Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режим орошения и водопотребление зернового сорго при внесении минеральных удобрений на луговых почвах южной части Волго-Ахтубинской поймы

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Режим орошения и водопотребление зернового сорго при внесении минеральных удобрений на луговых почвах южной части Волго-Ахтубинской поймы"

- 3 МАР 1397 На правах рукописи

ЦЫМБАЛОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

УДК 631.675+633.174:631.8

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СОРГО ПРИ ВНЕСЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ЛУГОВЫХ ПОЧВАХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ.

06.01.02 - Сельскохозяйственная мелиорация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград 1997

Диссертационная работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных гидротехнических мелиорации и геодезии Волгоградской государственной сельскохозяйственной академики

Научный руководитель - академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации М.С.Григоров

Официальные оппоненты:

заслуженный мелиоратор Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук Мамин В.Ф.

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Наумов Н.Л.

Ведущее предприятие ВОЛГОВОДПРОЕКТ . _ /3

40

Зашита состоится 24 марта 1997 года в • часов

на заседании диссертационого совета Д.120.56.01. по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, ауд. 242.

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке сельскохозяйственной академии.

19 - ^¿раа-Ь

Автореферат разослан " / " у/^Ц И м * ^ 1997г.

Ученый секретарь

диссертационного совета_ Е.АЛитвинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется поиском научно обоснованных путей снижения дефицита кормов и необходимостью укрепления кормовой базы животноводства, особенно, за счет производства фуражного зерна. Практически неиспользованным резервом увеличения производства фуражного зерна в Нижнем Поволжье являются орошаемые земли, площадь которых превышает 650 тыс. га и внедрение культуры зернового сорго. Она отличается от других кормовых культур продуктивностью, засухоустойчивостью, экономным использованием влаги и при этом высокой отзывчивостью на орошение. Являясь хорошей мелиорирующей культурой и надежным средством в борьбе с засолением орошаемых земель, посевы сорго особенно актуальны для Астраханской области, где 98 из 238,5 тыс. га находятся в неблагополучном почвенно-мелиоративном состоянии. Поэтому исследования, направленные на увеличение продуктивности зернового сорго, повышение эффективности использования оросительной воды и улучшение плодородия вторично засоленных орошаемых земель, представляются актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель исследований сводилась к разработке водосберегающих и почвозащитных режимов орошения, обеспечивающих получение высоких урожаев зерна сорго при улучшении почвенного плодородия орошаемых земель.

В задачу исследований входило: изучение закономерностей формирования урожайности зерна сорго при различных условиях водного и питательного режимов почвы; взаимосвязи потребности растений в воде с уровнем формируемой урожайности зерна, дефицитом влажности и температурным режимом воздуха; особенностей фитомелиорирующей роли зернового сорго в улучшении почвенно-мелиоративного состояния орошаемых земель; основных параметров фотосинтетической деятельности растений с учетом формируемого урожая; показателей качества зерна сорго в зависимости от продуктивности, водного и пищевого режимов

3

почвы, а также эколого-экономическое и энергетическое обоснование оптимизации режимов орошения и минерального питания для получения различных уровней урожайности зерна сорго.

Научная новизна исследований заключается в том, что в условиях многофакторного опыта, впервые для южной части Волго-Ахтубинской поймы, определены пути оптимизации условий формирования запланированных урожаев зерна сорго при проведении поливов и внесении удобрений. При этом установлены закономерности роста и развития растений, особенности фотосинтетической деятельности и фитомелиорирующей роли сорго, изучена динамика суммарного и среднесуточного водопотребления. Разработаны основы программированной технологии для получения урожайности зерна сорго на уровне 4,5 и 6 т / га, для которых установлены модули расхода влаги, позволяющие заблаговременно с достаточной для практических целей точностью определять оптимальные нормы и сроки поливов и тем самым управлять водным режимом почвы, экономя оросительную воду.

Практическая значимость определяется разработкой водосберегающих и почвозащитных режимом орошения, обеспечивающих при внесении удобрений высокую эффективность выращивания зернового сорго и улучшение почвенно-мелиоративного состояния орошаемых земель.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-призводственных конференциях молодых учений ( 1989-1995гг.) и профессорско-преподавательского состава ( 1992-1995гг.) Волгоградской Государственной сельскохозяйственной академии.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 работах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста и содержит введение, шесть глав, выводы и предложения производству, 12 рисунков, 37 таблиц в тексте и 22 в приложениях. Список использованной литературы включает 159 наименований, в том числе 8 иностранных авторов.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и эксперементальных исследований по разработке водосберегающих и почвозащитных режимов орошения, позволяющих на орошаемых землях Волго-Ахтубинской поймы получать * запланированные урожаи зерна сорго на уровне 4, 5 и 6 т/га;

- закономерности роста и развития растений, особенности фотосинтетической деятельности, и фитомелиорирующей роли сорго, динамики водопотребления и биоклиматических коэффициентов испарения позволяет не только управлять водным режимом почвы для получения программируемой урожайности зерна сорго, но и улучшать почвенно-мелиоративное состояние земель при экономном использовании оросительной воды;

- эколого-экономическое и энергетическое обоснование параметров оптимизации режимов орошения и минерального питания для получения различных программируемых уровней урожайности зерна сорго.

СОДЕРЖА НИЕ РА БО ТЫ

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

1. Состояние вопроса по оценке продуктивности зернового сорго (обзор литературы )

В мировом земледелии площади зернового сорго составляют 44,5 млн.га, а валовые сборы зерна - около 60 млн.тонн. В США из 23,9 млн.га орошаемых земель под посевы сорго ежегодно отводится порядка 0,9 млн.га. Однако,в Российской Федерации с ее более жесткими климатическими условиями, зерновое сорго занимает лишь 0,08% всей пашни. И это при том,что только в Нижнем Поволжье около 18% орошаемых земель находятся в неблагополучном почвенно-мелиоративном состоянии (И.П.Кружилин, 1987; Н.А.Шепель, 1994; Е. А. Вейцман, 1995 г. и др.).

Разработке теоретических основ и технологий программированного выращивания урожая, обеспечивающих реализацию потенциала продуктивности зернового сорго посвящены работы А.И.Заварзин (1989), Я.Н.Исаков (1975), Г.Е.Листопад и др.(1978), В.И.Филин (1984), И.П.Кружилин (1990), Н.А.Наумов (1982), Ю.П.Даниленко (1989), Н.А.Шепель (1994), В.Я.Щербаков (1983) и др. Особое внимание в связи с этим обращается на разработку рациональных сочетаний доз удобрений с оросительной водой, способов и норм посева, снижение негативного

5

воздействия сорняков, болезней и вредителей на рост и развитие растений, использование биологических особенностей современных интенсивных сортов и гибридов, обеспечивающих получение запланированных урожаев. Однако, для вторично засоленных орошаемых земель Волго-Ахтубинской поймы, эти вопросы совершенно не изучены,что не позволяет теоретически обосновать и практически применять различные приемы возделывания с целью активации фотосинтетической деятельности, направленной на получение планируемой урожайности зернового сорго.

Обзор литературы, включающий результаты исследований по выращиванию зернового сорго, позволил обосновать выбор направления, сформировать программу и схему опытов, результаты которых изложены в предлагаемой работе.

2. Задачи, условия и методика проведения исследований

Полевые опыты проводились в 1986-1988 г.г. на орошаемом участке колхоза "Заря коммунизма" Харабалинского района Астраханской области.

Почвенный покров опытного участка представлен средне- и тяжелосуглинистыми пустынно-луговыми пойменными почвами, которые бедны минеральными соединениями азота, имеют среднюю обеспеченность подвижным фосфором и хорошую - обменным калием. Водно-физические свойства почвы в слое 0-0,7 м характеризуются следующими показателями: наименьшая влагоемкость 23,1% массы сухой почвы, объемная масса 1,38 т/куб.м, плотность 2,61 т/куб.м, порозность 47,1%.

Почвы со средней степенью засоления, сухой остаток изменяется от 0,211 до 0,533%. Тип засоления хлоридно - сульфатный.

По гидротермическим показателям вегетационного периода годы исследований характеризовались следующим образом: 1986 г. - сухой, 1987 г. - средневлажный, 1988 г. - среднезасушливый.

Исследования проводились в двухфакторном полевом опыте с районированным среднеспелым гибридом сорго Степной 5.

. Предшественник - томаты. Способ полива - дождевание агрегатом ДДА-100 МА, расчетная глубина увлажняемого слоя почвы - 0,6 м.

Схемой опытов по режимам орошения предусматривались варианты снижения влажности почвы до 70,80,80...70%НВ и без орошения (контроль). Нормы внесения минеральных удобрений определяли на запланированный урожай зерна 4 т/га - N120 Р60 К90, 5 т/га - N150 Р60 К90, 6 т/га - N180 Р60 К90. Кроме того предусматривались варианты со среднезональным нормативом N90 Р60 К90 и без удобрений (контроль ).

Опыт закладывался методом расщепленных делянок при одноярусном рендомизированном размещении вариантов как по водному режиму почвы, так и по минеральному питанию. Повторность опытов трехкратная, учетная площадь делянок по нормам удобрений 200 кв.м, по водному режиму почвы - 2000 кв.м.

В соответствии с требованиями методики опытного дела Б.А.Доспехов (1979), Программы 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 по методике А.А.Роде (1960), ... Вериго и др.(1973). Контроль за ее влажностью осуществлялся термостатно - весовым методом. Фенологические наблюдения проводились по методике Государственного сортоиспытания (1971). Показатели фотосинтетической деятельности изучались по методике А.А.Ничипорович и др.(1961). Накопление массы корней по Н.З.Станкову (1964). Водопотребление сорго за вегетацию и по расчетным периодам определялась методом водного баланса ( А.Н.Костяков, 1960), а биоклиматические коэффициенты - по методикам С.М.Алпатьева (1967) и Г.К.Льгова (1967). Анализы химического состава растений: общий азот-калориметрически с реактивом Несслера, фосфор -колориметрически по Малюгину и Хреновой, калий - на пламенном фотометре. Изучение питательного режима почвы:нитраты - с реактивом Лунге Грисса,подвижный фосфор - по Мачигину, калий - в 1% углеаммонийной вытяжке на пламенном фотометре. Солевой состав в почве - методом водной вытяжки, а содержание и запасы токсичных солей - расчетным методом по Е.М.Аринушкиной (1962).

Содержание общих карбонатов - кальциметром. Состав обменных катионов по Пфефферу. Учет урожая осуществляли поделяночно прямым комбайнированием СК-5. Данные урожаев, приведенные к стандартной влажности, обрабатывались методами дисперсионного и корреляционно-

регрессионного анализа по Б.А.Доспехову (1979) на ЭВМ.Экономическую эффективность возделывания зернового сорго рассчитывали согласно методических указаний Госагропрома РСФСР (1986), биоэнергетическую оценку - по методике ВАСХНИЛ (1989).

3. Режим орошения, нормы внесения удобрений и их влияние на рост и развитие сорго

Динамика влажности почвы и поливной режим сорго в годы исследований имели свои особенности, которые определялись изменением водопотребления культуры при формировании различного уровня урожайности зерна, допустимым пределом иссушения почвы и погодными условиями (табл.1).

1. Поливной режим зернового сорго

Варианты 1986г. 1987г. 1988г. Оросительная ' )

водного Количество поливов норма,

. режима поливная норма, куб.м/га .

почвы. %НВ куб.м/га

1 2 3 4 '5 ■ •

80 4 2000 ...3100

450 450 450

70 3 2 3 1500... 2350

650 650 650

80... 70 4 1 2 1 3 1 1750... 2850

450 650 450 650 450 650

Сроки начала полива по вариантам определялись запасами влаги в почве на день посева и погодными условиями. В варианте 80%НВ поливы по годам исследований начинались со второй декады июня,за исключением средневлажного 1987 года, когда первый полив был дан в третьей декаде. Для поддержания влажности почвы на уровне 80%НВ в 1987 г. потребовалось провести 4 полива нормой 450 куб.м/га каждый. Межполивной период • изменялся от 13 до 24 дней. В среднезасушливый и сухой годы

количество поливов увеличилось соответственно до 5 и 6, а оросительная норма - до 2450 и 3100 куб.м/га.

Проводились они через 12...24 дня. Снижение предполивной влажности почвы до 70% HB сопровождалось уменьшением количества поливов до 2...3, а оросительной нормы -до 1500...2350 куб. м / га. Начало поливов в этом варианте приходилось в засушливые годы на третью декаду июня, а в средневлажный на начало второй декады июля. Межполивной период составил 23...28 дней. Поддержание дифференцированного режима влажности 80...70 HB обеспечивалось проведением 2...4 поливов нормой 650 куб. м / га.

Рост и развитие растений сорго в годы исследований складывался по разному. Продолжительность вегетации сорго в средневлажном 1987г. была наибольшей и изменялась в зависимости от вариантов водного режима от 94 до 118 дней, а в засушливые годы - от 85 до 107 дней.

Улучшение водного режима почвы за счет проведения поливов способствовало увеличению продолжительности на 1...3 дня. Внесение минеральных удобрений не привело к существенному увеличению периода вегетации сорго.

Установленные закономерности изменения продолжительности вегетации позволили определить потребность сорго в тепле (сумме температур) для перехода от одной фазы роста и развития к последующей, а также в целом за вегетационный период, которая в зависимости от вариантов водного режима почвы изменялась в среднем за три года от 2209 до 2626 град. С.

В формировании урожая ведущая роль принадлежит фотосинтезу.

Основным органом растений утилизирующим солнечную энергию является листовая поверхность. Она увеличивается , как правило, до фазы выметывания - цветения метелок, а в дальнейшем закономерно уменьшается.

Оптимизация водного и минерального питания способствует значительному увеличению площади листьев и фотосинтетического потенциала сорго (табл. 2). По сравнению с богарными условиями орошение увеличивает максимальную площадь листьев от 14,2... 18,9 до 36,2...55,4 тыс. кв.м/ra. Наибольшие ее значения были в варианте 80% HB и незначительно отмечались от варианта с дифференцированным режимом увлажнения. Внесение удобрений способствовало увеличению листовой поверхности сорго по сравнению с естественным плодородием от 36,2...39,3 до 47,3...55,4 тыс. кв. м / га. Максимальной на уровне 50...55тыс. кв.м/га она была при внесении удобрений N 150 Р 60 R90.

2. Показатели фотоспнтетической деятельности растений сорго (среднее за 1986... 1988гг.)

Варианты Норма Максималь- |Среднесу Чистая Фотосинте-

водного минераль- ная точные продук- тичсский

режима ны* удоб-| площадь приросты тивность потенциал

почвы. рении листьев, сухой био- фотосин- тыс. кв.м

% НВ кг д.в./ га тыс.кв.м/га массы, теза дней/ га

кг/га г/кв М СУТКИ

1 2 3 4 5 6

70 без удобрений 36,2 67 6,66 1704

N90 Р60К90 47,3 85 8,47 2511

N120 Р60 К90 46.8 92 9,21 2668

N150 Р60 К90 49,7 97 9,70 2751

N180 Р60К90 49,4 94 9,42 2728

80 без удобрений 39,3 84 8,38 2175

N90 Р60 К90 50.8 104 10,35 3002

N120 Р60 К90 52,9 110 11,02 3261

N150 Р60К90 55.1 115 11,51 3389

N180P60K90 55,4 112 11,22 3341

80... 70 без удобрений 37,8 78 7,85 2072

N90 Р60 К90 48,4 99 9,89 2817

N120 Р60 К90 50.3 105 10,47 3048

N150 Р60 К90 53.4 111 11,09 3183

N180 Р60 К90 53,0 107 10,68 3167

Без без удобрений 14,2 28 3,14 872

орошення N90 Р60К90 18,9 33 3,79 1067

Аналогичная закономерность отмечается и при сравнении показателей работы ассимиляционного аппарата-фотосинтетических потенциалов, суточных приростов сухой биомассы и чистой продуктивности фотосинтеза.

Улучшение водного и пищевого режимов активизировало деятельность ассимиляционного аппарата,что привело к формированию наибольшей сухой биомассы (8,33... 14,04 т/га) в вариантах с предполивным порогом влажности почвы 80% НВ при внесениям удобрений. В варианте 70% НВ урожай сухой биомассы составил 7,99...11,64 т / га, а при поддержании дифференцированного режима . увлажнения почвы - 9,58... 13,53 т/га.

На развитие корневой системы сорго существенное влияние оказывает режим орошения . В варианте 80 % НВ масса сухих корней сорго

метрового слоя изменялась от 0,91 до 1,96 т / га, а при снижении предполивной влажности почвы до 70° о НВ уменьшилась до 0,74...1,46 т/га. В варианте с дифференцированным режимом увлажнения почвы она составила 0,86... 1,79 т/га. Основная масса их 90.6...95,5% расположена в активном 0,6 метровом слое почвы.

4. Продуктивность зернового сорго при орошении

Улучшение водного режима почвы за счет повышения предполивной влажности от 70 до 80% НВ сопровождалось увеличением продуктивной кустистости от 1,30...1,39 до 1,41...1,49, массы зерна в метелке от 26,4...28,8 до 29,1...33,7г массы 1000 зерен - от 22,1...22,9 до 22,9...23,6г. В варианте 80.. .70% НВ эти показатели составляли соответственно 1,39...1,45, 27,4...30,9г и 22,6...23.4г.

Внесение возрастающих доз минеральных удобрений по сравнению с вариантами естественного плодородия почвы повышало продуктивную кустистость от 1,30—1,41 до 1,35...1,49, а массу зерна в метелке от 26,4...29,1 до 27,9...33,7г. В соответствии с этим максимальная урожайность зерна сорго сформировалась в варианте почвы 80 % НВ (табл. 3).

Вместе с тем прибавки урожая зерна сорго между вариантами водного режима почвы 80 и 80...70% НВ несущественны. Существенны они только по отношению к варианту с предполивным порогом влажности 70% НВ. Внесение возрастающих доз минеральных удобрений способствует получению существенных прибавок и повышению урожайности зерна сорго по сравнению с естественным плодородием почвы в варианте 70% НВ от 3,25...3,68 до 3,90...5,15, в варианте 80...70 % НВ - от 3,46...3,86 до 4,43...5,48 т/ га.

Улучшение водного режима почвы за счет повышения предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ способствует снижению содержания протеина в зерне сорго от 11,9—14,1 до 10,4...13,2%. Оптимизация минерального питания сорго во всех изучаемых вариантах водного режима почвы повышало содержание протеина по сравнению с естественным плодородием почвы от 10,4...11.9 до 12,1...14,1%. Валовый сбор протеина с единицы площади был наибольшим в варианте 80...70 % НВ и изменялся в пределах 0,42—0,74 т/га.

З.Урожайность зерна сорго Степной 5

Варианты Норма Урожайность зерна, т/га

водного минеральных

режима удобрений 1986г. 1987г. 1988г. Средняя

почвы, кг д.в./га

% НВ

1 2 3 4 5 6

70 без удобрений 3,68 3,25 3,50 3,48

N90 Р60К90 4,25 3,90 4,16 4,10

N120 Р60 К90 4,88 4,59 4,92 4,80

N150 Р60 К90 5,15 4,88 5,07 5,03

N180 Р60 К90 5,10 4,79 5,08 4,99

80 без удобрений 3,87 3,46 3,89 3,74

N90 Р60К90 4,57 4,45 4,42 4,48

N120 Р60 К90 5,18 5,00 5,13 5,10

N150 Р60 К90 5,48 5,29 5,41 5,39

N180 Р60 К90 5,20 4,92 5,20 5.11

80...70 , без удобрений 3,86 3,46 3,76 3,69

N90 Р60К90 4,53 4,43 4,53 4,50

NI20P60K90 5,17 . 4,95 5,02 5,04

N150 Р60К90 5,48 5,35 5,35 5,42

N180 Р60 К90 5,23 4,99 5,00 5,07

Без без удобрений 0,36 0.86 0,71 0,64

орошения N90 Р60К90 0.40 0.90 0.87 0.72

НСР 0,5, т/га 0,27 0,20 0,12

5. Водопотребление зернового сорго

Суммарное водопотребление сорго при принятой агротехнике определялось уровнем предполивной влажности активного слоя почвы, величиной планируемой продуктивности и метеорологическими условиями вегетационного периода ( табл. 4 ).

Наибольшее суммарное водопотребление сорго складывалось в варианте 80% НВ и составило в среднем за три года 3607 куб. м / га, а в варианте 70% НВ - 3220 куб. м /га. При поддержании дифференцированного режима увлажнения почвы суммарное водопотребление составило 3393 куб. м / га. По годам исследований наибольшим оно было в засушливые годы 3300...3790 куб. м/га,а наименьшим - 3120...3480 куб.м/га в средневлажный год. Доля участия оросительной воды с понижением предполивного порога влажности почвы уменьшается от 70 до 62%, при этом увеличивается процент использования осадков с 15 до 17 и запасов почвенной влаги с 15 до 21. 12

4. Суммарное водопотребленне сорго (среднее за 1986...1988 гг)

Варианты Суммарное Оросительная Приход влаги Использовано

водного водопотреб- норма от осадков запасов почвен-

режима ленне. ной влаги

почвы, куб. м/га куб.м/га % куб.м/га % куб.м/га %

%НВ

1 2 3 4 5 6 7 8

70 3220 1983 62 555 17 682 21

80 3607 2517 70 555 15 545 15

80...70 3393 2267 67 555 16 571 17

Без орошения 1899 555 29 1344 17

Обработка полученных нами экспериментальных данных позволила установить закономерность увеличения суммарного водопотребления Е, куб.м/га при повышение урожайности зерна сорго У, т/га, от 0,36 до 5,48 т/га, которая описывается уравнением прямолинейной регрессии Е=208У+2465. Корреляционная связь данного уравнения сильная, так как коэффициент корреляциии составляет г=0,72 + 0,06. Поэтому оно позволяет определять суммарное водопотребленне для различных планируемых уровней урожайности зерна сорго.

По годам исследований максимальное среднесуточное водопотребленне в варианте 80% НВ составляло 37,8...42,6, а при снижении предполивной влажности почвы 70% НВ оно уменьшилось до 32,9...35,8 куб. м / га. При поддержании дифференцированного режима увлажнения почвы максимальный среднесуточных расход влаги посевами сорго составлял 35,4...39,3 куб. м/га.

Эффективность режима орошения определяется не только величиной и качеством получаемого урожая, но и затратами воды на формирования единицы продукции, т.е. коэффициентом водопотребления. Оценка вариантов по затратам воды получение одной тонны зерна сорго характеризуется данными табл. 5.

Повышение предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ способствовало увеличению коэффициентов водопотребления сорго при естественном плодородии почвы от 897...960 до 921... 1006 куб. м/т. При поддержании дифференцированного режима увлажнения почвы они изменялись в пределах 909...939 куб. м/га. Внесение минеральных удобрений

5. Коэффициент водопотреблення сорго, куб.м/т

Варианты

водного Годы Без N90 N 120 N 150 N 180

режима исследо- удобре- Р60 Р60 Р60 Р60 5

почвы, вании нии К 90 К 90 К 90 К 90 1

% НВ

1 2 3 4 5 6 7

1986 897 776 676 641 647

1987 960 800 680 636 651

1988 926 779 658 639 638

среднее 925 785 671 640 645

1986 979 829 732 692 728

1987 1006 782 696 658 707

1988 921 810 698 662 688

среднее 964 805 707 669 706

1986 909 745 679 640 671

1987 939 734 657 607 651

1988 910 755 681 630 684

среднее 920 744 673 626 669

в среднем за три года снижало затраты воды на образование одной тонны зерна в варианте 70% НВ до 640...785, в варианте 80%НВ - до 669...805 и в варианте 80...70% НВ - до 626...744 куб. м. Посевы сорго наиболее эффективно использовали влагу в варианте с дифференцированным режимом увлажнения почвы.

6. Эколого-экономическая оценка эффективности возделывания зернового сорго

Проведенные полевые и теоретические исследования основных элементов противоэрозионной техники полива дождеванием (максимальная установившаяся скорость безнапорного впитывания, допустимая поливная норма, продолжительность полива, рельеф, свойства почв и энергетические параметры дождя) свидетельствуют, что допустимая поливная норма составляет 208куб. м/га. Нарезка направляющих щелей в применяемой технологии и учет проективного покрытия почвы растения повышают допустимую поливную норму до 470 куб. м/га.

Фитомелиорация является одним из элементов комплексной системы по улучшению плодородия вторично засоленных орошаемых земель.

Использованное в наших исследованиях в качестве фитомелиоранта сорго способствовало выносу солей из почвы в варианте 70% НВ 1,15...1,66, в варианте 80% НВ - 1,50...2,16 и в варианте 80...70% НВ - 1,38...2,02 т/га, что снижает степень засоления почвы на 0,01...0,15%.

Анализ полученных даных по энергетической оценке технологий возделывания сорго свидетельствует, что коэффициет энергетической эффективности изменялся, от 0,61 до 1,74. Максимальным (1,59....74) он был в варианте при поддержании дифференцированной предполивной влажности почвы, минимальное значение коэффициента энергетической эффективности было в варианте 80% НВ, где он изменялся в пределах 1,35... 1,51. Снижение предполиивной влажности почвы до 70% НВ способствовало повышению экономической эффективности возделывания зернового сорго до 1,50... 1,73. При внесени удобрений по сравнению с естественным плодородием коэффициент экономической эффективности повысился в варианте 70% НВ от 1,50 до 1,73, в варианте 80% НВ - от 1,35 до 1,41...1,51, а при дифференцированном предполивном пороге влажности почвы от 1,59 до 1,65...1,74.

Максимальная себестоимость одной тонны зерна была в варианте 80% НВ и составляла 467,2...531,2 тыс. рублей. При этом уровень рентабельности производства зерна сорго составил 28,2... 12,9 %, а условно чистый доход - 716...257 тыс. рублей/га. Снижение предполивной влажности активного слоя почвы до 70% НВ снижало себестоимость производства зерна до 445,3...507,2 тыс. рублей, и повышало уровень рентабельности и условно чистого дохода соответственно до 34,7... 18,3% и 778...323 тыс. рублей/га. В варианте 80...70 % НВ получены самые низкие показатели себестоимости производства зерна сорго ( 442,1...503,8 тыс. руб) и самый высокий уровень рентабельности ( 19,1...35,7%) при получении условно чистого дохода в пределах 355...856 тыс. рублей/га. Внесение минеральных удобрений способствовало снижению себестоимости производства зерна сорго, росту рентабельности и условно чистого дохода.

ВЫВОДЫ

1. Почвенно-климатические условия южной части Волго-Ахтубинской поймы при оптимальном сочетании водного и пищевого

режимов почвы сортового потенциала, обеспечивают формирование урожайности зерна сорго среднеспелых гибридов в пределах 5,0...5,5 т / га, что в 5,8...6,4 раза выше чем в богарных условиях.

2. При установлении режимов орошения зернового сорго необходимо исходить из уровня планируемой урожайности, определяемого агротехникой, почвенными характеристиками , а также складывающимися погодными условиями. При этом для поддержания предполивной влажности почвы на уровне 70%НВ во влажные годы требуется 2 полива оросительной нормой 1500 куб. м / га. В засушливые годы количество поливов увеличивается до 3, а оросительная норма достигает 2350 куб. м/га.

Повышение предполивного порога влажности почвы до 80% НВ .•опровождается увеличением числа поливов соответственно до 4...6, а оросительной нормы - 2000...3100куб. м / га. Поддержание дифференцированного режима влажности почвы ( 80...70% НВ ) во влажные годы достигается проведением 2 поливов нормой 450 куб. м / га и одного лолива нормой 650 куб. м/га , а в засушливые годы - 4 поливов нормой 450 куб. м / га и одного полива нормой 650 куб. м / га.

3. По мере улучшения водного и пищевого режимов почвы в посевах зернового сорго максимальная площадь листьев возрастает от 36,2 до 55,1 тыс. квад. м / га, а фотосинтетический потенциал увеличивается от 1704 до 3389 тыс. квад. м / га. Формирование мощного ассимилирующего аппарата функционирующего наиболее продолжительное время способствует увеличению суточных приростов сухого вещества от 122 до 198 кг / га и накоплению сухой биомассы от 7,99 до 14,04т/га.

4. Повышение продуктивности посевов сорго за счет оптимизации водного и пищевого режимов почвы связано, в первую очередь, с увеличением массы зерна в метелке, массой 1000 зерен и продуктивной кустистостью.

Так, при улучшении водного и пищевого режимов почвы масса зерна в метелке и масса 1000 зерен повышаестя соответственно от 26,4 до 29,1...33,4 и от 22,1...22,8 до 22,9...23,3, а продуктивная куститость увеличивается от 1,30—1,39 до 1,41...1,47.

5. Максимальная урожайность зерна 5,42 т / га получена при поддержании в течение вегетации дифференцированной предполивной влажности активного слоя почвы по схеме 80...70%НВ и внесении минеральных удобрений в дозе N 150 Р 60 К 90. При этом прибавки

. урожая зерна сорго существенны по отношению вариантов с естественным режимом увлажнения почвы и при предполивной влажности активного слоя почвы на уровне 70% НВ.

6. Орошение приводит к снижению содержания протеина в зерне сорго от 11,9 до 10,4%, а оптимизация минерального питания за счет внесения удобрений способствует повышению его до 12,1...14,1%, что компенсирует снижение содержания протеина. Соответственно при этом повышается и содержание незаменимых аминокислот.

7. Суммарное водопотребление сорго с повышением нижнего предполивного порога влажности почвы и уровня урожайности зерна увеличивается от 3120 до 3790 куб. м /га по зависимости Е = 208 У + 2465.

Среднесуточный расход влаги по межфазным периодом достигает 16,4...42,6 куб. м / га. Максимум среднесуточного водопотребления (32,9...42,6 куб. м / га) наблюдается в период трубкование - выметывание. Улучшение водообеспечности и оптимизация минерального питания посевов сорго способствуют снижению коэффициентов водопотребления от 964 до 626 куб. м / т. Наименьшими затраты воды на образование одной тонны зерна 626...920 куб. м были в варианте с дифференциацией предполивной влажности почвы в течение вегетации.

8. Оптимизация водного режима почвы для получения различных урожаев зерна сорго обеспечивается посредством дифференциации предполивного порога влажности почвы. Это позволяет снизить расход оросительной воды на 10... 15%, а ее затраты на образование одной тонны зерна на 16...20%.

9. Установленые биоклиматические коэффициенты (К d) и (К t) по межфазным периодам и в среднем за вегетацию позволяют определять ход суммарного водопотребления и дефицит водного баланса посевов сорго. В среднем за вегетацию на 1град.С среднесуточной температуры и на 1 гПа дефицита влажности воздуха посевы сорго расходуют соответственно 0,11...0,13 и 0,14...0,17 мм воды. Максимальные значения соответствуют наиболее водообеспечному варианту ( 80% НВ ), а минимальные - менее водообеспеченному ( 70%НВ ).

10. Для пустынно - луговых тяжелосуглинистых почв со слабой во допроницаемостью допустимая эрозионно-безопасная поливная норма 208 куб. м / га, а с учетом проведения щелевания и воздействия проективного покрытия растений сорго она может увеличиваться до 470 куб.м / га. Это позволяет судить о правильности применения дифференцированной предполивной влажности почвы и экологически обоснованного режима орошения для получения запланированных урожаев.

11. На среднезасоленных орошаемых почвах юга Волго-Ахтубинской поймы посевы сорго, за счет оптимального водного режима почвы и минерального питания не только обеспечивают высокую и стабильную их продуктивность, но и способствуют улучшению почвенно-

мелиоративного состояния, вынося за три года 3,4...6,1 т/ га солей с растительной массой, что снижает степень засоления почвы на 0,02...0,04%.

12. Оптимизация водного и пищевого режимов почвы за счет орошения и внесения минеральных удобрений в количестве N 90 Р 60 К 90...N 150 Р 60 К 90, обеспечивающая урожайность зерна сорго на уровне 4,10...5,42 т / га экономически выгодна. Уровень рентабельности производства зерна составляет 16,1...35,7%, а условно чистый доход изменяется от 372 до 856 тыс.руб./ га. Этому свидетельствует и энергетическая оценка технологии возделования сорго. Коэффициент энергетической эффективности изменяется от 1,41 до 1,74. Наиболее высокие показатели как энергетической, так и стоимостной оценки обспечиваются при поддержании дифференцированной предполивной влажности почвы и внесения минеральных удобрений в дозе N 150 Р 60 К 90.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВ У

1. В условиях средней степени засоления пустынно-луговых почв южной части Волго-Ахтубинской поймы гарантированное получение запланированной урожайности зерна сорго на уровне 4,0...4,5 т / га обеспечивается при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 70% НВ и внесении удобрений N 120 Р 60 К 90. Более высокий ■урожай зерна сорго 5,0...5,5 т/ га обеспечивается при дифференциации предполивного порога влажности активного слоя почвы по схеме 80...70% НВ с обязательным внесением удобрений в дозе N 150 Р 60 К 90.

2. Возделывание зернового сорго в Волго-Ахтубинской поймы не только экономически выгодно, но и в условиях вторичного засоления почв посевы сорго являясь фитомелиорантом за счет ежегодного выноса до 2,2 т/га солей, улучшает почвенно-мелиоративное состояние орошаемых земель, снижая на 0,015% степень засоления.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Оптимизация водного или минерального питания почвы для получения запланированных урожаев сорго на зерно в условиях Южной части Волго-Ахтубинской поймы //Вклад молодых ученых и специалистов в

ускорение экономического развития агропромышленного комплекса. Тезисы докладов республиканской конференции.- Волгоград, 1988. - С. 179-181.

2. Оптимизация внешних факторов при возделывании сорго//Вестник сельскохозяйственной науки. - 1989,- N 3.- С.85-92 (в соавторстве).

3. Сорго в Волго-Ахтубинской пойме //Кукуруза и сорго.- 1989.- N 5.- С.25-26 (в соавторстве).

4. Продуктивность и мелиорирующая роль сорго в орошаемом земледелии //Кукуруза и сорго. - 1996,- N 1.- С. 17-20 (в соавторстве).