Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Капельное орошение репчатого лука на аллювиальных почвах юга Непала

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Капельное орошение репчатого лука на аллювиальных почвах юга Непала"

На правах рукописи

БХАНДАРИ БАШЬЯЛ БИМАЛА

КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ РЕПЧАТОГО ЛУКА НА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ ЮГА НЕПАЛА

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

г 7 !■■:■:: 12013

005531096

москва, 2013

005531096

Работа выполнена на кафедре почвоведения, земледелия и земельного кадастра Российского университета дружбы народов (РУДН).

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Шуравилин Анатолий Васильевич.

Официальные оппоненты:

Бородычев Виктор Владимирович - Член -корреспондент Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор Волгоградского филиала Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИ-ГиМ Россельхозакадемии).

Ванеян Сережа Саркисович -доктор сельскохозяйственных наук, профессор, гл. научный сотрудник Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии)

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Прикаспийский научно —исследовательский институт аридного земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук ( ГНУ ПНИИАЗ Россельхозакадемии)

Защита состоится « 27 » июня_2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 в ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии по адресу: 127550, г. Москва, ул. Б. Академическая, д. 44, к. 504.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « 27 » мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т. /. И. Ф. Юрченко

ОБЩАЯ ХРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Объем производства лука занимает среди овощных культур в мире третью позицию после томатов и капусты. Производство свежего лука в Непале на душу населения составляет в среднем 7,7 кг при норме потребления 18 кг в год, что составляет менее 50% от необходимой потребности. Страна ежегодно в больших количествах импортирует репчатый лук из Индии, Китая и других стран мира.

Репчатый лук в Непале в засушливый период возделывается на орошении при поливе по бороздам и ограниченном применении дождевания. В стране практически не используется капельное орошение. Применение капельного орошения позволяет поднять коэффициент земельного использования до 95%, а значительное снижение или полное отсутствие непроизводительных потерь воды на испарение, глубинный и поверхностный сбросы характеризуют его как экологически безопасную технологию полива. Результаты многочисленных исследований и производственного опыта показали, что применение капельного орошения лука связано с множеством нерешенных вопросов. В частности, для условий Непала практически нет исследований по технике и технологии капельного орошения лука. Не изучено влияние капельного орошения на основные показатели роста, развития и продуктивность репчатого лука в зависимости от режимов орошения и минерального питания растений и не выявлены закономерности формирования водного и питательного режимов почвы и водопотребления репчатого лука. Поэтому совершенствование и разработка обоснованных режимов капельного орошения лука в сочетании с минеральными удобрениями, микроудобрениями или микробным препаратом является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является обоснование ресурсосберегающего режима капельного орошения репчатого лука в сочетании с внесением минеральных удобрений под планируемую урожайность совместно с микроудобрениями или микробиологическим препаратом в условиях Непала, обеспечивающих получение урожайности лука в пределах 75-85 т/га стандартного качества.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

-охарактеризовать современное состояние капельного орошения лука и других овощных культур и наметить перспективы его развития с обоснованием путей совершенствования технологических процессов возделывания;

- установить закономерности формирования водного режима почвы и водопотребления репчатого лука при капельном орошении в сочетании с внесением минеральных удобрений и микробиологического препарата;

- оценить комплексное влияние режимов капельного орошения и уровня питания на рост, развитие и основные физиологические показатели растений лука;

з

-выявить закономерности влияния водного и питательного режимов почвы на урожайность лука и качество продукции;

-изучить влияние внесения минеральных удобрений и микробиологического препарата на питательный режим аллювиальной почвы в зависимости от уровня увлажнения;

-выполнить энергетическую и экономическую оценку эффективности возделывания лука при капельном орошении .

Научная новизна работы. Впервые для условий равнинной части Непала (Терай) разработан ресурсосберегающий режим капельного орошения репчатого лука по межфазным периодам его развития. Получены новые научные данные по элементам режима капельного орошения лука. Обоснованы закономерности распределения влаги в почве и водопотребления лука при капельном орошении в зависимости от водообеспеченности.

Разработаны зависимости для расчета оросительной нормы и водопотребления лука и установлены коэффициенты водопотребления лука в зависимости от уровня предполивной влажности почвы, минерального питания и применения микробного препарата. Выявлено влияние режимов капельного орошения на фоне применениям минеральных удобрений и их совместном действии с микроудобрениями или микробным препаратом на питательный режим и плодородие аллювиальной почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Режим капельного орошения репчатого лука на фоне внесения минеральных удобрений и их сочетание с микроудобрениями или микро — биологическим препаратом на аллювиальных почвах равнинной части Непала (Терай), обеспечивающих формирование75-85 т/га качественного урожая луковиц;

2. Закономерности формирования водопотребления репчатого лука от режима предполивной влажности почвы и зависимости для расчета оросительной нормы и водопотребления;

3. Особенности формирования урожайности репчатого лука и качества продукции в зависимости от режимов капельного орошения, внесения минеральных удобрений и их сочетания с микроудобрениями или микробиологическим препаратом;

4. Закономерности развития растений, формирование структуры урожая, урожайности репчатого лука и качества продукции в зависимости от режимов капельного орошения, внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями или микробным препаратом;

Практическая значимость работы. На основании выполненных исследований разработан и обоснован водосберегающий режим капельного орошения репчатого лука, параметры которого позволяют получать качественную продукцию лука в пределах 80 т/га при рациональном использовании оросительной воды на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями или с применением микробиологоческого препарата, обеспечивающих сохранение и восстановление плодородия орошаемых почв. Производству рекомендованы режим капельного орошения репчатого лука с поддержанием дифференцированной

предполивной влажности почвы в слое 0,3-0,4 м на уровне 90-80-70 % HB по межфазным периодам «посев - начало формирования луковиц», «начало формирования луковиц-начало полегания», «начало полегания — уборка» и минерального питания, включающего внесение минеральных удобрений, а также микроудобрений или микробиологического препарата в сочетании с минеральными удобрениями.

Полученные результаты исследований могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями орошаемой зоны Непала, проектными и эксплуатационными организациями страны при создании оросительных систем нового поколения, а также в учебном процессе по мелиорации и орошаемому земледелию.

Личный вклад автора заключается в разработке методики исследований, постановке и проведении экспериментальных исследований на аллювиальных почвах равнинной части Непала (Терай), математической обработке опытных данных, в обобщении и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных научно-практических конференциях преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ в 2010 и 2013гг (Москва, РУДН), на международной научно-практической конференции в ФБГОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства в 2012 г (Москва, ФБГОУ ВПО МГУП). Основные положения диссертации в 2011 г., 2012 г. и 2013 г. рассматривались на заседании кафедры почвоведения, земледелия и земельного кадастра Российского университета дружбы народов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 175 стр. компьютерного текста и состоит из введения, пяти глав основного текста, выводов и рекомендаций производству, включая 9 рисунков, 43 таблицы и 9 приложений. Список использованной литературы содержит 162 наименования.

Содержание работы

В первой главе выполнен обзор литературы. Технологии применения капельного орошения представлены в многочисленных работах ученых различных стран мира, таких как С.М. Алпатьев, В.В. Бородычев, С.С. Ванеян, М.С. Григо-ров, H.H. Дубенок, В.П.Зволинский, И.П. Кружилин, Г.В.Ольгаренко, М.С. Рома-щенко, М.Ф. Храбров, Г.Ю. Шейнкин, O.E. Ясониди, J. Kleta, F.S. Nakajama, S.Davis, E.A.Hiler и мн. другие. Рассмотрены пути совершенствования возделывания лука при капельном орошении, приведены общие сведения по развитию производства репчатого лука в мире, охарактеризованы ботанические и биологические особенности культуры, требования к минеральному питанию в условиях орошения, осуществлен анализ развития капельного способа орошения и показана его эффективность и перспективность. На основании анализа литературных источников были выявлены проблемы использования систем капельного орошения и возможные направления их преодоления. В Непале научные исследования техники и технологии капельного орошения практически не проводятся. Поэтому вопросы, связанные с разработкой и совершенствованием технологии капельного

орошения лука в условиях равнинной части Непала в сочетании с питанием растений, представляют, как теоретический, так и практический интерес. В связи с этим решение поставленных в работе задач определяет необходимость выполнения комплексных исследований, направленных на обоснование параметров режима капельного орошения репчатого лука в Непале, позволяющих в сочетании с применением удобрений получать 75-85 т/га и более продукции стандартного качества.

Во второй главе изложены природно-климатические условия района проведения исследований, приведены водно-физические и агрохимические свойства аллювиальных почв, схема проведения опыта, методика исследований, агротехника возделывания репчатого лука, характеристика капельной оросительной системы и особенности форирования увлажняемой зоны в зависимости от режима увлажнения и продолжительности полива.

Полевые исследования проводились в районе Терай в фермерском крестьянском хозяйстве « Упстарт» в зоне расположения г. Бахайрова на юге Непала. В период вегетации лука (ноябрь-март) средняя температура воздуха находилась в пределах 20,7-21,5°С и была близка к среднемноголетней (21,ГС). В 2011/2012г осадки не выпадали, а в 2010/2011г и 2012/2013г они составляли соответственно 10,6 и 31,7мм при норме 43,6мм. Испаряемость за ноябрь-март находилась соответственно в пределах 460,5 — 514 мм. Дефицит естественного увлажнения в годы исследований изменялся от 428,8мм до 514,1 мм. Исходя из климатических характеристик возделывание лука в зимний период с ноября по март возможно только при регулярном орошении.

Аллювиальные почвы опытного участка по гранулометрическому составу средне- и легкосуглинистые. В среднем для расчетных слоев почвы 0-30 и 0-40 см плотность сложения составляет соответственно 1,26 и 1,28 г/см3, пористость- 50,6 и 50,3% от объема и наименьшая влагоемкость 23,1 и 23,0 % от массы. Почва характеризуется средней скоростью впитывания. За первый час наблюдений впитывалось 92,6 мм воды. Коэффициент фильтрации составил 0,52 м/сутки.

Верхний слой почвы до 40 см характеризуется щелочной реакцией, рНвод = 8,3-8,5. Содержание гумуса в слое 0-30 см составляет 1,75%. Почва слабо и средне обеспечена питательными веществами. Обеспеченность легкогидролизуемым азотом и подвижным фосфором низкая (соответственно 40 и 27 мг/кг почвы), а обменным калием средняя (80,5 мг/кг почвы), общее содержание азота не высокое и в среднем составляет 0,11%. Емкость катионного обмена (ЕКО) - 30,6 мг экв/ЮОг. Почва опытного участка характеризуется низким содержанием микроэлементов. Содержание бора не превышало 0,2 мг/кг, а цинка и марганца соответственно 0,84 мг/кг и 7,54 мг/кг.

При возделывании овощных культур и, в частности, лука требуется внесение значительных доз минеральных удобрений. Недостаток микроэлементов в почве легкого гранулометрического состава требует также и применения микроудобрений. А недостаточная микробиологическая активность почвы снижает качество получаемой продукции. Поэтому была поставлена задача, не только довести, урожайность лука до 80 т/га, но и получить продукцию высокого качества. Для этого на фоне минерального питания (КгэдРшКз« ) исследовалось влияние

б

на урожайность лука следующих изначально отсутствующих микроэлементов (бор, цинк и марганец) и ЭМ-препарата. ЭМ-препарат - созданный по специальной технологии концентрат в виде жидкости, содержащей большое количество анабиотических (полезных) микроорганизмов, обитающих в почве: бактерии фотосинтеза, молочнокислые, дрожжевые и клеточные. Взаимодействуя в почве, они вырабатывают ферменты и физиологически активные вещества, аминокислоты, нуклеиновые кислоты и пр., оказывающие как прямое, так и косвенное положительное влияние на рост и развитие растений. ЭМ-препараты повышают содержание агрономически полезных микроорганизмов в почве; оздоравливают почву, так как убивают фитопатогены; способствуют улучшению минерального питания растений; улучшают качество продукции.

Опыт по возделыванию лука при капельном орошении заложен по двух-факторной схеме. При этом изучался режим предполивной влажности почвы в увлажняемой зоне 0,3 м; 0,4 м и 0,4 м соответственно по межфазным периодам (фактор А) и уровень питания, включающий дозы минеральных удобрений, ориентированные на получение планируемой урожайности лука (80т/га), в сочетании с микроудобрениями или микробиологическим препаратом (ЭМ-препарат) (фактор В) (табл 1.).

Таблица 1. - Схема опыта при капельном орошении репчатого лука

№ варианта Режим предполивной влажности почвы по периодам вегетации, % НВ (фактор А) Дозы питательных элементов, кг/га (фактор В)

посев-начало образования луковиц начало образования луко-виц-начало полегания начало полегания- уборка

1 90 80 70 ^9ОР16()КЗ40

2 90 80 70 ^9оР1боКэ4о+микроудобрения

3 90 80 70 ^вдР^оКз-ю+микробный препарат

4 80 80 70 ^9С)Р160Кз40

5 80 80 70 Ы29оР1боКз40+микроудобрения

6 80 80 70 №9оР1боКз4о+ микробный препарат

7 80 70 60 1^29оР 160^340

8 80 70 60 К29оР1боК340+микроудобрения

9 80 70 60 ^9оР1боКз4о+ микробный препарат

Варианты опыта расположены систематически в четырехкратной повтор-ности с площадью повторности 48 м2 и учетной делянки — 9,6м2. В процессе исследований измерялись составляющие водного баланса, проводились наблюдения за развитием растений и выполнялись анализы почв с использованием общепринятых методов и современных и методик. Учет урожая лука проводился вручную с разделением луковиц по крупности. Определилось качество полученной продукции. Экспериментальные данные были обработаны методами математической статистики.

В опыте принималась стандартная агротехника выращивания лука. Минеральные удобрения, а также микроудобрения (бор, цинк и марганец) вносили с поливной водой. Бор вносился в почву в количестве 0,75 кг/га. Кроме того, проводили замачивание семян в 0,01% растворе борной кислоты. Цинка было внесено из расчета 1,5 кг/га, а марганца - 10 кг/га. Микробиологическая добавка в виде микробного препарата «Байкал - ЭМ1» вносилась из расчета Юл/га.

При возделывании репчатого лука расстояние между капельницами составляло 40 см, а между капельными линиями - 48 см. Полив делянок осуществлялся из капельниц с расходом 1,6 л/ч. Капельные трубопроводы прокладывали вдоль второго и пятого рядков лука (рис.1).

150 см > ♦ ♦ ъл 150 см у

и •и

16 см 16 см

80 см 70 см 80 см

Риунок 1. - Поперечный профиль полос, засеянных луком

Поливы назначались по показаниям тензиометров. Объем воды, подаваемый капельной системой, составлял 53,3 м3/га за 1 час. Контур увлажняемой зоны изменялся в зависимости от размера поливной нормы и предполивной влажности почвы. При поливных нормах от 40 до 220 м3/га и уровнях предполивной влажности почвы в пределах 60-90% НВ глубина и ширина увлажняемого слоя составляла 35-55 см. В качестве примера приводится (рис. 2) продольный профиль распределения влаги по длине капельной линии при времени полива 60 и 90 мин.

Капель нипа ^ ^ ^ ^ 40 с-ч ,10 см ,1 ) Ш ^ ^ ^ - полна в 90 ннв -----полив в 60 мин

-ф- 1 X, 1 ! 1 V ) 1 \ У * / 1 \ У Ч / 1 V / ' А / ' 1 1 1 1

Рис. 2. Продольный профиль распределения влаги по длине капельной линии.

В третьей главе представлены результаты исследований водного режима аллювиальных почв и водопотребления репчатого лука при капельном орошении в зависимости от уровня увлажнения.

Грунтовые воды на опытном участке в среднем за три года исследований находились на глубине 2,56м. Оросительная норма и количество поливов изменялись в зависимости от уровня поддержания предполивной влажности почвы. Так в вариантах 1-3 при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80-70% НВ число поливов за оросительный период по годам исследований изменялось в пределах 66-73, а оросительная норма варьировала от 4751 до 5423 м3/га (табл. 2).

Таблица 2. -Число поливов и объем оросительной воды по межфазным периодам в вариантах опыта ___

Номер варианта Межфазные периоды Всего за вегетацию

Посев — начало формирования луковиц Начало формирования луковиц — начало полегания Начало полегания - уборка(период созревания урожая)

Число поливов Объем оросительной воды, м3/га Число поливов Объем оросительной воды, м3/га Число поливов Объем оросительной воды, м3/га Число поливов Оросительная норма, м /га

2010/2011г

1-3 42 1692 22 2280 7 1125 71 5097

4-6 18 1431 22 2323 6 968 46 4723

7-9 18 1406 13 2044 3 635 34 4085

2011/2012г

1-3 41 1616 24 2529 8 1278 73 5423

4-6 17 1340 24 2521 7 1143 48 5004

7-9 16 1290 14 2210 3 640 33 4140

2012/2013г

1-3 39 1538 21 2239 6 974 66 4751

4-6 17 1320 21 2211 6 962 44 4493

7-9 16 1280 12 1930 3 645 31 3855

Среднее за три года

1-3 40,7 1615,3 22,3 2349,3 7 1125,7 70 5090,3

4-6 17,3 1363,7 22,3 2351,7 6,3 1024,3 46 4739,7

7-9 16,7 1325,3 13 2061,3 3 640 32,7 4026,6

Снижение порога предполивной влажности почвы по межфазным периодам до уровня 80-80-70% НВ приводило к уменьшению числа поливов до 44-48 и оросительной нормы - до 4493- 5004 м3/га, в среднем на 350,6 м3/га или на 6,9%. При уровне предполивной влажности почвы 80-70-60% НВ число поливов уменьшилось до 31-34 (на 53,3%), а оросительная норма снижалась до 3855-4140 м3/ га или в среднем на 1063,7 м3/га, т.е. на 20,9% по сравнению с режимом увлажнения 90-80-70 % НВ.

По опытным данным получено уравнение связи оросительной нормы с относительным уровнем увлажнения:

У = 4820х+270, (1)

при коэффициенте детерминации Я = 0,88, где У - оросительная норма, м3/га; X - относительный уровень увлажнения в долях единицы.

Относительный показатель уровня увлажнения равный 1 устанавливается для максимальной оросительной нормы, соответствующей предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ. Для режимов увлажнения 80-80-70 % НВ и 80-70-60% НВ показатели уровня увлажнения, в среднем равные 0,93 и 0,78, определялись отношением соответствующих им оросительных норм к максимальной.

Наибольшего количества оросительной воды и числа поливов, независимо от уровня предполивной влажности почвы, потребовалось для межфазного периода «начало формирования луковиц - начало полегания».

При капельном орошении лука поливные нормы при пороге предполивной влажности почвы 90-80-70 % НВ в межфазный период «посев — начало формирования луковиц» в среднем составляли 39,7 м3/га, а во второй и третий межфазные периоды - 105,3 и 160,9 м3/га. При уровне предполивной влажности почвы 80-8070% НВ (вар. 4-6) поливные нормы в первый межфазный период увеличились в среднем до 78,6 м3/га. В другие межфазные периоды поливные нормы были близки к вариантам 1-3 и соответственно составляли 105,3 и 161,7 м3/га. Для поддержания влажности почвы на уровне 80-70-60% НВ потребовалось увеличение поливных норм во второй и третий межфазный периоды до 156,6 и 213,3 м3/га.

В зависимости от порога предполивной влажности почвы изменялись межполивные интервалы. При уровне предполивной влажности почвы 90-80-70 % НВ (вар. 1-3) поливы проводились через 1,07-1,15 суток; 2,25-2,57 сут. и 2,25 - 3,0 суток соответственно в межфазные периоды «посев - начало формирование луковиц», «начало формирования луковиц - начало полегания» и «начало полегания — уборка». При уровне предполивной влажности почвы в вар. 4-6 80-80-70% НВ заметно увеличивался межполивной интервал в первый межфазный период (до 2,54 сут). В другие межфазные периоды он практически не изменялся, по сравнению с вар. 1-3 (2,38 сут. и 2,70 сут. соответственно). Межполивные интервалы в вар. 7-9 с уровнем предполивной влажности почвы 80-70-60% НВ были более продолжительными. В первый межфазный период интервал между поливами изменялся от 2,39 до 2,69 сут. во второй период от 3,79 до 4,42 суток, в третьем - в среднем составлял 5,3 суток. Продолжительность проведения одного полива при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ в первый межфазный период в среднем составляла 44,7 мин, во второй - 116,6-120,0 мин ,а в третий - в среднем 181,1 мин. В вариантах с уровнем предполивной влажности почвы 80-70-60% НВ, продолжительность одного полива, в первый межфазный период в среднем составляла 88,5 мин, а в другие межфазные периоды 118,5 мин и 182,0 мин соответственно. В вариантах с режимом увлажнения 80-80-70% НВ время проведения

одного полива, в первый, второй и третий межфазные периоды в среднем составляло 89; 179 и 240 мин.

Таким образом, капельная система при орошении лука наиболее продолжительное время работала в вариантах 1-3 при поддержании порога предполив-ной влажности почвы на уровне 90-80-70% НВ (95,5 часа за вегетацию). Снижение уровня предполивной влажности почвы до 80-80-70% НВ приводило к уменьшению продолжительности проведения поливов в среднем на 6,9 %, а при предполивной влажности 80-70-60 % НВ - на 21%.

При всех режимах увлажнения максимальное количество оросительной воды (45-53% от оросительной нормы) было подано на поливы лука во второй межфазный период «начало формирования луковиц - начало полегания». В первый межфазной период доля оросительной воды изменялась от 27 до 33%, а минимум приходится на третий период - 15 - 23% от оросительной нормы.

В течение вегетации лука влажность расчетного слоя почвы (0,3 - 0,4 м) поддерживалась поливами в оптимальных пределах, предусмотренных схемой полевого опыта. Отклонения фактической влажности почвы перед поливами от заданного нижнего уровня предполивной влажности почвы изменялись в интервале ± (0,8-2,5%), т.е. находились в допустимых пределах.

Опытные данные по элементам водного баланса орошаемого поля и водо-потреблению репчатого лука по фазам развития, и в целом за вегетационный период показали, что в вариантах 1-3, где уровень предполивной влажности почвы по межфазным периодам составлял 90-80-70% НВ, суммарный расход влаги по годам исследований был наибольшим и изменялся в пределах 6025 — 6424 м3/га и в среднем за три года составил 6217 м3/га. При предполивной влажности почвы на уровне 80-80-70% НВ (вар. 4-6) суммарное водопотребление лука уменьшилось в среднем на 5,1%, и изменялось в пределах 5806 - 6043 м3/га (в среднем 5091 м3/га). Дальнейшее снижение порога предполивной влажности почвы до уровня 80-70-60% НВ приводило к уменьшению значений суммарного водопотребления лука до 5258-5280 м3/га и составило в среднем 5269 м3/га. По сравнению с уровнем предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ оно было меньше в среднем на 948 м3/га, или на 15,2%. Наибольшая величина водопотребления была зафиксирована во втором межфазном периоде «начало формирования луковиц - начало полегания» (табл. 3).

Интегральная кривая суммарного водопотребления лука в зависимости от уровня увлажнения приведена на рис.3. Для определения связи суммарного водопотребления лука с уровнем увлажнения использовались относительные показатели. За единицу был принят показатель для уровня увлажнения 90-80-70% НВ, при котором установлены наибольшие значения суммарного водопотребления

Для других уровней увлажнения (80-80-70% НВ и 80-70-60% НВ) относительные показатели, равные (0,95 и 0,85), определялись в долях соответствующего суммарного водопотребления от максимального.

Рисунок 3. Интегральная кривая суммарного водопотребления лука

Таблица 3. -Суммарное и среднесуточное водопотребление лука по межфазным периодам и в целом за вегетацию, м3/га_

Но- Посев-начало фор- Начало формирования лу- Начало полега- Всего за веге-

мер мирования луковиц ковиц-начало полегания ния - уборка тацию

вари- за период за сутки за период за сутки за пе- за су- за пе- за су-

анта риод тки риод тки

2010/2011г.

1-3 1875 41,6 2516 46,6 1809 37,7 6202 42,2

4-6 1655 36,8 2546 48,0 1651 35,1 5852 40,4

7-9 1707 39,7 2344 44,2 1229 26,7 5280 37,2

2011/2012г.

1-3 1772 39,3 2638 48,8 2014 41,9 6424 43,7

4-6 1535 34,1 2630 49,6 1878 39,9 6043 41,7

7-9 1497 34,8 2436 45,9 1337 29,1 5270 37,1

2012/2013г.

1-3 1765 39,2 2402 44,5 1858 38,7 6025 41,0

4-6 1573 34,9 2399 45,3 1834 39,0 5806 40,0

7-9 1610 37,4 2209 41,7 1433 30,5 5252 37,0

Среднее за три года

1-3 1804 40,1 2519 46,6 1895 39,5 6217 42,3

4-6 1588 35,3 2525 47,6 1788 38,0 5901 40,7

7-9 1605 37,3 2330 43,9 1333 29,0 5268 37,1

Уравнение связи суммарного водопотребления лука с относительным уровнем увлажнения имеет следующий вид

у = 6320х -100; (2)

коэффициент детерминации при этом составил 0,93.

где у - суммарное водопотребление лука, м3/га, х - относительный уровень увлажнения в долях единицы.

Таким образом, с уменьшением цорога предполивной влажности почвы водопотребление лука, в том числе среднесуточное, по межфазным периодам заметно снижалось, что обусловлено различиями в формировании водного режима почвы в зависимости от условий увлажнения. При всех режимах увлажнения ос-

новной приходной статьей в водопотреблении лука является оросительная норма (73,3 - 84,4%) и заметно меньшей -запасы влаги в почве (11,2 - 18,4%). Доля влаги, поступающая от грунтовых вод, была незначительна и составляла 2,5-5,4 %.

За годы исследований нами рассчитаны биофизические коэффициенты по межфазным периодам при капельном орошении лука по формуле Г.К. Льгова и биоклиматические коэффициенты (коэфиценты испарения) по межфазным периодам при капельном орошении лука по формуле Н.В. Данильченко. Биофизический коэффициент при уровне увлажнения 90-80-70% НВ в среднем за период вегетации лука составил 1,98 м3/га на 1°С с интервалом колебаний по годам исследований от 1,97 до 2,01 м3/га на 1°С, а по межфазным периодам соответственно 1,81; 2,51 и 1,68 м3/га на 1 °С. При уровне влажности почвы 80-80-70% НВ (вар. 4-6) биофизический коэффициент в среднем за вегетационный период лука уменьшился до 1,91 м3/га на 1°С (на 3,5%), а по межфазным периодам вегетации лука соответственно составлял 1,59; 2,56 и 1,63 м3/га на 1 °С. При снижении уровня увлажнения до 80-70-60% НВ за вегетацию лука он составил 1,74 м3/га на 1°С: в первый межфазный период - 1,68 м3/га на 1°С, во второй - 2,36 м3/га на 1°С и в третий -1,24 м3/га на 1°С. Биоклиматический коэффициент при влажности почвы 90-8070% НВ варьировал в пределах 1,32 - 1,34 и в среднем составлял 1,33. Несколько меньше биоклиматический коэффициент был получен в вар. 4-6 с уровнем пред-поливной влажности почвы 80-80-70% НВ (1,30), а наименьшие значения отмечены при уровне предполивной влажности почвы 80-70-60% НВ в вар. 7-9, где они изменялись по годам исследований от 1,16 до 1,28 при средней величине 1,21. В среднем по всем режимам увлажнения биоклиматический коэффициент за вегетационный период лука составил 1,30 и был меньше, чем биофизический коэффициент (1,88) на 30,9%.

В четвертой главе охарактеризованы питательный режим аллювиальных почв опытного участка; закономерности роста и развития репчатого лука; урожай, его структура и качественные показатели луковиц, а также результаты определения удельных затрат оросительной воды и коэффициента водопотребления лука при капельном орошении.

Результаты исследования наличия в почве доступных растениям питательных элементов показали, что по мере повышения порога предполивной влажности почвы отмечалась тенденция к увеличению использования растениями подвижных элементов питания. Так, в среднем за годы исследований при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ на фоне внесения полной дозы минеральных удобрений (вар.1) содержание легкогидролизуемого азота в почве к концу вегетации лука увеличилось только на 14 мг/кг, а при уровне увлажнения 8070-60% НВ - на 21 мг/кг. Аналогичные изменения наблюдались и при других уровнях питания (табл.4). При совместном внесении минеральных удобрений и микроудобрений или микробного препарата эффективность использования легкогидролизуемого азота растениями повышалась, особенно в вариантах с микроудобрениями.

Содержание подвижного фосфора в среднем за вегетационный период увеличивалось на 16-20 мг/кг при уровне увлажнения 90-80-70% НВ и на 20-22

мг/кг при режиме водообеспечениости 80-70-60% НВ. Также наблюдается тенденция большего использования из почвы подвижного фосфора при внесении в почву микроудобрений или микробного препарата наряду с минеральными удобрениями . В пахотном слое почвы накопление обменного калия при внесении его в почву в количестве 340 кг/га было несущественным.

К концу исследований содержание подвижных форм микроэлементов увеличилось практически до уровня средней обеспеченности. Так, содержание бора в этих вариантах увеличилось в 1,7 раза с 0,18-0,20 мг/кг до 1,23-1,24 мг/кг, содержание цинка-в 1,5 раза с 0,81-0,83 мг/кг до 1,23-1,25мг/кг и марганца-в 1,6 раза с 7,51-7,53 мг/кг до 11,83-12,17 мг/кг.

В зависимости от условий увлажнения и питания растений изменялись рост и развитие репчатого лука. Так, к фазе созревания луковицы высота растений в среднем за три года по вариантам опыта была в пределах 27,1-39,3 см.

Таблица 4. - Влияние уровня увлажнения и питания растений на содержание питательных элементов в слое 20 см в среднем за годы исследований, мг/кг

Номер варианта Начало вегетации Конец вегетации

Н,г р2о5 К20 Н,г р2о5 к2о

1 86 50 96 100 70 100

2 85 48 84 91 64 78

3 82 49 88 93 66 85

4 92 51 101 111 71 109

5 85 49 92 99 68 92

б 88 50 94 104 70 97

7 92 53 104 ИЗ 75 118

8 87 51 98 102 71 105

9 90 52 101 107 73 109

НСР05 -по фактору А 1,48 1,34 2,16 1,67 1,59 2,45

-по фактору В 1,85 1,73 2,45 1,94 2,03 2,96

Наиболее интенсивный рост растений отмечался в вариантах с уровнем предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ на фоне внесения минеральных удобрений и микроудобрений. Максимальные значения площади листовой поверхности также получены в вар. 2 при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ и внесении в почву минеральных и микроудобрений (в среднем за три года 44,1 тыс. м2/га). Применение микробного препарата вместе с основными элементами питания повышало листовую поверхность, но в меньшей степени, чем микроудобрения. Так, биомасса лука была наибольшей и в среднем составила 13,2 т/га при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ и внесении в почву минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями. В целом дополнительное внесение микроудобрений увеличивало сухую массу лука в среднем на 5,7-8,5%, а при дополнительном внесении микробного препарата - на 0,4-0,6 т/га или на 3,8-5,7%. Интегральная кривая накопления сухой биомассы за период ве-

гетации лука в зависимости от влагообеспеченности и уровня питания растений приведена на рис 4.

Период вегетации

• вар. 1 —-— вар. 2 ^ вар. 3

Рис. 4. - Интегральная кривая накопления сухой биомассы лука при режиме увлажнения 90-8070% НВ.

При капельном орошении наиболее благоприятные условия для получения высокого урожая лука были созданы при повышенном уровне предполивной влажности почвы по межфазным периодам 90-80-70% НВ на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями (84,3-87,6 т/га) и в среднем за три года урожайность составила 85,9 т/га (табл.5). Снижение уровня влагообеспеченности и отказ от микроудобрений или микробного препарата существенно понижали урожайность лука. Вместе с тем применение минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями при максимальном увлажнении почвы обеспечивало прибавку урожая лука на 4,24 % больше, чем в сочетании с микробным препаратом.

Полученные в вариантах опыта данные об удельных затратах оросительной воды и значениях коэффициента водопотребления репчатого лука показали, что рассматриваемые показатели уменьшались при снижении порога предполивной влажности почвы и при внесении в почву, кроме минеральных удобрений, микроудобрений или микробного препарата «ЭМ-препарат». В варианте 2 с максимальной урожайностью лука (в среднем 85,9 т/га) удельные затраты оросительной воды в среднем достигали 59,3 м3/т и превышали минимальные затраты воды в вар. 8 на 5,8 м3/т или на 9,8%. Коэффициент водопотребления варианта 2 в среднем за годы исследований составлял 72,4 м3/т и был меньше минимальных значений всего лишь на 2,4 м3/т или на 3,3%. т.е. в пределах ошибки опыта. В структуре урожая наибольший удельный вес составляла стандартная продукция с диаметром луковиц крупнее 40 мм - 95,-98,4%, а мелкие фракции занимали всего лишь 1,6-4,1% от общего урожая. При этом процентное содержание очень крупных, самых ценных фракций, было максимальным. Улучшение условий водного режима сопровождалось возрастанием доли очень крупных луковиц на 6-9% и снижением мелких фракций. Наиболее благоприятная структура урожая репчатого лука сохраняется на фоне минеральных удобрений в сочетании с внесением микробного препарата «ЭМ-препарат». Доля очень крупных фракций превышала их значения в вариантах с внесением только минеральных удобрений на 8-10 %.

Таблица 5,- Урожайность лука в зависимости от уровня предполивной влажности почвы и питания растений, т/га.

Номер варианта Уровень предполивной влажности почвы по межфазным периодам, %НВ (фактор А) Уровень питания растений, кг/га (фактор В) 2010/ 2011г 2011/ 2012г 2012/ 2013г Урожайность (средняя за 3 года), т/га Превышение по сравнению с фоном

т/га %

1 90-80-70 К29оР1боК34о(фон) 78,7 79,3 76,9 78,3 - -

2 90-80-70 Н29оР1боКз4о + микроудобрения 85,8 87,6 84,3 85,9 7,6 9,7

3 90-80-70 Ы290Р160Кэ40 + микробный препарат 82,6 83,4 81,2 82,4 4,1 5,2

4 80-80-70 N290?! 60^340 73,8 75,6 72,1 73,8 - -

5 80-80-70 Н2и>Р]боКз4о+ микроудобрения 80,2 81,6 77,9 79,9 6,1 8,3

6 80-80-70 ^29оР160^340 микробный препарат 77,2 79,1 75,6 77,3 3,5 4,7

7 80-70-60 ^90Р160К340 (фон) 70,1 72,3 68,5 70,3 - -

S 80-70-60 Ы29оР1боКз4о + микроудобрения 75,1 77,6 73,2 75,3 5,0 7,1

9 80-70-60 ^9<>Р|6оКз40 + микробный препарат 73,2 75,4 71,6 73,4 3,1 4,4

НСР05 по фактору А 2,49 2,34 2,13 2,68

HCPos по фактору В 1,34 1,55 1,27 1,59

НСР05 для частных средных 4,21 4,86 4,53 5,14

Повышение качественных показателей репчатого лука отмечалось также при улучшении условий влагообеспеченности и питания растений по схеме «полная доза минеральных удобрений + микробный препарат» (табл. 6). В среднем за годы исследований содержание сухого вещества по вариантам опыта изменялось от 9,18 до 12,64%. При это наиболее высокие показатели (12,64%) были получены при поддержании уровня предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ на фоне внесения дозы минеральных удобрений в сочетании с микробным препаратом (вар. 3).

Содержание витамина С в луковице на всех вариантах опыта изменялось в небольших пределах - 5,14-5,83%, а наиболее высокие показатели характерны для уровня увлажнения 90-80-70% НВ в сочетании с внесением полной дозы минеральных удобрений и микробного препарата (в среднем за годы исследований 5,83%). Максимальное содержание Сахаров (моносахара и дисахара) было зафиксировано также при режиме увлажнения 90-80-70% НВ и внесении минеральных удобрений в сочетании с микробным препаратом (9,04%) и было больше, чем при других уровнях увлажнения. Таким образом, можно констатировать, что ЭМ-препарат положительно влияет на качество продукции. В целом, полученная продукция не загрязнена нитратами. Их содержание по вариантам опыта находилось в пределах 52,6-124,3 мг/кг при ПДК = 800 мг/кг (табл. 6).

Таблица 6. -. Биохимический состав репчатого лука при капельном орошении (средний за три года)

Номер вариан- Сухое ве- Витамин Моноса- Дисахара, Сахара Нитраты,

та щество, % С, мг/% хара, % % (всего), % мг/%

1 12,03 5,71 3,48 5,27 8,75 81,7

2 12,57 5,79 3,52 5,43 8,95 62,2

3 12,64 5,83 3,56 5,48 9,04 52,6

4 10,92 5,44 3,33 5,19 8,52 102,4

5 11,44 5,58 3,41 5,26 8,67 89,5

6 11,95 5,61 3,48 5,34 8,82 82,2

7 9,18 5,14 3,11 5,14 8,25 124,3

8 10,56 5,36 3,29 5,22 8,51 113,6

9 10,74 5,44 3,36 5,31 8,67 110,4

НРС05

-по фактору А 0,58 0,16 0,07 0,11 0,14 5,47

-по фактору В 0,19 0,04 0,04 0,04 0,08 2,13

В пятой главе приведены результаты анализа энергетической и экономической эффективности производства лука-репки при капельном орошении в зависимости от условий влагообеспеченности и минерального питания растений.

Анализ полученных данных показал, что наиболее высокая энергетическая эффективность возделывания репчатого лука достигается при уровне предполив-ной влажности почвы 90-80-70% НВ на фоне минеральных удобрений, доза которых было рассчитана на получение планируемой урожайности (80 т/га), и дополнительном внесении микроудобрений. При этом выход (нетто) энергии и коэффициент энергетической эффективности были максимальными и составляли соответственно 34001 МДж/га и 1,34. При внесении в почву микробного препарата вместе с минеральными удобрениями выход энергии (нетто) и коэффициент энергетической эффективности снизился соответственно до 29664 МДж/га и 1,30.

Количественная оценка экономической эффективности возделывания репчатого лука при капельном орошении (табл.7) показала, что максимальный эффект также достигается в варианте 2, при котором порог предполивной влажности почвы поддерживался на уровне 90-80-70% НВ на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями. Дисконтированный чистый доход варианта был максимальным и составил 1481,0 тыс. руб./га, а норма прибыли 177,0%. В варианте 3 при том же уровне увлажнения (90-80-70% НВ), но на фоне совместного внесения минеральных удобрений и микробного препарата показатели экономической эффективности были получены несколько меньшими и составили 1374,1 тыс.руб./гаи 166,1% соответственно по дисконтированному чистому доходу и норме доходности. Следует отметить, что капитальные вложения по всем вариантам капельного орошения окупаются в первый же год возделывания репчатого лука, и только в варианте 7 при сочетании орошения с внесением минеральных удобрений срок окупаемости капитальных вложений составляет 1,4 года.

Таблица 7. Основные показатели экономической эффективности возделывания лука при капельном орошении

Показатели Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1. Дисконтированный чистый доход, тыс. руб./га 1358,4 1481,0 1374,1 1187,0 1468,0 1254,0 1117,0 1169,0 1223,0

2. Срок окупаемости, лет 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1.4 1.0 1.0

3. Норма прибыли, % 165,1 177,0 166,1 146,8 176,6 153,4 139,7 144,4 150,2

4. Норма дисконта, % 10

5. Период анализа инвестиционного проекта, лет 6

ВЫВОДЫ

1. Выполнены исследования по совершенствованию и разработке режимов капельного орошения лука на аллювиальных почвах юга Непала. Установлено, что капельное орошение репчатого лука, возделываемого в зимний период, обеспечивает возможность получения урожая стандартного качества в условиях благоприятного водного режима почвы и внесении минеральных удобрений на планируемую урожайность в сочетании с микроудобрениями или микробным препаратом. При расположении капельных трубопроводов через 0,48 м, расстоянии между капельницами на трубопроводе 0,4 м и расходе капельницы 1,6 л/с создается сплошная зона увлажнения расчетного слоя почвы с контуром увлажнения шаровидной формы диаметром 0,35-0,55 м , зависящего от уровня предполивной влажности почвы, продолжительности полива и поливной нормы. При этом доля увлажняемой почвы в посевах лука снижается до 0,5 за счет площади колеи от прохода обрабатывающих орудий и геометрических параметров увлажнения.

2. Впервые для условий равнинной части Непала (Терай) разработан ресурсосберегающий режим капельного орошения репчатого лука по межфазным периодам его развития. Максимальная оросительная норма (в среднем 5090 м3/га) и наибольшее число поливов (в среднем 70) обеспечивается при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80-70% НВ соответственно по межфазным периодам «посев - начало формирования луковиц», «начало формирования луковиц - начало полегания», «начало полегания - уборка». Снижение уровня предполивной влажности почвы до 80-80-70% НВ приводит к уменьшению оросительной нормы в среднем до 4740 м3/га или на 6,9%, а числа поливов до 46 (на 43,3%). Наименьшие величины оросительной нормы и числа поливов соответственно 4027 м3/га и 33 были установлены при уровне предполивной влажности почвы 80-70-60% НВ. По сравнению с уровнем увлажнения 90-80-70% НВ оросительная норма снижается на 1063 м3/га или на 20,9%, а число поливов - на 52,3%.

3. Суммарное водопотребление репчатого лука в среднем за годы исследований составляло 6217 мЗ/га, 5901 мЗ/га и 5269 мЗ/га соответственно при уровнях увлажнения 90-80-70% НВ, 80-80-70% НВ и 80-70-60% НВ. В структуре суммарного водопотребления лука наибольший удельный вес принадлежит оросительной норме-76,4-81,9%.

4. Значения биологических коэффициентов водопотребления по межфазным периодам и в целом за вегетацию существенно изменяются в зависимости от условий увлажнения. В среднем за вегетационный период лука биофизические коэффициенты составляли 1,98; 1,91 и 1,74 мЗ/га на ГС соответственно при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70 % НВ, 80-80-70% НВ и 80-70-60 % НВ, а наибольшие их значения (в среднем 2,36-2,58 мЗ/га на ГС) были зафиксированы в межфазный период «начало формирования луковиц - начало полегания».

Биоклиматические коэффициенты в среднем за вегетацию составляли 1,33; 1,30 и 1,21 мЗ/га на 1 мм суммарной испаряемости соответствуя уровням увлажнения 90-80-70% НВ, 80-80-70% НВ и 80-70-60% НВ, а наибольшие их показатели (2,14-2,27 мЗ/га на 1 мм суммарного испарения) получены в межфазный период «начало формирования луковиц - начало полегания».

5. Наиболее интенсивно ростовые процессы и накопление сухой биомассы в посевах репчатого лука протекают при поддержании более высокого уровня предполивной влажности почвы по межфазным периодам на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями или микробным препаратам. При этом наибольшая высота растений в период созревания луковиц (в среднем 39,3 см), максимальная площадь листьев (в среднем 44,1 тыс. м/га) и наибольшая сухая биомасса лука (в среднем 13,2 т/га) сформированы в варианте 2 с поддержанием предполивной влажности почвы на уровне 90-80-70% НВ и внесении в почву минеральных удобрений и микроэлементов.

6. Самая высокая урожайность репчатого лука (в среднем за три года 85,9 т/га) формируется при уровне увлажнения - 90-80-70% НВ и применении минеральных удобрений дозами ^оР^оКзадВ сочетании с микроудобрениями. На 4,1% ниже урожайность репчатого лука (в среднем достигающая 82,4 т/га) получена при уровне предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ и внесении минеральных удобрений в сочетании с микробным препаратом.

7. При повышении порога предполивной влажности почвы и улучшении питания растений лука увеличивался выход стандартной продукции и улучшался ее биохимический состав. При пороге предполивной влажности почвы 90-80-70% НВ на фоне внесения минеральных удобрений или биологической добавки формировалась благоприятная структура урожая и ее качественный состав. При этом содержание наиболее ценных очень крупных фракций лука в среднем составляло 57,3%. В луковицах содержание сухих веществ равнялось 12,64%, витамина С -5,83%, Сахаров - 9,04% , а количество нитратов было наименьшим (52,6 мг/кг при ПДК= 800 мг/кг). Достаточно высокие показатели структуры урожая репчатого лука и его биохимического состава были получены при этом же уровне увлажнения на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроэлементами.

8. Экономическая эффективность капельного орошения репчатого лука подтверждается во всех вариантах опыта. Максимальная эффективность достигается при поддержании порога предполивной влажности почвы 90-80-70% HB на фоне внесения дозы минеральных удобрений под планируемую урожайность в сочетании с микроудобрениями. Дисконтированный чистый доход, составляющий 1481,0 тыс. руб./га, был наибольшим из полученных во всех вариантах опыта при самой высокой норме экономической эффективности. При этом капитальные затраты на капельное орошение окупаются в первый же год получения продукции.

Рекомендации производству

Для условий юга Непала (зона Тераи) рекомендуется при возделывании лука в зимний период режим капельного орошения с поддержанием порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80-70% HB соответственно по межфазным периодам «посев — начало формирования луковиц», «начало формирования луковиц - начало полегания», «начало полегания - уборка» в слое 0,3 м; 0,4 и 0,4 м.

За вегетационный период требуется проведение 60-70 поливов оросительной нормой 4751-5423 мЗ/га в зависимости от метеорологических условий года. Поливы следует проводить через 1-3 дня поливными нормами 40-80 мЗ/га с продолжительностью полива 45-120 мин при расходе капельницы 1,6 л/час.

Для получения урожайности репчатого лука на уровне 80 тега рекомендуется внесение минеральных удобрений в дозах N290P160K340 в сочетании с микроэлементами (бор, цинк, марганец).

Для улучшения качества продукции на фоне минеральных удобрений целесообразно вносить в почву микробиологическую добавку в количестве 10 л на 1 га.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Бивала Б.Б. Обоснование режима капельного орошения и минерального питания лука в условиях Непала / A.B. Шуравилин, Б.Б. Бимала// Вестник Российского университета дружбы народов. Серия Агрономия и животноводство. - 2012. -№3. -С.53-59.

2. Бимала Б.Б. Формирование водного режима аллювиальных почв при капельном орошении репчатого лука на юге Непала / A.B. Шуравилин, Ашраф Елсайед Махмуд Елсайед, Б.Б. Бимала // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия Агрономия и животноводство. - 2013. - №2. - С. 40-46.

3. Бимала Б.Б. Влияние уровня увлажнения и питания растений на урожайность лука при капельном орошении в условиях юга Непала // М.У Ляшко., А.В Шуравилин., Б.Б. Бимала. // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса,- 2013. - №2. -С.18-20.

4. Бимала Б.Б. Водопотребление репчатого лука при капельном орошении на юге Непала / А.В Шуравилин, Ашраф Елсайед Махмуд Елсайед, Б.Б. Бимала // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса - 2013. - №2. — С. 15-17.

5. Бимала Б.Б. Питательный режим аллювиальных почв Непала при капельном орошении репчатого лука в зависимости от водного режима и минерального питания растений/ Бимала Б.Б //Агрохимический вестник. -2013.- №3 - С. 46-48.

Прочие публикации

6. Бимала Б.Б. Капельные орошение овощных культур в Непале / Б.Б. Бимала // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». - 2011. - №1. -С. 98- 104.

7. Бимала Б.Б. Водопотребление и режим капельного орошения лука на юге Непала/ A.B. Шуравилин, Б.Б. Бимала, Т.И. Сурикова // Материалы Международной научн - практической конференции «Мелиорация и рекультивация земель». Ч. II. - М.: ФБГОУ ВПО МГУП. 2012. - С. 329 - 337.

Подписано к печати 23.05.2013 г. Заказ № 18. Тираж 100 ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии 127550, Москва ул.Б.Академическая, 44

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бхандари Башьял Бимала, Москва

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

На правах рукописи

0420135^543

БХАНДАРИ БАШЬЯЛ БИМАЛА

КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ РЕПЧАТОГО ЛУКА НА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ ЮГА НЕПАЛА

Специальность 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана

земель

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук,профессор, А.В. Шуравилин

МОСКВА 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ 03ДЕЛИВАНИЯ ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ............................10

1.1. Общие сведения...........................................................................................10

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности репчатого лука .................................................................................................................................11

1.2. Особенности минерального питания лука в условиях орошения...........15

ГЛАВА II. СХЕМА ОПЫТА, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА...............................33

ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................................33

2.1. Природно-климатические условия района проведения исследований.....33

2.2. Агрофизические и агрохимические свойства почвы опытного участка ..45

2.3. Схема опыта и методика исследований.......................................................51

2.4. Агротехника возделывания лука на опытном участке...............................59

2.5. Капельная система орошения и её основные параметры...........................61

2.6. Формирование увлажняемой зоны при капельном орошении..................64

репчатого лука.......................................................................................................64

ГЛАВА III. ВОДНЫЙ РЕЖИМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ УВЛАЖНЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕІ-ІИЕ РЕПЧАТОГО...............................67

ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ..........................................................67

3.1. Режим уровня грунтовых вод на опытном участке..................................67

3.2. Режим орошения лука в зависимости от уровня увлажнения при капельном орошении................................................................................................................68

3.3. Динамика влажности почвы и влагозапасов при капельном орошении лука .................................................................................................................................82

3.4. Водный баланс и водопотребление лука в зависимости от уровня увлажнения при капельном орошении.....................................................................................88

3.5. Связь биоклиматических коэффициентов с водопотребление лука.......101

ГЛАВА IV. ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА, РАЗВИТИЯ, УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ЛУКА...................................109

ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ..........109

УВЛАЖНЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ................................................109

4.1. Питательный режим аллювиальной почвы в зависимости от уровня влагообеспеченности и особенностей минерального питания.......................109

4.2. Содержание микроэлементов в аллювиальной почве..............................114

4.3. Особенности роста и развития репчатого лука в зависимости от условий увлажнения и питания растений........................................................................115

4.4. Накопление сухой биомассы посевами репчатого лука...........................121

4.5. Урожайность репчатого лука......................................................................128

4.6. Эффективность использования оросительной воды и коэффициент водопотребления лука.........................................................................................132

4.7. Структура и качество урожая репчатого лука...........................................134

ГЛАВА V. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЛАГООЬЕСПЕЧЕ-ННОСТИ И МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ...............................................................................................................................140

5.1. Энергетическая эффективность производства лука при капельном орошении ...............................................................................................................................140

5.2. Экономическая оценка эффективности выращивания репчатого лука в зависимости от уровня увлажнения и питания растений при капельном орошении ...............................................................................................................................145

ВЫВОДЫ.............................................................................................................149

Приложения.........................................................................................................167

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Неизменным продуктом питания, напрямую связанным со здоровьем, работоспособностью и продолжительностью жизни населения, являются овощи. По данным института питания АМН РФ овощи могут удовлетворять на 15-25% потребности человека в белках, 60-80% в углеводах, на 70-90% в витаминах и минеральных солях. Среди овощных культур в мире лук занимает третью позицию после томатов и капусты. Он обладает высокой питательной ценностью и лекарственными свойствами. В луке содержится сухого вещества 15,1%, Сахаров - 9,1%, эфирного масла - 0,041-0,065%. Валовый сбор репчатого лука в мире в 2010 г. составил 74 млн. т, а его потребление на душу населения - 5-7 кг при среднегодовой физиологический норме потребления 18 кг. Несмотря на постоянный рост численности населения земного шара за последние 5 лет (2006-2010 гг.) производство и продажа лука в мире в расчете на душу населения увеличилось с 6,5 до 7 кг в год, или на 7%.

В Непале среди овощных культур большое внимание уделяется возделыванию лука. Однако производство репчатого лука не удовлетворяет потребности населения и не соответствует научно-обоснованным нормам потребления. Производство свежего лука в Непале на душу населения составляет в среднем 7,7 кг, т.е. менее 50% от рекомендуемого научно-обоснованного потребления 18 кг. Даже во время основного сбора урожая в период его возделывания в дождливый сезон с апреля по июнь потребности в луке не обеспечиваются собственным производством. В связи с этим Непал ежегодно в больших количествах импортирует репчатый лук из Индии, Китая и других стран мира.

В зависимости от зоны возделывания и влагообеспеченности урожайность репчатого лука в Непале изменяется от 5 до 30 т/га и в среднем по стране составляет 15 т/га.

Получение высоких и стабильных урожаев репчатого лука как и других овощных культур в Непале особенно в засушливый период, возможно на орошаемых землях.

В настоящее время в Непале при выращивании овощных культур на орошаемых землях широкое распространение получил поверхностный способ полива по бороздам. На некоторых крупных сельскохозяйственных предприятиях ограничено применяется дождевание с использованием различных поливных машин и дождевальной техники. Малообъёмиые способы орошения в стране практически не используются из-за их отсутствия. Внедрение в практику орошаемого овощеводства малообъёмных сберегающих, почвозащитных, экологически безопасных технологий позволит экономить водные, энергетические и другие виды минеральных ресурсов страны и повысить продуктивность орошаемого поля.

Одним из малообъёмных экологическии безопасных способов является капельное орошение, при котором увлажняется не вся поливаемая площадь, а лишь зона корневого питания растений. Капельное орошение позволяет подавать воду небольшими порциями через короткие промежутки времени с одновременным локальным внесением питательных веществ и средств защиты растений в необходимых количествах вместе с поливной водой. Этот способ орошения дает возможность поддерживать в почве благоприятный водно-воздушный режим без поверхностного и глубинного сбросов оросительной воды.

Результаты многочисленных исследований и производственного опыта в Непале и других странах мира показали, что применение капельного орошения лука связано со множеством нерешенных вопросов. В частности, для условий Непала практически нет серьезных исследований по капельному орошению лука. Не изучено влияние капельного орошения на показатели роста, развития и урожайность лука в зависимости от технологии капельного орошения и уровня минерального питания. Не установлены закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы, не разработаны параметры режима

капельного орошения и не обоснованы дозы внесения минеральных удобрений, макро- и микроэлементов и применения микробного препарата. Поэтому совершенствование техники и технологии полива и разработка оптимальных режимов капельного орошения лука в сочетании с различными дозами минерального питания является актуальной проблемой в условиях Непала. Данной проблеме и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является обоснование ресурсосберегающего режима капельного орошения репчатого лука в сочетании с внесением минеральных удобрений под планируемую урожайность совместно с микроудобрениями или микробиологическим препаратом в условиях Непала, обеспечивающих получение урожайности лука в пределах 75-85 т/га стандартного качества.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие

задачи:

-охарактеризовать современное состояние капельного орошения лука и других овощных культур и наметить перспективы его развития с обоснованием путей совершенствования технологических процессов возделывания;

- установить закономерности формирования водного режима почвы и водопотребления репчатого лука при капельном орошении в сочетании с внесением минеральных удобрений и микробиологического препарата;

- оценить комплексное влияние режимов капельного орошения и уровня питания на рост, развитие и основные физиологические показатели растений лука;

-выявить закономерности влияния водного и питательного режимов почвы на урожайность лука и качество продукции;

-изучить влияние внесения минеральных удобрений и микробиологического препарата на питательный режим аллювиальной почвы в зависимости от уровня увлажнения;

-выполнить энергетическую и экономическую оценку эффективности возделывания лука при капельном орошении.

Научная новизна работы. Впервые для условий равнинной части Непала (Терай) разработан ресурсосберегающий режим капельного орошения репчатого лука по межфазным периодам его развития. Получены новые научные данные по элементам режима капельного орошения лука. Обоснованы закономерности распределения влаги в почве и водопотребления лука при капельном орошении в зависимости от водообеспеченности.

Разработаны зависимости для расчета оросительной нормы и водопотребления лука и установлены коэффициенты водопотребления лука в зависимости от уровня предполивной влажности почвы, минерального питания и применения микробного препарата. Выявлено влияние режимов капельного орошения на фоне применениям минеральных удобрений и их совместном действии с микроудобрениями или микробным препаратом на питательный режим и плодородие аллювиальной почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Режим капельного орошения репчатого лука на фоне внесения минеральных удобрений и их сочетание с микроудобрениями или микро — биологическим препаратом на аллювиальных почвах равнинной части Непала (Терай), обеспечивающих формирование75-85 т/га качественного урожая луковиц;

2. Закономерности формирования водопотребления репчатого лука от режима предполивной влажности почвы и зависимости для расчета оросительной нормы и водопотребления;

3. Особенности формирования урожайности репчатого лука и качества продукции в зависимости от режимов капельного орошения, внесения минеральных удобрений и их сочетания с микроудобрениями или микробиологическим препаратом;

4. Закономерности развития растений, формирование структуры урожая, урожайности репчатого лука и качества продукции в зависимости от режимов капельного орошения, внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями или микробным препаратом;

Практическая значимость работы. На основании выполненных исследований разработан и обоснован водосберегающий режим капельного орошения репчатого лука, параметры которого позволяют получать качественную продукцию лука в пределах 80 т/га при рациональном использовании оросительной воды на фоне внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями или с применением микробиологоческого препарата, обеспечивающих сохранение и восстановление плодородия орошаемых почв. Производству рекомендованы режим капельного орошения репчатого лука с поддержанием дифференцированной предполивной влажности почвы в слое 0,30,4 м на уровне 90-80-70 % НВ по межфазным периодам «посев - начало формирования луковиц», «начало формирования луковиц-начало полегания», «начало полегания - уборка» и минерального питания, включающего внесение минеральных удобрений, а также микроудобрений или микробиологического препарата в сочетании с минеральными удобрениями.

Полученные результаты исследований могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями орошаемой зоны Непала, проектными и эксплуатационными организациями страны при создании оросительных систем нового поколения, а также в учебном процессе по мелиорации и орошаемому земледелию.

Личный вклад автора заключается в разработке методики исследований, постановке и проведении экспериментальных исследований на аллювиальных почвах равнинной части Непала (Терай), математической обработке опытных данных, в обобщении и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных научно-

практических конференциях преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ в 2010 и 2013 гг (Москва, РУДН), на международной научно-практической конференции в ФБГОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства в 2012 г (Москва, ФБГОУ ВПО МГУП). Основные положения диссертации в 2011 г., 2012 г. и 2013 г. рассматривались на заседании кафедры почвоведения, земледелия и земельного кадастра Российского университета дружбы народов.

Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа изложена на 175 стр. компьютерного текста и состоит из введения, пяти глав основного текста, выводов и рекомендаций производству, включая 9 рисунков, 43 таблицы и 9 приложений. Список использованной литературы содержит 162 наименования.

ГЛАВА І. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОЗДЕЛИВАНИЯ ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ

1.1. Общие сведения

Опыт возделывания репчатого лука в мире в последнее пятилетие (20062010гг) свидетельствует об увеличении урожайности лука, валовых сборов и его продаж. За 2006-2010 гг. валовой сбор репчатого лука в мире вырос почти на 12%: с 66 до 74 млн. т. Наибольший рост валового сбора репчатого лука относительно предыдущих лет отмечался в 2007 г. - 8%. В 2006-2010 гг. наибольшие объемы репчатого лука в мире собирались в Китае, доля которого в общем объеме составляла 28,8% - 28,9%.

В 2010 г по продажам репчатого лука на душу населения среди стран мира лидировали Новая Зеландия (112 кг в год), Малайзия (33 кг в год) и Турция (26 кг в год). Лидирующими по объему производства, экспорта и импорта репчатого лука являются страны: Аргентина, Бразилия, Великобритания, Германия, Египет, Индия, Иран, Испания, Йемен, Канада, Китай, Малайзия, Мексика, Нидерланды, Новая Зеландия, Пакистан, Перу, Польша, Российская Федерация, Саудовская Аравия, Соединенные Штаты Америки, Турция, Франция, Шри-Ланка, Япония.

В 2010 г. практически четверть репчатого лука в мире закупается в Китае (19,3 млн. т). В Индии продано почти 17% всего репчатого лука в мире, а в США - 5%. Потребление в США лука выросло более чем на 61 % за последние два десятилетия, с 5,5 до 9 кг на человека.

Среднегодовое потребление лука в мире составляет примерно 13,67 фунта на человека. По оценкам Вшіпез8іаІ в 2011-2015 гг. продажи репчатого лука в мире будут расти в среднем на 3% в год. В 2015 .объем продаж лука в мире достигнет 84,9 млн. т.

Непал в последние годы ежегодно импортирует большое количество репчатого лука, в основном из Индии. На долю импорта из других стран приходится $ 6788,40 (NRS 4,88,768) от всех закупок за рубежом.

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности

репчатого лука

Лук репчатый (Allium сера L.) - двух или многолетнее травянистое растение семейства лилейных с двумя формами размножения: половым (семенами) и вегетативным (луковицами). Лук как одно из древнейших культурных растений известен более 6000 лет. Его родиной являются Средняя Азия, Афганистан, Иран [Чулков Н.ИД966].

Как отмечает М.В. Алексеева (1982),происхождение луковых растений связывают с высокогорными и степными районами, для которых типична резкая смена периодов года. Южные луки имеют горное происхождение, среднерусские и северные луки - равнинное.

Семена средне морщинистые, длина их изменяется в пределах 3,0-3,3 мм, ширина 1,9-2,3 мм, толщина 1,3-2,0 мм, В 1кг содержится 250-400 тыс. семян. Всхожесть семян сохраняется в течение 2-3 лет [Рекецкая Н., 2006]. Семена начинают прорастать при температуре +2...3°С. Оптимальная температура для прорастания составляет +20°С. При температуре почвы +7...+Ю°