Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование орошения однолетних кормовых культур на дерново-подзолистых суглинистых почвах в условиях северо-восточной зоны Республики Беларусь

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Обоснование орошения однолетних кормовых культур на дерново-подзолистых суглинистых почвах в условиях северо-восточной зоны Республики Беларусь"

од

АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ »Ми , БЕЛОРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕЛИОРАЦИИ И ЛУГОВОДСТВА

ион вд1

На правах рукописи ДЯТЛОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ УДК 633.2/.3:031.671(476)

ОБОСНОВАНИЕ ОРОШЕНИЯ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НЛ'ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ,

Специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МИНСК 1994

Диссертационная работа выполнена в Белорусской сельскохозяйственной академии в 1988...1993 гг.

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор, заслуженный работник народного образования Республики Беларусь, М.Г.Толченка

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии аграрных наук Республики Беларусь, заслуженный мелиоратор Республики Беларусь

Г.И.Афанасик

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Е.А.Стельмах

Ведущее предприятие - Белорусский государственный , институт по проектированию

водохозяйственного и мелио- ■ ративного строительства

Защита состоится " I " \ХЬо№ 1994 г. в часов

на заседании специализированного Совета Д.09Й.03.01 по присуждению ученых степеней в Белорусском научно-исследовательском институте мелиорации и луговодства по адресу: 220040, г.Минск, ул. М.Богдановича, 163, БелНИШиЛ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БелНИШиЛ.

Автореферат разослан " /И-Ф-Я 1994 г..

Ученый секретарь специализированного -Совета,, к.шдкдат технических наук

А.П.Лихацев№

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В данной работе изложены результаты исследований, выполненных для обоснования режима орошения однолетних кормовых культур, возделываемых в составе овощных и овоще-кормовых севооборотов на минеральных почвах северо-восточной части Республики Беларусь.

Актуальность темы. Природно-климатические условия Беларуси, находящейся в зоне неустойчивого увлажнения, в целом благоприятны для развития растений. Однако из-за неравномерного распределения атмосферных осадков и других показателей тепловлагообеспеченности как по годам, так и внутри вегетационного периода, не всегда обеспечивается оптимальный водный режим и, следовательно, снижается урожай сельскохозяйственных культур. Обеспечение высоких и устойчивых урожаев кормовых культур независимо от погодных условий предопределяет применение орошения в республике.

В нашей республике естественные кормовые угодья крайне ограничены и малопродуктивны (130...13бц/га веленой массы), а культурные пастбища из-аа распаханности сельскохозяйственных угодий имеют ограниченные площади. Появилась необходимость более широко применять культуры зеленого конвейера в составе специализированных овощных и овоще-кормовых севооборотов. К сожалению, продуктивность культур зеленого конвейера на неорошаемых землях остается невысокой. Организация же зеленого конвейера на орошаемых землях практически не изучалась.

Исследования, проведенные в южной части Беларуси (И.А.Юшкевич и др., 1984) и странах Балтии (А.Ю.Дирсе и др., 1985), показывают, что в отдельные годы урожаи кормовых культур бывают низкими из-за недостаточного увлажнения. Использовать имеющийся опыт орошения этих культур без учета специфики природно-климатических и хозяйственных. условий различных зон республики не представляется возможным. Требуется проведение специальных исследований с последующим обобщением их результатов и внедрением в практику орошения земель.

Цель и вадачи исследований. Целью исследований являлась разработка научно обоснованных рекомендаций по режиму орошения однолетних кормовых культур, интенсивно возделываемых на суглинистых почвах северо-восточной части республики в составе специализированных овощных и оводе-кормовых севооборотов.

В задачи исследований входило:

- проведение полевых опытов по изучению водного режима суглинистых почв под однолетними кормовыми культурами;

- выявление зависимости, водопотребления от метеорологически*

факторов, получение биоклиматических коэффициентов и формул расчета ЕСут орошаемых однолетних трав;

- определение оптимального водного и питательного режимов почв, обусловливающих высокие и устойчивые урожаи зеленой массы;

- обоснование параметров проектного режима орошения;

- исследование влияния дополнительного увлажнения и различных доз минеральных удобрений на биометрию, урожайность, изменение биохимических компонентов и питательности исследуемых культур;

- проведение биоэнергетической оценки возделывания однолетних кормовых культур с применением орошения и удобрений.

Научная новизна результатов исследований. Исследовано водо-потребление однолетних кормовых культур и дана оценка его изменчивости в годы различной обеспеченности. На основании результатов полевых опытов установлены величина и динамика биоклиматических коэффициентов. По данным гидравлических испарителей получены модели для определения ЕСуТ кормовых культур по периодам, близким к фазам развития растений. Установлены оптимальные границы регулирования водно-воздушного режима почвы в различные по увлажненности годы и показана эффективность дополнительной водоподачи в сочетании с внесением минеральных удобрений. Разработан и обоснован ре; жим орошения. Получены показатели кормовой ценности однолетних кормовых культур.

По результатам работы проведена биоэнергетическая оценка возделывания однолетних кормовых культур при орошении и удобрении.

Практическая ценность и реализация работы. _Полученные результаты исследований позволяют дать оценку влияния орошения и удобрений на продуктивность однолетних кормовых культур» установить оптимальные значения оросительных норм и режима питания, которые могут быть рекомендованы для практического применения.

Данная работа выполнялась в рамках задания 01.02. "Разработать единую систему нормирования водопользования в орошаемом земледелии страны (ЕСНВО), обеспечивающую повышение эффективности использования и экономию воды, а также соблюдение требований охраны водных и земельных ресурсов" плана НИР, утвержденного ГКНТ СССР .(1986 г.), в частности тема 01, этап Д1 этого задания - "Уточнить и дополнить индивидуальные биологически оптимальные нормы водопот-ребности для орошения".

Разработанные согласно письму института Белгипроводхоз рекомендации по ресурсосберегакчцим нормам орошения культур специализированного овощного севооборота использованы в проекте оросительной

- з -

системы в колхове "Прогресс" Костоковичского района Могилевской области на площади 145 га. '

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы дооадывались и обсуждались на трех научно-производственных конференциях Белсельхозакадемии (Горки, 1988...1993гг.), на конференции молодых ученых и специалистов, посвященной актуальным проблемам развития АПК (Горки, май 1990), на семинаре-совещании по нормированию водопользования в орошаемом земледелии в рамках задания 01.02 плана НИР ГКНТ СССР (Горки, апрель 1991).

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста с выводами и предлолениями на 132 страницах машинописного текста, списка использованной литературы из 213 источников, в и.ч. 8 иностранных. Таблиц 24, рисунков 8, приложений 60.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность работы, научная новизна результатов исследований и их практическая значимость.

В:первой главе "Состояние вопроса" анализируются место и роль однолетних кормовых культур в овоще-кормовых севооборотах, рассматриваются требования к условиям их выращивания. Анализ литературных источников по формированию естественного водного режима минеральных почв в условиях северо-восточной зоны Республики Беларусь показывает необходимость его регулирования для получения устойчиво высоких урожаев зеленой массы однолетних кормоЕых культур. Показаны особенности режима орошения однолетних трав в зоне неустойчивого увлажнения и отмечена эффективность регулирования водного и пищевого режимов минеральных почв при их возделывании.

Во второй главе "Задачи,- место и методика исследований" рассматриваются методические вопросы постановки и проведения исследований.

Полевые опыты по программе исследований проводились в течение 1938...1993 гг. на учебно-опытном орошаемом поде ВСХА. .

Опытное поле расположено на участке с выровненным рельефом. -Грунтовые воды залегают на глубине более 8м. Почвы дерново-подзолистые суглинистые. Водно-физические свойства почвы в слое . О,.. 100см в среднем характеризуются следующими показателями: объемная масса - 1,57г/см3, плотность твердой фазы - 2,32г/см3, пористость - 44,42 от объема, наименьшая влагоемкость - 20,8% к массе сухой почвы. , . .

По агрохимическим показателям почвы пахотного слоя характеризуются нормальной кислотностью (рН=5,4.•.6,7) с содержанием подвижных форм фосфора (20...32) и обменного калия (13...26мг на 100г почвы). Почвы малогумусные - содержание гумуса менее ЗХ.

Исследования проводились в двухфакторном опыте, поставленном методом расщепленных делянок, по двум вариантам однолетних кормовых культур (табл.1).

Агротехника в опытах соответствовала рекомендациям для нашей республики.

Таблица 1. Состав культур зеленого конвейера

Вариант

культур

Первый

Второй

Культура, сорт

Первая

Озимая рожь Пуховчанка на зеленый корм Озимый рапс весеннего сева Лет-Неф 1-й укос

Вторая

Горох Уладовский 6 + овес Буг

То же 2-й укос

Третья

Яровой рапс Кубанский

То же , 3-й укос

Для определения оптимального режима питания, а также уменьшения влияния "фоновых" факторов варианты опытов имели разные уровни агрофона: 1-й - средний МхгоРдоКдо или ^гоРбоКео и 2-й - высокий Н240Р180К180 или Нг40Р120К120 а зависимости от варианта культур. Удобрения на опытные делянки и испарители вносили вручную согласно схеме опыта - фосфорные и калийные - ва один прием, азотные - в два-три приема.

Уборка ярового рапса и горохо-овсяной смеси проводилась в фа-ае начала цветения, озимой ржи - в фазе начала колошения. Озимый рапс убирали при достижении фазы 6-8 пар настоящих листьев.

С целью выявления оптимального режима орошения опыты проводились в четырех вариантах по увлажнению: контроль (без полива); при снижении предполивной влажности почвы до 65, 75 и 85Х от НВ.

Размеры делянок приняты по вариантам опытов 20м2 с защитными полосами шириной не менее 20м. Повторность опытов - четырехкратная. Полив делянок осуществлялся одним крылом ДКШ-24 "Волжанка". Влажность почвы определялась черев каждые 7 дней на глубину 1м термостатно-весовым способом. Сроки полива устанавливались по мере

снижения влажности почвы до нижнего предполивного предела в расчетном слое, а нормы поливов - с учетом водно-физических свойств почвы по формуле А.Н.Костикова.

Экспериментальное изучение водопотребления проводилось с помощью почвенных взвешиваемых испарителей ГР-25 и почвенных гидрав? лических испарителей ГР-17 в условиях 1-го и 3-го вариантов по увлажнению и высокого агрофона для первого варианта однолетних траз, озимого рапса - в условиях 3-го варианта по увлажнению. В качестве контроля суммарное Е га межукосный или вегетационные периоды определялось методом водного баланса орошаемого поля.

Испарители ГР-17 эаправлялись весной на. защитных полосах опытных делянок. Определение величины испарения проводилось в соответствии с руководством по эксплуатации испарителя.

Урожай зеленой Массы учитывался путем сплошного скашивания делянок с отбором пробного снопа массой не менее 2 кг для определения выхода воздушно-сухого и сухого вещества по методике ВНИИ-кормов. '

Полный зоохимический анализ зеленой массы изучаемых культур проводился в лаборатории качества кормов БСХА.

Биоэнергетическая оценка эффективности регулирования водного и пищевого режимов однолетних кормовых культур выполнялась по методике ВАСХНИЛ (Е.И.Базаров, Е.В.Глинка и др., 1983).

В третьей главе "Исследование водопотребления орошаемых однолетних кормовых культур" рассматриваются вопросы, определяющие выбор и обоснование методов экспериментального исследования и расчета водопотреОления.

Агрометеорологическая характеристика лет исследований показывает, что климатические условия характеризуются значительным колебанием, осадков, температуры и дефицита влажности воздуха. По сумме осадков 1989 и 1992гг. были засушливыми, 1990 и 1991гг. - влажными, а 1988 и 1993гг. - близкими к норме. По теплообеспеченности. 1990 и 1993гг. оказались прохладными, остальные годы - бливкими к норме.

Оценка сходства метеоусловий по методу дескриптивных множеств, рекомендованному М.Г.Голченко (1983) для оценки влагоо-беспеченности территории, позволила еыявить внутрисоаонные различия лет исследований и показала, что даже во влажные годы наблюдается значительная неравномерность выпадения атмосферных осадков.

Наблюдения за водным режимом почвы показали, что он определяется в первую очередь метеорологическими условиями года. При этом

- в -

отличия и динамика водного режима более существенны по годам, чем по вариантам культур. В целом характер иссушения и увлажнения почвенного профиля показал, что влажность верхнего слоя 0,3м, где располагается большая часть корневой системы однолетних трав, была Солее изменчивой. На рис.1 представлена динамика влагозапасов почвы под однолетними кормовыми культурами в засушливом 1992г. В весенние периоды, а также в отдельные летние периоды при выпадении значительного количества осадков наблюдалось превышение влагозапа-сов сверх НВ до 5. .ЛОсут и более. Установлено, что даже в годы с нормальным и избыточным увлажнением из-за неравномерности выпадения осадков и распределения тепла требуется дополнительное увлажнение однолетних кормовых культур на дерново-подзолистых почвах.

Ефакт однолетних кормовых культур получено двумя методами -водного баланса орошаемого поля (МВБП) и испарителей (МВБИ). Данными для расчета Е®акт по МВБП послужили материалы наблюдений за элементами водного баланса орошаемых однолетних кормовых культур в течение 1988...1993гг. За расчетный принят слой мощностью О...30, 0...50 и О...100см, исходя из данных по влажности почвы.

Водопотребление кормовых культур в целом по двум наборам представлено в табл.2.

Результаты исследований показали, что суммарное испарение однолетних кормовых культур существенно зависит от метеорологических условий года и режима влажности почвы. Как видно из табл.2, Е на орошаемых полях под разными кормовыми культурами за годы исследований выше, чем на неорошаемых, на 14,4...100,2мм по первому и на 11,2. .'.72,5мм по второму набору. Самая большая разница Е между орошаешми и неорошаемыми вариантами была установлена в 1992г. на полях первого набора культур и состарила 100,2мм в расчетном слое 1,0м и 160,2мм - в слое 0,3м. Это можно объяснить тем, что в засушливом году на неорошаемых делянках влажность почвы часто опускалась ниже оптимальных пределов, а начиная с третьей декады июля и до конца вегетационного периода - была меньше оптимального предела.

Результаты исследований позволяют утверждать, что водопотребление различалось не только между орошаемыми и неорошаемыми вариантами для одной культуры в конкретном году и аа годы исследований, но и между разными кормовыми культурами. Так. максимальная разница в водопотреблении (в 2,3 раза) наблюдалась у горохо-овся-ной смеси и ярового рапса з 1989г. В этом же году величина Е 1-го укоса озимого рапса лревьшала Е 3-го укоса в 2,4 раза. Это вызвано

У, км д. ме;X Д

л л !1 л л

п л а/Л нлЛ /'1

;\АГЩ /\ I ^ ^ л!/1л.

V / ^ \ / и п п V /IV 1

п А Л Г 47 / - \1 иО о/ [I - *

4 им ,пг"

~г х _ у-О-£ _ ±__

ч, НВ

IV (I

СЛОЙ 0...30 см

/му . /\ ..."

— — '-Х"V •! ......../

\ ч ^n

V

слой 0...50см

...-Ч

•......-......-/.

\

Динамика впагозапасОв почва на посевах I вариайта культур (3*агро-Фои), осадков, температуры и дефицитов'вланности иозду: а в 1992 г.:

тав-т--——;2йз-т —*—г— !

3-йв-т--;--¡/|*в-т ••• .........

в значительной мере неравномерным распределением тепла в период вегетации. Циклам выращивания культур с большими значениями сумм среднесуточной температуры и дефицита влажности воздуха соответствуют максимальные величины водопотребления.

За годы исследований основная часть водопотребления осуществлялась однолетними кормовыми культурами из верхнего (0.. .30см) слоя почвы (табл.2). Причем на неорошаемых делянках доля водопотребления из верхнего слоя составляет 29...96Х, на орошаемых -Таблица 2. Водопотребление кормовых культур ва 1988...1993гг.

Год Вар-т Водопотребление (мм) слоя почвы, на 1-м агрофоне

по (верхняя строка) и 2-м агрофоне (нижняя строка)

увлаж- В целом по 1-му набору В целом по 2-му набору

нению 0,3 м 0,5 м 1,0 м 0,3 м 0,5 м 1,0 м

1983 1 299 353 - 313 360 -

308 367 "428 327 375 452"

3 345 386 - 356 387 -

358 403 458 369 401 463

1989 = 1 311 333 - 332 353 -*

321 342 450 341 366 429

3 396 425 - 415 428 -

409 441 429 445 501

1990 1 312 355 - 329 363 _

321 366 • 413 • 337 375 420

3 358 375 - 360 390 -

368 388 436 372 402 442

1991 1 372 391 - - 333 346 _

385 402 454 341 356 403

3 400 418 - 353 364 - '

414 . 432 468 364 375 415

1992 1 245 332 . - .£21 271 -

, 258 346 437 227 277 408

3 397 441 362 379 -

418 459 537 374 391 "474

1993 1 - ■ - - . - '

353 387 435 290 313 354

.3 .

' 371 405 448 305 , 325 362

48...982. Ив расчетного слоя 0,3м в среднем ва годы исследований в неорошаемых вариантах первого набора оказался равным 0,72, а второго - 0,69, в орошаемых - соответственно 0,81 и 0,81, т.е. значительно увеличился. Это говорит о том, что в условиях естественного водообеспечения однолетние кормовые культуры потребляют влагу и ниже расчетного слоя (0,3м) в пределах 4...71%.

Анализ расчетов показал, что основной приходной составляющей водного баланса для сельскохозяйственного поля являются атмосферные осадки. -Средняя доля их участия в водном балансе составила 54...84% и лишь 6...32Х приходится на поливы. Расход естественных осенне-вимних запасов влаги ив метрового слоя почвы составляет 10...20%.

Следует также отметить, что ва годы исследований прослеживается закономерность увеличения суммарного Е в вариантах с внесением высоких доз минеральных удобрений по сравнению со средним уровнем. Для первого набора культур разница составляла 2,0...7,22 для слоя 0;3м и 1,7...4,6% для слоя 0,5м. Для озимого рапса соответственно 1,7...5,92 для слоя 0,3м и 2,3...8,1% для слоя 0,5м.'

Наиболее простой и точный метод установления ЕфакТ для коротких периодов основан на непосредственном измерении составляюпщх водного баланса почвенных монолитов испарителей. Полученное на испарителях ГР-17 и ГР-25 водопотребление по периодам вегетации культур приводится в табл.3 и 4.

Таблица 3. Водопотребление культур 1-го набора

Год Вар-т Водопотребление на испарителе ГР-25/ГР-17

по увлал Озимая Горох + Яровой В целом по

-нению рожь овес рале набору .

1988 3 - /122 - /202 - /163 - /487

1989 3 - /163^ - /262 - /117 - /542

1990 1 103/116 128/186 108/106 339/408

3 105/125 186/208 105/107 396/440

1991 1 96/118 175/168 170/157 441/443

3 98/118 197/173' 207/185 502/476

1992 1 137/148 163/190 ' 126/103 426/441

3 153/169 228/261 155/163 5:36/593

1993 1 138/145 196/218 81/77- 416/440

3 154/156 202/225 81/77 436/458

Исследование ЕСут на гидравлических испарителях показывает, что оно изменяется в течение вегетации по межфазным периодам от 1...1,5мм в период посев-всходы до 6...9мм в периоды с максимальной водопотребностыо растений. Оценка по этому показателю ЕСут свидетельствует о том, что в условиях орошения среднесуточный расход влаги возрастает на 10...25%, что положительно сказывается на Таблица 4. Водопотребление трехукосного озимого рапса

Год Водопотребление на испарителе ГР-25/ГР-17

1-Й укос 2-Й укос 3-Й УКОС В целом по набору

1988 - /221 . - /198 - /97 - /516

1989 - /256 - /182 - /120 -- /558

1990 167/188 159/201 75/73 401/462

1991 176/173 131/133 132/112 439/418

1992 222/229 174/156 80/107 476/492

1993 164/179 117/123 73/64 354/366

урожайности. Снижение среднесуточного расхода влаги в вариантах без орошения объясняется уменьшением подвижности и степени доступности почвенной влаги по мере иссушения почвы и, как следствие этого, ограничением потребления ее.

В настоящее время как в республиках СНГ, так и за рубежом накоплен достаточно-большой опыт по установлению величины и хода во-допотребления расчетными методами (A.M.Алпатьев, М.Г.Голченко, А.И.Михальцевич, Е.А.Стельмах, В.И.Вихров, Х.Пенман, Ф.Клатт, Л.Тюрк и др.), которые в большинстве случаев дают достаточную для практических целей точность.

Среди существующих методов расчета Е орошаемых культур широкое применение находят методы, основанные на эмпирическом учете основных внешних и внутренних факторов суммарного испарения. Сравнительный анализ пригодности различных моделей определения Е по климатическим показателям проводился Э.А.етруиниковым, М.Г.Голченко, Л.Р.Константиновым. Э,Г.Евтушенко, В.К.Бяндаравичюсом, Г.В.Воропаевым и В.В.Местечкиным и другими. Большинство авторов сходится во мнении, что для условий неустойчивого увлажнения наиболее приемлемым является« биоклиматический метод (БКМ), предложенный A.M.Алпатьевым, согласно которому

Е - № (1)

где К« -биоклиматический коэффициент (БКК) для расчетного периода;

Ес1 - среднесуточный дефицит влажности воздуха для расчетного Периода.

Анализ расчетов Е по различным эмпирическим формулам показал, что из-за специфики выращивания промежуточных кормовых культур (чередование их на протяжении вегетации) определять его по известным методикам не представляется возможным из-за больших погрешностей.

В условиях республики для основных культур БКК уже получены. Однако значений БКК водопотребления орошаемых однолетних трав на беленый корм не имеется. Поэтому на основании полученного на гидравлических испарителях экспериментального материала, БКК рассчитали по формуле (1).

Среднемноголетние значения БКК по фазам развития и 8а периоды вегетации культур приведены в табл.5. Там же представлены среднемноголетние суммы среднесуточных дефицитов влажности воздуха. Таблица 6. Среднемноголетние значения БКК и ГйСр кормовых культур

Показатели Фазы развития растений' Кб "сред. 8а вегетация

1-я фаза 2-Я фаза 3-Я' фаза 4-я фава 5-я фаза

Озимая рожЬ

Ко 0,77 0,91 0,97 - - 0,88

ИСр 43,0 49,7 46,3 - - 139,0'

Горох + овес

Кб 0,38 0,76 0.81 0,92 0,92 0,76

Иср 67,6 48.1 65,7 01,0 56,0 288.4

Рапс яровой !

к6. 0.34 0,51 0,75 . 0,74 0.85 - 0,64

йср Б9,б 47.7 49,8 42,8 36,3 236,2

Озимый рапс, 1-й укос

Кб 0,36 ' 0,44 , 0,66 0.92 0,78 0,63

Ыср 77,4 79,3 63,8 57.3 46,4 324.2

2-й укос

Кб , 0,41 • 0,66 0,85 0,87 0,82 0,72

ЕаСр 39,5 47,3 46.2 53.9 43,2 230,1

3-й укос

Кб 0,37 0,52 0.74 0.77 0,74 0,63

36,7 36,6 33.1 25,4 27,9 159.7

Следует учитывать, что с уменьшением расчетных периодов ошибка расчета по линейным зависимостям увеличивается. К тому же величина Е находится с дефицитом влажности воздуха лишь в корреляционной связи и с уменьшением расчетных периодов не поддается линейному описанию. Поэтому перспективным направлением совершенствования БКМ является разработка моделей ЕСут>

Анализируя полученные М.Г.Голченко, А.И.Михальцевичем, А.Ю.Дирсе, Е.А.Стельмахом, В.И.Белясовым, В.И.Вихровым, Б.К.Бянда-равичюсом и другими авторами формулы расчета Е, представляется наиболее правильным получение моделей ЕСут однолетних кормовых культур биоклиматическим методом по фазам развития растений.

В расчетах понятие "фаза развития" должно оцениваться количественно определяемым фактором. В качестве такого фактора использовалась накопленная сумма среднесуточных температур воздуха.

Периоды вегетации культур были разбиты на интервалы, примерно соответствующие фазам развития (рис.2). Для озимой ржи на зеленый корм рассматривали три фазы развития. Дли остальных вегетационные

Период вегетации

Рис.2. Разбивка периода вегетации однолетних кормовых культур на интервалы, близкие к фазам развития.

На наш взгляд, обоснованной реализацией БКМ для межфазных периодов является однофакторная модель _ ЕСут - аМь, (2)

где М - показатель метеоусловий;

а,Ь - коэффициенты аппроксимации.

В качестве показателей условий среды исследовалась возможность использования в морали (2) таких стандартных метеоэлементов,

как среднесуточные значения дефицита влажности и температуры воздуха, а также скорости ветра, измеренных на метеспосту опытного участка. Эти показатели входят в число наиболее часто применяемых при расчете Есут в республике и близких климатических зонах.

На основании проведенного регрессионного аначиза по обоснованию определяющих Сиоклиматических факторов для принятой модели в качестве показателя условий среды принят дефицит влажности возду-ха.

Полученные в ЭВЛ БСХА на ПК IBM PC/XT модели для расчета БСуГ по фазам развития изучаемых культур представлены на рис.3. В качестве нелинейной получена степенная функция с показателем степени < 1. Статистический анализ показал существенность корреляционного отношения (Т = 0,612...0,911) на 1%-ном уровне значимости.

Полученные модели были апробированы на независимом материале при расчете Е кормовых культур в 1993г. С целью сравнительного анализа проводился расчет Е по другим существующим методикам: по формуле A.M.Алпатьева с учетом изменчивости биоклиматических коэффициентов согласно методике М.Г.Голченко; по методике А.И.Михаль-цевича, применяя полученные БКК; по моделям ЕСут орошаемых культурных пастбищ В.И.Белясова; по уравнению Б.К.Бяндаравичюса. полученному для орошаемых однолетних трав, возделываемых в условиях Средне-Литовской низменности.

Анализ показывает, что предлагаемые модели дают существенно меньшие ошибки расчета Е по фазам развития и яа периоды вегетации в целом. Водопотребление за вегетационные периода 1993г., рассчитанное по А.М.Алпатьеву, для всех изучаемых культур получилось завышенным по сравнению с Ефак-г на 3...24%. По методике А.И.Михаль-цевича оно варьировало в пределах от -15Z до +28%. Модели В.И.Белясова давали меньший разброс - от -172 до +142. Модели расчета ЕСут Б.К.Бяндаравичюса по всем культурам дали заниженные результаты. За межфазные периоды отклонение Еаак-r от расчетного по этим методикам составляло еще большую величину. Ошибки расчета ЕСуг по предлагаемым моделям в 80Z случаев не превышают 10Х. С увеличением расчетного периода ошибки уменьшаются, что говорит об их случайном характере.

Приведенные результаты сравнительной оценки точности расчета Е по полученным формулам свидетельствуют о практической приемлемости БКМ Есут орошаемых однолетних кормовых культур для оперативного планирования их поливного режима.

В четвертей главе "Исследования по обосновании режима орове-

-1-й вариант однолетних кормовых „культур

(31-0,67 С1«0,Б58 Сл»0.344..-'' 8|аг-1,23 Сг-0,604 7|аз-1.16 сз=0,750 б|а4«0,93" 5|а5»1,29 41 3| 21 II

|аг=0,91 С1-0.313 С4-0.842 8)32=1,09 Со=0,457 С5=0,780 7|аз-1,19 Сз-0,650 ^

6! 24=0,83

31 ■

21

Есут , '1аг-0 8 }аг»0 7 |аз"О 6 ]а4«1 5 |аб-0 4 1 3 2 1 О

1Ш

,57 С1=0,626 С4-0,772 58 С2=0,785 Со-О.Ов^". ,75 сэ=0,875 ■ ' ,24 ,75

./Г-

2-й вариант однолетних корковых культур

|аг =0,90 01-0,442 С4=0,612 81 аг*0,99 С2-0,712 С5-0,673""' 7! аэ-2,11 сз=0,353 6|а4=1,б5 5|аз-1.29

31 и

|а1=0,57 с1-0.674 с4=0,372 8|а2-1,01 с2*0,469 С5=0,777. 7)^3-0,94 с3=0,769 6|а4-0,77 5|36=0,85 41 31 21 1!,

л, * I -

Рис.3 Биоклшатические модели Есут однолетних кормовых культур по фазам развития Ьфаза-; ¿-¡¡фаза---; Зчфаза—----;4*фаза...........; 5пфаза------

ния однолетних кормовых культур" приводится фактический РО изучаемых культур, а также расчет основных элементов проектного РО.

Различия в характере естественной тепловлагообеспеченности вегетационных периодов кормовых культур в годы исследований обусловили различия в режимах дополнительного увлажнения. В этой главе приводятся обобщенные результаты экспериментально установленных сроков и норм полива однолетних кормовых культур, а также оросительные нормы и количество поливов за вегетационные периоды 1988...1993гг. двух наборов культур в 3-м (оптимальном) варианте по увлажнению. Для озимой ржи на зеленую массу экспериментальный режим орошения представлен для 4-го Еарйанта по увлажнении.

За годы исследований в оптимальных вариантах по увлажнению первого набора культур проведено от 2 до 8 поливов, оросительная норма составляла 250...1150м3/га. Поливы озимого рапса весеннего сева проводили 1...8 раз, величина оросительной нормы при этом варьировала в пределах 250...1250мэ/га.

Анализ экспериментального РО показывает, что возделывание однолетних кормовых культур на северо-востоке республики в разные'по погодным условиям годы требует в той.или иной степени оптимизации условий влагообеспеченности растений. Наибольший дефицит потребления влаги в варианте с оптимальным увлажнением наблюдался в большинстве лет в первой половине вегетационного периода. На этот период приходится основная часть проведенных поливов. Сроки полиеов назначались при достижении влажности почвы принятых нижних предпо-ливных пределов в расчетном слое.

Величины поливных норм в вариантах опытов принимались от 10 до 30мм. Дождевание проводилось обычно в утренние (7...9) или вечерние (17...19) часы суток. Фактическая норма полива контролировалась по полевым дождемерам, расставленным по площади захвата дождевальной машины. Рабочий напор фиксировался манометром и поддерживался путем . большего или меньшего открытия яацвижки на гад-ранте.

В основу расчета проектного РО положено подекадное реиеиив уравнения водного баланса псчьы

Ч< > V« + КпР1 - (3)

где Ик^н-полеэные злагоааласы почсы на ганец и начало декады, мм;

Кл - поправочный коэффициент к осадкам;

Р^ - сумма всех осадков оа 1-ю декаду, мм;

Кв - коэффициент, злагообмена;

Е4 - водопотреблчние культуры эа 1-ю декаду, мм.

Поливная норма определялась общеизвестным способом и принималась постоянной во все декады и годы. Водопотребление культур рассчитывалось по усовершенствованной методике с учетом зависимости фаз развития культур от теплообеспеченности года. В качестве постоянной метеоинформации использовались массивы многолетних декадных данных по осадкам, ' дефициту влажности и температуры воздуха, хранящихся в памяти ЭВМ по конкретным метеостанциям. Поправочные коэффициенты к осадкам, коэффициенты влагообмена и сроки вегетации принимались постоянными в разрезе лет расчетного ряда.

Коэффициент влагообмена Кв согласно осредненным значениям, полученным по экспериментальным данным как отношение водопотребле-ния из слоя 0,3м к слою 1,0м, и на основании литературных источников принят равным 0,85. .'

Для определения Кср и £ЙСр при любой дискретизации периода вегетации, на основании экспериментального материала М.Г.Голченко, В.И.Вихровым и О. А.Шаминским были разработаны зависимости дли их определения с учетом суш среднесуточных температур воздуха, ■ которые определяют как характер разбития растений, так и изменение дефицитов влажности воздуха. ...

В условиях 'республики.коэффициенты к уравнениям связи второго порядка

Кср»Ао+А1(Ш+А2да)2, (4)

1аср«Во+В1(ВД+В2(&)г (5)

получены для овощей, культурных- пастбищ, картофеля и сада.

В уравнениях (4)' и (5) Кср - среднемноголетнее значение биоклиматического коэффициента, характерное для данной фазы развития культуры при среднемноголетних климатических условиях, выражаемых Ейср;

ЕЬ - сумма среднесуточных температур воздуха, накопленная от нач&па вегетации к середине какдой фазы;

Ао.Аг.Аг.Во.Ьь'Вг - эмпирические коэффициенты культуры.

В ходе проведения исследований ставилась задача получения эмпирических коэффициентов к уравнениям связи для двух наборов однолетних кормовых культур пс фалам развития. Значения суммарного во-, допотр^бления за мехфазнне периоды принимались по данным гидравлических испарителей ГР-1?'. Значения среднесуточных дефицитов влажности и температуры воздуха принимались по данным МС "Горки". В результата ьыаолкенного регрессионного анализа методом пошаговой тожественной регрессии были получены эмпирические коэффициенты А к В, предптазденные в тзбл.б.

- IV -

Таблица 6. Коэффициенты для расчета Е дармовых культур

Культура Кср - ffft) Иср « f(Et)

АО Al Л2 Во Bi . В2

Озимая рожь 0,50 0,50 -3,82 37,80 139,38 -419,92

Горох+овес 0,16 1,19 -0.82 69,90 70,32 -59,90

Рапс яровой 0,12 1,03 -0.66' 62.20 90,52 -84,31

Озимый рапс

1-й укос 0.14 1,08 -0,60 79,45 60,12 -64,3?

2-й укос 0,17 1.78 -1,57 22,59 85,43 -79,45

3-й укос 0,17 1,65 -1.67 38,97 32,23 -23,79

С использованием полученных коэффициентов на ЭВМ СМ 1420 были рассчитаны режимы орошения изучаемых культур по программе RARST. Необходимые расчеты были проведены по данным 13 метеостанций трех областей, расположенных в различных гидролого-климатических зонах республики (М.Г.Голченко, 1971) для поливной нормы 20мм. По ряду значений оросительных норм и межполивных интервалов, расположенных в порядке возрастания, были определены биологически оптимальные оросительные нормы и Ттщ однолетних кормовых культур с обеспеченностью 50,25,10 и 52. По гидролого-климатическим зонам республики вначения норм орошения были получены путем осреднения данных по метеостанциям, расположенным в соответствующей зоне. В табл.7 приводятся нормы орошения кормовых культур на суглинистых почвах для двух гидролого-климатических вон республики.

Для Северной зоны величина оросительной нормы в год 50%-ной обеспеченности для первого набора культур в среднем составила 674 ы^/гз, для озимого рапса - 684м3/га. Аналогично для Нейтральной зоны по первом/ набору - WUrVra,. для озимого рапса - 734мэ/га.

согласно РПИ-вг, среднсмноголетнио оросительные норки в год 50%-ной обеспеченности для сеяных трав в Северной воне составляют 800м3/га, в Центральной - ебОм3/'га. Сравнительный анализ этих данных с расчетными (см. табл.7) показывает, что полученные нормы орошения кормовых культур в среднем на 4...16% меньше рекомендуемых в РПИ для первого набора культур и на 1...14Х - для троху-косного озимого рапса.

Таким образом, применение полученных норм орошения однолетних кормовых культур в составе овощного севооборота способствует более рациональному исролъоовздкю природных и энергетических рссудоь

- 18 -

при производстве сельскохозяйственной продукции. Таблица 7. Нормы орошения кормовых культур на минеральных почвах Республики Беларусь (мм)

Культура Обеспеченность, %

' 5 10 25 50

Северная зона

Озимая рожь 0,86 68,7 49,2 37,4 25,2

Горох + ОЕес 0,85 70,0 58,5 47,0 29,8

Рапс яровой 1,15 34,8 27,0 22,4 12,4

За вегетация 163,5 134,7 106,8 67.4

Озимый рапс:

1-й укос 0,72 77,3 62,9 57,8 39,0

2-й укос 0,96 73,6 63; 6 51,9 25,9

3-й укос 1,56 13,3 11,5 9,7 3,5

За вегетацию 164,2 138,0 119,4 68,4

Центральная зона

Озимая рожь 0,80 60,1 53,3 42,2 27,9

Горсх + свес 0,83 83,6 56,8 54,2 31,8

Рапс яровой 0,99 38,2 33,9 28,1 17,4

За вегетадию 181,9 154,0 124,5 77,1

Озимый рапс:

1-й укос 0,71 02,5 «0,3 66,4 42,0

2-й укос 0,88 80,3 03, Б 49,7 23,7

3-й укос 1,19 20,3 16,8 13,1 7,7

За зегетацию . 163,0 160,6 129,2 73,4

В пятой главе "Влияние водного и пищевого режимов на продуктивность кормовых культур" анализируется питательный режим почвы в условиях проведения опытов, качество и питательность получаемой зеленой массы. Используя данные химического анализа веленого корма а такие данные об урожайности изучаемых культур, пересчитанной на абсолютно сухое вещество, рассчитан вынос основных макроэлементов с 1 га с урожае« веленой массы. Приводятся результаты биометрических и фенологических наблюдений «ад исследуемыми культурами. Проведен двухфакторный дисперсионный анализ данных по продуктивности эднсдатних кормовых культур при различном водном и пищевом режимах и дама биоэнергетическая оценка эффективности их возделывания при орошении.

Выполненные расчеты показали, что применение минеральных удобрений существенно влияет на урожайность однолетних кормовых культур во все годы. Прибавки от орошения прэвышади величину НСР05 для отдельно ввятых кормовых культур за большинство лет проведения исследований. Прибавки урожая абсолютно сухой массы зеленого корма (в ц/га и в %) на оптимальных вариантах по увлажнению представлены в табл.8.

В настоящее время оценить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур при орошении путем использования применяемой до последнего времени методики расчета экономической эффективности, на наш взгляд, не представляется возможным. Поэтому при разработке данного вопроса использовалась методика биоэнергетической оценки эффективности возделывания изучаемых культур.

Оценку биоэнергетической эффективности Тг предлагается определять по отношению анергии, полученной в урожае Г-спой дармовой культуры Ус, к израсходованной совокупной энергии Ог на производство Некого вида продукции растениеводства (з относительных единицах)

тг = Уг/Ое. 16)

С энергетической точки зрения технология считается эффективной, если при планируемом уровне урожайности культуры обеспечивается условие > Ос и Г г > 1,0. Полученные в результате проведенных расчетов коэффициенты биоэнергетической эффективности технологий возделывания однолетних трав представлены в табл.9. Таблица 9. Коэффициенты биоэнергетической эффективности культур

Годы провед. исследований Первый набор культур Трехукосный озимый рапс

Высокий фон. Средний фон Высокий фон Средний фон

Вариант Ы П 0 у ь л а х и ен кс

1-й 3-й 1-й 3-Й 1-й 3-й 1-й 3-й

1988 1,66 1,70 1.9Й 1,93 2.59 2,60 3,96 3.83

1989 1,68 2,27 1,46 2,33 1.11 . 1,81 1,43 1,82

1990 2,55 3,08 3,34 3,95 2,17 2,63 3,00 3,05

1991 1,71 1.72 2,02 '2.03 3,06 3,10 3,16 3.57

1992 1,79 2,33 2,31 2,69 1,28 8.33 1,65 2,?3

1993 2,38 2,49 2.6? 2.81 2,55 2,66 3,58 3,о4

Среднее 1,96 2,26 2,29 2.62 2,12 2,43 2,80 3.09

При сравнении вариантов использования однолетних корковых

Таблица 8. Прибавки урожая однолетних кормовых культур от орошения (абс. сух. в-во)

Первый вариант кормовых культур ' Второй вариаит кормовых культур

«гро

Годы -Фон 1 -Я 2- ■я 3- ■я 1-я 2- -я 3-я

ц/га 1 1 X ( ц/та. г ц/га X ц/га ■ г. ц/га х 1 ц/га | 2

198» ср. 2.7 6,4 1.8 6 Л - 2.4 3,9 - - - -

8Ь.'С. 5.4- 14,3 1.6 3,9 - . ~ 5,3 8,2

№У ср. 14;С 59.8 15,4 64,7 13,3 80,6 7.4 104,2 6,1 34.3 ■.•1.5 9,4

выс. 8,6 19,е 13,6 33,3 20,0 61,0 14,0 82.4 16,3 97,0 8,3 40,3

1990 ср. 20,1 46.4 13,4 17,7 ■ - ' 1.6 6.3 2.4 6,4 2.5 14.5

вис. 24,3 48,4 20,3 23,6 - ■' - Б,3 17,6 15,6 29,7 1.2 4.9

1991 ср. - 2,5 8,9 1.7 6.4 ' - ' . - . 16,6 46,1 1.5 6,7

* ВЪ!С. - - 1.5 3.7 2,3 7,1 - 7.9 44,1 0,8 ~ 2,1

1992 ср. - - 16,3 60,1 11,9 63.3 20,6 126,8 12,2 •81,9 10,6 67,1

вью. 16,3 29,2 23,0 63,9 21.7. 87,5 28,3 106,4 21.4 137,2 - 12,8 81.5

1993 ср. 8,1 22,8 1,2 2,0 ■ - . 5,2 17,0 - -

ВЫС. 10,8 24,2 1.3 1.7 - 4,9 11.6 - - -

культур самые низкие затраты энергии оказались в ороваемом варианте со средним уровнем удобрений при выращивании трехукосного озимого рапса. Энергетический козффициент в среднем за шесть лет равен 3,09. Этот же вариант оказался наиболее энергетически эффективным и при выращивании первого набора культур, хотя значение энергетического коэффициента на 15Х ниже.

При выращивании кормовых культур в вариантах с повышенным аг-рофоном энергозатраты в среднем повлеклись в 1,1.. .1,3 раза в основном за счет энергоемких азотных удобрений и ватрат на уборку дополнительного урожая. Но сбор обменной энергии из зеленого корма при этом существенно увеличился.

В среднем за годы исследований варианты с орошением по энергозатратам оказались на 10..Л7Х эффективнее участков, где изучаемые культуры выращивались при естественном водном режиме почвы.

Коэффициенты биоэнергетической эффективности озимого рапса показывают также, что эта влаголюбивая кормовая культура существенно снижает энергоотдачу урожая при ( Недостатке влаги б засушливые годы.

ВЫВОДЫ X ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования по обоснованию водопотребления и режима орошения однолетних кормовых культур на минеральных почвач Республики Беларусь позволят сделать следующие основные выводы и практические рекомендации производству.

1. Количественная оценка условий естественного увлажнения по методу дискриптивных множеств свидетельствует о необходимости.активного управления водным режимом минеральных почв при возделывании однолетних траа условиях северо-восточной зоны Республики Беларусь. Поэтому исследование вопросов орошения этих культур актуально и должно рассматриваться как важный фактор интенсификации кормопроизводства в системе овощных и оеощэ-кормовых севооборотов.

2. Оптимальная влажность дерново-подзолистых легкосуглинчетых почв под однолетними кормовыми культурами должна составлять от 75 до 100ZHB в течение всего периода вегетации, кроме озимой р*и- Для нее оптимальная влажность составляет 85... liXKHB. При данной влажности и внесении повышенных доз минеральных удобрений урожай зеленой массы по первому набору культур э 1,3...1,0, для озимого ралса в 1,2...1,7 раза выше, чей при использовании среднего агрофона. Качество зеленой чдлч.' при мтом не снижается.

• - 22 -

3. НА основании проведенных долевых опытов по орошению однолетних' кормовых культур установлены для условий северо-востока рёспублики биоклиматические коэффициенты водопотребления. Полученные ВКК позволили рассчитать потребность изучаемых культур в воде • при достаточно выроких урожая;; и оптимальных влагоэапасах.

' 4. Установлены региональные эмпирически зависимости для оп-редэленкя суточного водопотребления однолетних трав по фазам развития. В качестве расчетного метеопараметра выбран среднесуточный дефицит влажности воздуха, т.к. у него наблюдается наиболее тесная .связь с ЕСут- Эта связь наиболее полно аппроксимируется нелинейной >,функцией типа Е « кс1с(корреляционное отношение Т «=' 0,612...0,911).

5. ■ Оценка результатов расчета по БКК и моделям ЕСут за различны! интервалы времени показала их преимущество по отношению к другим' методам, рекомендуемым для условий нашей республики и близких г1о климатическим показателям зон. По предлагаемым моделям точность расчета Е за периоды вегетации во всех' случаях находится в пределах 107., но' они дают возможность расчета Е за короткие интервалы времени (сутки). .) ' А

6. Глубина увлажняемого слоя .почвы под кормовыми культурами в течение вегетации рекомендуется переменной: с начала активной вегетации озимой ржи и до ее укоса на зеленый корм - 0...ЭОсм, с посева кормовых культур до фазы появления первой пары настоящих листьев (для, крестоцветных культур) и до фазы кущения овса (для смесй однолетних трав) - 0.. .20см, для остального периода .вегетации - О.. .30см. Поливные нормы 'в зависимости от глубины увлажняемого слоя для суглинистых почв составляют 10...15мм в начальный период.вегетации и 20. ..£¡5 мм - в последующий. .

71. Установленный поливной режим однолетних культур в годы 50, £5, 10 и 5%-кой обеспеченности по дефициту водного баланса рекомендуется использовать при проектировании новых и эксплуатации су-ществуюацге оросительных, систем на минеральных почвах северо-восточной зоны республики. Оросительные нормы в засушливый год (25%-ной 'обеспеченности) составляют: для первого набора культур 1070 м3/га для Северной зоны и Ш0м3/га - для Центральной; для озимого рапса весеннего сева - 1190м3/га для Северной и 1290м3/га - для Центральной зоны. . ; 8.: ЭДективяость минеральных удобрений, как показывают ре, зультаты исследований, еависит от содержания элементов питания в почве, вида возделываемой культуры и степени оптимальности водного , режима почвы. Повышенные дозы минеральных удобрений во все годы

исследований для всех изучаемых культур давали в оптимальней по увлажнению варианте существенные (в пределах. 10,8...101,42) прибавки урожая. ■ ,

9. По результатам биоэнергетической оценки эффективности возделывания орошаемых кормовых культур установлено, что наиболее целесообразным является вариант возделывания их при орошении на среднем фоне по минеральному питанию. Применение повышенных доз минеральных удобрений существенно повыпает урожай, но, при этом энергозатраты в зависимости от культур повышаются в 1,1...1,3 раза. , •"'•■.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Дятлов В.В. Целесообразность и эффективность орошения од- ■ нолетних кормовых культур в условиях северо-восточной зоны БССР//. Актуальные проблемы развития АПК. - Горки, 1990. -,0.202-204.

2. Голченко М.Г., Дятлов В.В. Влияние орошения и удобрений на урожай и качество зеленой массы однолетних кормовых культур//Эф-фективное плодородие мелиорированных почв кормовых севооборотов. Материалы научно-практической конференции. 20-22 ларта 1991г. " т Владивосток: ДВО АН СССР, ОМС ПСХИ, 1991. - 0.22-26.

3. Дятлов В.В. Эффективность орошения кормовых культур на суглинистых почвах Белоруссии//Материалы научно-производственной конференции, посвященной 150-летию образования Белорусской сельскохозяйственной академии. - Горки, 1992. - С.134-135. ,

4. Дятлов В.В. Качество зеленого корма орошаемых однолетних трав//Основные направления получения экологически чистой продукции растениеводства. Тезисы . докладов республиканской научно-производственной конференции, (г. Горки,' 13-15 апреля 1392г.) - Горки, 1992. - С.173. , , ,

5. Дятлов В.В. Влияние метеорологических факторов- на водопот-ребление кормовых культур//Сельскохозяйственные мелиорации и гидротехника. Сб. научн. трудов. - Горки, 1993. - С.40-43.

/

Подписано а печать 16.04.94. Форкаг 60x84 I/I6. Уч.-над. *, 1,0. Заказ 41. Пзрак 100 «8. Швсплспю. Отпечатано на ротапринте МПК "ПСЛИРЕК1.