезную обработку на 22,0-35,2 см; масса одного растения - на 108-157 г; площадь листьев - на 5,45-6,96 тыс. м2.

Таблица 2

Влияние обработки почвы на рост и развитие кукурузы с среднем за годы исследований (фаза полного выметывания метелки)

Варианты опыта Поволжский 89 Коллективный 160 MB

высота, см масса 1-го растения, г площадь листьев, тыс. мг/га высота, см масса 1-го растения, г площадь листьев, тыс. м2/га

1. Рыхление КПГ-2-150 на 18-20 см 223,1 1199 25,93 183,1 632 18,72

2. ЛДГ-10 + рыхление КПГ-2-150 на 18-20 см 230,7 1273 26,89 190,7 681 20,23

3. Рыхление КПГ-2-150 на 27-30 см 237,8 1310 30,37 196,3 629 22,41

4. ЛДГ-10 + рыхление КПГ-2-150 на 27-30 см 242,3 1343 32,20 203,6 690 23,20

5. ЛДГ-10 + вспашка на 18-20 см 250,1 1359 34,02 213,2 723 24,37

6. ЛДГ-10 + вспашка на 27-30 см 254,7 1387 34,81 218,3 789 25,68

7.Рыхление КПГ2-150 на 27-30 см + гербициды 239,1 1322 30,59 198,5 637 22,90

Урожайность зерна кукурузы существенно различалась по вариантам обработки почвы (табл.3).

Все гибриды хорошо отзывались на глубокую вспашку. Прибавка зерна составила на варианте со вспашкой у Коллективного 160 MB 40,4 %; у Молдавского 515 MB - 39,1 %; у Поволжского 23 - 49,2 % и у Поволжского 89 -60,8 %. Среднеранние гибриды имели большую прибавку урожайности от вспашки, чем раннеспелые.

Наиболее продуктивным-оказался гибрид Поволжский 89. В условиях орошения на южных черноземах он способен сформировать урожайность зерна до 7,0 т/га. Наилучшие условия для его роста на орошении создавала глубокая вспашка на 27-30 см с предварительным лущением.

Таблица 3

Урожайность зерна кукурузы при различных способах обработки почвы в среднем за 1996-1998 гг.

Варианты опыта Гибриды кукурузы

Коллективный 160 MB Молдавский 215 MB Поволжский 23 Поволжский 89

урож., т/га прибавка урож., т/га прибавка урож., т/га прибавка урож., т/га прибавка

т/га % т/га % т/га % т/га %

Рыхление КПГ-2-150 на 1820 см 3,96 - - 4,04 - - 4,29 - ~ 4,44 - "

ЛДГ-10 + рыхление КПГ-2-150 на 18-20 см 4,21 0,25 6,3 4,38 0,34 8,4 4,52 0,23 5,4 4,76 0,32 7,2

Рыхление КПГ-2-150 на 2730 см 4,35 0,39 9,8 4,69 0,65 16,1 4,78 0,49 11,4 5,16 0,72 16,2

ЛДГ-10 + рыхление КПГ-2-150 на 27-30 см 4,61 0,65 16,4 4,94 0,90 22,3 5,07 0,78 18,2 5,39 0,95 21,4

ЛДГ-10 + вспашка на 1820 см 5,36 1,40 35,4 5,41 1,37 25,3 5,58 1,29 30,1 5,97 1,53 34,5

ЛДГ-10 + вспашка на 2730 см 5,56 1,60 40,4 5,62 1,58 39,1 6,40 2,11 49,2 7,14 2,70 60,8

Рыхление КПГ2-150 на 27-30 см + гербициды 4,79 0,83 20,9 5,27 1,23 30,4 5,37 1,08 25,2 5,74 1,30 29,3

HCPos 0,21 - - 0,50 - - 0,23 - - 0,23 -

Энергетическая оценка агроприемов выращивания кукурузы на зерно

Кукуруза как пропашная культура возделывается по интенсивной, сравнительно энергоемкой технологии. В связи с разработкой ресурсосберегающих технологий большое внимание уделяется агроприемам, не требующим энергозатрат вообще, проводимым за счет возобновляемых энергоресурсов, требующих малых затрат невосполнимой энергии.

Агроприемы, не требующие энергозатрат

К агроприемам, не требующим энергозатрат, следует отнести размещение кукурузы по наилучшим предшественникам.

Исследования показали, что наилучшими предшественниками для кукурузы оказались многолетние бобовые травы. После озимой пшеницы кукуруза при орошении давала в среднем за три года 3,95 т/га зерна, по кукурузе (повторные посевы) - 4,57 т/га, после распашки костреца безостого -6,24; клевера розового - 6,34; люцерны - 6,72 т/га, что на 15,7; 57,2; 60,2 и 70,1 % выше, чем после озимой пшеницы. Коэффициент энергетической эффективности составлял соответственно по предшественникам 1,46; 1,68; 2,29; 2,34 и 2,48.

Благодаря введению в севооборот многолетних трав и размещению по их пласту кукурузы на зерно можно без внесения удобрений увеличивать урожайность на 60-70%.

Другим важным агро'приемом является замена малопродуктивных гибридов более урожайными.

Так, возделывание гибрида Поволжского 89 вместо Коллективного 160 МВ повышало урожайность зерна при орошении на 26,9 %. Коэффициент энергетической эффективности при этом возрастал с 4,08 до 4,59 при естественной сушке зерна. При применении сушилок из-за высокой стоимости энергоресурсов преимущество, несмотря на несколько меньшую урожайность, имели раннеспелые гибриды.

Коэффициенты энергетической эффективности для раннеспелых гибридов составляли 3,39, а для позднеспелых при принудительной сушке зерна - 2,84.

Агроприемы с использованием возобновляемых энергоресурсов

Использование возобновляемых энергоресурсов (семян, органических удобрений) повышало эффективность выращивания кукурузы на зерно. Увеличение нормы высева с 40 до50 тыс. всхожих семян на 1 га увеличивало

энергозатраты на 0,8-1,5 %. Урожайность зерна при этом возрастала: у Коллективного 160 MB на 14,8; у Молдавского 215 MB - на 12,4 %; у Поволжского 23 - на 8,2% и у Поволжского 89 - на 9,3 %. Коэффициент энергетической эффективности возрастал соответственно на 13,8; 11,7; 7,6 и 8,4%.'

Применение навоза 25 т/га увеличивало урожайность зерна на 14,6-18,5%, а энергозатраты - наб,8-8,3%. Коэффициенты энергетической эффективности повышались с 3,91 до 4,20 и с 4,08 до 4,47 или на 7,4-9,6%. При этом количество энергозатрат на 1 т зерна снижалось на 7,2-9,4%.

Агроприемы с малыми затратами невосполнимой энергии

Боронование посевов, междурядная обработка и окучивание являются эффективными агроприемами в борьбе с сорными растениями в посевах кукурузы. В это же время на их проведение затрачивается незначительное количество невосполнимой энергии.

Дополнительное проведение этих операций по уходу за посевами кукурузы увеличивали энергозатраты на 3,6-8,5 %, снижали засоренность в 2-7 раз и увеличивали урожайность зерна на 26,9-28,1%. Коэффициент энергетической эффективности при этом возрастал с 2,53 до 3,12 или на 23,3%.

Агроприемы с большими затратами невосполнимой энергии

Обработка почвы, внесение гербицидов и минеральных удобрений, особенно азотных, требуют большого количества невосполнимой энергии.

Применение глубокой вспашки увеличило энергозатраты на обработку почвы в 4 раза, а на возделывание кукурузы в целом на 9,2 по сравнению с мелкой обработкой. Урожайность зерна кукурузы при этом возросла на 34,560,8% Применение гербицидов повышало энергозатраты на возделывание кукурузы на 23,2%, а урожайность зерна - на 29,3%.

Коэффициент энергетической эффективности при этом возрастал незначительно, с 4,01 до 4,21 или на 5,0%.

Внесение на южных черноземах минеральных удобрений, особенно азотных в дозах 35-70 кг д.в., увеличивали затраты на 46,2-78,3%, а урожайность кукурузы - на 19,9-54,5%. При этом коэффициенты энергетической эффективности снижались на 13,0-18,3%.

Наиболее энергоемким из агроприемов оказалось орошение. На него приходилось почти 50% от общих затрат по возделыванию кукурузы.

Однако орошение увеличивало урожайность зерна кукурузы в 2,5-3,0 раза, использование дифференцированного режима орошения уменьшало

количество поливной воды и энергозатраты по сравнению с обычными на 6,77,0% без снижения урожайности зерна кукурузы.

Коэффициент энергетической эффективности возрастал при этом с 2,78 до 3,03 в засушливый год; с 3,17 до 3,50 в среднесухой год; и с 2,45 до 2,64 во влажный год, или на 9,0; 10,4 и 7,8% соответственно.

Огненна эффективности энергосберегающей технологии Полученные результаты позволили создать биоэнергетическую модель для выбора альтернативных решений по сочетанию энергозатрат и величине урожайности зерна при выращивании кукурузы. Она представляет собой оптимальные величины различных технологических параметров.

Зависимость урожайности зерна кукурузы (У) от засоренности (X): У = 5,394 - 0,093х + 2,81« 10 "Зх2 + 3,161» 10"5х3; через засоренность находится взаимосвязь с энергозатратами при проведении боронования, междурядных культивации, окучиванием и применением гербицидов и т.д.

Зависимость урожайности зерна кукурузы (У) от глубины вспашки: У = - 21,919 + 3,06бх - 0,115х2 - 1,46 10 '3х3; а от глубины плоскорезного рыхления: У = - 5,274 - 0,374х + 0,0192х2 - 2,72-10 "V.

Взаимосвязь энергозатрат (7) от глубины обработки почвы выражались следующими уравнениями:

длявспашки г, = -2,017 + 0,276х-9,13- 10'3х2+ 1,45- ЮЛс3;

для плоскорезной обработки Ъг = 2,414 - 0,328х - 0,0163х2 - 2,26«' 10 "V.

Энергозатраты на внесение минеральных удобрений составляли: = 3,441 - 0,211х + 0,0344х2 + 5,735»10"5х5; на внесение навоза с учетом последействия в течение трех лет: г4 = - 1,218 + 0,459х - 0,0157х2 + 2,629» 1 О^х3.

Наиболее энергоемкий процесс - орошение. Зависимость урожайности зерна (У) от энергозатрат на орошение аппроксимировались уравнением: У = 13,349 - 3,170х + 0,3 02х2 - 8,24-10 "3х3.

Уравнение взаимосвязи энергозатрат (2) от доз вносимых удобрений (X): для азотных Ъь = 4,815 - 0,126х + 2,93 ' 10 "V - 1,189» 10'2х3; для фосфорных г6 = -0,0741 + 0,043х -2,985»10'4х2 + 1,08»10"6х3.

Зависимость урожайности зерна (У) от длины вегетационного периода (X) выражалась уравнением:

У = -61,535 +1,264х - 6,90' 10 V + 9,827» Ю^х3.

Влажность зерна во время уборки (\У) зависела от длины вегетации гибрида (X):

W=-438,0 + 7,143x-0,0177x2-7,019'10-5x3. . Следовательно, затраты энергоресурсов на сушку зерна (Z) возрастали с увеличением длины вегетации гибридов (X):

Z = -0,193 + 1,821х + 0,0145х2 - 1,25» 10 V. Затраты энергоресурсов на сушку зерна (Z) зависели от снижения его влажности, величины урожайности (X) и выражались уравнениями: для снижения влажности зерна на 10%:

Z, + -0,374 +- 2,357 - 0,363х2 + 0,0606х3; для снижения влажности зерна на 20 %:

Z2 = - 3,904 + 10,531х - 3,909х2 + 0,652х3; для снижения влажности зерна на 30%:

Z3 = 6,925 - 5,925х - 4,400х2 - 0,312х3. Исследуемые зависимости позволили принимать альтернативные решения по выбору различных по интенсивности технологий выращивания кукурузы на зерно с определенными экологическими ограничениями и степенью ресурсосбережения (табл.4).

Несмотря на меньшую урожайность раннеспелых гибридов кукурузы на 31,0%, при энергосберегающей технологии показатели энергетической эффективности были выше на 52,9% при активной принудительной сушке зерна.

Используя данную биоэнергетическую модель, можно подобрать рентабельную технологию возделывания кукурузы под имеющиеся в хозяйстве энергоресурсы.

Таблица 4

Сравнительная оценка эффективности энергосберегающей и интенсивной технологии возделывания кукурузы на зерно

Интенсивная технология Энергосберегающая -технология

Агроприемы Показателя Энерг. загр., ГДж/га Показателя Энерг. загр., ГДж/га

1 2 3 4 5

Предшественники Озимая и яровая пшеница Кукуруза, многолетние бобовые травы

Гибриды (семена) Поволжский 89 0.22 Молдавский 215МВ 0,22

1 2 3 4 5

Основная обработка почвы Лущение 0,29 Лущение 0,29

Вспашка на 20-22 см 2,09 Вспашка на 27-30 см 2,98

Предпосевная обработка почвы Покровное боронование + две культивации 0,97 Покровное боронование + две культивации 0,97

Уход за посевами Две междурядные обработки 1,10 Боронование до всходов + две междурядные обработки + окучивание 1,48

Опрыскивание гербицидами 0,62 - -

Эрадикан 2,31 - -

Диален 0,53 - -

Поливы 80-80-80 (оросительная норма 3000 м3/га) 15,32 70-70-80 (оросительная корма 2200 м3/га) 12,74

Удобрения Навоз 25 тонн + N70 Р80 К40 9,85 РяО К40 1,85

Уборка ККХ-7 1,39 ККХ-7 1.29

9Сушка и послеуборочная доработкг Влажность зерна 40,1 % 17,54 Влажность зерна 22 % 4,30

Всего энергозатрат 52,23 Всего энергозатрат 26,12

Урожайность зерна 7,73 - 5,90 -

Обменная энергия в урожае, ГДж/га 116,72 - 89,09 -

Коэффициент энергетической эффективности 2,23 3,41

Энергозатраты на 1 тонну зерна, ГДж 6,76 ■ - 4,43 -

Получено обменной энергии на 1 м3 поливно: воды, МДж 38,9 40,5

Окупаемость 1 м' поливной воды, МДж 7,61 - 7,92 -

Выводы

1. Наиболее благоприятными с точки зрения рационального природопользования, т.е. наиболее полного использования естественных водных и тепловых ресурсов для возделывания кукурузы на зерно следует считать Центральную правобережную и Северную левобережную степную

зону Поволжья. В остальных правобережных районах кукуруза уступала традиционным культурам. В левобережных зонах она дает высокие урожаи зерна только при орошении.

2. В условиях степной зоны на южных черноземах Поволжья раннеспелые гибриды вызревали в различные по сумме температур годы за 94-103 дня, а среднеранние - за 99-113 дней. При посеве в середине мая созревание зерна наступало во второй и третьей декаде августа. Во влажные прохладные годы созревание среднеранних гибридов затягивается до первой декады сентября..

3. Наибольшую листовую поверхность наращивали раннеспелые и среднеспелые гибриды при густоте стояния 60 тыс. м2 на гектар. Наибольшая масса одного растения и наибольшая чистая продуктивность фотосинтеза отмечена у обеих групп гибридов при густоте 50 тыс. растений на гектар. Наращивание максимальной общей поверхности листьев не приводило к увеличению биомассы и урожая зерна.

Математический анализ позволил установить оптимальную площадь листовой поверхности для изучаемых гибридов. Она составила для раннеспелых гибридов в фазу выметывания метелки 20-22 тыс. м2 на гектар, а для среднеранних 25-26 тыс. м2 на гектар.

Этого нельзя сказать об удельной площади листьев кукурузы, которая колебалась у раннеспелых гибридов от 0,42 до 0,46 м2 на одном растении, а у позднеранних - от 0,50 до 0,52 м2 на одном растении.

4. Оптимальными нормами густоты стояния при возделывании кукурузы на зерно следует считать в условиях проведения опыта для гибрида Коллективный 160 МВ 52 тыс. растений на 1 гектар, для Молдавского 215 МВ - 51,6 тыс., для Поволжского 23 - 53 тыс., для Поволжского 89 - 53,2 тыс., для Белозерного 1 - 60 тыс. растений на 1 гектар.

5. Наибольшая урожайность зерна кукурузы получена при возделывании среднераннего гибрида Поволжский 89. Она составила в среднем за три года 7,14 т/га с колебаниями по годам от 6,58 до 7,48 т/га, что на 26,9 -40,6 % выше, чем на контроле

Расчет коэффициентов вариации показал, что наиболее стабильные урожая по годам давали гибриды Поволжский 23 и Поволжский 89, что говорит об их более высокой устойчивости к абиотическим факторам.

6. Оптимальные условия создавались для растений при проведении глубокой на 27-30 см вспашки в сочетании с лущением стерни. На этом варианте были наибольшие показатели высоты растений, массы одного растения и площади

листьев как у раннеспелых гибридов, так и у среднеранних. Прибавка урожайности зерна по сравнению с плоскорезной обработкой на ту же глубину составила у Коллективного 16о MB в среднем за три года 27,8 %; у Молдавского 215 MB - 19,8 %; у Поволжского 23 - 33,9 %; у Поволжского 89 - 38,4 %.

7. Наиболее энергетически выгодным следует считать размещение кукурузы по наилучшим предшественникам (многолетним бобовым травам); подбор наиболее скороспелых и продуктивных гибридов; применение оптимальных норм высева; внесение органических удобрений; использование в борьбе с сорняками до- и послевсходового боронования и окучивания.

8. Глубокая вспашка.под кукурузу и дифференцированный режим орошения оказались энергетически выгодными, несмотря на большие затраты, и окупались прибавкой урожая зерна на 23,2-40,4 %.

9. Исследования ' взаимосвязей энергетических затрат с окупаемостью различных агроприемов позволило разработать биоэнергетическую модель выращивания кукурузы на зерно, позволяющую сравнить энергосберегающие и интенсивные технологии выращивания кукурузы и подбирать по сумме агроприемов наиболее выгодные для конкретных условий экологически безопасные технологии выращивания зерновой кукурузы.

Предложения производству

На южных черноземах степной зоны Поволжья наиболее пригодными для выращивания зерновой кукурузы следует считать как раннеспелые, так и среднеранние гибриды, особенно Поволжской селекционной станции -Поволжский 23 и Поволжский 89 с густотой стояния растений 52-55 тыс. растений на гектар.

В качестве основной обработки почвы необходимо применять глубокую вспашку на 27-30 см с предварительным лущением стерни.

Борьбу с сорняками выгоднее проводить до- и послевсходовым боронованием в сочетании с окучиванием растений.

В качестве энергосберегающих приемов рекомендуется размещать кукурузу после многолетних бобовых трав, вносить органические и фосфорные минеральные удобрения, поливы проводить по дифференцированной схеме орошения (70-70-80).

Для подбора энергосберегающих и экологически безопасных технологий

выращивания зерновой кукурузы в конкретных условиях можно с успехом

использовать биоэнергетическую модель технологии возделывания кукурузы.

Список опубликованных работ

1. Хозяйственно-финансовая деятельность НПО «Саратовсорго» // Селекция, семеноводство, технологии возделывания и переработки сорго и кукурузы/ Сборник научных трудов Поволжского НИПТИ сорго и кукурузы. -Саратов: СГСХА, 1996.-С. 174-177(всоавторстве)

2. Саратовские научно-производственные системы «Сорго», «Кукуруза» и «Травы». - Методические указания. - Саратов: СГСХА, 1997. -100 с.

3. Технология производства семян кукурузы сорта Сибирячка // Пути повышения эффективности использования сельскохозяйственных земель / Сборник научных работ. - Саратов: СГСХА, 1997. - с. 146-157 (в соавторстве)

4. Внедрение приемов агроландшафтного земледелия в хозяйствах НПО «Саратовсорго» // Развитие научного наследия академика Н.И. Вавилова/ Тезисы международной научной конференции. - Ч. 2. - Саратов: СГАУ. -1997. - С. 13-16 (в соавторстве)

5. Сравнительная оценка различных гибридов орошаемой кукурузы // Тезисы Российской научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения доктора географических наук, профессора А.И. Кузника. - Саратов, 1998. -с. 26 (в соавторстве)

6. Агробиологические основы возделывания кукурузы на семена при орошении в Заволжье // Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных й лесостепных районах России / Тезисы докладов на Всероссийской научно-практической конференции. - Волгоград, 1998. — с. 195 (в соавторстве)

7. Эффективность приемов основной обработки орошаемых почв в Заволжье // Материалы 39-й научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета ПГСХА. Пенза, 2000. - с. 91-93.

8. Энергетическая эффективность экологизации технологии возделывания кукурузы на зерно // Сборник материалов Всероссийской конференции Почва, жизнь, благосостояние. Пенза, 2000.— с. 82-85.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Нургалиева, Любовь Николаевна

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Распространение посевов кукурузы

1.2. Биологические особенности кукурузы

1.3. Технологические вопросы возделывания кукурузы 15 1.3.1 Общие вопросы биоэнергетики при возделывании кукурузы

1.3.2. Обработка почвы

1.3.3. Способы посева и уход за растениями

1.3.4. Продуктивность кукурузы на орошаемых землях

1.3.5. Использование различных гибридов и сортов, их уборка и 30 последующая доработка зерна

2. Условия проведения исследований

2.1. Почва

2.2. Климатические ресурсы приграничных районов Среднего 35 и Нижнего Поволжья

2.3. Использование климатических ресурсов зерновой кукурузы

2.4. Климат района проведения опыта

2.5. Погодные условия лет проведения исследований

3. Схема опыта и методика проведения исследований

3.1. Схема опыта

3.2. Методика проведения исследований

4. Результаты исследований

4.1. Фенологические наблюдения

4.2. Рост и развитие кукурузы

4.3. Влияние густоты посева на урожайность зерна кукурузы 67 и ее структуру

4.4. Отзывчивость различных гибридов на сложение пахотного 78 слоя и засоренность

4.4.1. Плотность почвы

4.4.2. Пористость

4.4.3. Засоренность

4.4.4. Густота посева

4.4.5. Рост и развитие кукурузы

4.4.6. Урожайность зерна кукурузы

5. Энергетическая оценка агроприемов выращивания кукурузы на зерно

5.1. Агроприемы, не требующие энергозатрат

5.2. Агроприемы, проводимые за счет возобновляемых энергоресурсов

5.3. Агроприемы с малыми затратами невосполнимой энергии без техногенных средств

5.4. Агроприемы с высокими затратами невозобновляемых энергоресурсов без применения техногенных средств

5.5. Агроприемы с высокими затратами невозобновляемых энерго-ресурсов и использованием техногенных средств

5.6. Орошение - агроприем, требующий больших затрат невозоб-новляемой энергии с применением природных факторов увеличения урожая и плодородия почвы (воды)

5.7. Сравнительная эффективность энергосберегающей и интенсивной технологии возделывания кукурузы на зерно

5.8. Взаимосвязь энергозатрат и параметров агроприемов по выращиванию кукурузы на зерно (модель энергозатрат возде лывания кукурузы на зерно)

Выводы

Предложения производству Список использованной литературы Приложения

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Биоэнергетические основы технологии возделывания кукурузы на зерно в условиях южных черноземов степной зоны Поволжья"

Для устойчивого развития земледелия в будущем необходимо в настоящее время широкое внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий. В этом основная проблема устойчивости земледелия и растениеводства на современном этапе.

Устойчивое развитие растениеводства определяется в первую очередь рентабельностью выращивания основных культур в структуре посевных площадей хозяйства. Доходность и рентабельность выращивания растений зависит во многом от экономической жизнеспособности производственных технологий, которые в свою очередь тесно связаны с условиями возделывания сельскохозяйственных культур, а именно: с погодно-климатическими, почвенными и антропогенными факторами.

Структура технологии возделывания культурных растений, прежде всего, должна удовлетворять экономическим интересам предприятия посредством оптимизации настоящего и будущего потенциала вложенных ресурсов, обеспечивающего ежегодный возврат вложений.

Устойчивость технологий зависит от того, насколько правильно оценивает принимающий решения специалист краткосрочные и долгосрочные экономические затраты, связанные с применением этой технологии.

Отсюда спор между учеными и производственниками по вопросам ресурсосберегающих, экологически приемлемых технологий, экологических и экономических ограничений при выращивании сельскохозяйственных культур. Ученые по этическим и моральным соображениям предлагают экологически безопасные технологии и заинтересованы в долговременном поддержании на высоком уровне производственного потенциала земельных ресурсов. Производственники склонны к более очевидным экономическим выводам,. которые являются следствием краткосрочных решений.

Отсюда наука утверждает, что низкозатратное, биологическое, адаптивное производство более устойчиво, нежели интенсивное. Практики убеждены, что интенсивность производства не зависит от устойчивости используемых технологий.

Как интенсивные, так и низкозатратные технологии могут снизить устойчивость сельскохозяйственного производства, если применяемые приемы экономически нецелесообразны в долгосрочной перспективе для данной местности.

Уровень интенсификации производства, как и набор технологий для получения определенной урожайности являются результатом экономических решений (Эндрю Н. Рид, 1999).

Для успешного решения этой проблемы необходимо в аграрных исследованиях больше внимания уделять фактологическому анализу (A.B. Петриков, 1999), методологии исследования, с учетом теории социально-ориентировочной рыночной экономики, методом компьютерного моделирования технологий выращивания сельскохозяйственных культур (Э.Н. Крылатых, 1999).

Важным является ускоренное внедрение в производство передовых энергосберегающих экологически безопасных и экономически устойчивых технологий выращивания сельскохозяйственных культур (A.B. Ткач, 1999).

Актуальность темы. Современный этап развития аграрного производства требует решения комплекса жизненно-важных задач, среди которых первостепенное место занимает проблема устойчивости производства, доходности и рентабельности различных отраслей растениеводства, в том числе и возделывания кукурузы на зерно.

Рентабельность возделывания различных культур, в том числе и кукурузы, в ряде случаев определяется неверным выбором районов возделывания культуры, низким уровнем технической оснащенности, отсутствием техногенных средств повышения урожайности, использованием высокозатратных технологий, несоблюдением экологических требований и ограничений при ее возделывании.

Все это снижает производство продукции различных культур, особенно зерновых, повышает затраты на их выращивание, ставит Россию в зависимость от импорта зерна, подрывает ее продовольственную и экономическую безопасность. Поэтому повышение доходности и рентабельности растениеводства на федеральном и региональном уровнях является наиболее значимым направлением исследований на современном этапе.

Для современных рыночных отношений обычный подход к изучению эффективности возделывания отдельных культур является неполным. Наиболее приемлемой для изучения этого вопроса методологией исследования является системный подход (П. Самуэльсон, М. Портер, Р. Хизриг, М. Питере, А. Пезенти, А. Хоскинс, Дж. Долан, Р. Уотермен, М. Ворсит, П. Ревент-лоу, Т.Р. Хэджес и отечественных ученых Т.Г. Садовская, А. Селезнев, P.A. Фатхутдинов, П. Завьялов, В. Планский, И.Н. Рыбаков, A.M. Яновский, Ю. Коринов, В.М. Власова, В.Д. Камаев, P.C. Шепитько, E.H. Кашинская и др.).

В литературе недостаточно освещено рассмотрение разработки энергосберегающих технологий выращивания отдельных культур с точки зрения системного подхода. Такой подход в условиях рынка становится критерием экономической эффективности возделывания различных культур. Все это обусловило выбор темы диссертации.

Целью исследований является обоснование методических подходов к созданию энергосберегающих технологий выращивания отдельных культур и, в частности, зерновой кукурузы с точки зрения их составляющих параметров, выделенных на основе системного подхода (экологических, биологических, агротехнических, производственно-технологических и экономических), с учетом факторологического анализа социально ориентированной рыночной экономики, методов математического моделирования.

В задачи исследований входило:

- выявить влияние на продуктивность зерновой кукурузы почвенно-климатических (экологических) ресурсов (почвы, осадков, влажности воздуха, водного баланса, температурного режима и др.) в различных зонах региона с точки зрения биологических требований зерновой кукурузы;

- уточнить районирование зерновой кукурузы по зонам с учетом экологических ресурсов и биологии кукурузы;

- исследовать влияние оптимального сочетания густоты травостоя с различным сложением пахотного слоя на рост, развитие и продуктивность кукурузы;

- дать энергетическую и агротехническую оценку приемов возделывания кукурузы при разработке энергосберегающих технологий;

- обосновать возможность биоэнергетического моделирования возделывания кукурузы на зерно.

Положения, выносимые на защиту.

Методический подход к разработке энергосберегающих технологий выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе зерновой кукурузы, на основе системного анализа экологических, биологических, агротехнических, производственно-технологических и экономических критериев и составления модели энергетического обоснования технологии возделывания кукурузы.

Зависимость продуктивности, рентабельности и доходности кукурузы от набора технологических операций при разработке энергосберегающих технологий.

Апробация результатов исследований.

Результаты исследований докладывались на научных Международных (1997, 1999), Всероссийских (1998, 2000), Внутривузовских (1998, 1999, 2000) конференциях в городах Саратов, Пенза, Волгоград и др.

Научная новизна работы состоит в разработке стратегии формирования высокопродуктивных, высокодоходных, высокорентабельных отраслей растениеводства на примере зерновой кукурузы.

Системный подход к разработке стратегии формирования высокопродуктивных, высокодоходных и высокорентабельных посевов зерновой кукурузы в условиях рыночной экономики базируется на основе воспроизводственного принципа, особенностей развития аграрного производства, взаимосвязи и взаимозависимости всех составляющих данной системы.

Структурообразующим фактором исследуемой системы является управление экологическими, биологическими, агротехническими и экономическими параметрами производства, на входе в нее - эколого-биологическим потенциалом, на выходе - технологией выращивания сельскохозяйственных культур.

Оптимальность сочетания принятых управленческих решений проявляется в этом случае прежде всего в реализации почвенно-климатических ресурсов (продуктивность земли), биологического потенциала (продуктивность растений). Она определяет уровень издержек производства, потребительские качества, а, следовательно, и место продукции растениеводства в ценовой конкуренции на рынке.

Экономическое выживание в современных условиях рыночных отношений возможно при использовании теории конкурентоспособности не только в ведении хозяйства, но и в земледелии и растениеводстве.

Теория конкурентоспособности основана на системном подходе (Е.В. Кашинская, 1998). Системный подход к разработке стратегии формирования высокопродуктивных и высокорентабельных посевов зерновой кукурузы включает в себя экологический блок, описывающий агроэкологическую оценку природных ресурсов с точки зрения пригодности их для возделывания сельскохозяйственных культур. Здесь приводятся описания тепловых и водных естественных ресурсов (осадков, влажности воздуха, водного и температурного режима и т.д.). Описываются почвы и их плодородие.

Второй блок включает в себя описания биоэкологической оценки возделываемых культур, в частности кукурузы при возделывании ее на зерно. Здесь даются биологические особенности кукурузы: требования ее к теплу, свету, влаге, почвам и т.д.

На основе сопоставления агроэкологической оценки и биологических требований растений с учетом использования имеющихся природных ресурсов конкретной культурой уточняется ее агроэкономическое районирование.

Третьим блоком в реализации системного подхода следует считать усовершенствование технологии возделывания растений с целью выявления наибольшего энерго- и ресурсосбережения, ее биологизации, альтернативности, адаптации к природным условиям и наилучшего использования агро-ландшафта.

Заключение Диссертация по теме "Растениеводство", Нургалиева, Любовь Николаевна

Результаты исследования, проведенные Т.Р. Толорая (1997), показали, что с увеличением глубины заделки семян с 5-6 до 8-9 см наблюдалось закономерное снижение урожайности на 1,6-5,3 ц/га по сравнению с заделкой на 8-9 см.

Площадь питания оказывает очень большое, иногда решающее, влияние на структуру и величину урожая растений кукурузы. При любом уровне плодородия почвы увеличение густоты стояния приводит к уменьшению размера и массы початков, повышает процент недоразвитых початков, зерно получается более мелкое (Б.Х. Кинзенеев, Г.С. Курамшин, 1960; К.С. Гарин, В.Д. Ковель, Н.К. Шульга,1962). При недостаточной густоте стояния не используются в полной мере климатические ресурсы местности (Н.М. Афонин, 1960).

Прямое действие на урожайность кукурузы такого фактора, как густота растений, составляет 8-35 % (В.И. Золотов, А.К. Пономаренко, 1991). По сравнению с другими культурами семейства злаковых, кукурузу возделывают при намного меньшей густоте стояния растений, довольно сильно варьирующей в зависимости от морфологических особенностей гибридов и зональных условий (A.A. Якунин и др., 1997).

В условиях богары лесостепи Заволжья наибольший прирост урожая кукурузы происходит при густоте стояния растений 60-70 тыс. шт./га. С увеличением густоты до 80 тыс. шт./га прирост урожая початков составляет лишь 6,5-10,9 %, зерна - 0,8-6,5 % (H.H. Ельчачинова, В.Г. Васин, 1997).

Полевые опыты, проведенные в 1988 г. в условиях горной зоны, показали, что раннеспелые гибриды кукурузы при густоте 100 тыс. растений на 1 га обеспечили достоверно высокий урожай зерна 103,2 и 108,6 ц/га или на 42,344 % выше по сравнению с контролем. Дальнейшее загущение до 110 тыс. растений на 1 га снизило урожайность на 4,3-7,6 % по сравнению с густотой 100 тыс. растений на 1 га (С.Г. Блиев, 1997).

На полях ВНИПТИ рапса максимальная зерновая продуктивность кукурузы отмечалась у гибридов Днепровский 179 ТВ и Воронежский ЗМВ при густоте стояния 70 тыс.шт./га (90,7 и 100,9 ц/га), а у гибридов Днепровский 141Т и Славутич 2 ЮТ - при густоте стояния 80 тыс.шт./га (98,5 и 84,4 ц/га) (В.А. Гулидова, Л.Д. Чеснокова, 1996).

В условиях Куйбышевского Заволжья максимальное количество обменной энергии в урожае отмечено при густоте посева 100 тыс. растений на 1 га и составило 201,6 тыс. МДж/га. На удобренных вариантах количество обменной энергии в урожае было наибольшим при густоте стояния 90-100 тыс. растений на 1 га и составило 210,5-217,6 и 222,5-227,0 тыс. МДж/га (Ю.А. Жоломов, 1990).

Экономическая эффективность выращивания кукурузы при увеличении густоты стояния растений в исследованиях с 60 до 90 тыс. шт./га была наиболее высокой (максимальные условно чистый доход и уровень рентабельности производства при наименьшей себестоимости основной продукции) при формировании 80 тыс. растений на 1 га (Г.В. Седанов, Ю.П. Даниленко,

B.И. Сутулова, 1992).

Исследования многих авторов, проведенные в различных зонах страны, доказали, что с помощью густоты посева можно сильно влиять на урожайность кукурузы и, соответственно, на количество обменной энергии в урожае (А.Н. Ивахненко, А.И. Разуваев, Н.Ф. Разуваева, 1989; И.И. Скубицкий, 1989;

C.И. Мустяца, 1990; Р.Л. Филиппов, 1990; Н.М. Афонина, 1996; В.И. Гричук, И.П. Рамазанов, 1996; Б.Дьерффи, 1996; В.И. Харечкин, Л.В. Трубачева, 1996А.Ф. Дружинин, A.A. Беляева, 1997;).

Оценка энергетической эффективности различных приемов ухода за посевами кукурузы показала, что наиболее высокие затраты совокупной энергии на производство 1 ц продукции отмечены при применении гербицидов в сочетании с одной междурядной обработкой (421-477 МДж), что на 8-10 % больше, чем при различном сочетании агротехнических приемов ухода (Б.М. Кунинов, А.И. Васько, 1998).

В среднем за 2 года на фоне сплошного внесения базового гербицида аценита (7 л/га) при полном исключении механических приемов ухода сухой массы сорняков перед уборкой было 7,7 ц/га, а урожай зерна составил 57,2 ц/га, при однократном бороновании по всходам - соответственно 5,5 и 60,5 ц/га, при однократном бороновании и одной междурядной обработке без боронований - 2,5 и 67,1 ц/га (Н.П. Марков, 1990).

Источником дополнительных доходов, по мнению В.Ф. Нечаева, И.С. Анашкина (1990), являются междурядные обработки. Так, только от одной культивации на 1 руб. затрат получено дохода по вспашке 5,91 руб., по плоскорезной обработке на 22-25 см - 12,28, на 12-14 см - 11,63, по нулевой обработке - 35,7.

Проведение одной междурядной культивации дало прибавку урожая (в среднем по всем способам основной обработки) до 5 ц/га, двух культиваций -до 7,3 ц/га в сравнении с вариантами без междурядных обработок.

По данным В.Ф. Кивера (1988), наивысшая эффективность по валовой и обменной энергии получена при междурядной обработке и нарезке поливных борозд. Так, на данном варианте было наполнено валовой энергии в зерновой части урожая 164,6 тыс. МДж/га с затратами совокупной энергии 78,6 тыс. МДж/га против 157,9 тыс. МДж/га и 77,6 соответственно на варианте с двумя междурядными обработками.

Результаты исследований многих авторов и данные научных учреждений свидетельствуют, что с сорняками можно бороться методом гербигации, то есть внесение гербицидов с поливной водой. Урожайность зерна кукурузы при этом, по сравнению с традиционным способом внесения, повышается на 5-7 ц/га. За счет сокращения ряда технологических операций (транспортировка рабочего раствора, его приготовление, внесение надземными опрыскивателями и заделка в почву механическими средствами) на гектаре экономятся 1,5-2 руб., 4-5 кг жидкого топлива. Себестоимость производства зерна снижается на 5-7%, биоэнергетический КПД окупаемости затрат совокупной энергии возрастает с 3,52 до 3,74, обменной - с 2,65 до 2,82. И для окружающей среды гербигация значительно безопаснее традиционной технологии (В.Ф. Кивер, В.М. Куница, 1988, 1990, 1991; В.П. Сиденко, H.H. Прищепо, 1991; В. Паршин,М. Оконов, Т. Бакинова, 1997).

Однако при современных ценах на препараты и топливно-смазочные материалы гербицидная система защиты растений оказывается экономически невыгодной (H.A. Иншин, 1998; С.И. Капустин; A.A. Карпенко, 1997).

1.3.4. Продуктивность кукурузы на орошаемых землях

Утверждение мировых экспертов, что будущее сельскохозяйственного производства принадлежит генетике и орошению, сегодня становится все очевиднее. Прогнозируется, что глобальные климатические изменения, парниковый эффект в ближайшем будущем окажут большое влияние на изменения климата в сторону потепления, засушливости. В таких условиях агротехнические меры, применяемые в борьбе против засухи, недостаточно действенны.

Для стабилизации производства, получения высоких урожаев необходимо применение орошения. За счет него можно значительно эффективнее использовать агроэкономические и агротехнологические факторы. А кукуруза, относящаяся к важнейшим культурам, наиболее полно раскрывает свои возможности именно в условиях орошения (Г. Васич, Б. Кресович, М. Толи-мир, 1994).

Одним из факторов, определяющих экономическую эффективность возделывания кукурузы в условиях орошения, является концентрация ее посевных площадей.

На орошаемых землях Ростовской области при выращивании кукурузы на зерно, силос и зеленый корм, самые высокие экономические показатели имеют хозяйства с площадью посева 600-800 га. В этих хозяйствах выше производительность труда, а также доход на гектар посева и на человеко-день, затраченный на производство этой культуры. С увеличением в хозяйствах площадей кукурузы со 100 до 600-800 га урожай зеленой массы на силос увеличился на 3,9 %, себестоимость 1 ц снизилась на 7,5 %, а затраты труда уменьшились на 23,5 %. Это связано с тем, что концентрация посевов на крупных массивах в специализированных хозяйствах позволит значительно лучше механизировать производство данной культуры, повысить культуру земледелия, быстрее внедрить достижения науки и передовой практики, наиболее эффективно использовать оросительную воду (Ю.Н. Еремеев, A.C. Михайлин, 1975).

Суммируя результаты исследований по производству кукурузы на поливе, можно считать, что в благоприятные годы при орошении (по сравнению с богарой) повышение урожаев составляет 15-30%, а в засушливые годы данный показатель составляет 39-52% и более (Г. Васич, Б. Кресович, М. Толи-мир, 1994; А.Н. Ивахненко, 1989; В.Ф. Кивер, 1988, 1991).

Выращивая кукурузу, при орошении приходится учитывать не только абсолютную урожайность гибридов, но и расход оросительной воды на формирование 1 ц зерна, так как подача ее и равномерное распределение по полю - один из трудоемких процессов технологии выращивания кукурузы на зерно (В.Ф. Кивер, 1988).

Так, по данным Г. Васича (1997), самый большой урожай (15-42 т/га) получен при увлажнении почвы на глубину 0-50 см, причем на эвакотранс-пирацию в среднем израсходовано 629,3 мм воды. Близкий по величине урожай (15,03 т/га) достигнут и при увлажнении на глубину 0-30 см, при этом средний расход воды на эвакотранспирацию был значительно ниже (541,6 мм). Самый низкий урожай (14,51 т/га) был при самом большом расходе воды (632,0 мм).

Результаты исследований, полученные H.A. Решетниковым (1996) и JI.B. Рассиазовой (1992) показали, что наиболее эффективным является орошение кукурузы, предусматривающее увлажнение дифференцированного (0,5-0,8 м) слоя почвы при максимальной в опыте норме минеральных удобрений. В этом случае получен максимальный доход, равный 558,2 руб. на 1 га орошаемой площади, и уровень рентабельности, составивший 52 %.

Л.Д. Осипенко (1998) в своей работе отмечает, что сокращение оросительной нормы на 20 % от расчетной снизило урожай зерна кукурузы всего на 4,8 %, однако было сэкономлено 520 м3/га оросительной воды.

Это является экономически целесообразным и позволяет экономить водные ресурсы за счет более интенсивного использования биологического потенциала растений кукурузы.

Применение дифференцированного режима орошения при выращивании кукурузы на зерно позволяет снизить прямые затраты энергии на 25 %, топлива - на 31 %, энергозатраты на производство и эксплуатацию агрегатов - на 27 %, типового труда - на 32 %. При этом урожайность зерна кукурузы возросла на 17,5 % или на 0,7 т/га (А.П. Царев, Е.П. Денисов, 1996).

Эффективность применения дифференцированного режима орошения на кукурузе отмечают и Г.В. Седанов, Ю.П. Даниленко (1992).

1.3.5. Использование различных гибридов и сортов, их уборка и последующая доработка зерна

Очень многое в успешном возделывании кукурузы зависит от сорта или гибрида, который в конкретной экономической среде реализует свой потенциал (Н.И. Кашеваров, H.A. Полищук, H.H. Кашеварова, 1992).

Возделывание более продуктивного сорта или гибрида - самый дешевый способ снижения энергозатрат, так как дает возможность поднять урожай без включения дополнительных ресурсов. В настоящее время высокоурожайные сорта или гибриды выступают как самостоятельный фактор энергетической эффективности (В.А. Паршин, М. Оконов, Т. Бакинова, 1997; В.В. Коринец, 1988).

В условиях экономической нестабильности и дороговизны гибридных семян кукурузы появление в сельскохозяйственном производстве среднеран-них высокоурожайных мультикомпанентных сортов этой культуры является крайне важным. Подобные сорта имеют простое семеноводство, у них в 1,12,3 раза ниже коммерческая стоимость семян, а себестоимость еще ниже; у таких сортов относительно легко и несложно наладить производство семян как в условиях коллективного, так и индивидуального (фермерского) хозяйства; у них простая технология возделывания как на семена, так и на зерно и на зеленую массу, а при вы ращивании на семена и зерно не требуется выделение изолированных участков для материнских и отцовских форм, а также проведение других высокозатратных операций, которые свойственны куку-рузоводству (А.П. Царев, П.А. Дьячук, 1996).

Сравнительный анализ экономической и энергетической эффективности возделывания ранних и позднеспелых гибридов кукурузы, проведенный В.К. Медведевым (1999), показывает преимущество раннеспелых форм кукурузы над позднеспелыми в условиях Среднего Поволжья. Так, уровень рентабельности при возделывании ранних гибридов составлял 453,8 %, а поздних -409,8 %. Содержание валовой продукции в зерне равнялось у раннеспелых 65,6 ГДж/га, у поздних - 37,5, затраты совокупной энергии составляли соответственно 18,8 и 23,5 ГДж/га.

Данные сравнительной оценки сортов-популяций и гибридов по продуктивности, проведенные И.П. Кружилиным и Н.Ю. Петровым (1996), показали, что в условиях Нижнего Поволжья в среднем за 6 лет преимущество имеют районированные гибриды, урожайность которых изменялась от 7,02 до 8,74 т/га, при урожае зерна сортов-популяций 6,7-7,07 т/га.

При производстве кукурузы требуется энергии для сушки зерна больше, чем для сушки зерна других зерновых культур. Первой мерой, предпринимаемой для уменьшения энергоемкости производства зерна, является внедрение ресурсосберегающих технологических процессов, а второй - выращивание гибридов, зерно которых высыхает в поле до влажности, близкой к кондиционной, или же для этого нужно меньше затрат (В.Ф. Кивер, 1988).

На современном этапе экономического и энергетического кризиса раннеспелые гибриды, уступая по продуктивности более поздним формам, выгодно отличаются от них меньшим содержанием влаги в зерне и к периоду уборки требуют меньше затрат на послеуборочную доработку зерна. Так, при термической сушке зерна, убранного в оптимальные сроки, совокупные затраты энергии по раннеспелому гибриду были на 17% ниже, а производство зерна на 1 т условного топлива совокупных затрат энергии на 0,3 т выше, чем у среднепозднего гибрида (B.C. Циков, В.П. Бондарь, A.B. Черенков, 1998; В.А. Паршин, 1997; Н.И. Кашеваров, P.A. Полищук, H.H. Кашеварова, 1992). Энергоемкость послеуборочной доработки тонны зерна гибридов среднеранней группы спелости (включая искусственную сушку) сопряжена с затратами 2,79 Дж совокупных прямых и косвенных затрат энергии, а сред-непоздних - 4,9 ГДж, то есть доработка 1 т зерна среднепозднего гибрида требует дополнительных затрат энергии, эквивалентной 75 кг условного топлива (B.C. Шевелуха и др., 1988). На производство и послеуборочную доработку зерна раннеспелого гибрида на горюче-смазочные материалы приходится 33 % затрат, среднепозднего - 38,7 % и позднеспелого - 48,4 % (В.Ф. Кивер, В.М. Куница, 1991). Например, при урожайности початков 100 ц/га с уборочной влажностью 38-39 % расход горючего для сушки зерна будет 480500 кг. Это значительно превышает потребность на все технологические операции по выращиванию и уборке кукурузы. В связи с этим практический интерес представляют гибриды, зерно которых интенсивно высыхает при созревании (В.Ф. Кивер, 1988). Следовательно, только за счет правильного подбора типов гибридов можно снизить энергоемкость технологии на 10-30 тыс. МДж/га, что эквивалентно урожаю зерна 10-15 ц/га и более (В.Ф. Кивер, В.М. Куница и др., 1990).

В последние годы в хозяйствах страны наметилась тенденция к переходу на технологию уборки кукурузы в неочищенных початках, позволяющему сократить потери зерна на 0,10-0,15 т/га, повысить сбор листостебельной массы на 0,5-0,7 т/га, уменьшить на 25-30 % затраты труда и средств на каждом гектаре (А.П. Царев, П.А. Дьячук, 1996).

С использованием электроэнергии, обмолот початков на току молотилкой МКПУ-40 - позволяет уменьшить расход жидкого топлива до 16,3 кг/га и полные энергетические затраты - до 1596 МДж/га (В.Ф. Кивер, Н.И. Конопля, 1988; В.Ф. Кивер, В.М. Куница, 1991).

Большое значение для сохранения урожая имеет срок уборки зерновой кукурузы. По данным многих авторов, потери зерна при урожайности 40-45 ц/га в связи со сроками уборки изменяются в следующих пределах: на 10 день уборки - 0,4-5 %; на 15 - 5-6 %; на 20 - 8-9 %; на 25 - более 12 %; на 30 -17 %; на 35 - свыше 22,5 % (A.A. Мухин, 1984; А.П. Царев, Е.П. Денисов, 1996; B.C. Циков, 1998).

Большое предложение на рынке фуражных культур отрицательным образом сказалось на самой дорогой фуражной культуре - кукурузе. Цена ее реализации товаропроизводителями в среднем за год составила 731 тыс. руб., в то время как на рынке цена составила 901 тыс. руб. (150 долл./т).

Высокий уровень цен на кукурузу, по сравнению с другими фуражными культурами, объясняется ее высокой себестоимостью, которая включает затраты на ее хранение, подработку и реализацию. Длительное хранение зерна кукурузы существенно сказывается на увеличении его себестоимости. При ограниченных возможностях цен это ведет к уменьшению прибыли, в первую очередь товаропроизводителей (И.В. Ибрагимова, 1998).

Производственные опыты показали, что при выращивании кукурузы на зерно на первом месте в общих затратах труда находились работы по послеуборочной доработки початков - 40-50 % (A.J1. Запорожченко, 1978; A.A. Мухин, 1984). А по данным С.С. Бакай (1989), на послеуборочную доработку

33 початков расходуется свыше 60 % технологических затрат труда, так как на высушивание 1 т зерна влажностью 30-35 % требуется 35-40 кг топлива, 1 т початков - 60-80 кг (A.A. Мухин, 1984; Научно-производственная система «Кукуруза», 1990; «Энергосберегающая технология.», 1988). Поэтому переход на импульсный способ сушки дает возможность снизить удельные расходы топлива и электроэнергии соответственно на 10-20 % (В.И. Атаназевич, 1986).

2. Условия проведения исследований 2.1. Почвы

Опыты по изучению продуктивности различных гибридов кукурузы проводились в ОПХ «Новониколаевское» Балаковского района Саратовской области на южных черноземах в 1996-1998 годах.

В геоморфологическом отношении земли ОПХ «Новониколаевское» расположены на четвертой надпойменной (Бакинской) террасе реки Волги. Уклон поверхности незначителен - 0,001-0,005.

Почвообразующими породами служат делювиальные отложения тяжелосуглинистого состава с содержанием частиц физической глины 45,253,4 %. Это отразилось на гранулометрическом составе почвы. Делювиальные тяжелые суглинки до двух метров не засолены воднорастворимыми солями. Плотные остаток составлял 0,028-0,184 %. Грунтовые воды залегают на глубине 20 м. Их минерализация - 5,30-5,70 г/литр.

Орошение опытного участка начато в 1984 году дождевальными машинами «Фрегат» и «Волжанка».

Почвенный покров представлен черноземами южными, среднемощны-ми, слабогумусовыми. Гумуса в пахотном слое - 3,6-3,8 %, в подпахотном слое - 2,8-3,2 %. Обеспеченность обменным калием в пахотном слое для всех культур высокая, подвижным фосфором - средняя, азотом - низкая. Сумма поглощенных оснований - 30,9-31,2 мг-экв. на 100 г почвы. Среди поглощенных оснований преобладает кальций - 85,2-88,8 % и магний - 10,7-14,1 %. Поглощенный натрий составляет 0,5-0,7 %.

Вскипание от соляной кислоты отмечено с 35 см, выделение пятен карбонатов - с 79 см.

Гранулометрический состав южных среднемощных черноземов тяжелосуглинистый. Содержание частиц физической глины в пахотном слое - 48,550,4 %.

Почвы опытного участка довольно сильно уплотнены. Пахотный слой

3 3 имеет плотность 1,25-1,33 г/см , подпахотный - 1,26-1,35 г/см . Рыхление дает кратковременный эффект на этих почвах, особенно при орошении. Плот

3 3 ность твердой фазы составляет 2,54-2,60 г/см в верхних и 69-2,72 г/см в нижних горизонтах.

Максимальная гигроскопичность почв равна 9,6-11,9 % от массы почвы, влажность завядания - 12,9-15,7 %. В общем объеме наименьшей влагоемко-сти доля недоступной растениям влаги составляет в пахотном слое 50,3%, а в подпахотном - 53,2%. Величина наименьшей влагоемкости (НВ) в пахотном слое - 30,4-33,0% от массы почвы. Максимальные запасы доступной влаги в слое почвы 0,7 м - 89,5-91,5 мм. Диапазон активной влаги в пределах 75100% НВ для зерновых культур составляет 44,5-47,5 мм.

Высокая плотность черноземов южных обусловливает и слабую водопроницаемость почвы. За первый час от начала впитывания скорость водопроницаемости составляет 0,77 мм/мин. За первый час водоподачи впитывается 35,9-52,4 мм. Фильтрация на южных черноземах составляет 0,08 мм/мин. или 0,12 м/сутки.

Для увлажнения слоя почвы 0-70 см поливные нормы при нижнем предполивном пороге влажности почвы 75 % НВ составляют 64 мм, при 80 % НВ - 51,2 мм.

В целом, при внесении органических удобрений, оптимальной агротехнике, периодической глубокой вспашке, позволяющей повышать водопроницаемость южных черноземов, при орошении можно получать высокие урожаи всех культур, в том числе и кукурузы на зерно.

2.2. Климатические ресурсы приграничных районов Среднего и Нижнего Поволжья

Приграничные районы Среднего и Нижнего Поволжья расположены между 49°47' и 52°50' северной широты и 44°02' и 50°50' восточной долготы. Занимает обширную территорию 100,2 тыс. км.2. Ее пересекают четыре крупные природные зоны: лесостепь, черноземная степь, сухая степь и полупустынная степь.

Тепловые ресурсы области очень разнообразны по территории. Сумма температур воздуха более 10° колеблется от 2300° на севере и до 3200° на юго-востоке области. Продолжительность безморозного периода от 129 до

166 дней. Среднегодовая сумма осадков меняется по территории области от 270 до 520 мм. В период вегетации выпадает 30 % их годового количества.

Значительная доля тепловых ресурсов в южной и юго-восточной частях области не используется из-за недостатка влаги. В западных и северных районах области часто не хватает тепловых ресурсов для выращивания теплолюбивых культур.

Разнообразие природных условий приграничных районов Среднего и Нижнего Поволжья позволило выделить семь зон, отвечающих по природным условиям районам Поволжья, (Система ведения агропромышленного производства Саратовской области, 1998). Зоны выделены с учетом степени увлажнения территории, степени обеспечения тепловыми ресурсами, почвенного покрова, растительности и административно-экономического деления.

Западная, Центральная и Северная правобережная зоны (черноземная степь и лесостепь) имеют климат умеренно влажный, умеренно жаркий, умеренно континентальный. Повторяемость влажных лет 56-68 %, сухих лет

18-28 %, умеренно засушливых - 15-25 %. Годовая температура колеблется по зонам соответственно в пределах 4,3-5,2°; 3,7-4,7° и 3,5-3,8°С. Переход температуры через +5 Осуществляется весной 14-16 апреля, осенью 15-17 октября. Дата перехода через +10° соответственно составляют 27-30 апреля и

19-30 сентября. Продолжительность безморозного периода 134-158 дней. Сумма температур выше 10° равна 2400-2600°С. Годовая сумма осадков 470-500 мм. За апрель-ноябрь выпадает 290-330 мм, а за май-июнь - 130-160 мм. Гидротермический коэффициент (ГТК) 0,9-1,0. Запас воды в снежном покрове 80,0-130,0 мм. Продуктивной влаги на зяби к началу сева яровых в слое 0-100 см - 14-175 мм.

Средняя влагообеспеченность периода вегетации для зерновых культур 65-75%. Вероятность повреждения их суховеями 20-30 % лет (табл. 1 и 2).

Южная правобережная и Северная правобережная (черноземная засушливая степь) менее обеспечены влагой, чем первые три зоны, имеют более сухой климат. Повторяемость влажных лет за период 1966-1995 годы 40-52 %>, умеренно-засушливых - 10-20 %, сухих - 29-45 %. Годовая температура выше, чем в первых трех зонах на 4,3-5,3°. Даты перехода температур через

5° 15 апреля весной и 17-18 октября осенью; через +10° соответственно 2627 апреля и 28-29 октября. Продолжительность безморозного периода 140155 дней, сумма температур выше 10° 2500-2800°С.