Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье

Кузнецов, Юрий Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье"

iß'

КУЗНЕЦОВ Юрий Владимирович

НАУЧНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

1 9 МАЙ 2011

4846812

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ Юрий Владимирович

НАУЧНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Мелиорация земель и природообустройство»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ, академик РАСХН Григоров Михаил Стефанович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, Заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН Кружилин Иван Пантелеевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Денисов Евгений Петрович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Балакай Георгий Трифонович

Ведущая организация:

ГНУ «Всероссийский НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства», Астраханская область, г. Камызяк

Защита состоится «10» июня 2011 г. в 1022 часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 400002, г. Волгоград, проспект Университетский, 26, ВГСХА,ауд. 214. ' •

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГСХА.

Автореферат разослан «28» апреля 2011 г. и размещён на сайте ВАК РФ

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Иванцова Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Достаточное и стабильное производство продукции сельского хозяйства считается одним из основных показателей эффективности функционирования агропромышленного комплекса и продовольственной безопасности страны. Орошаемые земли всегда вносили существенный вклад в укрепление и стабилизацию экономики агропромышленного комплекса страны. В докризисный период с них получали весь объем производимого риса, около 80% овощей, 30% зерна кукурузы, четвертую часть кормов для животноводства. Однако за период с 1990 по 2003 год площадь орошаемых земель в стране снизилась с 6,16 млн. до 4,68 млн. га, а их продуктивность почти на 50%. Среднегодовые показатели объемов производства продукции овощеводства на орошаемых землях оказались на уровне семидесятых годов.

Одновременно с уменьшением общего количества орошаемых земель наблюдается сокращение поливной техники. В настоящее время осталось около 25 тыс. дождевальных машин, в том числе более 20 тыс. уже отслуживших свой нормативный срок. Погодные условия засушливых лет приводят к резкому сокращению валовых сборов зерна, овощей, кормов и технических культур, тем самым, показывая, что в новых экономических условиях в России орошению в сочетании с многообразием комплексных мелиораций принадлежит ведущая роль в устойчивом производстве сельскохозяйственной продукции. В связи с этим проблема разработки научных основ высокоэффективного экологически рационального использования существующих и развития новых орошаемых земель в Российской Федерации на базе освоения ресурсосберегающих и эколого-экономически обоснованных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и овощных, позволяющих повысить продуктивность орошаемого гектара, остается одной из приоритетных.

Современный объем производства овощей не удовлетворяет растущих потребностей населения страны. По научно-обоснованным нормам питания на душу населения должно приходиться 150-160 кг овощей, а потребление в настоящее время составляет около 70 кг. Обнадеживающий рост производства овощей в 1986-1990 гг. сменился ощутимым спадом.

Возникновение и развитие новых форм собственности, в том числе и на землю, переход к рыночной экономике вызывают объективную необходимость в разработке и совершенствовании научного обеспечения, в первую очередь стратегии развития овощеводства в стране, внедрение в практику сельскохозяйственного производства водосберегающих, почвозащитных, экологически безопасных технологий орошения. Необходимость решения этой проблемы определила направленность наших исследований по разработке вопросов технологии возделывания томатов при дождевании, поверхностном и капельном орошении в засушливых условиях Нижнего Поволжья.

эффективные экологически безопасные системы орошаемого земледелия, обеспечивающие программированное выращивание сельскохозяйственных культур при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия в различных при-родно-экономических зонах страны».

Цель исследований сводилась к научному обоснованию ресурсосберегающих, экономически обоснованных и экологически безопасных технологий орошения адаптированных к условиям Нижнего Поволжья, обеспечивающих эффективное использование ресурсов и повышение продуктивности томатов.

Задачи исследований:

- анализ литературных источников по технологиям орошения и возделывания томатов, определение основных направлений научно-технического прогресса, связанного с повышением продуктивности этой культуры и совершенствованием технологий орошения;

-дать сравнительную оценку способам орошения томатов дождеванием, поверхностным и капельным и обосновать технические средства для их применения;

- обосновать ресурсосберегающие поливные режимы с учётом особенностей способа орошения, установить закономерности изменения продуктивности томатов и водообеспеченности;

-установить особенности формирования водного режима почвы при разных способах орошения и динамику водопотребления томатов;

- дать оценку влияния режима орошения и уровня минерального питания при разных способах полива на основные физиологические показатели и продуктивность томатов;

-определить численные значения биоклиматических коэффициентов испарения по межфазным периодам, декадам и в среднем за период вегетации томатов;

- провести экологическое и экономическое обоснование, дать энергетическую оценку технологии полива при разных способах орошения томатов на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья.

Научная новизна результатов исследований состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении эффективности возделывания томатов в Нижнем Поволжье при разных способах орошения. С учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей растений определены новые подходы к обоснованию поливного режима при дождевании, поверхностном и капельном орошении. Изучено влияние способов орошения на физиологические показатели томатов в зависимости от водного режима почвы и обеспечивающего его режима поливов, уровня минерального питания. Определены закономерности водопотребления и установлены связи между продуктивностью и влагообеспеченностью, получены биоклиматические коэффициенты испарения и рассчитаны нормы водопотребности томатов в годы с различным дефицитом водного баланса. На основе учёта тепловых ресурсов в различных зонах региона исследований по сумме активных температур обоснованы сроки посева семян, высадки рассады в грунт и сроки созревания томатов. Новизна принятых направлений и полученных результатов исследований подтверждена патентами на изобретения Российской Федерации №№ 2192720, 2215404, 2218690, 2223634, 2222936, 2223635,2246206,2246207, 22462208.

Практическая ценность работы. Установленные закономерности и тенденции формирования элементов технологических процессов возделывания томатов при разных способах орошения позволяют обеспечить снижение затрат и обосновать принятие решений для получения высоких гарантированных урожаев при рациональном использовании природных и трудовых ресурсов.

Реализация результатов исследований осуществлялась:

-производственной проверкой ресурсосберегающих технологий орошения овощных культур в СПК «Светлоярское», КСП «Ахтубинское», фермерском хозяйстве «Садко», КСП «Заканальное», КСП «Суровикинское» Волгоградской области, на опытно-производственном участке ВНИИГиМ в Быковском районе Волгоградской области;

-использованием результатов исследований при разработке проекта реконструкции участка орошения в фермерском хозяйстве «Садко», проектировании и строительстве экспериментального участка капельного орошения в Дубовском районе Волгоградской области, реконструкции орошаемого участка в СПК «Светлоярское» при переводе орошения овощных культур с дождевания на полив по бороздам;

-использованием Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области и Управлением «Волгоградоблводхоз» при разработке целевой программы развития мелиорации Волгоградской области на 2001-2005 годы;

- публикацией статей, информационных листков, рекомендаций, выступлениями на конференциях, семинарах, научно-производственных совещаниях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 74 работы, в том числе 10 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК и 9 патентов на изобретения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка состояния и эффективности применения различных способов орошения овощных культур и, в частности томатов, в Нижнем Поволжье, послуживших основой для выбора направления исследований.

2. Обоснование водосберегающих и почвозащитных технологий и режимов орошения томатов при разных способах распределения поливной воды в условиях Нижнего Поволжья, обеспечивающих повышение продуктивности этой культуры, эффективность использования орошаемых земель, экономию оросительной воды, сохранение почвенного плодородия.

3. Закономерности формирования урожая и водопотребления томатов в годы различной влагообеспеченности, информационное обеспечение программ управления орошением овощного поля.

4. Экономическое и экологическое обоснование, энергетическая оценка выращивания томатов при дождевании, поверхностном и капельном орошении.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом анализа и обобщения многолетних исследований, которые проводились лично автором в опытно-производственных условиях на орошаемых участках Горо-дищенской, Светлоярской, Среднеахтубинской, Кисловской ОС, в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области.

Автор принимал непосредственное участие в теоретическом обосновании выбранного направления и методов исследований; методологическом обеспечении экспериментов; закладке и проведении полевых опытов, обобщении результатов экспериментов и разработке научно-обоснованных рекомендаций, реализации результатов исследований при разработке и внедрении проектов реконструкции орошаемых участков для полива овощных культур разными способами. Общая доля автора в выполнении исследований, положенных в основу написания диссертации и результатов, выносимых на защиту, составляет 80%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах: г. Волгоград, ВГСХА (1989-2009 гг.); Новочеркасск, НИМИ (1990 г.); Волгоград, ВНИИОЗ (1990,1993,1994,2009 гг.); Москва, ВНИИГиМ (1992 г.); Новочеркасск, ЮжНИИГиМ (1995, 1996 гг.); Саратов, Саратовская ГСХА (1997 г.); Соленое Займище, ПНИИАЗ (1998,2010 г.); Волгоград, ВНИАЛМИ (1998, 2008 гг.); Нефтекумск, ВНИАЛМИ (2000 г.); Пенза, НТО (2000 г.); Москва, МГУП (2001, 2002 гг.); Белгород, БелНИИСХ (2004 г.); Коломна, ФГНУ ВНИИ «Радуга» (2004 г.); Махачкала, Дагестанская ГСХА (2010). Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 355 страницах компьютерного текста, содержит введение, 7 глав, выводы и предложения производству, 39 рисунков, 97 таблиц в тексте и 9 в приложениях. Список использованной литературы включает 335 наименований, в том числе 25 иностранных авторов.

Особую признательность и благодарность автор выражает своему научному консультанту академику РАСХН М.С. Григорову за участие в формировании научных взглядов, выработке концептуальных подходов и жизненной позиции; искреннюю благодарность директору филиала ВНИИГиМ член-корреспонденту РАСХН, профессору В.В. Бородычеву, сотруднику филиала к.с.-х.н. A.B. Дементьеву, главе фермерского хозяйства «Садко» к.с.-х.н. В.М. Гуренко и председателю СПК «Свет-лоярское» В.И. Сергееву за совместно проведённые исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОМАТОВ

Глава подготовлена на основании обзора литературы, изложены биологические особенности этой культуры, которые использовались затем при выборе средств регулирования процессов жизнедеятельности и достижения высокой продуктивности растений, их устойчивости к неблагоприятным внешним условиям среды обитания.

Орошение в сухостепной подзоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья является мощным фактором регулирования уровня урожайности и качества плодов томата. При этом особое внимание обращается на выбор способа, режима орошения и техники полива, которые в значительной степени обусловливаются конкретными природными и хозяйственными условиями.

Анализ литературных источников показал, что вопросами технологии возделывания томатов занимались многие ученые. В процессе исследований

ими установлено, что на продуктивность и качество плодов этой культуры существенное влияние оказывают почвенно-климатические и агротехнические условия, а так же генотипические особенности растений (Глухова В. М., 1966; Гордиенко Т. М., 1970; Кружилин А. С., 1975; Дешина Р. Т., Шевченко И. И., 1977; Ершова В. JL, 1978; Бунин Г. П., Андреев В. М, 1980; Алпатьев А. В., 1981; Гончаренко В. Е„ 1981; Брежнев Д. Д., 1982; Андрющенко В.К., 1983; Демина Р.Т, Перезолова Е.Л., 1986; Парфенова И.В., 1987; Лабутина Е. В., 1988; Бексеев Ш. Г, 1989; Баймуратов А.Б, Рейлов Б.Б, Довлетеров М.И., 1991; Будыкина Н.П., Шабалина Л.П., Деручев B.C., Комаров К.В., 1992; Гавриш С.Ф., 1992; Добренкова Л.Г, Лукьяненко Э.Х., 1992; Мельников П.Д, Зволин-ский В.П., 1992; Хуштов Ю.Б., 1994; Бурлакин С.П., 1995; Сизов В.Н., 1995; Ситнянская Л.В., 1996; Глунцов Н.М, Пастухова А.А, Макарова С.Н., 1997; Григоров М.С., Ходяков Е.А., Кружилин Ю.И., 2001; Бородычев В.В., Дементьев A.B., 2002; Григоров С.М., Акимов Ю.А., 2007; Кружилин Ю.И., Кружилин К.Ю., 2008; Ходяков Е.А., Фоменко Ю.П., 2009 и др.).

Большинство авторов отмечает, что регулирование водного режима почвы посредством поливов позволяет наиболее полно использовать климатические и почвенные ресурсы зоны, потенциал биологической продуктивности растений, вносимые удобрения и другие факторы интенсификации возделывания томатов при снижении затрат труда на единицу продукции. Степень соответствия водного режима почвы биологическим особенностям растений определяет активность протекания фотосинтеза и обмена веществ, дыхания и роста растений, накопления сухой массы.

Решение проблемы рационального использования природных ресурсов и повышения продуктивности земель требует тщательного изучения факторов интенсификации использования орошаемых земель. Нижнее Поволжье традиционно является зоной овощеводства, поэтому расширение площадей под этими культурами с учетом повышения их продуктивности с соблюдением экологических ограничений является актуальной проблемой.

Подчёркивается, что бережное отношение к орошаемым агроландшаф-там, наряду с совершенствованием существующих и созданием новых научно-обоснованных методов управления орошением, способных повысить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур при различных способах полива настоятельно требует оптимизации антропогенного воздействия на почву и окружающую среду в целом. В связи с этим особенно актуальным следует считать вопрос, связанный с повышением эффективности поливов и совершенствованием технических средств их проведения.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Наличие тепловых, земельных, водных и трудовых ресурсов в зонах с неустойчивым и недостаточным увлажнением предопределяют значительные воз-

можности для интенсивного развития сельского хозяйства. Однако недостаточное количество годовых осадков и неравномерное распределение их по сезонам и месяцам года лимитирует использование тепловых ресурсов. В связи с этим мелиорированные земли в этих зонах всегда были основой устойчивого земледелия. Необходимость и перспективность орошения земель в засушливой зоне доказана многолетней практикой. Продуктивность орошаемого гектара в целом по Российской Федерации в среднем в предкризисные годы составляла 4,2...4,6 тыс. кормовых единиц с 1 га. В Ростовской и Волгоградской областях она достигала 6, а в Ставропольском крае - 7,0...7,5 тыс. Наибольшая эффективность оросительных мелиораций отмечена в Поволжском и Западно-Сибирском регионах, а наименьшая в Центрально-Черноземном. Коэффициент эффективности орошения в этих регионах изменялся соответственно от 5,6 до 1,7.

Нижнее Поволжье, находясь в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения, до начала 90-х годов прошлого столетия, являлось объектом интенсивного строительства оросительных систем. Многие оросительные системы здесь (Геке-раловская, Варваровская, Кисловская, Среднеахтубинская и др.) введены в эксплуатацию еще в 60-е годы XX века. В результате многолетнего использования произошло физическое и технологическое старение их, а также наблюдаются существенные изменения в почвах.

Из многообразия причин, повлекших за собой деградацию орошаемых земель, необходимо выделить отсутствие эколого-ландшафтного подхода и эколого-экономической оценки технологий орошения при проектировании, строительстве и эксплуатации гидромелиоративных систем. Вследствие этого на орошаемых землях и прилегающих к ним территориях развиваются процессы подъема уровня грунтовых вод, переувлажнения и вторичного засоления земель, водной и ветровой эрозии почв. Ущерб, наносимый развитием этих процессов, резко снижает эффективность мелиораций. Более того, проведение мелиоративных мероприятий без учета требований охраны окружающей среды привело в ряде случаев к кризисным ситуациям в области экологии.

В связи с этим правильный выбор способа орошения, техники и технологии полива с учетом водосбережения предопределяет поддержание благоприятного эколого-мелиоративного состояния орошаемых и прилегающих к ним массивов, а также способствует повышению эффективности орошения. Зная способ, можно оптимизировать режим орошения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, производительности труда, снижения строительных и эксплуатационных затрат, себестоимости получаемой продукции, улучшения других показателей эффективности использования орошаемых земель.

Исследованиями установлено, что технология и техника полива взаимосвязаны с основными факторами формирования урожайности, рациональное использование этих связей (рисунок 1) позволяет влиять на уровень продуктивности орошаемых агроценозов, увеличить объемы производства продукции при минимизации капитальных вложений, материально-технических, энергетических и трудовых затрат без активизации негативных экологических процессов.

Рисунок 1 - Блок-схема взаимосвязи основных факторов формирования урожайности в условиях орошения

Необходимость дальнейшего развития орошения, с одной стороны, деградация почв, и низкая эффективность оросительных мелиораций, с другой, определяют необходимость проведения анализа и оценки влияния способов, техники полива и режимов орошения сельскохозяйственных культур на продуктивность и поч-венно-мелиоративное состояние орошаемых земель, экологическую безопасность агроландшафтов и экономическую эффективность орошения. Решению этих проблем и подчинена настоящая научно-исследовательская работа.

3 УСЛОВИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования по разработке основных принципов оптимизации и управления водным и питательным режимами почвы, как основными регулируемыми урожаеобразующими факторами при разных способах и технологиях орошения, проводились в двух и трех факторных полевых опытах (рисунок 2) со среднеспелым сортом томата Волгоградец в хозяйствах:

1) Совхоз «Ахтубинский» Среднеахтубинского района Волгоградской области при орошении дождеванием машиной «Кубань-ЛК» в 1989... 1991 гг.;

2) СПК «Светлоярский» Светлоярского района Волгоградской области при поверхностном способе полива в 1993... 1995 гг.;

3) КСП «Суровикинское» Суровикинского района Волгоградской области при дождевании агрегатом ДЦА-100 МА в 1998...2000 гг.;

4) Фермерское хозяйство «Садко» Дубовского района Волгоградской области на системе капельного орошения в 2000...2002 гг.

Томат ' I "

Предпсиивюй порог влажности, %НВ

Глубина расчетного сгаягпрома«швания,м

явпетыке орошение —

капельницы патукеменеирсвашого. таги фирмы «Маиернлац»

70-70-60

0,6

0,0...0,3 и 0,0...0,б Ь

0,6

0,0..,0,2 и 0,0—0,6

0,0...0,4 и 0-0—0,6

0,4

0,5

100

-шь

40 25 40

80 100 55 70

КО

100

Рисунок 2 - Блок-схема экспериментальных исследований

Почвенный покров Нижнего Поволжья представлен в основном светло-каштановыми почвами различной степени солонцеватости. Гранулометрический состав почв преимущественно средне- и тяжелосуглинистый, реже встречаются легкосуглинистые разновидности. На опытном участке совхоза «Ахтубинский» Среднеахтубинского района Волгоградской области в среднем для расчетного слоя почвогрунта 0,0...0,3 м плотность составляет 1,39 т/м3, наименьшая влагоёмкость - 23,4 % массы сухой почвы, для слоя 0,0...0,6 м соответственно 1,40 т/м3 и 21,1 % массы сухой почвы. В СПК «Светлоярский» для расчетного слоя почвогрунта 0,0...0,4 м плотность составляет 1,40 т/м3, наименьшая влагоёмкость - 28,1 % массы сухой почвы, для слоя 0,0...1,0 м соответственно 1,46 т/м3 и 25,1 % массы сухой почвы. Водно-физические свойства почвы для 0,6 м слоя опытного участка в КСП «Суровикинское» характеризуются следующими показателями: наименьшая влагоёмкость 22,8% массы сухой почвы, плотность естественного сложения 1,30 т/м3, для расчетных слоев 0,2 и 0,4 метрового слоя соответственно 24,5 и 1,24; 23,7 и 1,26. Опытный орошаемый участок, находящийся на территории фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области, также расположен в подзоне светло-каштановых почв. В среднем для расчетного слоя почвогрунта 0,0...0,5 м плотность сложения составляет 1,30 т/м3, наименьшая влагоёмкость - 24,2 % массы сухой почвы.

По совокупности гидротермических показателей вегетационного периода годы исследований можно характеризовать следующим образом: 1989, 1990, 1993 и 2000 годы очень влажные; 1995 и 2001 - влажные; 1991, 1994, 1998 и 1999 - среднезасушливые; 2002 - очень сухой.

Поддержание дифференцированного предела снижения влажности почвы проводилось по схеме: «посев (высадка рассады)...образование соцветий», «образование соцветий...молочная спелость» и «молочная...полная спелость плодов». Дифференцирование глубины расчётного слоя промачивания достигалось посредством чередования больших и малых поливных норм в течение периода вегетации.

Согласно рекомендациям опытной станции по программированию урожая Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии коэффициент возмещения выноса азота, с учетом хорошей окультуренности почв опытных полей и предшествующих небобовых культур, принимали во все годы исследований равный 0,8.

Расчетные дозы фосфорных и калийных удобрений дифференцировались в зависимости от содержания подвижных форм элементов питания в почве при помощи специально разработанной шкалы коэффициентов возмещения выноса питательных веществ. При этом коэффициенты возмещения выноса фосфора составили 1,25 (1989...1991 и 1993...1995 гг.) и 1,0 (1998...2000 и 2000...2002 гг.); калия - 0,25 (1989... 1991 и 2000...2002 гг.) и 0,6 (1993... 1995 и 1998...2000 гг.).

В опытах, за исключением исследуемых вопросов, применялась агротехника возделывания томата, рекомендованная Волгоградской опытной станцией ВИР и Всероссийским НИИ овощеводства и бахчеводства на основе специальных исследований и обобщения экспериментальных данных, полученных в процессе изучения отдельных технологических операций.

При закладке опытов и проведении научно-исследовательской работы использовали, в основном, следующие пособия: методические рекомендации Д.Н. Прянишникова, А.Р. Константинова, Б.А. Доспехова, В.Н. Плешакова, Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур и др.

Результаты учета урожая обрабатывали методом дисперсионного анализа по методике Б.А. Доспехова с использованием ПК.

Экономическая оценка вариантов опыта проведена по методическим рекомендациям с использованием технологических карт. Биоэнергетическая оценка технологии производства томата выполнена по методике Е.И. Базарова, Е.В. Глинки.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ

ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОЛИВА

В качестве теоретической основы построения научно обоснованного агротехнического комплекса получения высоких урожаев томатов было принято правило обязательного соблюдения основных законов земледелия (закон незаменимости и равнозначности факторов жизни, закон минимума, оптимума и максимума, закон совокупного действия факторов жизни растений).

В Нижнем Поволжье из-за частых засух и недостаточного увлажнения томаты при естественном увлажнении не возделывают. Поэтому наиболее радикальным средством пополнения влагозапасов здесь признано орошение, обеспечивающее реальную возможность оптимизации водного режима почвы проведением поливов в оптимальные сроки расчетными экологически безопасными нормами.

Водообеспечение растений способствует интенсификации проходящих в них процессов фотосинтеза, дыхания, обмена веществ, накопления органического вещества и формирования урожая. В связи с этим определение закономерностей изменения суммарного водопотребления растений при различной их продуктивности является одним из важных исходных показателей при разработке оптимальных поливных режимов сельскохозяйственных культур. Полученные нами данные по величине и структуре суммарного водопотребления томатов по изучаемым вариантам представленные в таблице 1 показали, что суммарное водопотребление томатов независимо от способа орошения возрастает с улучшением влагообеспеченно-сти растений за счет повышения предполивного порога влажности почвы и дифференцирования глубины ее промачивания.

Наибольший объем влаги 5883 м3/га в СПК «Светлоярский» был затрачен при возделывании безрассадных томатов на поливе по затопляемым бороздам в варианте назначения поливов по предполивному порогу влажности 85% НВ в 0,4 м слое почвы.

Снижение предполивного порога влажности до 75 и 65% НВ способствовало уменьшению суммарных затрат воды на единицу площади соответственно на 13,7 и 22,3%.

Минимальное суммарное водопотребление (4000 м3/га) отмечено в вариантах рассадных томатов при возделывании их на капельном орошении.

Таблица 1 - Величина и структура суммарного водопотребления томатов

Варианты по предполивной влажности почвы, %НВ Глубина расчетного слоя почвы, м Суммарное водопотреб-ление, м3/га Оросительная норма Приход влаги от осадков Использовано запасов почвенной влаги

м3/га % м3/га % м /га %

Безрассадные томаты при поливе ДМ "Кубань-ЛК" (среднее 1989.. .1991 гг.)

85 0,6 5462 3800 69,6 1598 29,3 63 1,1

0,3 и 0,6 5684 3980 70,0 1671 29,4 33 0,6

65...75...65 0,6 4431 2433 54,9 1594 36,0 403 9,1

0,3 и 0,6 4668 2833 60,7 1594 34,2 240 5,1

75,..85....75 0,6 5120 3333 65,1 1594 31,1 193 3,8

0,3 и 0,6 5361 3620 67,5 1625 30,3 117 2,2

85...95...85 0,6 5768 4133 71,7 1608 27.9 27 0,4

Безрассадные томаты при поливе по затопляемым бороздам (среднее 1993... 1995 гг.)

65 0,4 4571 .3300 72,2 1063 23,3 208 4,5

75 0,4 5078 3818 75,2 1066 21,0 194 3,8

.85 0,4 5883 4543 77,2 1202 20,4 137 2,3

Рассадные томаты при поливе дождевальным агрегатом ДДА-100 МА (среднее 1998...2000 гг.)

80 0,2 и 0,6 5337 3950 74,0 1343 25,2 44 0,8

80 0,4 и 0,6 4891 3467 70,9 1327 27,1 97 2,0

80 0,6 4388 2967 67,6 1277 29,1 144 3,3

Рассадные томаты при поливе системой капельного орошения (среднее 2000...2002 гг.)

70... 70...60 0,5 4000 | 2550 63,5 1071 | 27,3 371 9,3

70...80...70 _ 0,5 4200 2710 64,4 117] | 28,0 321 7,6

70...90...80 0,5 4360 2940 67,5 1183 27,2 232 5,3

Результаты наших исследований показывают, что увеличение урожайности плодов с 21,4 до 109,6 т/га сопровождается ростом потребления воды с 3683 до 7620 м3/га (рисунок 3). Наибольшее количество воды требуется в близких по водообеспеченности вариантах при поверхностном способе полива в среднем на 7,2..,25,9%.

При капельном орошении томатов экономия оросительной воды составляет 35...40% по сравнению с дождеванием.

Обобщение результатов экспериментальных исследований по выявлению зависимости суммарного водопотребления от урожайности томатов позволило выразить ее линейным уравнением вида: Е=АУ + В.

Численные значения постоянных коэффициентов А и В равны соответственно при поддержании заданной влажности почвы посредством дождевальной машины «Кубань-ЛК» 40,383 и 2801,1; дождевального агрегата ДДА-100 МА - 5,2922 и 4126,8 (И = 0,6 м); 5,0564 и 4601,6 (Ь = 0,4 и 0,6 м); 2,0622 и 5228,6 (Ь = 0,2 и 0,6 м); поверхностного способа полива - 44,638 и 2727,4; системы капельного орошения - 28,908 и 2412,3. По установленным зависимостям можно определять суммарное водопотребление для любого уровня урожайности в пределах от 30 до 100 т/га плодов томата (рисунок 3).

Формирование урожайности томатов в пределах 30 т/га в наших исследованиях обеспечивалось при суммарном расходе воды в среднем 4300±180 м3/га. Повышение урожайности томата до 40, 50, 60, 70, 80 и 90 т/га плодов сопровождалось увеличением водопотребления соответственно до 4500±300, 4600±200, 4850±650, 5550±530, 5700±900 и 6000±900 м3/га. На уровне 100 т с 1 га плодов томата можно получать при поверхностном способе полива при суммарном водопотреблении 7400 м3/га, а использовании системы капельного орошения 5350 м3/га.

Полученные зависимости могут быть использованы для прогнозирования величины суммарного водопотребления и оросительной нормы, необходимых для формирования планируемых урожаев томатов при различных условиях возделывания.

Динамика среднесуточного водопотребления характеризует закономерности изменения потребности растений в воде и позволяет обосновать методику управления водным режимом почвы для получения различных планируемых урожаев томата.

Анализируя полученные данные (рисунок 4) можно сказать, что динамика среднесуточного водопотребления посевами томата, независимо от способа подачи оросительной воды на поле, согласуется с динамикой накопления вегетативной массы и среднесуточных температур воздуха.

Наименьшие среднесуточные затраты воды формировались в условиях капельного орошения. В среднем за период от высадки рассады до полного созревания плодов суточный расход влаги составлял 38,3...39,7 м3/га, это на 8,4...12,4% меньше, чем в среднем по исследуемым вариантам при других способах полива.

Урожайность, У, т/га Урожайность, У, т/га

Рисунок 3 - Зависимость суммарного водопотребления томатов от уровня планируемой урожайности

На основании регрессионного анализа данных, полученных в результате эксперимента, нами аппроксимирована зависимость, связывающая величину суточного водопотребления с периодом развития томатов. Зависимость представлена полиномом второй степени вида (рисунок 4):

Еср,уп, =-<*•■Т2+Ь -Т+С> (1)

где, Вср сут. - значение суточного водопотребления, м3/га сут.; Т - период развития томатов, сут.; а, Ь, с- коэффициенты (таблица 2).

Таблица 2 - Численные значения коэффициентов и величины достоверности

аппроксимации по вариантам исследований

Предполивная влажность почвы, % НВ Глубина расчетного слоя увлажнения почвы, м Коэффициенты Величина достоверности аппроксимации

а Ь с

Безрассадные томаты при поливе ДМ "Кубань-ЛК" (1989... 1991 гг.)

85 0,6 0,0147 2,0220 4,7772 0,87

0,3 и 0,6 0,0142 1,9984 4,4371 0,89

65...75...65 0,6 0,0146 1,8396 2,1638 0,87

0,3 и 0,6 0,0139 1,8049 1,8649 0,88

75...85...75 0,6 0,0146 1,9551 4,0267 0,86

0,3 и 0,6 0,0142 1,9483 4,1077 0,87

85...95...85 0,6 0,0145 2,0656 5,8200 0,87

Безрассадные томаты при поливе по затопляемым бороздам (1993... 1995 гг.)

65 0,4 0,0131 1,7077 1,4796 0,86

75 0,4 0,0127 1,7560 2,6610 0,85

85 0,4 0,0120 1,7890 3,0855 0,89

Рассадные томаты при поливе дождевальным агрегатом ДДА-100 МА (1998.. .2000 гг.)

80 0,2 и 0,6 0,0169 1,8058 17,655 0,85

80 0,4 и 0,6 0,0185 1,9317 14,168 0,88

80 0,6 0,0196 1,9742 12,405 0,86

Рассадные томаты при поливе системой капельного орошения (2000.. .2002 гг.)

70...70...60 0,5 0,0096 0,8989 26,357 0,99

70...80...70 0,5 0,0095 0,9247 26,124 0,99

70...90...80 0,5 0,0095 0,9447 26,002 0,98

Установлено, что увеличение продуктивности томатов сопровождается ростом среднесуточного расхода влаги. Урожайность 50 т/га плодов томата в зависимости от способа полива обеспечивается при среднесуточном за весь период вегетации потреблении воды растениями 38,3...42,2 м3/га. Повышение урожайности до 60 т/га связано с увеличением среднесуточного расхода воды за вегетационный период до 39,1...45,4 м3/га. Уровень продуктивности 70т/га плодов томата достигается при увеличении среднесуточного расхода воды за вегетационный период до 39,7...46,4 м3/га. При среднесуточном расходе влаги 40,1 ...47,2 м3/га возможно получение 80 т плодов с 1 гектара посевов.

а) 1989.-1991 гг.

Дождевание машиной «Кубань-ЛК»

ч« «р £ <? л®

- 85% НВ И 0,6 м -Ь0.0...0,3..&6м

- 65.. .75.. .65% НВ Ь 0,6 и--Ь 0.0.. .0,3,. .0,6 и

■•75..,85...75%НВ110,6м - - ■ Ь0.0...0.3...0.6м • 85. ..95.. Л5% НВ И 0.6 ы

10 20 30 40 50 60 70 80 <Х) 100 110 120

■ 65% НВ--75% НВ-85% НВ

(Дождевание машиной ДДА-100 МА

Ш 30 30 40 50 60 70 80 90 100 ПО Продолжительность вегетации, сут.

-(I 0,0...0,2...0,6 и--I) 0,0...0.4...0,6 м

Ь 0,0..,0,6м

Капельное орошение

10 30 30 40 50 60 70 80 90 100 Продолжительность вегетации, сут.

-70...ТО...80% НВ

--70. . 80...70% НВ

- - - -70-..70...60% НВ

Рисунок 4 - Среднесуточное водопотребление томатов

При условии достаточного обеспечения растений элементами минерального питания и водой среднесуточное водопотребление томатов изменяется в пределах 41,2.. .47,9 м3/га, что позволяет получить урожайность близкую к 100 т/га плодов.

Таким образом, среднесуточное водопотребление дает количественную оценку потребности растений в воде для формирования планируемого урожая. Для оценки продуктивности использования влаги растением в условиях различного увлажнения почвы важное значение приобретает определение удельных затрат ее на формирование единицы урожая.

Одним из важных показателей эффективности орошения является коэффициент водопотребления, т.е. определение затрат воды на формирование единицы товарной продукции. Необходимость установления численного значения этого показателя связано с расчетом суммарного водопотребления, а, следовательно, и проектированием режимов орошения сельскохозяйственных культур. В наших исследованиях величина коэффициента водопотребления томатов изменялась в зависимости от условий влагообеспеченности и уровня плодородия почв, технологии выращивания, применения удобрений, складывающихся в период вегетации погодных условий, способов полива и других факторов. Решающее влияние на величину коэффициента водопотребления оказывает уровень получаемого урожая.

Самые высокие затраты воды на формирование единицы продукции сложились в вариантах с низким водообеспечением. В зависимости от способа орошения для производства 1 тонны томатов растения расходовали в жестких условиях водного режима от 61,8 до 115,4 м3 воды (рисунок 5). Это в 1,1-1,4 раза больше относительно вариантов с более высоким предполивным порогом влажности почвы. Закономерность изменения величины коэффициента водопотребления, полученная в вариантах орошения при постоянной глубине промачивания, прослеживается и в вариантах с дифференцированной глубиной увлажнения почвы.

Улучшение условий минерального питания посредством внесения расчетной дозы удобрений способствовало более рациональному расходу воды независимо от уровня увлажнения, глубины промачивания почвы и способа подачи поливной воды на поле (рисунок 5, а, б, в, г).

Наиболее эффективное использование влаги (55,4...75,0 м3/т) было в вариантах с условиями, обеспечивающими получение 100 т плодов томата с 1 га посевов (рисунок 5, б, в, г).

Влияние густоты стояния растений на удельный расход воды для производства единицы продукции изучалось в период с 1998 по 2000 гг. при орошении рассадных томатов машиной ДДА-100 МА в КСП «Суровикинское» Суро-викинского района Волгоградской области (рисунок 5, в). В условиях поддержания предполивной влажности почвы не ниже 75...80% НВ и дифференцированной глубине промачивания по схеме 0,2 и 0,6 м на фоне внесения дозы удобрений на получение 60 т/га загущение посадок с 25 до 70 тыс.раст./га позволило снизить значение коэффициента водопотребления с 111,8 до 70,4 м3/т. Необходимо также отметить, что загущение с 25 до 40 тыс.раст./га снизило затраты воды на получение 1 т продукции на 30%, с 40 до 55 тыс.раст./га на 9,6%. Дальнейшее увеличение густоты и доведение ее до 70 тыс.раст./га сократило расход влаги на производство 1 ттоматов всего лишь на 0,6%.

контроль

60 г/га „Л .

80т/га

Планируема« урожайность

..Дгсаиируемая урожайность

у- 70-70-60 % ] 1В 70-80-70% ИВ

Илаинрусмпв урожайное

70-90-80 % НИ

8(1 -г/га

■ 180-200 11г1;|н!!р>*маи урожаПнос 1 ь

080-100

О 100-П0

□ 120-140

В 160-180

Рисунок 5 - Влияние изучаемых факторов па затраты воды для производства 1 т томатов

Оценка влияния уровня планируемой урожайности на затраты воды на единицу формируемой продукции проводилась по результатам отбора оптимальных сочетаний регулируемых в процессе исследований факторов. Анализ полученных данных показал, что менее продуктивно растения используют влагу при формировании урожайности на уровне 30 и 40 т/га. Численные значения коэффициента во-допотребления в этих вариантах изменялись соответственно в пределах 132,5... 150,7 и 97,7.,. 128,2 м3/т. Формирование 50 т/га плодов томата в наших исследованиях обеспечивалось при затратах воды 79,7... 111,8 м3/т. Увеличение продуктивности до 60 т/га за счет улучшения водного и питательного режимов почвы сопровождалось снижением коэффициента водопотребления до 67,7...86,8 м3/т. Установленная закономерность прослеживается и при дальнейшем росте урожайности. Так при формировании 70 т/га плодов растениям потребовалось 62,7...85,2 м3/т воды. Получение урожайности близкой к 80 и 90 т/га связано с более рациональным использованием влаги, так как на ее получение в соответствующих вариантах затрачено 58,6...79,1 и 55,4...76,4 м3 воды на 1 т плодов. Наиболее рационально использовалась влага в вариантах, обеспечивающих урожайность на уровне 100 т/га плодов. Коэффициент водопотребления в таких условиях снижался до 52,3... 71,0 м3/т.

Затраты воды на производство одной тонны продукции наименьшими независимо от уровня планируемой урожайности складывались в вариантах с капельным орошением. Применение дождевальных машин увеличивало расход воды на получение единицы продукции на 6...37%.

Таким образом, улучшение водообеспеченности при наличии необходимого количества питательных веществ значительно повышает продуктивность томатов, увеличивает общие затраты оросительной воды, и, снижая коэффициент водопотребления, способствует более продуктивному использованию влаги на формирование единицы урожая.

Закономерности изменения коэффициентов водопотребления, выявленные в результате анализа полученных данных, используются при расчетах режимов орошения на получение планируемой урожайности плодов томата.

Проводимыми ранее исследованиями установлена существенная зависимость величины потребления влаги растениями от складывающихся погодных условий вегетационного периода. Поэтому при разработке проектных и эксплуатационных режимов орошения овощных и кормовых культур широко используют биоклиматические методы, в основу которых положены теоретически обоснованные и подтвержденные на практике зависимости между величиной водопотребления культуры и метеорологическими показателями.

Значения биоклиматических коэффициентов испарения, определяемых экспериментальным путем, справедливы только для конкретных агроклиматических условий, т. е. имеют зональный характер. В связи с этим, в нашей работе определены биоклиматические коэффициенты испарения влаги рассадными и безрассадными томатами для подзоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья с использованием такого показателя метеоусловий как среднесуточная температура воздуха (рисунок 6).

<u -е-

0,4 • 0,3 0,2 0,1 0,0

а) 1989... 1991 гг.

Дождевание машиной «Кубань-ЛК»

0 20 40

- 85% HB h 0,6 м —

- 65...75...65% HB h0,6 м -75...85...75% HB h0,6 м - -

- 85...95...85% HB h 0,6 м 0,4

100

-h0,0...0,3...0,6 м

■ h0,0...0,3.,.0,6 м

■ h 0,0...0,3...0,6 м

0.3

p. ut

I fe"

fr §

I Э

н ®

0,2

0,1

0.0

в) 1998...2000 гг.

Дождевание машиной ДДА-100 МА

120

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Продолжительность вегетации, суг. •h О,О...0.2...0.6 м--h 0,0...0,4...0,6 м - - - - h 0.0.„0,6 м

0,3

0,2

0,1

0,0

6) 1993...1995 гг.

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 ---- 65% 1ГО--75% HB-85% HB

г) 2000...2002 гг.

Капельное орошение

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Продолжительность вегетации, суг.

-70...90...80% HB-- 70...80...70% HB

- - - - 70...70...60% HB

Рисунок 6 - Динамика температурных биоклиматических коэффициентов испарения

Наиболее низкие значения температурных коэффициентов испарения 0,193; 0,197; 0,191; 0,190 мм/°С сложились в условиях жестких режимов увлажнения почвы с предполивными порогами 65...75...65 % НВ и Ь=0,6 м (1989...1991 гг.); 65% НВ и Ь=0,4 м (1993...1995 гг.); 80% НВ и Ь=0,6 м (1998...2000 гг.); 70...70...60% НВ и Ь=0,5 м (2000...2002 гг.).

Повышение предполивного порога влажности соответственно по периодам исследований до 75...85...75 % НВ (И=0,6 м); 75% НВ (Ь=0,4 м) и 70...80. ..70% НВ (Ь=0,5 м) увеличило затраты воды на 1°С на 10,4; 6,6 и 5,3%. Наибольшей величины температурные коэффициенты достигали в вариантах с интенсивными режимами увлажнения, где нижний порог влажности ограничивался показателями 85...95...85 % НВ (Ь=0,6 м) - 0,231; 85% НВ (Ь=0,4 м) - 0,230 и 70...90...80% НВ (Ь=0,5 м) 0,210 мм/°С.

В вариантах с дифференцированной глубиной увлажнения просматривалась тенденция увеличения расхода влаги на ]°С температуры воздуха по сравнению с вариантами одинаковой глубины увлажнения на 1,8...7,9%.

В годы с напряженными гидротермическими условиями биоклиматические коэффициенты испарения несколько увеличивались. Наименьшие значения биоклиматических коэффициентов в наших исследованиях были отмечены в очень влажные 1989,1990, 1993 и 2000 годы. В среднем за вегетацию величина биоклиматических коэффициентов в эти годы была на 2,3...5,0% ниже по сравнению с менее влагообеспеченными.

Анализ экспериментального материала показал, что биоклиматические коэффициенты испарения не являются величинами дискретными, скачкообразными, их значения варьируют в пределах каждого периода, оставаясь в то же время сравнительно стабильными. В наших исследованиях их численные значения 0,190...0,210; 0,197...0,218; 0,210...0,223; 0,218...0,227; 0,225...0,230 мм/°С на фоне внесения расчётных доз удобрений обеспечивали получение продуктивности, близкой к планируемой соответственно 50; 60; 70; 80 и 90 т/га. Поддержание более интенсивных водных режимов почвы и внесение дозы удобрений, рассчитанной на получение 100 т/га плодов томатов, сопровождалось увеличением коэффициента испарения до 0,228...0,231 мм/°С.

В результате математической обработки экспериментальных данных нами получена регрессионная зависимость изменения величины биоклиматических температурных коэффициентов испарения (к,, мм/0С) во времени (Т, сут.), которая описывается уравнением:

к, = -а-Т2 +Ь-Т + с (2)

где: а, Ь, с - коэффициенты полинома второй степени, значения которых представлены в таблице 3.

Величина коэффициентов детерминации полученных зависимостей (0,76...0,99) свидетельствует о существовании достаточно тесной корреляционной связи между величиной биоклиматических температурных коэффициентов испарения и продолжительностью вегетации томатов.

Таблица 3 - Численные значения постоянных коэффициентов уравнения и показатели достоверности аппроксимации по вариантам исследований

Предполивная влажность почвы, % НВ Глубина расчетного слоя увлажнения почвы, м а ь с Величина достоверности аппроксимации

Безрассадные томаты при поливе ДМ "Кубань-ЛК" (1989... 1991 гг.)

85 0,6 510"5 0,0071 0,0317 0,90

0,3 и 0,6 510"5 0,0072 0,0356 0,93

65...75...65 0,6 5-10'ь 0,0066 0,0410 0,90

0,3 и 0,6 5-Ю"5 0,0067 0,0387 0,90

75...85...75 0,6 6-Ю'5 0,0071 0,0322 0,88

0,3 и 0,6 5 • 1 0,0069 0,0348 0,91

85...95...85 0,6 5-10!' 0,0074 0,0273 0,90

Безрассадные томаты при поливе по затопляемым бороздам (1993... 1995 гг.)

65 0,4 6-10" 0,0075 0,0248 0,89

75 0,4 610"5 0,0076 0,0211 0,88

85 0,4 5-Ю'5 0,0073 0,0266 0,93

Рассадные томаты при поливе дождевальным агрегатом ДДА-100 МА (1998...2000 гг.)

80 0,2 и 0,6 5-Ю"5 0,0050 0,1474 0,76

80 0,4 и 0,6 6-10° 0,0056 0,1292 0,82

80 1 0,6 7-10"5 0,0062 0,1153 0,86

Рассадные томаты при поливе системой капельного о рошения (2000.. .2002 гг.)

70...70...60 0,5 7-10"' 1 0,0066 0,0933 0,99

70...80...70 0,5 610"5 0,0067 0,0931 0,99

70...90...80 0,5 6 10ь 1 0,0065 0,0953 0,99

Использование среднесуточной температуры воздуха как энергетического показателя характеристики хода суммарного водопотребления растений предложено М. И. Будыко, Г. К. Льговым и др. Экспериментальные исследования, выполненные И. П. Кружилиным совместно с В. А. Плешаковым, А. Г. Болоти-ным, Ю. Д. Губаюком, Н. В. Кузнецовой и М. С. Григоровым совместно с Г. Г. Кенжегапиевым в условиях Волго-Донского междуречья подтверждают высокую достоверность этого метода при разработке программ управления водным режимом почвы в посевах люцерны, яровой пшеницы, сои, кукурузы и сахарного сорго.

В зависимости от складывающихся погодных условий периода вегетации нами оценена изменчивость значений оросительных норм (дефицита водного баланса) на основе метода математической статистики. Дефицит водного баланса определяли для каждого года с использованием температурного коэффициента расхода влаги и многолетних (1967...1991 гг.) данных изменения температуры воздуха и осадков.

При помощи интегральных кривых дефицита водного баланса для различных лет обеспеченности осадками, представленных на рисунке 7, графоаналитическим путем нами установлены число и сроки проведения поливов как в целом за вегетацию, так и по отдельным межфазным периодам томата.

5 а * ?

И, им

5 § ё о г 111-11 III

I Ж а

1 « 8

1 I ю

«1 1 I

1 1 1 I * 1 О §

Рисунок 7 - Прогнозирование режимов орошения томатов в варианте 75...85...75% НВ (Ь=0,3 и 0,6м) для лет различной обеспеченности по дефициту водного баланса

При дождевании для обеспечения влажности почвы не ниже 75...85...75 % НВ в дифференцированном расчётном слое (0,3 и 0,6 м) в острозасушливый (95 % обеспеченности) год потребуется проведение 17 поливов. Межполивной период при этом колеблется от 2 до 11 дней. В период «всходы - образование соцветий» в острозасушливый год поддержание влажности почвы не ниже 75 % НВ можно обеспечить 3-мя поливами по З00м3/га и одним поливом 500 м3/га. Первый полив необходимо провести во второй декаде мая.

В средние по увлажнению (50 % обеспеченности) годы количество поливов уменьшается до 15, а во влажные до 11. Сроки проведения поливов, так же как и их количество, в большей степени зависят от условий увлажнения года. Таким образом, в среднем (50 % обеспеченности) по увлажнению году срок проведения первого полива смещается на конец третьей декады мая, тогда как во влажный год (5 % обеспеченности) его следует проводить в начале третьей декады июня.

Таким образом, управление водным режимом почвы с учетом складывающихся метеорологических факторов и онтогенеза растений томата возможно посредством использования биоклиматических коэффициентов испарения и прогноза среднесуточных температур воздуха.

Разрабатывая технологию возделывания томатов, необходимо, помимо водного, учитывать пищевой режим почвы.

5 ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ТОМАТОВ

Одним из основных проявлений жизнедеятельности растений являются процессы роста и развития, в которых выражена свойственная каждому организму потенциальная способность к размножению и самовоспроизведению. Одним из важных критериев оценки условий формирования урожая плодов томата можно отнести продолжительность периода вегетации (таблица 4, 5).

Таблица 4 - Продолжительность межфазных периодов безрассадных томатов по вариантам водного режима почвы, дней

Предполивная влажность почвы, % НВ Глубина расчетного слоя увлажнения почвы, м Межфазный период Посев... полная спелость

посев... всходы [ всходы... 5-ий лист 5-ый лист ... образование соцветий образование соцветий... цветеиие цветение... завязь завязь... молочная спелость молочная... бланже- | вая спелость | бланжевая... полная спелость

При поливе ДМ "Кубань-ЛК" (среднее 1989... 1991 гг.)

85 0,6 12,3 29,7 13,3 8,0 14,7 21,3 7.7 11,0 118,0

0,3 и 0,6 12,3 30,4 13,3 8,7 15,7 21,7 7,7 11,0 ГТ20Д

65...75...65 0,6 12,3 29,4 11,3 8,0 12,7 20,3 6,7 10,0 110,7

0,3 и 0,6 12,3 29,7 11,7 8,3 14,0 21,0 7,0 10,0 114,0

75...85.. 75 0,6 12,3 29,4 12,3 8,0 14,7 21,0 7,3 10,7 115,7

0,3 и 0,6 12,3 30,0 12,7 8,7 15,3 21,7 7,3 10,3 118,3

85...95...85 0,6 12,3 29,7 13,7 8,7 15,7 21,7 7,7 11,3 120,7

При поливе по затопляемым бороздам (среднее 1993... 1995 гг.)

65 0,4 11,3 30,7 11,7 9,3 14,3 21,0 7,0 10,0 115,3

75 0,4 11,3 30,7 12,7 10,0 16,0 21,3 7,3 11,0 120,3

85 0,4 11,3 31,3 13,7 10,7 17,3 22,0 8,7 13,0 128,0

Проведенные исследования показали, что на продолжительность отдельных межфазных периодов роста и развития, всего вегетационного периода оказывали влияние условия увлажнения почвы и погодные условия, а также дозы внесения удобрений.

Таблица 5 - Продолжительность межфазных периодов рассадных томатов по вариантам водного режима почвы, дней

Предполивная влажность почвы, % НВ Глубина расчетного слоя увлажнения почвы, м посадка... образование 1 соцветий : образование соцветий... цветение цветение ... плодообразование плодообразование... молочная спелость молочная ... бланжевая спелость бланжевая спелость... 1-ый сбор ' 1.. .2 сбор 2...3 сбор Посадка... | полная спелость

При поливе дождевальным агрегатом ДДА-100 МА (среднее 1998...2000 гг.)

80 0,2 и 0,6 25,0 10,3 18,0 23,3 7,7 11,0 9,3 13,0 95,3

80 0,4 и 0,6 28,3 9,0 17,0 21,7 6,7 9,0 7,0 12,0 91,7

80 0,6 32,0 7,7 14,7 19,7 5,0 7,7 6,7 10,7 86,7

При поливе системой капельного орошения (среднее 2000...2002 гг.)

70... 70...60 0,5 30,7 20,7 26,3 25,0 102,7

70...80...70 0,5 31,0 21,3 26,7 25,0 104,0

70...90...80 0,5 32,0 22,0 27,7 26,3 108,0

В целом при повышении предполивной влажности почвы, дифференцировании слоя увлажнения и увеличении доз внесения удобрений, обеспечивающих получение планируемых урожаев, прослеживается закономерность к увеличению продолжительности вегетации и возможности реализации потенциала продуктивности возделываемой культуры.

Полученные результаты по продолжительности межфазных периодов позволили определить потребность томатов в сумме температур, как для прохождения отдельных межфазных периодов, так и в целом за вегетацию с целью прогнозирования процесса реализации продуктивности.

Обработка экспериментальных данных зависимости длины главного стебля и сухой биомассы (рисунок 8) от уровня минерального питания и водного режима позволила описать уравнением регрессии следующего вида:

г = 0,103 + 0,0002 ■ х + 0,0002->>,/? = 0,74, (3)

где, г - длина стебля, м; л* - доза удобрений, кг д. вУга; у - оросительная норма, м3/га.

г = -36,59 + 0,0128-х + 0,0157-.у, К = 0,89, (4)

где, г - сухая биомасса, т/га; л: - доза удобрений, кг д. в./га; .V - оросительная норма, м3/га.

Корреляционная связь, выраженная уравнениями 3 и 4, имела высокую степень надежности, поскольку фактические значения коэффициентов корреляции, определенные для данных уравнений, превышают теоретически граничное значение (0,7).

т/га

Рисунок 8 - Зависимость накопления сухой биомассы томатов от водного режима почвы и уровня минерального питания

Таким образом, в процессе исследований установлено, что повышение предполивного порога влажности, дифференцирование глубины увлажняемого слоя почвы и увеличение дозы удобрений, независимо от способа орошения, в значительной степени стимулируют линейный рост стебля, способствуют существенному увеличению накопления сухой биомассы, облиственности растений, образованию соцветий, плодов и их массы. Указанные параметры в определенной степени обусловливаются и метеоусловиями года.

Математическая обработка полученных результатов исследований позволила установить закономерности изменения фотосинтетических показателей томата в связи с изменением водного режима почвы и уровня минерального питания растений, которые описываются уравнениями регрессии 5...7 и представлены на многомерном рисунке 9.

г = -26,1 + 0,0091 • х + 0,024 ■ у, К = 0,85 , (5)

где, г - максимальная площадь листьев, тыс. м2/га; л: - доза удобрений, кг д. в./га; у - оросительная норма. м3/га.

2 = -4,77 + 0,0021 • х + 0,0028 • у, К = 0,81; (6)

где, г - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2 сутки; х - доза удобрений, кг д. в./га; V - оросительная норма, м3/га.

г = -2901,96 + 1,73В • х +1,911 • у , К = 0,93, (7)

где, г - фотосинтетический потенциал, тыс. м2 дн./га; х - доза удобрений,

г1м~ сутки

кг д. в./га; у - оросительная норма, м3/га.

Рисунок 9 - Зависимость чистой продуктивности фотосинтеза томатов от режима орошения и уровня минерального питания

Величины фотосинтетического потенциала предопределяют возможность формирования посевами томата соответствующего урожая плодов.

Таким образом, орошение и удобрения способствуют увеличению формирования ассимилирующего аппарата и продолжительности его работы, а также увеличивают суточные приросты сухого вещества при разных способах подачи оросительной воды на поле.

6 ВЛИЯНИЕ ИЗУЧАЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ УРОЖАЕОБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПЛОДОВ ТОМАТОВ

В наших исследованиях при разных способах орошения максимальная продуктивность посевов томата, 89,5... 104,4 т/га, получена в вариантах с максимальным уровнем предполивной влажности почвы, 85...95...85% НВ (Ь = 0,6 м) и 85% НВ (Ь = 0,3 и 0,6 м); 85% НВ (Ь = 0,4 м); 80% НВ (И = 0,2 и 0,6 м); 70...90...80% НВ (Ь = 0,5 м).

В вариантах опыта с естественным плодородием почвы урожайность томата при разном водном режиме почвы не превышала 19,4...46,1 т/га плодов. Увеличение содержания питательных веществ посредством внесения минеральных удобрений повышало эффективность орошения на 27,6.. 173,4%.

Улучшение условий увлажнения за счёт дифференциации глубины про-мачивания почвы посредством чередования больших и малых поливных норм позволило увеличить продуктивность посевов на 8,6...43,7%.

При выращивании любой сельскохозяйственной культуры важно получать не только высокие урожаи, но и обеспечивать их высокое качество. Калорийность отдельных овощных культур невелика, но особая их ценность заключается в том, что они являются основным источником получения человеком органических кислот и витаминов.

В среднем за годы исследований с улучшением водного режима почвы за счёт повышения предполивного порога влажности содержание сухих веществ в плодах возросло на 1,6 %, при снижении общего содержания Сахаров на 2,6...8,1%. В вариантах с более высоким предполивным порогом влажности почвы на 5,9...30,8 % увеличилась кислотность (по яблочной кислоте) и на 7,5...31,1% снизился сахарокислотный коэффициент. Его значения в среднем изменялись в пределах 6,2...11,2, что свидетельствует о повышении вкусовых качеств плодов. Минимальное значение сахарокислотного коэффициента отмечено в варианте назначения поливов при влажности почвы 85...95...85% НВ.

Изменение предполивного порога с 65...75...65 до 85...95...85% НВ уменьшило в среднем присутствие витамина С (аскорбиновой кислоты) с 17,0 до 16,2 мг на 100 г сырой массы плодов. По вариантам опыта колебания составили 0,6...2,4 %. Содержание в плодах томата каротина при увеличении пред-поливной влажности почвы с 65...75...65 (h=0,6 м) до 75...85...75 % НВ (h = 0,3 и 0,6 м) возросло в среднем с 0,88 до 0,93мг/100г. Дальнейшее увеличение пред-поливной влажности не оказывало влияния на присутствие в плодах каротина.

Наибольшее (61...99 мг/кг) количество нитратов наблюдалось во все годы исследований в варианте с жёстким режимом влажности почвы (65...75...65 % НВ, h = 0,6 м). Отмечено снижение содержания нитратов до 54,..66 мг/кг в вариантах с более высоким уровнем содержания влаги в почве. Во все годы исследований во всех вариантах опыта содержание в плодах томата нитратов не превышало значения ПДК (150 мг/кг).

Дифференцирование глубины промачивания почвы поливами увеличивало содержание сухих веществ в среднем на 1,6 %, кислотность (по яблочной кислоте) на 2,8...12,5% и каротина на 1,1...2,2 %. Изменение глубины увлажнения почвы в варианте с предполивным порогом 85% НВ не влияло на содержание каротина в плодах томата, но приводило к уменьшению присутствия в них суммы Сахаров в среднем на5,5 %. В вариантах с предполивной влажностью 65...75...65 и 75...85...75% НВ изменение глубины промачивания не влияло на указанные показатели.

Улучшение условий питания за счет внесения минеральных удобрений оказывало заметное влияние на динамику качественных показателей томата.

Таким образом, улучшение водного и питательного режимов почвы при разных способах орошения, наряду с увеличением продуктивности растений, оказывало положительное влияние на изменение химического состава плодов.

Анализ данных по урожайности позволяет сделать выборку вариантов, где фактическая продуктивность томатов соответствует запланированной в пределах 30... 100 т/га плодов (таблица 6) и установить оптимальное сочетание их, которое обеспечивает её получение.

Таблица 6 - Сочетания регулируемых факторов для получения планируемой урожайности томатов

Урожайность, т/га Отклонение урожайности от запланированной Сочетание факторов

Способ и техника полива Предполивная влажность почвы, %НВ Глубина расчетного слоя промачи-вания, м Доза минеральных удобрений, кг д.в./га Густота стояния растений, тыс./га

запланированная фактическая

т/га %

1 2 3 4 5 6 7 8 9

30 32,5 +2,5 +8,3 дождевание ДДА-100 МА 80 0,6 N11(^43^440 25

29,7 -0,3 -1,0 дождевание «Кубань-ЛК» 65...75...65 0,6 50

40 36,8 -3,2 -8,0 дождевание «Кубань-ЛК» 65...75...65 0,3 и 0,6 50

39,6 -0,4 -1,0 поверхностный по бороздам 65 0,4 М^РаоКгю 70

44,3 +4,3 +10,7 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,6 N110Р43К140 40

38,2 -1,8 -4,5 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,4 и 0,6 N,„>№40 25

41,6 +1,6 +4,0 дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 ^10Р43К,40 25

50 48,8 -1,2 -2,4 дождевание «Кубань-ЛК» 65...75...65 0,3 и 0,6 ^65Р8оК-87 50

49,3 -0,7 -1,4 дождевание «Кубань-ЛК» 75...85...75 0,6 ^38Рб7К73 50

54,4 +4,4 +8,8 дождевание «Кубань-ЛК» 75...85...75 0,3 и 0,6 N13^67^73 50

47,8 -2,2 -4,4 дождевание ДДА-100 М А 80 0,2 и 0,6 ^65Рб4К2!0 25

52,9 г +2,9 +5,8 дождевание ДДА-100 МА 80 0,4 и 0,6 N„<№40 40

48,9 -1,1 -2,2 дождевание ДДА-100 МА 80 0,6 ^,„Р43К,40 70

55,2 +5,2 +10,4 дождевание ДДА-100 МА 80 0,6 НбэРгЖло 40

60 60,8 +0,8 +1,3 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 М|38Рб7К73 50

. 63,3 +3,3 +5,5 дождевание «Кубань-ЛК» 75...85...75 0,6 М|9зР9фК|01 50

61,8 +1,8 +3,0 дождевание «Кубань-ЛК» 75...85...75 0,3 и 0,6 ^65Р«|К87 50

60,9 +0,9 + 1,5 дождевание «Кубань-ЛК» 85. ..95. ..85 0,6 К|38Р67К73 50

58,5 -1,5 -2,5 поверхностный по бороздам 75 0,4 ^«РяоКзю 70

63,1 +3,1 +5,2 дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 N1.0P43K.4e 55

59,2 -0,8 -1,3 дождевание ДДА-100 МА 80 0,4 и 0,6 ^юР4зК14(, 70

Окончание таблицы 6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

62,8 +2,8 +4,7 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,4 и 0,6 N^64^210 40

60 59,5 -0,5 -0,8 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,6 N165^64^210 55

62,1 +2,1 +3,5 капельное 70...80...70 0,5 М,боРбоК8о 55

71,6 +1,6 +2,3 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,6 ^9зР94К]01 50

72,2 +2,2 +3,1 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 Ы]б5Р8оК87 50

70 71,2 +1,2 +1,7 дождевание «Кубань-ЛК» 75...85...75 0,3 и 0,6 ^2оРю7Кцб 50

69,0 -1,0 -1,4 поверхностный по бороздам 85 0,4 70

70,2 +0,2 +0,3- дождевание ДЦА-100 МА 80 0,4 и 0,6 N220^86^250 40

71,2 +1,2 +1,7 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,6 N220^86^280 55

80,4 +0,4 +0,5 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,6 ^2оРю?К| 16 50

84,0 +4,0 +5,0 дождевание «Кубань-Ж» 85 0,3 и 0,6 N220? 107^1(6 50

83,4 . +3,4 +4,3 дождевание «Кубань-ЛК» 85...95...85 0,6 N220^)07^-116 50

80 79,4 -0,6 -0,7 поверхностный по бороздам 75 0,4 N220^107^280 70

82,5 +2,5 +3,1 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,2 и 0,6 ^75Р|07К-350 40

79,0 -1,0 -1,3 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,4 и 0,6 55

81,0 +1,0 +1,3 капельное 70...80...70 0,5 ^юРвоКш 55

89,2 -0,8 -0,9 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 N24gpl20K.no 50

89,5 -0,5 -0,5 дождевание «Кубань-ЛК» 85...95...85 0,6 ^48Р12ОКПО 50

88,3 -1,7 -1,9 поверхностный по бороздам 75 0,4 N275^134^350 70

90 88,5 -1,5 -1,7 поверхностный по бороздам 85 0,4 N220? 107^-280 70

88,7 -1,3 -1,4 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,2 и 0,6 N220^86^-280 70

93,4 +3,4 +3,8 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,2 и 0,6 ЩпРюгКм 55

88,2 -1,8 -2,0 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,4 и 0,6 N275^107^350 70

92,2 +2,2 +2,4 капельное 70...80...70 0,5 N260PlOoK.no 55

104,4 +4,4 +4,4 поверхностный по бороздам 85 0,4 ^75Рв4Кз50 70

100 97,4 -2,6 -2,6 дождевание ДЦА-100 МА 80 0,2 и 0,6 ^275Р107К3 50 70

102,3 +2,3 +2,3 капельное 70...90...80 0,5 N260? 100К]30 55

Минимальная урожайность, близкая к 30 т/га с отклонением -1,0...+8,3% получена в наших исследованиях в вариантах с поддержанием наиболее низких предполивных порогов влажности почвы, 80 или 65...75...65% НВ в расчетном 0,6-ти метровом слое. Густота стояния растений в лучше обеспеченном влагой варианте может быть принята 25, менее влагообеспеченном 50 тыс./га, доза удобрений соответственно ЫцоРчзК^о и

Продуктивность томатов 40 т/га обеспечивается при водном режиме почвы не ниже 65; 65...75...65 или 80% НВ с чередованием поливных норм, или рассчитанных на промачивание почвы на глубину 0,4 и 0,6 м при орошении дождевальными машинами ДЦА-ЮОМА или «Кубань-ЛК» и поверхностным способом по бороздам. Отклонения от планируемой урожайности по рекомендуемым нами вариантам сочетания регулируемых факторов изменяются в пределах -8,0...+10,7%. Густоту стояния растений в вариантах с более низким предполивным порогом влажности необходимо увеличивать с 25 тыс./га до 70.

Урожайность томата на уровне 50 т/га плодов может быть обеспечена в условиях жесткого режима увлажнения (65.. .75...65% НВ), но только при чередовании поливов нормами, рассчитанными на промачивание слоя 0,3 и 0,6 м и внесении дозы удобрений, М165Р80К87 при загущении посевов до 50 тыс.раст./га. Внесение дозы удобрений Н)з8Рб7К.7з, рассчитанной на урожайность 50 т/га обеспечивает ее получение только в более влагообеспеченных условиях при поддержании предполивного порога в пределах 75...85...75% НВ, постоянном (11=0,6 м) или дифференцированном (Ь=0,3 и 0,6 м) слое промачивания почвы и густоте не менее 50 тыс.раст./га. Отклонения фактической урожайности ог плановой составили по вариантам исследований -4,4...+10,4%. Такая урожайность получена в условиях дождевания с использованием машин «Кубань-ЛК» и ДЦА-ЮОМА.

Продуктивность томата 60 т/га плодов (таблица 6) можно получить при поддержании предполивной влажности не ниже 70...80...70 и 85...95...85% НВ, независимо от способа орошения. Однако при наименее влагообеспеченном водном режиме почвы такую урожайность можно получать только в условиях капельного орошения на фоне внесения удобрений И^РбоКво соответствующей расчетной на такую (60 т/га) урожайность. При поддержании предполивного порога влажности 80% НВ с чередующимися нормами полива на глубину Ь=0,2 и 0,6 или Ь=0,4 и 0,6 м такую урожайность при отклонении -1,3...+5,2% можно получать в сочетании с внесением дозы удобрений 1\гпоР«Кмо, рассчитанной на 40 т/га и густоте стояния растений не меньше 55 или 70 тысУга.

Для получения продуктивности 70 т/га плодов (таблица 6) необходимо поддерживать предполивной порог влажности почвы 80 - 85% НВ. В зависимости от водного режима почвы доза удобрений может быть принята для уровней получения 60, 70 или 80 т/га. Густота стояния не должна быть меньше 40...70 тыс.раст./га. Отклонение фактической урожайности от запланированной в рассматриваемых вариантах составило -1,4. ..+3,1%.

Продуктивность томатов, близкая к 80 т/га (таблица 6) с отклонением от программы -1,3...+5,0% возможно получить при поддержании в расчётных слоях влажность почвы не ниже 75, 80, 70...80...70, 85 или 85...95...85% НВ в сочетании с внесением удобрений Ызю. 275Р80 107К105 350 при густоте стояния растений

40...70 тыс./га при всех способах орошения. В условиях полива дождеванием предполивной порог влажности почвы следует поддерживать не ниже 75...80% НВ с чередованием глубины увлажнения по схеме 0,2 и 0,6 или 0,4 и 0,6 м. При повышении предполивного порога влажности до 85% НВ поливы следует проводить нормой, рассчитанной на промачивание 0,6-ти метрового слоя почвы или дифференцировать по схеме 0,3 и 0,6 м. В условиях капельного орошения предполивная влажность почвы в слое 0,5 м должна поддерживаться в пределах 70...80...70% НВ.

Урожайность томата на уровне 90 т/га плодов можно получать при поверхностном поливе с поддержанием влажности в 0,4 м слое не ниже 75% НВ и внесении ^75РшКз5о, или 85% НВ при Т^оРциК^о- В условиях дождевания влажность почвы перед поливом не должна опускаться ниже или 85% НВ с дифференциацией слоя увлажнения и внесением указанных в таблице 6 доз удобрений. При капельном орошении предполивной порог влажности почвы должен быть не ниже 70...80...70% НВ в 0,5-ти метровом слое с внесением дозы удобрений, рассчитанной на получение 100 т/га (^боРюоКш). Отклонения от планируемой урожайности 90 т/га в рассматриваемых вариантах составили -2,0.. .+3,8%.

Максимальная урожайность на уровне 100 т/га нами была получена в трех вариантах с отклонением -2,6...+4,4% (таблица 6). Расчетная доза удобрений должна соответствовать планируемой, а предполивной порог влажности почвы при поливе по бороздам не ниже 85% НВ и густота растений 70 тыс./га. В условиях дождевания ДДА-100 МА предполивную влажность следует поддерживать не ниже 80% НВ при загущении посевов до 70 тыс./га, или 70...90...80% НВ при капельном орошении и густоте 55 тыс./га.

7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭНЕРГЕТИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЧЕТАНИЙ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ И РАСЧЕТНЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Почва - основное средство сельскохозяйственного производства, которое должно оставаться не только сохранённым, но и улучшенным. Защита орошаемых земель от эрозии - важнейшая часть проблемы расширенного воспроизводства плодородия почв, его наращивания, особенно пашни.

Выявление причин, приводящих к нарушению экологической устойчивости орошаемых агроландшафтов и разработка мероприятий по снижению их воздействия, является наиболее актуальной задачей в современных экологических условиях.

Все проводимые ранее исследования свидетельствуют о том, что при поливе дождеванием ирригационная эрозия почв возникает вследствие подачи воды с интенсивностью, превышающей её впитывающую способность.

На почвах среднего и тяжёлого гранулометрического состава (преобладают в Нижнем Поволжье) скорость инфильтрации поливной воды, в основном, меньше, значения характеристик интенсивности искусственного дождя современных отечественных дождевальных машин и установок. В таких условиях обычно допустимые поливные нормы ограничивают продолжительностью полива до начала

стока воды, что связано при поливах расчётной поливной нормой с образованием жидкого и твёрдого стока и, как следствие этого, процессом эрозии почвы.

Основными элементами противоэрозионной техники полива дождеванием являются максимальная установившаяся скорость безнапорного впитывания, допустимая поливная норма и длительность полива, зависящие от условий рельефа, свойств почв и энергетических параметров дождя.

Наряду с совершенствованием технологии полива различными дождевальными машинами, для нейтрализации ирригационной эрозии почв рекомендуются и широко применяются агротехнические приемы (прерывистое бороздование, щеле-вание, кротование, лункование, глубокое рыхление, плоскорезная обработка почвы и т. д.). Выбор и применение их в конкретных почвенно-климатических условиях связаны с необходимостью экспериментального обоснования. С целью уменьшения поверхностного стока и смыва почвы нами проведена оценка влияния элементов техники полива на эрозионные процессы при поливе дождеванием.

Расчетным путем нами были установлены допустимые бесстоковые поливные нормы на посевах томата для светло-каштановых почв средне- и тяжелосуглинистых по гранулометрическому составу при использовании дождевальных машин и агрегатов ДЦА-ЮОМА, ДМ "Фрегат", ДФ-120 "Днепр", ДКШ-64 "Волжанка", ДДН-70, ЭДМФ "Кубань", МДЭК "Кубань-ЛК", "Мини Фрегат-К", "Мини Кубань-К", "Мини Кубань-ФШ", "Фермер Кубань-ЛК" по методике Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР (1990 г.).

В результате выполненных расчётов выявлено, что максимальная установившаяся скорость безнапорного впитывания, Ртах у, является определяющей при установлении допустимых бесстоковых поливных норм. Её значение может изменяться в зависимости от характеристик применяемых дождевальных машин, степени развития надземной части сельскохозяйственных культур (площади покрытия листовой поверхностью верхнего контактного слоя почвы) и от величины средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов.

Используя имеющиеся данные водно-физических свойств, впитывающей способности и гранулометрического состава почв при уклонах орошаемого поля до 0,01 нами расчетным путем определено, что максимальная установившаяся скорость безнапорного впитывания (Рт„а11у) равна 0,03 мм/мин. На её величину существенное влияние оказывает надземная часть растений. Положительное влияние проективного покрытия растений (Б) связано с уменьшением силы удара капель дождя (Р ) за счёт частичного гашения надземной частью растений скорости (Ук) и диаметра (ёк) капель дождя, что предохраняет структуру верхнего контактного слоя почвы от разрушения.

В зависимости от фазы развития томата (степени проективного покрытия) большая или меньшая часть орошаемого участка характеризуется повышенной величиной средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов верхнего слоя почвы, а значит, и большей максимальной установившейся скоростью впитывания. При 100% проективном покрытии площади посевами томата максимальная установившаяся скорость безнапорного впитывания Ртах ,.-0,06 мм/мин. Проведение поливов с интенсивностью дождя, не превышающей расчетных значений Ртах у. может служить основным критерием предупреждения стока и сброса воды

за пределы орошаемого поля. Однако, расчетные величины, Ртах у даже с учетом влияния проективного покрытия зачастую превышают интенсивность дождевания существующих дождевальных машин (г=0,67мм/мин для МДЭК "Кубань-ЛК"). Поэтому для проведения поливов без образования стока приходится ограничивать поливную норму достоковой величиной, которая наступает при снижении скорости впитывания до Ртах у. Величина допустимой поливной нормы определяется зависимостью (В. Я. Григорьев и др., 1983):

1,67-10"5Лг 1,67-10"5 •),6М0!-Ц2-1СГ5 „„,„ ,„„ ,,

Щ*, =~-г = --Н-^ = 0,0111 м = мм = \Лм}/га (8)

(.г-Ртпу)ее (1,12-10 -0,057-10 )е

где: А - параметр, учитывающий влияние свойств почвы, с; А= 26,90 (мин.); г - интенсивность дождя, м/с; г=1,12-10"5; е - основание натурального логарифма, Б - сила удара капель дождя, кН/м2-с; Р =0,47;

По применяемой технологии возделывания томата необходима нарезка направляющих щелей для проведения междурядных обработок до всходов и с повышенной скоростью. Это мероприятие одновременно является и протнвоэрозион-ным, т.к. обусловливается аккумуляцией и повышенной инфильтрацией воды в щелях.

Применяя предложенную методику расчета, можно приближённо оценить эффективность щелевания при размерах щелей Ь=0,04м, Ь=0,4 м и расстоянии между ними 1=1,4...2,8 м (по 0,7 м от оси трактора).

В результате расчета определили слой воды, который дополнительно к допустимой поливной норме может быть задержан в результате щелевания почвы, Дш= 0,0132м.

Тогда допустимая поливная норма при нулевом проективном покрытии с учетом проведения щелевания равна:

тд„„.щ = шдоп+Дш=0,0177 + 0,0132 = 0,031 м (9)

Её значение будет больше на 11 мм в фазу наибольшего проективного покрытия. Значит, величина допустимой поливной нормы будет колебаться в течение вегетационного периода и составит в начале 31 мм, а к концу может достигать значения 42 мм. Это указывает на то, что при поливе дождевальной машиной "Кубань-ЛК" посевов томата поливными нормами свыше 31,0...42,0 мм, соответственно фазам роста, будет возникать опасность образования стока и смыва почвы.

При поддержании расчётного поливного порога влажности почвы (60, 70, 80 или 90% НВ) в каждом отдельно взятом случае впитывающая способность почвы (при всех прочих равных условиях для определенного типа почв) будет различной. Поэтом)' будет наблюдаться варьирование допустимой поливной нормы в зависимости от поддержания конкретного уровня предполивного порога влажности, то есть чем меньше его величина, тем большее значение может принимать допустимая поливная норма (таблица 7).

Анализ расчетных данных показал, что у отечественных дождевальных машин минимум допустимой поливной нормы находится на уровне 120...190 м3/га при поддержании влажности почвы не ниже 80% НВ и максимум при жестком режиме влажности - не ниже 60% НВ, 180...290 м3/га.

Таблица 7 - Расчетные допустимые эрозионно-безопасные поливные нормы, м3/га

№ п/п Дождевальные машины Без применения агроприемов предотвращающих поверхностный сток и смыв почв

Предполивной порог влажности, % НВ

60 70 80

1 ДДА-ЮОМА 211 176 141

2 ДФ "Днепр" 229 190 153

3 ДКШ-64 "Волжанка" 225 188 150

4 ДЦН-70 234 195 156

5 ДМ "Фрегат" 178 148 119

6 "Мини Фрегат К" 242 202 161

7 ЭДМФ "Кубань" 258 215 172

8 "Мини Кубань-ФШ" 266 222 177

9 МДЭК "Кубань-ЛК" 275 229 184

10 "Мини Кубань-К" 282 235 188

11 "Фермер Кубань-ЛК" 286 239 191

Применение исследуемых нами режимов увлажнения почвы поливами с переменной глубиной в большей степени удовлетворяют условиям предупреждения ирригационной эрозии.

В результате исследований нами установлена возможность формирования примерно одинаковой урожайности при различном сочетании водного и пищевого режимов почвы. Исследованиями (1989... 1991 гг.) установлено, что при поддержании влажности почвы не ниже 85...95...85 и 85% НВ при постоянной и переменной глубине увлажняемого слоя поливная норма была меньше допустимой. В варианте 75...85...75% (11=0,3 и 0,6м) в 1990 году был проведен 1 полив нормой 50 мм, превышающей допустимую в 1,6 раза, а в 1991 году таких поливов было 2, всего же в эти годы было проведено соответственно 15 и 17 поливов.

При поддержании постоянной глубины увлажнения, количество поливов, превышающих допустимую поливную норму, наблюдалось в течение всего периода исследований и колебалось от 2-х до 4-х по годам.

При снижении предполивного порога влажности до 65...75...65 % НВ по всем вариантам и во все годы исследований наблюдалось превышение допустимых поливных норм в 1,3...2,3 раза.

Таким образом, на жестком режиме увлажнения почвы поливами необходимо увеличить количество щелей, т. е. применять на тракторе не 2, а 4 щелева-теля-направителя с постоянным расстоянием между ними 1,4 м. Это обеспечит минимальное расхождение поливных норм с допустимыми и достижение оптимальной, с точки зрения не возникновения ирригационной эрозии, экологической обстановки на орошаемом участке. А допустимая поливная норма возрастает до 67,6 мм.

Применение рекомендуемых нами режимов увлажнения почвы с переменной глубиной промачивания (0,2 и 0,6; 0,3 и 0,6; 0,4 и 0,6 м) в большей мере удов-

летворяет условиям не возникновения ирригационной эрозии. В этих вариантах увеличивается количество поливов по сравнению с постоянной глубиной увлажнения за счёт уменьшения поливной нормы при промачивании почвы па меньшую глубину.

Благоприятно складывающаяся при таком режиме орошения эколого-мелиоративная обстановка на орошаемом участке подтверждается тем, что сумма обменных катионов Са, Mg и N2 оставалась неизменной. Отклонение в ту или другую сторону по годам исследований не превышало 5% от первоначально определенного и находилось в течение трех лет на уровне 22,7 мг-экв. на 100 г почвы в пахотном горизонте, в т.ч. 15,0 приходилось на долю обменного Са, а наличие обменного Иа редко превышало 5.„9 %.

Таким образом, проведение поливов чередующимися поливными нормами, необходимый технологический элемент не только водосберегающих технологий, но и адаптивно-ландшафтного земледелия, разработка и освоение которого способствует сохранению экологической обстановки на орошаемых и прилегающих к ним землях.

Биоэнергетическую эффективность применения рекомендуемых агромелиоративных приемов и технологий проводили исходя из отношения энергии, полученной в хозяйственно-ценной части урожая и с учётом побочной продукции, к израсходованной совокупной энергии, затраченной на производство томата.

Собранные в группы по уровню урожайности результаты показали, что реализация программ получения 30... 100 т/га плодов томата связана с затратами совокупной энергии 53,31...154,55 ГДж. Выход энергии с учётом побочной продукции (53,85... 177,74 ГДж) обеспечивает коэффициент энергетической эффективности в пределах 1,00-1,20 (таблица 8). Таким образом, хозяйства с различным техническим обеспечением могут получать урожайность томатов в пределах 30... 100 т/га с энергоемкостью 1 тпродукции 1,79-1,48 ГДж.

Наибольшие значения рассматриваемых параметров отмечены в вариантах, обеспечивающих получение 90 и 100 т/га плодов томата.

Затраты совокупной энергии на возделывание и уборку рассматриваемой культуры при различных способах и технике полива в значительной степени зависят от сочетаний урожаеобразующих факторов.

В условиях рыночной экономики эффективность производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий всех форм определяется складывающимся уровнем цен на материалы, ресурсы, сельскохозяйственную продукцию и применяемой технологии её выращивания. Основными показателями эффективного возделывания сельскохозяйственных культур являются получение чистого дохода (прибыли), себестоимость продукции, рентабельность.

Наименее рентабельным (62,4; 71,5%) из рекомендуемых вариантов уровня урожайности является получение товарной продукции на уровне 30 т/га. Однако в этой группе формируются и самые низкие производственные затраты (181,8; 210,1 тыс. руб./га), а это является немаловажным фактором для сельскохозяйственных предприятий со слабым материально-техническим обеспечением.

Таблица 8 - Показатели энергетической эффективности возделывания томата в зависимости от сочетания регулируемых факторов на планируемый уровень урожайности

Планируемая урожайность, т/га Сочетание факторов Выход энергии в основном продукте, ГДяс Затраты совокупной энергии на возделывание и уборку томата, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности, Кээ. Выход энергии с учетом побочной продукции, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности с учетом побочной продукции Энергоемкость 1 г продукции, ГДж

Способ и техника полива 1 Предполив'ная влажность почвы, %НВ Глубина расчетного слоя про-мачивания, м Доза мине- 1 ральных удобрений, кг д.в./га 1 Густота стояния растений, тысУга

30 дождевание ДДА-100 МЛ 80 0,6 Н|ШР43К,40 25 46,67 57,55 0,81 57,55 1,00 1,77

дождевание «Кубань-ЛК» 65...75...65 0,6 NnR.pi7K.73 50 42,65 53,31 0,80 53,85 1,01 1,79

40 дождевание «Кубань-ЛК» 65...75...65 0,3 и 0,6 Н138Р«7К73 50 52,85 65,24 0,81 65,89 1,01 1,77

поверхностный но бороздам 65 0,4 70 56,87 69,35 0,82 70,73 1,02 "1,75

дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 ЭДгоР^Кцо 25 59,74 72,15 0,83 74,46 1,03 1,73

50 дождевание «Кубань-ЛК» 75.-.85...75 0,3 и 0,6 N.^67^,3 50 78,13 89,70 0,87 94,19 1,05 1,65

дождевание ДДА-100 МА 80 0,6 М^зРбЖгю 40 ГЩ27 89,06 0,89 94,41 1,06 1,61

60 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 КтРг,7К7з 50 87,31 ___97,59__ 0,89 104,43 1,07 1,60

поверхностный по бороздам "75 0,4 Ь^бзРзоКло 70 84,01 96,23 0,87 102,96 1,07 1,65

дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 К1!оР«К]4о 55 90,61 99,57 0,91 108,53 1,09 1,58

канельное 70...80...70 0,5 ^кЛоКяо 55 89,18 97,97 0,91 ЛШЛ1 1,10 1,58

70 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 ЬЬбзРяоК« 50 Ш77Т 112,59 0,92 1,56

поверхностный по бороздам 85 0,4 ^йРвоКгю 70 99,08 106,54 0,93 119,33 1,12 1,54

дождевание ДДА-100 МЛ 80 0,4 и 0,6 Мг2оР«бК-28С 40 100,81 109,57 0,92 119,43 1,09 1,56

80 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 И220Р107К||6 50 120,62 130,83 0,92 143,91 1,10 1,56

поверхностный по бороздам 75 0,4 ЭДгзоРютКгяо 70 114,02 "ТВ,53 0,92 148,24 1,20 Ь56

дождевание ДДА-100 МА 80 0,4 и 0.6 ^¿(ЛбКзио 55 113,44 125,77 0,90 135,83 1,08 1,59

капельное 70...80...70 0,5 N21(^80^105 55 116,32 123,74 0,94 139,83 „к" 1,53

90 дождевание «Кубань-ЛК» 85 0,3 и 0,6 НлвРроКио 50 128,09 140,76 0,91 157,65 1,12 1,58

поверхностный по бороздам 85 0,4 ^22оР 107К78() 70 127705" 136,50 148,79 1,09 1,54

дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 И275Рю7Кз50 55 134,12 144,22 0,93 157,20 1,09 1,54

капельное 70...80...70 0,5 М260Р|ООК|;50 55 132,40 139,37 0.95 158,88 1,51

100 поверхностный по бороздам 85 Х4" ■ ЫцгР 1 мК}5о 70 149,92 154,55 0,97 177,74 —

дождевание ДДА-100 МА 80 0,2 и 0,6 70 139,87 147,07 0,95 " 166,19 1,13 1,51

капельное 70...90...80 0,5 ИгмРюоКио 55 146,90 151,29 0,97 175,50 1,16 1,48

Рекомендуемые нами сочетания факторов, обеспечивающие получение 40 т/га, характеризуются рентабельностью 101,3-103,5%. Производственные затраты в среднем увеличиваются на 6,3% и варьируют в пределах 189,9-230,3 тыс. рубУга при снижении себесгоимост I тонны продукции до 5,16-5,22 тыс. руб. и увеличении чистого дохода на 1 гектар орошаемой площади до 196,5-234,9 тыс. руб.

При производственных затратах от 230,1 до 265,1 руб./га и реализации рекомендуемых нами сочетаний урожаеобразующих факторов возможно получение 50 т/га плодов томата. Себестоимость 1 т продукции в указанных условиях составля-- ет 4,73-4,81 тыс. руб., это на 8,1% меньше, чем в предыдущей группе урожайности. Полученный чистый доход превышает производственные затраты на 118,1-122,1%.

Увеличение урожайности до 60 т/га сопряжено с ростом производственных затрат до 258,0-293,5 тыс. рубУга, которые обеспечивают прирост чистого дохода в среднем на 70,7 тыс. руб./га. Все рекомендуемые варианты имеют высокий показатель рентабельности, 125,7-152,7%.

Производственные затраты для получения урожайности томатов 70 т/га увеличиваются до 275,2-294,2 тыс. руб./га, себестоимость продукции снижается на 13,0% за счет прироста урожайности при рентабельности производства 154,1175,4%.

Повышение урожайности томатов до 80 т/га связано с увеличением производственных затрат до 267,0-297,0 тыс. руб./га, а рентабельности производства их до 192,8-218,6%.

Наиболее высокие производственные затраты формируются при реализации программы получения 90 и 100 т/га плодов томата - 267,3-298,4 и 267,5296,1 тыс. руб./га. В результате освоения рекомендуемых нами сочетаний факторов, обеспечивающих получение такого количества плодов томата, себестоимость 1 т продукции снижается до 2,9-3,2 и 2,6-3,0 тыс. руб., чистый доход возрастает до 654,0-700,8 и 726,6-822,7 тыс. руб./га, рентабельность составляет 228,6-262,2 и 245,4-301,5% соответственно.

Результаты энергетических и экономических расчетов производства томата в соответствии с рекомендуемыми нами сочетаниями факторов при любом из рассматриваемых способов орошения показали высокую эффективность, увеличивающуюся с ростом продуктивности. По всем отобранным вариантам коэффициент энергетической эффективности с учетом побочной продукции имеет значение больше или равное единице, а значения показателя рентабельности варьируют в пределах 62,4-301,5%.

ВЫВОДЫ

1. В условиях подзоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья, агроклиматические показатели которой характеризуются высокой тепло- и низкой влагообеспеченностью, обильным приходом солнечной радиации, частой повторяемостью засух и суховеев устойчивое возделывание среднеспелых сортов томата возможно с урожайностью в пределах от 30 до 100 т/га при дождевании, поверхностном или капельном орошении. Для каждого из уровней урожайности в технологии выращивания томатов экономически обосновано экологически безопасное сочетание водного режима почвы и уровня минерального питания растений.

2. На снижение антропогенной нагрузки в условиях орошения томатов оказывает влияние глубина промачиваемого слоя почвы, гидротермические условия вегетационного периода и уровень предполивной влажности почвы. Независимо от способа полива оптимизация водного режима активного слоя почвы достигается путём дифференциации глубины увлажнения, за счёт чередования малых поливных норм с большими по мере иссушения почвы в увлажняемых слоях. Количество поливов при этом увеличивается в вариантах с предпо-ливным порогом выше 80% НВ на 3...9, а в более жестких (65...75...65% НВ) по влажности почвы условиях на 2...5. Наименьшие значения соответствуют годам с более высокой обеспеченностью осадками.

3. Суммарное водопотребление томатов при всех способах полива возрастает с улучшением влагообеспеченности растений за счет повышения пред-поливного порога влажности почвы и дифференцировании глубины её прома-чивания. Увеличение урожайности томатов с 21,4 до 109,6 т/га плодов сопровождается ростом потребления воды с 3683 до 7620 м3/га. Наибольшее количество воды, в среднем на 7,2...25,9%, томаты потребляли в близких по водо-обеспеченности вариантах при поверхностном способе полива по затопляемым бороздам. При капельном орошении томатов экономия оросительной воды составляет 35. ..40% по сравнению с дождеванием.

4. Выявлена зависимость суммарного водопотребления от урожайности томатов, выраженная линейным уравнением вида: Е=АУ + В. Численные значения постоянных коэффициентов А и В равны соответственно при поддержании заданной влажности почвы посредством дождевальной машины «Кубань-ЛК» 40,383 и 2801,1; дождевального агрегата ДДА-100 МА - 5,2922 и 4126,8 (Ь = 0,6 м); 5,0564 и 4601,6 (Ь = 0,4 и 0,6 м); 2,0622 и 5228,6 (Ь = 0,2 и 0,6 м); поверхностного способа полива - 44,638 и 2727,4; системы капельного орошения - 28,908 и 2412,3. По установленным зависимостям можно прогнозировать суммарное водопотребление томата для любого уровня урожайности в пределах от 30 до 100 т/га плодов.

5. Увеличение продуктивности томатов сопровождается ростом среднесуточного расхода влаги. Урожайность 50 т/га плодов томата в зависимости от способа полива обеспечивается при среднесуточном за весь период вегетации потреблении воды растениями 38,3...42,2 м3/га; 60 т/га - 39,1...45,4; 70т/га -39,7...46,4 м3/га. При среднесуточном расходе влаги до 40,1...47,2 м3/га возможно получение 80 т плодов с 1 гектара посевов. При условии достаточного обеспечения растений элементами минерального питания и водой при среднесуточном водопотреблении 41,2...47,9 м3/га можно получить урожайность томата близкую к 100 т/га плодов. Динамика среднесуточного водопотребления, независимо от способа подачи оросительной воды на поле, согласуется с динамикой накопления вегетативной массы и среднесуточных температур воздуха.

6. Наиболее высокие затраты воды на формирование единицы продукции складываются в вариантах с низким водообеспечением. В зависимости от способа орошения, для производства 1 тонны томатов растения расходуют в жестких условиях водного режима от 61,8 до 115,4 м3 воды. Это в 1,1-1,4 раза больше, чем в вариантах с высоким предполивным порогом влажности почвы. Зависимость, описывающая изменение коэффициента водопотребления, полученная

в вариантах орошения с постоянной глубиной промачивания почвы, прослеживается и в вариантах с переменной глубиной увлажнения. Наименьшими затраты воды на производство одной тонны продукции складывались в вариантах с капельным орошением. Применение дождевальных машин увеличивало расход воды на получение единицы продукции на 6...37%.

Полученные закономерности изменения коэффициентов водопотребления могут быть использованы при расчетах режимов орошения на получение планируемой урожайности плодов томата.

7. Установленные коэффициенты испарения (К,) позволяют по прогнозу гидротермических показателей определять ход суммарного водопотребления и дефицит водного баланса. В среднем за вегетацию на 1 °С температуры воздуха растения томата расходуют 0,190-0,231 мм воды. Максимальное значение соответствует наиболее водообеспеченному варианту.

8. Для перехода от одной фазы роста и развития к последующим и для завершения периода вегетации томатам требуется определенная сумма температур. Улучшение условий водообеспечения и минерального питания увеличивает потребность растений в тепле в зависимости от способа подачи оросительной воды на поле с 2302,5 до 2501,5 при орошении машиной «Кубань-ЛК»; с 2300,4 до 2593,8 - ДДА - 100МА; при поливе по бороздам с 2322,9 до 2558,6 и с 2020,3 до 2098,2 °С при капельном орошении,

9. С ростом продуктивности томатов по мере улучшения условий водообес-печенности посредством повышения предполивного порога влажности почвы максимальная площадь листьев увеличивается с 38,3 до 49,5 тыс.м2/га, а фотосинтетический потенциал возрастает с 2091,5 до 3007,1 тыс. м2дней/га. Чередование глубины увлажнения способствует по сравнению с постоянной глубиной повышению максимальной площади листьев на 4,7...7,3% или 1,9...2,2 тыс. м2/га, фотосинтетического потенциала на 7,8.. .8,8% или 163,4.. .243,7 тыс. м2дней/га. Улучшение условий минерального питания за счет внесения расчетных доз удобрений также оказывает стимулирующее влияние на развитие листовой поверхности. Значения максимальной площади листьев и фотосинтетического потенциала томатов увеличились соответственно в условиях дождевания («Кубань-ЛК») с 37,6 до 49,6 тыс.м2/га и с 2137,7 до 2919,0 тыс.м2 • дней/га, в условиях капельного орошения - с 36,8 до 48,2 тыс. м2/га и с 2686 до 3863 тыс. м2 дней/га. Формирование мощного ассимилирующего аппарата, функционирующего более продолжительное время, способствует увеличению суточных приростов сухого вещества и накоплению сухой биомассы.

10. В среднем на 10 т плодов с соответствующим количеством вегетативной массы растения томата выносят азота 33,5-34,8, фосфора - 9,8-11,1 и калия - 56,8-58,5 кг.

11. После небобовых предшественников на хорошо окультуренных почвах при средней обеспеченности подвижными формами фосфора и повышенной - калия в соответствии с коэффициентами возмещения выноса, требуется внесение расчетных доз удобрений соответственно планируемым уровням (50, 60, 70, 80 и 90 т/га):

ЫноРадК-ТЗ, 1"4165Р48Кя7, М|9оР5бКю|, ^|5РмК-115 И ^45Р72К|29-

12. С повышением предполивного порога влажности за счёт лучшей вла-гообеспеченности растений сахарокислотный коэффициент уменьшается с 11,2

до 6,2, а с увеличением дозы вносимых минеральных удобрений его значение возрастает с 6,7 до 11,8. Содержание нитратов в плодах томата в рекомендуемых нами производству сочетаниях факторов не превышает значения ПДК.

13. Расчетами установлено, что для светло-каштановых слабо водопроницаемых тяжелосуглинистых почв при поливе отечественными дождевальными машинами или установками допустимая поливная норма при влажности почвы перед поливом 80% НВ изменяется в пределах от 119 м3/га (ДМ «Фрегат») до 191 м3/га («Фермер Кубань-ЛК»), Снижение предполивного порога влажности почвы до 70 и 60% НВ увеличивает допустимые эрозионно-безопасные поливные нормы на 24,0...25,5 и 49,5...50,3%, а с учетом проведения щелевания и воздействия проективного покрытия растений томата может увеличиваться в 1,7-3,8 раза.

14. Рентабельность освоения рекомендуемых нами сочетаний урожаеобра-зующих факторов при выращивании томатов составляет 62,4...301,5%. Биоэнергетическая оценка рекомендуемых сочетаний факторов подтверждает их энергетическую эффективность, т. к. отношение энергии полученной в урожае томата с учетом побочной продукции к затраченной на его производство больше 1,0. Рост урожайности плодов томата за счёт улучшения водного и пищевого режима способствует снижению энергоемкости 1 т продукции с 1,79 до 1,48 ГДж.

15. Установленные в результате исследований закономерности при разных уровнях урожайности позволили разработать модель управления водным режимом почвы, включающую прогностическую, корректирующую и оперативно-текущую программы. Ее реализация дает возможность прогнозировать сроки и нормы поливов, обеспечивающие поддержание оптимального режима влажности почвы, рассчитанного на получение программируемой урожайности и способствует рациональному использованию водных ресурсов.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях светло-каштановых почв Нижнего Поволжья при возделывании томатов по заданным программам в зависимости от содержания в почве азота, фосфора и калия необходимо использовать следующее сочетание факторов для получения:

•40 т/га - при поливе ДДА -100 МА с поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ, дифференцировании глубины увлажнения (0,2 и 0,6 м) в сочетании с внесением ТЯцс^зКмо и густоте 25 тыс.раст./га, при поверхностном поливе по бороздам 65% НВ (Ь=0,4 м) и Ы^РвоКгю и густоте стояния растений 70тыс. /га или 65...75...65% НВ (Ь=0,3 и 0,6 м) и МшРб7К7з при густоте 50 тыс.раст./га (дождевание «Кубань-ЛК»);

• 50 т/га - предполивной порог влажности почвы 80% НВ (Ь=0,4 и 0,6 м), внесение Т^щ^зКмо при густоте 40 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА) или 75...85...75% НВ (11=0,3 и 0,6 м) и ЫпвРв?^ при густоте 50 тыс.раст./га (дождевание «Кубань-ЛК»);

•60 т/га - поддержание дифференцированного предполивного порога влажности почвы 75...85...75% НВ, Ь=0,3 и 0,6 м в сочетании с внесением удобрений Г^|65Р8оК87 при густоте стояния растений 50 тыс.раст./га (дождевание «Кубань-ЛК») или 75% НВ в 0,4 м слое и внесении М|б5Р8оК2ю при густоте

70 тыс.раст./га (поверхностный по бороздам), или 80% НВ (Ь=0,2 и 0,6 м), внесении Ы1]оР4зКМо при густоте 55 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА), или 70...80...70% НВ в слое 0,5 м и внесении М160РбоК8о при густоте 55 тыс.раст./га (капельное орошение);

•70 т/га - влажность почвы перед поливом не ниже 85% НВ (11=0,3 и 0,6 м), внесение Мц^Р^К^у, густота стояния растений 50 тыс./га (дождевание «Кубань-ЛК») или 85% НВ на глубине до 0,4 м и внесении И^РмКгю при густоте 70 тыс.раст./га (поверхностный по бороздам), или 80% НВ (Ь=0,4 и 0,6 м), внесении ^аРвв^ео при густоте 40 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА);

.•80 т/га - назначение поливов при влажности почвы 85% НВ (Ь=0,3 и 0,6 м), внесении ^гоРцлК^, густоте стояния растений 50 тыс./га (дождевание «Кубань-ЛК»), или 75% НВ на глубине 0,4 м и внесении Н22оР 107^230 при густоте 70 тыс.раст./га (поверхностный по бороздам), или 80% НВ (Ь=0,4 и 0,6 м), внесении МгмРвбКгво при густоте 55 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА), или 70...80...70% НВ на глубине 0,5 м и внесении К2юР8оКю5 при густоте 55 тыс.раст./га (капельное орошение);

•90 т/га - назначение поливов при предполивном пороге 85% НВ (Ь=0,3 и 0,6 м), внесении Т^РпоКш, густота стояния растений 50 тыс./га (дождевание «Кубань-ЛК»), или 85% НВ в слое 0,4 м и внесении ^сРютКгво при густоте 70 тыс.раст./га (поверхностный по бороздам), или 80% НВ (Ь=0,2 и 0,6 м), внесении И22оР8бК280 при густоте 70 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА), или 70...80...70% НВ в слое 0,5 м и внесении КгбоРюоКш при густоте 55 тыс.раст./га (капельное орошение);

• 100 т/га - поддержание влажности почвы не ниже 85% НВ в слое 0,4 м и внесении К^РшК^о при густоте 70 тыс.раст./га (поверхностный по бороздам), или 80% НВ (Ь=0,2 и 0,6 м), внесении ^бРии^о при густоте 70 тыс.раст./га (дождевание ДЦА - 100 МА) или 70...90...80% НВ в слое 0,5 м и внесении ^боР.ооКпопри густоте 55 тыс.раст./га (капельное орошение).

2. Управление водным режимом в расчетном слое почвы с целью его оптимизации для получения запланированной урожайности необходимо использовать поэтапное составление прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ, расчет которых основан на использовании биоклиматических температурных коэффициентов испарения (К,), потребности томатов в тепле для перехода от одной фазы к последующей, прогнозируемого и фактического хода метеорологических показателей.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Григоров, М.С. Оптимальный режим орошения томатов / М.С. Григо-ров, Ю.В. Кузнецов //Картофель и овощи. - 1994. - № 1. - С. 9.

2. Григоров, М.С. Биоэнергетическая оценка различных сочетаний водного и пищевого режимов почвы при возделывании безрассадных томатов /М.С. Григоров, Ю.В. Кузнецов //Доклады Россельхозакадемии. - 1997. - № 2,- С. 21-22.

3. Бальбеков, P.A. Новая система капельного орошения /P.A. Бальбеков,

B.В.Бородычев, A.M. Салдаев, А.В.Дементьев, Ю.В. Кузнецов //Мелиорация и водное хозяйство. - 2003. - № 4.- С. 6-9.

4. Кузнецов, Ю.В Вынос питательных веществ томатом зависит от водного режима почвы /Ю.В. Кузнецов //Картофель и овощи. - 2006. - № 5. - С. 11-12.

5. Кузнецов, Ю.В. Интенсивность потребления питательных веществ при разных приёмах возделывания томатов /Ю.В. Кузнецов //Плодородие. - 2008. - № 2. -

C.32-33.

6. Кузнецов, Ю.В Суммарное водопотребление и урожайность томатов при различных способах полива /Ю.В. Кузнецов //Плодородие. - 2008. - № 5. -С. 28-30.

7. Григоров, М.С. Затраты воды на производство томатов в условиях Нижнего Поволжья /М.С. Григоров, Ю.В. Кузнецов //Мелиорация и водное хозяйство. - 2009. - № 3. - С. 29-30.

8. Кузнецов, Ю.В. Влияние условий возделывания на динамику и численное значение среднесуточного водопотребления томатов /Ю.В. Кузнецов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 2. - С. 99-105.

9. Ходяков, Е.А. Совершенствование технологии возделывания баклажанов для повышения урожайности при дождевании /Е.А.Ходяков, Н.В. Кузнецова, Ю.В. Кузнецов, О.В. Машарова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. -№ 3. - С. 50-56.

10. Кузнецов, Ю.В. Некоторые критерии экологической оценки водного режима почвы для различных дождевальных машин и агрегатов /Ю.В. Кузнецов // Природообустройство. - 2010. - № 5. - С. 18-21.

Изобретения, защищенные Патентами РФ:

11. Патент № 2192720 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 В 13/16. Рабочий орган щелевателя / Бородычев В.В., Саддаев A.M., Колганов A.B., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2001100787; заявл. 19.01.2001; опубл. 20.11.2002, Бюл. № 32,- 7с. - 5 ил.

12. Патент № 2215404 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 G 25/02. Капельница / Бородычев В.В., Салдаев A.M., Кузнецов Ю.В., Рожнов С.И., Дементьев A.B.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2001126013; заявл. 24.09.2001; опубл. 10.11.2003, Бюл. № 31,-5с. - 3 ил.

13. Патент № 2218690 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 G 25/02. Способ предпосевной обработки семян томатов LYCOPERS1CON ESCULENTUM MILL семейства пасленовых SOLANACAE / Бородычев В.В., Салдаев A.M., Кузнецов Ю.В., Павлов С.В., Дементьев A.B., Галда A.B.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2001132514; заявл. 30.11.2001; опубл. 20.12.2003, Бюл. № 35,- 6с. - 1 ил.

14. Патент № 2222936 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 G 25/02. Капельница / Бородычев В.В., Салдаев A.M., Кузнецов Ю.В., Рожнов С.И., Де-

ментьев A.B.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. -2001126015/20; заявл. 24.09.2001; опубл. 20.02.2004, Бюл. № 4,- 6с. - 4 ил.

15. Патент № 2223634 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 G 25/02. Капельница / Бородычев В.В., Салдаев A.M., Кузнецов Ю.В., Дементьев A.B., Рожнов С.И.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2001126014/20; заявл. 24.09.2001; опубл. 20.02.2004, Бюл. № 5.- 5с. - 4 ил.

16. Патент № 2223635 Российская Федерация, С2. МПК7 А 01 G 25/02. Капельница / Бородычев В.В., Салдаев A.M., Майер A.B., Кузнецов Ю.В., Дементьев A.B., Рожнов С.И.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. -2001126016/20; заявл. 24.09.2001; опубл. 20.02.2004, Бюл. № 5.- 5с. - 4 ил.

17. Патент № 2246206 Российская Федерация С1. МПК7 А 01 F 25/02. Инъектор для капельного орошения / Кузнецов Ю.В., Кузнецова Н.В., Салдаев

A.M., Бородычев В.В., Гуренко В.М., Бородычева Е.В.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. 2003124663/12; заявл. 07.08. 2003; опубл. 20.02.2005, Бюл. № 5, ч.П.- 5 е.- 2 ил.

18. Патент № 2246207 Российская Федерация С1. МПК7 А 01 G 25/02.Капельница / Кузнецов Ю.В., Кузнецова Н.В., Салдаев A.M., Бородычев

B.В., Гуренко В.М., Бородычева Е.В. Разумов А.П.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2003124664/12; заявл. 07.08.2003; опубл. 20.02.2005, Бюл. № 5, ч.Н.- 5 е.- 2 ил.

19. Патент № 2246208 Российская Федерация С1. МПК7 А 01 G 25/02.Устройство для капельного орошения / Гуренко В.М., Кузнецов Ю.В., Кузнецова Н.В., Бородычев В.В., Салдаев A.M., Соловьев A.B., Разумов А.П.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИГиМ. - 2003124691/12; заявл. 07.08.2003; опубл. 20.02.2005, Бюл. № 5, ч.П,- 6 е.- 4 ил.

Статьи в журналах, тематических сборниках и материалах конференций:

20. Кузнецов, Ю.В. Получение планируемого урожая томатов при различной обеспеченности почвы влагой и питательными элементами /Ю.В. Кузнецов //Научный вестник «Инженерные науки», вып. 1-Волгоград: ВГСХА, 1997.-

C. 255-262.

21. Кузнецов, Ю.В. Динамика водопотребления томата /Ю.В. Кузнецов //Информ. бюлл. «Вопросы мелиорации», вып. 1-2,1998.- С. 106-109.

22. Кузнецов, Ю.В. Режим орошения - основной фактор получения планируемого урожая томатов /Ю.В. Кузнецов //Совершенствование научного обеспечения сельскохозяйственного производства Волгоградской области: материалы науч.-практ. конференции, посвященной 55-ой годовщине Победы в Сталинградской битве.-Волгоград: Вол.ГУ, 1999.- С. 164-168.

23. Кузнецов, Ю.В. Обоснование выбора дифференцированного режима орошения при поливе овощных культур /Ю.В. Кузнецов //Научный вестник «Агрономия», вып.2-Волгоград: ВГСХА, 1999.- С. 252-256.

24. Григоров, М.С. Управление продукционным процессом формирования планируемой урожайности томата /М.С. Григоров, Ю.В. Кузнецов //Актуальные вопросы орошаемого земледелия: сб. науч. тр.- Волгоград: ГУ «Издатель», 1999.-С. 34-41.

25. Кузнецов, Ю.В. Водосберегающая технология возделывания томатов с учетом дифференцированного водообеспечения /Ю.В. Кузнецов, C.B. Павлов //Информ. бюлл. «Вопросы мелиорации». - 2000. - вып. 1-2. - С. 76-83.

26. Григоров, М.С. Потребление и вынос элементов минерального питания томатами на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья /М.С. Григоров, В.В. Бородычев, Ю.В. Кузнецов //Почва, жизнь, благосостояние: сб. материалов Всероссийской конф,- Пенза, 2000.- С. 255-257.

27. Кузнецов, Ю.В. Комплекс агромелиоративных мероприятий для получения планируемой урожайности томата в Нижнем Поволжье /Ю.В. Кузнецов //Лесомелиорация и адаптивное освоение аридных территорий: материалы Всероссийской науч.-практич. конф.(19-21 сентября 2000, г. Нефтекумск).-Волгоград, 2000,- С 110-112.

28. Григоров, М.С. Водосберегающие технологии орошения томатов в Нижнем Поволжье/М.С. Григоров, В.В. Бородычев, Ю.В. Кузнецов //Проблемы рационального природопользования аридных зон Евразии.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000.-С. 230.

29. Колганов, A.B. Расширение функциональных возможностей двухкон-сольного агрегата /A.B. Колганов, В.В. Бородычев, А.М. Салдаев, Ю.В. Кузнецов //Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. науч. тр. вып.№ 31- ГУ ЮжНИИГиМ,- Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000,- С. 32-38.

30. Кузнецов, Ю.В. Орошение в комплексе мероприятий по устойчивому развитию овощеводства/Ю.В. Кузнецов, C.B. Павлов //Природообустройство сельскохозяйственных территорий: сб. материалов науч.-технич. конф. (2427 апреля 2001г.), - М. : МГУП, 2001,- С. 22-23.

31. Кузнецов, Ю.В. Проблемы водосбережения и продуктивность томатов в Нижнем Поволжье /Ю.В. Кузнецов //Проблемы научного обеспечения экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях,-Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2001,- С. 89-90.

32. Кузнецов, Ю.В. Влияние условий возделывания на продуктивность томатов /Ю.В. Кузнецов //Проблемы социально-экономического развития аридных территорий России. Т.2 Растениеводство, кормопроизводство, зоотехния, охрана окружающей среды. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2001,-С. 235-236.

33. Кузнецов, Ю.В. Особенности применения технологии поверхностного полива в овощеводстве Нижнего Поволжья/Ю.В. Кузнецов //Экологические проблемы мелиорации: материалы междунар. конф. (27-28 марта 2002г.). - М.: Изд-во УПК «Федоровец», 2002-С. 296-297.

34. Григоров, М.С. Ирригационное оборудование при капельном ороше-нии/М.С. Григоров, Ю.В. Кузнецов //Проблемы агропромышленного комплекса: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию Победы под Сталинградом.- Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2003,- С. 219-222.

35. Кузнецов, Ю.В. Возделывание томатов на капельном орошении в России и за рубежом /Ю.В. Кузнецов //Видовое разнообразие и динамика развития природных и производственных комплексов Нижней Волги:- М., 2003.- Т.1.- С. 326-329.

36. Кузнецов, Ю.В. Капельное орошение томатов /Ю.В. Кузнецов // Эффективность оросительных мелиораций на юге России: сб. науч. тр. ВНИИОЗ.-Волгоград: ГУ «Издатель», 2003,- С. 144-149.

37. Кузнецов, Ю.В. Перспективы развития капельного орошения в Нижнем Поволжье /Ю.В. Кузнецов //Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: сб. науч. тр.- ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина,- Новочеркасск, 2003.-Ч.1.- С. 107-114.

38. Кузнецов, Ю.В. Разработка и совершенствование агромелиоративных мероприятий для получения планируемой урожайности томата в Нижнем Поволжье /Ю.В. Кузнецов //Научные и практические основы сохранения плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии: материалы междунар. науч.-практ. конф. БелНИИСХ.- Белгород: Крестьянское дело, 2004,- С. 80-90.

39. Кузнецов, Ю.В. Проблемы ресурсосбережения и повышения продуктивности овощных культур/Ю.В. Кузнецов //Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии: сб. науч. докл. междунар. на-уч.-практ. конф. Ч.2.- Коломна: ФГНУ ВНИИ «Радуга», 2004,- С. 34-37,

40. Кузнецов, Ю.В. Оптимизация соотношений агротехнологических приемов при возделывании томатов/Ю.В. Кузнецов //Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр. Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ, под общ.ред. Ю.А. Можайского.- Рязань, 2004.- С. 199-202.

41. Кузнецов, Ю.В Особенности перевода орошаемых площадей на поверхностные способы полива/Ю.В. Кузнецов // Вопросы мелиорации: науч.-практ. журнал. - 2005. - № 3-4. - С. 60-63.

42. Кузнецов, Ю.В Возделывание томатов при капельном орошении в фермерском хозяйстве «Садко» /Ю.В. Кузнецов, А.В.Дементьев //Вестник Волгоградской сельскохозяйственной академии: Экология и мелиорация. -2006. -№ 1.-С. 72-76.

43. Кузнецов, Ю.В Особенности потребления питательных веществ растениями томата на светло каштановых почвах Волго - Донского междуречья / Ю.В. Кузнецов // Биологические основы устойчивого развития Волго-Каспийского природного комплекса. М.: Изд-во «Современные тетради», 2006. - С.52-55.

44. Григоров, М.С. Оптимизация агротехнических приёмов выращивания томатов для безопасного питания/М.С. Григоров, Ю.В. Кузнецов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. -№ 3. - С. 14-19.

45. Кузнецов, Ю.В Формирование структуры водопотребления при различных способах полива томатов /Ю.В. Кузнецов //Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград: ВНИИАЛМИ, 2008. - С. 132-138.

46. Кузнецов, Ю.В. Экологическая оценка водного режима почвы при различных способах полива Ю.В. Кузнецов, Н.В. Кузнецова //Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 65-ти летию Победы в ВОВ/ДГСХА. - Махачкала, 2010. - С. 234-238.

КУЗНЕЦОВ Юрий Владимирович

НАУЧНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 4.02.2011. Формат 60х84Ш6 Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 33. Издательско-полиграфический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Кузнецов, Юрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОМАТОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1 Биологические особенности и отношение к условиям внешней среды.

1.2 Водный режим почвы и продуктивность томатов.

1.3 Продуктивность томатов при различных дозах внесения удобрений в условиях орошения.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОСБЕРЕ-ГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

2.1 Анализ влияния орошения на мелиорируемые земли.

2.2 Поверхностные способы полива.

2.3 Дождевание.

2.4 Капельное орошение.

2.5 Обоснование направления исследований.

3 УСЛОВИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Схема опытов и методология исследований.

3.2 Агроклиматические условия места проведения исследований.

3.3 Водно-физические и агрохимические свойства почв опытных участков.

3.4 Агротехника томатов.

3.5 Согласование режима орошения и элементов техники полива по затопляемым бороздам.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮ-ЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОЛИВА.

4.1 Характеристика поливных режимов для поддержания различных уровней влажности почвы.

4.2 Структура суммарного водопотребления и урожайность томатов при различных способах полива.

4.3 Динамика и численное значение среднесуточного водопотребления по вариантам исследований.

4.4 Влияние уровня урожайности томатов на продуктивность использования влаги и затраты оросительной воды.

4.5 Связь суммарного водопотребления томатов с метеорологическими показателями, прогноз водопотребления.

5 ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ТОМАТОВ.

5.1 Влияние водного режима почвы и удобрений на продолжительность периода вегетации томатов при различных способах полива.

5.2 Динамика роста и развития растений.

5.3 Фотосинтетическая деятельность растений томатов.

5.4 Динамика накопления корневой массы.

6 ВЛИЯНИЕ ИЗУЧАЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ УРОЖАЕОБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПЛОДОВ' ТОМАТОВ.

6.1 Продуктивность плодов в зависимости от водного режима почвы в сочетании с удобрениями при различных способах полива.

6.2 Потребление и вынос элементов минерального питания растениями томата.

6.3 Влияние орошения и удобрений на качество плодов томата.

6.4 Сочетание управляемых факторов роста и развития для получения запланированных уровней урожайности.

7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭНЕРГЕТИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЧЕТАНИЙ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ И РАСЧЕТНЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.

7.1 Экологическая оценка режимов орошения.

7.2 Энергетическая и экономическая эффективность водосберегающих технологий орошения томатов.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье"

Возникновение и развитие новых форм собственности, в том числе и на землю, переход к, рыночной экономике вызывают объективную необходимость в разработке и совершенствовании научного обеспечения, в первую очередь стратегии развития овощеводства в стране, внедрение в практику сельскохозяйственного производства водосберегающих, почвозащитных, экологически безопасных технологий орошения. Необходимость решения этой проблемы определила направленность наших исследований по разработке вопросов технологии возделывания томатов при дождевании, поверхностном и капельном орошении в засушливых условиях Нижнего Поволжья.

Актуальность исследований подтверждается участием автора диссертации в выполнении государственных научно-технических программ РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство»: «Разработать и внедрить системы орошаемого земледелия с программированным выращиванием высоких урожаев сельскохозяйственных культур на индустриальной основе»; «Разработать высокоэффективные экологически безопасные системы орошаемого земледелия, обеспечивающие программированное выращивание сельскохозяйственных культур при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия в различных природно-экономических зонах страны».

Задачи исследований: - анализ литературных источников по технологиям орошения и возделывания томатов, определение основных направлений научно-технического прогресса, связанного с повышением продуктивности этой культуры и совершенствованием технологий орошения;

- дать сравнительную оценку способам орошения томатов дождеванием, поверхностным и капельным и обосновать технические средства для их применения;

- обосновать«ресурсосберегающие поливные режимы* с учётом особенностей способа орошения, установить закономерности изменения продуктивности томатов и водообеспеченности;

- установить особенности формирования- водного' режима почвы, при разных способах орошения и динамику водопотребления томатов;

- определить численные значения биоклиматических коэффициентов испарения по межфазным периодам, декадам и в среднем за период вегетации томатов;

Научная новизна результатов исследований состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении эффективности возделывания томатов в Нижнем Поволжье при разных способах орошения. С учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей растений определены новые подходы к обоснованию поливного режима при дождевании, поверхностном и капельном орошении. Изучено влияние способов орошения на физиологические показатели томатов в зависимости от водного режима почвы и обеспечивающего его режима поливов, уровня минерального питания. Определены закономерности водопотребления и установлены связи между продуктивностью и влагообеспеченностью,, получены биоклиматические коэффициенты испарения и рассчитаны нормы водопотребности томатов в годы с различным дефицитом водного баланса. На основе учёта тепловых ресурсов в различных зонах региона исследований по сумме активных температур обоснованы сроки посева семян, высадки рассады в грунт и сроки созревания томатов. Новизна принятых направлений и полученных результатов исследований подтверждена патентами на изобретения Российской Федерации №№ 2192720, 2215404, 2218690, 2223634, 2222936, 2223635, 2246206, 2246207, 22462208.

Практическая ценность> работы. Установленные закономерности и тенденции формирования элементов технологических процессов возделывания томатов при разных способах орошения позволяют обеспечить снижение затрат и обосновать принятие решений для получения высоких гарантированных урожаев при рациональном использовании природных и трудовых ресурсов.

Реализация результатов исследований осуществлялась:

- производственной проверкой ресурсосберегающих технологий орошения овощных культур в СПК «Светлоярское», КСП «Ахтубинское», фермерском хозяйстве «Садко», КСП «Заканальное», КСП «Суровикинское» Волгоградской области, на опытно-производственном участке ВНИИГиМ в Быковском районе Волгоградской области;

- использованием результатов исследований при разработке проекта реконструкции участка орошения в фермерском хозяйстве «Садко», проектировании и строительстве экспериментального участка капельного орошения в Ду-бовском районе Волгоградской, области, реконструкции орошаемого участка в СПК «Светлоярское» при переводе орошения овощных культур с дождевания на полив по бороздам;

- использованием Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области и Управлением «Волгоградоблвод-хоз» при разработке целевой программы развития мелиорации Волгоградской области на 2001-2005 годы;

Основные положения, выносимые на защиту:

2. Обоснование водосберегающих и почвозащитных технологий и режимов орошения^ томатов при разных способах распределения поливной воды в условиях Нижнего Поволжья, обеспечивающих повышение продуктивности этой культуры, эффективность использования орошаемых земель, экономию оросительной воды, сохранение почвенного плодородия.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом анализа и обобщения многолетних исследований, которые проводились лично автором в опытно-производственных условиях на орошаемых участках Городищенской, Светлоярской, Среднеахтубинской, Кисловской ОС, в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах: ежегодные конференции ВГСХА профессорско-преподавательского состава (1990-2009); научные конференции молодых ученых и специалистов ВГСХА (1989-2000 гг.); Всесоюзная научно-техническая конференция «Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве», Новочеркасск, НИМИ (1990); «Автоматизированные системы управления факторами роста растений», Волгоград, ВНИИОЗ (1990); «Экологические основы орошаемого земледелия», Москва, ВНИИГиМ (1992); «Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель», Новочеркасск, ЮжНИИГиМ (1995); «Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем», Новочеркасск, ЮжНИИГиМ (1996); «Экология здоровье и природопользование», Саратов, Саратовская ГСХА (1997); «Современные проблемы повышения продуктивности и охраны аридных ландшафтов», Соленое Займище, ПНИИАЗ (1998); «Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России», Волгоград, ВНИАЛМИ (1998); научные совещания по комплексным проблемам мелиорации, Волгоград, ВНИИОЗ (1993, 1994); «Вековой опыт и перспективы агролесомелиорации аридных ландшафтов на юге Российской Федерации», Нефтекумск, ВНИАЛМИ (2000); «Почва, жизнь, благосостояние», Пенза, НТО (2000); «Строительство и природообустройство на рубеже тысячелетия», Благовещенск, ДальГАУ (2000); «Природообустройство сельскохозяйственных территорий», Москва, МГУП (2001); «Экологические проблемы мелиорации», Москва, МГУП (2002); «Научные и практические основы сохранения плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии», Белгород, БелНИИСХ (2004); «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии», Коломна, ФГНУ ВНИИ «Радуга» (2004); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ», Волгоград, ВНИАЛМИ (2008); «Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки», Махачкала, Дагестанская ГСХА (2010).

Информация о работе

Кузнецов, Юрий Владимирович
доктора сельскохозяйственных наук
Волгоград, 2011
ВАК 06.01.02

Диссертация

Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы