Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ ПОЛИВА НА ОСНОВЕ ДМ «ФРЕГАТ» В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ ПОЛИВА НА ОСНОВЕ ДМ «ФРЕГАТ» В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА"

На правах рукописи

КОЛОМЫЦА Владимир Александрович

С

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ ПОЛИВА НА ОСНОВЕ ДМ «ФРЕГАТ» В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность: 06.01.02 —«Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2003

Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки и техники РФ, Заслуженный деятель науки Узбекистана, академик РАСХН

Шумаков Борис Борисович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный мелиоратор РФ Иванова Нина Анисимовна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Проездов Петр Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Морковин Валерий Тимофеевич Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Донской госудц* г: : шЯ

аграрный университет»

Защита диссертации состоится » ди ■ 1 / в 10 • -ч\

заседании диссертационного совета Д 2~-к ФГОУ

«Саратовский ГАУ» по адресу: 410600, г, Сара^ . лграл.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек' ВПО

«Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан « » /¿ЙЙЙ^У 2003 г

Ученый секретарь /^Г

диссертационного совета — Пронько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является мелиорация земель. Орошение позволяет создать крупные зоны гарантированного производства зерна, кормов, повысить продуктивность технических, овощных и других культур.

Земельный фонд Ростовской области составляет 8459 тыс. гектар, орошаемые земли занимают 290 тыс. га. Площадь орошения дождеванием составляет 195,0 тыс. га.

Современное орошаемое земледелие требует высокой механизации и автоматизации поливов сельскохозяйственных культур на новой, более прогрессивной технической основе. Одним из главных направлений увеличения механизации является переход на полив широкозахватной дождевальной техникой, В Ростовской области широкое распространение получили широкозахватные дождевальные машины - «Фрегат», «Днепр», «Волжанка», «Кубань».

Наиболее высокая производительность и автоматизация полива достигается при поливе дождевальной машиной «Фрегат»; Многообразие природных и организационно-хозяйственных условий районов орошения вызвали необходимость создания различных модификаций этой машины. В настоящее время на полях страны эксплуатируется 58 модификаций данной машины марок ДМ, ДМУ-А, ДМУ-Б. Общим отличительным признаком работы ДМ «Фрегат» является полив в движении по кругу с водозабором из гидранта в центре орошаемого участка. Как правило, сельскохозяйственное поле имеет прямоугольную или квадратную форму, в результате чего до 21,5 % площади поля остается неорошаемой.

Для уменьшения площади недополива на конце консоли серийно выпускаемых дождевальных машинах «Фрегат» для полива углов полей установлен один дальнеструйный трехсопловый аппарат секторного типа. Однако он не обеспечивает удовлетворительного орошения угловой площади. 1

Кардинальное решение проблемы полива всей посевной площади на участках, обслуживаемых «Фрегатами», предложено автором совместно с учеными Российского НИИ проблем мелиорации (патент автора на изобретение № 2175473) на основе комбинированного способа орошения, включающего наряду с дождеванием дополив угловых площадей по кротовым увлажнителям.

Вместе с тем закономерности водопотребления и формирования продуктивности полевых культур при данном комбинированном способе орошения не изучены, а рациональное управление водным режимом почвы оставалось практически нерешенной задачей мелиоративной науки и практики.

Цель и задачи исследований. Разработать энергосберегающие режимы орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе полива ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей по кротовым увлажнителям, обеспечивающие получение высоких устойчивых урожаев в условиях Ростовской области.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Функционально-стоимостной анализ технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении;

2 Изучение особенностей водного и пищевого режимов почвы при различных режимах орошения при поливе дождеванием и по кротовым увлажнителям;

3 Установление закономерностей изменения суммарного и среднесуточного водопотребления кукурузы на зерно от улучшения снабжения растений влагой при комбинированном способе орошения;

4 Определение влияния различных режимов орошения при поливе дождеванием и по кротовым увлажнителям на продуктивность и качество зерна кукурузы;

5 Определение рациональных режимов орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе орошения;

6 Установление технико-экономических показателей и биоэнергетической оценки режимов орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе орошения.

Исследования выполнены в соответствии с заданием 1.18 «Разработать технологический процесс внутрипочвеиного орошения по кротовым увлажнителям с использованием водорегулирующих устройств сети кротово-внутрипочвенного орошения» государственной программы «Мелиорация и гидротехника».

Методология исследований. В диссертационной работе использованы результаты полевого эксперимента, выполненного в соответствии с общепринятыми методическими требованиями. При анализе и обработке экспериментальных данных применялись методы системного анализа и простейшие программы для персональных компьютеров.

Научная новизна. В результате исследований впервые для условий орошаемых обыкновенных черноземов Ростовской области:

- разработаны энергосберегающие режимы орошения, выполняемого комбинированным способом - дождеванием ДМ «Фрегат» и внутрипочвеным поливом угловых площадей по кротовым увлажнителям;

- установлены закономерности водопотребления при различной водо-обеспеченностн и способах орошения;

- определены закономерности влияния режимов орошения при комбинированном способе на урожайность и качество зерна кукурузы.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанные режимы орошения, выполняемые комбинированным способом - дождеванием ДМ «Фрегат» и по кротовым увлажнителям (дополив угловых площадей), позволяют повысить продуктивность зерновой кукурузы до 7,0 т/га при рациональном использовании водных и материальных ресурсов.

Результаты исследований по отработке элементов технологии орошения кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей внедрены в совхозе «Золотаревский» Семикаракорского района Ростовской области на

площади 150 га и в ЗАО «Волгоуралстрой» Саратовской области на площади 70 га. Ежегодный экономический эффект по результатам внедрения в 1992-1995 и 1999-2002 гг. составил 300,3 тыс. руб.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 научных работах, общим объемом 1,66 п.л., из них авторских 0,25 п.л.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях в НПО «Югмелио-рация»: «Интенсификация рабочих процессов и совершенствование конструкции гидромелиоративных машин» (1989 г.); НИМИ: «Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве)» (1989 г.);'«Проблемы мелиорации и экономики Юга России» (1993 г.); «Комплексное использование и охрана водных ресурсов» (1995 г.); НГМА: «Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем» (1996 г.); «Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации» (1997 г.); на научно-практической конференции НГМА, посвященной 65-летию со дня рождения академика Б.Б.Шумакова (28 - 29.10. 1998 г.); ФГНУ «РосНИИПМ»: «Перспективы проведения научных исследований в области решения проблем мелиорации» (2002 г.).

За разработку технологии орошения кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей по кротовинам автор награжден медалью «Лауреат ВВЦ», получен патент на изобретение № 2175473 «Оросительная система» 2001г.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов и предложений производству. списка литературы из 161 наименования, в том числе 17 иностранных авторов, содержит 17 таблиц, 25 рисунков и 14 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты функционально-стоимостного анализа зонального технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении;

- ресурсосберегающие режимы орошения зерновой кукурузы при комбинированном способе, включающем дождевание ДМ «Фрегат» и внутри почвенный полив угловых площадей по кротовым увлажнителям;

- закономерности изменения во до потреб ле ния кукурузы на зерно с повышением водообеспеченности при различных способах орошения;

- закономерности влияния режимов орошения при разных его способах на урожайность и качество зерна кукурузы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования выполнялись в совхозе «Золотарев-ский» Семикаракорского района Ростовской области в 1989-1991 гг.

Объектом исследований были: обыкновенный тяжелосуглинистый чернозем, кукуруза на зерно и орошаемый участок, включающий ДМ «Фрегат» и сеть кротово-внутрнтючвенного орошения.

Почва опытного участка характеризуется достаточно благоприятными водно-физическими свойствами. Плотность сложения пахотного слоя составляет 1,29, подпахотного 1,31 г/см1, общая скважность почвы соответственно 53,0 и 51,0 %, наименьшая влагоемкость 29,6 и 27,9 % от массы абсолютно сухой почвы.

Мелиоративное состояние участка благоприятное, содержание солей в пахотном и метровом слоях невысокое.

Грунтовые воды залегают глубже 3 м, их химический состав - гидрокар-бонатно-сульфатно- кал ьциев ы й.

Обеспеченностью почвы питательными веществами - средняя. В пахотном горизонте содержится легкогидролизуемого азота 2,51 - 4,18, подвижного фосфора 1,93 - 2,64, обменного кадия 22, - 33,0 мг на 100 г почвы.

Место проведения исследований характеризуется континентальным климатом. Температура воздуха в среднем за зим не-весенний период равна 2,6й С, а за вегетационный 16,4° С. Годовое количество осадков составляет 420 мм, из которых за зимне-весенний период выпадает 150 мм, а за вегетационный - 270

мм. Среднегодовой коэффициент увлажнения по H.H. Иванову 0,41. Наиболее низкая относительная влажность воздуха приходится на летние месяцы (май-август). В среднем за вегетационный период влажность воздуха составляет

49%.

Погодные условия в годы исследований характеризовались следующим образом: 1989 и 1990 гг. были теплыми и влажными, 1991 г. - теплым и сухим. Обеспеченность дефицита водного баланса в 1989 г. составляла 5, в 1990 г-21, 1991 г. -67%.

Полевые исследования выполнялись на базе опытно-производственного участка площадью 70 га, на котором орошение производилось комбинированным способом — дождеванием основной площади 64 га ДМ «Фрегат» и дополи-вом угловых площадей по кротовым увлажнителям.

На этом участке на площади 6 га была запроектирована и построена сеть кротово-внутрипоч венного орошения (КВПО), состоящая из двух оросительных трубопроводов, длиной соответственно 90 и И 5 м и диаметром труб - 125300 мм. При этом автором был выполнен гидравлический расчет перфорированного оросительного трубопровода, установлена последовательность технологических операций при орошении угловых площадей поля, поливаемого ДМ «Фрегат», и осуществлен авторский надзор за строительством сети КВПО.

При комбинированном способе орошения вода в кротовую сеть подается транзитом - по оросительному трубопроводу ДМ «Фрегат» в приемный колодец, расположенный в угловой части поля.

Из колодца вода самотеком поступает в оросительные трубопроводы, а затем через водовыпуски (в верхней части трубы) - в щебеночную засыпку и кротовины. Остановка машины ДМ «Фрегат» для подачи воды в сеть КВПО достигается механическим подгоном концевой части к распределительному колодцу.

Конструкция ДМ «Фрегат» не изменяется, машина лишь снабжается удлинителем концевой части для удобства направления струи воды в распределительный колодец. Затраты на строительство сети КВПО минимальные, поэтому комбинированный способ орошения на участках, оснащенньгх ДМ «Фрегат», является перспективным.

Агротехника возделывания кукурузы на зерно за исключением изучаемых приемов - зонально рекомендуемая.

Схема опытов при изучении режимов орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе полива зерновой кукурузы включала 5 вариантов:

Вариант 1 — Без орошения (контроль).

Вариант 2 — Поливы при снижении влажности почвы до 60 % НВ.

Вариант 3 — Поливы при снижении влажности почвы до 70 % НВ.

Вариант 4 - Поливы при снижении влажности почвы до 80 % НВ.

Вариант 5 - Поливы при снижении влажности почвы до 90 % НВ.

Глубина расчетного слоя почвы составляла 0,7 м.

Данная схема была развернута и на основной площади опытного участка, поливаемой дождеванием (опыт № 1) и на угловых площадях, где полив осуществлялся кротово-внутри почвенным орошением - по кротовым увлажнителям (опыт № 2).

Для поддержания заданных режимов орошения в разные по погодным условиям годы потребовалось проведение разного количества поливов (табл. 1),

Опыт заложен методом систематических повторений. Повторность -трехкратная.

Заданные режимы орошения были в основном выдержаны.

Основные и сопутствующие наблюдения проводились в соответствии с общепринятыми методиками и ГОСТами («Методическим указаниям по проведению полевых опытов с кормовыми культурами» ВНИИК, 1980, М.М. Горян-ского, 1970, Б.А. Доспехова, 1985, B.C. Астапова, 1958 и др.).

Таблица! Количество поливов и оросительные нормы при разных режимах

и способах орошения кукурузы на зерно

Режим Число поливов Оросительная норма, м3/га

орошения, Годы исследований

%НВ 1989 1990 1991 1989 1990 1991

Опыт № 1 - дождевание

60 0 0 1 - - 420

70 1 I 4 490 700 2030

80 3 2 4 2100 1400 2900

90 3 2 5 2100 1400 3700

Опыт № 2 - кротово-внутри почвенное орошение

60 0 0 1 - - 420

70 0 1 4 600 - 2090

80 3 2 4 1890 1560 2260

90 3 2 5 1890 1400 3700

Влажность почвы определялась весовым методом, суммарное водопо-требление рассчитывалось методом водного баланса.

Биоэнергетическая оценка режимов и способов возделывания кукурузы проводилась в соответствии с «Временными методиками энергетической оценки в сельском хозяйстве (Минск, 1991) и «Методическими рекомендациями по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур» (Москва, 1989).

Экономическая эффективность изучаемых вариантов определялась по показателям: выход продукции с 1 га, затраты на орошение, издержки производства, себестоимость продукции, чистый доход и рентабельность согласно «Инструкции по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении и осушении земель, обводнении пастбищ и мелиоративном строительстве» (Москва, 1998).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Функционально-стоимостной анализ (ФСА) технологического процесса возделывания кукурузы на зерно ДМ «Фрегат»

В качестве исходной информации для проведения ФСА технологического процесса возделывания кукурузы на зерно была использована технологическая карта. На основании этой карты в виде матриц представлена структурная модель возделывания кукурузы на зерно в условиях центральной орошаемой зоны Ростовской области. Сформулирован полный состав функций технологического процесса (ТП) возделывания кукурузы на зерно к его составных элементов н построена функционально-структурная модель (ФСМ).

Для повышения объективности экспертных оценок значимости функций технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении использован метод расстановки приоритетов, предложенный В.А.Блюмбергом и В, Ф.Глушенко.

Наибольшая значимость для ТП возделывания орошаемой зерновой кукурузы отмечена у функции Рз (заделать семена в почву) и (убрать урожай).

Относительные затраты на реализацию функции определялись как сумма относительных затрат на отдельные операции ТП, обеспечивающие выполнение данной функции (табл. 2).

Таблица 2 Распределение значимости и относительных затрат по функциям технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении

Наименование функции Обозначение функции Значимость функции

Относительные затраты

общие затраты ГСМ заработная плата затраты труда

1. Подготовить почву Fi 0,206 0,097 0,206 0,037 0.206 0,018 0,206 0,005

2, Заделать семена в почву Fj 0,319 0,037 0,319 0,0084 0,319 0,0081 0,319 0,0017

3. Обработать посевы Fj 0,155 0,721 0,155 0,011 0,155 0,088 0,155 0,023

4. Убрать урожай f4 0,319 0,145 0,319 0,099 0,319 0,036 0,319 0,0034

На основании ФСА было установлено, что в данном 171 ярко выраженным несоответствием затрат и значимости характеризуется функция Рз (обработать посевы). Причина данного несоответствия была установлена при анализе значимости и затрат у нижестоящих функций ТП культуры, касающихся обработки посевов, и заключалась в значительном несоответствии затрат и значимости у функции 1 «обеспечить оптимальный водный режим».

Для устранения данного несоответствия и обеспечения оптимального водного режима почвы на всей посевной площади при поливе ДМ «Фрегат» на первом этапе был предложен и реализован комбинированный способ орошения, включающий дополив угловой площади. На втором этапе проведены исследования по разработке энергосберегающих режимов орошения зерновой кукурузы. Результаты этих исследований представлены в настоящей работе.

Влияние режимов орошении на водный режим почвы н водопотребление зерновой кукурузы

С интенсификацией режима орошения влажность активного слоя почвы под посевами зерновой кукурузы увеличивалась кате на основной площади при дождевании ДМ «Фрегат», так и на угловой - при кротово-внутрипочвенном орошении (рис. 1).

1989 г.

1990 г.

1991 г.

|| 1, I || ||| 1

л1|

в

«к £8 ер

х (3

мй №кь ион »густ мнмбрь оетбрь

1989 г.

№ Я

I «

3 V

I 0

Ё 19

16 Iя

1

к 1 || ,

II

1

и

И I

С

■ Ей

Ее

ий (ИНЬ ШЬ ЛГУСТ («мбсь «дб№

Опыт № 1 - при дождевании ДМ «Фрегат» 1990 г.

ж>иь коль аеп/ст сапябрь ошб»

1991 г.

х £

и »

1» г" л

Iй

к ' | и

В ъ

0 »

9

Г"-,/-"-,,

эах

!

а £ £

И

№ Ю ^ 1

| в \ » 5 *

5 1 0 >

\

V

> N ^

и г*

1 1 I 1

1!

* £ г

пою ПОФ стябрь отБрь

и№№ ИШЬ ВГУСГ С!Щ|б(Ь СшбрЬ

НОИ. июль сжпЬрь

Опыт №2 — при кротовом внутрипочвенном орошении

вариант 1------вариант2---вариант 3— вариант4—вариант 5

поливы: 1 вариант 2 Ц вариант 3 0 вариант 4§ вариант 5 | осадки

Рис.1. Динамика влажности почвы при различных режимах и способах орошения

Недостатком КВПО является уменьшение пропускной способности кротовин в процессе их эксплуатации, от чего зависит эффективность управления водным режимом почвы на угловой площади поля. Для определения изменения пропускной способности кротовин в зависимости от количества поливов на варианте с режимом орошения 80 % НВ были проведены исследования за изменением влажности почвы по длине кротовин (табл. 3).

Таблица 3 Показатели влажности почвы по длине кротовых увлажнителей в зависимости от количества проведенных поливов (среднее за 1989 - 1991 гг.)

№№ полива Длина кротовых увлажнителей, м

30 70 100

Влажность почвы в слое 0,7 м

1 98,5 98,5 98,2

2 97,3 97,1 96,6

3 96.9 96,5 95,9

4 95,7 95,0 94,0

5 94,3 93,3 92,8

6 93,5 92,4 92,0

1 92,8 91,6 91,0

% 91,7 90,5 89,8

9 90,5 89,0 88,0

Результаты исследований свидетельствуют о том, что с увеличением количества проведенных поливов и длины кротовых увлажнителен их пропускная способность падает.

Режимы орошения оказывали определенное влияние на суммарное водо-пагребление кукурузы на зерно (табл. 4).

Повышение предполивного порога влажности почвы с 60 до 70 % НВ не только не привело к увеличению суммарного водопотребления кукурузы, но способствовало его уменьшению на 1,3 % при дождевании и на 10,1 % при КВПО, что было связано с сокращением расхода почвенных влагозапасов. При режиме орошения 80 % НВ суммарное водопотребление культуры было наибольшим при обоих способах орошения 6203 - 5739 м3/га.

Таблица 4 Суммарное водопотребление кукурузы на зерно (среднее за 1989— 1991 гг.)

Режим орошения, %НВ Используемый запас влаги из почвы, м3/га Осадки, м3/га Оросительная норма, м/га Суммарное во-допот-ребле-ние, м"7га Урожайность, т/га Коэффициент водопотребления, м3/т

Опыт № 1 - дождевание

60 2649 2748 140 5537 4,8 1154

70 1647 2748 1072 5467 5,9 927

80 1322 2748 2133 6203 7,0 886

90 405 2748 2620 5773 6,8 849

Опыт № 2 - кротово-внутрипочвенное орошение

60 2624 2748 140 5512 4,9 1125

70 1141 2748 1076 4965 6,2 801

80 1089 2748 1896 5739 7,2 791

90 579 2748 2010 5337 7,1 752

Дальнейшее увеличение предполивной влажности до 90 % НВ привело к небольшому на 7 % уменьшению водопотреблени» по причине значительного сокращения расхода влаги из почвы.

Интенсификация поливного режима вызывала значительное изменение структуры приходной части водного баланса. При режиме орошения 90 % НВ по сравнению с жестким режимом 60 % НВ в 6,5 - 4,5 раз уменьшался расход почвенной влаги и увеличивалась доля оросительной воды.

Среднесуточное водопотребление зерновой кукурузы возрастало по мере роста и развития растений и достигало наибольших значений в период «32-й лист - выметывание метелки»: при дождевании в зависимости от режимов орошения 69,4-76,8 м3/га, при кротово-внутрипочвенном орошении 59,5-72,1 м3/га (табл. 5).

Во все периоды роста и развития кукурузы наибольшее среднесуточное водопотребление отмечено при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ независимо от способа орошения.

Таблица 5 Динамика среднесуточного водопотреблеиия кукурузы на зерно в зависимости от режимов и способов орошения (среднее за 1989-1991 гг.)

Режим орошения, %НВ 12-й лист-выметывание метелки Выметывание Молочнсн

Всходы -3-й лист 3-й лксг -12-й лист метелки - мо-лочно-восковая восковая -полная спе-

спелость лость

Опыт № 1- дождевание

60 9,8 19,5 70,9 55,1 48,4

70 10,3 20,6 69,4 54,1 45,1

80 11,1 24,4 74,8 61,9 47,6

90 10,3 22,7 71,5 57,6 44,1

Опыт № 2 - кротово-внутрипочвениое орошение

60 9,5 19,5 70,3 543 54,1

70 8,7 18,0 59,5 50,3 41,1

80 10,2 22,6 72,1 56,9 45,7

90 85 19,1 68,0 53,4 45,6

Урожайность и качество зерна кукурузы при различных режимах и способах орошения

Наиболее высокий уровень урожайности кукурузы на зерно при дождевании и кротовом внутрипочвенном орошении 7,0-7,2 т/га формировался при интенсивном режиме орошения 80 % НВ (табл. 6), Таблица 6 Урожайность кукурузы на зерно в зависимости от режимов и

способов орошения (средняя за 1989 - 1991 гг.)

Режим Урожайность, т/га

орошения, %НВ 1989 г. 1990 г. 1991 г. средняя

Опыт № 1-дождевание

Контроль 5,0 3,9 2,5 3,8

60 5,0 4,4 4,8 4,8

70 6,1 6,0 5,7 5,9

80 7,3 7,0 6,7 7,0

90 73 6,7 6,5 6,8

Опыт № 2 - кротово-внутри почвенное орошение

Контроль 60 5,0 5,0 3,9 4,4 2,5 5,0 3.8 4.9

70 6,7 6,2 5,7 6,2

80 7,4 7,2 7,0 7,2

90 7,3 7,1 7,0 7,1

НСРо; т/т 031 0,25 0,24

Зависимость урожайности от затрат оросительной воды при изучавшихся поливных режимах носит параболический характер (рис. 2) и описывается уравнениями:

при дождевании у = -ЗЕ-О^х2 + 0,0025х + 4,1356

при кротово-внутр и почвенном орошении у = -4Е-0,7хэ + 0,0019х + 4,9269

Зависимость имеет высокий уровень достоверности - коэффициент детерминации Я1 при дождевании равен 0,87, при кротово-внутрипочвенном орошении - 0,81,

8 и

н 7 ■

ё

о

х «

§

6 •

° 5 .Си

1000

2000

3000

Оросительная норма, м /га

Опыт №1

Опыт №2

4000

Рис.2 - Зависимость урожайности кукурузы на зерно от оросительной нормы

Исследованиями установлено, что интенсификация режима орошения зерновой кукурузы способствует увеличению выхода с одного гектара белка и кормовых единиц, но до определенного уровня. Сбор кормовых единиц и выход переваримого протеина с единицы орошаемой площади возрастал с увеличением предполивной влажности почвы с 60 до 80 % НВ и уменьшался при режиме орошения 90 % НВ (табл. 7).

Таблица 7 Сбор кормовых единиц и выход переварамого протеина, в т/га, в зависимости от режимов и способов орошения (среднее за 1989-1991 гг.)_

Режим орошения, . %НВ Сбор кормовых единиц Выход переваримого протеина

дождевание кротово-внутрипочвен- дождевание кротово-внутрипочвенное

ное орошение орошение

Контроль 60 11,6 112,3 106,6 112,3 4.1 4.6 4,1 4,6

70 116,7 117,6 4,7 4,8

80 129,0 131,7 5.2 5,3

90 121,3 121,0 5,0 5,1

Наибольший сбор кормовых единиц и переваримого протеина с единицы

поливной площади обеспечивал режим орошения 80 % НВ. При этом режиме с одного гектара в среднем за годы исследований было получено при дождевании 129, кротово-внутрипочвенном орошении 131,7 т к.е., выход переваримого протеина составил соответственно 5,2 и 5,3 т.

Биоэнергетическая и экономическая эффективность режимов и способов орошения кукурузы на зерно

Несмотря на увеличение в 1,6 раз по сравнению с богарой затрат совокупной энергии, возделывание кукурузы на зерно при орошении в Ростовской области является энергетически выгодным приемом. При применении рациональных режимов орошения коэффициент энергетической эффективности увеличивается с 1,57 до 1,93-2,33 (табл. 8).

Таблица 8 Энергетическая оценка режимов и способов орошения кукурузы

на зерно

Режим орошения, %НВ Урожа йность, т/га Энергия урожая, ГДж/га Затраты совокупной энергии, ГДж/га Приращение валовой энергии, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности

Без орошения 3,0 42,4 23,2 19,2 1,83

Опыт Ла I - дождевание

70 6,0 84,8 32,5 52,3 2,61

80 7,0 99,0 34,2 64,8 2.89

Опыт № 2 - кротово-внутрипочвенное орошение

70 6,2 87,7 32,6 55,1 2,63

80 7,2 101,8 34,8 67,0 2,93

Наиболее энергетически выгодным было возделывание кукурузы на зерно при интенсивном режиме орошения - поддержании предполивной влажности в 0-70 см слое почвы на уровне 80 % НВ. При нем обеспечивалось наибольшее приращение валовой энергии - при дождевании 64,8 ГДж/га при внут-рипочвенном орошении 67,0 ГДж/га и коэффициент энергетической эффективности составил соответственно 2,8!) и 2,93.

По сумме показателей энергетической эффективности дождевание основной площади ДМ «Фрегат» и внутри почвенное кротовое орошение угловых площадей практически равноценны.

При комбинированном способе орошения, включающего дождевание основной площади поля ДМ «Фрегат» и КВПО угловой, экономически наиболее эффективным является выращивание зерновой кукурузы при интенсивном режиме орошения 80 % НВ. Этот режим обеспечивает наибольший чистый доход 1495-1513 рубУга, рентабельность 70,0 и 75,5 % и наименьшую себестоимость 1 тонны зерна 304,2 и 286,5 руб.

По результатам трехлетних исследований дополив угловой площади поля с помощью КВПО был на 5,5 % рентабельнее по сравнению с дождеванием. Это подтвердило правильность сделанного на основе ФСА выбора направлений исследований для устранения несоответствия затрат и значимости у функции Рз.| «обеспечить оптимальный водный режим», свойственного принятому в центральной орошаемой зоне Ростовской области технологическому процессу выращивания кукурузы на зерно при поливе ДМ «Фрегат.

ВЫВОДЫ

1 Результаты функционально-стоимостного анализа технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении ДМ «Фрегат» выявили наличие несоответствия затрат и значимости функции «обеспечить оптимальный водный режим», для устранения которого был разработан и реализован комбинированный способ орошения, включающий дополив угловой пло-

щади по кротовым увлажнителям, и разрабатывались рациональные поливные режимы.

2 Интенсификация режимов орошения кукурузы на зерно, обеспечивающая повышение предполнвного порога влажности с 60 до 70, 80 и 90 % HB, способствует улучшению водного режима расчетного 0-70 см слоя почвы как При дождевании, так и при внутрипочвенном орошении.

При кротово-внутрипочвенном орошении пропускная способность кротовых увлажнителей уменьшается с увеличением их длины и количества проводимых поливов, что ограничивает длительное, эффективное регулирование водного режима почвы на угловых площадях поля при комбинированном способе орошения.

3 Динамика содержания в почве легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия независимо от режима и способа орошения отличается убывающим в процессе онтогенеза кукурузы характером.

Наибольшее содержание в почве доступных элементов питания во все фазы роста и развития зерновой кукурузы обеспечивается при кротово-внутрипочвенном орошении и поливном режиме 80 % HB.

4 Суммарное водопотребление зерновой кукурузы в Ростовской области при рациональных режимах орошения 70 и 80 % HB составляет 5467-6203 м3/га при дождевании и 4965-5739 м*/га при кротово-внутрипочвенном орошении, расход влаги на формирование 1 тонны зерна соответственно 928-886 и 801-791 mj.

Улучшение водоснабжения посевов зерновой кукурузы существенно увеличивает суммарное водопотребление культуры при дождевании только при переходе от жесткого 60 % HB к интенсивному 80 % HB режиму орошения от 5537 до 6203 м'/га (на 12%).

Различные режимы орошения при кротово-внутрипочвенном поливе не оказывают заметного влияния на суммарное водопотребление зерновой кукурузы - изменения расхода влаги полем не превышают 10 %.

5 Среднесуточное водопотребление зерновой кукурузы в онтогенезе имеет вид одновершинной кривой. Наибольших значений оно достигает в период «12 -й лист - выметывание метелки»: при дождевании в зависимости от режимов орошения 69,4-76,8 м3/га, при крото во-внутри почвенном орошении 59,572,1 м3/га.

Во все фазы роста и развития кукурузы наибольшее среднесуточное водопотребление отмечено при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ независимо от способа орошения.

6. Наиболее высокий уровень урожайности кукурузы формируется при интенсивном режиме орошения 80 % НВ: при дождевании 7,0 т/га, кротово-внутрипочвенном орошении 7,2 т/га.

Зависимость урожайности от затрат оросительной воды при изучавшихся поливных режимах носит параболический характер и описывается уравнениями: при дождевании у = -5Е-0,7хг + 0,0025х + 4,1356, крото ао-внутрипочвенном орошении у = -4Е-0,7хг + 0,0019х + 4,9269.

7 Сбор кормовых единиц и выход переваримого протеина с единицы орошаемой площади возрастает с увеличением предполивной влажности почвы с 60 до 80 % НВ и уменьшается при дальнейшей интенсификации режима орошения.

Наибольший сбор кормовых единиц и переваримого протеина с одного гектара обеспечивает режим орошения 80 % НВ: при дождевании 129 т к.еУга, кротово-внутри почвенном поливе 131,7; выход переваримого протеина составляет соответственно 5,2 в 5,3 т/га.

8 Наиболее энергетически выгодным является интенсивный режим орошения зерновой кукурузы - поддержание предполивной влажности в 0-70 см сдое почвы на уровне 80 % НВ, при котором обеспечивается наибольшее приращение валовой энергии - при дождевании 64,8 ГДж/га и при внутрипочвен-ном орошении 67,0 и коэффициент энергетической эффективности составляет соответственно 2,89 и 2,93.

9 При комбинированном способе орошения экономически наиболее эффективным является выращивание зерновой кукурузы при интенсивном режиме орошения 80 % НВ, что обеспечивает наибольший чистый доход 1495 и 1513 руб/га и рентабельность 70,0 и 75,5 %, себестоимость 1 тонны зерна при этом наименьшая - 304,2 и 286,5 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Проблему недополива угловых площадей на участках, орошаемых ДМ «Фрегат», целесообразно решать при помощи кротово-внутрипочвенного орошения.

2 Для рентабельных хозяйств Ростовской области рекомендуется выращивать кукурузу при интенсивном режиме орошения 80 % НВ в 0,70 см слое почвы, обеспечивающем получение наибольшего урожая зерна на уровне 7 т/га чистого дохода и рентабельности.

3 В условиях объективно ограниченных водных ресурсов и для хозяйств, испытующих временные экономические трудности, предпочтительнее возделывать кукурузу при умеренном режиме орошения 70 % НВ в 0,70 см слое почвы, обеспечивающем снижение затрат на 7,1 - 6,4 %, но позволяющем получать 6 т/га зерна.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Коломыца В,А,, Чеботарев А.В. Совершенствование элементов сети КВПО при дополиве угловых участков полей под ДМ «Фрегат» // Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве: Тезисы конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1989. - С. 18-19. (доля автора - 70 %).

2 Коломыца В.А., Чеботарев А.В. Орошение прямоугольных полей дождевальными машинами кругового действия // Интенсификация рабочих процессов и совершенствование конструкции гидромелиоративных машин Тезисы конф. НПО «Югмелиорацияж - Новочеркасск, 1989. - С. 34-35. (доля автора -60%).

3 Иванова H.A., Коломыца В.А. Сравнительная эффективность дополива угловых площадей полей различными способами // Проблемы мелиорации и экономики юга России :Тезисы конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1993, -С. 2. (доля автора - 50 %).

4 Иванова H.A., Коломыца В.А. Влияние орошения ДМ «Фрегат» с допо-ливом угловых участков полей по кротовинам на урожайность сельскохозяйственных культур // Комплексное использование и охрана водных ресурсов ;Тезисы регион, науч.-практ. конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1995. - С. 93 - 94, (доля автора - 50 %).

5 Иванова H.A., Коломыца В.А. Продуктивность кукурузы при комбинированном способе полива ДМ «Фрегат» // Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем: Сб. науч. тр. НГМА. -Новочеркасск, 1996. - С. 181-182. (доля автора-50%).

6 Коломыца В.А., Сиверинова И.В, Орошение кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом углов по кротовинам // Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Новочеркасск, 1997. - С. 134. (доля автора - 70 %).

7 Иванова H.A., Гостищев Д.П., Коломыца В.А. Эффективность использования оросительной воды при орошении ку]сурузы ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей II «Мелиорация антропогенных ландшафтов:- Сб. науч. тр. НГМА», - Новочеркасск. - т. 5 «Водосберегающие и почвозащитные технологии орошения на Нижнем Дону», 1998. - С. 105-106. (доля автора - 60 %).

8 Коломыца В.А., Осипов В.Ю. Технология строительства оросительной сети для дополива угловых площадей под ДМ «Фрегат»: Тезисы докл. науч.-практ. конф. посвяш. 65-летию со дня рождения акад. Б.Е, Шумакова. - Новочеркасск. - Ч. 1 «Мелиорация, эксплуатация, охрана природы и комплексное использование водных ресурсов», 1998. - С. 8-10. (доля автора - 70%).

9 Иванова H.A., Коломыца В.А. Влияние способов полива на продуктивность кукурузы на зерно // Вопросы мелиорации. - 1998, - № 5-6. - С. 62-65.' (доля автора - 60 %).

10 Коломыца В.А., Осипов В.Ю. Совершенствование технологии орошения ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей // Проблемы и перспективы

развития орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. ГУ ЮжНИИГиМ. - Новочеркасск, 2000. - С. 100-102, (доля автора - 70 %).

11 Иванова H.A., Коломыца В.А. Эффективность возделывания кукурузы на зерно при орошении ДМ «Фрегат» с.дополивом угловых площадей // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. ГУ ЮжНИИГиМ. - Новочеркасск, 2001. - Вып. № 32-33, - С. 212-214. (доля автора - 70 %).

12 Коломыца В.А., Иванова H.A. Оросительная система. Патент на изобретение № 2175473, Москва, 10 ноября 2001. (доля автора - 80 %):

13 Коломыца В.А. Влияние способов орошения на структуру урожая озимой пшеницы // Исследования в области решения проблем мелиорации: Сб. науч. тр./ Под редакцией Щедрина В.Н.— М., 2002. - С. 54-56.

14 Коломыца В.А. Результаты исследований по технологии орошения кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом углов по кротовым увлажнителям // Исследования в области решения проблем мелиорации: Сб. науч. тр./ Под редакцией Щедрина В.Н - М., 2002. - С. 56-58.

15 Иванова H.A., Коломыца В.А. Функционально-стоимостной анализ технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. - М., 2002. - Вып № 34. - С. 214-222 (доля автора - 70 %).

Подписано в печать II. 11.2003 г. Тираж 100. Заказ № 550

Типография НГМА Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111

le

it*

2 о a e

0