Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режимы орошения и водопотребление кукурузы на светлокаштановых вторично-засоленных почвах Волго-Донского междуречья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Режимы орошения и водопотребление кукурузы на светлокаштановых вторично-засоленных почвах Волго-Донского междуречья"

На правах рукописи

Душкина Елена Михайловна

РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ КУКУРУЗЫ НА СВЕТЛОКАШТАНОВЫХ ВТОРИЧНО-ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2005

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Кирпо Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, академик РАСХН Григоров Михаил Стефанович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Денисов Евгений Петрович

Ведущая организация - ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия»

Защита состоится «_»_2005 г. в « 10 » часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная шт., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Пронько Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Сельскохозяйственное использование орошаемых земель в условиях острого дефицита энергетических и материальных ресурсов, ограничивающих применение современных техногенных средств повышения плодородия почв, приводит к развитию таких нежелательных процессов как дегумификация, деструктуризация, переуплотнение, вторичное засоление и других явлений деградации почв. Особенно эти процессы интенсивно происходят при орошении в зоне с аридным климатом. Из объема площадей земель Волгоградской области в настоящее время неудовлетворительным мелиоративным состоянием характеризуется 21% по степени засоления или по уровню грунтовых минирализованных вод. Засоление почвы объект особого внимания не только в научном плане, но и в практике полеводства.

Для Волго-Донского междуречья характерной особенностью почвенного покрова является его комплексность со значительным распространением солонцов и легкорастворимых солей в профиле почв каштанового типа. Суммарно эти площади занимают около 60% территории. По данным Волгоградской гидрогеологической мелиоративной партии напряженное мелиоративное и экологическое состояние имеют 2/5 части земель, удовлетворительное и катастрофическое - 1/4 части, кризисное - 1/10. Орошаемые земли Волгоградской области можно отнести ко второй и третьей группе засоленных почв.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка режима орошения кукурузы на зеленую массу, обеспечивающего улучшение водного и солевого режимов почвы, повышение фотосинтетической деятельности растений и урожайности культуры на орошаемых землях Волго-Донского междуречья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• разработать рациональный режим орошения кукурузы на зеленую массу на слабо и среднезасоленных почвах;

• изучить особенности водопотребления, условия роста и развития растений кукурузы при разных режимах орошения на почвах различной степени засоленности;

• установить особенности фотосинтетической деятельности и формирования урожая зеленой массы кукурузы при разных режимах орошения;

• выявить влияние режимов орошения и внесения органических удобрений на динамику изменения солевого состава и мелиоративное состояние почвог-рунта;

• дать биоэнергетическую, экономическую и экологическую оценку рекомендуемых приемов возделывания на зеленую массу адаптированного к местным условиям гибрида кукурузы РОСС-331.

Научная новизна заключается в том, что впервые в условиях ВолгоДонского междуречья Волгоградской области в связи с изучаемыми мелиоративными приемами проведены комплексные исследования по использованию орошаемых почв различной степени засоления. На основе многолетних исследований доказана возможность выращивания кукурузы для решения кормовой базы в условиях орошения на засоленных почвах.

Установлено, что влияние режимов орошения и навоза на урожай и качество зеленой массы кукурузы проявляется через комплекс факторов: условий внешней среды, показателей роста, развития и фотосинтетической деятельности растений. Определены оптимальные параметры режима орошения на почвах различной степени засоления.

Практическая ценность рекомендуемых режимов орошения на светло-каштановых почвах различной степени засоления состоит в улучшении их мелиоративного и экологического состояния, что позволяет получать 39-41 т/га зеленой массы кукурузы при поливе средней оросительной нормой 28333033 м3/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

• закономерности формирования водопотребления при выращивании кукурузы на зеленую массу, особенности роста и развития растений на засоленных почвах при различных уровнях влагообеспеченности;

• водосберегающие режимы орошения на почвах различной степени засоленности, позволяющие получать 39-41 т/га зеленой массы кукурузы;

• возможности улучшения солевого состава и мелиоративного состояния почвогрунта путем регулирования режима орошения посевов кукурузы и внесения органических удобрений;

• обоснование возможности использования вторично засоленных почв для возделывания важнейшей кормовой культуры.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на международных научно-практических конференциях: «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства», посвященной 60-летию образования Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (Волгоград, 2004 г.), «Современные оросительные мелиорации - состояние и перспективы», посвященной 40-летию эколого-мелиоративного факультета Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (Волгоград, 2004), «Вавиловские чтения 2004», посвященные 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Саратов, 2004).

Реализация результатов исследований. Актуальность проблемы подтверждается планом научных исследований Комитета по сельскому хозяйству и продовольствию администрации Волгоградской области (2000-2003 гг.)

Разработанные режимы орошения кукурузы на зеленую массу для светло-каштановых почв различной степени засоленности внедрены в ЗАО «Волго-Дон» Калачевского района Волгоградской области. Их применение обеспечивает получение урожайности 39-41 т/га зеленой массы кукурузы и приращение валовой энергии в урожае при режимах орошения 80 и 70%НВ — соответственно 36220 и 34652 МДж/га на слабозасоленной и 33340 и 25832 МДж/га на сред-незасоленной почве.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах текста, включает 4 графика, 1 рисунок и 42 таблицы, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Библиография включает в себя 178 наименований, в том числе 5 иностранных авторов.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 5 научных работах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Полевые исследования проводились в 1997-1999 гг. на полях ЗАО «Волго-Дон» Калачевского района Волгоградской области.

Климат области отличается резкой континентальностью, которая возрастает с запада на восток. Лето теплое, недостаточно увлажненное, зима холодная, малоснежная. Наиболее теплыми месяцами являются июнь-июль - температура воздуха в эти месяцы может повышаться до +39-45°С, а в очень холодные суровые зимы - опускаться в январе-феврале до -36-41°С.

Почвенный покров территории Волго-Донского междуречья представлен комплексом светло-каштановых почв с солонцами и темноцветными почвами западин. Преобладающими являются светло-каштановые почвы разной степени солонцеватости. Гранулометрический состав почв преимущественно средне и тяжелосуглинистый. Светло-каштановые почвы характеризуются маломощным гумусовым горизонтом (0,16-0,25 м.) с низким содержанием гумуса (1,2-1,6%). Непромывной режим почв обусловливает дифференциацию почвенного профиля на горизонты с накоплением в горизонте В карбонатов в виде белоглазки и скопления солей до 1,0-1,5%. Содержание общего азота 0,11-0,16%, гидроли-зуемого 2,1-14,2 мг на 100 г почвы; общего фосфора - 0,08-0,09%, доступного -2,5-4,0 мг на 100 г почвы, общего калия — 1,45%, обменного — 25,0-30,0 мг на 100 г почвы. Емкость поглощения в пахотном слое 25-35 мг-экв на 100 г почвы. В составе обменных оснований преобладает кальций. Содержание натрия в несолонцеватых почвах до 3%, в солонцеватых - 5-10%. Реакция почвенного раствора слабощелочная и щелочная рН=7,2-8,5.

Грунтовые воды залегают на глубине 2-12 м. Минерализация грунтовых вод от 1-5 до 25 г/л с явным преобладанием сильноминерализованных.

За годы проведения исследований погодные условия вегетационного периода значительно изменялись. Так, 1997 год отмечен как влажный (обеспеченность 89%), 1998 год характеризовался как средне сухой (обеспеченность 50%), 1999 год - сухой (обеспеченность 34%).

Полевой опыт размещался на двух участках светло-каштановой солончако-ватой почвы.

Первый участок — почва слабозасоленная, солонцеватая, сумма солей до 0,5%, уровень грунтовых вод - 2,16 м.

Второй участок - почва среднезасоленная, сумма солей до 0,7 уровень грунтовых вод - 1,87 м.

Схема опыта по режиму орошения включала следующие варианты:

1. Вегетационные поливы при снижении влажности в расчетном слое почвы (0,6 м) до 70% НВ.

2. Вегетационные поливы при снижении влажности в расчетном слое почвы (0,6 м) до 80% НВ.

Опыты закладывались в четырехкратной повторности с рендомизирован-ным расположением вариантов. Общая площадь делянки 360 м2.

опытный участок № 1

опытный участок № 2 I

г

1- магистральный канал,

2 - шлюз-регулятор,

3 - водовыпуск, «-

4 - временный

ороситель,

5 - полевая

дорога,

6 - агрегат ДДА-1ООМА

I-II-III.IV-повторности опыта

<

1 ^ I *

ш к IV

1 ш

» IV

Рис. 1. Схемы опытных участков

Закладка полевых опытов, изучение водно-физических свойств почвы, суммарного и среднесуточного водопотребления, фенологические наблюдения, показатели фотосинтетической деятельности кукурузы проводились в соответ-

ствии с требованиями Методики полевого опыта Б.А. Доспехова (1985), Методики агрохимических исследований Ф.А. Юдина (1980), Методики полевых опытов с кормовыми культурами (ВНИИК им. В.Р. Вильямса, 1989,1995).

Статистическая обработка данных урожайности была проведена методом дисперсионного и корреляционного анализов (Б.А. Доспехов, 1985). Биоэнергетическую оценку выращивания кукурузы на зеленую массу проводили согласно Методическим рекомендациям ВАСХНИЛ (1993) и Методики ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса (1982,1995).

Предшественником кукурузы была озимая пшеница.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ КУКУРУЗЫ Режимы орошения и динамика влажности почвы в период вегетации

кукурузы. Поливной режим кукурузы в годы исследований имел свои особенности, которые определялись изменением водопотребления в зависимости от погодных условий и формирования урожая. Для поддержания запланированной влажности почвы в слое 0,6 м на уровне 70 и 80% НВ по годам исследований было проведено от 5-ти до 9-ти вегетационных поливов нормой 350 и 500 м3/га, в зависимости от погодных условий вегетационного периода (табл. 1).

1. Фактические поливные режимы посевов кукурузы на зеленую массу

Предполивная влажность почвы, % НВ 1997 г. 1998 г. 1999 г. Оросительная норма, м3/га

70 80 5 500 8 350 6 500 9 350 6 500 9 350 2500-3000 2800-3150

Примечание: в числителе - количество поливов; в знаменателе - поливная норма, м /га

При разработке поливных режимов наиболее сложным является вопрос глубины увлажнения, т.е. определение расчетного слоя почвы с учетом почвен-но-гидрологических условий и биологических особенностей кукурузы.

Динамика влажности почвы и поливной режим кукурузы в годы исследований определялись изменением водопотребления в зависимости от погодных условий и формирования урожая. Сроки начала полива в опытах определялись запасами влаги в почве на день полива (рис. 2).

Рис.2. Динамика влажности слоя почвы 0,6 м в 1999 году

Водопотребление посевов кукурузы при различных режимах орошения. Суммарное водопотребление посевов кукурузы в наших опытах формировалось главным образом за счет использования поливной воды - 61,5-64,6%, а!мосферных осадков - 25,5-28,4% и запасов почвенной влаги — 6,9 - 12,8% (табл. 2). Анализ динамики суммарного водопотребления в зависимости от режима орошения и степени засоления почвы в слое 0,6 м показал, что существенных различий в содержании и использовании поступившей влаги за вегетационный период не наблюдалось. Лишь несколько больше влаги остается на средне засоленной почве перед уборкой кукурузы при поддержании влажности почвы на уровне 70%НВ, что объясняется заметным связыванием почвенной влаги содержащимися в почве солями.

2. Суммарное водопотребление кукурузы по вариантам водного режима на почвах различной степени засоления (слой 0,6 м)

Иредпо- Суммар- Приход влаги от Использовано

ливная ное во- Оросительная атмосферных почвенной вла-

влаж- Годы допот- норма осадков ги

ность ребле-

почвы, ние, 3 м /га % 3 м /га % 3 м /га %

%НВ м3/га

Почва слабозасоленная

1997 5514 2500 45,3 2480 44,9 534 9,6

1998 4121 3000 72,7 695 16,8 426 10,3

1999 4324 3000 69,3 940 21,7 384 8,8

Среднее 4653 2833 62,4 1372 27,8 448 9,5

1997 6010 2800 46,5 2480 41,2 730 12,1

1998 4305 3150 73,1 695 16,1 460 10,6

1999 4596 3150 68,5 940 20,4 506 11,0

Среднее 4970 3033 62,7 1372 25,9 562 11,2

Почва среднезасоленная

1997 5482 2500 45,6 2480 45,2 502 9,1

1998 3891 3000 77,1 695 17,8 196 5,0

1999 4216 3000 71,1 940 22,2 276 6,5

Среднее 4529 2833 64,6 1372 28,4 324 6,9

1997 6044 2800 46,3 2480 41,0 764 12,6

1998 4429 3150 71,1 695 15,6 584 13,1

1999 4694 3150 67,1 940 20,0 604 12,8

Среднее 5055 3033 61,5 1372 25,5 650 12,8

Анализ данных показал, что в среднесуточном водопотреблении кукурузой в зависимости от засоления почвы существенной разницы нет. Поэтому среднесуточное водопотребление по межфазным периодам развития растений нами проанализировано на среднезасоленной почве, как более увлажненной (табл. 3). Так, например, водопотребление в 1997 г. в фазу выметывания метелки при режиме 70%НВ составило 46,6 м3/га в сутки, а в более засушливых 1998 и 1999 годах в эту же фазу развития - 50,0 м3/га в сутки. В последующие фазы роста и развития растений кукурузы величина водопотребления увеличилась до 56 м3/га в сутки (фаза цветения початка). В фазу молочной спелости водопо-требление снижалось до 45,1 м3/га в сутки в 1997 году и до 36,2 м3/га — в 1998 году. В 1999 году эти показатели были на уровне 40,0 м3/га в сутки.

3. Влияние режима орошения на среднесуточное водопотребление кукурузы по периодам вегетации растений, м3/га (среднезасоленная почва).

Периоды развития растений Режим орошения, 70%НВ Режим орошения, %80НВ

1997 г. 1998 г. 1999 г. сред 1997 г. 1998 г. 1999 г. сред

Посев-всходы 33,0 31,8 36,0 33,6 32,0 32,0 39,6 34,5

Всходы-3 лист 28,0 25,5 32,5 28,7 28,5 26,6 33,0 29,4

3-5 лист 42,5 45,0 42,5 433 53,3 63,3 53,3 56,6

5-7 лист 44,7 53,6 43,3 47,2 54,0 67,5 44,7 55,4

7-9 лист 40,8 52,6 42,5 45,3 45,0 54,0 45,0 48,0

9-11 лист 53,2 35,0 43,3 43,8 59,0 43,3 45,7 49,3

11-13 лист 50,3 52,5 40,0 47,6 57,0 54,0 48,0 53,0

13-15 лист 40,0 33,3 45,0 39,4 50,0 53,0 50,0 51,0

15 лист-выметывание 47,5 50,0 52,5 50,0 48,3 55,0 57,5 53,6

Цветение метелки 46,6 50,0 50,0 48,9 47,6 53,3 53,3 51,4

Цветение початка 56,0 56,0 56,0 56,0 56,2 56,2 58,0 56,8

Молочная спелость 45,1 36,2 40,6 40,6 47,5 37,0 40,7 41,7

Значения коэффициента водопотребления по изучаемым вариантам изменялись в зависимости от условий влагообеспеченности, степени засоленности почвы и урожайности зеленой массы кукурузы. Так, в наиболее увлажненном 1997 году коэффициенты водопотребления составили по режимам орошения 70 и 80%НВ на слабозасоленной почве - соответственно 162,2 и 175,7 м3/т, на среднезасоленной - 174,5 и 188,2 м3/т (табл. 4).

4. Коэффициенты водопотребления кукурузы на зеленую массу в зависимости от сочетания режима орошения и степени засоления почвы, (м3/т)

Предполивная влаж- Суммарное водо- Урожай- Коэффициент водо-

ность почвы, %НВ потребление, м3/га ность, т/га потребления, мэ/т

Почва слабозасоленная

1997 5514 34,0 162,2

70 1998 4121 32,9 125,3

1999 4324 32,3 133,9

Среднее 4653 33,1 140,5

1997 6010 34,2 175,7

80 1998 4305 33,2 129,7

1999 4596 32,5 141,4

Среднее 4970 33,4 148.9

Почва среднезасоленная

1997 5482 31,4 174,5

70 1998 3891 30,4 127,9

1999 4216 29,0 145,3

- Среднее 4529 30,3 149,2

1997 6044 32,1 188,2

80 1998 4429 30,0 147,1

1999 4694 30,7 152,8

Среднее 5055 31,0 162,7

В более засушливых условиях 1998-1999 годов значения коэффициента во-допотребления колебались от 125,3 до 152,8 м3/т в зависимости от режима орошения (70 и 80%НВ) и степени засоления почвы.

Влияние уровня грунтовых вод на мелиоративное состояние опытных участков. Наблюдения за влажностью почвы до начала поливов показали тесную связь между грунтовыми водами и влажностью на суглинистых солонча-коватых почвах. При УГВ до 1,5 м от поверхности почвы иссушение ее отмечается до глубины 0,40 м, в более глубоких слоях влажность меняется мало.

Наблюдения за динамикой уровня грунтовых вод на слабозасоленных почвах в течение трех лет исследований показывают, что уровень грунтовых вод был непостоянный (рис. 3). В 1997 году уровень грунтовых вод не поднимался выше 1,96 м и в основном был в пределах 1,87-2,05 м. Самый высокий уровень грунтовых вод в 1998 году был в третьей декаде июля и находился от поверхности почвы в пределах 0,9 м. Уровень грунтовых вод в 1999 году колебался в пределах 1,65-1,06 м, среднее значение составило 1,35 м.

Почва слабозасоленная

г

1997 --- 1998 ......1999

Рис. 3. Средние значения динамики уровня грунтовых вод на опытных участках

На среднезасоленной почве динамика уровня грунтовых вод изменялась следующим образом: в 1997 году - от 0,8 до 2,1 м, в 1998 году - от 0,9 до 1,89 м и в 1999 году от 0,9 до 1,9 м.

Установлено, что динамика уровня грунтовых вод имеет сезонный характер. Весной и осенью колебания уровня грунтовых вод подвержены воздействию климатических факторов.

Минерализация грунтовых вод изменялась от слабозасоленных - 0,5 г/л до сильноминерализованных - 7,7 г/л по классификации Можейко А.М.

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ КУКУРУЗЫ

Влияние режимов орошения и степени засоленности почв на продолжительность вегетационного периода кукурузы. Данные трехлетних исследований показали, что орошение удлиняет период вегетации растений. Причем на слабозасоленной почве увеличение периода вегетации при режиме орошения 80%НВ составило 5-6 дней по сравнению с режимом орошения 70 % НВ. На среднезасоленной почве удлинение периода вегетации наблюдалось при режимах орошения 70% и 80% НВ - на 3-8 дней против периода вегетации на слабозасоленной почве.

Общая продолжительность вегетации зависит и от погодных условий года. Так, в сухом 1999 году продолжительность вегетации до молочной спелости початка кукурузы при режиме орошения 70% НВ составила 77 дней, а при режиме 80%НВ - 85 дней. Во влажном 1997 году продолжительность периода вегетации при режиме орошения 70%НВ была 85 дней, а при режиме орошения 80%НВ - 83 дня.

Фотосинтетический потенциал посевов. Максимальная площадь листьев характеризует состояние посевов за короткий период жизни растений. Для оценки продуктивности посевов необходимо определить длительность функционирования листового аппарата - фотосинтетический потенциал. Фотосинтетический потенциал тесно коррелирует как с биологической, так и с хозяйственной продуктивностью растений.

В наших исследованиях фотосинтетический потенциал (ФП) посевов кукурузы при режимах орошения 70 и 80%НВ различался незначительно. Заметное увеличение ФП наблюдалось на удобренных вариантах (навоз 40 т/га) по сравнению с не удобренными — на 376 - 540 тыс. м 2 дней/га (табл. 5).

5. Изменение фотосинтетического потенциала (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза посевов (ЧП) кукурузы в зависимости от режима орошения и степени засоленности почвы

Варианты опыта ФП, тыс. м2 дней/га ЧП, г/м2 сутки ФП, тыс. м2 дней/га ЧП, г/м сутки ФП, тыс. м2дней/га ЧП, г/м2сутки

1997 год | 1998 год | 1999 год

Режим орошения 70%НВ

Почва светлокаштановая тяжелосуглинистая слабозасоленная

Без удобрений 1033,2 115,5 968,6 113,4 973,9 113,3

Навоз 40 т/га 1508,2 132,7 1452,3 128,5 1482,8 126,0

Почва светлокаштановая тяжелосуглинистая среднезасоленная

Без удобрений 986,3 100,2 880,8 104,6 885,0 99,7

Навоз 40 т/га 1491,3 108,9 1390,7 106,7 1424,5 104,2

Режим орошения 80%НВ

Почва светлокаштановая тяжелосуглинистая слабозасоленная

Без удобрений 1178,3 117,3 1126,6 106,6 1116,4 119,4

Навоз 40 т/га 1662,5 128,0 1613,5 131,1 1615,4 132,5

Почва светлокаштановая тяжелосуглинистая среднезасоленная

Без удобрений 1007,1 105,5 962,8 98,9 972,7 104,1

Навоз 40 т/га 1382,9 124,1 1496,2 122,3 1444,2 120,6

Результаты исследований показали, что чистая продуктивность фотосинтеза (ЧП) в посевах кукурузы на слабозасоленных почвах без внесения удобрений изменялась таким образом: во влажном 1997 году при режиме орошения 70%НВ - 115,5 г/м2сутки при режиме 80%НВ - 1173 г/м2 сутки. В сухом 1999 году при этих же режимах орошения показатели чистой продуктивности фотосинтеза составили 113,3 и 119,4 г/м2 сутки соотвеилвенно. Внесение удобрений (40 т навоза на 1 га) значительно увеличивает величину чистой продуктивности посевов - в 1,2-1,5 раза по сравнению с не удобренными вариантами. На сред-незасоленной почве наблюдается аналогичная закономерность увеличения ЧП в зависимости от режимов орошения и внесения удобрений.

Показатели урожайности зеленой массы кукурузы были близки в 1998 и 1999 годах и колебались в переделах 30-32 т/га на не удобренных вариантах и 35-38 т/га на вариантах с внесением навоза. Во более влажном 1997 году уро-

жайность была выше и составила при внесении удобрений 39,5-41,2 т/га на слабозасоЛенной почве и 35,1-36,8 т/га на среднезасоленной, соответственно по режимам орошения 70 и 80%НВ (табл. 6).

6. Урожайность зеленой массы кукурузы в зависимости от режима орошения и степени засоленности почвы, т/га

Варианты опыта Годы исследований

1997 год 1998 год 1999 год

Почва слабозасоленная

Режим орошения 70%НВ

Без удобрений 34,0 32,9 32,3

Навоз 40 т/га 39,5 38,8 36,9

Режим орошения 80% НВ

Без удобрений 34,2 33,2 32,5

Навоз 40 т/га 41,1 38,6 38,8

Почва среднезасоленная

Режим орошения 70%НВ

Без удобрений 31,4 30,4 29,0

Навоз 40 т/га 35,1 32,1 31,3

Режим орошения 80%НВ

Без удобрений 32,1 30,0 30,7

Навоз 40 т/га 36,8 35,4 34,9

)997г. НСР (05) общая - 0.87 т/г» НСР (05) А-0.43 i/ra; НСР (05) В-0.43 т/г* ПОР (05) С-0 43 т/га. НСР (05) AB-С,61 т/га,

НСР (05)АС-0,6| т/га. НСР (05) ВС-0.61 т/гï НСР (05) АВС-0,61 T/r«. 1998г. НСР (05) общи - 1,02 т/га; НСР (05) А-0.51 т/г», НСР (05) В-0,51 т/га; НСР(05) С-0,51 т/га; НСР (05)АВ-0.72 т/га,

НСР (05) АС-0,72 т/га; НСР (05) ВС-0.72 т/га; НСР (05) АВС-О.Л т/п. 1999г. НСР (05) общи - 0,90 т/га; НСР (05) А-0.45 т/га; НСР (05) В-0,45 т/га; НСР (05) С-0.45 т/га; НСР (05) АВ-0,64 т/га. НСР (05) АС-0,64 т/га, НСР (05) ВС-0,64 l/ra. НСР (05) АВС-0,64 т/га.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА ЗЕЛЕНУЮ МАССУ

Экономическая эффективность. Оценка экономической эффективности

возделывания кукурузы на зеленую массу по выходу кормовых единиц показала, что в условиях Волго-Донского междуречья наиболее выгодно возделывать культуру на слабозасоленных почвах при поддержании режима орошения 80%НВ и внесении 40 т/га навоза - достигается наибольший условно чистый доход — 10,47 тыс. рублей с 1 га; наивысший уровень рентабельности - 152% и наименьшая себестоимость 1 тонны к. ед. - 0,79 тыс. рублей.

Биоэнергетическая оценка приемов выращивания кукурузы на зеленую массу по соотношению затрачиваемой и получаемой энергии является более стабильным оценочным эквивалентом и позволяет быстро и правильно ориентироваться в каждом конкретном случае. Особенно этот метод приемлем, когда

производимая продукция используется не для реализации по закупочным и оптовым ценам на рынке сбыта, а для внутрихозяйственных нужд.

Проведенный анализ позволил выявить структуру энергетических затрат. Наиболее трудоемким по затратам энергии является уход за посевами — 47,8%, затем следуют затраты по внесению навоза - 12,2% и основной обработке почвы - 10,0% от совокупных затрат. В среднем за три года исследований по коэффициенту энергетической эффективности (КЭЭ) технологий возделывания кукурузы на зеленый корм, на засоленных почвах лучшим был вариант с внесением навоза (40т/га) при режиме орошения 80%НВ на слабозасоленной почве, где КЭЭ составил 2,41. На среднезасоленной почве при режиме орошения 80%НВ и применении удобрений КЭЭ составил 2,18.

Приращение валовой энергии урожая наибольшим было на удобренных вариантах - оно составило на слабозасоленной почве — 36220 и 34652 МДж/га; на среднезасоленной почве - 33340 и 25832 МДж/га соответственно режимам орошения 80% и 70%НВ.

Экологические последствия влияния орошения. Работы по изучению проблем орошения (А.М. Алпатьев, А.Н. Костяков, Н.А. Мосиенко, СИ. Хар-ченко, В.В. Шабанов, И.А. Шикломанов, Б.Г. Штепа и др.) позволили создать объективную картину возможных экологических изменений природных комплексов под воздействием орошения. Результаты свидетельствуют, что в орошаемом земледелии в связи с интенсивным применением поливов проявляются новые закономерности во взаимодействии экологических факторов.

Одно из наиболее опасных последствий орошения — засоление земель. Основной мелиоративный прием, направленный на повышение продуктивности засоленных почв - промывки оросительной водой, благодаря которым из почвенного профиля удаляются легкорастворимые соли.

Изучение в наших многолетних исследованиях влияния поливов на выщелачивание солей почвенного профиля на слабо и среднезасоленных участках показало, что орошение положительно воздействует на растворение и вымывание солей из корнеобитаемого слоя.

7. Динамика выщелачивания солей при вегетационных поливах кукурузы

Глубина отбора образца почвы, м Исходное засолсние почвы Вымылось солей после 1го полива Осталось солей Вымылось солей после 2™ полива Осталось солей Вымылось солей после 3™ полива Вымылось солей после 3-х поливов

сухой остаток сухой остаток сухой остаток сухой остаток сухой остаток сухой остаток сухой остаток

% т/га % т/га % т/га % т/та % т/га i/ra % т/га % от исходного

Режим орошения 70%НВ - почва слябомеолетмя

0,0-0,1 0.156 1,9 -0,002 -0,02 0,154 1,9 -0,054 -0,70 0,100 -1.2 +0,001 +0,01 -0,055 -0,7 -36,8

0,1-0,2 0,133 1,7 +0,208 +2,60 0,343 4,3 -0,224 -2.80 0,119 -1,5 0,000 0,00 -0,016 -0,2 -11,7

0,2-0,4 0,719 18,3 -0,173 -4,40 0,546 13,9 +0,015 +0.40 0.561 +14,2 -0,134 -3,40 -0,292 -7,4 -40,4

0,4-0,6 0,605 17,2 -0,053 -1,50 0,552 15,7 +0172 +4,90 0,724 +20,6 -0,090 -2,60 +0,029 +0.8 +4,6

0,6-0.8 0,702 20,6 -0,197 -5,80 0,505 14,8 +0.237 +6,90 0.742 +21,8 -0,115 -3,40 -0,075 -2.2 -10,6

0,8-1.0 0,759 22,1 -0,098 -2,90 0,661 193 Ю.136 +3.90 0,797 +23,2 -0,096 -2.80 -0,058 -1,7 -7,7

Режим орошения 80%НВ - почвя елябозяеолеиняя

0,0-0.1 0,396 4,8 -0,116 -1.4 0,280 3.4 -0,089 -1,1 0,191 2,3 +0,078 +1,0 -0,127 -1,5 -31.3

0,1-0,2 0,468 5,9 -0,130 -1,6 0,330 4,3 -0,078 •1,0 0.260 3,3 -0,048 -0,6 -0,256 -3.2 -54,3

0.2-0,4 0,723 18,4 -0.058 -1,5 0,665 16,9 41,102 +2J 0,767 19,4 -0,446 -11,3 -0,462 -10,2 -55,4

0,4-0,6 0.694 19,7 +0.019 +0,5 0,713 20,2 Ю,066 +1,9 0.779 22,1 +0,023 +0,7 +0,108 +3,1 +15.7

0.6-0.8 0,686 20,1 -0,148 -4,3 0,538 15,8 +■0,270 +7,9 0,808 23,1 -0,132 -3,8 -0,010 -0,3 -1.5

0.8-1,0 0.905 26,4 -0,180 -5,2 0,752 21,2 +■0,076 +2.2 0,801 23,7 -0,032 -0.9 -0,136 -4.0 -15Д

Режим орошения 70%НВ - почвя ерелнемсоленняя

0,0-0.1 0,293 3,5 -0,043 -0,5 0,250 3,0 -0080 -1.1 0.170 2,0 -0,032 -0,4 -0,155 -2,00 -59,7

0,1-0,2 0,291 3,7 -0,050 -0,7 0,241 2.9 -0,023 -0.3 0.218 2,6 -0,053 0.7 -0,126 -1,70 -43,3

0,2-0.4 0.420 10,7 -0,015 -0.2 0,400 10,3 -0,210 -5,5 0,190 4,7 +0,025 +0,6 -0,210 -5,10 -47,6

0,4-0,6 0,530 15,9 -0.023 -0,6 0,507 15,0 -0,180 -5,3 0,327 9,5 +0,018 +0.4 -0,139 -5,5 -36,6

0.6-0,8 0,640 19,9 -0,100 -0,3 0,540 16,0 -0140 -4.0 0.400 12,3 +0,060 +1,5 +1,800 +5,5 +27,6

0,8-1,0 0,750 21,0 -0.060 -1.8 0,690 20.1 -0,070 -1.5 0,620 18,0 +0,120 +3,6 +3,500 +14,7 +70,0

Режим о юшенмя 80%НВ - почвя среднеэасоленияя

0,00.1 0,375 46 -0.092 -1,1 0,283 3,4 -0,004 -0,05 0,279 3,4 +0,129 +1,60 -0,055 -0,7 -36.8

0,1-0,2 0279 3,5 +0,089 +1.1 0,368 4,6 +0,071 +1.00 0 439 5,5 +0.151 +1.90 -0.016 -0.2 -11,7

0,2-0,4 0,575 14,6 -0,177 -4,5 0,398 10,1 +0.203 +5,20 0,601 15.2 +0,043 + 1,10 -0.292 -7,4 -40.0

0,4-0 6 0,766 21,7 -0,166 -4.7 0,600 17,0 +0.239 +6,80 0.839 23.8 -0,186 -5.30 +0,029 +0,8 +4 6

0,6-0,8 0.830 24,4 -0,084 -2,5 0,746 21,9 -0,049 -1,40 0,697 20.5 -0.035 -2,80 -0,075 -11 -10,6

0,8-1,0 0.864 25,8 +0,001 +0,03 0,885 25,8 -0087 -2,50 0,798 23,3 -0,133 -3 90 -0 058 -1,7 -7.7

Результаты исследований показывают, что за три вегетационных полива, после которых были отобраны почвенные образцы и проведен анализ водной вытяжки на содержание солей, по горизонтам профиля почвы удалено от 1,5 до 55,4% солей от их исходного содержания. Такая же тенденция наблюдалась и на среднезасоленной почве, но только выщелачивалось большее количество солей. Процент вымытых солей за три полива (в течение которых велись наблюдения) составил от 7,7 до 59,7% в зависимости от горизонта профиля почвы и исходного содержания солей.

выводы

1. Применение в условиях Волго-Донского междуречья на светло каштановых слабозасоленных почвах режима орошения с предполивной влажностью почвы 70%НВ и среднезасоленных — 80%НВ в сочетании с внесением 40 т/га навоза позволяет получать урожай зеленой массы кукурузы в пределах 39-41 т/га без ухудшения мелиоративного состояния орошаемых земель.

2. Поддержание лредполивной влажности почвы на уровне 70%НВ обеспечивается путем проведения 5-6 поливов нормой 500 м3/га, а на уровне 80%НВ -8-9 поливов нормой 350 м3/га. Оросительная норма по указанным режимам поливов составляла соответственно 2500-3000 и 2800-3150 м3/га.

3. Суммарное водопотребление кукурузы из слоя 0,6 м при поддержании нижнего порога влажности почвы 70 и 80%НВ на слабозасоленной почве составило соответственно 4653 м3/га и 4970 м3/га, на среднезасоленнои - 4529 м3/га и 5055 м3/га по указанным режимам орошения.

4. Среднесуточное водопотребление растений в посевах кукурузы достигает наибольшего значения в период выметывания метелки - молочно-восковой спелости початков - 47,5-58,0 м3/га и на почвах разной степени засоления существенных различий не имеет. Коэффициент водопотребления в зависимости от режима орошения и степени засоления почвы заметно изменялся: при 70%НВ - от 125,3 м3/га на слабозасоленных почвах до 174,5 м3/т на среднезасоленных; при 80%НВ - соответственно от 129,7 м3/т до 188,2 м3/т.

5. На слабозасоленной почве период вегетации кукурузы удлиняется на 5-6 дней при режиме орошения 80%НВ по отношению к режиму орошения 70%НВ. На среднезасоленнои почве удлинение периода вегетации растений кукурузы наблюдалось при обоих режимах орошения на 3-8 дней по сравнению с периодом вегетации на слабозасоленной почве.

6. Линейный рост растений кукурузы больше зависит от степени засоленности почвы, чем от режима орошения. Особенно это проявлялось в начальный период роста от всходов до образования 7-8 листа, когда отмечался замедлен-

ный рост растений в высоту из-за малой площади корневой системы и повышенной концентрации почвенного раствора. Только к окончанию листообразо-вания растения кукурузы превысили высоту 1 м на слабозасоленной почве, а на среднезасоленной - лишь в фазу выметывания метелки.

7. Максимальная площадь листьев кукурузы наблюдалась в период цветения нитей початка - молочной спелости - 30,1-31,4 тыс. м2/га при режиме орошения 70%НВ и 32,0-33,7 тыс. м2/га - при 80%НВ на слабозасоленной почве. На среднезасоленнои почве площадь листьев в эти фазы составляла 28,5-30,0 тыс. м2/га при обоих режимах орошения, т.е. даже повышение режима орошения значительного влияния на развитие листовой поверхности не оказало. Увеличение фотосинтетического потенциала на удобренных вариантах на средне-засоленнои почве составило 7,5% в 1997 году и 10% в более засушливые 19981999 гг. по сравнению с этим показателем на слабозасоленной почве.

8. Чистая продуктивность фотосинтеза в посевах кукурузы изменялась от 4,28 до 30,6 г/м2 в сутки. Наивысшая продуктивность фотосинтеза отмечена в фазу цветения метелки и початка. На удобренных вариантах чистая продуктивность фотосинтеза увеличивалась 1,2-1,5 раза. Наиболее интенсивное накопление сухого вещества отмечено в фазу молочной спелости початков и на удобренных вариантах его накопление было выше на 10%, чем на неудобренных.

9. В среднем за три года исследований на не удобренных вариантах в зависимости от режима орошения 70 и 80% НВ урожайность зеленой массы кукурузы на слабозасоленной почве равнялась соответственно 33,1 и 33,4 т/га, на среднезасоленнои — 30,3 и 31,0 т/га. Внесение 40 т/га навоза увеличивало урожайность на слабозасоленной почве - до 38,5 т/га при режиме 70%НВ и до 39,5 т/га - при 80%НВ, а на среднезасоленнои - до 32,9 т/га и 35,8 т/га.

10. При выращивании кукурузы на зеленую массу на староорошаемых засоленных светлокаштановых почвах проведение вегетационных поливов при поддержании режимов орошения 70 и 80%НВ на слабозасоленных участках снижает концентрацию солей на 1,5 - 55,4% от исходного их содержания, на среднезасоленных - на 7,7 - 59,7%.

11. В условиях зоны светло каштановых почв Волго-Донского междуречья наиболее экономически выгодно возделывать кукурузу на зеленую массу на слабозасоленных почвах при поддержании режима орошения 80%НВ и внесении 40 т/га навоза. При этом достигается наибольший условно чистый доход -10,47 тыс. рублей с 1 га; наивысший уровень рентабельности — 152% и наименьшая себестоимость 1 тонны к. ед. - 0,79 тыс. рублей.

13. По коэффициенту энергетической эффективности (КЭЭ) технологий возделывания кукурузы на зеленый корм на засоленных почвах лучшим был вариант с внесением навоза (40т/га) при режиме орошения 80%НВ на слабоза-соленной почве - 2,41. На среднезасоленной почве при режиме орошения 80%НВ и применении удобрений КЭЭ составил 2,18.

Приращение валовой энергии урожая наибольшим было на удобренных вариантах - оно составило на слабозасоленной почве - 36220 и 34652 МДж/га; на среднезасоленной почве — 33340 и 25832 МДж/га соответственно режимам орошения 80% и 70%НВ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях Волго-Донского междуречья на слабозасоленных светло-каштановых орошаемых почвах с уровнем залегания грунтовых вод не менее 1,5 м для получения 39-41 т/га зеленой массы кукурузы при соблюдении общепринятой технологии необходимо во влажные годы поддерживать предполив-ной порог влажности не ниже 70%НВ, в засушливые - 80%НВ. На среднезасо-ленных почвах оптимальным является предполивной порог влажности 70%НВ.

При этом для улучшения пищевого режима и мелиоративного состояния пахотного слоя почвы следует вносить до 40 т/га навоза.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Душкина Е.М. Исследования солеустойчивости некоторых сельскохозяйственных растений на засоленных почвах каштанового типа / Душкина Е.М., Кирпо Н.И. // Научный вестник. Агрономия, вып. 2. Волгоград, 2000. С.32. (автор 70%).

2. Душкина Е.М. Грунтовые воды, их минерализация и участие в засолении пород и почв Волго-Донского междуречья / Душкина Е.М., Кирпо Н.И. // Научные сообщения КДН. Бюллетень №9. Волгоград, 2000. С.22. (автор 60%).

3. Душкина Е.М. Режим орошения кукурузы на зеленую массу на засоленных почвах Волго-Донского междуречья на фоне закрытого горизонтального дренажа / Душкина Е.М., Кирпо Н.И. // Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства. Материалы международной научно-практической конференции. Волгоград, 2004. С.116. (автор 80%).

4. Душкина Е.М.. Суммарное водопотребление кукурузы при различных режимах орошения / Душкина Е.М., Кирпо Н.И. // Современные оросительные мелиорации — состояние и перспективы. Материалы международной научно-практической конференции. Волгоград, 2004. С. 125. (автор 80%).

5. Душкина Е.М. Влияние орошение и засоленности почв на продолжительность вегетационного периода кукурузы при выращивании на зеленую массу // Вавиловские чтения - 2004 / Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов, 2004. С.22.

Подписано в печать 02.04.2005. Бумага офсетная Формат 60x84 'Дб. Гарнитура Times. Печать RISO. Усл. печ. л 1,0. Тираж 100 экз Заказ №1954

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный афарный университет им. Н.И. Вавилова» 410600, Саратов, Театральная площадь, 1

2304

19 MAR 2005 .