Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режим орошения и нормы внесения удобрений для получения запланированных урожаев зеленой массы кукурузы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Режим орошения и нормы внесения удобрений для получения запланированных урожаев зеленой массы кукурузы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья"

Волгоградский сельскохозяйственный институт Кузнецова Надежда Владимировна

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И НОРМЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАПЛАНИРОВАННЫХ УРОЖАЕВ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ КУКУРУЗЫ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

08.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

УДК 633.15 : 631.67: 631.8

Автореферат

Волгоград 1991

Диссертационная работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных гидротехнических мелиорации; и геодезии Волгоградского сельскохозяйственного института. Экспериментальная часть — в НПО «Орошение»

внииоз.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, член-корреспондент ВАСХНИЛ Кружи-лин И. П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Григоров М. С., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Бородычев В. В.

Ведущее предприятие — НПО «Волгоградское».

*г> _ . /

Защита состоится « /¿> » /1 с' 1991 г. У^ — часов 'на заседании специализированного сойета Д 120.56.01 при Волгоградском сельскохозяйственном институте по адресу: 400041, г. Волгоград, Институтская, 8, СХИ, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского сельскохозяйственного института.

• / .. //

Автореферат разослан " /' » афрй ¿'я-'- 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. И. Захар евский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кукуруза относится к числу важнейших кормовых культур. Она представляет собой высококачественный корм в виде зерна, зеленой и силосной массы, который используется на корм скоту практически во все времена года.

Высокая отзывчивость кукурузы па поливы, большая потребность в кормах, расширение площади орошаемых земель способствовали тому, что посевы этой культуры при орошении в 1989 г. в Волгоградской области занимали свыше 65 тыс. га, с которых было собрано до 1,8 млн т силосной и зеленой массы. В среднем с каждого поливного гектара в хозяйствах области было получено по 27,4 т зеленой массы. Однако это далеко не предел продуктивности кукурузы. При утилизации на формирование урожая 4—5% поступающей за период вегетации этой культуры фотосинтетически активной радиации (ФАР) она может формировать в расчете па гектар 100—130т зеленой или 29—38 т сухой массы корма.

Проведенные в нашей области исследования, Г. Ф. Гайдуковым и С. Н. Ягновой, М. Н. Багровым, В. И. Филиным и К. С. Сергеевой, М. С. Грнгоровым п Л. Ходяковым, Л. Л. Тарасовой, В. А. Чертоусовым, А. Ф. Ивановым и Н. 10. Петровым, раскрыли большие потенциальные возможности продуктивности кукурузы, выращиваемой на силос на орошаемых землях.

Сравнительная оценка возможности и фактической продуктивности кукурузы евндетельевует о наличии большого нереализованного резерва повышения урожайности этой культуры за счет оптимизации сочетания основных регулируемых факторов роста и развития растений. Это определило выбор темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследований. Цель исследований — определение оптимального сочетания регулируемых факторов для получения планируемых уровней продуктивности зеленой массы кукурузы (40, 60, 80 т/га) с высоким качеством и наиболее

рациональным использованием материальных и трудовых ресурсов.

В задачу исследований входило: изучение закономерностей формирования урожая в зависимости от водного режима почвы и норм внесения удобрений при различной густоте стеблестоя; определение закономерностей потребления воды растениями кукурузы при различной продуктивности, взаимосвязи водопотребления с уровнем формирования урожая, температурным режимом воздуха, а также основных показателей фо-тосинтетнческой деятельности растений; выявление основных параметров прогнозирования сроков наступления фаз роста и развития растений; разработка и совершенствование метода управления водным режимом почвы и рекомендаций производству по оптимизации водного и пищевого режимов почвы при различном стеблестое для разных уровней продуктивности.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено сочетание факторов, обеспечивающих получение запланированных урожаев зеленой массы кукурузы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья. Для каждого уровня урожайности экономически обоснован оптимальный водный режим почвы в сочетании с внесением удобрений п плотностью посевов, определены показатели фотосин-тетнческон деятельности, суммарного и среднесуточного водопотребления, рассчитаны бноклпматнческие коэффициенты, составлены программы управления запасами почвенной влаги, решение которых выполнялось с применением ЭВМ. Работа выполнялась в соответствии с государственной научно-технической программой 052.01.01.02.02.Н2.*

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по оптимизации и управлению водным режимом почвы в совхозах «Волгоградский» п «Ахтубннский» Среднеахтубинского района Волгоградской области в течение 1989—1990 гг. полностью подтвердила возможность получения запланированных урожаев зеленой массы кукурузы на уровне 40, 60 т/га.

По результатам исследований подготовлены рекомендации по интенсификации возделывания кукурузы на зерно и силос на орошаемых землях 'Волгоградской области, утвержденные НТС Волгоградского областного АПО (протокол № 18 от 13 декабря 1989 г.).

Апробация работы. Результаты исследований доложены

на научных конференциях и совещаниях разного уровня: всесоюзного (г. Москва, ВНИИГиМ, 1989 г., г. Новочеркасск, НИМИ, 1989 г.), республиканского (г. Волгоград, 1989 г.), регионального (г. Саратов, НПО «Элита Поволжья», 1989 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовало в 7 работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, включает 45 таблиц, 18 рисунков, 38 приложений. Список литературы содержит 178 наименований.

Условия и методика проведения исследований. Полевые опыты проводились в 1987—1989 гг. на орошаемом участке ОПХ «Орошаемое» НПО «Орошение».

Опытное поле расположено в зоне Волго-Донского междуречья Волгоградской области. Почвы светло-каштановые сред-несуглинпстые.

В 1987 г. в 100 г сухой почвы содержание N03, Р205, К20 составило соответственно 0,21; 8,14; 33,20 в 1988 и 1989 гг. 0,40; 2,75; 29,30; и 0,48; 5,20; 36,00 мг. Водно-физические свойства почвы опытного участка в слое 0—0,7 м характеризуются следующими показателями: наименьшая влагоемкость 23,0% массы сухой почвы, объемная масса 1,32 т/м3, плотность 2,54 т/м3, по-розность 46,0 %.

По степени увлажнения вегетационного периода годы исследовании характеризовались следующим образом: 1987 г. — среднсвлажный, 1988 и 1989 гг. — влажные.

Исследования проводились в трехфакторном полевом опыте с районированным среднеспелым гибридом кукурузы с индексом ФА0-350 Краснодарский 440 ЛАВ. Предшественник — кукуруза на силос. Способ полива — дождевание агрегатом ДДА-Ю0МА, расчетная глубина контролируемого по влажности слои почвы ■— 0,7 м.

Схемой опытов предусматривались варианты снижения влажности почвы до 80, 70—80—70, 70, 60% НВ и без орошения. Нормы внесения минеральных удобрений определяли на запланированный урожай (40, 60, 80 п 100 т/га зеленой массы) по методике, разработанной на Опытной станции по программированию урожаев (В. П. Филин, 1976). Во всех вариантах режима орошения кукурузы густота стояния растений перед уборкой составила 70, 90 и 110 тыс. раст./га. В варианте без орошения густота стояния растений 40 тыс. раст./га принята по рекомендации для данной зоны. Опыт закладывался мето-

дом расщепленных делянок при одноярусном систематическом размещении вариантов по режиму орошения и уровню минерального питания и рсндомнзпровапном — по нормам посева кукурузы. Повторность опытов трехкратная, учетная площадь делянок по водному режиму почвы 900 м2, нормам удобрений —150 м2, густоте стояния •— 51 м2.

В соответствии с требованиями методики опытного дела (Б. А. Доспехов, 1979) и Программ и методики постановки опытов по программированию урожаев полевых культур . (М., ВАСХНИЛ, 1978) опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, анализами почвенных и растительных образцов. Водно-физические свойства почвы изучались но методике ЮжНИИГиМа. Контроль за се влажностью осуществлялся термоетатно-весовым методом. Водопотребленне кукурузы за вегетацию и по расчетным периодам определялось методом водного баланса (А. Н. Костяков, 1960). Биоклпматическне коэффициенты рассчитывались но методике УкрНИПГпМа (С. М. Алпатьев, 1967). Морфологические наблюдения за прохождением растениями кукурузы основных фаз роста и развития проводили по методике Ф. М. Куперман и др. (1955). Показатели фотосинтетической деятельности изучались по методике лаборатории фотосинтеза ИФР АН СССР (А. А, Ничнпоровпч и др., 1961). Учет биологического урожая проводили раздельно по каждой делянке вручную в фазе молочно-восковой спелости зерна кукурузы с площади 25 м2 по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971). Полученные данные обрабатывались методами дисперсионного и корреляцпоп-по-регресспвного анализа по Б. А. Доспехову (1979) на ЭВМ СМ-1630. Экономическая оценка вариантов опыта проведена по методике Д. Т. Зузика и методическим рекомендациям МСХ СССР (1978) с использованием технологических карт.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика влажности почвы и поливной режим кукурузы

в годы исследований имели свои особенности, которые определялись изменением водопотребления культуры npji формировании различного уровня урожайности, допустимым пределом иссушения почвы и погодными условиями (табл. 1).

Сроки начала полива по вариантам определялись запасами влаги в почве па день посева и погодными условиями. В варианте 80% НВ поливы по годам исследований начинались

со второй декады июня (1987, 1989 гг.) и в первой декаде июля (1988 г). В средневлажном 1987 г. для поддержания влажности почвы на уровне 80% HB потребовалось провести 6 поливов 470 м3/га каждый. Межполивной период изменялся от 12 до 15 дней. Поливы заканчивались за 12 дней до уборки. Во влажные годы количество поливов уменьшалось до 4, 5, п оросительная норма до 1880, 2 300 м3/га. Проводились они через 8—12 дней. Снижение предполивпой влажности почвы до 70% HB способствовало уменьшению количества поливов до 2—3, а оросительной нормы до 1 400—2 100 м3/га. Начало поливов в этом варианте приходилось по годам исследований на вторую декаду июня, вторую декаду июля и третью декаду нюня. Межиолпвной период составил 18—47 дней. Поддержание предполнвного порога влажности расчетного слоя почвы 60% HB достигалось во все годы исследований проведением одного полива нормой 940 м3/га в период образования ¡1-го листа — начала выметывания. Поддержание дифференцированного режима влажности 70—80—70% HB обеспечивалось проведением 1—2 поливов нормой 700 м3/га и 2—3 поливов нормой 470 м3/га.

Таблица 1

Поливной режим кукурузы

Предполип- ¡987 г. I 1988 г. I 1989 г. Оросительная норма, мз / га

пая ['л л ж- Ко. ичество полпвоп

% IIB Полипная норма, > I3, га

Р0 6 4 5 1880—2820

470 470 470

70—80—70 2 2 1 2 1 3 1640—2340

700 470 700 470 700 470

70 3 2 2 1400—2100

700 700 700

60 I I 1 940

940 940 940

Рост и развитие растений кукурузы. В связи с несколько отличными метеорологическими условиями продолжительность вегетации кукурузы в средневлажном 1987 г. была наименьшей н составляла в зависимости от водного и минерального питания от 96 до 102 дней. Максимальной она была во

влажном 1989 г. — 102—111 дней. Улучшение водного режима почвы способствовало увеличению продолжительности вегетации на Г—4 дня. Внесение минеральных удобрений привело к удлинению вегетации кукурузы . на 1—6 дней, а при увеличении плотности посевов свыше 90 тыс. раст./га она сокращалась в среднем на 2 дня.

Установленные закономерности изменения продолжительности вегетации позволили определить потребность кукурузы в тепле (сумме температур) для перехода от одной фазы роста и развития к последующей, а также в целом за вегетационный период.

Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы. В формировании урожая ведущая роль принадлежит фотосинтезу. Листовая поверхность является главным утилизирующим солнечную энергию органом растений. Максимальная площадь листьев формируется при назначении поливов при влажности 80% НВ с внесением удобрений — 52,6 тыс. м2/га, что на 5,3—27,6% больше, чем в вариантах с более низким предно-ливным порогом влажности (табл. 2). Улучшение условий минерального питания оказывает стимулирующее влияние на фотосинтетическую деятельность растений. В условиях дифференцированного режима увлажнения почвы на фоне применения органических удобрений в сочетании с минеральным азотом, рассчитанными па получение 100 т зеленой массы с 1 га, максимальная листовая поверхность сформировалась на уровне 57,4 тыс. м2/га. Увеличение густоты стояния растений с 70 до 110 тыс. раст./га повышает максимальную площадь листьев на 4,8—5,9%.

Аналогичная закономерность отмечается и при сравнении показателей работы ассимиляционного аппарата — фотосин-тетпческих потенциалов и чистой продуктивности фотосинтеза. Однако различия в абсолютных величинах чистой продуктивности фотосинтеза при оптимизации водного и пищевого режимов почвы с целыо получения планируемых урожаев зеленой массы кукурузы были незначительны, что снижает их практическую ценность в управлении формированием планируемой продуктивности.

Улучшение водного и пищевого режимов почвы актнвизн ровало деятельность ассимиляционного аппарата, что привело к большей продуктивности зеленой и сухой биомассы в вариантах с предполпБпым порогом влажности почвы 80% НВ и внесением органических удобрений в комплексе с азотом.

Таблица 2

Основные показатели фотосинтетической деятельности кукурузы

(среднее за 1987—1989 гг.)

II редпол ии-

ная влажность почвы, % ПВ

СС

и 2 СЭ и

н ™ а ^ Ь- >1

л и к О н Л и га I

о и

гз ь- га ►0 • и •_

В Е ГЗ 3 н "йГ

£ н О н и — „ а?

О о и г- О и —

Р. га С- 5 н е- с!

Урожайность, т/ га

В зависимости от уровня увлажнения

Без орошения 20 40 21,7 988,8 0,2 15,66 6,21

60 60 90 38,1 2051,2 7,6 39,79 16.32

70 60 90 44,5 2448,7 7,9 60,27 20,09

70—80—70 60 90 49,8 2640,0 8,0 65,69 21,64

80 60 90 52,6 2963,2 8,2 70,12 24,85

В зависимости от уровня минерального питания

70- -80- 70 Контроль (б/у) 90 41,0 2074,5 7,5 48,00 16,54

70— -80- ■70 10 90 4-1,0 2367,3 7,8 59,88 19,22

70- -80- ■70 00 90 49,8 2640.0 8,0 65,69 21,61

70- -80- ■70 80 90 53,8 2953,4 8,1 73,44 24.36

70- -80- ■70 100 90 52,1 2836,5 8,0 72,00 23,43

70- -80- -70 100' 90 57,4 3252,9 8,3 78,63 27,07

В зависимости от густоты стеблестоя

70- -80- -70 60 70 47,5 2477,9 8,0 62,73 20,76

70- -80- -70 (50 90 49,8 2640,0 8,0 65,69 21,64

70- -80- -70 60 1 50,3 2607,9 7,8 67,28 21,78

Вариант с применением органических удобрении.

Оптимизация изучаемых факторов для получения запланированных урожаев зеленой массы кукурузы. В результате исследований установлено, что получение запланированных уровнен урожайности зеленой массы кукурузы обеспечивалось различным сочетанием водного и минерального пнтанпи, а также густоты стояния растении (табл. 3).

Продуктивность посевов кукурузы на уровне 40 т/га обеспечивается при внесении Ыпг^м—еоКзе—ее, поддержании пред-поливного порога влажности 70% НВ и всех густотах стояния растении. При внесении той же нормы удобрений, но в условии жесткого режима орошения, возможно получение урожайности близкой к планируемой только при загущении посевов до 110 тыс. раст./га. Увеличение нормы минеральных удобре-

ний до Г^бвРзб—90К54-—1зо в варианте с влажностью 60% НВ также позволило выйти на запланированную урожайность. Получение урожайности зеленой массы кукурузы 60 т/га связано с необходимостью внесения минеральных удобрений нормой ниже расчетной МцгР24—боКзв—86 и поддержания влажности почвы 80 п 70—80—70% НВ. При снижении влажности почвы до 70% НВ норма удобрений соответствует расчетной для дашГой планируемой урожайности ЭДбвРзе—90К54—130. Продуктивность кукурузы 80 т/га обеспечивается только при поддержании влажности активного слоя почвы поливами не ниже 80% НВ в сочетании с внесением не ниже расчетных или более высоких норм минеральных или органических удобрений. При поддержании дифференцированного режима увлажнения 70—80—70% НВ получена продуктивность кукурузы близкая к планируемой только на фоне 100 т/га навоза 4- N130. Густота стояния растений 70 тыс. раст./га не обеспечивает продуктивность посевов кукурузы близкую к 80 т/га. Урожайность зеленой массы кукурузы гибрида Краснодарской 440МВ 100 т/га при принятом сочетании факторов в наших опытах получена не была.

Таблица 3

Сочетание регулируемых факторов, обеспечивающих получение планируемой урожайности зеленой массы кукурузы (среднее за 1987—1989 гг.)

Урожайность, т/га

пла-ни-руе-мая

фактическая

Отклонение от программы

т/га

Сочетание факторов

предполив- к 2 о -

иая влаж- норма внесения " 5

ность ПОЧ11Ы, удобрений, кг/га д. и. а.

% НВ и _ и Н

40 44,31 4,31 10,78 70 19^94 КпКдк 86 70

42,41 2,41 6,03 70 9^94-КпКяп 86 90

40,12 0,12 0,30 60 N1 бя^чк чпКкд , зп 70

60 61,08 1,08 1,80 80 N1 19Р94 бпКяк як 70

62,49 2,49 4,15 80 N1 1 9Р94 бпКчк як 90

57,92 —2,08 — 3,47 70— -80— -70 9Р94 бпКзк як 70

59,88 —0,12 — 0,20 70- -80- -70 N 1 1 9Р94 бпКяк як 90

62,73 2,73 4,55 70- -80- -70 ^Т1КяРчК ЧпКяд 13п 70

57,06 -2,04 — 4,90 70 N 1 кяРчК апКкд—, Зп 70

80 81,63 1,63 2,04 80 ^994?4я 19(1^79 173 90

84,78 4,78 5,98 80 100 т/га навоза+М,,,,-, 90

78,63 — 1,37 — 1,71 70- -80- -70 100 т/га навоза + М,яп 90

Структура урожая и оценка качества зеленой массы кукурузы. Количественные показатели продуктивности посевов не позволяют в полной мере определить преимущества того или иного сочетания факторов. В связи с этим необходимо установит!) соотношение органов в растениях кукурузы для определения доли их участия в формировании урожая, а также питательную ценность (табл. 4).

Таблица 4

Содержание початков и питательная ценность кукурузы

Предпол пиная влажность Густо- Содержание початков Эпер-геги-ческ. Сырой протеин

Норма удобрений, кг/га д. п. та тыс. кормовые в сухом веществе, rf кг в зеле-

почвы, "о ИВ ряст./ га % т/га ед. п 1 кг ной мас-

з. м„ МДж се, г/г а

70 GO

80

70—80—70 70

■^бя^зк' qnKjU

40 т/га

70 31 ¡5 70 30,7

13,90 12,32

N, 19Р0

\| , пР

пКоД-о

I 19 94 "КП')Я6""Я<; 4 1 ЙЯ^Яб сщК-КД 1 3[)

70

70 70

60 т/га

32.8

31.9 31,7

20,03 18,48 18,09

^«ООдРдЯ "1911К70-173

/0—80—70 100 т/га навоза : N,3n

80 т/га

90 31,5 25,71 90 31,5 24,77

0,284 0,290

0,322 0,295 0,293

0,320 0,323

99,4 130,0

84,6 94,8 117,0

104,4 126,1

1,53 1,90

1,64 1,60 2,13

2,84 3,30

В результате оценки питательной ценности получаемого корма нами отобраны рекомендуемые сочетания факторов с наибольшим содержанием протеина, энергетических кормовых единиц и початков.

Параметры формирования планируемой урожайности. Формирование планируемой урожайности кукурузы оценивалась нами по таким показателям как линейный рост растений, накопление сухой биомассы, фотосннтетический потенциал. Корреляционная связь, установленная между урожайностью и перечисленными показателями, описываемая следующими уравнениями регрессии — соответственно У = 0,026-Ф — 6,45; У = 2,59 ■ Мс +8,38 и У= 11,9-е"'""-47 " .позволила определил ], лить их численные значения для получения различных уровней продуктивности зеленой массы кукурузы (табл. 5).

I ЯП

Таблица 5

Параметры формирования программируемой продуктивности посевов кукурузы

Планируемая урожайность, т/га

40 60 80

1,87±0,20 2,50 + 0,13 2,95 ±0,10

12,21 ±1,93 19,93+1,93 27,65+1,93

Фотосинтетиче-скнй потенциал, тыс. м-' • дн.(га

1787+ 191,8 2556+ 192,1 3325+ 192,3

Определенные намн параметры, а также нх динамика в течение вегетации позволяют контролировать и управлять процессом формирования планируемой продуктивности зеленой массы кукурузы.

Суммарное водопотребление кукурузы при принятой агротехнике определялось уровнем поддерживаемого водного режима почвы, величиной планируемой продуктивности и метеорологическими условиями вегетационного периода.

Таблица 6

Суммарное водопотребление кукурузы, м3/га (среднее за 1987—1989 гг.)

Предполивиая влажность почны, % НВ

Использование почвенной влаги из слоя 0-1,5 м

Приход влаги от осадков

Оросительная пода

Суммарное водонотреб-

Без орошення 1269 2015 — 3284

60 859 2015 850 3724

70 793 2015 1493 4301

70—80—70 582 2031 1857 4470

80 431 2039 2150 4620

Нанболыпее суммарное водопотребление складывалось в варианте 80% НВ и составило в среднем за три года 4 620 м3/га (табл. 6). Доля участия оросительной воды снижается от 46,9 до 22,8% с уменьшением иредполивного порога влажности почвы, при этом увеличивается процент использования осадков с 44,1 до 54,1 и запасов почвенной влаги с 9,0 до 23,1.

Обработка полученных нами экспериментальных данных позволила установить закономерность увеличения суммарного

водопотребления Е, м3/га при повышении урожайности зеленой массы кукурузы У, т/га, от 25 до 90 т/га, которая описывается уравнением прямолинейной регрессии I: = 36,63У -+-+ 2130. Корреляционная связь данного уравнения имеет высокую надежность г = 0,86, что позволяет определить суммарное водопотреблеине для различного уровня планируемой ироду ктнвпости.

Расход влаги растениями проходит согласно динамике нарастания листовой поверхности и интенсивности накопление вегетативной массы. Для посевов кукурузы характерен одновершинный ход кривой водопотребления, причем максимальные значения среднесуточного водопотребления 45,7— 66,5 м3-еут./га приходится па период выметывание — формирование зерна.

Оценка вариантов по затратам воды на получение 1 т зеленой массы характеризуется данными табл. 7.

Таблица 7

Коэффициент водопотребления кукурузы (среднее за 1987—1989 гг.)

Урожайность, т/га Предпо-ливная Норма удобрений, кг/га д. в. Густота, Сум-марп. водо-пот-ребле-ние, м3/га Коэффициент

пла- фак- влажность тыс. раст./ га иодо-иот-реб.. м3,'т

нируемая тическая почвы, % НВ

40 44,31 70 1 19^94 Г,пКз6 Я(5 70 3906 88,1

40,12 60 ^ тЯ^ЯК С|(|Кг,4 |3П 70 3703 92.3

00 61,08 80 1 9^94 Г,пКзб 8,-; 70 1356 71,3

80 57,92 57,06 81,63 78,63 70-80—70 70 80 70 —80—70 1 I 91^94 6Г|К3« 8Г, 1ГЯ^Я6 1Г|Кк4 1 ЯП ^994 ^48 1 9Г|К79 17Я 100 т/га навоза + .\|ЯП 70 70 90 90 4242 4171 4838 4752 73,2 73.1 59.2 60,4

Увеличение продуктивности зеленой массы от 40до 80 т/га

сопровождалось снижением затрат воды от 88,1—92,3 до 59,2—73,1 м3/т.

Установленные значения водопотребления и суммы температур, необходимые для перехода от одной фазы роста и развития к последующей, позволили определить температурные коэффициенты расхода влаги кукурузой как в целом за вегетацию, так и по межфазным периодам. Наибольшей величины температурные коэффициенты достигли в варианте 80%НВ— 0, 197 мм/°С. Расход влаги 0,165—0,188 мм/°С в условияхвне-

сепия соответствующей планируемой урожайности расчетной нормы удобрений обеспечивал продуктивность кукурузы 40 т/га. Внесение удобрений, рассчитанных на получение 60 т/га зеленой массы при расходе воды 0,188—0,193 мм/°С, обеспечивало урожайность близкую к 60 т/га. Продуктивность посевов на уровне 80 т/га формировалась при внесении соот-вествующей нормы удобрений и расходе воды 0,193— 0,197 мм/°С.

Установленные биоклиматические коэффициенты позволяют рассчитывать сроки назначения поливов и поливные нормы, т. е. строить режим орошения кукурузы для получения планируемой продуктивности.

Принципы управления водным режимом почвы для формирования программируемых урожаев кукурузы. Используя закономерности изменения урожайности от предполивной влажности почвы, суммарного водопотрсблення, дпнампкп роста и развития растений, разработана информационно-вычислительная система управления режимом орошения, обеспечивающая при рациональном использовании оросительной воды получение программируемых уровней продуктивности.

Для управления продукционным процессом кукурузы возникает необходимость разработки метода прогнозирования темпов роста и развития растений. Имея многолетний ряд температур и установленное нами потребное количество тепла для каждого межфазного периода и в целом за вегетацию, была разработана прогностическая программа темпов роста и развития растений в разные по обеспеченности годы для разных уровней урожайности зеленой массы. Комплекс системы управления водным режимом состоит из трех взаимосвязанных программ: прогностической — распределение поливов на весь вегетационный период, корректирующей — программа поливов на каждый предстоящий месяц и оперативно-текущей программы поливов на каждую декаду.

На протяжении вегетационного периода система управления решает следующие задачи: опеоативный прогноз динамики влагозапасов в почве; назначение оптимальных сроков п норм полива под планируемую урожайность; прогноз сроков уборки урожая. Расчет этих программ предлагается выполнять двумя путями.

Первый — графоаналитический с использованием математической модели формирования дефицита водного баланса

ДВБ = К, Е I — Р — В,

где ДБВ — прогнозируемый дефицит водного баланса на расчетный период, мм; Кг — температурный коэффициент испарения за соответствующий период, мм/°С; £ I — прогнозируемая сумма среднесуточных температур воздуха на предстоящий период, °С; Р — прогноз прихода влаги от осадков за расчетный период, мм; В — возможное использование влаги из горизонтом почвы глубже активного слоя, мм.

Определив прогнозируемые даты прохождения фаз роста и развития растении, уточняются бпоклиматическне коэффициенты, которые в сочетании с прогнозируемым ходом метеорологических показателей позволяют с помощью предложенной модели определит!) межфазные дефициты почвенной влаги. Последовательное их суммирование позволяет определить дефицит водного баланса (оросительную норму) за вегетационный период. С помощью интегральной кривой дефицита водного баланса по допустимому для запланированного урожая дефициту почвенной влаги прогнозируется режим орошения.

Прогностическую программу целесообразно составлять для среднссухого (75%-пой обеспеченности) по дефициту водного баланса года. Корректирующая программа, учитываю щая начало вегетации, составляется на предстоящий мссяц по месячному прогнозу погоды. В связи с его недостаточно высокой надежностью возникает необходимость управления водным режимом почвы путем составления оперативно-текущей программы по прогнозу дефицита влаги на предстоящую декаду с учетом корректив фактической влажности почвы на конец прошедшей декады. Таким образом, используя краткосрочные прогнозы погоды и фактические метеоусловия за прошедшую декаду уточняются сроки полива на предстоящую декаду.

Второй расчет выполняется на ЭВМ. Основой расчетного комплекса системы является модель изменения запасов почвенной влаги с использованием уравнения водного баланса фактических за прошедший и прогнозируемых па расчетный период агрометеопараметров:

117, = _ К,Е г + Р + гп -!- В -:- \Угр,

где \У- — запасы влаги на конец расчетного периода, мм; 1 •-запасы влаги на начало расчетного периода, мм.

Пели прогнозируемые запасы влаги выше предполпвного порога Ш: >\¥нпв> то необходимо проводить дальнейший контроль за изменением влагозапасов но приведенному урав-

нсшпо. В случае, если запасы почвенной влаги близки или равны запасам влаги при нижнем допустимом пороге, т. е.

— \¥нпв , необходимо дать полив нормой ш = \¥нв—\\г- . Для данной методики накопления дефицита водного баланса в НПО «Орошение» составлены алгоритм п программа расчета данных на ЭВМ типа СМ-1630.

Производственная проверка показала, что сроки проведения поливов по предложенной методике управления водным режимом почвы определяются с достаточной для практических целей точностью и обеспечивают получение запланированных урожаев зеленой массы.

Экономическое обоснование получения планируемых урожаев зеленой массы кукурузы. Наилучшим с экономической точки зрении для получения 40 т/га зеленой массы можно считать следующее сочетание факторов: влажность почвы 60% НВ, норма удобрений Г^бвРзб—90К54—130, густота стояния 70 тыс. раст./га. Себестоимость 1 т зеленой массы в этом варианте составила 6,52 р., а рентабельность ее производства 130,0%. Наиболее высокие экономические показатели продуктивности на уровне 60 т/га получены при проведении поливов по схеме 70—80—70%НВ в сочетании с внесением 1М112Р24—соКзе—ее и густотой 70 тыс. раст./га. Себестоимость 1 т продукции составила в данном варианте 4,54 р., а рентабельность ее получения 230,3%- Урожайность зеленой массы 80 т/га экономически целесообразно получать при поддержании предполнвного порога влажности почвы 80% НВ, внесении расчетной на данную планируемую урожайность нормы удобрений и густоте стояния растений 90 тыс./га. Себестоимость 1 т продукции составила 4,78 р. при рентабельности производства 214%.

Экологическая оценка водного и пищевого режимов почвы. Природоохранная задача наших исследований заключалась в изучении взаимного влияния водного и пищевого режимов почвы па содержание нитратов в зеленой массе кукурузы в фазе молочно-восковой спелости зерна (табл. 8).

Максимальное содержание нитратов отмечено в варианте 60% НВ. В данном варианте по водному режиму при внесении удобрений, рассчитанных на получение 80 т/га зеленой массы н выше, содержание нитратов превысило значение ПДК. (500 мг/кг) соответственно на 104,1, 299,3 и 242,4 мг/кг. В варианте с назначением поливов при влажности 70% НВ накопление нитратов величиной, превышающей ПДК на

128,2 мг/кг, отмечено при внесении удобрений, расчитанных на 100 т/га зеленой массы.

Таблица 8

Содержание нитратов в кукурузе, мг/кг (среднее за 1988, 1989 гг.)

Планируе- Предполнвная в; ажпость помпы, % НВ

мая уро- i 80

жайность, 60 70 i 70— 80—70

т/га

Контроль 234,5 241,3 250,4 253,9

10 310,1 324,9 300,6 303,8

60 370,6 356,0 315,2 334,9

80 604,1 450,7 331,4 338,7

100 799,3 628,2 418,6 410,1

100* 742,4 601.1 410,5 405,3

Вариант с применением органических удобрении.

ВЫВОДЫ

1. Орошение в сочетании с удобрением светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья позволяет программировать п получать урожайность зеленой массы среднеспелого гибрида кукурузы Краснодарский 440Л\В 40—80 т/га±10%. Для каждого из уровней урожайности (40, 60 и 80 т/га) в технологии выращивания кукурузы экономически обосновано экологически безопасное строго определенное сочетание водного режима почвы, уровня минерального питания и густоты стояния растений.

2, При установлении режимов орошения кукурузы необходимо исходить из уровня запланированной урожайности и складывающихся погодных условий. Для поддержания режима увлажнения 60% НВ требуется проведение одного полива нормой 940 м3/га. Повышение предполивной влажности почвы до 70% НВ сопровождается увеличением числа полипов до 2 по влажные и до 3 в среднсвлажпые годы поливной нормой 700 м3/га. При поддержании влажности по схеме 70— 80—70% НВ в средневлажпые годы потребовалось 2 полива нормой 700 п 2 полива нормой 470 м:!'га, а во влажные годы 1 полив нормой 700 н 2—3 полива нормой 470 м3/га. Поддержание интенсивного режима увлажнения почвы 80% НВ сопровождается увеличением числа поливов во влажные годы до 4—5, а в среднсвлажпые до 6 поливов нормой 470 м3/га каждый.

3. Продуктивность зеленой массы кукурузы 40 т/га обеспечивается при поддержании влажности почвы 60 и 70% НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений N11^24—боКзе—ее и ЫкзРзй—ооКб4—1зо- При этом формируется фотосиитетпчсскнй потенциал 1550,1—2051,2тыс. м2•дней/га п накапливается сухой биомассы 10,32—16,32т/га. Экономически наиболее эффективным формирование урожайности 40 т/га складывается па фоне жесткого режима увлажнения 60% НВ при внесении нормы удобрений МшвРзв—[0К54—по и густоте стояния растений 70 тыс. раст./га. Увеличение предпо-лпвпого порога влажности почвы до 70% НВ н уменьшение нормы удобрений до N1^24—боКзе—86 при той же густоте привело к посту себестоимости 1 т продукции на 8,9% и снижению рентабельности и чистого дохода на 1 га соответственно на 14,4 и 6,8 %, по при этом возросло процентное содержание початков в урожае зеленой массы кукурузы с 30,7 до 31,5, а также улучшился ее качественный состав.

4. Урожайность посевов кукурузы на уровне 60 т/га достигается при увеличении значений фотосинтетнческого потенциала посевов до 2314,8—2662,0 тыс. м2дней/га. При этом в растениях накапливается 18,35—20,00 т/га сухой биомассы. Обеспечиваются данные параметры продуктивности посевов при внесении удобрений Мц2Р24—воКзб—ее в сочетании с интенсивным и дифференцированным режимами влажности почвы. При снижении нредполивного порога влажности до 70% НВ необходимо увеличить норму удобрений до М^аРзб— —90К54—13о- В посевах среднеспелого гибрида экономически целесообразно поддерживать дифференцированный предпо-лпвной порог влажности почвы по схеме 70—80—70% НВ в сочетании с внесением Мп2Р24—боК3в—8б при густоте стояния растений 70 тыс./га.

5. Урожайность кукурузы близкая к 80 т/га формируется при фотосинтетическом потенциале 3250,4—3730,3 тыс. м2 дней/ га и накоплении 27,04—30,09 т/га сухой биомассы. Достигается это при назначении интенсивного или дифференцированного режимов орошения с внесением 1Ч224Р48—120К72—173 ••• Ю0 т/га навоза + N130- Экономически целесообразно получать такой уровень урожайности при поддержании влажности почвы не ниже 80% НВ, внесении 1М224Р48—120К72—173 и густоте 90 тыс. раст./га.

6. Повышение продуктивности посевов кукурузы сопровождается увеличением выхода с урожаем зеленой массы элементов питания: сырого протеина с 1,94 до 3,30 т/га, сы-

poro жира с 0,22 до 0,50 т/га. Возрастает процентное содержание початков в структуре урожая. С улучшением водообес-печепности посевов повышается содержание кормовых единиц п ЭКЕкре соответственно с 13,66 до 25,48 т к. ед./га и с 11,38 до 23,09 тыс. МДж. Повышение уровня минерального питании также способствует увеличению выхода с урожаем зеленой массы кукурузы энергетических кормовых единиц.

7. Расход влаги посевами кукурузы с ростом урожайности увеличивается от 2 960 до 5 379 м3/га по зависимости I: = 36,63-У + 2130. Среднесуточный расход ее по межфаз-пым периодам составил 9,0—57,5 м*/га. Максимум среднесуточного водопотребления 43,6—73,3 м3,/га наблюдается в не рпод выметывание — формирование зерна. С улучшением во дообеспечеппостп кукурузы эффективность использования оросительной воды повышается от 88,1—92,3 при урожайности 40 т/га до 59,2—73,1 м3/т при урожайности 80 т/га.

8. Установленные бпоклиматическпе коэффициенты К, по межфазным периодам и в среднем за вегетацию позволяют определять ход водопотребления и дефицит водного баланса. Управление водным режимом почвы связано с прогнозированием сроков наступления фаз роста и развития растений по 'сумме потребных температур воздуха и основано па поэтапном прогнозировании динамики запасов почвенной влаги па ЭВМ составлением прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ. Сроки проведения поливов по предложенной методике определяются с достаточной для практических целей точностью и обеспечивают получение запланированных урожаен.

9. Получение запланированной урожайности зеленой массы кукурузы на уровне 40—80 т/га экономически выгодно. Рекомендуемые сочетания регулируемых факторов обеспечивают получение чистого дохода от 316,1 до 817,9 р/га.

10. Строго определенное сочетание водного и пищевого режимов почвы для каждой планируемой урожайности 40, 60 и 80 т/га обеспечивает выход экологически чистой продукции с содержанием нитратов ниже ПДК (500 мг/кг.).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При выращивании кукурузы па силос в условиях светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья по заданным программам в зависимости от содержания в почве азота,

17

фосфора и калия необходимо использовать следующее сочетание факторов:

40 ¡/га зеленой массы кукурузы достигается поддержанием влажности почвы на уровне 60% НВ в сочетании с внесением удобрений NigfiPae—Э0К54—1зо и густотой стояния растений 70 тыс./га или при той же густоте в сочетании с влажностью 70% НВ и внесением .N112P24—боКзо—8g;

60 т/га зеленой массы кукурузы обеспечивается в посевах среднеспелого гибрида при поддержании дифференцированного нредполнвного порога влажности почвы 70—80—70% НВ в сочетании с внесением N112P24—воК35—si п густотой 70 тыс. раст./га;

80 т/га возможно получать в посевах среднеспелого гибрида при назначении поливов при 80% НВ, внесении N224P48— —i23K.72—173 или при влажности 70—80—70% НВ и внесении 100 т/га навоза + Ni3a. Густота стояния в обоих случаях должна быть 90 тыс. раст./га.

2. Управление водным режимом почвы в слое 0,7 м е целыо его оптимизации для запланированной урожайности необходимо осуществлять на основе поэтапного составления прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ, при расчете которых пснользуются бпоклиматическнс коэффициенты исправления К ¡> потребность кукурузы в тепле для перехода от одной фазы роста и развития растений к последующей, прогнозируемый и фактический ход метеорологических показателей.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Оптимизация водного режима па программированных посевах сн-лосиой кукурузы // Полевое и луговое кормопроизводство на мелиорированных землях / Сб. науч. тр. ВНИПОЗ. Волгоград, 1987. С. 81—85.

2. Влияние водного режима почвы на водопотребленпе и урожайность силосной кукурузы // Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение экономического развития агропромышленного комплекса / Тез. докл. рес-нуб. конф. Волгоград, 1988. С.' 187—189 (в соавторстве).

3. Оптимизация соотношения агротехнических приемов при программировании урожаев силосной кукурузы // Оптимизация условий формирования урожаев на орошаемых землях / Сб. науч. тр. ВНИПОЗ. Волгоград, 1988." С. 92—98 (в соавторстве).

4. Режим орошения и нормы внесения удобрений для получения запланированных урожаев зеленой массы кукурузы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья //Отчет о НИР (заключит.) / Волгоградский СХ11 Л1> ГР 01850007072; Пив. 02890049715. Волгоград, 1988. 16 с. (в соавторстве).

5. Программирование урожаев зеленой маееы кукурузы // Экологическое совершенствование мелиоративных систем / Всссоюз. науч.-прак. конф. молодых ученых: Тез. докл., М., 1989. С. 193—195 (в соавторстве).

G. Оптимизация водообеспеченпя и минерального питания посевов кукурузы ff Оптимизация водного режима почвы при программировании урожаен в орошаемом земледелии / Сб. науч. тр. ВШШОЗ. Волгоград, 1989. С. 99—106 (в соавторстве).

7. Режим орошения енлоспон кукурузы // Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве / Тез. конф. 25—29 сентября 1989. ч. III. Новочеркасск, 1090. С. 132—133 (в соавторстве).

Подписано к печати 8/1 1991 г. Формат 60X84 1/16. Уч.-пзд. л. 1. Тир. 100. Зак. 1798. Типография Волгоградского сельскохозяйственного института