Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование агротехнических приемов возделывания моркови на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование агротехнических приемов возделывания моркови на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья"



МАРТЫНОВА АННА АЛЕКСЕЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ МОРКОВИ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

; 8 СЕН 2011

Саратов, 2011

4852851

Работа выполнена в Волгоградском филиале ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова» Россельхозакадемии

Научный руководитель: член корреспондент РАСХН,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Бородычев Виктор Владимирович

Официальные оппоненты: - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Шадских Владимир Александрович

- кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Денисов Константин Евгеньевич Ведущая организация: ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА

Защита состоится сентября 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан августа 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. с.-х. н.

Н.А. Пронько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Посевная площадь моркови в мире составляет около 1 млн. га, в России - 200 тыс. га, а в Волгоградской области 3,8 тыс. га. Средняя урожайность моркови в области не превышает 22 т/га при потенциальной урожайности современных сортов и гибридов моркови около 90 т/га.

Приоритетной задачей в комплексе мероприятий для повышения продуктивности посевов моркови является совершенствование агротехнических приемов ее возделывания при орошении в условиях засушливого климата юга России.

Одним из главных факторов, лимитирующих продуктивность посевов столовой моркови на мелиорируемых каштановых почвах, является отсутствие тщательной предпосевной обработки почвы, неправильное применение удобрений без учета режима орошения и биологических особенностей сортов и гибридов.

Агроклиматические условия Волгоградской области определяют орошение решающим фактором в системе агротехнических приемов возделывания овощных культур. При орошении моркови важно знать не только количество доставленной воды растениям, но также, каким способом и в какое время эта вода подана. Как известно, в зависимости от способа орошения изменяются затраты оросительной воды, свойства почв и продуктивность растений. Поэтому на посевах моркови перспективно применение капельного орошения.

Исследований по совершенствованию агротехнических приемов возделывания моркови при капельном орошенин на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья до настоящего времени не проводилось. В связи с этим необходимо дать оценку нормам реакции моркови на условия водного и минерального питания по показателям роста, развития, формирования корнеплодов. Обосновать сочетание комплекса агротехнических и гидромелиоративных приемов, способствующих в условиях орошения формированию урожайности корнеплодов моркови на уровне 70 т/га.

Необходимость применения комплексного единого подхода в методах получения опытного материала с качеством и в объемах достаточных для четкого формализованного обоснования практически значимых выводов, разработка общих схем и моделей возделывания столовой моркови при капельном орошении является основным критерием актуальности проводимых исследований.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» (2006-2010 г.).

Цель исследований - повышение эффективности возделывания моркови столовой за счет совершенствования агротехнических приемов, обеспечивающих рациональное расходование воды и минеральных удобрений при формировании корнеплодов моркови до 70 т/га.

В соответствии с этой программой исследовании предусматривалось решение следующих задач:

1. С учетом биологических особенностей моркови оценить научно обоснованные уровни продуктивности этой культуры и возможности их реализации.

2. Установить закономерности роста, развития моркови, формирования корнеплодов в зависимости от условий водного и минерального питания.

3. Обосновать основные элементы технологии капельного орошения моркови, обеспечивающие поддержание влажности в активном контуре увлажнения почвы для формирования планируемой урожайности корнеплодов.

4. Дать оценку комплексного влияния орошения и удобрений, метеорологической среды региона исследования на формирование эвапотранспирации посевов моркови.

5. Провести экономический анализ эффективности проведения агротехнических приемов при выращивании корнеплодов моркови в различных сочетаниях уровня водного и минерального питания растении, оценить инвестиционную привлекательность производства корнеплодов моркови при капельном орошении.

Научная новизна работы определяется новыми подходами к обоснованию основных агротехнических приемов возделывания столовой моркови, основанных на тщательной предпосевной подготовке почвы, включений капельного орошения с использованием фертигации, направленных на наиболее полную реализацию потенциала продуктивности моркови сорта Шантенэ 2461.

В комплексной взаимосвязи установлены параметры формирования урожая при различном сочетании урожаеобразующих факторов, уточнены биоклиматические температурные коэффициенты, используемые для управления водным режимом почв.

Основные положения, выносимые на защиту:

- комплекс агротехнических и гидромелиоративных приемов (предпосевная обработка почвы, режимы капельного орошения и дозы удобрений, внесенные способом фертигации) в наибольшей степени согласующихся с биологическими особенностями растений, способствующих в условиях орошения на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья формированию урожайности корнеплодов моркови до 70 т/га

- закономерности влияния водного и минерального питания на водопотреб-ление и продуктивность моркови при возделывании на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья

- модель технологического процесса возделывания корнеплодов моркови при капельном орошении в сочетании с минеральным питанием

- экономическое обоснование эффективности агротехнических приемов возделывания столовой моркови в условиях орошения.

Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом результатов экспериментальных исследований, выполненных с применением современных, апробированных и стандартизированных методик, применением общепринятых методов математического анализа и данными производственной проверки.

Практическая значимость результатов исследований работы определяется разработкой и практической реализацией на орошаемых светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья усовершенствованной технологии возделывания столовой моркови с использованием систем капельного орошения, обеспечивающих устойчивое формирование урожайности корнеплодов моркови около 70 т/га.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по возделыванию корнеплодов моркови с использованием систем капельного орошения проводилась в КФХ «В.Д. Выборнов» на площа-

ди 4 га, СПК «Престиж» (10 га), СПК «Овощевод» (10 га) Ленинского района, ИП «Казаченко C.B.» (2 га) Городищенского района Волгоградской области подтвердила возможность получения урожайности корнеплодов моркови 62,9-68,6 т/га и в среднем чистого дохода 352 тыс. руб./га.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях «Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства и пути их решения» (Москва, 11-14 апреля 2011 г.), «Инновационные технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, ГНУ ВНИИГиМ, Москва, 12-13 апреля 2011г.), «Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (ФГНУ ВНИИ «Радуга», 11.10.2010г.), «Мелиорация и водное хозяйство XXI века. Наука и образование (Посвященная 170-летию Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, 3-4 июня 2010 г., Горки), «Научные основы современного овощеводства» (Посвященная 80-летию создания ГНУ ВНИИО, 18-20 октября 2010 г., Москва), Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (ВГСХА, 26-28 января 2010 г., Волгоград), «Современные направления повышения эффективности использования мелиорированных территорий и охраны земель» (посвященная 45-летию эколго-мелиоративного факультета, 9-11 ноября 2009 г., ВГСХА, Волгоград), «Повышение эффективности мелиорации и сельскохозяйственного использования мелиорированных земель» (посвященная 80-летию Национальной академии наук Беларуси, 15-16 сентября 2009 г., Минск), «Мелиорация и водное хозяйство XXI века. Наука и образование» (4-6 июня 2009 г., Горки), «100-летие мелиоративной науки в России и 85-летие ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова» (24-25 ноября 2009 г., ВНИИГиМ, Москва), на научных чтениях «Современные энерго- и ресурсосберегающае экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (посвященные памяти члена корреспондента РАСХН и НАНКР, академика МАЭП и РАВН Бочкарева Я.В., 9 декабря 2009 г., Рязань). В составе творческого коллектива награждена Дипломом ВВЦ Золотая осень «За разработку и внедрение инновационной технологии возделывания овощных культур при капельном орошении» г. Москва, 2010 г. Награждена дипломом смены Зворыкинского проекта «Инновации и техническое творчество» Форума Селигер -2010.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 8 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 189 страницах. Работа содержит 29 таблиц, 17 рисунков, 33 приложения. Библиографический список включает 241 наименования, в том числе 6 иностранных. Доля личного участия автора в проведенных исследованиях не менее 80 %.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, основные положения, выносимые на

защиту, представлена новизна полученных результатов и их практическое значение.

В первой главе «Особенности возделывания моркови в зоне недостаточного увлажнения (состояние вопроса)» приведен анализ современного состояния вопроса по проблеме интенсификации производства корнеплодов моркови, в том числе возможности использования преимуществ капельного орошения.

Разработке теоретических основ и технологий выращивания моркови обеспечивающих реализацию потенциала продуктивности посвящен ряд работ многих авторов (С.С. Литвинов, А.В. Борисов, Н.А. Рабунец, В.П. Переднев, М.С. Петрова, C.B. Сарана, А.В. Шатковский, С.С. Ванеян, М.А. Рябов, Ю.Ю. Лемякин и др.). Накопленный научный опыт отражает необходимость усовершенствования элементов агротехники возделывания моркови для повышения эффективности использования орошаемых земель.

Обобщение теоретических наработок и экспериментального материала позволило обосновать направление и разработать программу исследований, направленную на повышение эффективности производства столовой моркови за счет совершенствования агротехнических мероприятий.

Во второй главе «Программа, условия и методы исследований» приведена характеристика почвенных и погодных условий, программа и методика полевых исследований.

Полевые исследования проводились в 2008-2010 годах в КФХ «В.Д. Выбор-нов» Ленинского района Волгоградской области, опытное поле оборудовано системой капельного орошения. Полевой опыт закладывался по двухфакторной схеме и включал варианты по водному режиму почвы (фактор А) и режиму минерального питания (фактор В).

Схемой опыта по водному режиму почвы (фактор А) предусмотрены следующие варианты: А1 - поддержание предполивного порога влажности почвы в слое 0,4 м, дифференцированно 70 % НВ от посева до начала формирования корнеплодов, 80 % НВ от начала формирования корнеплодов до технической спелости, 70 % НВ от технической спелости до уборки; А2 - поддержание предполивного порога влажности почвы в слое 0,4 м, дифференцированно 70 % НВ от посева до начала формирования корнеплодов, 80 % НВ от начала формирования корнеплодов до технической спелости, 80 % НВ от технической спелости до уборки; A3 - поддержание предполивного порога влажности почвы в слое 0,4 м, дифференцированно 70 % НВ от посева до начала формирования корнеплодов, 90 % НВ от начала формирования корнеплодов до технической спелости, 80 % НВ от технической спелости до уборки; A4 - поддержание предполивного порога влажности почвы в слое 0,4 м, дифференцированно 70 % НВ от посева до начала формирования корнеплодов, 80 % НВ от начала формирования корнеплодов до технической спелости, 90 % НВ от технической спелости до уборки (рис. 1).

По пищевому режиму посева моркови предусмотрено внесение минеральных удобрений дозами, рассчитанными на планирование уровня урожайности 40, 50, 60 и 70 т/га. В1 - внесение минеральных удобрений дозой НзоРзоКзо на планируемый урожай корнеплодов моркови 40 т/га. В2 - внесение минеральных удобрений дозой N90P40K.80 на планируемый урожай корнеплодов моркови 50 т/га. ВЗ - внесение минеральных удобрений дозой N120P50K130 на планируемый урожай корне-

плодов моркови 60 т/га. В4 - внесение минеральных удобрений дозой Ы150Рб на планируемый урожай корнеплодов моркови 70 т/га.

ЫеоРЗСКЭО

NsoP«oKao

Nl20PscKl3 I о с т ь 4

) о с т ь 3

1 о с т ь 2

1

NiöflPecKieo

Повтор !|1ость 1

Примечание

1 - водоисточник;

2 - насосная станция;

3 - Г1!ДрОЛОДКОрМПН1 к;

4 - песчано-гравийный фнльтр;

5 - магистральный трубопровод;

6 - участковый трубопровод;

7 - поливной трубопровод

с капельными воцовыпусками.

8 - манометры;

9 - запорная арматура в виде

вентилей; О - счетчик расхода очищенной воды.

Рис. 1. Схема полевого опыта

На всех вариантах опыта рельеф, почвенные, гидрологические условия были идентичны. Для исключения влияния почвенных разностей опыты закладывали в четырехкратной повторное™

Площадь опытного участка 1 га, площадь варианта по режиму орошения -0,25 га, по пищевому режиму площадь учетной делянки 150 м2.

В соответствии с методикой полевого опыта (Б.А. Доспехов, 1985 г.), методикой планирования эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов (C.B. Мельников, 1980 г.), методикой Госсортсети (1971 г.), методическими рекомендациями ВАСХНИЛ (Г.Ф. Никотеико Г.Ф., 1982 г., С.С. Ванеян, 1985 г.) опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, определением основных показателей фотосинтетической деятельности и урожайности. Гранулометрический состав почв определяли по методике H.A. Ка-чинского (1970 г.), плотность сложения - методом режущего кольца, наименьшую влагоемкость - методом заливаемых площадок, содержание минеральных элементов в почве - стандартными методами (ГОСТ 26205, ГОСТ 26951-86). Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом (ГОСТ 20915-75), и с помощью тензиометров.

Опытный орошаемый участок, расположен в подзоне светло-каштановых почв. Гранулометрический состав почв опытного участка средне и легкосуглинистый. Плотность твердой фазы почвы опытного участка в пределах слоя мощностью 1,0 м изменяется от 2,39 до 2,57 т/м3. Влажность почв при наименьшей вла-гоемкости изменялась от 25,9-24,8 % в пахотном слое до 21,3 % от массы сухой почвы на глубине 1,0 м. В расчетном слое 0,4 м наименьшая влагоемкость соста-

вила 24,3 % от массы сухой почвы. Влажность устойчивого завядания растений в пахотном слое равна 14,4 % от сухой почвы. Почвы характеризуются низким содержанием гумуса с колебанием в пределах пахотного слоя от 0,95 до 2,28 %. Реакция почвенной среды близка к нейтральной, с тенденцией в сторону увеличения рН с увеличением глубины взятия образцов: от 6,4 - 6,7 в пахотном слое, до 7,5 на глубине 1,0 м. Обеспеченность почв опытного участка легкогидролизуемым азотом низкая (39 мг/кг сухой почвы), подвижным фосфором и обменным калием средняя (35,6 и 331,3 мг/кг сухой почвы).

По совокупности гидротермических показателей вегетационного периода столовой моркови 2008 год характеризуется как среднесухой (обеспеченность осадками 64,3 %), 2009 год - средневлажный (35,7 %), 2010 год - острозасушливый (86,9 %).

Расчет поливного режима корнеплодов моркови был ориентирован на увлажнение 0,4-метрового слоя почвы.. Норма высева семян в опытах составила 1 млн. шт./га. Посев осуществляется вакуумной сеялкой точного высева фирмы Gas-pardo. Глубина заделки семян 1,5-2 см. При выращивании моркови применялась 4-х строчная ленточная схема размещения растений (рис. 2).

L J i, ,1

Шш Шш$ raft «Яг

Ш w W w

W Щ Ш ш Поливной У 9 У I' трубопровод

Н

И 0,4 м р. Технологическая колея 1.4 .vi

Рис. 2 Схема посева моркови четырехстрочным ленточным способом

Морковь очень требовательна к качеству обработки почвы. После уборки предшественника проводилось лущение тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3 на глубину 0,06-0,08 м. Вспашка проводилась лемешно-отвальными плугами ПЛН-5-35 в агрегате с трактором Т-4А на глубину 0,25...0,27 м. Предпосевная обработка почвы проводилась фрезой -грядоделателем HORTECH «AF SUPER». Такая система подготовки почвы обеспечивает мелкокомковатую структуру в зоне развития корней растений (это обеспечивает правильную форму корнеплодов и высокую товарность продукции), исключает переуплотнение подпахотного горизонта, помогает сохранить благоприятные условия в течение всей вегетации, создает условия для качественного посева, а также уборки корнеплодов машинным способом без использования ручного труда.

Для орошения использовали комплект капельного оборудования греческой фирмы «Eurodrip», с расстояниями между капельницами 0,4 м. Расход одной капельницы 1,6 л/ч. Подача удобрений с поливной водой осуществляли с помощью инжектора.

В третьей главе «Водопотребление и водный режим почвы» представлены результаты исследований по изучению закономерностей формирования водного режима почвы при капельном орошении столовой моркови, исследована динамика водопотребления культуры во взаимосвязи с уровнем формируемой урожайности стандартных корнеплодов.

Исследованиями установлено, что наибольшее влияние на суммарное водопотребление моркови оказывали погодные условия, складывающиеся в период вегетации (79,6 %). Важным по значимости фактором, определяющим изменение величины суммарного водопотребления моркови, является уровень минерального питания (12,0 %). Доля участия водного режима почвы в изменении величины суммарного водопотребления не превышала 6,6 % .

Наибольшим суммарным водопотреблением в опыте характеризовались посевы моркови на участках варианта, где влажность почвы в течение вегетационного периода поддерживали дифференцированно на уровне 70-90-80 % НВ, а удобрения вносили дозой ^зоРбоКда, рассчитанной на формирование до 70 т/га корнеплодов. В среднем за годы исследований суммарное водопотребление моркови составило 5133 м3/га, что на 113 м3/га или 2,3 % больше, чем при поддержании предполивного уровня 70-80-70 % НВ, на 70 м3/га больше, чем на варианте с порогом предполивной влажности почвы 70-80-80 % НВ, и на 36 м /га больше, чем на варианте с дифференцированным порогом предполивной влажности почвы 70-80-90 %НВ (табл. 1).

Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га Вариант водного режима Сумма рное водопотребление, м^/га Коэффициент водопотребления, м3/т

2008 г. 2009 г. 2010 г. Среднее

N60P30K30 70-80-70 4890 4380 4600 4623 108

70-80-80 4930 4420 4650 4667 102

70-90-80 5170 4510 4780 4820 104

70-80-90 4970 4460 4710 4713 105

N^PíO^-eO 70-80-70 5010 4510 4750 4757 96

70-80-80 5060 4570 4800 4810 89

70-90-80 5270 4690 4890 4950 90

70-80-90 5210 4600 4830 4880 94

Nl2oP50Kl30 70-80-70 "TíiíTj 4630 4870 4880 84

70-80-80 5170_ 4660 4920 4917 78

70-90-80 5350 4740 5020 5037 79

70-80-90 5310 4690 4960 4987 84

N]J0P60K.)80 70-80-70 5300 4730 5030 5020 81

70-80-80 5360 4740 5090 5063 76

70-90-80 5460 4780 5160 5133 75

70-80-90 5440 4750 5100 5097 80

влаги посевами моркови возмещалось па 15,3-16,6 % в 2008 году, 22,7-24,7 % в 2009 году и 14,0-15,4 % в 2010 году.

Среднее за годы исследований суммарное водопотребление моркови в период «посев - всходы» составило 133 м3/га, в период «всходы - формирование 2-го

листа» - 320 м3/га. За период от посева до формирования 2 листа при поддержании предполивной влажности почвы 70 % НВ ежегодно было проведено по два полива нормой 250 м3/га. В период формирования 2-5 листа при поддержании предполивного порога 80 % НВ водопотребление возрастало в среднем до 807-900 м3/га, для возмещения которого потребовалось провести 4-5 поливов нормой 166 м3/га. При поддержании предполивного порога влажности почвы на уровне 90 % НВ, в эту же фазу вегетации потребовалось в среднем 9-10 поливов поливной нормой 82 м3/га. В период формирования 5-7 листов на аналогичном варианте по уровню предполивной влажности почвы суммарное водопотребление в среднем за годы исследований составило 1050-1140 м3/га, для возмещения которого году потребовалось провести от 11до 15 поливов поливной нормой 82 м3/га.

При поддержании уровня предполивной влажности 80 % НВ в фазу «5-7 листов» суммарное водопотребление моркови сформировалось на уровне 970-1127 м3/га, для возмещения которого каждый год поливы проводились поливной нормой 166 м3/га, что обеспечивалось 4-6 поливами (рис. 3).

Условные обозначения:

— влажность активного слоя почвы в посевах моркови;

— интегральная кривая волопотребления моркови; | - поливы; | - осадки.

Рис. 3. Водный режим почвы в посевах моркови (70-90-80 % НВ)

При поддержании предполивного порога влажности почвы 90 % НВ суммарное водопотребление моркови составило 1547-1697 м3/га. На участке в 2008 г. Было проведено 20-21 полив, в 2009 г. - 10-11 поливов, в 2010 г. - 14 поливов.

В период технической спелости моркови, вследствие снижения температурной напряженности, интенсивность иссушения расчетного слоя почвы снижалась, поэтому динамика водопотребления носила убывающий характер.

Наиболее интенсивно вода посевами моркови потреблялась на фоне внесения минеральных удобрений дозой Т^оР^К^о при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 70-90-80 % НВ (43,1 м3/га в сут.). При внесении минеральных удобрений дозой ЫздРадКво, интенсивность водопотребления, в среднем составила 41,9-42,3 м3/га в сут., что на 0,5 м3/га в сут., больше чем при дозе удобрений М12оР5оК,зо-

В среднем за годы исследований, наибольший расход воды 108 м , на формирование 1 тонны урожая моркови был отмечен на участке варианта с поддержанием предполивного порога влажности почвы на уровне 70-80-70 % НВ и дозе внесения удобрений Ы60РзоКзо- При повышении предполивного порога до 90 % НВ в фазу «техническая спелость-уборка» коэффициент водопотребления в среднем уменьшился на 3 м3/т и составил 105 м3/т, что практически не отличалось от варианта, где поддерживали предполивной порог влажности почвы на уровне 70-90-80 % НВ (104 м3/т).

С увеличением доз вносимых удобрений наблюдается тенденция к уменьшению коэффициента водопотребления. Наименьшие показатели коэффициента водопотребления обеспечиваются при внесении М^оРбоКш- Затрачивая в среднем от 75 до 81 м3/т, посевы формируют урожай корнеплодов на уровне 64 - 69 т/га.

На основании математического анализа экспериментальных данных с использованием статистических программных продуктов и ЭВМ нами получены регрессионные зависимости, описывающие закономерности изменения коэффициента водопотребления моркови для регулируемых условий водного и минерального питания растения (рис. 4).

Рис. 4. График изменения коэффициента водопотребления моркови при регулируемых условиях водного и минерального питания растений.

Зависимость представлена полиномиальным уравнением вида:

К=918,46-0,27ы+0,34у+0,0022м2+0,00003бу2-0,000шу;

где К - коэффициент водопотребления, м3/т; N - доза внесения минерального азота, кг д.в./га; V = М+О - показатель водообеспеченоости, м3/га; М - оросительная норма, м3/га; О - осадки, м3/га.

Полученная аналитическая зависимость характеризуется высокой степенью надежности. Величина коэффициента детерминации составила 0,93.

В четвертой главе «Основные показатели фотосинтетической деятельности посевов моркови в зависимости от изучаемых агроприемов» приведены результаты влияния водного и минерального питания на прохождение растениями фенологических фаз, фотосинтетическую деятельность, формирование урожайности и качество корнеплодов моркови.

Анализ экспериментальных данных подтверждает гипотезу о существенном влиянии условий водного и минерального питания растений на фотосинтетические показатели посевов моркови. Масса сухого вещества моркови при капельном орошении на участках наименее обеспеченных водой и элементами минерального питания была более, чем в 1,5 раза меньше в сравнении с наиболее удобренными вариантами, где влажность почвы поддерживали дифференцированно по фазам развития растений на уровне 70-90-80 % НВ.

Посевы с наибольшей массой накопленного сухого вещества в опыте формировались при поддержании порога предполивной влажности почвы 70-90-80 % НВ в сочетании с внесением расчетной дозы удобрений, Т^оРбоК^. В среднем за годы исследований при таком сочетании факторов было накоплено 9,74 т/га сухого вещества.

Установлено, что наибольшие значения максимальной площади листьев (32,8 - 34,9 тыс. м2/га) формировались на фоне удобрений М15оРбоК18о при поддержании предполивного порога влажности почвы 70-90-80 % НВ. Это на 8,1 % больше, чем на варианте минерального питания К60Р3оК3о (30,9 тыс. м /га), на 5,2 и 2,3 % больше в сравнении с внесением ^Р^Кю (31,8 тыс. м /га) и ЫиоРзоКпо (32,7 тыс. м2/га) соответственно.

Урожайность корнеплодов моркови в среднем за годы исследований изменялась от 42,7 т/га при поддержании порога предполивной влажности почвы дифференцированно по фазам развития растений на уровне 70-80-70 % НВ и дозе внесения удобрений К60РзоКзо до 68,6 т/га при поддержании предполивного уровня 7090-80 % НВ в сочетании с внесением удобрений дозой И^оРвоК-ио (табл. 2).

Наименьшая урожайность отмечена на вариантах с внесением удобрений дозой КбоРзоКзо и составила 42,7-46,3 т/га. Повышение предполивного порога влажности почвы с 70 до 80 и 90 % НВ в период «начало технической спелости -уборка» давало статистически значимую прибавку урожая корнеплодов моркови.

Повышение уровня минерального питания до ^оРадКво обеспечивало статистически достоверную прибавку урожая корнеплодов моркови в среднем за годы исследований на 17,8-19,7 %. Общая продуктивность посевов моркови возрастала до 50,3-55,0 т/га.

Таблица 2 - Динамика показателей продуктивности моркови по вариантам ___ опыта (среднее 2008-2010 гг.)___^____

AY на каж- Чистая

Доза внесе- Макси- дом Фото- продук- Масса сухого вещества, т/га

ния Вариант мальная Урожайность,У т/га агрофоне синтети- тив-

минеральных удобрений, кг д.в./га водного режима почвы площадь листьев, тыс. м2/га т/га % ческий потенциал, тыс. м2 сут./га ность фотосинтеза, г/м2 в сут.

70-80-70 30,9 42,7 - - 1733 3,4 5,93

ИбоРзоКзо 70-80-80 30,9 45,8 3,1 7,3 1776 3,5 6,24

70-90-80 31,6 46,3 3,6 8,4 1850 3,6 6,73

70-80-90 30,9 44,4 1,7 4,0 1838 3,5 6,49

70-80-70 31,8 50,3 - - 1829 3,7 6,83

МвдРадК-во 70-80-80 31,8 54,8 4,5 8,9 1885 3,9 7,28

70-90-80 32,3 55,0 4,7 9,3 1967 4,0 7,82

70-80-90 31,8 52,3 2,0 4,0 1948 3,9 7,57

70-80-70 32,7 59,9 - - 1912 4,0 7,78

М12оР5оК,зо 70-80-80 32,7 64,3 4,4 7,3 1978 4,1 8,17

70-90-80 33,1 65,5 5,6 9,3 2046 4,3 8,80

70-80-90 32,7 61,8 1,9 3,2 2040 4,1 8,50

70-80-70 33,4 62,9 - - 2008 4,3 8,65

И^оРбоКш 70-80-80 33,4 67,3 4,4 7,0 2071 4,3 9,01

70-90-80 34,0 68,6 5,7 9,1 2134 4,6 9,74

70-80-90 33,4 64,4 1,5 2,4 2110 4,4 9,27

НСР05 для частных средних 0,58 2,38 0,44

НСРоз фактор А 0,29 1,19 0,22

НСР05 фактор В 0,29 1,19 0,22

На основании математического анализа экспериментальных данных с использованием статистических программных продуктов получена регрессионная зависимость изменения урожайности корнеплодов моркови от условий водообес-печения растений и доз минерального питания (рис. 5).

Зависимость представлена полиномиальным уравнением вида:

и=-512,09-0,045№0,23 У+0,00 Ш2+0,000025У2-Ю,0001061ЧУ;

где и - уровень формируемой урожайности моркови, т/га; N - уровень внесения минерального азота, кг д.в./га; V = М+О - показатель водообеспечености, м3/га; М - оросительная норма, м3/га; О - осадки, м3/га.

Полученные аналитические зависимости характеризуются высокой степенью надежности. Величина коэффициента детерминации составила 0,96.

Решение данных зависимостей и экспериментальный материал, полученный по результатам трех лет исследований, позволяет обосновать условия получения различных уровней урожайности корнеплодов моркови.

Удобрение и орошение в комплексе оказывают существенное влияние на химический состав корнеплодов. С увеличением влажности почвы наблюдается тенденция снижения, прежде всего содержания сухого вещества и нитратов в корнеплодах.

Рис. 5. График изменения урожайности моркови при регулируемых условиях водного и минерального питания растений.

Так, при повышении предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ в фазу «техническая спелость - уборка» на фоне внесения удобрений Н50Р30К30 содержание сухого вещества в корнеплодах моркови уменьшалось с 11,6 до 11,3 %, а при увеличении предполивной влажности почвы до 90 % НВ уменьшалось до 11,1 %. Поддержание предполивного порога влажности почвы, дифференцированно по фазам развития растений, 70-90-80 % НВ снижает содержание сухого вещества в корнеплодах моркови до 10,9 %. В годы исследований концентрация нитратов в товарных корнеплодах в зависимости от доз внесения удобрений изменялась в пределах 128,2 - 146,0 мг/кг, что в 1,7-1,9 раза меньше допустимого содержания нитратов в корнеплодах моркови (ПДК - 250 мг 1Ч03/кг).

Увеличение дозы внесения минеральных удобрений способствует накоплению сухого вещества в корнеплодах. Содержание сухого вещества под влиянием удобрений варьирует в пределах 10,9-12,0 %.

Улучшение условий минерального питания растений моркови способствует увеличению концентрации каротина с 8,4-8,7 мг % на варианте с дозой внесения минеральных удобрений МбоРзоКзо, рассчитанных на получение урожайности 40 т/га до 10,3 мг % на варианте КноРбоК^о-

Под действием удобрений отмечено увеличение содержания Сахаров в корнеплодах моркови. На фоне удобрений дозой М6оРзоКзо содержание Сахаров находится в пределах 5,77-6,03 %, повышение дозы минеральных удобрений до М90Р40К80 увеличивало содержание Сахаров в корнеплодах до 6,18-6,24 %.

При внесении ТМ150РбоК18о и поддержанием влажности почвы 70-80-70 % НВ показатели сухого вещества (12,0 %), суммы Сахаров (6,59 %) и каротина (10,3 мг %) оказались наилучшими. Содержание нитратов (146,0 мг/кг) не превышало ПДК.

Использование установленных закономерностей синтеза и накопления органического вещества посевами моркови позволяет регулировать условия выращи-

вания в течение вегетационного периода с целью обеспечения оптимального соотношения расходования производственных ресурсов и выхода хозяйственно ценной части продукции.

В пятой главе «Экономическое обоснование параметров эффективного производства корнеплодов моркови при капельном орошении» представлены результаты оценки сочетаний водного режима почвы и доз внесения минеральных удобрений для производства корнеплодов моркови при капельном орошении.

Усовершенствованная технология возделывания моркови включает перечень последовательного применения агроприемов для получения урожаев корнеплодов моркови 70 т/га (рис. 6).

Лушение стерпи •

Посев •

V» 250 м'/га ф-Всходы-

ф— 2 листа

V« 790 м 7га

Внесение гербицидов -

Внесение • минеральных • удобрений

— Вспашка — • Бороиоыамме -Нарезка гряд •

_ Посев с раскладкой капельных линий

— Применение инсектицида»

• Вегетационные поливы -

— Междурядная культивация -

V- 250 м 7га _ Подкормка с _

поливной водой

———— Ручная прополка...........

Ф-

• 5 листьев-----

V- 960 м'/га

■ 7 листьев-

Vя 1260 м'/га Начало технической

— Междурядная культивация -

_ Подкормка с _

НОЛионой водой

Ру1|ная прополка -

Доставка гербицидов ~

Расчетная доза удобрений на планируемую урожайность |б0 т/га корней;

Подвоз семян и

поливных _ трубопроводов ., „ Доставка инсектицидов

Доставь __ удобрений

Опрыскивание _ фунгицидом

спелости У= 500м7га |— Уборка -

поливнои водой

ц

а

__ Доставка_I

удобрений |

4

Подготовкам подвоз ^

раствора -

фунгицида __ Доставка ^ удобрении

— Огвоз урожая —О

V -объем поливной воды за межфазный период.

Рис. 6. Сетевой график возделывания корнеплодов моркови Экономический эффект применения различных агроприемов определяли по разности стоимости произведенной продукции и производственных затрат на возделывание моркови по вариантам опыта.

Улучшение условий минерального питания растений приводит к дополнительным расходам, складывающимся из затрат на приобретение, доставку, внесе-

ние минеральных удобрений и уборку дополнительного урожая. Дополнительные затраты в зависимости от варианта опыта изменялись от 12401,5 до 20757,5 руб./га, что существенно ниже стоимости дополнительной продукции, которая составляла 69600-178400 руб./га. Максимальное значение чистого дохода, полученного за счет улучшения минерального питания, отмечено на варианте с внесением минеральных удобрений дозой N,5oP6oK,8o- Наибольшие показатели окупаемости дополнительных затрат (9,0 руб.) наблюдаются на варианте с внесением минеральных удобрений дозой Nl20P5oKi3o-

Улучшение условий водообеспеченности посевов моркови способствовало росту основных экономических показателей возделывания культуры. На вариантах с порогом предполивной влажности почвы 70-80-80 и 70-90-80 % НВ стоимость дополнительной продукции (35200-44800 руб./га) превышала дополнительные затраты (16029,6-17143,0 руб./га) связанные с изменением водообеспечения растений. В среднем чистый доход (325 тыс. руб./га) получен на фоне внесения удобрений дозой NisoPsoKiso и поддержании предполивного порога влажности почвы.

ВЫВОДЫ

1. Почвенно-климатические ресурсы Нижнего Поволжья в сочетании с регулированием условий водного режима и минерального питания растений позволяют формировать 40-70 т/га стандартных корнеплодов моркови.

2. Мелкокомковатая структура почвы в зоне развития корней растений, формирование правильной формы корнеплодов и высокая товарность продукции обеспечиваются проведением предпосевной обработки почвы фрезой грядодела-телем HORTECH «AF SUPER»

3. При выращивании моркови с применением 4-х строчной ленточной схемы размещения растений и нормы высева семян 1 млн. шт./га полнота всходов составляла 89-93 %. Выживаемость растений моркови к уборке в зависимости от погодных условий вегетационного периода изменялась от 81 до 90 %.

4. Наиболее эффективно на формирование урожая вода расходовалась на участках поддержания порога предполивной влажности почвы 70-90-80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой N150P6oKi8o- Коэффициент водо-потребления 75 м3/т.

5. В засушливых условиях региона исследований основной приходной статьей водного баланса является оросительная вода. В зависимости от принятого режима капельного орошения моркови доля оросительной воды в балансе изменяется от 77,4 до 80,3 %, осадков от 17,8 до 18,9 %, почвенных влагозапасов от 1,7 до 3,5 %.

6. Среднесуточный расход воды по межфазным периодам роста и развития моркови изменяется в пределах 16,9-62,9 м3/га, достигая максимума в период технической спелости корнеплодов моркови.

7. Уровень формируемой урожайности корнеплодов моркови тесно коррелирует с основными показателями фотосинтетической деятельности посевов. Урожайность корнеплодов моркови 70 т/га формируется при средних значениях площади листьев 32,8-34,9 тыс. м2/га, чистой продуктивности фотосинтеза 4,3-4,6

г/м2в сут., фотосинтетического потенциала 2008-2134 тыс. м2 в сут./га, накоплении сухой биомассы 8,65-9,74 т/га.

8. Биохимическая оценка корнеплодов моркови сорта Шантенэ 2461 показала, что увеличение дозы внесения минеральных удобрений способствовало накоплению сухого вещества 10,9-12,0 %, суммы Сахаров 6,44-6,59 %, каротина 9,710,3 мг %. Концентрация нитратов в товарных корнеплодах в зависимости от доз внесения удобрений изменялась в пределах 128,2 - 146,0 мг/кг, что в 1,7-1,9 раза меньше допустимого содержания нитратов (ПДК - 250 мг N03/)cr).

9. Разработанная модель технологии возделывания корнеплодов моркови, включающая перечень последовательного применения агротехнических приемов, обеспечивает при капельном орошении и минеральном питании формирование урожая корнеплодов моркови на уровне 70 т/га.

10. Экономическая оценка рекомендуемых элементов технологии возделывания столовой моркови при капельном орошении свидетельствует о высокой их эффективности. Поддержание дифференцированного по фазам развития уровня предполивной влажности почвы 70-90-80 % НВ в сочетании с внесением удобрений NisoPöoKiso обеспечивает формирование до 70 т/га корнеплодов и получение чистого дохода до 325 тыс. руб./га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ При возделывании моркови на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья с использованием систем капельного орошения для получения 70 т/га товарной продукции корнеплодов необходимо:

- базовую систему подготовки почвы дополнить проведением предпосевной обработки фрезой-грядоделателем HORTECH «AF SUPER», что обеспечивает мелкокомковатую структуру в зоне развития корней растений, правильную форму корнеплодов и высокую товарность продукции;

- экономически целесообразно поддерживать порог предполивной влажности почвы на уровне 70-90-80 % НВ в слое 0,4 м, внесение минеральных удобрений дозой N|50P6oKi8oосуществлять с помощью фертигации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Мартынова A.A. Орошение и удобрение моркови / A.A. Мартынова // Плодородие." 2009.- № 4,- С. 36-37 (авт. 0,25 п.л.).

2. Бородычев, В.В. Применяйте удобрения с учетом режимов капельного орошения / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Картофель и овощи.- 2009.-№8.-С.10-11 (авт. 0,12 п.л.).

3. Бородычев, В.В. Водопотребление и продуктивность моркови при капельном орошении / В.В. Бородычев, A.B. Шуравилин, A.A. Мартынова // Агро-ХХ1 век.- 2010 г.- № 7-8.- С.42-43 (авт. 0,06 п.л.).

4. Дубенок, H.H. Минеральное питание - важный ресурс повышения продуктивности моркови при капельном орошении / H.H. Дубенок, В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Достижения науки и техники АПК.- 2010 - № 7.- С. 24-26 (авт. 0,07 п.л.).

5. Мартынова A.A. Орошение, удобрение и качества моркови / A.A. Мартынова // Агрохимический вестник.- 2010,- № 3.- С. 15-18 (авт. 0,23 п.л.).

6. Бородычев, В.В. Водопотребление и урожай моркови при капельном орошении / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Мелиорация и водное хозяйство. -2011. - № 1. - С. 39-41 (авт. 0,12 п.л.).

7. Бородычев В.В. Режим орошения и минеральное питание моркови / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Мелиорация и водное хозяйство.- 2011.-№1.-С. 39-41 (авт. 0,11 п.л.).

8. Бородычев, В.В. Управление реализацией потенциальной продуктивности моркови / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Известия Нижневолжского аг-роуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование,- 2011.-№ 1 (21).- С. 17-23 (авт. 0,19 п.л.).

- в научных трудах, материалах конференций и периодической печати

1. Мартынова A.A. Капельное орошение моркови / A.A. Мартынова // Вопросы мелиорации.-2009.-№3-4,- С.59-63 (авт. 0,25 пл.).

2. Мартынова A.A. Регулирование водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожаев корнеплодов моркови при капельном орошении / A.A. Мартынова / «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства». Материалы международной научно-практической конференции «100-летие мелиоративной науки в России. 85-летие Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им А.Н. Костяко-ва. Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства». Том И.-М., 2009.- С.110-115 (авт. 0,23 п.л.).

3. Бородычев, В.В. Рациональное использование водных ресурсов при возделывании моркови / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова //«Повышение эффективности мелиорации и сельскохозяйственного использования мелиоративных земель». Тезисы докладов Международной научно-практической конференции (15-16 сентября 2009 г., г. Минск)/РУП «Институт мелиорации».- Минск: -ИВЦ «Минфина», 2009,- С.17-19 (авт. 0,075 п.л.).

4. Бородычев, В.В. Факторы повышения урожайности моркови при капельном орошении / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. под ред. Г.М. Туникова. - Ря-заныРГАТУ им. П.А. Костычева, 2009.-С. 206-209 (авт. 0,12 п.л.).

5. Бородычев, В.В. Капельное орошение и удобрение моркови / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Вестник АПК Волгоградской области.- 2010. - № 5.- С.25-27 (авт. 0,12 п.л.).

6. Бородычев, В.В. Новые конструкции гидромелиративных систем для различных природно-климатических регионов / В.В. Бородычев, A.M. Салдаев, A.A. Мартынова и др. - М.: ВНИИГИМ, 2010.-84 с (авт. 0,15 п.л.).

7. Бородычев, B.B. Особенности водного режима почвы при капельном орошении / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Вопросы мелиорации.-2010.-№1-2.-С.71-77 (авт. 0,12 п. л.).

8. Бородычев, В.В. Совершенствование технологий и технических средств капельного орошения сельскохозяйственных культур / В.В. Бородычев, A.M. Салдаев, A.B. Майер, A.A. Мартынова II Достижения науки в Волгоградской области. 2004-2009. Администрация Волгоградской области; Управление науки, промышленности и ресурсов аппарата Главы Администрации Волгоградской области. - Волгоград: Панорама, 2010.- С. 447-450 (авт. 0,05 п.л.).

9. Бородычев, В.В. Современная технология капельного орошения моркови / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий: Сб. науч. тр.-т. 1.-ВГСХА, Волгоград.- 2010,-С. 327-330 (авт. 0,08 пл.).

10. Бородычев, В.В. Технологии применения новых химических, биологических и агробиологических способов мелиорации и рекультивации земель / В.В. Бородычев, А.М. Салдаев, A.A. Мартынова и др. - М.: ВНИИГИМ, 2010.-147 с. (авт. 0,2 пл.).

11. Бородычев, В.В. Управление водным режимом почвы и минеральным питанием моркови при капельном орошении / В.В. Бородычев, A.A. Мартынова // «Проблемы, состояние комплексных мелиораций и их роль в обеспечении продовольственной безопасности России». Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 45-летию образования эколого-мелиоративного факультета ВГСХА.- ИПК ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА «Нива», Волгоград. - 2010. - С. 36-39 (авт. 0,08 пл.).

12. Бородычев, В.В. Усовершенствование технологии проектирования и реконструкции гидромелиоративных систем на основе применения новых конструкций для различных природно-климатических регионов / В.В. Бородычев, A.M. Салдаев, A.A. Мартынова и др. - М.: ВНИИГИМ, 2010.-84 с. (авт. 0,25 п.л.)

13. Мартынова A.A. Капельное орошение и вопросы агротехники возделывания моркови в Нижнем Поволжье / A.A. Мартынова //«Инновационные технологии в мелиорации». Материалы международной научно-практической конференции (Костяковские чтения).- М.: Изд. ВНИИА, 20П.-СЛ27-132 (авт. 0,38 пл.).

Подписано в печать 14.08.2011 г. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman, печать трафаретная. Уч.-издл. 1,0. Тираж 100. Зак.151. ИПК ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА «Нива» 400002, г. Волгоград, пр. Университетский,26