Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режим орошения и дозы внесения удобрений на посевах риса с периодическими поливами в Сарпинской низменности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Режим орошения и дозы внесения удобрений на посевах риса с периодическими поливами в Сарпинской низменности"

На правах рукописи

ЛЮБУШКИН СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И ДОЗЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПОСЕВАХ РИСА С ПЕРИОДИЧЕСКИМИ ПОЛИВАМИ В САРПИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

804600315

ВОЛГОГРАД-2010

004600315

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН Кружилин Иван Пантелеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик РАСХН Григоров Михаил Стефанович;

Ведущая организация - ГНУ «Прикаспийский НИИ аридного земледелия» Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится «18 » марта 2010 г. в /0м часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г. Волгоград, проспект Университетский, 26, ВГСХА, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан и размещён на сайте ФГОУ

ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» http:www.vgsha.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных

кандидат сельскохозяйственных наук, Адъяев Санал Борисович

наук, доцент

Е.А. Иванцова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Рис является одним из древнейших окультуренных человеком злаком и основным продуктом питания более половины населения мира.

Потребление риса зависит от особенности национальной кухни и составляет от 5 (в странах Европы) до 200 кг (Юго-Восточная Азия) на душу населения в год. По оценке ФАО, в настоящее время в мире производится более 600 млн. тонн риса, а к 2030 году в связи с ростом населения планеты потребуется более 800 млн. тонн. В России рис занимает одно из лидирующее мест среди круп, потребляемых населением страны.

В рисоводческих хозяйствах России принят способ возделывания риса, основанный на продолжительном затоплении поверхности поля слоем воды. При техническом уровне современных рисовых оросительных систем фактические затраты воды на выращивание риса по такой технологии орошения значительно превосходят биологическую потребность растений в ней и достигают 20 - 25 тыс. м3 на 1 га. В тоже время за период вегетации в зависимости от почвенно-климатических условий и уровня урожайности с 1 га рисового поля на суммарное водопотребление расходуется 6-8 тыс. м3 воды. Остальная часть её (13 - 16 тыс. м и более) расходуется на создание и поддержание слоя воды в чеках, фильтрацию, проточность и сброс. В связи с этим образующиеся большие объемы коллекторно-сбросных вод, отвод которых загрязняет водоприёмники, создают напряженную экологическую обстановку в районах традиционного рисосеяния.

Однако возможна и принципиально иная технология возделывания риса, когда занятое им поле не .затапливается слоем воды. Дефицит потребности риса в воде при такой технологии орошения восполняется за счет периодических поливов. В результате этого затраты оросительной воды на возделывание риса снижаются в 3 - 5 раз по сравнению с традиционной технологией, а суммарное водопотребление приближается к биологическому водопотреблению растений. Этим и определилось избранное нами направление исследований, связанное с разработкой принципиально новой водосберегающей, высокоэффективной и экологически безопасной технологии орошения риса проведением периодических поливов.

Исследования проводились в рамках выполнения научно-технической программы НИР Россельхозакадемии «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» и Волгоградской областной целевой программы: «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области».

Целью научно-производственных исследований являлось обоснование параметров водного режима почвы в посевах периодически поливаемого риса, обеспечивающих получение планируемой урожайности на уровне 4 и 5 т/га зерна при сохранении почвенного плодородия и экономии оросительной воды. Достижение поставленной цели предусматривало поэтапное решение следующих задач:

S установить закономерности формирования урожайности раннеспелых и среднеспелого сортов риса на уровне 4 и 5 т/га зерна при разных водных и пищевых режимах почвы.

S выявить степень адаптации к жёстким природным условиям и периодическим поливам сорта риса, способных в условиях Сарпинской низменности формировать запланированную урожайность;

■S установить закономерности изменения влажности активного слоя почвы и обосновать допустимые пределы снижения её с учетом выхода на планируемую урожайность;

S рекомендовать режимы орошения риса для поддержания рекомендованного водного режима почвы в разные по степени увлажнения осадками годы;

S обосновать дозы внесения удобрений, обеспечивающие получение планируемых урожаев без снижения плодородия почвы;

S установить объемы и закономерности потребления воды растениями по межфазным периодам и за период вегетации;

S определить параметры характеристики фотосинтетической деятельности риса при разных уровнях планируемой урожайности;

S дать эколого-экономическое и энергетическое обоснование сочетания факторов, обеспечивающих получение различных уровней урожайности риса.

Научная новизна полученных результатов исследований характеризуется обоснованием адаптивных к природным условиям Сарпинской низменности и периодическим поливам сортов риса разных групп спелости, способных формировать урожайность до 5 т/га зерна. Впервые для этой зоны и сортов разработана технология орошения риса без создания слоя воды, включающая обоснование водных и питательных режимов почвы, обеспечивающих получение 4 и 5 т/га зерна. Для каждого из рекомендуемых на получение различной урожайности водных режимов почвы обоснованы режимы орошения, согласованные с условиями увлажнения осадками и биологическими особенностями риса, динамикой суточного и интегрального водопотребления, определены параметры фотосинтетической деятельности растений.

Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что освоение рекомендуемой технологии орошения риса периодическими поливами на оросительных системах общего назначения обеспечивает экономию оросительной воды в 3 - 5 раз и более по сравнению с существующей. В связи с этим исключается необходимость повсеместного строительства интенсивного дренажа, улучшается общая экологическая обстановка на рисовых оросительных системах, отпадает необходимость строительства капиталоёмких специализированных рисовых оросительных систем.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований использовались при возделывании риса с периодическими поливами на Рай-городской (Светлоярской) оросительно-обводнительной системе (20032005 гг.), полях крестьянско-фермерского хозяйства Булатова A.A., с. На-

риман, Светлоярского района (2004-2005 г.), полях крестьянского хозяйства «Пионер» Городищенского района (2005 г.), СПК «Светлоярский» (2006 г.), агрофирмы «Инженер» (2006 г.) на общей площади более 36,0 га, разработке рекомендаций по адаптивной технологии возделывания маловодо-требовательного риса при орошении дождеванием в Нижнем Поволжье (Волгоград - 2005 г.). Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодных годовых отчётах по НИР во ВНИИОЗ (2003-2005 гг.), Международной конференции ВНИИ риса «Устойчивое производство риса: настоящее и перспективы» (Краснодар, сентябрь 2006 г.), заседании научно технического совета при Комитете сельского хозяйства Администрации Волгоградской области по целевой программы «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области» (2004-2005 гг.), заседании круглого стола ВНИИОЗ по областной целевой программе «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области» (Волгоград, март 2006 г.), опубликованы в 5 научных работах, в том числе одна статья в рекомендованном ВАК РФ журнале «Мелиорация и водное хозяйство».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Возможность возделывания риса без затопления слоем воды на оросительных системах общего назначения при орошении периодическими поливами (на примере Райгородской оросительно-обводнительной системы);

2. Обоснование > выбора маловодотребовательных, толерантных к отсутствию слоя воды сортов риса;

3. Отзывчивость периодически поливаемого риса на улучшение водного и питательного режимов почвы, сочетание регулируемых факторов для получения урожайности 4 и 5 т/га зерна

4. Режимы орошения риса для поддержания водного режима почвы, обеспечивающего получение планируемой урожайности в пределах 4-5 т/га зерна;

5. Суммарное и среднесуточное водопотребление при разных уровнях урожайности периодически поливаемого риса;

6. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания риса при орошении периодическими поливами;

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 229 страницах компьютерного текста и включает 18 рисунков, 40 таблиц, 29 приложений. Список использованной литературы содержит 238 наименований, в том числе 14 иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружилину И.П. за неоценимую помощь в работе, к.т.н. Ганиеву М.А., всем сотрудникам отдела оросительных мелиораций ГНУ ВНИИОЗ, оказавших мне помощь и принимавших участие в выполнении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, цель, научная новизна и практическая значимость научно-производственных исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Особенности, орошения риса, оценка природных и технических условий зоны проведения исследований (обзор литературы)», даётся краткая характеристика территории Сарпинской низменности с оценкой природных условий для возделывания риса, рассматриваются производственно-технических показатели Райгородской (Светлоярской) оросительно-обводнительной системы, распространение и особенностям возделывания культуры риса в Российской Федерации, дозы и виды удобрений, защита посевов от сорной растительности. Анализируются результаты исследований В.Б. Зайцева, П.С. Ерыгина, Н.Б. Натальина и др. по особенностям устройства карт рисовых оросительных систем, разработке и освоению водосберегающих режимов орошения риса затоплением и периодическими поливам (П.А. Витте, Г.Г. Гущин, Е.Б. Величко, Б.Б. Шумаков, К.П. Шумакова, М.Н. Багров, И.П. Кружилин, В.А. Попов, М.А. Ганиев, К.А. Родин и др.), формулируется обоснование направления исследований.

Во второй главе «Цель, задачи, условия и методика исследований» отмечается, что исследования проводились в северной части Сарпинской низменности в административных границах Волгоградской области на Райгородской (Светлоярской) оросительно-обводнительной системе в 2003-2005 гг.

Почвы опытного участка светло-каштановые, тежелосуглинистые с маломощным гумусовым горизонтом (0,20 - 0,23 м) и низким содержанием гумуса (1,29 - 1,80 %) в пахотном слое. В расчётных слоях почвы 0,0 - 0,4 и 0,0 - 0,6 м, плотность составляет соответственно 1,31 и 1,35 т/м\ наименьшая влагоёмкость - 25,2 и 23,8% массы сухой навески, максимальная гигроскопичность - 9,42 и 9,31. Обеспеченность почв опытного участка минеральным азотом - низкая, подвижным фосфором и обменным калием -средняя.

По совокупности гидротермических показателей вегетационного периода (01.05. - 30.09.) годы исследований можно характеризовать следующим образом: 2003 и 2005 годы - средние (58 и 62% обеспеченности), 2004 - среднесухой (77%).

Экспериментальные исследования проводились в трёхфакторном полевом опыте. В первой серии опытов (водный режим) сроки полива в первом варианте определялись снижением влажности почвы до 70-80-70% НВ до конца кущения в слое - 0,4 м 70% НВ и от восковой до полной спелости зерна в слое 0,6 м, а от кущения и до восковой спелости зерна в слое - 0,6 м 80% НВ, во втором варианте - 80% НВ с глубиной промачивания почвы по выше изложенной схеме. В третьем варианте водный режим в слое почвы 0,6 м в течение всего периода вегетации риса поддерживался не ниже 80% НВ.

Дозы удобрений (второй фактор) рассчитывали на получение запланированной урожайности риса 4 (NggPsoKeo) и 5 (N^P^K^s) т/га зерна по методу, рекомендованному станцией программирования урожаев ВГСХА (1984 г.).

По третьему фактору изучались три сорта риса, два из которых, Волгоградский и Вираж, относятся к группе раннеспелых и один, Раздольный, среднеспелый.

Предшественником риса были зерновые колосовые культуры. Норма высева всех сортов составляла 5 млн. всхожих семян на 1 га. Посев проводили сеялкой СТЗ-3,6 узкорядным способом при устойчивом прогревании почвы на глубине заделки семян до 13 °С в 2003 г. - 30 апреля, 2004 и 2005 г. - 2 и 7 мая.

Опыт закладывали методом одноярусного систематического размещения вариантов по режимам орошения и сортам риса, рендомизированно - по минеральному питанию. Повторность опыта трехкратная, учетная площадь делянок по режиму орошения 15436 м2, сортам риса - 1230 м2 и минеральному питанию - 615 м2. Способ полива - дождевание машиной ДДА-100 МА. Поливная норма при предполивном пороге влажности почвы в слое 0,4 м 70% HB составляла 400 и 80% - 300 м3/га, для слоя 0,6 м 70% HB - 600 и 80% - 400 м3/га.

В опытах применялась агротехника, разработанная ВНИИ риса для культуры затопляемого риса, и ВНИИОЗ для культуры с периодическими поливами применительно к светло-каштановым почвам Сарпинской низменности.

Полевые опыты сопровождались наблюдениями, учётами и исследованиями, выполненными при соблюдении требований методик опытного дела (Б.А. Доспехов, 1979, 1985; В.Н. Плешаков, 1983) и «Программы и методики постановки опытов и проведение исследований по программированию урожаев полевых культур» (Москва, 1978).

Плотность почвы определяли по А.Н. Качинскому (1956), водопроницаемость, фильтрационные свойства и наименьшая влагоемкость - методом малых заливаемых площадок по А.Ф. Вадюниной и З.А. Корчагиной (1986), влажность почвы - термостатно-весовым до посева и после уборки риса, а также не реже одиного раза в декаду, перед проведением и через 2 дня после полива по A.A. Роде (1960).

Суммарное водопотребление, поливные нормы, среднесуточное во-допотребление, коэффициенты водопотребления - рассчитывали по методу А.Н. Костикова (1960). Количество подаваемой на поле воды учитывали с помощью дождемеров В.Ф. Давитая. Сроки полива также определяли с помощью биоклиматических коэффициентов расхода влаги.

Фенологические наблюдения проводились на специально выделенных динамических площадках каждого варианта исследований согласно методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971). Показатели фотосинтетической деятельности - по методике A.A. Ничипоровича, А.Е. Строганова, С.Н. Чмора, М.П. Власова (1961) и Г.П. Устенко (1970).

Учёт биологического урожая выполнялся в фазу полной спелости зерна в зависимости от изучаемых факторов и года исследований с 21 по б сентября методом отбора пробных снопов с метровок в 3-х кратной по-вторности по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971), а хозяйственный урожай - сплошной уборкой комбайном на всех вариантах и повторностях.

Результаты учёта урожая подвергались статистической обработке методом дисперсного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием персонального компьютера.

Затраты на возделывание риса при определении экономической эффективности рассчитывали по технологическим картам, биоэнергетическую оценку - по методике ВГСХА (1994).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В третьей главе «Оценка адаптивности сортов риса для возделывания в условиях Сарпинской низменности при периодических поливах» представлена краткая характеристика сортов и обоснование выбора их для включения в схему опытов.

Сорт Волгоградский выведен во Всероссийском НИИ орошаемого земледелия - скороспелый, вегетационный период от посева до полной спелости 105 дней. Созревает раньше стандарта Кубань 3 на 13 дней. Высота растений в среднем 0,85 м. Метелка раскидистая, сильно поникшая, рыхлая, длиной 0,20 - 0,21 м. Отношение длины к ширине зерен 3:1. Масса 1000 зерен 30 - 32 г. Разновидность - италика. Сорт имеет отличное качество крупы, стекловидность 85 - 87%. Выход крупы - 66 - 68%, целого ядра - 75%. Устойчив к полеганию, воздушной засухе и пирикуляриозу, отличается энергичным прорастанием при пониженных температурах. Внесен в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию с 2005 года.

Сорт Вираж селекции ВНИИ сорго и других зерновых культур, скороспелый, вегетационный период от залива чеков до полной спелости -105 дней, созревает на 7-10 дней раньше среднеспелых сортов. Низкорослый, высота растений 0,75 - 0,80 м, метелка компактная, прямостоячая, плотная, 0,12 - 0,13 м. Качество крупы отличное, стекловидность 92 %. Выход крупы - 67 %, целого ядра -11 %. Устойчив к пирикулярии, холоду, полеганию и осыпанию. Внесен в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по ЮФО с 2000 года при возделывании со слоем воды.

Сорт Раздольный селекции ВНИИ сорго и других зерновых культур, среднеспелый, вегетационный период от посева до полной спелости - 117 дней. Созревает одновременно со стандартами Златый и Кубань 3. Высота растений в среднем 0,85 м. Метелка длиной 0,15 м. Зерновка удлиненная, 8x3 мм, масса 1000 зерен 28 г. Качество крупы отличное, стекловидность 94 %. Выход крупы - 70 %, целого ядра - 79 %. Устойчив к полеганию и осыпанию, отличается высокой продуктивностью. Максимальная урожайность при поливе затоплением достигала 6,5 т/га. С 1993 года внесен в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по ЮФО.

Различия в сроках наступления фаз развития в связи с их сортовыми особенностям и стали проявляться в 2003 - с 10 июня, 2004 - 15 и 2005 г. -13 июня, т.е. с фазы кущения, и составляли 1 - 2 дня. На посевах раннеспелых сортов Волгоградский и Вираж наступление фазы трубкования отмечалось соответственно в 2003 - 25 и 27 июня, 2004 - 28 и 30 и 2005 г. - 27 и 28 июня, а среднеспелого сорта Раздольный позже на 2 - 3 дня. Полная спелость зерна на посевах раннеспелого сорта Волгоградский наступала в 2003 - 26 августа, 2004 - 28 и 2005 г. - 24 августа, на 4 - 5 дней раньше по сравнению с сортом Вираж, а среднеспелого сорта Раздольный - на 9 - 10 дней.

Наиболее продолжительным в посевах трёх сортов риса сложился межфазный период «трубкование-вымётывание метелки». У раннеспелых сортов Волгоградский и Вираж за три года исследований он составил 28 - 29 и 29 - 30 дней соответственно, а у сорта Раздольный продолжался 30-31 день.

Самый продолжительный вегетационный период был отмечен на посевах сорта Раздольный, который в 2003 и 2004 годах составил 128, а в 2005 -120 дней при средней за эти годы сумме среднесуточных температур воздуха 2637,5 °С. На посевах сорта Вираж потребность в тепле составила 2538,4 °С, а сорта Волгоградский 2443,2 °С.

Из полученных экспериментальных данных можно заключить, что возделывание изучаемых сортов риса разных групп спелости на Райго-родской оросительно-обводнительной системе без постоянного затопления возможно. Для завершения периода вегетации посевам периодически поливаемого риса потребовалось 110 - 128 дней с суммой среднесуточных температур воздуха 2443,2 - 2637,5 °С. В Сарпинской низменности продолжительность безморозного периода изменяется в пределах от 165 до 185 дней с суммой среднесуточных температур воздуха выше +15 °С 2800- 3200 °С.

В варианте с поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ (таблица 1) и внесении удобрений, рассчитанных на получение урожайности 4 т/га, максимальная продуктивность риса, 3,91 - 4,28 т/га, получена на посевах сорта Волгоградский, а минимальная, 3,59 - 3,96 т/га, на посевах сорта Вираж. Продуктивность посевов среднеспелого сорта Раздольный в идентичных условиях по водному и питательному режимах изменялась в пределах 3,83 - 4,20 т/га.

Внесение дозы минеральных удобрений, рассчитанной на получение урожайности 5 т/га, способствовало повышению урожайность сортов Волгоградский и Вираж соответственно на 0,87 - 0,97 и 0,86 - 0,87 т/га. На посевах среднеспелого сорта Раздольный так же прослеживалось повышение урожайности от улучшения уровня минерального питания по сравнению с дозой внесения удобрений, рассчитанных на получение 4 т/га зерна, на 0,83 - 0,88 т/га.

Таблица 1 - Динамика продуктивности сортов риса по годам исследований, т/га (предполивная влажность почвы 80% НВ, Ь = 0,6 м)

Сорта Доза внесения удобрений, кг д.в./га 2003 2004 2005 Средняя

Волгоградский NSSPSOKöo 4,07 3,91 4,28 4,09

N109P62K75 4,94 4,78 5,25 4,99

Вираж N88P50K.60 3,75 3,59 3,96 3,77

N109P62K75 4,62 4,45 4,83 4,63

Раздольный N88P50K.60 3,99 3,83 4,20 4,01

N109P62K75 4,87 4,71 5,08 4,89

НСР05: 2003 г. - 0,19, 2004 г. - 0,22, 2005 г. - 0,20 т/га

Математическая обработка данных по урожайности риса показала, что прибавка урожайности по всем изучаемым нами факторам (сорта и дозы удобрений) превышала значения наименьшего существенного различия.

Внесение различных доз минеральных удобрений повлияло и на сроки наступления фаз развития сортов риса. К фазе вымётывания различия составляли 1 день. Полная спелость зерна на всех сортах риса в варианте внесения N88P.5oK6o наступила в 2003-2005 гг. в пределах 21 августа - 6 сентября, на 3 - 5 дней раньше, чем при внесении дозы удобрений ЫюдРб2К.75- На посевах раннеспелых сортов риса Волгоградский и Вираж продолжительность вегетационного периода на фоне внесения удобрений NgePsoKeo составила соответственно 107 - 116 и 110 - 120 дней с суммой среднесуточных температур воздуха в среднем за годы исследований 2377,2 и 2458,6 °С, а среднеспелого Раздольный -117 - 120 дней при сумме температур воздуха 2584,8 °С. Повышение фона минерального питания за счет внесения N109P62К-75 увеличило вегетационный период сортов риса Волгоградский, Вираж и Раздольный до 110 - 119, 115 - 123 и 120 - 128 дней, а потребность в тепле соответственно до 2443,2,2538,4 и 2637,5 °С.

Сравнительная оценка сортов по продуктивности показала, что при поддержании влажности в слое почвы 0,6 м не ниже 80% HB и внесении минеральных удобрений, рассчитанных на получение планируемой урожайности 5 т/га, максимальный сбор зерна отмечался в посевах раннеспелого сорта Волгоградский. В среднем за годы исследований он составил 4,99 с изменениями по годам в пределах 4,78 - 5,25 т/га. На посевах среднеспелого сорта Раздольный он был ниже по сравнению с сортом Волгоградский в 2003 и 2004 гг. на 0,07 и в 2005 на 0,17 т/га, а в среднем за три года на 0,10 т/га (таблица 2).

Таблица 2 - Продуктивности сортов риса по годам исследований, т/га (предполивная влажность почвы 80% НВ (Ь 0,6 м), доза удобрений под __урожайность 5 т/га)__

Сорта Годы исследований Средняя

2003 2004 | 2005

Волгоградский 4,94 4,78 | 5,25 4,99

Вираж 4,62 4,45 4,83 4,63

Раздольный 4,87 4,71 5,08 4,89

НСР05: 2003 г. - 0,18,2004 г. - 0,22, 2005 г. - 0,19 т/га

Наименее продуктивным из сравниваемых сортов в идентичных условиях возделывания оказался раннеспелый сорт Вираж, обеспечивший сбор зерна по сравнению с сортом Волгоградский ниж: в 2003 на 0,32, 2004 - 0,33 и 2005 - 0,42, а в среднем за три года на 0,36 т/га.

Математическая обработка опытных данных по урожайности риса показала, что во все годы исследований прибавка по изучаемому фактору (сорта) превышала значения наименьшего существенного различия.

Общепризнанно, что вред, наносимый сорняками на посевах риса с периодическими поливами выше;, чем на других зерновых культурах. Поэтому при производстве риса по изучаемой технологии орошения особую значимость приобретает строгое выполнение комплекса мероприятий, включающих агротехнические и химические способы борьбы с сорной растительностью. В наших исследованиях сразу после посевного прикаты-вания без заделки в почву поле обрабатывали почвенным гербицидом Стомп дозой внесения 5 л/га препарата, растворённого в 300 - 400 л воды. После такой обработки поля появление сорной растительности наблюдалось только в фазе кущения риса, в период 9-16 июня. Сорняки были представлены видами, свойственными полям периодического орошения, такими как щирица, просянка, вьюнок, портулак, дурнишник обыкновенный и осот полевой. Количественный состав их в 2003, 2004 и 2005 годах на 1 м2 составил соответственно: щирица - 10, 11 и 11 шт., просянка -3,4 и 5 шт., вьюнок - 1, 2 и 1 шт., портулак - 1, 0 и 1 шт., дурнишник обыкновенный - 9, 8 и 10 шт. и осот полевой - 3, 2 и 1, а проективное покрытие, несмотря на малую численность, было значительным - до 20 %.

После применения в фазе кущения при появлении у риса 3-4 листьев гербицидов контактного действия, Фацет КС (1,8 л/га препарата, смешанного с 200 - 300 л рабочей жидкости), Базагран - М (4 л/га препарата с 200 - 300 л рабочей жидкости) засорённость посевов сорной растительностью снизилась и составила в среднем за годы исследований, шт./м2: вьюнок - 1 - 2 и портулак - 1, с проективным покрытием до 5 %. К полной спелости зерна засорённость посевов риса увеличилась и составила соответственно в 2003, 2004 и 2005 годах шт./м2: щирица-2, 1 и 1, просянка - 1, 2 и 3 шт., засорённость вьюнком и портулаком не изменилась, а дурнишник и

осот полевой на поле отсутствовали. Проективное покрытие сорной растительностью увеличилось - до 10 %. До уборки риса эти растения дали полноденные семена.

Из выше изложенного можно заключить, что вносимые гербициды, почвенный Стомп и контактного действия Фацет КС и Базагран - М, значительно снизили засорённость посевов риса, а к полной спелости зерна она была очень слабой. Применяемые гербициды не оказали токсичного влияния на культурные растения. Однако после обработки посевов гербицидами контактного действия на отдельных растениях риса наблюдалось небольшое повреждение верхней части листьев, которое быстро проходило и ингиби-рующего воздействия нарост и развитие культурных растений не оказало.

К наиболее опасным заболеваниям культуры риса при орошении затоплением чеков относится пирикуляриоз, вызываемый грибком Ршси1апа оги-гае. встречается эта опасная для риса болезнь во всех странах, где он возделываете». Потери урожая от неё, по разным оценкам, в обычные годы составляют от 5 до 20%, а в годы эпифитотийного развития - до 60 и даже 100%.

На изучаемых нами посевах риса заболевания растений пирикуля-риозом не обнаружено. Связанно это с тем, что в отличие от традиционной технологии орошения посредством затопления посевов слоем воды, возделывание риса при периодических поливах не стимулирует развития грибка Ртси1апа огигае.

Из многочисленных вредителей риса возделываемого в чеках со слоем воды, наиболее сильные повреждения ему наносят рисовый комарик, минеры, прибрежная мушка, тли и некоторые виды ракообразных. В наших же научно-производственных опытах из-за отсутствия слоя воды при поливе дождеванием наличие этих вредителей не наблюдалось. Имело место присутствие малочисленных особей кузнецов и саранчи, но они не нанесли заметного повреждения посевам риса.

В четвёртой главе «Обоснование водного режима почвы и доз внесения удобрений для получения планируемой урожайности риса» отмечается, что запасы влаги в активном слое почвы на посевах периодически поливаемого риса изменялись под влиянием роста и развития растений, погодных условий, проведения поливов и внесения удобрений, среднесуточного водопотребления и уровней формируемой урожайности.

Сроки проведения первого полива в разные годы зависели от наличия запасов влаги в почве на день посева и складывающихся впоследствии погодных условий. Так, в первом варианте опыта с предполивным порогом 70-80-70% НВ и глубиной промачивании почвы на 0,4 и 0,6 м первый полив в близких к нормальному 2003 и 2005 годах был сделан 28 мая и 15 июня соответственно, в среднесухом 2004 г. - 13 мая. Общее число поливов нормой по 400 м3/га в разные годы составило 10 - 11. В 2005 г. последний полив был дан нормой 600 м3/га. Оросительная норма в этом варианте водного режима в разные годы изменялась в пределах 4400 - 4600 м3 /га (таблица 3). Продолжительность межполивных периодов по годам исследований изменялась от 4 до 25 дней.

- 70-80-70%НВ (Ь 0,4 и 0,6 м) -----80%НВ (И 0,4 и 0,6 м) ....... 80%НВ (Ъ 0,6 м)

Рисунок 1 - Динамика влажности в активном слое по вариантам водного

режима почвы

Во втором варианте поддержание влажности не ниже 80 % НВ в слое почвы сначала 0,4, затем 0,6 м обеспечивалось проведением 2 поливов нормой 300 и 11 - 12 поливов нормой 400 м3/га оросительной норме 4800 - 5400 м3/га. Межполивные периоды изменялись от 3 и более дней (рисунок 1).

Таблица 3 - Число и нормы поливов риса по вариантам водного __режима почвы__

Предполивная влажность почвы, %НВ Количество поливов Поливная норма, м3/га Оросительная норма, м /га

2003 г. 2004 г. 2005 г.

70-80-70, Ь = 0,4 и 0,6 м 11 400 11 400 10 1 400 " 600 4400 - 4600

80, И = 0,4 и 0,6 м 2 11 300 " 400 2 12 300 " 400 12 400 4800 - 5400

80, И = 0,6 м 12 400 13 400 12 400 4800 - 5200

Первый полив в третьем варианте с допустимым снижением влажности почвы до 80% НВ был сделан в 2003 и 2005 годах 15 мая и 15 июня соответственно, в 2004 г. - 1 июня. Поддержание установленного режима влажности почвы достигалось проведением 12 - 13 поливов нормой 400 м3 /га. Оросительная норма в этом варианте опыта изменялась в пределах от 4800 до 5200 м3/га при продолжительности межполивных периодов в пределах 3-32 дня.

Урожайность риса в варианте дифференцированного водного режима почвы 70-80-70% НВ в слоях 0,4 и 0,6 м на фоне внесения минеральных удобрений, рассчитанных на получение урожайности 4 и 5 т/га, изменялась в пределах 3,43 - 4,60 т/га (таблица 4). Увеличение предполивной влажности почвы до 80% НВ в слое 0,6 м способствовало повышению урожайности по сравнению с первым вариантом на 16,1 - 13,8%.

Наибольшая урожайность риса была получена на посевах сорта Волгоградский в варианте поддержания влажности в слоях 0,4 и 0,6 м не ниже 80% НВ и внесении дозы минерального удобрения М|о9Р62К75, которая составила в среднем за годы исследований 5,15 т/га.

Таблица 4 - Динамика продуктивности сорта риса Волгоградский _по вариантам опыта и годам исследований, т/га

Предполивная влажность почвы, %НВ Доза внесения удобрений, кг д.в./га Годы исследований Средняя

2003 2004 2005

70-80-70, Ь = 0,4 и 0,6 м 1Ч88Р5(>КбО 3,59 3,43 3,79 3,60

Ыю9Рб2К-75 4,39 4,26 4,60 4,42

80, Ь = 0,4 и 0,6 м 1^88Р50Кб0 4,29 4,09 4,46 4,28

Ыю9Рб2К.75 5,13 4,98 5,34 5,15

80 Ь = 0,6 м ИввРзоКбо 4,07 3,91 4,28 4,09

ЫюдРб2К.75 4,94 4,78 5,25 4,99

НСР05: 2003 г. - 0,20, 2004 г. - 0,21, 2005 г. - 0,22 т/га

Таблица 5 - Сочетание регулируемых факторов для получения запланированной урожайности риса, т/га зерна

(среднее за 2003-2005 гг.) _

Урожайность, т/га

планируемая

4,00

5,00

фактическая

3.60

3,77

4,01

4,28

4,09

4,42

4,63

4,89

5,! 5

4,99

Отклонение урожайности от запланированной

т/га

-0,40

-0,23

+0,01

+0,28

+0,09

-0,48

-0,37

-0,11

+0,15 -0,01

%

Сочетание факторов

Сорт

-10,0

-5,75

+0,25

+7,00

+2,25

-9,95

-7,40

-2,20

+3,00

-0,20

Волгоградский

Вираж

Раздольный

Волгоградский

Волгоградский

Волгоградский

Вираж

Раздольный

Волгоградский

Волгоградский

Предполивная влажность почвы, %НВ

70-80-70 в слое почвы 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы 0,4 и 0.6 м

80 в слое почвы 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы 0,6 м

70-80-70 слое почвы 0.4 и 0.6 м

80 в слое почвьг 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы __ 0,4 и 0,6 м

80 в слое почвы 0,6 м

Дозы минеральных удобрений, кг д.в./га

К88Р5оК«,

миР30К«

Н,МР62К75

Мш,рмк75

^¡мРк'К?'

! М№Р62К,5

Полученные в результате исследований данные позволили установить сочетание управляемых факторов роста и развития растений, которое обеспечивает получение 4 и 5 т/га зерна риса (таблица 5).

Из приведённых в таблице 5 данных видно, что внесение рассчитанных на различные уровни урожайности доз минеральных удобрений (NggP5oK6o, N109P62K75) в сочетании с изучаемыми вариантами водного режима, 70-80-70 и 80% НВ с различной глубиной регулирования влажности поч вы, 0,4 и 0,6 м и 0,6 м в течение всего вегетационного периода, обеспечивало получение урожайности изучаемых сортов риса на уровне 4 и 5 т/га зерна. Так, сочетание водного режима почвы с предполивным порогом 80% НВ с углублением слоя от 0,4 до 0,6 м и внесением удобрений Na8PsoKso позволило получить урожайность 4 т/га на посевах всех трёх сортов с отклонением от - 0,23 до +0,28 т/га. На фоне внесения такой же дозы удобрений, но допустимом снижении влажности до 80% НВ и дифференцированном предполивном пороге, 70-80-70% НВ, с глубиной увлажнения почвы 0,6 м, 0,4 и 0,6 м отклонение урожайности на сорте Волгоградский составило соответственно -2,25 и -10,0%.

Урожайность риса на уровне 5 т/га зерна обеспечивалась поддержанием поливами влажность почвы не ниже 80% НВ и дифференцированном предполивном пороге, 70-80-70% НВ, при увеличении в фазе кущения глубины увлажнения с 0,4 до 0,6 м и 80% НВ с постоянной глубиной увлажнения 0,6 м на фоне внесения минеральных удобрений N109P62K75. Поддержание влажности почвы не ниже 80% НВ в сочетании с внесением дозы удобрений N109P62K75 способствовало получению на посевах сорта Волгоградский урожайности с отклонением от 5 т/га в среднем за три года исследований на-0,01 т/га.

При внесении дозы удобрений на получение 5 т/га и поддержании в слоях почвы 0,4 и 0,6 м влажности почвы не ниже 80 и 70-80-70% НВ разница между фактической и планируемой урожайностью на посевах сорта Волгоградский в среднем за годы исследований изменялась в пределах +3,00 и -9,95%. Отклонение фактической урожайности от программируемой на уровне 5 т/га на посевах сортов Вираж и Раздольный в варианте водного режима не ниже 80% НВ с переменной глубиной слоя почвы 0,4 и 0,6 м и внесении дозы минерального удобрения N109P62K75 в среднем затри года исследований составило -7,40 и -2.20% соответственно.

Погодные условия в годы проведения исследований оказывали влияние на сроки прохождения фаз роста и развития, продолжительность межфазных периодов. В 2003 году при более низких температурах воздуха фаза кущения риса наступила в разных вариантах опыта на 5 - 2 дня позднее по сравнению с 2004 и 2005 годами. Разница метеорологических условий в годы исследований сказалась и на продолжительности вегетационного периода растений в целом. В близких к нормальному 2003 и 2005 годах полная спелость зерна риса наступила на 2 - 5 дней позже, чем в среднесухом 2004 году.

Заметные различия в сроках наступления фаз развития риса в зависимости от водного режима почвы начинали проявляться с фазы трубкования и составляли 1-3 дня. Полная спелость зерна в варианте с дифференцированным водным режимом (70-80-70% НВ) и увеличением слоя промачива-ния почвы с 0,4 до 0,6 м наступала на 1 - 3 дня раньше, чем при назначении поливов при 80% НВ в слое 06 м.

Внесение минеральных удобрений так же увеличивало продолжительность вегетации риса. Различия в сроках наступления фазы, как правило, до 1 суток начинали проявляться с фазы трубкования. В варианте с внесением дозы удобрений, рассчитанной на получение 4 т зерна с гектара, полная спелость зерна наступила на 3 - 4 дня раньше, чем в варианте с внесением дозы удобрений на планируемую урожайность 5 т/га.

Для завершения вегетации растениям периодически поливаемого риса сорта Волгоградский в варианте поддержания влажности почвы не ниже 30% НВ до фазы кущения в слое 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м за годы исследований потребовалось 116 - 120 дней при сумме температур воздуха 2454,9 - 2464,1 °С. Это на 1 и 1-4 дней больше, чем в вариантах с другими водными режимами почвы.

Фотосинтез является важнейшим биохимическим процессом, в котором утилизированная в основном листовой поверхностью световая энергия превращается в химическую и создает материальную базу для отложения запасов вновь созданного органического вещества, используемого на рост и развитие растений. В наших исследованиях максимальная площадь листьев, 38,31 тыс. м2/га, сформировалась в варианте с влажностью почвы не ниже 80% НВ и: переменной глубиной (Ь = 0,4 и 0,6 м) увлажнения почвы, что на 1 и 5% больше, чем на вариантах с другими водными режимами почвы (таблица 6).

Внесение минеральных удобрений также оказало стимулирующее влияние на формирование ассимиляционного аппарата растений. Из изучаемых сортов максимальное значение ассимиляционной поверхности, 41,07 тыс. м2/га, отмечалось в посевах сорта Раздольный. Аналогичная закономерность отмечалась и при сравнении показателей работы ассимиляционного аппарата; - фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза.

2600

е

1700 4—----1-

■ ' Урожайность. У. т Га

ЮП - НЖГ + 38.2.1У +■ 1517,17 Я1 - О,ЮМ

Рисунок 2 - Влияние фотосинтетического потенциала посевов на формируемую урожайность риса (2003-2005 гг.)

Обработка результатов исследований позволила получить уравнение связи между фотосинтетическим потенциалом (ФП, тыс. м2 дней/га) и урожайностью (У, т/га) риса: ФП = 24,974 У2 + 38,23 У + 1517,17 при коэффициенте надежности - 0,8033. Тем самым предоставляется возможным с использованием полученного уравнения регрессии планировать структуру посева риса такой, которая за вегетационный период способна сформи-

ровать фотосинтетический потенциал на уровне 2069,67 тыс. м дней/га, достаточный для получения урожайности 4 т/га зерна. Для увеличения продуктивности посевов до 5 т фотосинтетический потенциал необходимо повысить до 2332,67 (рисунок 2).

_!■ Я

в

С "

£ ч

о Щ

= ¿1.2

о - о 'а н ^ ч Ч

5 я и н ° в йз ~ о

Е ® * к 8

к о ¿^ и: -а с у — 5 ч о.

»< сх о о с о. ч

са.

со

о

я

гч ■ч-

о

о я оо

сэ о

и

гч

•ч-

Г-1

■3-

гп

ОС1

ЧО

о"

■ч-о II

-с:

I—

СЛ

Я

ЧО

о о" и

-С

оо

э &

£

в

са

а

и

СО

й 5-

«а

В пятой главе «Водопотребление периодически поливаемого риса» отмечается, что суммарное водопотребление в период вегетации риса изменялось в зависимости от режима орошения, величины формируемой урожайности и метеорологических условий. Наибольшее количество воды в среднем за три года, 6591 м3/га, растения риса расходовали в варианте поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ при увеличении слоя прома-чивания почвы с 0,4 до 0,6 м (таблица 7, рисунок 3).

Таблица 7 - Водный баланс рисового поля по вариантам водного режима ___почвы (среднее за 2003-2005 гг.)__

Предполивная влажность почвы, %НВ Оросительная норма Приход влаги от осадков Использование почвенной влаги Суммарное водопотребление, м3/га

м3/га % м3/га % м3/га %

70-80-70, Ь = 0,4 и 0,6 м 4467 71,7 1385 22,3 373 6,0 6225

80, Ь = 0,4 и 0,6 м 5067 76,9 1393 21,2 131 2,0 6591

80, И = 0,6 м 4933 75,6 1393 21,3 203 3,1 6529

0-80-70% НВ (Ь=0,4 и 0.6 м) Е= 6225 м'/га

80% НВ (11=0,4 и 0,6 м) Е= 6591 м'/га

5067

О Оросителъная норма, мЗ/га

^ Осадки, мЗ/га

■ Использование почвенной влаги, мЗ/га

Рисунок 3 - Структура суммарного водопотребления риса по вариантам водного режима почвы (среднее за 2003-2005 гг.) Доля участия поливной воды в структуре водопотребления в варианте поддержания поливами влажности почвы не ниже 80% НВ при увеличении глубины увлажнения с 0,4 до 0,6 м составила 76,9%, атмосферных осадков - 21,2 и почвенной влаги - 2,0%. В варианте предполивной влажности 80%

80% НВ (11=0,6 м) Е= 6529 м'/га

НВ с постоянной глубиной увлажнения расход воды растениями уменьшился до 5067 м3/га. Снижение предполивной влажности до 70-80-70% НВ с дифференцированной глубиной промачивания почвы поливами 0,4 до фазы кущения с последующим увеличением её до 0,6 м, сопровождалось дальнейшим уменьшением расхода воды растениями до 4467 м3/га.

Максимальное потребление воды было отмечено в межфазный период «трубкование-вымётывание» и в среднем за три года в зависимости от вариантов водного режима изменялось от 2543 до 2602 м3/га. Наименьшее количество воды, 124 м3/га, расходовалось в период «посев-всходы».

Обработка экспериментальных данных позволила установить связь суммарного водопотребления (Е, м3/га) с урожайностью (У, т/га) риса, которая описывается уравнением прямолинейной регрессии: Е=333,01 У + 4855 при II = 0,88. Согласно полученным данным, формирование урожайности на урс'вне 4 т/га обеспечивается при суммарном водопотреблении в среднем 6188 ± 100,5 т/га-6520 ± 100.

Среднесуточное водопотребление растений риса в зависимости от водного режима почвы изменялось от 10,1 -10,5 в период «посев-всходы» до 104,1 - 110,4 м3/га в межфазный период «вымётывание-молочная спелость». В последующие после вымётывания межфазные периоды среднесуточные расходы воды снизились до 49,7 - 56,9 м3/га.

Среднесуточное водопотребление риса для формирования урожайности 4 т/га зерна в среднем за вегетационный период составило 54,8 и 5 т/га - 56,3 - 56,6 м3/га.

Одним из важных показателей эффективности использования растениями воды на поле служат затраты её на формирование единицы товарной продукции, т.е. коэффициент водопотребления.

При урожайности на уровне 4 т/га в среднем за три года исследований коэффициент водопотребления составил 1408,2, при урожайности 5 т/га - 1279,9 и 1308 м3/т (таблица 8).

Таблица 8 - Коэффициенты водопотребления и затрат оросительной воды

Предполив-ная влажность почвы, %НВ Суммарное водопотребление, м3/га Урожай жай-ность, т/га Оросительная норма, м /га Коэффициент водопотребления, м3/т Затраты оросительной воды на 1т риса, м3/т

70-80-70, Ь = 0,4 и 0,6 м 6224 4,42 4467 1408,2 975,7

80, Ь = 0,4 и 0,6 м 6591 5,15 5067 1279,9 965,9

80, Ь = 0,6 м 6529 4,99 4933 1308,4 991,3

Максимальные затраты поливной воды на образование одной тонны продукции были отмечены в варианте с дифференцированным водным режимом, 70-80-70% НВ, переменным слоем увлажнения почвы 0,4 и 0,6 м и составили 975,7 м3/т. С увеличением предполивной влажности до 80% НВ и постоянном промачивании почвы на 0,6 м наблюдалось снижение затрат

оросительной воды до 991,3 м3/т. В варианте поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ в слое 0,4 и 0,6 м на образование одной тонны продукции было затрачено минимальное количество оросительной воды, которое в среднем за три года составило 965,9 м3 /т.

В шестой главе «Экологическая безопасность, экономическая и энергетическая эффективность возделывания периодически поливаемого риса» обосновываются экологические преимущества орошения риса дождеванием, которые коренным образом отличается от существующей в настоящее время технологии орошения этой культуры с затоплением в течение нескольких месяцев рисовых полей. Наличие на поверхности чское слоя воды сопровождается существенным ухудшением гидрогеологического режима не только в пределах самой рисовой оросительной системы, но и на прилегающих площадях.

На участках риса с -периодическими поливами уровень грунтовых вод измеряли в начале, середине и в конце вегетации растений. Наблюдения показали, что в первый год в начале вегетации риса уровень грунтовых вод находился на глубине 3,0 м, к середине вегетации он понизился и доходил до 3,8 м, а в конце вегетационного периода - повысился до 3,6 м. Из полученных нами данных следует, что грунтовые воды на опытном поле за три года исследований не поднимались, а стабилизировались на глубине 3,7 - 3,9 м, т. е. ниже критической.

Экономическую оценку возделывания риса проводили по показателям совокупных затрат, себестоимости товарной продукции, получению чистого дохода и рентабельности его производства при реализации зерна по ценам, сложившимся на начало 2009 года.

В вариантах, обеспечивающих получение 4 т/га зерна, себестоимость 1 тонны риса-сырца изменялась в пределах от 4369,9 до 5339,1 руб., уровень рентабельности при этом составлял 59,2 - 80,2%. В вариантах с урожайностью риса 5 тонн уровень рентабельности повышался до 90,3 - 111,1%, а себестоимость одной тонны зерна при этом снизилась до 4027,3 - 4466,1 руб.

Коэффициент энергетической эффективности при урожайности 4т/га зерна без учёта сопутствующей продукции составил 1,04-1,15 и 5т/га-1,19-1,30.

ВЫВОДЫ

1. Результаты трёхлетних исследований показали возможность и экономическую целесообразность возделывания риса в Сарпинской низменности по технологии орошения периодическими поливами. Новая технология орошения риса позволяет снизить затраты оросительной воды в 3 -5 раз по сравнению с традиционной, затоплением чеков, снимает экологические проблемы, связанные с продолжительным поддержанием слоя воды в чеках, обеспечивает получение высокой урожайности и экономического эффекта, позволяет использовать под посевы риса оросительные системы общего назначения.

2. Природные условия северной части Сарпинской низменности в зоне действия Райгородской оросительно-обводнительной системы по продолжительности безморозного периода (165 - 185 дней) и сумме среднесуточных температур воздуха выше 15 °С (2800 - 3200 °С) согласуются с биологической потребностью ранне- и среднеспелых сортов риса в тепле, про-

должительность вегетации которых завершалась за 110 - 128 дней при сумме среднесуточных за период вегетации риса температур 2443,2 - 2637,5 С.

3. Сравнительная оценка степени адаптивности сортов риса Волгоградский, Вираж и Раздольный к природным условиям зоны исследований и технологии орошения периодическими поливами дала положительные результаты по всем сортам с предпочтительными показателями в пользу маловодотребовательного сорта Волгоградский. В среднем за три года посевы этого сорта сформировали урожайность на уровне 4,99 т/га зерна с колебаниями от 4,78 до 5,25 т/га. Это на 0,36 т/га выше средней урожайности сорта Вираж и 0,10 т/га - сорта Раздольный.

4. В варианте с дифференцированным водным режимом почвы, 7080-70% НВ, и переменным слоем увлажнения, 0,4 и 0,6 м, средняя урожайность риса при сочетании с внесением удобрений М88р5сКйо и N,¡^62^75 изменялась в пределах 3,43 - 4,60. Увеличение предполивной влажности до 80% НВ с одноимёнными слоями увлажнения почвы, способствовало повышению урожайности на 0,66 - 0,74 т/га.

5. Для поддержания изучаемых водных режимов почвы обоснованы сроки и нормы полива. Поддержание дифференцированного режима влажности почвы (70-80-70% НВ) до фазы кущения 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м в средний по условиям увлажнения год требуется проведение 10 поливов нормой - 400 и 1 нормой 600 м3/га, в среднесухой - 11 поливов нормой 400 м3/га. Чтобы поддерживать на посевах риса влажность в слое почвы 0,4 и 0,6 м не ниже 80% НВ в средний и среднесухой год необходимо проведение 2 поливов нормой 300 м3/га, 11 или 12 поливов нормой 400 м3/га. Для поддержания влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 80% НВ требуется в средний и среднесухой год 12 и 13 поливов нормой по 400 м3/га каждый.

6. Установлено сочетание водного режима почвы и доз внесения удобрений, обеспечивающих получение урожайности на уровне 4 и 5 т/га зерна. Получение урожайности 4 т/га обеспечивается во всех изучаемых вариантах водного режима почвы, 70-80-70 и 80% НВ и глубинах прома-чивания её на фоне внесения расчетной дозы минеральных удобрений Ы88Р5оКбо- Получение 5 т/га зерна связанно с необходимостью поддержания влажности почвы поливами не ниже 80% НВ с дифференцированной (0,4 и 0,6 м) и постоянной (0,6 м) глубиной увлажнения в сочетании с внесением удобрений М,09Рб2К75.

7. Для каждого уровня урожайности риса установлены показатели фотосинтетической деятельности растений. Урожайность 4 т зерна с га обеспечивается при формировании растениями максимальной площади листьев 36,31 тыс. м2/га, средней за период вегетации чистой продуктивности фотосинтеза 5,44 г/м2 сутки и фотосинтетического потенциала 2146,69 тыс. м2дней/га. Повышение урожайности до 5 т/га возможно при увеличении максимальной площади листьев до 38,31 тыс. м2/га, средней за период вегетации чистой продуктивности фотосинтеза 5,74 г/м сутки и фотосинтетическом потенциале 2421,53 тыс. м2дней/га.

8. Установлена закономерность изменения суммарного расхода воды для формирования урожайности на уроне 4 и 5 т/га, которая описывается уравнением регрессии Е = 333,01 У + 4855. Первый уровень урожайности риса формируется при суммарном водопотреблении 6188 ± 100 м'/га и второй - 6520 ± 100 м3/га.

9. Определены показатели среднесуточного водопотребления в целом за вегетацию и по межфазным периодам для каждого из рассматриваемых уровней урожайности. Получение 4 т/га зерна обеспечивается при потреблении растениями в сутки воды в среднем за период вегетации 54,8 м /га. Минимальное его значение для всех уровней урожайности (10,3 м'/га) складывается в период «посев-всходы», а максимальное (107,2 м /га) в период «вымётывание-молочная спелость». Чтобы сформировать урожайность 5 т/га среднесуточное за период вегетации водопотребление растениями увеличивается до 56,3 - 56,6 при максимальном среднесуточном расходе воды на уровне 108 м3/га в период «вымётывание-молочная спелость».

10. Установлены коэффициенты водопотребления и затрат оросительной воды на формирование единицы товарной продукции для каждого из запланированных уровней урожайности. При урожайности 4 т/га зерна на фоне дифференцированного водного режима почвы, 70-80-70% НВ, с глубиной промачивания слоя до фазы кущения с 0,4, а в последующем 0,6 м коэффициенты водопотребления и затрат оросительной воды на 1 т зерна риса-сырца составили соответственно 1408,2 и 975,7; 5 т/га - при предпо-ливном пороге влажности почвы 80 % НВ с аналогичными глубинами её промачивания - 1279,9 и 965,9 м3/т.

11. Для завершения вегетации растениям периодически поливаемого риса сорта Волгоградский в варианте поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы кущения в слое 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м за годы исследований потребовалось 116 - 120 дней при сумме температур воздуха 2454,9 - 2464,1 °С. Внесение удобрений, рассчитанных на получение более высокой урожайности, также способствовало удлинению вегетационного периода на 3 - 4 дня с суммой среднесуточных температур воздуха 2364,2-2464,1 °С.

12. Экономические расчеты показывают, что возделывание риса при орошении периодическими поливами экономически эффективно. При получении урожайности зерна на уровне 4 и 5 т/га рентабельность производства продукции при оптимизации регулируемых факторов составила 59,2 -80,2% (4 т/га) и 90,3 - 111,1% (5 т/га). Энергетический анализ возделывания риса при периодическом орошении показал, что накопленная в товарной части урожая риса энергия в 1,04 - 1,30 раза превышает совокупные затраты на её получение.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для возделывания риса в условиях светло-каштановых почв Сарпин-ской низменности при орошении дождеванием и получения урожайности зерна 4 и 5 т/га необходимо выполнять следующее сочетание факторов:

^ получение урожайности риса изучаемых нами сортов 4 т/га обеспечивается внесением в почву минеральных удобрений в дозе Ы83Р5оКбо на фоне всех изучаемых нами водных режимов почвы. Для поддержания влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы кущения в слое 0,4 м, а в последующий период вегетации - 0,6 м необходимо проведение 2 поливов нормой 300 м3/га (до фазы кущения) и 11 - 12 поливов нормой 400 м'/га в последующий период вегетации растений. Поддержание такого же водного режима почвы (не ниже 80% НВ) в течение всего вегетационного периода в слое 0,6 м обеспечивается

большими затратами оросительной воды, проведением 12-13 поливов нормой 400 м3/га. Минимальное число поливов, 10-11 нормой 400 м3/га и 1 нормой 600 м3/га, но при несколько меньшей урожайности, требуется для поддержания дифференцированного водного режима почвы, 70-80-70% НВ в слое 0,4 и 0,6 м. По экономическим показателям наиболее предпочтительным оказался вариант орошения, с поддержанием влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы кущения в слое 0,4 м с последующим увеличением его до 0,6 м.

^ урожайность риса 5 т/га зерна можно получить на посевах всех изучаемых нами сортов, но при более высоких показателях: по сорту Волгоградский на фоне внесения N1^62^5 и поддержании влажности почвы в пределах изученных нами режимов. По экономическим показателям лучшие результаты получены при поддержании влажности почвы не ниже 80% НВ до фазы кущения в слое 0,4 м с последующим углублением его до 0,6 м. Обеспечивается такой режим влажности проведением 2 поливов нормой 300 м3/га до фазы кущения и в последующие фазы 11-12 поливов нормой 400 м /га.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Адаптивная технология возделывания маповодотребовательного риса при дождевании в Нижнем Поволжье / И.П. Кружилин, В.В. Мелихов, С.Н. Любушкин и др.; под ред. И.П. Кружилина.- Волгоград: ВНИИОЗ, 2005. - 28 с.

2. Кружилин, И.П. Ресурсосберегающая технология орошения риса дождеванием в Волгоградской области /И.П. Кружилин, В.В. Мелихов, С.Н. Любушкин и др. // Ирригация земель и водосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур: сб. науч. тр. ВНИИОЗ,- Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2005. - С. 70 - 78.

3. Ганиев, М.А. Орошение риса дождеванием на Райгородской оросительной системе / М.А. Ганиев, К.А. Родин, С.Н. Любушкин // Устойчивое производство риса: настоящее и перспективы: сб. материалов международной научно-практической конференции.- Краснодар, 2006. - С. 348 - 350.

4. Кружилин, И.П. Возделывание риса при орошении дождеванием/ И.П. Кружилин, М.А. Ганиев, С.Н. Любушкин и др. // Мелиорация и водное хозяйство.-2009.-ЛГ2 1.- С. 28 - 31.

5. Кружилин, И.П. Сорт риса с периодическими поливами на обычных оросительных системах Волгоградской области/ И.П. Кружилин, М.А. Ганиев, С.Н. Любушкин и др.- Вестник АПК.- 2009,- № 7. - С. 14 - 15.

Подписано в печать 15.02.10. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 119. Издательско-полиграфический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Любушкин, Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ ОРОШЕНИЯ РИСА, ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗОНЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ (обзор литературы).

1.1. Краткая характеристика орошения и обводнения Сардинской низменности.

1.2. Биологические особенности риса и основные зоны его возделывания.

1.3. Способы и режимы орошения риса, удобрения и защита посевов от сорной растительности.

1.4. Производственно-технические показатели Райгородской (Светло-ярской) оросительно-обводнительной системы и оценка возможности использования её для рисосеяния.

1.5. Обоснование направления исследований.

2. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Целевая направленность и вопросы, поставленные к изучению, схема опытов.

2.2. Характеристика места и погодных условий в годы проведения исследований.

2.3. Водно-физические и агрохимические свойства почв опытного участка.

2.4. Агротехника на опытных посевах риса.

2.5. Методика проведения исследований.

3. ОЦЕНКА АДАПТИВНОСТИ СОРТОВ РИСА ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В УСЛОВИЯХ САРПИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОЛИВАХ.

3.1. Краткая характеристика сортов и обоснование выбора их для включения в схему опытов.

3.2. Оценка сортов по продолжительности вегетационного периода и гарантия их вызревания.

3.3. Отзывчивость на удобрения.

3.4. Сравнительная оценка сортов риса по продуктивности, устойчивости к сорнякам, болезням и вредителям.

4. ОБОСНОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ И ДОЗ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНИРУЕМОЙ УРОЖАЙНОСТИ РИСА.

4.1. Динамика влажности и потребность в проведении поливов по вариантам водного режима почвы.

4.2. Влияние водного режима почвы и доз внесения удобрений на урожайность риса.

4.3. Сочетание управляемых факторов роста и развития для получения планируемой урожайности риса.

4.4. Рост и развитие риса при различных уровнях урожайности.

4.5. Динамика фотосинтетических показателей в связи с формируемым уровнем урожайности риса.

5. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИ ПОЛИВАЕМОГО

РИСА.

5.1. Суммарное водопотребление при разной урожайности риса.

5.2. Влияние урожайности на динамику среднесуточного водопотреб-ления.

5.3. Коэффициенты водопотребления и удельные затраты оросительной воды на формирования урожая риса.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИ ПОЛИВАЕМОГО РИСА.

6.1. Экологические преимущества орошения риса дождеванием по сравнению с традиционным.

6.2. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания риса при периодических поливах.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Режим орошения и дозы внесения удобрений на посевах риса с периодическими поливами в Сарпинской низменности"

Актуальность исследований. Рис является одним из древнейших окультуренных человеком злаком и основным продуктом питания более половины населения мира.

Потребление риса зависит от особенности национальной кухни и составляет от 5 (в странах Европы) до 200 кг (Юго-Восточная Азия) на душу населения в год. По оценке ФАО, в настоящее время в мире производится более 600 млн. тонн риса, а к 2030 году в связи с ростом населения планеты потребуется более 800 млн. тонн. В России рис занимает одно из лидирующее мест среди круп, потребляемых населением страны.

В рисоводческих хозяйствах России принят способ возделывания риса, основанный на продолжительном затоплении поверхности поля слоем воды. При техническом уровне современных рисовых оросительных систем фактические затраты воды на выращивание риса по такой технологии орошения значительно превосходят биологическую потребность растений в ней и достигают 20 - 25 тыс. м3 на 1 га. В тоже время за период вегетации в зависимости от почвенно-климатических условий и уровня урожайности с 1 га рисового поля на суммарное водопотребление расходуется 6-8 тыс. м воды. Остальная часть её (13-16 тыс. м3 и более) расходуется на создание и поддержание слоя воды в чеках, фильтрацию, проточность и сброс. В связи с этим образующиеся большие объемы коллекторно-сбросных вод, отвод которых загрязняет водоприёмники, создают напряженнуюЗкологическуюобстанов-ку в районах традиционного рисосеяния.

Однако возможна и принципиально иная технология- возделывания риса, когда занятое им поле не затапливается слоем воды. Дефицит потребности риса в воде при такой технологии орошения восполняется за счет периодических поливов. В результате этого затраты оросительной воды на возделывание риса снижаются в 3 - 5 раз по сравнению с традиционной технологией, а суммарное водопотребление приближается к биологическому водопотреблению растений. Этим и определилось избранное нами направление исследований, связанное с разработкой принципиально новой водосберегаю-щей, высокоэффективной и экологически безопасной технологии орошения риса проведением периодических поливов.

Исследования проводились в рамках выполнения научно-технической программы НИР Россельхозакадемии «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» и Волгоградской областной целевой программы: «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области».

Целью научно-производственных исследований являлось обоснование параметров водного режима почвы в посевах периодически поливаемого риса, обеспечивающих получение планируемой урожайности на уровне 4 и 5 т/га зерна при сохранении почвенного плодородия и экономии оросительной воды. Достижение поставленной цели предусматривало поэтапное решение следующих задач:

•S установить закономерности формирования урожайности раннеспелых и среднеспелого сортов риса на уровне 4 и 5 т/га зерна при разных водных и пищевых режимах почвы.

•S выявить степень адаптации к жёстким природным условиям и периодическим поливам сорта риса, способных в условиях Сарпинской низменности формировать запланированную урожайность;

•S установить закономерности изменения влажности активного слоя почвы и обосновать допустимые пределы снижения её с учетом выхода на планируемую урожайность;

S рекомендовать режимы орошения риса для поддержания рекомендованного водного режима почвы в разные по степени увлажнения осадками годы;

S обосновать дозы внесения удобрений, обеспечивающие получение планируемых урожаев без снижения плодородия почвы;

S установить объемы и закономерности потребления воды растениями по межфазным периодам и за период вегетации;

•S определить параметры характеристики фотосинтетической деятельности риса при разных уровнях планируемой урожайности;

S дать эколого-экономическое и энергетическое обоснование сочетания факторов, обеспечивающих получение различных уровней урожайности риса.

Научная новизна полученных результатов исследований характеризуется обоснованием адаптивных к природным условиям Сарпинской низменности и периодическим поливам сортов риса разных групп спелости, способных формировать урожайность до 5 т/га зерна. Впервые для этой зоны и сортов разработана технология орошения риса без создания слоя воды, включающая обоснование водных и питательных режимов почвы, обеспечивающих получение 4 и 5 т/га зерна. Для каждого из рекомендуемых на получение различной урожайности водных режимов почвы обоснованы режимы орошения, согласованные с условиями увлажнения осадками и биологическими особенностями риса, динамикой суточного и интегрального водопотребле-ния, определены параметры фотосинтетической деятельности растений.

Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что освоение рекомендуемой технологии орошения риса периодическими поливами на оросительных системах общего назначения обеспечивает экономию оросительной воды в 3 - 5 раз и более по сравнению с существующей. В связи с этим исключается необходимость повсеместного строительства интенсивного дренажа, улучшается общая экологическая обстановка на рисовых оросительных системах, отпадает необходимость строительства капиталоёмких специализированных рисовых оросительных систем.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований использовались при возделывании риса с периодическими поливами на Райгород-ской (Светлоярской) оросительно-обводнительной системе (2003-2005 гг.), полях крестьянско-фермерского хозяйства Булатова А.А., с. Нариман, Свет-лоярского района (2004-2005 г.), полях крестьянского хозяйства «Пионер» Городищенского района (2005 г.), СПК «Светлоярский» (2006 г.), агрофирмы «Инженер» (2006 г.) на общей площади более 36,0 га, разработке рекомендаций по адаптивной технологии возделывания маловодотребовательного риса при орошении дождеванием в Нижнем Поволжье (Волгоград - 2005 г.). Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодных годовых отчётах по НИР во ВНИИОЗ (2003-2005 гг.), Международной конференции ВНИИ риса «Устойчивое производство риса: настоящее и перспективы» (Краснодар, сентябрь 2006 г.), заседании научно технического совета при Комитете сельского хозяйства Администрации Волгоградской области по целевой программы «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области» (2004-2005 гг.), заседании круглого стола ВНИИОЗ по областной целевой программе «Разработка технологии выращивания риса с периодическими поливами на орошаемых землях Волгоградской области» (Волгоград, март 2006 г.), опубликованы в 5 научных работах, в том числе одна статья в рекомендованном ВАК РФ журнале «Мелиорация и водное хозяйство».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Возможность возделывания риса без затопления слоем воды на оросительных системах общего назначения при орошении периодическими поливами (на примере Райгородской оросительно-обводнительной системы);

2. Обоснование выбора маловодотребовательных, толерантных к отсутствию слоя воды сортов риса;

3. Отзывчивость периодически поливаемого риса на улучшение водного и питательного режимов почвы, сочетание регулируемых факторов для получения урожайности 4 и 5 т/га зерна

4. Режимы орошения риса для поддержания водного режима почвы, обеспечивающего получение планируемой урожайности в пределах 4-5 т/га зерна;

5. Суммарное и среднесуточное водопотребление при разных уровнях урожайности периодически поливаемого риса;

6. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания риса при орошении периодическими поливами;

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 222 страницах компьютерного текста и включает 18 рисунков, 40 таблиц, 29 приложений. Список использованной литературы содержит 238 наименований, в том числе 14 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Любушкин, Сергей Николаевич

всходы

80% НВ (h = 0,4 и 0,6 м) кущение трубкование вымётывание молочная восковая полная спелость спелость спелость для формирования различных уровней урожайности. В период наибольшей водотребовательности, от фазы кущения до восковой спелости зерна, влажность почвы не должна опускаться ниже 80% НВ в слое 0,6 м. В начальной стадии периода вегетации, от посева до кущения, поддержание влажности почвы в слое 0,4 м способствует улучшению водообеспеченности растений и следовательно, стимулирует накопление вегетативной массы.

Увеличение продуктивности риса устойчиво с показателями среднесуточного водопотребления. Так, например, получение урожайности 4 т/га зерна обеспечивается при потреблении растениями в среднем за вегетационный период 54,8 м3/га воды в сутки. Увеличение среднесуточного расхода воды за о период вегетации растений до 56,3 - 56,6 м /га способствует повышению урожайности риса до 5 т зерна с гектара.

Знание закономерностей изменения среднесуточного водопотребления периодически поливаемого риса по периодам его роста и развития дает возможность прогнозировать сроки проведения поливов и рационально распределить их во времени.

5.3. Коэффициенты водопотребления и удельные затраты оросительной воды на формирования урожая риса

В определении эффективности использования растениями воды на поле одним из основных показателей служат её затраты на формирование единицы товарной продукции, т.е. коэффициент водопотребления. Численные значения его показателей непостоянны и зависят от многих факторов, таких как погодные условия вегетационного периода, условия влагообеспеченности, уровень плодородия почв, агротехника культуры, способы и техника полива. Определяющее влияние на величину коэффициента водопотребления оказывает уровень получаемого урожая [25, 26, 116, 134, 141, 142, 143, 212].

Рис, возделываемый со слоем воды, по величине коэффициента водопотребления резко отличается от других орошаемых зерновых культур. При затопление посевов риса величины коэффициентов водопотребления измео няются в пределах 3600 - 5560 м /т зерна [43].

Возделывание риса при периодическом орошении, в отличие от затопляемого, приводит к резкому снижению коэффициентов водопотребления, до 999,3- 1333,5 м3/т [178].

Анализ наших данных показывает, что на посевах сорта Волгоградский при внесении дозы минеральных удобрений, рассчитанной на получение 5 т/га, в варианте с более высоким предполивным порогом влажности почвы растения риса при дождевании наиболее эффективно использовали объем потребляемой воды на формирование товарной части урожая (таблица 38).