Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация водного и питательного режимов светло-каштановой почвы при выращивании двух-трех планируемых урожаев кормовых культур в год в Нижнем Поволжье при орошении

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация водного и питательного режимов светло-каштановой почвы при выращивании двух-трех планируемых урожаев кормовых культур в год в Нижнем Поволжье при орошении"

ргб оа 5 1 ДО «98

На правах рукописи

Окопов Мутул Мавсялшовяч

УДК 633.2:631.53:631.67:5119.85(470.44).47

Оптимизация водного я пит я тельного режимов еветло-каштановоМ почвы вря выращивания двух-трех планируемых урожаев кормовых культур в год в Ияжяем Поволжье при орошении

06.01.02 - сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград 1998

Работа выполнена на кафедре общего и орошаемого земледелия Калмыцкого государственного университета и на Опытной станции по программированию урожая Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный консультант - заслуженный деятель науки РФ, академик МАИ и ААО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Филин В.И.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жидков В.М. доктор сельскохозяйственных наук, профессор Денисов Е.П. доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Степанов A.M.

Ведущее предприятие - Всероссийский НИИ орошаемого земледелия.

Защита состоится 1998 г. в {р часов

на заседании диссертационного совета Д. 120.56.01 - при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, ауд. 242.

Адрес: 400041, Волгоград, ул. Институтская 8, ВГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " 1 Ч " _199f г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент Литвинов Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы определяется природными и хозяйственными условиями зон сухой степи и полупустыни Нижнего Поволжья, где источником гарантированного получения высококачественных хормов являются орошаемые земли, на которых должны применяться научно обоснованные, системные подходы в возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям. Основным направлением орошаемого кормопроизводства в Нижнем Поволжье в ближайшей перспективе должно стать максимальное использование биологических и технологических факторов повышения продуктивности пашни под кормовыми культурами на общей площади около 0,8 млн.га.

В большинстве случаев продуктивность сельскохозяйственных культур, плодородие почв, их мелиоративное состояние в определяющей мере обуславливаются управляемыми факторами. В современной агрономической науке требуется системный подход, особенно при программировании урожая, включающей обязательно приемы комплексной оптимизации факторов жизни растений. В различных природно-экологичсских условиях оптимизация внешних факторов с целью управления продуктивностью посевов реализуется посредством разнообразных технологических приемов и требует разного ресурсного обеспечения.

В специфичных условиях региона эффективность использования орошаемых земель будет, главным образом, определяться правильным размещением посевов во времени и на площади, оптимизацией водного и питательного режимов почвы.

Цель и задачи исследований заключаются в научном обосновании и практическом совершенствовании программированных технологий возделывания однолетних кормовых культур при интенсивном использовании орошаемой пашни в системе получения двух-трех урожаев зеленой массы в год. За счет правильного подбора культур в одновидовых и смешанных посевах, наиболее адаптированных в Нижнем Поволжье, оптимального управления фотосинтетической деятельностью, водным и питательными режимами почвы добиться максимального использования почвенно-климатических ресурсов, генетического потенциала растений для формирования урожаев разного уровня продуктивности и качества, при минимально возможной энерго-ресурсоемкости.

В результате проведения полевых опытов, производственных экспериментов апробировать дифференцированные технологические схемы. При

этом установить требуемое ресурсное обеспечение и параметры входящих в них операций, обеспечивающие получение заданных урожаев на уровне 130150 т/га зеленой массы, сохранение н воспроизводство плодородия почвы, экологическую безопасность.

Для реализации этого предусматривалось решение следующих задач:

- дать комплексную оценку производительной способности климата и почвы, научно обосновать возможность гарантированного получения двух-трех урожаев в год;

- изучить биологические особенности формирования урожая однолетних агрофитоценозов при разных условиях водного и питательного режимов почвы.

- установить количественные и качественные параметры фотосинтетических показателей;

- изучить водный режим почвы, определить величины суммарного и среднесуточного водопотребления при разных режимах орошения;

- установить закономерности изменения питательного режима почвы при применении расчетных доз удобрений под планируемые урожаи, определить оптимальные нормативы содержания и баланс питательных веществ в почве;

- разработать базовые ресурсосберегающие, экологически безопасные технологические схемы, обеспечивающие высокую продуктивность посевов;

- дать экономическую и энергетическую оценку разработанным технологиям, рекомендации производству.

Научная новизна. В комплексных научных исследованиях дано теоретическое и практическое обоснование создания высокопродуктивных посевов однолетних кормовых культур и их смесей. Детально изучен водный режим почвы, дана оценка эффективности разных режимов орошения в сухо-степной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья. Определены количественные параметры показателей фотосинтетической деятельности растений в агрофнтоценозах различной продуктивности, созданы биолого-математические модели для нх расчетов. Установлены оптимальные уровни содержания питательных веществ в почвах и растениях, нормативы выноса их на единицу урожая, разработаны рациональные сочетания режимов орошения, расчетных доз удобрений для формирования урожая от 0,4 ДВУ до 1,0 ДВУ. Разработаны новые методы нормирования коэффициентов водопотребления, рассчитаны величины суммарного и среднесуточного водопотребления по межфазным периодам и в целом за вегетацию.

Праюгическая значимость работы определяется разработкой и усовершенствованием научно обоснованных ресурсосберегающих технологий программированного выращивания однолетних кормовых культур в однови-довых и смешанных агрофнтоценозах.

Рациональное сочетание водного и пищевого режимов почвы с учетом

биологических особенностей возделываемых культур позволяют получать при различном ресурсной обеспечении разные уровни планируемой урожайности, способствуют улучшению почвенного плодородия, окружающей среды.

Реализация результатов исследований заключается в том, что они включены в рекомендации по повышению эффективности использования орошаемых земель (1983), вошли в системы орошаемого земледелия Волгоградской области с программированным выращиванием урожаев сельскохозяйственных культур (1987), системы ведения АПК Республики Калмыкия на 1996-2000 гг.

Внедрение разработанных рекомендаций в 1983-1995 гг. на орошаемых землях Республики Калмыкия на площади более 20 тыс.га позволило увеличить производство высококачественных зеленых кормов на 45-60 %.

Апробация работы И публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях Волгоградской ГСХА (1979-1982 гг., 1995, 1998 г.), Всероссийской научно-производственной конференции по программированию урожаев (Казань, 1982), научно-производственной конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в социально-экономическое развитие Калмыцкой АССР (Элиста, 19Е9), координационном совещании-семинаре НПО "Орошение" (] 990 г), научных конференциях Калмыцкого государственного университета (1984-1996 гг.). Результаты исследований использовались на лекциях, совещаниях, семинарах с руководителями и главными специалистами хозяйств. Всего опубликовано автором 38 работ, в том числе по теме диссертации - 33. общим объемом 8,4 печ. листов.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 301 страницах машинописного текста, состоит из предисловия, 9 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 469 наименований, содержит в тексте 84 таблицы, иллюстрирована 10 рисунками и схемами, в приложении 54 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Для решения поставленных задач в период с 1979-1995 г.г. проводились многовариантные одно- и двухфакторные полевые опыты, продолжительностью от 3 до 5 лет, а также серии крат-

косрочных опытно-производственных экспериментов (2-3 года). В период с 1989-1995 г.г. научные исследования выполнялись по тематическому плану межведомственной научно-технической программы "Агрокомплекс" ХНО Минвуза Российской Федерации (гос. номер регистрации 01.9.50.000790).

В 1979-1982 г.г. полевые опыты проводились в учхозе "Горная поляна" Волгоградской ГСХА в условиях ВолгоДонского междуречья, в последующие годы (1983-1995) в Республике Калмыкия в ее центральной части, примыкающей к Прикаспийской низменности. Объектами исследования во все годы служили однолетние кормовые культуры и различные их смеси: в двухурожайном варианте для получения первого урожая использовалась ранневесенняя трехкомпонентная бобово-злаковая смесь, поукосно использовали кукурузу в чистом виде и в гмеси с соей или кукурузу в смеси с подсолнечником; при трех урожаях сочетание культур было более разнообразным. В качестве первой культуры использовалась озимая рожь, в поукосных посевах высевали кукурузу в смеси с суданской травой, сорго, пайзой, а также рапс.

Полевые опыты закладывались в соответствии с методическими указаниями Б.А.Доспехова (1972), ВНИИ кормов им.В.Р.Вильямса (1971, 1983), а также "Программой и методикой постановки опытов и проведения исследований по программированию урожаев полевых культур" (ВАСХНИЛ, 1978) в 3-4 кратной повторности при систематическом или рендомизирован-ном размещении вариантов с площадью делянок от 350 до 1000 м2. Производственные опыты имели двухтрехкратную повторпость с площадью от 0,5 до 5 га. Дозы удобрений под программированные урожаи определяли расчетным путем с использованием дифференцированных коэффициентов возмещения элементов питания (В.И.Филин, 1976, 1984).

Оптимизация водного режима почвы осуществлялась путем поливов дождеванием. В большинстве опытов применяли режим орошения с предполивным порогом влажности почвы 75-80% НВ. В целях изучения эффективности разных режимов орошения и уточнения слагаемых водного баланса при формировании посевов разных уровней продуктивности практиковали: интенсивный (7580% НВ), диффереицированный-(70-75-80% НВ) и умеренный (65-70%) НВ поливные режимы. Систематический контроль за влажностью почвы осуществляли термовесовым, электрическим (прибор "Днестр") и нейтронным (НИВ-1) методами.

Определение наименьшей полевой влагоемкости (НВ), вод-нофизических показателей почвы проводили по общепринятым методикам. Эвапотранспирация агрофитоценозов определялась методом водного баланса, биофизическим И биоклиматическими ме-

тодами, а также с использованием нормированных коэффициентов водопотребленпя (1966, 1974).

Параметры фотосинтетической деятельности растений в посевах рассчитывали по методике Лаборатории фотосинтеза ИФР им. К.А.Тимирязева (1961); наступление фенологических фаз роста и развития растений отмечали по методике Госсортсеги (1971). При изучении динамики питательных веществ в почве и растениях использовали следующие методики: аммиачный азот определяли с реактивом Несслера, нитратный с реактивом Лунге-Грисса, подвижный фосфор по Мачигину, обменный калий - в углеаммонийной вытяжке на пламенном фотометре. Содержание общего азота в растениях определяли с реактивом Несслера, фосфора - по Малюгину и Хреновой, калия - на пламенном фотометре.

Выход кормовых единиц и переваримого протеина устанавливали по методике ВИЖа на основании данных химического состава растений с использованием коэффициентов переваримости по М.Ф.Томмэ (1967).

Учет урожая проводили сплошным методом при укосной спелости изучаемых кормовых культур. Математическая обработка экспериментальных данных осуществлялась методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа с использованием ЭВМ.

Для биоэнергетической оценки эффективности разработанных технологий использовали методики ВНИИК им. В.Р.Вильямса (1986), ВАСХНИЛ (1989).

Полевые исследования выполнены на зональных светло-каштановых почвах различной степени солонцевагости, которые характеризуются низким содержанием гумуса (1,10-1,87%) и общего азота (0,07-0,13%). Обеспеченность почвы подвижным фосфором варьировала от низкой до средней, калием-от повышенной до высокой. Реакция почвенного раствора в пахотном горизонте была близка к нейтральной, в подпахотном-слабощелочная. Объемная масса почвы в расчетном слое почвы 0,7-0,8 м составляла 1,39-1,42 т/мЗ, НВ - 19,6-21,6% от массы сухой почвы.

Годы проведения исследований по температурному режиму вегетационного период были близки к климатической норме (отклонения не превышали ±10%), а по условиям увлажнения характеризовались следующим образом: четыре года (1982, 1986, 1994, 1995) отличались резкой засушливостью, процент обеспеченности осадками (83,0;59,2;62,6 и 68,0%) соответственно, восемь лет были сухими, более влажными были 1985,1989,1991,1993 годы.

Технологии программированного возделывания кормовых культур, применявшиеся в опытах, разрабатывались на основе

действующих зональных рекомендаций с дополнением их вариантами изучаемых приемов управления формированием урожаев, изменением уровней ресурсного обеспечения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Агроклиматические и почвенные ресурсы Нижнего Поволжья и их комплексная оценка по продуктивности

Территория зон сухой степи и полупустыни располагает богатейшими радиационными (17,24-20,08x10® кДж/га фотосинтетиче-ски активной радиации-ФАР) и тепловыми 1>10о£2700-3600° ресурсами, продолжительным периодом активной вегетации (155-185 дней), но имеет низкую влагообеспеченность (£Р=243-403 мм при испаряемости 800-1200 мм). Степень использования агроклиматических ресурсов в интенсивном орошаемом земледелии зависит в основном от продолжительности вегетации выращиваемых культур. Минимальное количество этих ресурсов используют озимые культуры, убираемые на зеленый корм, максимальное - кукуруза на зерно.

Большой практический интерес представляет запас неиспользованных тепловых ресурсов после уборки первого урожая. Как показывают наши расчеты, озимые промежуточные посевы используют только 22-25% возможного вегетационного периода, ранневе-сенние 40-47%, а поздние яровые культуры - 59-66%. При этом имеющиеся тепловые ресурсы используются соответственно на 16-19;35-39;58-63%.

Таким образом, в зависимости от времени уборки первой культуры остается для вегетации вторых и третьих посевов от 160180 дней с 1>5°С и 130-143 дней с О10°С или 37-80% тепловых ресурсов. Если взять за основу эти факторы, а также биологические особенности большинства однолетних кормовых культур и их смесей, возделываемых в Нижнем Поволжье, можно утверждать, что получение двух-трех урожаев в год с гектара орошаемой пашни гарантировано ежегодно. Установлено, что запасы продуктивной влаги в почве могут обеспечить получение урожаев, аккумулирующих только - 0,35-0,60% приходящей ФАР. В условиях регулируемого водного режима при обеспечении оптимального увлажнения почвы, когда тепловые ресурсы используются наиболее полно, продуктивность агрофитоценозов может достигать 30-32 т/га сухой биомассы, при КПД ФАР-3,0-3,5%. При оптимальной влагообеспеченности уровень продуктивности орошаемых культур обусловливается главным образом почвенным плодородием. Уста-

иовлено, что за счет естественных запасов питательных веществ на зональных светло-каштановых почвах возможно формирование урожаев аккумулирующих 0,65-0,75% ФАР.

Таким образом, комплексная оценка агроклиматических и почвенных ресурсов в зонах сухой степи и полупустыни Нижнего Поволжья подтвердила вывод В.И.Филина (1987 г.) о том, что по степени лимитирующего воздействия на продуктивность агрофи-тоценозов природные факторы располагаются в следующем порядке: запасы продуктивной влаги > питательный и воздушный режимы почвы > тепловые ресурсы > ФАР. В связи с установленным объективно существующим порядком лимитирующих внешних факторов должны разрабатываться агротехнические и мелиоративные приемы, способствующие оптимизации продукционного процесса в посевах кормовых культур.

Эти положения использованы нами в качестве отправных при разработке интенсивных, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий выращивания кормовых культур на основе теории программирования урожая.

Биологические особенности и фотосинтетическая деятельность растений в посевах

В устойчивом повышении продуктивности орошаемого земледелия важное значение имеют мероприятия, направленные на более полное использование климатических и почвенных ресурсов. При интенсивном использовании орошаемых земель должны широко сочетаться выращивание кормовых культур, как в основных, так и в промежуточных посевах. Озимые промежуточные посевы являются обязательными в системах получения двух-трех урожаев в год, и в агроклиматических условиях зоны наиболее высокой продуктивностью среди них отличается озимая рожь. Установлено, что общая продолжительность вегетационного периода от посева озимой ржи на зелёный корм до укосной спелости составляет - 96-100 дней. В годы проведения опьггов сохранность растений к уборке при разных условиях перезимовки варьировала от 72 до 84%. Продолжительность весенней вегетации составляла 44-50 дней, потребность в тепле 522594°, а всего за вегетацию-1156-1224°. При этом суммарный приход ФАР за весь вегетационный период достигал 4,08-4,42 ГДж/га, а за весеннюю вегетацик>-2,25-2,54 ГДж/га.

Накопление урожая надземной биомассы наиболее высокими темпами отмечено при вступлении растений в фазу трубкования и продолжалось до начала колошения (в течении 20-22 дней). Если

среднесуточный прирост сухой массы в период кущение-начало труб-кования на неудобренном контроле составлял 45,5 кг, при внесении азотнофосфорных удобрений-54,5-71,4 кг, то к концу трубкования достиг на контроле-86,5, а на удобренных вариантах 156-201 кг/га.

Этому же периоду соответствуют и наиболее высокие темпы линейного роста растений от 1,63 до 2,52-2,74 см в сутки. Применение удобрений в расчетных дозах на всех вариантах дает значительную прибавку урожая, что составляет 145-209% к контролю.

Поукосные культуры на юге страны по сравнению с озимыми посевами и зачастую с ранневесенними при орошении формируют более высокие и устойчивые урожаи при условии своевременного посева. Лучшей культурой для таких посевов по мнению многих авторов является кукуруза. Однако, широкое внедрение кукурузы в производство в чистых посевах неоправдано, поскольку ее зеленая масса не сбалансирована по белку.

В Нижнем Поволжье в качестве поукосных посевов после озимых промежуточных широко практикуются смешанные посевы кукурузы с суданской травой, сорго, соей, подсолнечником, горохом (А.М.Гаврилов, 1971, 1976, 1983, 1986; Ю.К.Новоселов, В.В.Рудоман, 1988; Н.М.Соляник, 1984; М.Н.Худенко,1981,1988; М.Киреев, 1981, 1987, 1992; В.И.Филин, 1987, 1994; Н.И.Ельчанинова, 1987, 1991; М:М.Оконов, 1993, 1996; Л.В.Руднева, 1995 и др). Весьма перспективным вариантом поукосных посевов в Нижнем Поволжье зарекомендовала себя кукурузно-суданковая смесь, отличающаяся высокой продуктивностью, отавностью, экологической пластичностью и высокими кормовыми качествами. Вместе с тем, ранее проведённые исследовазшя не давали четких рекомендаций по срокам сева и соотношению компонентов в совместных посевах.

В полевых опытах (1983-1985 г.г.) мы изучили влияние разных сроков сева и норм посева суданской травы совместно с кукурузой на её отавность и продуктивность. Такие посевы формируют урожай зеленой массы за 59-64 дней вегетации, используя 1215-1326° суммы эффективных температур. Посевы кукурузно-сорговой, кукурузно-пайзовой смеси имели несколько большую продолжительность вегетации (60-66 дней) и потребность в тепловых (1391-1466°) ресурсах.

Как известно, кукурузу в смеси с суданской травой чаще всего сеют единовременно, при этом почти в одни сроки появляются всходы. При таком севе первые две-три недели более активно развивается кукуруза, а затем преимущество переходит к суданской траве. В фазе трубкования суданская трава оказывает сильное депрессирующее влияние на кукурузу, которая в таких условиях образует длинный, тонкий стебель.

Исходя из этих особенностей совместного произрастания изучаемых культур нами были осуществлены раздельные сроки сева компонентов: посев суданской травы по всходам кукурузы; через 22-24

дня в фазе 3-4 листьев; одновременный посев компоненгов-контроль. Для установления оптимальной плотности травостоя были предусмотрены четыре нормы посева суданки: 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 млн. всхожих семян/га, при одной норме посева кукурузы-0,12 млн./га. Особенности развития надземной массы кукурузно-суданковой смеси при разных сроках сева и нормах высева суданской травы показывают, что темпы накопления биомассы растений в фазе кущения бывают относительно низкие, в этот период формируется всего 8,2-14,3 т/га зеленой или 1,32-1,93 т/га сухой массы. Когда растения суданской травы находятся в фазе кущения, кукуруза при одновременном посеве имеют 3-4 листа, при подсеве суданской травы через 2 недели соответственно 4-5 листьев, а при позднем сроке сева - уже 5-6 листьев. В фазе выхода в трубку суданской травы и стеблевания кукурузы резко усиливаются ростовые процессы, и в этот период формируется уже 2/3 конечного биологического урожая (в укосной спелости). Так, при одновременном сроке сева компонентов в зависимости от нормы посева было накоплено 5,77-6,70, ггрн втором сроке се-ва-6,20-7,30 и третьем 7,13-8,05 т/га сухой биомассы. В этой фазе развития суданская трава значительно опережает кукурузу при одновременном высеве, растения почти одинаковы по высоте при подсеве по всходам кукурузы и заметно ниже при позднем сроке сева. Такая динамика накопления урожая сохраняется до укосной спелости.

, Таблица 1

Величина и структура урожая кукурузно-суданковой смеси при

разных сроках и нормах посева (ср. за 1983-1985 гг.)

Срок сева компонентов Нормы посева кукурузы (к) и суданской травы (с), млн./га Урожай зелцной массы, т/га

основной укос укос отавы в сумме за два укоса

общий в том числе

кукуруза суданская трава

1. Одновременный посев кукурузы и суданской травы 0.12К+1.5С 35,1 7,8 27,3 30,1 65,2

0,12К+2,0С 38,6 6,9 31,7 34,9 73,5

0,12К+2,5С 41,2 7,4 33,8 33,5 74,7

0,12К+3,0С 40,0 6,1 33,9 30,9 70,9

2. Посев суданской травы через 12-15 дней после сева кукурузы 0,12К+1,5С 40,2 12,6 27,6 33,6 73,8

0.12К+2.0С 44,3 13,0 31,8 35,4 79,7

0,12К+2,5С 48,8 13,6 35,2 33,2 82,0

0.12К+3.0С 49,1 12,3 36,8 31,6 80,7

3. Посев суданской травы через 22-24 дня после сева кукурузы 0,12К+1,5С 44,9 17,0 27,9 22,1 67,0

0,12К+2,0С 49,1 18,6 30,5 21,6 70,7

0.12К+2.5С 49,7 18,0 31,7 24,3 74,0

0,12К+3,0С 45,2 15,8 29,4 22,6 66,5

НСР05 (сроки посева)-2,84 т/га; НСР05 (нормы посева)-2,33 т/га. НСР05 для частных различий-3,47 т/га.

В соответствии с биологическими особенностями роста растений, темпами накопления урожая долевое участие компонентов в формировании урожая в зависимости от норм посева и сроков сева неодинаковое. Так, долевое участие кукурузы в урожае основного укоса при одновременном сроке сева в зависимости от нормы посева суданской травы составило 15,2-22,1%,при втором сроке-25,0-31,3%,при третьем сроке возросло до 34,9-37,9%. Разные сроки сева и нормы посева также неодинаково влияют на интенсивность отрастания отавы суданки, лучше отрастали растения при более ранних сроках сева, варианты 1 и 2.

Исходя из результатов исследований, можно делать следующие выводы: из изученных вариантов по срокам сева более предпочтительным является посев суданской травы через 12-15 дней по всходам кукурузы, допустим также одновременный посев обеих компонентов. При посеве раздельно (2 и 3 варианты) оптимальной нормой посева суданской травы является 2,5 млн./га, при одновременном посеве-2,0 млн. всхожих семян/га.

Высокой продуктивностью в ранневесенних посевах отличаются во все годы трёхкомпонентные смеси, состоящие из гороха, подсолнечника и ячменя или овса, которые являются также ценными предшественниками для поукосных посевов. Наши опыты показали, что для формирования урожая, им требуется 68-72 дня вегетации. За этот период сумма активных температур составляет 1232-1389°, а приход ФАР-6,29-6,88 ГДж/га. Динамика формирования урожая смеси определяется биологическими особенностями компонентов. В начале вегетации более высокими темпами роста обладает ячмень и поэтому в общей биомассе его участие составляет от 44 до 52%. Горох и подсолнечник развиваются слабее, их доля составляла 36-42 и 6-20% соответственно. В фазе трубкования биологическую основу урожая формирует ячмень или овес, удельный вес подсолнечника возрастает до 12-28%, а гороха снижается до 26-33%. На соотношение компонентов, динамику накопления урожая всех изученных культур наибольшее влияние оказывает уровень минерального питания. Так, в указанной смеси на неудобренных вариантах накапливалось в среднем за с утки-1,22 т/га зеленой массы, а при внесении расчетных доз возрастал до 1,88-2,14 т/га. При этом среднесуточный прирост сухой массы составлял на контроле -216 кг, а на удобренных вариантах 358-417 кг/га.

Биологической основой программирования урожая служит фотосинтетическая деятельность растений в посевах (ФДР). В связи с этим одной из главных задач наших исследований было дальнейшее изучение закономерностей и разработка научно обоснованных приемов управления ФДР для получения действительно воз-

можпых урожаев в природных условиях Нижнего Поволжья. К числу наиболее важных показателей ФДР, максимально определяющих величину продуктивности сельскохозяйственных культур, относятся площадь листовой поверхности и фотосинтетический потенциал посевов (А.А.Ничнпорович, 1956,1971,1988; Г.П.Устенко, 1963; Д. А. Алиев, 1974; Х.Т. Тооминг, 1977; В.С.Шевелуха, 1979; А.С.Образцов, 1985; В.И.Филин, 1987 и др.). Наши многолетние исследования по этому вопросу показали, что главными факторами, определяющими максимальную листовую поверхность и фотосинтетическую мощность посевов являются влагообеспеченность, минеральное питание и густота стеблестоя растений.

В этой связи, нами в поукосных посевах кукурузно-суданко-вой и кукурузно-сорговой смеси было изучено влияние разных режимов орошения на основные показатели ФДР на фоне Ш70Р90 Результаты, полученные в полевых опытах показали, что режим орошения как важнейший внешний фактор оказывает положительное влияние на формирование фотосинтетических показателей. Наиболее высокие их значения отмечены на вариантах с интенсивными поливами (75-80% НВ), примерно такие же параметры отмечены и при дифференцированном режиме орошения, минимальные значения отмечены при умеренном поливах (65-70% НВ).

Таблица 2

Влияние режимов орошения на фотосинтетические показа_гели посевов (полевые опыты 1989-1992 гг.)_

Режим орошения Урожай сухой биомассы, т/га Максимальная площадь листьев, Ц»,, тыс.м2/га ФП, млн.м2 дней/ га ЧПФ, г/м2. сутки Продукт, фотосинтеза на (ООО ед, Ф11, кг КНД ФАР О/

Кукуруза в смеси г. суданской травой 10,86 82,0 2,570 4,5 4,22 2,79

10,56 79,4 2,466 4,4 4,28 2,71

8,09 68,3 1,9)0 3,8 4,23 2,08

Кукуруза в смеси с сахарным сорго 11,13 77,5 2,430 4,4 4,58 2,68

10,66 74,0 2,315 4,2 4,60 2,57

8,45 62,6 1,905 3,6 4,43 2,04

Примечание: 1-интенсивный режим орошения-(75-80% НВ)

2-дифференцированный-(70-75-80% НВ)

3-умеренный-(65-70% НВ)

Полученные экспериментальные данные (1979-1995 гг.) позволяют сделать вывод, что в условиях оптимального увлажнения почвы (70-100% НВ), биологическая продуктивность однолетних кормовых культур в определяющей мере зависит от условий минерального питания. Наиболее сильное влияние на развитие фотосинтетического аппарата, продолжительность его работы оказывают

азотные я полные удобрения в расчётных дозах.

Комплексная оптимизация водного и пищевого режимов почвы обеспечивает увеличение максимальных значений листового индекса агрофитоценозов ячменя или овса с горохом и подсолнечником в 1,53-1,81 раза, кукурузно-соевой смеси в 1,58-1,80, озимой ржи в 1,61-1,84,кукурузы в смеси с суданской травой в 1,77-2,00, кукурузы с сахарным сорго в 1,60-1,89 раза и возрастание фотосинтетического потенциала (ФП) посевов соответственно в 1,81 1,77 1,93 1,77 и 1,75 раза.

Влияние удобрений на ФДР в посевах

Таблица 3

Лозы удобрений Урожай сухой биомассы, т/га Максимальная площадь листьев, тыс.м2/га ФП, млн.м2 дней/га ЧПФ, г/м2 в сутки КПД ФАР, %

1. овсс + ГО] jox + подсолнечник (1979-1981 гг.)

без удобрений 7,0 45,0 1,489 4,7 1.72

NmsPttKsn 19,9 69,0 2,328 4,7 2,80

NlfioPRoKl2l> 12,0 71,9 2,390 5,0 3,10

N2isPiosKiKrt 13,4 81,6 2,697 5,0 3,40

2 .к укуруза+соя( 1979-1981 гг. )

без удобрений 5,9 40,3 1,671 3,6 1,50

NroP/mKh) 10,2 63,7 2,565 4,0 2,60

Nio^PS'iKSO 10,9 65,4 2,764 3,9 2,80

Nl3oP7nKi(xl 12,7 72,5 2,952 4,3 3.30

З.кукур} гза+подсолнечник( 1992-1994гг. )

без удобрений 5,4 34,4 1,170 3,6 1,40

NfloPsoKw 8,34 59,6 1,610 4,0 2,21

NiosPfiiKso 9,10 60,3 1,733 3,9 2,69

Ni2oPaoKen 10,25 64,5 1,881 4,3 3,03

В результате проведенных исследований с однолетними кормовыми культурами и различными смесями (А.Ф.Иваноп. Н.Б.Помпаев 1981, А.М.Гаврилов, В.И.Филин, М.М.Оконов 1983, А.М.Гаврилов, В.И.Филип, С.В.Казаченко, 1989), установлено, что максимальная площадь листьев (L„ax) наиболее тесно коррелирует с ФП посевов.

Величины коэффициентов корреляция между этими показателями варьируют от 0,947 до 0,995, что позволило вывести уравнения регрессии для расчета ФП по данным фактической площади листьев.

Также установлено, что величины L,^ и ФП посевов с высокой вероятностью (0,90-0,96) коррелируют с уровнем урожайности. На основании выполненных исследований и корреляционно-регрессионного анализа получены уравнения, раскрывающие мате-

матическую зависимость урожая сухой массы от и ФП посе-

вов однолетних кормовых культур.

Таблица 4

Зависимость урожая сухой биомассы (У, т/га) от фотосин-тетпческого потенциала (ФП) посевов однолетних кормовых куль-

тур (данные В.И.Филина, М.М.Оконова, 1982-1995 гг)

Культуры ФП млн.м2. дней/га Коэффициент корреляции Уравнение регрессии

Ячмень+горох+иод-солнечник 1,42-3,38 0,958±0,108 У=0,388+4,698х

Кукуруза+соя 1,62-3,67 0,959+0,107 У=-0,699+4,029х

Кухуруза+суданс-кая трава 1,45-2,57 0,953±0,063 У=2,277+3,890х

Кукуруза+сорго 1,57-2,43 0,93610,029 У=2,430+2,902х

Озимая рожь 0,95-2,17 0,942±0,069 У=0,434+1,135х

Суданская трава 0,61-2,66 0,947±0,015 У=0,730+2,;«9х

Кукуруза 1,69-3,38 0,90310,036 У=3,896+5,349х

Прогнозирование урожаев по предложенным уравнениям регрессии обеспечивало достаточно хорошее совпадение планируемых и фактических величин урожая (>85-90%).

Таким образом, на основании полученных в опытах данных и результатов математической обработки можно утверждать, что целенаправленным регулированием условий водного и питательного режимов почвы, структуры агрофитощшозов можно обеспечить эффективное управление ФДР в посевах и получать высокие урожаи кормовых культур в агроклиматических условиях Нижнего Поволжья.

Оптимизация водного режима почвы при программировании урожая однолетних кормовых культур

В Нижнем Поволжье регулярное орошение земель обеспечивает высокую эффективность агротехнических мероприятий и является одним из мощных факторов интенсификации аграрного производства.

В орошаемом земледелии поливная вода - один из главных ресурсов и поэтому оптимальное её нормирование имеет исключительно важное практическое значение.

Анализ имеющихся литературных источников посвященных вопросам оптимизации режимов орошения однолетних кормовых культур и различных смесей в основных и промежуточных посевах свидетельствует, что они по зонам орошаемого земледелия страны проработаны еще недостаточно. Мало изучены приемы оптимального регулирования водного режима почвы при выращивании двух и

трех урожаев в год однолетних кормовых культур применительно к условиям сухостепной и полупустынной зон Нижнего Поволжья. В этой связи, нами была поставлена задача изучить в научно обосновать основные принципы орошения однолетних кормовых культур в интенсивном орошаемом земледелии. Для этого в полевых опытах изучались разные варианты режимов орошения с целью определения оптимальных поливных и оросительных норм, установления количественных параметров суммарного и среднесуточного водопотребления.

В программированных посевах изучена эффективность использования водных ресурсов при разных уровнях увлажнения почвы, разработаны бнолого-математнческие модели прогнозирования водопотребления, алгоритмы оперативного управления водным режимом зональных почв в тесной увязке с условиями минерального питания. В практике орошаемого земледелия крайне важным является правильное установление нижней границы оптимальной влажности почвы. Многолетними исследованиями ВНИИОЗ (И.П.Кружилин, М.С.Филимонов, А.Г.Болотин и др), Волгоградской ГСХА (М.Н.Багров, М.С.Григоров и др.) и других научных учреждений региона установлено, что при поливах дождеванием для формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур на средне и тяжело-суглинистых светло-каштановых почвах необходимо поддерживать предполивную влажность активного слоя (0,6-0,8 м) в пределах 70-80% НВ.

Также установлено, что при точном установлении научно обоснованных режимов орошения с увлажнением почвы 70-100% НВ интенсивность аэрации вполне достаточна для нормального роста корневых систем и формирования максимальных урожаев всех изученных однолетних кормовых культур (В.И.Филин, 1987). Режим орошения полевых культур необходимо максимально согласовывать с биологическими особенностями вегетирующих посевов. Многолетний опьгг выращивания однолетних кормовых культур (кукуруза, суданская трава, сорго, озимая рожь и др.) показывает, что ростовые процессы и накопление урожая проходит невысокими темпами до вступления растений в фазу трубкования (стеблевания), которая длится примерно 25-32 дня. Формирование урожая наиболее высокими темпами происходит в последующие 30-35 дней до наступления укосной спелости. Это позволяет дифференцировать режим поливов согласно фаз роста и развития растений.

Проведенные нами исследования (1989-1995 гг.) и полученные данные свидетельствуют, что в посевах однолетних кормовых культур и их смесей, включающих преимущественно злаки, можно без существенного ущерба процессу накопления урожая дифференцировать режим орошения по схеме 70-(75-80)% НВ.

Важным показателем, отражающим условия влагообеспеченно-

ста посевов, является суммарное водопотребление, которое позволяет установить общую потребность во влаге за вегетацию посевов и по межфазным периодам. Как показывают расчеты по суммарному водопотреблению для ранневесенних, поукосных и озимых промежуточных посевов в многолетнем периоде, его значение является довольно устойчивой величиной, если кормовые культуры выращиваются по однотипной технологии. В зависимости от разных погодных условий в период вегетации количественные значения эвапотранспирации по всем изученным культурам изменяются в пределах 2592-4703 м3/га. Величина суммарного водопогребления зависит главным образом от режимов орошения, поскольку в структуре водопогребления однолетних кормовых культур оросительная вода доминирует и составляет от 44,7 до 75,7%. На долю атмосферных осадков приходится 19,4-33,7%, долевое участие почвенных влагозапаСов не превышает 7,0-11,4%,за исключением озимой ржн-21,$%. Наибольшая оросительная норма, а значит и суммарное водоцотребление по всем культурам и во все годы наблюдается при интенсивном режиме орошения (75-80% НВ),минимальная при умеренном (65-70% НВ). При использовании дифференцированного режима орошения 70-(75-80%НВ) в сравнении с интенсивным отмечено снижение оросительной нормы на 183-300 м3/га, а эвапотранспирации посевов на 139-368 м3/га. Для более точной характеристики водопотребления однолетних кормовых культур, наряду с установлением величины суммарного водопотребления за вегетацию, необходимо иметь достоверные данные раскрывающие механизм потребления влаги по межфазным периодам. При этом особо важно знать те периоды, когда вегетирующие посевы наиболее чувствительны к недостатку влаги.

Как правило, это приходится на те периоды, когда наиболее интенсивно нарастает надземная биомасса. Так, в посевах подсолнечника с горохом и ячменем (овсом) максимальный расход влаги приходится на фазу трубкования ячменя или овса, бутонизацию гороха и в среднем за годы опытов составил 1780 м3/га (46,5%) при среднесуточном водопотреблении-75 м3/га, а в среднем за вегетацию 37,0 м3/га в сутки. Примерно такая же закономерность в динамике водопотребления по межфазвым периодам наблюдается в посевах используемых для получения трех урожаев в год. Промежуточный посев озимой ржи до прекращения осенней вегетации расходует Небольшое количество влаги, в среднем за три года она составила 759 м3/га или 14,4 м3/га в сутки. От начала весеннего отрастания до выхода в трубку было израсходовано 22% влаги, а в фазе наиболее интенсивного роста (трубкование-начало колошения)- 48,7%, то есть потребность во влаге увеличилась более чем в два раза. При этом среднесуточное водопотребление на этот период составило-50,8 м3/га, а в среднем за вегетацию-27,8 м3/га.

Таблица 5

Суммарное водопотребление и его слагаемые в зависимости от режимов орошения, мэ/га_

Культуры Режим орошения, % НВ Оросительная норма Осадки Использованные влагозапа-сы почвы Суммарное водопотребление

Озимая рожь (19791981) (1989-1991) 75-80 993 992 615 2601

75-80 1158 879 555 2592

Кукуруза в смеси с суданской травой (1979-1981) (1989-1991) 75-80 3020 583 369 3972

75-80 2600 835 299 3734

70-(75-80) 2417 835 343 3595

65-70 2115 835 363 3313

Кукуруза в смеси с сорго (1990-1992) 75-80 2975 733 254 3963

70475-80) 2683 733 236 3652

65-70 2467 733 165 3365

Отава суданской травы (1989-1991) 75-80 1750 582 297 2629

Ячмень в смссн с подсолнечником и горохом (1993-1994) 75-80 3012 832 287 3907

70475-80) 27-25 832 349 3907

65-70 2275 832 400 3507

Кукуруза в смеси с соей (1979-1981) 75-80 3147 830 532 4509

Кукуруза (1992-1995) 75-80 3412 911 380 4703

70-(75-80) 3112 911 380 4333

65-70 2537 911 376 3825

Многолетние полевые опыты показали, что летние поукосные посевы кукурузы в смеси с суданской травой, кукурузы с сахарным сорго отличаются повышенной потребностью во влаге, поскольку их вегетация проходит в самые жаркие месяцы и указанные смеси отличаются высокими темпами формирования урожая. Так, суммарное водопотребление кукурузно-суданковой смеси составляло по годам от 3218 до 4249 м3/га, из которого на период посев-кущение суданской травы приходилось в среднем 1628 м3/га (43,6%), трубкование-начало выметывания-2106 м3/гя. Ежесуточный расход влаги по межфазным периодам возрастал от 28,0 (посев -всходы) до 78,4 м3/га в период максимального развития посевов.

В посевах кукурузы на силос суммарное и среднесуточное водопотребление складывается несколько иначе. Связано это, в первую очередь, с более продолжительным периодом вегетации, меньшей плотностью растений на единицу площади, чем в смешанных посевах. За годы проведения опытов (1992-1995 г.г.) суммарное

водопотребление при режиме орошения 75-80% НВ составило -4703 м3/га, а при дифференцированном 70-(73-80% НВ)-4333 м3/га. Наибольшая потребность во влаге отмечается с момента стеблевания растений до цветения початка. Среднесуточное водопо-требление резко возрастает с фазы 12-14 листьев, когда за каждые сутки используется 58,6 м3/га, достигает максимума в период выметывания метелки-68,9 м3/га, а за вегетационный период состав-ляет-54,5 м3/га. Следует также отметить, что с момента появления всходов до стеблевания проходит почти месяц вегетации растений и за это время затрачивается на развитие надземной части всего 15,8% почвенной влаги от общего водопотребления, а среднесуточная потребность составляет всего 37,3 м3/га. В последующие периоды потребность во влаге возрастает в 1,5-2,0 раза. Следовательно до фазы 9-10 листьев кукурузы вполне допустимо в посевах поддержание нижнего порога влажности почвы на уровне 70% НВ, а в последующие фазы не ниже 75-80% НВ.

В практике орошаемого земледелия очень важным показателем эффективности использования водных ресурсов является коэффициент водопотребления. В наших одно- и двухфакторных полевых опытах получены многолетние данные согласованно подтверждающие вывод о том, что общий расход влаги на единицу урожая с повышением продуктивности посевов снижается. При поливах продуктивность посевов зависит от уровня водного режима, а в границах оптимальной влажности почвы в определяющей мере от условий минерального питания. Наши данные показывают, что применение удобрений в расчетных дозах способствует снижению коэффициентов водопотребления по отношению к неудобренным вариантам в два и более раза.

Математическая обработка экспериментальных данных полученных в 1979-1995 гг. методами корреляционного и регрессионного анализов позволила получить уравнения, отражающие эти зависимости (таблица 6).

Полученные уравнения регрессии отражают положительную связь коэффициентов водопотребления с режимом орошения и сильно выраженную степень обратной корреляции с расчетными дозами минеральных удобрений. Проверка полученных формул показала достаточно хорошую сходимость фактических и расчетных значений коэффициентов водопотребления, расхождения между ними не превышали ±10%.

В Нижнем Поволжье накоплен значительный экспериментальный материал по разработке и совершенствованию расчетных методов прогнозирования суммарного водопотребления в посёвах многих орошаемых культур. Однако, в большинстве случаев они установлены для агроклиматических условий Волго-Донского междуречья. Следовательно, беря их за основу, нужно уточнять и ус-

- ífl.

танавливать биологические коэффициенты для других природных зон Нижнего Поволжья. В своих исследованиях мы использовали четыре разных метода: водный баланс в качестве контроля, нормированных коэффициентов водопотребления, биоклиматический (КО и биофизический (КЮ.

Таблица 6

Формулы прогнозирования коэффициентов водопотребления (Кв) в зависимости от режимов орошения _(х!) и расчетных доз удобрений (х2)__

Культуры Параметры планируемого урожая, т/га Коэффициент корреляции, (г) Уравнения регрессии

Ячмень в смеси с горохом и подсолнечником 40-60 0,907 К»=4,43х,-17,9x2+137

Кукуруза в смеси с подсолнечником 30-60 0,890 К„=5,98х,-17,6x2+132

Кукуруза в смеси с сорго 40-60 0,896 K„=9,89xi -29,Зх-;+165

Кукуруза в смеси с суданской травой 40-60 0,910 K„=8P2lxi-30,4x2+154

Кукуруза в смеси с соей 50-70 0,855 К„=-24,9x2+132

Кукуруза 50-80 0,891 К„=5,11хг14,2х2+108

Озимая рожь 30-50 0,971 К„=-21, Зхз+129

Суданская трава 30-50 0,860 K„=-39,8x-j+l6S

В целях оперативного управления водным режимом почвы нами на основе осредненных за несколько лет экспериментальных данных получены биологические коэффициенты суммарного испарения совмещенные со шкалой биологического времени вегетации всех изученных культур, в качестве которой использована нарастающая сумма среднесуточных температур воздуха. Средние за вегетацию биологические коэффициенты суммарного испарения посевов кормовых культур и формулы прогнозирования водопотребления имеют следующий вид: для ячменя+гороха+подсолнечника -Е,=0,2832д и Е<1=0,426£с1; для кукурузы в смеси с соей -Е,=0,27и Еа=0,424£<1; для кукурузы с подсолнечником -Е,=0,261111 и Е<,=0,3971<1; для озимой ржи - Е,=0,225В и Е<!=0,3981]{1; для кукурузы в смеси с суданской травой Е(=0,27021 и Е<,=0,40Цс1; для кукурузы в смеси с сахарным сорго - Е1=0,27611 и Е„=0,3651а.

Определение коэффициентов испарения в целом за вегетацию позволяет прогнозировать только величину эвапотранспирации и оросительной нормы. Поэтому нами установлены биологические кривые испарения по межфазным периодам. Поскольку при прогнозировании дефицита водного баланса и назначении сроков поли-

ва наилучшие во многих исследованиях результаты имел биоклиматический метод с применением Ю, нами на основе биологических кривых модулей испарения влаги в расчете на 1°С потребных температурных ресурсов для прохождения фаз роста и развития растений составлены 6 комплексных биолого-математических моделей для управления водным режимом почвы з процессе формирования планируемых урожаев однолетних кормовых культур.

Проведенные исследования позволили нам уточнить, а в отдельных случаях впервые установить зональные коэффициенты биологической кривой суммарного испарения посевов выращиваемых с целью получения двух-трех урожаев в год. В программированных посевах температурные коэффициенты испарения обладают вполне приемлемыми для практических целей устойчивостью их значений (±10- 15%) с вероятностью-0,85-0,90.

Также важное научно-практическое значение имеют уточненные нормированные коэффициенты водопотребления, дифференцированные в зависимости от разных условий водного и питательного режимов почвы, уровня программируемой урожайности.

V

Питательный режим почвы и приемы регулирования минерального питания

Основой интенсивного земледелия в Нижнем Поволжье является эффективное сочетание орошения и применение удобрений. Только при правильном взаимодействии удобрений и режимов орошения возможно получение высоких урожаев и хорошая окупаемость, как вносимых туков, так и оросительной воды. Вместе с тем, для созданий оптимальных условий минерального питания растений, необходимо знать не только общую потребность посевов в элементах питания, а важно установить динамику их потребления по межфазным периодам.

Вопросы изучения питательного режима почвы под разными культурами применительно к условиям орошаемого земледелия Поволжья наиболее обстоятельно изучены и освещены в работах А.С.Радова, Е.И.Столыпина, 1978; В.Д.Голубева, 1987; И.В.Пус-тового, 1974; В.И.Филина, 1976, 1979, 1987; В.И.Пожилова, 1980, 1988; П.М.Фокеева, 1982; В.Г.Бокарева, 1988 и др.

Вместе с тем питательный режим светло-каштановых солонцеватых и бурых почв изучен еще недостаточно, особенно при возделывании однолетних кормовых культур с целью получения двух-трех урожаев в год. В результате наших длительных опытов (1979-1996 гг.) выявлены закономерности сезонной динамики нитратного и аммонийного азота, подвижных форм фосфора и обменного калия, количественно оценены изменения их содержания в

почвенном профиле при применении расчетных доз удобрений. Также установлено потребление элементов питания растениями при применении возрастающих доз ЫРК, разных режимов орошения, других агротехнических приемов. На этой основе предложены индексы оптимальной обеспеченности почвы макроэлементами и основные принципы регулирования минерального питания однолетних кормовых культур в основных и повторных посевах.

Анализ полученных данных показывает, что на светло-капгга-новых карбонатных почвах Волго-Донского Междуречья, солонцеватых светло-каштановых почвах центральной части Калмыкии меньше всего нитратного (ЫОз-) и аммонийного (ЫН4+) азота содержится на неудобренных вариантах и на вариантах с фосфорно-калийными удобрениями. Внесение расчетных доз удобрений под однолетние кормовые посевы обеспечивает существенное повышение содержания минерального азота и подвижного фосфора в почве: нитратного в 2,0-2,6 раза, аммонийного в 1,7-2,1, подвижного фосфора в 1,3-1,8 раза, а концентрация обменного калия при этом изменяется мало. Максимальная концентрация минеральных форм азота и подвижного калия в посевах всех культур отмечается в начале вегетации (всхо-ды-кущение), а затем по мере роста растений содержание элементов питания в почве существенно снижается и минимальной бывает в фазе трубкования (стеблевания) - начало колошения (выметывания).

При этом существующее различие в содержании минерального азота между контролем и удобренными вариантами несколько уменьшается, но все же остается достаточно заметным, что свидетельствует об улучшении азотного питания растений.

В Нижнем Поволжье светло-каштановые почвы разной степени солонцеватости в большинстве своём имеют низкую обеспеченность подвижным фосфором (15-20 мг/кг), и лишь на небольшой части средне обеспечены этим элементом (>25 мг/кг). В этой связи при повышении уровня почвенного плодородия за максимальную концентрацию содержания подвижного фосфора в почве следует считать такую, которая обеспечивает получение действительно возможного урожая (ДВУ) конкретной культуры, сорта или гибрида. Для зон сухой степи и полупустыни в интенсивном орошаемом земледелии оптимальное содержание подвижных фосфатов в пахотном слое светло-каштановых и бурых почв может быть на уровне 40-50 мг/кг, которых достаточно для получения высоких запрограммированных урожаев, аккумулирующих 3,0- 4,0 приходящей ФАР. В этих условиях, получая запланированные урожаи можно стабилизировать почвенное плодородие, внося фосфорные удобрения в дозах, соответствующих выносу этого элемента. Содержание обменного калия в почве достаточно высокое во все сроки вегетации посевов и внесение калийных удобрений в расчетных дозах малоэффективно.

В процессе проведения исследований нами ставилась задача

также определить оптимальные значения химического состава (стандарты) целых растений, характеризующие нормальные условия питания с количественной (относительное содержание элемента) и качественной (соотношение между элементами) сторон на разных фазах развития посевов. Анализ полученных данных свидетельствует, что процентное содержание макроэлементов в растениях не является постоянным и претерпевает определенные изменения в их онтогенезе и хорошо согласуется с динамикой питательного режима почвы. Внесение расчетных доз полного удобрения обеспечивает у всех изученных культур более высокое содержание элементов питания, чем на неудобренном контроле и наибольшая разница отмечается в начале вегетации. Применение азотно-фосфорного и полного минерального удобрения, обеспечивая значительный рост урожая, вызывало существенное увеличение размеров потребления питательных веществ. Безусловно величина выноса питательных веществ определяется главным образом фактическим урожаем, биологическими особенностями культур. При применении расчетных доз минеральных удобрений под программируемые урожаи вынос элементов питания возрастает в несколько раз. Так, при двух урожаях вынос по азоту возрос в 2,87 раза, по фосфору в 2,18 раза, а при трех урожаях соответственно в 4,25 и 2,93 раза, при этом дефицит азота без применения удобрений в системе двух-трех урожаев в год составил 136-140 кг, по фосфору 72-75 кг.

Изучив динамику питательных веществ в почве и растениях на разных уровнях минерального питания нами выполнены расчеты по балансу элементов питания в светло-каштановых почвах при выращивании двух-трех урожаев в год (табл.7). Расчет баланса питательных веществ в конкретных почвенно-климатических и хозяйственных условиях имеет большое научно-практическое значение не только для обоснования необходимых ресурсов удобрений, но и для поддержания почвенного плодородия на достаточно высоком уровне.

Количественные показатели баланса питательных элементов при достигнутом уровне продуктивности агрофитоценозов в конкрентых почвенно-климатических условиях являются объективным критерием (нормативом) степени соответствия применяемых доз удобрений планируемым уровням урожая, служат одним из главных прогнозно-экологических параметров интенсивных технологий. В наших расчетах интенсивность баланса по азоту при применении удобрений составила 65-86%, по фосфору 76-129%, по калию 40-50%. В целом полученные количественные выражения баланса питательных веществ указывают на приемлемость используемых доз удобрений и соответствуют основным принципам оптимизации питательного режима зональных почв и условий минерального питания выращиваемых однолетних кормовых культур.

В результате проведенных в 1979-1995 гг. исследований на

орошаемых полях Волгоградской области и Республики Калмыкия и выявленных закономерностей нами, разработаны индексы обеспеченности почвы макроэлементами для программированного возделывания однолетних кормовых культур.

Таблица 8

Индексы для диагностики условий минерального питания _посевов однолетних кормовых кульгур_

Культуры Оптимальное содержание азота и фосфора при формировании урожаев, мг/кг

ДВУ 0,75 ДВУ 0,5 ДВУ

N р2о., N Р205

Озимые промежуточные: озимая рожь, тритикале; Ранневесенние посевы: ячмень+горох; ячмепь или овёс+горох+подсол-нечник; кукуруза на корм. 40-42 28-30 42-45 32-35 20-22 40-45 35-38 1£Ь2Й 12-15 22-26

Поукосные и пожнивные посевы: кукуруза, суданская трава, сорго, пайза в чистых посевах и в смеси; озимый и яровой рапс; горох + подсолнечник. 32-35 28-30 45-48 40-45 2^22 20-22 38-42 32-35 15-18 12-15 20-25 20-22

Примечание: ДВУ-действигельно возможный урожай в Нижнем Поволжье; в числителе-содержание (М-МН^И-ЫОз") в слое почвы 0-50 см и подвижного фосфора по Мачигину в пахотном слое почвы (0-25см) перед посевом; в знаменателе в среднем за вегетацию.

В условиях перехода к рыночной экономике и существующем диспаритете цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию применение удобрений требует немалых материальных затрат, а без их внесения в почву нет прогрессивного роста урожайности сельскохозяйственных культур, улучшения почвенного плодородия. В этих условиях при разработке системы удобрений необходимо устанавливать границы минимально необходимого и максимально целесообразного содержания в почве питательных веществ. Урожаи, как известно, не находятся в прямой линейной зависимости от наличия в почве элементов питания. Как правило, урожаи от удобрений значительно возрастают при низкой обеспеченности почвы азотом и фосфором. С увеличением их содержания в почве рост продуктивности сельскохозяйственных культур постепенно замедляется и наступает момент, когда их применение становится экономически неоправданным.

Таблица 7

Потребление и вынос питательных веществ при двух-трех урожаях в год, баланс ИРК в светло-каштановых почвах

Варианту Биологическое потребление, кг/га в том числе Баланс питательных веществ, прибыль (+) убыль (-) Интенсивность баланса, %

содержание в 110-укосных и корневых остатках хоз. вынос с урожаем, кг/га

N I Р,Оя | К20 N | Р,05 | К20 N | Р,0, | К,О N | Р,0, | К,О N I Р,0< I К,О

два урожая

без удобрений 178 93 250 38 18 30 140 75 220 -140 -75 -220 - - -

Р1З4К200 181 128 270 40 23 36 141 105 234 -141 30 -34 - 135 85,8

^жРочКып 368 170 437 82 39 66 266 131 371 -81 -36 -231 69.5 129 37.3

ИгкяР^Кзпо 431 188 480 87 44 71 344 144 409 -79 -9 -209 77.0 72.6 48.9

N34sP17.sK, к() 496 213 541 94 49 78 402 164 463 -57 11 -203 85.8 107 56.2

три урожая

без удобрений 187 100 127 51 28 43 136 72 84 -136 -72 -84 - - -

Р1КпК7лп 214 112 253 69 33 51 145 79 202 -145 -81 38 - 202 119

^275 Р12оК 1КО 515 197 511 95 39 77 420 158 434 -145 -38 -254 65.5 75.9 41.5

599 230 586 107 43 86 492 187 500 -127 -27 -260 74.2 85.6 48.0

Км.чРгояКям 709 267 665 131 56 97 578 211 568 -123 -И -268 78.7 94.8 52.8

На основании многолетних исследований мы пришли к выводу, что нижняя граница содержания подвижного фосфора должна поддерживаться применением удобрений не ниже 25-30 мг/кг, минеральных форм азота (№КН4++Ы-К03-)-15-20 мг/кг почвы. Для полной реализации ДВУ однолетних кормовых культур, что способствует суммарной продуктивности за два-три урожая-150-160 т/га зеленой массы необходимо иметь в почве к началу вегетации 40-42 мг/кг азота (Ы-ЫН^+Ы-ЫОз"), а подвижного фосфора - 4550 мг/кг почвы.

Многолетние исследования по изучению питательного режима светло-каштановой почвы, содержания и потребления элементов питания в программированных посевах однолетних кормовых культур, выполненные в 1976-1985 годах в Волго-Донском междуречье, а также в 1989-1995 годах в Прикаспийской низменности (В.И.Филин, М.М.Оконов, 1996) позволили установить уточненные нормативы выноса из почвы питательных веществ на единицу основной продукции (таблица 9).

Таблица 9

Нормативы выноса из почвы питательных веществ однолетними кормовыми культурами в орошаемом земледелии

Нижнего Поволжья.

Культуры Основная продукция Параметры планируемой урожайности, т/га Вынос элементов питания, кг/т

N P2Os К20

Ячмень в смеси с горохом и подсолнечником зелёная масса 80% влажности 30-70 3,0 1,3 3,5

Кукуруза в смеси с сосй зелёная масса 80% влажности 30-70 2,5 1,25 3,0

Кукуруза в смеск с суданской травой зелёная масса 80% влажности 30-70 3,3 1,3 3,6

Кукуруза в смсси с сорго зелёная масса 80% влажности 30-70 3,2 1.2 3,5

Кукуруза в смсси с подсолнечником зелёная масса 80% влажности 30-70 3,2 1,3 3,4

Кукуруза на силос зелёная масса 70% влажности 35-70 3,4 1,2 3,5

Озимая рожь зелёная масса 80% влажности 25-50 3,6 1,3 3,7

Суданская трава зелёная масса 80% влажности 25-50 2,8 1,3 3,0

Рапс зелёная масса 85% влажности 25-50 4,0 1,2 4,5

Для окультуривания светло-каштановых и бурых почв, получения высоких урожаев однолетних кормовых культур необходимо

прежде всего оптимизировать азотный режим почвы применением органических и минеральных удобрений, расширением посевов бобовых трав, бобово-злаковой травосмесей, обеспечить поддержание бездефицитного баланса азота в севооборотах. Для расширенного воспроизводства почвенного плодородия следует применением удобрений полностью компенсировать вынос фосфора урожаями и постепенно довести его концентрацию в почве до оптимального уровня. Учитывая высокую обеспеченность зональных пота калием можно ограничиться частичным возмещением выноса этого элемента на уровне 40-45%.

При установлении доз минеральных удобрений по выносу ЫРК урожаями, по методике В.И.Филина (1976), следует применять коэффициенты дифференцированного возмещения элементов питания в почву.

Для этого, нормативный вынос каждого элемента питания (Вн)умножают на величину планируемого урожая (Уп) и получают дозы удобрений: Нмрк=Вн*Уп. По агрохимическим картограммам устанавливают степень обеспеченности почвы фосфором и калием на конкретном поле. В зависимости от уровня содержания этих элементов питания в почве, исходные дозы удобрений корректируют, используя специальную шкалу коэффициентов возмещения. Нраг.ч=Нкрк*К1а

На зональных светло-каштановых и бурых почвах при очень низкой (10-15 мг/кг) обеспеченности подвижным фосфором рекомендуется применять коэффициент возмещения Р205-1.50, при низком (15-30 мг)-1,25 и при среднем (30-45 мг/кг) эквивалентно выносу- с коэффициентом-1,0. Исходную дозу азотных удобрений корректируют в зависимости от предшественника, степени окультуренноста почвы, уровня планируемой урожайности.

Влияние режимов орошения и расчетных доз удобрений на продуктивность посевов и качество корма

Непременным условием получения высоких урожаев кормовых культур в Нижнем Поволжье является создание оптимальных условий влагообеспеченности и минерального питания. Комплексная оптимизация этих двух главнейших факторов позволяет значительно увеличивать рост урожайности орошаемых культур, улучшать качество получаемой продукции и почвенное плодородие. Установлено, что максимальной продуктивности соответствующей действительно возможной урожайности (ДВУ) кормовые посевы достигают, если пред-поливная влажность почвы своевременными поливами поддерживается не ниже 75-80% НВ. При выращивании средних и выше средних

уровней урожаев (0,50-0,75 ДВУ) вполне приемлемо применение дифференцированных режимов орошения по схеме 70-(75-80%) НВ.

Для формирования высокопродуктивных посевов при бездефицитном балансе азота в почве и положительном для фосфора обязательно внесение расчетных доз минеральных удобрений под программируемые урожаи. Многолетние полевые опыты показали, что на светло-каштановых почвах разной степени солонцеватости наибольший прирост урожая однолетних кормовых культур и различных смесей обеспечивается при оптимизации прежде всего азотного питания. Применение фосфорно-калийных удобрений не оказывает • столь заметного влияния на величину урожая. По обобщенным данным наших опьггов, на вариантах без удобрений было получено при режиме орошения 65-70% НВ-42,6 т/га, при 75-80% НВ-54,6 т/га зеленой массы при двух урожаях, а при трех урожаях с режимом орошения (75-80% НВ)-57,4 т/га. Наиболее высокая продуктивность посевов достигается при применении расчетных доз полного минерального и азотно-фосфорного удобрений.

Применение удобрений в расчетных дозах при двух урожаях обеспечило значительный рост урожайности по отношению к неудобренному контролю, составив от 7,8-11,0 до 27,3-27,9 т/га зеленой массы. При внесении возрастающих доз удобрений на всех вариантах с интенсивным и дифференцированным режимами орошения, в отлп-чие от умеренного получены достоверные прибавки урожая.

Таблица 10

Влияние режимов орошения и расчетных доз удобрений на формирование двух урожаев в год зеленой массы, т/га (ср. 1993-1995 г.г.)

Ячмень в смсси с горохом и подсол- Кукуруза в смеси с подсолнечником

нечником (первый урожай) (второй урожай)

Доза Режим орошения, % ИВ Доза Режим орошения , % НВ

удобрений 75-80 70- 65-70 удобрений 75-80 70- 6.1-70

(В) 75-80 (В) 75-80

Без удобре- 25,6 24,9 21,3 Без удобре- 29,0 27,8 21.3

ний нии

КтоРкЛи 33,6 34,0 30,5 МиРиКю 36,8 38,8 33,2

44,9 42,2 36,9 Ик^Р^К» 45,6 44,6 37,1

ЯноРмК™ 46,9 45,1 38,5 1^|2оР»оК«о 52,9 51,9 40,0

ИцоРмК« 49,6 47,4 40,8 ИЩРЮК^О 56,3 55,7 41,3

НСР05 - для с >актора А НСР05 - Для фактора А - 1.93 т/га

(режим орошения) - 1.59 т/га

НСРоз - для фактора В НСРоз - для фактора В - 2.50 т/га

(дозы удобрепий) - 2.07 т/га

НСР05 - для сравнения НСР05 - для сравнения

частных различив - 3,21 т/га частных различий - 4,10 т/га

Такие же закономерности в формировании урожая получены и для поукосных посевов кукурузно-судашсовой, кукурузно-сорговой смесей, выращиваемых в системе трех урожаев, которые высевались после уборки озимой ржи, а также в чистых посевах кукурузы (табл. 11).

В наших полевых опытах была также изучена продуктивность силосной кукурузы при разных режимах орошения (без орошсния;75-80% НВ;70-(75-80)% НВ и 65-70% НВ) к расчетных доаах азотно-фосфорных удобрений (без удобрений,N90;Н^зоМаоРдо " N225^1 ш)- В естественных условиях выращивания - без поливов и без удобрений получено только 13,7 т/га надземной массы; при поддержании полипами влажности почвы на уровне (65-70% НВ) урожайность возросла на удобренных вариантах до 35,4 - 51,6 т/га, при интенсивном режиме орошения - до 46,1-69,5 т/га, а при дифференцированном - до 46,067,8 т/га зеленой массы. По результатам исследований выполнены дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализы данных, которые позволили установить взаимосвязь урожайности с водным режимом почвы и минеральным питанием. Полученные коэффициенты парной корреляции оказались достаточно высокими (г=0,849-0,998), что позволило вывести формулы урожая.

Таблица 11

Влияние режимов орошения и расчетных доз удобрений на урожай зеленой массы поукосных культур, т/га

Доза удобрений (В) Кукуруза в смеси с суданской травой (1989-1991 гг.) Кукуруза в смеси с сорго (1990-1992 гг.)

режим орошения (А), % НВ

75-80 70-(75-80) 65-70 75-80 70-С75-80) 65-70

без удобрении 21,5 19,2 18,8 22,9 20,7 19,3

М100Р« 37,1 35,0 27,8 33,6 34,5 28,3

М^Рг,-; 42,6 40,7 31,6 38,3 39,2 33,7

47,8 46,5 33,6 45,4 43,7 35,5

НСР05 - для фактора А-2.08 т/га НСР05 - для фактора В-2.40 т/га НСР05 - для частных различий-3.31 т/га НСР(б -для фактора А-2.34 т/га НСРоз -для фактора В-3.10 т/га НСРоч -для частных различий -3.47 т/га

В однофакторных полевых опытах установлена зависимость от расчетных доз удобрений (хг), в двухфакторных также от режимов влажности почвы Сх|). Уравнения линейной регрессии показывают, что урожайность однолетних кормовых культур в значительной степени зависит от уровня минерального питания и меньше от водного режима почвы (табл. 12).

Таблица 12

Взаимосвязь урожайности (У) однолетних кормовых культур с режимом орошения (х}) и дозами минеральных удобрений (хг) при программировании урожая в Нижнем Поволжье

Культуры Зона возделывания Параметры план, урож. т/га Режим орошения % HB Доза удобрений Коэффициент корреляции Уравнения линейной регрессия

Озимая рожь ВолгоДонское междуречье 40.0-60.0 75-80 Nj 25-205 Р«-100 Kfio-ioo 0.906 ±0.076 у=25.6+8.18х2

Прикаспийская низменность 30.0-50.0 70-75 N75-135 Р45-75 0.958 ±0.084 у=19.6+5.91х2

Кукуруза в смеси с суданской травой ВолгоДонское междуречье 40.0-60.0 75-80 Ni oo-i so Рвд-135 Kl 20-200 0.938 ±0.101 у=27.9+11.3x2

Прикаспийская низменность 30Л-50.0 75-80 70475-80)65-70 Nioo-170 Р45-ЭО 0.959 ±0.186 у=0.19х|+ 7.58x2-25.2

Суданская трава Прикаспийская низменность 30.0-50.0 7530 N50-70 0.849 ±0.094 у=17.1+7.99х2

ВолгоДонское междуречье 40.0-60.0 75-80 N50-90 0.849 ±0.203 у=17.9+12.1х2

Овце в смеси с горохом и подсолнечником ВолгоДонское междуречье 50.0-90.0 70-(75 -80) N|05-215 P55-105 Kao-ieo 0.908 ±0.107 у=33.8+14.1х2

Кукуруза в смеси с соей ВолгоДонское междуречье 50.0-70.0 75-80 N30-130 P<0-70 Кйо.100 0.914 ±0.166 у=35.7+11.0х2

Ячмень в смеси с горохом и подсолнечником Прикаспийская низменность 30.0-60.0 7047580) 65-70 N70-150 P50-70 K40-70 0.954 ±0.066 у=0.11х,+ 5.48хг2.77

Кукуруза в смеси с подсолнечником Прикаспийская низменность 30.0-60.0 7047580) 65-70 N90-135 P50-90 К40-7П 0.953 ±0.110 у=0.13х,+ 6.21хг14.0

Сахарное сорго (отава) Прикаспийская низменность 20.М0.0 70-80 N50-70 0.937 ±0.133 у=17,0+7.03х2

В аграрном секторе страны в настоящее время, обеспеченность скота кормами остается низкой и не превышает в среднем 2,5 тыс. корм.ед. на условную голову, что в 1,4 раза меньше, чем

в странах ЕЭС. Ежегодная потребность в кормовом протеине составляет около 23 млн.т., а фактически скармливается 18-19 млн.т. при этом на 1 ц. привеса КРС затрачивается 18,4 ц.к.ед. против 7,0-8,0 ц. по норме. Поэтому в перспективе, основным направлением развития полевого кормопроизводства на орошаемых землях должно стать максимальное использование биологических и технологических факторов повышения продуктивности кормовых культур, а также энергетической и протеиновой полноценности кормов. А это зависит от большого числа разнообразных факторов: обеспеченности элементами питания, влагой, технологий уборка, хранения, соотношения компонентов и др.

Продуктивность кормовых культур обязательно должна сочетаться с высокой питательной ценностью получаемого корма. Проблема повышения качества кормов, увеличения производства растительного белка с каждым годом приобретает все большее значение.

Многочисленные опыты проведенные в разных зонах, а также результаты наших исследований свидетельствуют, что одним из эффективных приемов улучшения качества кормов и увеличения объемов их производства является сбалансированное применение удобрений. Внесение азотных удобрений в сочетании с фосфорными обеспечивает значительное обогащение зеленых кормов белком, каротином, жиром, снижает содержание клетчатки. На питательную ценность корма, а также на продуктивность посевов большое влияние оказывают состав выращиваемых культур, а также сроки скашивания. Олтимальгшми сроками скашивания на зеленую массу являются для злаковых культур - начало колошения, выметывание, начало цветения бобовых культур.

Применение расчетных дозированных норм удобрений повышает усвояемость и питательную ценность кормов, не вызывая токсичных явлений. Суммарная продуктивность однолетних кормовых культур при двух урожаях на фоне удобрений составила 17,74 т/га к.ед., 2,94 г/га протеина, что превышает неудобренный контроль в 2,0-3,12 раза, а при трех урожаях в 2,55-3,65 раза, при суммарном сборе 22,5 т. к.ед. и 3,25 т/га переваримого протеина.

Технологические схемы программированного выращивания однолетних кормовых культур и их эффективность

Современная агрономическая наука и передовая практика показывают, что одним из наиболее обоснованных и рациональных путей повышения продуктивности орошаемых земель являются переход на интенсивные технологии выращивания сельскохозяйственных культур с программированием урожая. Такая технология должна ос-

новываться на всестороннем учете и максимальном удовлетворении биологических потребностей культур в обязательно должна включать приемы комплексной оптимизации факторов жизни растений.

При этом предусматривается качественное проведение всех технологических операций, которые жестко регламентированы временными параметрами.

Практика показывает, что в настоящее время уровень контроля, а следовательно оперативное управление технологическими процессами в растениеводстве не отвечает надлежащим требованиям, и по этой причине с орошаемых полей недобирается значительное количество зерна и кормов. Правильное определение параметров технологических операций, их ресурсного обеспечение должно гарантированно обеспечивать получение запрограммированных урожаев с вероятностью не ниже 0,85-0,90.

Таблица 13

Эффективность технологических схем программированного выращивания двух урожаев однолегних кормовых культур в год

Расчетная лоза удобрений Урожай зеленой массы, т/г» Отклонение от программы % Расчетная доза удобрений Урожай зеленой массы, т/га Отклонение от программы %

олапир. | факт. планир. | факт.

1. Овес в смеси с горохом и подсолнечником (1979-1981 гг.) 2. Кукуруза в смеси с соей (1979-1981гг.)

NiosPssKeo 50 58.6 +17.2 NflnPioK«) 50 55.6 И1.2

NiœPeoKm 70 64.3 -8.2 NiosPssKeo 60 57.5 -4.2

N215P1BSK160 90 70.9 -21.2 N'iuProKioo 70 66.0 -5.7

t. Ячмень s снеси с горохом и подсолнечником (1993-1995 гг.) 2. Кукуруза в смеси с подсолнечником (1993-1995 гг.)

ЫгоРэдКла 30 33.6 +12.0 МиРиЮо 30 86.8 »22.7

40 44.9 +12.0 NIOÎPBKS» 40 45.6 П4.0

N120P75K«) 50 46.9 -6.2 Ni2i>PeoK«o 50 52.9 +5.8

NisoPgoKjB 60 57.9 -13.5 NtasPgoKTo 60 56.3 -6.2

В результате длительных и обширных исследований Опытной станции по программированию урожая Волгоградской ГСХА (Г.Е. Листопад, А. Ф.Иванов, А.А. Климов, В.И.Филин, 1978, 1979;

A. Ф.Иванов, В.Н.Чурзин, Н.Б.Помпаев, 1981; А.М.Гаврилов,

B.И.Филин, М.М. Оконов, C.B. Казаченко, 1983, 1989) разработаны и успешно внедрены базовые модели интенсивных технологий, рассчитанные на получение 130-160 г/га зеленой массы однолетних кормовых культур в системах двух-трех урожаев в год. В связи с тем, что в производственных условиях могут возникать те или иные

ограничения по материально-техническим ресурсам (удобрения, поливы, семена и др.) целесообразно разрабатывать и менее интенсивные, адаптированные технологические схемы для получения разных уровней урожайности. Методика построения таких дифференцированных технологических схем основана на корректировке наиболее важных агротехнических параметров с учетом плодородия почвы (норм и способов посева, режимов орошения, доз удобрений я др.).

На светло-каппановых солонцеватых почвах Прикаспийской низменности при выращивании двух урожаев в год с использованием ранневесенней бобово-злаковой смеси и поукосной кукурузно-под-солнечниковой смеси разработанные технологические схемы позволили полностью реализовать программу получения 80 и 100 т/га с приемлемыми отклонениями (-9,8%) 120 т/га зеленой массы.

Как видно из данных табл. 13 ранневесенние посевы оказались менее продуктивны чем поукосные посевы, что в немалой степени связано с погодными условиями весны 1993 и 1994 годов. Полученные экспериментальные данные показывают, что на орошаемых землях центральной и восточной части Калмыкии принятые в производственных опытах технологии выращивания трех урожаев в год позволяют с допустимыми отклонениями (-5,4-9,3%) реализовывать программу получения 130 т/га зеленой массы (табл. 14).

Таким образом, результаты многолетних исследований по разработке и практической апробации различных вариантов интенсивных технологий возделывания однолетних кормовых культур с программированием урожая убедительно свидетельствуют об их эффективности и хозяйственной целесообразности. Широкое освоение разработанных технологических схем выращивания широкого набора кормовых культур на орошаемых земля* Нижнего Поволжья, позволит существенно увеличить производство зеленых кормов.

В последние годы наряду с традиционным методом экономической оценки технологий возделывания .сельскохозяйственных культур стали применять биоэнергетический (агроэнергетический) метод. Это универсальный способ оценки антропогенной энергии в агроэкосистемах, позволяющий проводить сравнение различных технологий, технологических схем при различных уровнях совокупных затрат энергии на 1 га., оценивать структуру затрат. В настоящее время в земледелии все больше внимания уделяется разработке энергоресурсосберегающих, экологически безопасных технологий. В орошаемом земледелии при выращивании кормовых куль-

тур основная доля энергозатрат, как показывают наши расчеты, приходятся на удобрения (41,4-52,0%), поливы (22,4-36,0%) и уборку урожая, (табл. 15).

Таблица 14

Эффективность технологических схем программированного выращивания трех урожаев однолетних кормовых культур в год.

Вариант >Ллани-руемый урожай зеленой массы, т/га Расчетная доза удобрений Фактический урожай зеленой мает сы, т/га Отклонение от программы, %

1989 1990 1991 1992 среди

Iй урожай -озимая рожь 20 К75Р« - 26.7 26.6 24.0 25.8 +2.9.0

30 И105Рб5 - 33.0 34.8 30.7 32.8 +9.3

40 М|35Р75 - 38.5 37.4 34.8 36.9 -7.7

2" урожай -кукуруза в смеси с суданской травой 30 И|0<>Р75 39.3 38.4 35.7 - 37.1 +23.7

40 М,35Рб5 47.2 42.9 41.5 - 42.6 +6'.5

50 М170Р90 49.3 47.3 46.8 - 47.8 -4.4

2* урожай -кукуруза в смеси с сахарным сорго 30 - 35.4 33.4 32.5 33.8 + 12.7

40 М|Г>РсЗ - 39.1 36.0 39.8 38.3 -4.4

50 ИпоРзо - 45.2 47.8 43.2 45.4 -9.2

3* урожай -отава суданской травы 20 N50 30.5 28.7 27.0 - 28.7 +43.5

30 N,0 37.8 33.5 32.4 - 34.6 + 15.3

40 N90 42.6 37.7 35.2 38.5 -13.7

3" урожай -отава с сахарным сорго 20 - 27.1 28.8 27.7 27.9 139.5

30 - 30.3 34.2 33.8 32.8 19.3

40 - 33.4 37.7 35.8 35.6 -11.0

В сумме за 3 урожая (112*13*) 70 ^225 Рад - 93.8 89.3 - 91.6 +30.8

100 ^305Р|30 - 109.4 108.7 - 110.0 + 10.0

130 N395^155 - 123.5 119.4 - 123.2 -5 Л

В сумме за 3 урожаи (1+2х*+Зхх) 70 N225?«) - 89.2 88.8 84.2 87.5 +25.0

100 N3^30 - 102.4 105.0 104.3 103.9 +3 9

130 Мз95Р165 - 117.1 122.9 113.8 117.9 -9.3

Энергетические затраты связанные с обработкой почвы, посевом культур были примерно одинаковыми, в пределах 5,5-7,7%, а затраты связанные с посевным материалом составили 2,8-18,1%.

Следовательно, наиболее эффективный способ снижения энергозатрат при повышении продуктивности полей - это рациональное применение удобрений, прежде всего азотных, дифференциация режимов орошения. При этом биоэнергетический коэффициент возрастает в среднем в 1,15-1,45 раза, обеспечивая высокий сбор к.ед., при сохранении и улучшении почвенного плодородия.

Таблица 15

Структура энергетических затрат при возделывании однолетних кормовых культур на зеленую кассу.

№ п/ п Вариант Совокупные затраты энергии, МДж/га в том числе на

семена обработку почвы удобрвння 1ЮЛЛ8Ы уборку урожая

1. Ячмень в смеси с подсолнечником и горохом 36309 4193 1999 15023 12366 2722

2. Кукуруза в смеси с подсолнечником 31857 429 246 13715 2882

3. Озимая рожь 28647 5196 1923 13550 бОХ 1647

4. Кукуруза в смеси с суданской травой 34277 1979 2517 15321 12336 2122

5. Отава суданки 15859 - - 7257- 7700 902

6. Кукуруза на силос 41195 1169 2726 21419 10297 5582

Таблица 16

Энергетическая эффективность выращивания однолетних кормовых культур при оптимальном водном режиме почвы в зависимости от доз минеральных удобрений.

Культуры Дозы удобрений Сбор корм, ед., т/га Энергия урожая, МДж Затраты совокупной энер гии, МДж Биоэнергетический коэффициент Затраты энергин па 1 кг корм.ел, МДж

Ячмень в смеси с подсолнечником и горохом без удобрений 3.31 41743 21553 1.94 6.51

7.72 89689 30614 2.93 4.21

М15()Р90К70 7.53 95065 36309 2.62 4.82

Кукуруза в смеси с подсолнечником без удобрений 3.94 47844 19403 2.60 4.67

6.55 806266 28796 2.80 4.39

^135Р9ОК70 7.87 98168 31857 3.08 4.04

Кукуруза в смеси с соей без удобрений 3.93 34819 16997 1.77 5.00

ИцоР-юК«) 6.57 58210 25051 2.32 3.81

N13(^70^400 8.52 75487 29506 2.56 3.46

Озимая рожь без удобрений 2.82 36260 15384 2.36 5.45

N75?« 4.07 52002 22461 2.36 5.51

^35Р75 6.08 76035 28047 2.71 4.61

Продолжение таблицы 16

Культуры Дозы удобрений Сбор корм, ед., т/га Энергия урожая, МДж Затраты совокупной энер гни, МДж Биоэнергетический коэффициент Затраты энергии на 1 кг корм.ед, МДж

Кукуруза в смеси с суданской травой без удобрений 3.22 33953 19441 1.75 6.03

ИтпР« 5.70 59087 28688 2.06 5.03

К,7пР<п 7.71 78735 34277 2.30. 4.44

Кукуруза на силос без удобрений - 94070 20285 4.64 3.42

М«, - (24574 28097 4.43 3.58

ЬЬяпРяо - 147359 35927 5.85 3.16

Суданская трава (отава) без удобрений 1.51 15442 8913 1.73 . 5.90

N50 3.86 27985 12946 2.16 3.35

к«, 5.27 32207 15859 2.03 3.00

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В агроклиматических и почвенных условиях сухостепной и полупустынной зон Нижнего Поволжья продуктивность однолетних кормовых культур лимитируется, главным образом дефицитом почвенной влаги и питательных веществ в доступной форме. В этой связи оптимизация водного и питательного режимов почвы путем рационального их орошения и внесения удобрений имеют решающее значение для роста урожаев. В многолетних исследованиях теоретически обоснована и практически подтверждена возможность повышения продуктивности кормовых культур в 2,0-3,2 раза при использовании технологических схем возделывания, включающих применение экологически безопасных доз удобрений и режимов регулярного орошения дождеванием.

2. Выполненные расчеты показывают, что озимые промежуточные культуры на корм (озимая рожь, тритикале, озимая пшеница) в регионе используют только 22-25% возможного вегетационного периода, ранневесенние-40-47%, поздние яровые культуры до 59-66%, при этом имеющиеся тепловые ресурсы используются соответственно на 16-19; 35-39 и 58-63%. Установлено, что для вегетации вторых и третьих урожаев остается от 160-180 дней с 050С и 130-143 дня с 010° С или 37-80% тепловых ресурсов.

3. В орошаемом кормопроизводстве в системе основных и про-

межуточных посевов весьма перспективны смешанные посевы. Для повышения валового сбора кормов при существенно меньших затратах целесообразно использовать высокоотавные культуры, а для улучшения качества корма-бобовые. Многолетние данные полевых опытов свидетельствуют, что в Нижнем Поволжье в системе выращивания трех урожаев в год после озимой ржи наиболее перспективны кукурузно-суданковьге смеси. Продуктивность смешанных посевов существенным образом зависит от норм и соотношения компонентов, сроков сева. Специальными исследованиями доказано, что суданскую траву следует сеять по всходам кукурузы, допустим также одновременный посев. При посеве раздельно оптимальная норма посева суданской травы составляет 2,5 млн., при одновременном-2,0 млн., норма посева кукурузы при этом 0,10 и 0,12 млн. всхожих семян на гектар.

4. В результате исследований выявлены закономерности изменения и взаимосвязи основных показателей фитосинтетической деятельности растений в посевах разной продуктивности, количественно определены минимальные и максимальные параметры их варьирования под влиянием биологических и агротехнических факторов, разработаны приемы управления продукционным процессом в агрофитоценозах. При комплексной оптимизации двух главных регулируемых факто-ров(водный режим почвы, уровень минерального питания) достигается увеличение максимальных значений листового индекса посевов озимой ржи в 1,61-1,84 раза; кукурузно-суданковой смеси - в 1,772,02; кукурузно-сорговой смеси в 1,60-1,89 раза; бобово-злаковой смеси в 1,51-1,84 раза, при этом значения фотосинтетического потенциала посевов (ФП) возрастают от 1,77 до 1,93 раза. Математическая обработка экспериментальных данных позволила установить прямую корреляционную зависимость между урожаем сухой биомассы и ФП (г=0,903-0,959).

5. Выявлено, что в агроклиматических условиях зон сухой степи и полупустыни наиболее высокую отдачу орошаемые культуры обеспечивают при режиме орошения 75-80% НВ, когда имеется возможность наиболее полно реализовать их потенциальную продуктов^ ность. При планировании средних и выше средних урожаев (0,500,75 ДВУ) целесообразно применение дифференцированных поливов, по схеме 70-(75-80% НВ).Эго позволяет в производственных условиях в летние месяцы снизить напряженность в графиках проведения поливов, уменьшить валовые затраты оросительной воды на 510%.

6. В структуре суммарного водопотребления доля оросительной воды составляет 65-75%, за исключением озимой ржи (45-50%), почвенных влагозапасов от 5 до 15%.

При применении расчетных доз удобрений на фоне всех изученных режимов орошения однолетних кормовых культур отмечено значительное снижение затрат воды на единицу полученной продукции в 1,5-2,0 и более раза. По результатам исследований получены 10 уравнений линейной регрессии (г=0,790-0,971), отражающие зависимости удельного расхода воды на создание единицы урожая. Полученные уравнения характеризуют положительную связь коэффициентов водопотребления с режимами орошения и сильно выраженную степень обратной корреляции с возрастающими дозами минеральных удобрений.

7. При сравнительной оценке четырех методов расчета суммарного водопотребления (водного баланса, нормированных коэффициентов водопотребления, температурных коэффициентов испарения - Ш; и биоклиматического с использованием сумм дефицитов влажности воздуха - Кс1) установлено, что наибольшая точность прогнозирования эвапотранспирации посевов кормовых культур получена при применении биоклиматического метода (Е=КШ:)и нормированных коэффициентов водопотребления (Е=У*Квн).

При этом уточнены, а для отдельных культур (пайза и др.) впервые установлены зональные коэффициенты суммарного водопотребления по межфазным периодам и в целом за вегетацию.

8. Применение расчетных доз минеральных удобрений под однолетние кормовые посевы в системе двух-трех урожаев в год обеспечивает существенное повышение в светло-каштановых и бурых почвах содержания минерального азота (Ы-ЫОз" в среднем в 2,0-2,6 раза, М-МН4+ в 1,7-2,1 раза), несколько в меньшей степени подвижного фосфора - в 1,3-1,8 раза, концентрация обменного калия при этом изменяется незначительно, оставаясь характерным для зональных почв. В динамике содержания питательных веществ в доступной форме установлена общая закономерность свидетельствующая, что максимальное содержание элементов питания в почве наблюдается в начале вегетации, затем их концентрация снижается и минимальной бывает в периоды наиболее интенсивного их потребления, которые приходятся на фазы трубкования (стеблевания )-колошения (выметывания) однолетних кормовых культур.

9. Положительные изменения в питательном режиме почвы, вызванные внесением удобрений, способствовали значительному росту урожайности кормовых культур, а следовательно и увеличению выноса элементов питания из почвы. При выращивании двух урожаев в год на светло-каштановых почвах Прикаспийской низменности при суммарном сборе 17,6-21,7 т/га сухой биомассы из почвы отчуждалось в среднем 230-333 кг азота, 104-183 кг фосфора и 221-299 кг калия. При формировании трех урожаев в год

с суммарным выходом 19,0-26,2 т/га сухой массы, хозяйственный вынос составил 349-487 кг азота, 142-187 кг фосфора и 371-421 кг калия.

10. Выполненные расчеты по балансу питательных веществ в почве показали, что внесение расчетных доз удобрений под программируемые урожаи с использованием коэффициентов дифференцированного возмещения компенсируют вынос азота на 7085%, по фосфору на 85-100 и по калию на 40-60%. В целом полученные нами количественные выражения баланса питательных веществ указывают на приемлемость используемых коэффициентов возмещения, соответствуют основным принципам оптимизации питательного режима светло-каштановых и бурых почв, условий минерального питания выращиваемых кормовых культур.

На основании многолетних исследований, установлено, что в качестве нижней границы содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы при выращивании основных кормовых культур целесообразна концентрация в пределах 25-30 мг, а минерального азота (Ы-ЫН^ + Ы-МОз")-15-20 мг/кг почвы. Для формирования максимальных урожаев на уровне ДВУ однолетних кормовых культур, а также для сохранения и воспроизводства почвенного плодородия необходимо к началу вегетации более высокое содержание этих элементов: 32-42 мг/кг азота в доступной форме и 4550 мг/кг подвижного фосфора.

11. В результате многолетних исследований разработаны и успешно апробированы перспективные варианты интенсивных технологий возделывания однолетних кормовых культур в озимых промежуточных, ранневесенних, поздних яровых и поукосных посевах, обеспечивающие получение 140-150 т/га зеленой массы в сумме за два-три урожая в год. На их основе составлены ресурсосберегающие технологические схемы для получения дифференцированных уровней урожайности на основе рационального сочетания главных регулирующих факторов (водного режима и минерального), а также исходя из окультуренности почвы, наличия материальных ресурсов, уровня агротехники, сетевых графиков проведения всех технологических операций.

12. По результатам проведенных исследований получены математически достоверные данные, устанавливающие взаимосвязь урожайности с водным и пищевым режимами почвы, установлены коэффициенты парной корреляции, которые оказались достаточно высокими (г=0,849-0,998), выведены 13 уравнений линейной регрес-

сии (формулы урожая), указывающие, что продуктивность кормовых культур при орошении прежде всего регламентируются уровнем минерального питания. Комплексная оптимизация регулируемых факторов за счет разработанных агротехнических приемов обеспечивает вполне приемлемую реализацию разработанных программ, с отклонениями не превышающими - 10%.

13. В условиях оптимального водного режима при рациональном применении возрастающих доз азотно-фосфорных удобрений обеспечивается не только высокая продуктивность посевов, но и хорошее качество корма. При выращивании двух урожаев естественное плодородие зональных почв позволяет собрать всего 7,258,81 т/га корм.ед. и 0,74-0,90 т/га переваримого протеина, при трех урожаях в год соответственно 7,55-8,06 корм.ед, протеина-0,714- 0,724 т/га. На вариантах с применением расчётных доз удобрений сбор кормовых единиц возрастает при двух урожаях до 15,4- 17,7 т/га, протеина до 2,15-2,94 т/га, при трех урожаях составляет 19,6-22,5 т/га корм.ед. и 2,42-3,25 т/га растительного белка.

14. Энергетическая оценка эффективности оптимизации водного и питательного режимов почвы и затрат на выращивание однолетних кормовых культур выполнена согласно сетевых графиков и технологических карт на проведение полевых работ. При выращивании кормовых культур при орошении основная доля энергозатрат приходится на удобрения (41,4-52,0%), поливы (22,4-36,0%) и уборку урожая (5,7-10,5%). В то же время рациональное применение удобрений при регулируемом водном режиме почвы обеспечивает увеличение коэффициента биоэнергетической эффективности в среднем в 1,15-1,45 раза.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В целях более рационального использования потенциала орошаемых земель в Нижнем Поволжье и увеличения производства зеленых кормов следует шире внедрять озимые промежуточные, ранневесенние и поукосньге посевы, позволяющие получать два-три урожая в год.

2. Высокую продуктивность программированных посевов однолетних кормовых культур в условиях бездефицитного водного режима почвы обеспечивают расчетные дозы удобрений, которые ус-

танавливаются в зависимости от уровня планируемого урожая и степени окультуренностм почвы:

два урожая в год: _суммарный сбор зелёной массы, т/га_

60 80 100 130

1) ячмень (овёс) в смеси с горохом »)- Нт.Р»К« НтРиК» ^иРпК»

и подсолнечником б)1Ч70РИ ГЬоРкКсо МиоРиКя ИкбРи^и

2) кукуруза в а) М«оРм М„Р«К» Ми»РиКм

смеси с соей б) М«РИ М,жР»Км КиоРиК» ИчзбРмКм

три уоожая в год:

суммарный сбор зелёной массы, т/га

70 100 125 150

1) озимая рожь а)- Г4МРМ 1Ч1мР«о МюРп

б) N75Ри М«бРв| МтРге ИгаР»

2} кукуруза в смеси с суданской травой; а) ИгоР« МцоРге МтмРюо

кукуруза в смеси с сорго б)М»Р» ^»Рл МиоР»

3) отава судан- а) N30 N35 Ми N70

ской травы; сорго б)^ N60 Мто

Примечание: а - средняя; б - низкая окулыпуренность почвы

3. В агроклиматических условиях сухостепной и полупустынной зон для наиболее полной реализации потенциальной продуктивности посевов (ДВУ) необходимо поливами поддерживать режим орошения 75-80% НВ. При планировании средних и выше средних урожаев (0,50-0,75 ДВУ) целесообразно применение дифференцированных режимов орошения- 70-(75-80%) НВ.

В целях оперативного прогнозирования водопотребления и управления водным режимом почвы рекомендуется использовать температурные коэффициенты испарения-Ю и нормированные коэффициенты водопотребления.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Особенности выращивания двух и трех урожаев в год однолетних кормовых культур на орошаемых землях Волгоградской

области // Сб. научных трудов: Интенсификация сельскохозяйственного производства. - Волгоград, 1981. - с. 21-23.

2. Система применения удобрений под однолетние кормовые культуры для получения двух-трех запрограммированных урожаев зеленой массы // Сборник научных трудов: Эффективность применения удобрений под зерновые и кормовые культуры, т. 79, Волгоград, 1982. - с. 41-47 (в соавторстве).

3. Выращивание однолетних кормовых культур по программированным технологиям в системе получения двух-трех урожаев в год // Тезисы докладов Всероссийской научно-производственной конференции по программированию урожая. - Казань, 1982.

4. С орошаемого гектара два-три урожая в год // Земледелие, 1983, №1, с. 11-14.

5. Продуктивность кормовых культур в основных и промежуточных посевах и особенности технологии их возделывания для получения планируемых урожаев в подзоне светло-каштановых почв при орошении: Автореферат диссертации кандидата сельскохозяйственных наук. - Волгоград, 1983, 18 с.

6. Промежуточные посевы при орошении - важный источник кормов // Тезисы III научно-практической конференции "Молодые ученные и специалисты Калмыкии - Продовольственной программе СССР". - Элиста, 1983.

7. Эффективность индустриальных технологии возделывания кормовых культур по заданным программ в основных и промежуточных посевах при орошении / Сб.науч.тр. ВСХИ, т. 82. - Волгоград, 1984, - с. 15-21. (в соавторстве).

8. Программированное возделывание кормовых культур // Земледелие, 1984, №7. - с. 39-42.

9. Особенности выращивания кормовых культур в основных и повторных посевах // Сб.науч.тр.: Критерий поиска - социальный заказ. - Элиста, 1987, с. 20-22.

10. Водопотребление однолетних кормовых культур при двух-трех урожаях в год // Сб.науч.тр.: Вклад молодых ученых и специалистов в социально-экономическое развитие Калмыкии, -часть 1. - Элиста, 1990.

11. Эффективность фосфорных удобрений под люцерну и однолетние кормовые культуры // Сб.науч.тр.: Вклад молодых ученых и специалистов в социально-экономическое развитие Калмыкии, часть 2. - Элиста, 1990 (в соавторстве).

12. Растительная диагностика условий минерального питания // Информационный листок ЦНТИ, N 49-93. - Элиста, 1993. - 3 с.

13. Почвенная диагностика условий минерального питания

орошаемых культур. - Информационный листок ЦНТИ, N 48-93. -Элиста, 1993. - 2 с.

14. Фотосинтетические особенности однолетних кормовых культур в программированных посевах // Сб.науч.тр. Мордовского государственного университета. - Саранск, 1994.

15. Рост и фотосинтетическая активность растений кормовых культур в зависимости от уровня питания // Сб.науч.тр.: Биология и технология возделывания сельскохозяйственных культур в интенсивном земледелия Калмыкии. - Элиста, 1994. - с. 4-9.

16. Фотосинтез и минеральное питание в программированных посевах кормовых культур // Сб.науч.тр.: Биология и технология возделывания сельскохозяйственных культур в интенсивном земледелии Калмыкии. - Элиста, 1994. - с. 70-74 (в соавторстве).

17. Технология возделывания сельскохозяйственных культур в орошаемом земледелии с программированием урожая (учебное пособие). - Элиста, 1994, 1994. - с. 86.

18. Фотосинтез и минеральное питание при программировании урожая на мелиорируемых землях. Заключительный отчет по Межведомственной научно-технической программе "Агрокомплекс" ХНО Минвуза РФ за 1989-1995 г.г. Номер государственной регистрации 01.9.20010151., Саранск, 1995.

19. Минеральное питание и водный режим в интенсивных технологиях возделывания однолетних кормовых культур с программированием урожая. Заключительный отчет за 1992-1995 г.г. Номер гос. регистрации 01.9.50000790. - Саранск, 1995.

20. Оптимизация минерального питания в программированных посевах однолетних кормовых культур // Сб.науч.тр.: Технология производства и переработки продукции животноводства. - Волгоград, 1996. - с. 228-234 (в соавторстве).

21. Кормопроизводство на орошаемых землях // В кн.: Система ведения АПК Республика Калмыкия на 1996-2000 г.г. - Элиста, 1996. - с. 197-209 (в соавторстве).

22. Водный режим кукурузы при возделывании на разных фонах минерального питания // Сб.науч.тр.: Научное обеспечение агропромышленного комплекса Республики Калмыкия, т. 1., Элиста, 1996. - с. 141-145 (в соавторстве).

23. Продуктивность кормовых культур в программированных агрокомплексах // Сб.науч.тр.: Научное обеспечение агропромышленного комплекса Республики Калмыкия. - Элиста, 1996. - с. 93-99.

24. Водный режим почвы и водопотребление однолетних кормовых культур в системе трех урожаев в год // Сб.науч.тр.: Научное обеспечение агропромышленного комплекса Республики Калмыкия. -Элиста, 1996. - с. 63-68.

25. Уплотнение севооборотных звеньев и продуктивность кормового поля // Межвузовский сб.науч.тр.: Повышение эффективности кормления и разведения сельскохозяйственных животных. -Элиста, 1996. - с.81-88 (в соавторстве).

26. Приемы управления продуктивностью и качеством кормов в программированных посевах // Межвузовский сб.науч.тр.: Повышение эффективности кормления и разведения сельскохозяйственных животных. - Элиста, 1996. - с. 100-103.

27. Биоэнергетическая оценка технологии возделывания сельскохозяйственных культур (в соавторстве). - Элиста, АПП "Джан-гар", 1997. - с. 160.

28. Агроклиматические и почвенные ресурсы Прикаспийской низменности и их комплексная оценка по продуктивности // Сб.науч.тр.: Экологические проблемы использования ресурсного потенциала Республики Калмыкия, т.2. - Элиста, 1997. - с. 50-53 (в соавторстве).

29. Фотосинтетические особенности и продуктивность однолетних кормовых культур в системе трех урожаев в год // Сб.науч.тр.: Экологические проблемы использования ресурсного потенциала Республики Калмыкия, т.2. - Элиста, 1997. - с. 133-136.

30. Некоторые приемы интенсификации орошаемого кормопроизводства // Сб.науч.тр. Калмыцкого НИИСХ: Актуальные вопросы сельскохозяйственного производства Республики Калмыкия, т. 10 (16) - Элиста, 1997. - с. 143-147.

31. Орошаемые земли Калмыкии (эколого-экономические и правовые аспекты) - Элиста, 1997. - с. 71.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Оконов, Мутул Максимович, Волгоград



о

/

■У"-,

и

На правах рукописи

ОКОНОВ МУТУЛ МАКСИМОВИЧ

УДК 633.2:631.53:631.67:5119.85(470.44).47

ОПТИМИЗАЦИЯ ВОДНОГО И ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМОВ СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ДВУХ-ТРЕХ ПЛАНИРУЕМЫХ УРОЖАЕВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В ГОД В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ ПРИ ОРОШЕНИИ

06.01.2 -сельскохозяйственная мелиорация

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант-заслуженный деятель науки РФ, академик МАИ и ААО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Филин В.И.

Волгоград 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.........................................................................................................6

Глава 1. Литературный обзор по актуальным вопросам орошаемого кормопроизводства и особенностям возделывания

однолетних кормовых культур..................................................10

Глава 2. Агроклиматические и почвенные ресурсы Нижнего Поволжья и их комплексная оценка по продуктивности........................29

2.1. Климатические ресурсы...........................................................30

2.2. Почвенные ресурсы и гидрогеологические условия...............36

2.3. Обоснование возможности получения двух-трех урожаев

в год...........................................................................................42

Глава 3. Постановочные вопросы, направления исследований.............47

3.1. Цель и задачи исследований.....................................................48

3.2. Методика и условия проведения исследований......................57

3.3. Агротехника полевых опытов...................................................60

Глава 4. Результаты исследований. Биологические особенности формирования урожая однолетних кормовых культур в одновидовых и смешанных посевах................................................................63

4.1. Озимые промежуточные посевы...............................................64

4.2. Ранневесенние посевы...............................................................68

4.3. Поукосные посевы.....................................................................74

Глава 5. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах - как

биологическая основа формирования программированных урожаев ............................................................................................90

5.1. В системе двух урожаев в год...................................................94

5.2. В системе трех урожаев в год.................................................103

Глава 6. Оптимизация водного режима почвы при программированном возделывании однолетних кормовых культур.......................115

6.1. Режимы орошения однолетних кормовых культур в основных и повторных посевах................................................................116

6.1.1. Режим орошения ранневесенних посевов..............................120

6.1.2. Режим орошения поукосных посевов.....................................124

6.2. Водопотребление и его слагаемые при разных режимах орошения ............................................................................................130

6.3. Эффективность режимов орошения, коэффициенты водопо-требления..................................................................................143

6.4. Сравнительная оценка методов прогнозирования суммарного водопотребления......................................................................151

Глава 7. Питательный режим почвы и приемы регулирования минерального питания при программировании урожаев однолетних кормовых культур....................................................................166

7.1 Питательный режим светло-каштановой почвы при

орошении...................................................................................170

7.1.1. Динамика нитратного и аммонийного азота............................170

7.1.2. Динамика подвижного фосфора...............................................176

7.1.3. Динамика обменного калия......................................................183

7.2. Содержание и потребление питательных веществ в посевах в зависимости от применения удобрений...................................187

7.3. Баланс питательных веществ в звеньях кормовых севооборотов..............................................................................200

7.4. Особенности применения удобрений в программированных посевах однолетних кормовых культур при

орошении...................................................................................213

Глава 8. Продуктивность и питательная ценность однолетних кормовых культур в зависимости от водного режима

почвы и применения удобррений.............................................218

8.1. Роль минеральных удобрений в формировании урожая

в посевах однолетних кормовых культур.................................219

8.2. Влияние режимов орошения и расчетных доз минеральных удобрений на продуктивность посевов и качество

корма..........................................................................................222

8.3. Эффективность программирования урожая при выращивании двух и трех урожаев в год.........................................................232

8.4. Приемы управления качеством кормов, продуктивность и питательная ценность................................................................239

Глава 9. Биоэнергетическая оценка интенсивных технологий возделывания однолетних кормовых культур при орошении.............246

Основные выводы.....................................................................255

Рекомендации производству...................................................262

Список использованной литературы........................................264

Приложение..............................................................................301

ВВЕДЕНИЕ

Нижнее Поволжье представляет собой довольно крупный по площади и сложный по природным условиям аграрный регион страны. Территория его равна 23,4 млн.га, включая 9,0 млн. сельскохозяйственных угодий, в том числе 1,2 млн.га пашни. По своему географическому положению данная зона относится к одним из самых засушливых регионов страны, где рациональное земледелие возможно только в условиях орошения.

В то же время агроклиматические условия по наличию радиационных и тепловых ресурсов весьма благоприятны, так как приход фотосинтетически активной радиации составляет 17,24-20,18х109 кДж/га, а сумма среднесуточных температур воздуха выше 10 °С достигает 3400-3600°. В настоящее время эти ресурсы в поливном земледелии еще используются слабо. Так, радиационные ресурсы в среднем утилизируются всего лишь на уровне 1,0 %, хотя реальный КПД ФАР в интенсивном земледелии при оптимальном сочетании внешних факторов и технологических приемов выращивания сельскохозяйственных культур может достигать 3,0-4,0 %. Что касается почвенного покрова, то он характеризуется большой пестротой и невысоким потенциальным плодородием. Светло-каштановые почвы преобладают в южной части Волгоградской области, Заволжье, Ергенинской возвышенности, бурые почвы широко представлены в восточной части Калмыкии и Астраханской области. По естественному плодородию указанные типы почв характеризуются низкой продуктивностью и отличаются неблагоприятными физико-химическими свойствами.

Важнейшим источником гарантированного выращивания зерна и кормов в Нижнем Поволжье служат орошаемые земли, где должны применяться научно-обоснованные , системные подходы в выращивании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям.

На орошаемых землях зон сухой степи и полупустыни преимущественно возделываются кормовые культуры, повышение продуктивности которых остается одной из важнейших задач растениеводства. При этом предусмотрено значительно повысить протеиновую и энергетическую полноценность кормов на основе расширения площадей под бобовыми культурами, бобово-злаковыми и другими высокопродуктивными смесями при оптимальном их насыщении в кормовых севооборотах, применении научно обоснованных,

рациональных доз удобрений и режимов орошения. Это особенно актуально для регионов, где наблюдается неблагоприятная экологическая обстановка, требующая неотложных мер по улучшению почвенного плодородия, мелиоративного состояния земель.

При разработке зональных систем интенсивного орошаемого земледелия необходимо прежде всего обосновать набор наиболее перспективных и адаптированных культур, позволяющих максимально использовать агроклиматические и почвенные ресурсы. Очень важно правильно установить структуру посевных площадей, широко практиковать выращивание кормовых культур в основных и промежуточных посевах в целях наиболее полного использования тепловых ресурсов.

В последние годы в зоне Нижнего Поволжья ощущается немалый дефицит оросительной воды, поэтому структуру посевов следует максимально увязывать с водообеспеченностью оросительных систем, шире практиковать рациональные режимы орошения в интенсивных ресурсосберегающих технологиях.

Следует также отметить, что мелиоративное состояние орошаемых земель в Нижнем Поволжье вызывает серьезную тревогу из-за процессов вторичного засоления и заболачивания, поднятия грунтовых вод до критического уровня. К 1993 году общая площадь орошаемых земель в Поволжье составляла 1,1 млн. га, из них общая площадь засоленных земель - 310 тыс.га. Следовательно, в целях устойчивого роста продуктивности поливного гектара, повышения плодородия почвы, экологического оздоровления мелиорируемых территорий необходимо провести в ближайшие годы широкий комплекс мелиоративных и агротехнических мероприятий. Требуется осуществить на значительной площади фитомелиорацию солонцов и солонцеватых почв, реконструкцию оросительных систем, совершенствование технологий возделывания орошаемых культур. В повышении эффективности использования орошаемых земель особое место отводится оптимизации и управлению водным режимом почвы поливами. Во всех случаях регламент их проведения должен быть подчинен поддержанию влажности активного слоя почвы в таких пределах, которые обеспечивают получение запланированных урожаев. Для большинства возделываемых в Нижнем Поволжье культур для реализации максимально возможной продуктивности посевов необходимо поливами поддерживать влажность почвы на уровне 75-80 % НВ. В то же время в рациональных ресурсосберегающих

технологиях целесообразно дифференцировать режимы орошения с учетом планируемых урожаев и ресурсного обеспечения, поливы сельскохозяйственных культур следует максимально согласовывать с пищевым режимом почвы, а также динамикой других урожаеобразуюгцих факторов.

Фактор минерального питания является решающим в условиях регулируемого водного режима и поэтому в интенсивном земледелии с программированным выращиванием сельскохозяйственных культур он не должен ни коим образом лимитировать продуктивность сельскохозяйственных культур.

Система удобрений орошаемого земледелия должна обеспечивать оптимальное содержание питательных веществ в почве и растениях для поддержания высоких темпов продукционного процесса в агрофитоценозах, бездефицитный баланс гумуса и азота, охрану окружающей среды. Для этого необходимо вносить органические и минеральные удобрения в расчетных дозах. Совокупное воздействие регулируемых факторов в оптимальных параметрах и их эффективность в системе принятых технологий наиболее полно оценивается при использовании методики оптимального программирования урожая.

В этой связи, в комплексных научных исследованиях, проведенных в 1979 -1995 гг. ставилась задача научно обосновать и практически совершенствовать технологии программированного выращивания однолетних кормовых культур при интенсивном использовании орошаемой пашни в системе получения двух и трех урожаев в год. За счет широкого использования набора высокопродуктивных, экологически пластичных культур в одновидовых и смешанных агрофитоценозах, оптимального управления фотосинтетической деятельностью растений в посевах, водным и питательным режимами почвы добиться формирования урожаев разного уровня продуктивности.

Научная новизна и практическая значимость диссертационной работы основана на детальном изучении водного режима зональных светло-каштановых и бурых почв, всесторонней оценке эффективности разных режимов орошения, применительно условий сухостепной и полупустынной зон Нижнего Поволжья. При этом установлены необходимые оптимальные уровни содержания питательных веществ в почве и растениях, разработаны рациональные сочетания режимов орошения, расчетных доз удобрений с учетом биологических особенностей возделываемых культур.

позволяющие получать при различном ресурсном обеспечении разные уровни планируемой урожайности (от 0,4 до 1,0 ДВУ), способствующие улучшению плодородия почвы, окружающей среды.

Реализация результатов исследований нашла отражение в рекомендациях по повышению эффективности исследования орошаемых земель, вошли в системы орошаемого земледелия Волгоградской области (1982,1987), системы ведения АПК Республики Калмыкия на 1996-2000 гг.

Внедрение разработанных рекомендаций в 1983-1995 гг. на орошаемых землях республики на площади более 20 тыс.га позволило увеличить производство высококачественных зеленых кормов на 45-60 %.

Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях Волгоградской ГСХА (1972-1982гг, 1985,1988 гг.), Всероссийской научно-производственной конференции по программированию урожаев (Казань,1982), научно-производственной конференции (Элиста,1989 г.), координационном совещании-семинаре НПО «Орошение», научных конференциях Калмыцкого Государственного Университета (1984-1996гг.). По результатам исследований опубликованы 33 работы, общим объемом 8,4 печатных листов, в том числе 2 монографии (в соавторстве), одно учебное пособие.

Диссертационная работа изложена на 301 странице машинописного текста, состоит из 9 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 469 наименований, содержит в тексте 84 таблицы, иллюстрирована 10 рисунками и схемами, в приложении 54 таблицы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО АКТУАЛЬНЫМ ВОПРОСАМ ОРОШАЕМОГО КОРМОПРОИЗВОДСТВА И ОСОБЕННОСТЯМ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР

Орошаемые земли по-прежнему остаются важным источником производства кормов. По данным на 01.01.1994 г. в Российской Федерации имелось 5,0 млн. га орошаемых земель. Их основные массивы в России сосредоточены в Поволжье (1,3 млн.), на Северном Кавказе (0,9), в Центральных Черноземных областях (около 0,6 млн. га). В настоящее время Поволжье - крупнейшая зона орошаемого земледелия, где имеется зона регулярного орошения: 0,46 млн. га - в Саратовской области, 0,35 - в Волгоградской, 0,24 - в Астраханской, 0,19 - в Самарской и 0,07 млн. га -в Калмыкии. С орошаемых земель, занимающих всего 5 % общей площади пашни, собирают 15 % и более валовой продукции растениеводства; на них производится 95 % овощей и 25 % кормов.

В целом по стране орошение позволяет увеличить урожайность кормовых культур в сухой и очень сухой зоне в 4...5 раз, в очень засушливой 2,5...3,0; засушливой 2...2,5; полуувлажненной в 1,5..2,0 раза. Продуктивность орошаемого гектара в среднем по России составила в 1981-1985 гг.- 3670, в 1986-1990 гг.- 3890; в 1991 г. - 3050 и в 1993 г. -2977 кормовых единиц, а на богаре соответственно 1860, 2010и 1710 к.ед., или в 1,9 раза ниже. Эти данные, несмотря на снижение продуктивности поливного гектара в последние годы по разным причинам свидетельствуют о том, что орошаемые земли служат гарантом кормопроизводства, позволяют значительно сократить кормовой клин на богаре и за счет этого увеличить производство зерна. Вместе с тем следует отметить, что потенциальная продуктивность кормового орошаемого поля значительно выше - (10-12)х103 кормовых единиц и 1 га. Фактически же в 1986-1990 гг. в Поволжье она составила 4610, на Северном Кавказе -4960, в Центрально-Черноземных областях - 4030, на Урале - 2370, в Западной Сибири - 2670 кормовых единиц. В последние несколько лет продуктивность орошаемого поля снизилась на 20-30 % при относительном увеличении затрат на орошение. Основные причины тому -нерациональное использование средств мелиорации, недостаточное внедрение прогрессивных технологий, ухудшение почвенно-гидро-

графического состояния пашни, ведущие к снижению продуктивности агрофитоценозов и экологической обстановки (А.В.Колганов, 1994; В.Г. Игловиков, 1994).

В связи с этим одной из актуальных задач является разработка научно-обоснованных технологий ведения растениеводства на мелиорируемых землях при сочетании разных форм собственности и хозяйствования. Основным направлением развития полевого кормопроизводства в ближайшей перспективе должно стать максимальное использование биологических и технологических факторов повышения продуктивности пашни под кормовыми культурами на общей площади 39 млн. га (Б.П.Михайличенко, 1995). При этом предусмотрено повсеместно повысить протеиновую и энергетическую полноценность кормов на основе расширения площадей под бобовыми культурами, однолетними бобовыми смесями, рационального размещения кормовых культур в системе полевых и кормовых севооборотов с учетом их адаптационных свойств, внедрения прогрессивных технологий их выращивания, формирование устойчивых экономических систем (Г.В.Благовещенский, 1995). Недостаток высококачественных растительных кормов не позволяет сбалансировать рационы по энергии и протеину, поэтому генетически обусловленный потенциал продуктивности животных используется только на 50-60 %, при этом перерасход кормов составляет 25-30 %. Важнейшим источником получения высококачественных кормов в аридных регионах страны служат орошаемые земли, где должны соблюдаться научно обоснованные системные подходы выращивани�