Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВОДНЫЙ И ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ САХАРНОГО СОРГО, ВЫРАЩИВАЕМОГО НА ЗЕЛЕНУЮ МАССУ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ВОДНЫЙ И ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ САХАРНОГО СОРГО, ВЫРАЩИВАЕМОГО НА ЗЕЛЕНУЮ МАССУ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ"



На правах рукописи

К яр носов Роман Степанович

ВОДНЫЙ И ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ САХАРНОГО СОРГО, ВЫРАЩИВАЕМОГО

НА ЗЕЛЕНУЮ МАССУ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

06.01.02 - мелиорация, рекультипакня и охрана земель

Автореферат диссертации »а сонск-ание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград * 2005

.''Я

Работа выполнена на кафедре «Комплексного использования водных ресурсов и экологии» Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии в 1999...2001 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Ход я ков Евгений Алексеевич

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Грнгоров Михаил Стефанович;

Защита состоится 25 октября 2005г. в Ю15 на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, Волгоград, ул. Университетский проспект, 26, ВГСХА.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВГСХА.

Автореферат разослан «24» сентября 2005г.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Даниленко Юрий Петрович

Ведущая организация - Поволжский НИИ эколого-мелиоративных

технологий

Ученый секретарь диссертационного совета

В.В. Ножкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК А РАБОТЫ

Актуальность исследований. В условиях рыночных отношений основной задачей, стоящей в сельскохозяйственном производстве, является повышение продуктивности орошаемого гектара. Одним из путей ее решения является использование систем внутрипочвенного орошения (ВПО), которые наряду с системами капельного орошения позволяют значительно экономить водные и энергетические ресурсы при существенном повышении продуктивности: сельскохозяйственных культур.

Этот способ полива наиболее эффективен при возделывании овощных и кормовых культур. Особый интерес в условиях ограниченности водных ресурсов Нижнего Поволжья представляет сахарное сорго, отличающееся экономным расходованием влаги при высоких кормовых достоинствах.

Актуальность проведенных исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство» по тематическим планам 03.02.03 «Разработать ресурсосберегающие и водосберегающие технологии полива кормовых культур» (1999...2000 гг.) и 12.05.02 «Разработать экологические обоснованные параметры орошаемых агро-фитоценозов и адаптивные технологии полива кормовых культур, обеспечивающих использование ФАР на уровне 2,5. ..3,5 %»(2001 ...2005 гг.)

Цель исследований — определение оптимального сочетания водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожайностей сахарного сорго на зеленую массу на уровне 50,70 и 90 т/га при ВПО на светло-каштановых почах Волго-Донского междуречья.

Достижение поставленной цели планировалось осуществить решением ряда самостоятельных и комплексных задач с использованием результатов экспериментальных исследований по следующим вопросам:'

1. Обосновать основные параметры режимов ВПО, обеспечивающихся поддержанием влажности активного слоя почвы в оптимальных пределах для получения уровня планируемых урожайностей зеленой массы сорго 50...90 т/га в года с различной обеспеченностью осадками;

2. г>гтррп<»ттц-п. /уш-трццргурт. г-дрго Нй "несение расчетных доз минеральных удобрений при ВПО;

ЦНБ МСХЛ фэе.А ил/^о^^г^ртг-ты!

3. Экспериментально установить сочетания водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожайностей зеленой массы сорго;

4. Определить динамику суммарного водопотребления сахарного сорго, а также коэффициентов водопотребления и затрат оросительной воды в зависимо^, сти от уровней планируемой урожайности зеленой массы;

Установить особенности динамики среднесуточного водопотребления сорго с:учетом режимов орошения и уровней формируемой урожайности;

6. Установить динамику биоклиматических коэффициентов испарения по межфазным периодам сахарного сорго с целью последующего использования их для управления водным режимом почвы;

7. Выявить закономерности формирования товарной продукции сорго на . основе анализа развития корневой системы, фотосинтетической деятельности при различных режимах орошения и уровнях урожайности сорго;

8. Дать'экол о го-энергетическую оценку и определить показатели экономической эффективности получения 50...90 т/га зеленой массы сорго при ВПО.

Объект'исследовании. Объектом исследований являлось сахарного сорго, выращиваемое при ВПО. Предметом исследований являлся водный и пищевой режим'сорго.' Диссертационная работа основана на полевых и лабораторных исследованиях, выполненных "на полигоне управления факторами жизни растений Всероссийского НИИ орошаемого земледелия, на кафедре «Мелиорации и эксплуатации Водохозяйственпых объектов» и на кафедре «Комплексного использований1 водных" ресурсов и-экологи и» Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии в 1999...2001 гг.

' Научная новизна. Обоснована и подтверждена возможность эффективного возделывания сахарного сорго на зеленую массу при внутрипочвенном орошении на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья с легкими подстилаю-, щимн породами при значительной экономии водных и энергетических ресурсов. На основании многолетних исследований установлены параметры поливного режима сорго по различным вариантам предполивной влажности почвы, определено влияние водного и пищевого режимов почвы на продолжительность вегетации сорго, локазатели роста и фотосинтетической деятельности растений сорго, получена урожайность зеленой массы сорго на разных вариантах водного и пищевого

режимов почвы, установлено сочетание регулируемых факторов для получения 50...90 т/га зеленой массы сорго, определена динамика суммарного и среднесуточного водопотребления сорго, коэффициенты водопотребления, затраты оросительной воды, биоклиматические коэффициенты испарения при различных уровнях урожайности, проведена оценка качества урожая, дана .экологическая, энергетическая и экономическая оценка получения 50...90 т/га зеленой массы'сорго.'

Практическая значимость работы состоит в разработке и ripaímiческой1 реализации элементов технологии ВПО, позволяющей получать 50.. ,90 т/га зеленой массы сахарного сорго при экономии оросительной воды — до 30 %,'энергетиче-' ских ресурсов — на 8,8 ГДж при увеличении рентабельности производства-на 24,7 % по сравнению с дождеванием. , . .., ¡,

Основные положения, выносимые на защиту: ''

- режим орошения и дозы удобрений сорго, обеспечивающие в условиях внутрнпочвенного орошения формирование 50, 70 и 90 тонн зеленой массы сахарного сорго с 1 га;

- закономерности влияния влагообеспеченности посевов и пищевого режима почвы на рост, развитие и продуктивность сахарного сорго;

- динамика индивидуальной продуктивности растений сорго при разных уровнях урожайности;

- энергетическая, экономическая и экологическая оценка получения различных уровней урожайности зеленой массы сорго при ВПО.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований водного и пищевого режима сорго при внутрнпоч венном орошении проводилась на опытно-производственном участке ВПО на. полигоне управления факторами жизни растений БНИИОЗ.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на IV межвузовской конференции студентов и ученых Вол го градской области (Волгоград, 1999 г), на V региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2001 г), на «Биосферосовмесгимые и средозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающей средой» (Пенза, 2001 г.), на. научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников по итогам

работы за 2001 г, (Волгоград, 2002 г.)1 на международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию победы под Сталинградом «Проблемы агропромышленного комплекса» (Волгоград, 2003 г.), на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» (Волгоград, 2004 г.), на заседаниях кафедры «Комплексного использования водных ресурсов и экологии» Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии. Полевые и лабораторные исследования ежегодно'апробировались методическими комиссиями факультета и академии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах компьютерного текста, содержит 16 рисунков, 45 таблиц, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Библиография включает 231 наименование, в том числе 5 иностранных авторов.

Доля личного участия автора в получении результатов исследований составляет не менее 80 %.

Автор выражает глубокую благодарность заслуженному деятелю науки и техники-, РФ, академику РАСХН, д. т. н., профессору Григорову М.С., академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружили ну, И. П., к. с.-х. н. Кузнецову Ю. В., к. с.-х. н. Лобойко В.Ф. которые оказывали неоценимую помощь в работе консультациями, посещениями опытного участка и в личных беседах.

, СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследований, новизна, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ возделывания сорго в различных почвенно-климатических условиях. Особое место уделено результатам многочисленных исследований по ВПО. По данным В.Г. Коренева, И.М. Астанова, В.Р. Ридигера,

V-' !!

В.П. Остачика, Н.Р. Хамраева, Г.Ю. Швейки на, М.В.Николаева, А. А .Богу шевского, В.И.Бобченко, Б.Б.Шумакова, И.П.Кружилина, М.С.Григорова, Д.П.Гостищева, А.С.Овчинникова, Е.А.Ходякова, Е.П,Борового, М.В.Мазепы, В.Ф.Лобойко, СЛ. Семененко, А.ДАхмедова и многих других ученых, орошение и улучшение пищевого режима почв является важным условием повышения продуктивности сель-

с^охозяйствеиных культур. Большое внимание уделяется вопроса^ совершенствования технологии внутрипоч венного орошения; обеспечиваю шей при поддержании необходимого водного и питательного режимов получение высокой продуктивности сельскохозяйственных культур, намечены основные направления исследований. "

Во второй главе дана характеристика погодных условий, схема постановки и проведения полевых опытов, методика исследований.

Экспериментальная часть исследований выполнена на полигоне управления факторами жизни растений Всероссийского НИИ орошаемою ■ земледелия в 1999...2001 гг.

Механический состав почв опытного участка преимущественно средне- и легкосуглинистый. Почвенный профиль представлен двухслойными почвами. Первый слой до глубины 0,55,.. 0,60 м сред несу глинистый, ниже расположены более легкие по своему механическому составу легкосуглинистые почвы. Реакция почвенного раствора по профилю изменяется незначительно {рН = 7,0...7,4). Обеспеченность азотом низкая, фосфором средняя. Содержание обменного калия в пахотном слое характеризуется как высокое, -

Глубина активного слоя почвы 0,8 м. Плотность сложения почвы в слое 0..Д8 м - 1,24 т/м\ наименьшая влагоемкосгь - 13,4 % от массы сухой почвы, скважность-39,5...453

По обеспеченности осадками по гидротермическому коэффициенту Г.К.Селянинова 1999 год характеризуется как среднесухой, 2000 — влажный, 2001 год - средневлажный.

Поливная сеть системы ВПО представлена 27 полиэтиленовыми увлажнителями (по 3 к каждому из распределительных трубопроводов) длиной 55 м диаметром 0,037 м с уклоном 0,001. Глубина укладки 0,4 м. Расстояние между увлажнителями 1,2 м. Протнвофилътрационные экраны сверху и снизу располагаются по всей длине увлажнителя

Полевой опыт проводился по двухфакторной схеме, где первым фактором являлся водный режим почвы, а вторым —дозы минеральных удобрений для получения запланированных уровней урожайности зеленой массы сорго «Камышин-ское-8». ■

Схема опыта' по первому фактору (водный режим почвы), в соответствии с биологическими особенностями возделываемой культуры, включала три варианта режима орошения сорго: 70-60 % HB, 80-70 % HB, 90-80 % HB по схеме: от посева до выхода в трубку ii от отрастания до выхода в трубку поддерживается более высокая пред поливная влажность почвы, от выхода в трубку до 1-го укоса и от выхода в трубку до 2-го укоса происходит снижение предполивного порога влажности почвы. Расчетный слой увлажнения почвы приняли равным 0,8 м.

Схема опыта по' второму фактору (пищевой режим почвы) предусматривала три варианта'внесения удобрений, рассчитанных на получение трех различных уровней урожайности зеленой массы сахарного сорго: NkhP^Kjo, рассчитанная на получение урожайности зеленой массы сорго 50 т/га, NuoP^ICij, рассчитанная на получение урожайности 70 T/ra/NiogPasK«», рассчитанная на получение урожайности 90 т/га.

Контрольным являлся вариант с дождеванием, сочетающий режим орошения 80-70 % HB и внесение доз минеральных удобрений под урожайность 90 т/га. ; ■>

Повторность опытов трехкратная. Учетная площадь делянок по водному режиму почвы -234 м2, по пишевому - 229 мг. Ширина защитных полос 1 м.

Исследования проводились согласно утвержденным методикам и рекомендациям. В опытах, за исключением изучаемых агромелиоративных приемов, применяли зональную агротехнику возделывания сахарного сорго на орошаемых зем- -лях Волгоградской области. В соответствии с требованиями методики опытного дела (Б.А. Доспехов, 19S5 г.), методики постановки опытов по программированию урожаев полевых культур (М., ВАСХНИЛ, 1978г.), методики палевого опыта в условиях орошения (ВНИИОЗ, 1983г.), опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, анализами почвенных и растительных образцов. Водно-физические свойства почвы изучали по общепринятым принятым методикам. Поливные нормы рассчитывались по формуле А.Н.Костякова с применением коэффициента, учитывающего характер распределения влаги в почве. Он установлен А.А.Богушевским и уточнен М.С.Григоровым. Количество поданной поливной воды при ВПО определяли объемным способом, при дождевании -с помощью дождемеров Давитая. Контроль за влажностью почвы осуществляли ;

термостатно-весовым методом. Отбор образцов на влажность производился на динамических площадках в начале, середине и конце увлажнителя на двух Несмежных по-вторностях на расстоянии 0,2,0,4 и 0,6 .М вправо и влево от оси увлажнителя на глубину 1 м через 0,1 м. Полученные данные обрабатывали Методом дисперсионного анализа, изложенного в трудах БА. Доспехова (1985 г.) с использованием ЭВМ. Биоэнергетическая оценка технологии производства сахарного сорго выполнена по методике Российской академии сельскохозяйственных наук (1983 г.), экономическая эффективность - по методике РоссельхозаКадемии и МСХ СССР (19?8 г.).

В третьей главе представлены контуры увлажнения, определенные в лабораторных и полевых исследованиях, характеристика поливных режимов, отражены результаты исследований по влиянию водного режима почвы на динамику роста и развития растений сахарного сорго, приведены показатели фотосинтетической деятельности посевов, выявлены и установлены закономерности формирования урожая в связи с основными факторами жизни и деятельности растений.

Анализ данных свидетельствует о том, что влажность почвы во все годы исследований поддерживались в пределах, установленных схемой опыта, (рис, 1). Отклонение предполивного порога влажности от заданного, как это показано для 1999 г. (рис.1), не превышало3...5%.

Анализ данных по динамике влажности почвы в 1999 - 2001 гт. показал, что с повышением интенсивности поливного режима сорго от 70-60 до 90-80 % НВ величина поливных норм, а также продолжительность поливов и межполивных периодов уменьшаются одновременно с увеличением количества поливов по фазам роста и развития растений.

Как показали исследования, формирование поливного режима сорго зависит в основном от количества и распределения выпавших атмосферных осадков и уровня предполивной влажности почвы согласно схеме опытов. ,

Поддержание предполивного порога влажности на уровне 70-60 % НВ в слое 0,8 м обеспечивается во влажном году проведением 6 вегетационных поливов в 1-м укосе и 4 поливов во 2-м ухосе, а в среднесухой год - проведением 6 вегетационных поливов в 1 -м укосе и 5 — во 2-м. Оросительная норма на этом варианте в годы проведения исследований изменялась от 2740 до 3070 м3/га.

Повышение предполивного порога влажности почвы до 80-70 % ИВ потребовало увеличения числа поливов до 16...17, оросительная норма составила 3040...3370 м3/га. Для поддержания порога предполивной влажности почвы 90-80 % HB необходимо проведение от 32 до 34 поливов. Оросительная норма составила 3280...3860 м*/га в зависимости от погодных условий года.

При поливе дождеванием в среднем требовалось проведение 12...14 поливов нормой 270.. .400 м3/га при оросительной норме 4077 м*/га. :

За годы исследований установлено влияние водного режима почвы на рост, развитие и продуктивность растений сахарного сорго (рис. 2).

Результаты полевых наблюдений показали, что водный режим почвы воздействуя на вегетативную часть растений, воздействует и на их подземную часть. Максимальное количество корней во всех вариантах опытов формировалось в слое 0...0>2 м. В последующих слоях почвы наблюдалось дальнейшее существенное снижение массы сухих корней. Повышение предполивной влажности почвы от 70-60 до 90-80 % HB способствует постепенному увеличению к концу вегетации массы сухих корней в слое 0 - 1,0 м в среднем за 1999 — 2001 гг. на0,74..3,1 т/га. Эта закономерность просматривается по слоям 0 — 0,2 и 0 — 0,3 м и изменяется на обратную в слое 0,3 — 0,5 м. Основная масса корней при ВПО сосредоточена в слое 0-0,4 м (до 86 %), т.е. в зоне укладки увлажнителей, тогда как при поливе "дождеванием распределение корней по глубине более равномерное.

В варианте, сочетающем режим орошения с назначением поливов при влажности почвы 80-70 % HB и внесением NjcePssKwt масса сухих корней в сухом 1999 г, в слое 0 — 1,0 м была на 0,21 т/га или 3,4 % больше, чем в среднесухом 2000 г. Такая же закономерность наблюдалась на всех, других по водному режиму почвы и дозам вко-сения удобрений вариантах. Следовательно; чем суше и теплее погодные условия вегетационного периода, тем интенсивнее, благодаря орошению и улучшению условий минерального питания, накапливается корневая масса растений. На варианте с дождеванием масса сухих корней в слое 0-1,0 м в среднем за три года оказалась на 0,19 т ниже по сравнению с ВПО.

И

0 J

Варианты режимов орошения: 1 - 70-60 % HB, 2 - 80-70 %НВ, 3 - 90-80 %НВ

и 70-60 % ив в есюо % № * 90-80 % ш

2S0

' кущениг выход е 1-й укос кущение выход в 2-й укос трубку трубку

.2. Динамика показателей фотосинтеза сорго и темпов нарастания сухой биомассы в 1999 г,( Ки«РмК«)

Рис

Водный и пищевой режим почвы в условиях внутрилочвешюго орошения оказывают определяющее влияние на урожайность зеленой массы сорго; Запланированная; урожайность 50 т/га зеленой массы сорго получена при сочетании предполивной влажности почвы 70-60 % HB и внесении минеральных удобрений дозой N104P44K30. Прибавка урожая от повышения уровня водообеспеченности до 90-80 HB*в сравнении с вариантом 70-60 % HB, составила 17%. Урожайность 70 т/га зеленой массы была получена на вариантах режимов орошения 80-70 и 90-80 % HB в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой Ы^Р^^К«. Для получения запланированной урожайности 90 т/га было необходимо, поддерживать влажность не ниже 80-70 и 90-80 % HB в сочетании с внесением дозы удобрений Nios Р«8 К«). На варианте с внесением минимальных доз минеральных удобрений N104P44K3Q и наименее интенсивным режимом орошения 70-60% HB урожайность зеленой массы сорго в среднем по годам исследований не превышала 45,9 т/га. Максимальная урожайность на уровне 95,7 т/га в среднем затри года исследований получена на варианте внесения дозы минеральных удобрений NjogPwKw и режимом орошения 90-80% HB (табл.1).

' Таблица 1 Динамика продуктивности сахарного сорго в зависимости от режима _орошения (среднее за 1999.. .2001 г.)_

Дозы удобрений, кг д.вЛа Предполивная влажность почвы, % MB Урожайность в среднем за 1999-2001 гг. Прибавка урожая от повышения влагообеспеченности

т/га | %

ВПО

N1cmP«Kjo 70-60 45,9 - -

80-70 52,4 6.5 14,2

90-80 53,7 7,8 17,0

NjjtPwK« 70-60 613 - -

80-70 74,1 12, В 20.9

90-80 76,1 14,8 24,1

NjosPsiKio 70-60 80,6 . -

80-70 92,5 11,9 14,8

90-80 95,7 15,1 18,7

Дождевание

N^PesiK» | ' 80-70 | 84,0 | - -

Анализ фотосинтетической деятельности показал (табл. 2), что увеличение предполивного порога влажности почвы с 70-60 до 90-80 % HB способствовало повышению максимальной площади листьев на 27,7...30,4 тыс. м/га, на 11,6... 14,5 % возросла продуктивность фотосинтеза.

'■''■■■',. . Таблица 2;

Зависимость показателей фотосшггетической деятельности посевов сорго от уровня планируемой урожайности :

(среднее за 1999. ■ .2001 гг.) „-' :

Предполивцой порог адажио-сти, %1Ю Доза удобрений под планируемую урожайность Планируемая урожаШюсть, т/га Фактическая урожайность за 2 укоса, т/га Максимальная площадь листовой поверхности, тыс.ьАга Фотосинтетический потенциал, тыс.м^суг /га Чистая продук-. та&ность фото-си итез а, г/м2,сут

к 1-му укосу к 2-му укосу за вегетацию к 1-му укосу' к 2-му укосу за период к 1-му укосу к 2-му укосу

впо

70-60 Нци Р« ^30 50 45,9 72,13 67,37 139,5 2741 1785 4526 2,26 2,57

N(5* Рм К45 70 63,3 7433 69,49 143,8 2825 1841 4666 2,27 2,62

N1« Р« К« 90 80,6 77,43 72,73 150,2 2942 ■ 1964 4906 2,27 237

80-70 N104 Р44 Км 50 52,4. 78,89 76,94 155,8 2958 2154 5113 2,48 2,62

К») 70 74,1 81,73 81,53 163,3 3065 2283 5348 2,61 2,67

N101Р» к« 90 92,5 . 82,76 84,09 166,9 3104 2355 5458 2,61 2,68

90-80 . N1« Ри Кза 50 53,7 84,33 85,58 169,9 3205 2439 5644 2,65 2,72

N158 Р« К« 70 76,1 86,67 87,93 174,6 3250 2550 5800 2,84 2,72

Ылх Р« К«о 90 95,7 $8,72 89,14 177,9 3327 2630 5957 2,82 2,74

Дождевание

80-70 N301 Ти К« 90 84,0 80,99 82,21 ' 163Д 3037 2302 5339 2,77 2,82

Эти закономерности сохранялись при улучшении пищевого режима почвы. Максимальная чистая продуктивность фотосинтеза сорго получена на варианте с поддержание предполивного порога влажности на уровне 90-80 % HB при внесении минеральных удобрений дозой N^ 1С« и составила 2,82 г/м1 сут в 1-м укосе и 2,74 г/м5 сут во 2-м укосе. Связь между этими показателями и урожаем зеленой массы сорго описывается следующими уравнениями; У ='l'^OT'F™*- 133,1,У = 0,043*ФП-124Л4, V = 161,69*ЧПФ-522,$>.

В четвертой главе изучены особенности суммарного водопотребления, рассчитаны биоклиматические коэффициенты посевов сорго для природных'

V.

условий Волго-Донского междуречья, получена зависимость, связывающая показатели эффективности расходования воды на формирование урожая с количественными характеристиками водного и пищевого режимов почвы.

* По данным наших исследований, поливной режим сахарного сорго в большой степени зависит от предполивной влажности почвы и существенно изменяется по межфазным периодам {табл. 3).

Таблица 3

Характеристика поливного режима посевов сахарного па вариантам опыта

Межфаз- . ный период Элементы , режима орошен иа ВПО Дождевание

Предполивной порог, % HB

70-60 80-70 90-80 80-70

Посев -выход втрубку Средний межполивной период, дней 11 7 . 4 11

Поливная норма, м^га 250 170 90 270

Продолжительность полива, час 4 3 2 2

Число поливов, шт. 4 7 10 б

Выходе трубку -1 -й укос Средний межполивной период, дней 10 6 3 10

Поливная норма, М^/га 330 250 170 400

Продолжительность полива, час 5 4 3 3

Число поливов, шт. 2 3 4 2

Отраста- -■'нне-выход в трубку Средний межполивной период, дней II 7 4 100

Поливная норма, м7га 250 170 90 270

Продолжительность полива, час 4 3 2 2

Число поливов, шт. 3 4 10 4

* ■ Выхода трубку -2-й укос Средний меняюливлой период, дней 10 6 3 9

Поливная норма, м"7га 330 250 170 400

Продолжительность полива, час 5 4 3 3

Число поливов, шт. 1 ^ ' 2 2- 4 2

Оросительная норма, мТга. 2877 3233 3583 4077

Обще« число поливов, пгг. 10 17 33 13 ;

- i- ■. : Повышение предполивного порога влажности до 90-80 % HB в среднем за годы исследований увеличило на 599 м'/га величину суммарного водопотребления, в среднем на 706 м*/га возросла оросительная норма в сравнении с

: с , ч ь

вариантом, где предполивной порог влажности поддерживался на уровне 70-60 % HB. В сухой' 1999 год доля оросительной воды в общих затратах влаги на формирование урожая изменялась от 85,4 % до 89,2 %, а во влажном 2000 году — до 67,7...75,9 %. При дождевании оросительная норма была на 21 % выше по сравнению с ВПО,

Обработка экспериментальных данных связи оросительной нормы и . суммарного водопотребления с урожайностью зеленой массы сахарного сорго на ШМ PC "Pentium - ПГ* позволила выразить ее уравнениями прямолинейной регрессии вида; У = 0,0556 * М - 108,93. Корреляционная зависимость между ними является достаточно сильной, поскольку фактические значения коэффициента корреляции значительно превышают теоретические граничные значения; R« = 0,96 >R^5 = 0,7 Г; , . i Условия водного питания растений существенно влияют на коэффициент ~ водолотреблен ня и затраты оросительной воды (табл.4). Исследованиями выявлено существенное влияние пищевого режима на величину коэффициентов водопотребления сахарного сорго в условиях внутрипочвенного орошения. Улучшение условий минерального питания способствует более рациональному расходованию воды.

г;' ■ Самый высокий коэффициент водопотребления получен на варианте с наименьшим порогом влажности почвы 70-60 % HB и минимальной дозы минеральных удобрений — 82,4 mVt. Наименьшие затраты воды для формирование урожая- 45,8 .mVi> сложились на варианте с предполивной влажностью 90-80 % HB и внесением дозы минеральных удобрений под планируемую урожайность 90 т/га. Наиболее продуктивное использование влаги на формирование единицы товарной продукции сахарного сорго наблюдалось в вариантах с уровнем водообеспеченноста не ниже 80-70 % HB, где коэффициент водопотребления и затраты оросительной воды по сравнению с другими вариантами водного режима достигали своих минимальных значений - 43,8...77,4 м3/т и

35,3...61,7 м'Лг соответственно. На варианте с дождеванием Кв составил 60,2 м3/т, ЗОВ — 48,5 м3/т, что было выше по сравнению с ВПО соответственно на 16,4и 13,5м3/т. ..........' ' "" ' "

Та6шгца4

Зависимость коэффициентов водопотребления и затрат оросительной воды' от уровня планируемой урожайности (среднее за^1999. .-.2001 гг.)

Планируемая урожайность зеленой массы сорго, т/га i Варианты опыта Коэффициент ВДЮПО требле-нюг, MVT Затраты оросительной тоды РОВ),

Фактическая урожайность зеленой массы сорго, т/га Дозы внесения минеральных удобрений под ачанируемую урожайность, кгд.ьУга ... Предполив-иая влажность почвы, % HB

ВПО

■ 50 ' 45,9 ЫкцР^Ки ■ 70-60 82,4 66,7

52,4 80-70 77,4 61,7

53,7 NKWP^KM 90-80 81,5 62.7

70 653 NiiiPfisK« 70-60 57,9 47,1

74,1 NisaP«iMS 80-70 54,7 43,6

76,1 90-80 57гб 44.1

90 81.6 MJMPMKM 70-60 463 37,4

92,5 МкмРявКло 80-70 45,8 35,0

95,7 90-80 45,8 35,3

Дождевание.

90 I 84,0 I N^PesK«, | 80-70 I 60,2 I 48,5

В течение период вегетации динамика среднесуточного водопотребления сорго согласуется с динамикой среднесуточных приростов сухой биомассы.

Сорго с минимальной интенсивностью расходует влагу в период от посева до кущения. В последующий период расход штаги возрастает и своего макснмальт ного значения достигает в фазу выхода в трубку-1-й укос и выход в трубку-2-й укос.

Наибольшие значения биоклиматических коэффициентов, (0,26,..0,28 мм/°С и 0Д9...0.31 мм/°С) получены к каждому из укосу. Обра~ ботка экспериментальных данных связи био климатических коэффициентов, испарения с урожайностью сорго на IBM PC "Pentium - Ш" позволила выразить ее уравнениями прямолинейной регрессии вида: У ~ 1365*К(-8Ц У = 1365*^,-136: Полученные регрессионные зависимости характеризуются высокой степенью надежности, коэффициент корреляции для уравнений со- , ставляет 0,89. i

17

/

В пятой главе представлена динамика индивидуальной продуктивности растений при разных уровнях урожайности сахарного сорго, дана оценка кор. мовой ценности зеленой массы в связи с изменением урожайности

Исследования, проведенные в течение трех лет, показали, что в засушливые и более теплообеспеченные годы урожайность зеленой массы сорго формировалась выше, чем во влажные, что определялось спецификой ВПО. В наиболее сухом 1999 г. общие показатели характеристики высоты среднего растения сорго, а также его масса (включая массу листьев, стебля и метелки) были выше в сравнении со средневлажным 2000 г. и среди ее ухим 2001 г.

Анализ результатов исследований с удобрениями свидетельствует о том, что выход зеленой массы сорго повышается при улучшением пищевого режима почвы. Подтверждается это тем, что с увеличением содержания питательных веществ в почве за счет увеличения доз внесения минеральных удобрений от ^(мРмКм до Г^ямРввКбо общая масса среднего растения возросла в среднем на (),025...0,028 кг, в том числе масса стебля — да 0;013...0,021 хг, масса листьев -на 0,002...0,004 кг, масса метелки - на 0,006...0,009 кг. При этом высота ос-редненного растения сорго на более удобренных вариантах возросла на 0,14.. .0,2 м в зависимости от режима орошения.

- . Изложенные показатели изменения индивидуальной продуктивности сорго на зеленую массу способствовали тому, что наибольший выход товарной ..продукции формировался на варианте с влажностью почвы не ниже 90 - 80 % НВ и внесением дозы удобрений ИздеР^К«).

Анализ данных химического состава зеленой массы сахарного сорго за

.1999...2001 гг. показал, что в 1 кг сухого вещества сорго содержалось

... / : ,

0,87...0,89 кормовых единиц, а их выход с урожаем изменялся от 3,54 до 5,9 т/га при внутрипочвенном орошении и от 3,2 до 3,48 т/га при дождевании с тенденцией уменьшения от первого укоса ко второму. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению содержания переваримого протеина, что значительно улучшило сбалансированность корма белками

В шестой главе приведена оценка экономической и энергетической эффективности изучаемых вариантов, а также дана экологическая оценка возделывания сорго при внутрипочвенном орошении.

Анализ агроэнергетической эффективности возделывания сорго при ВПО показал, что при получении планируемой урожайности 50...90 т/га зеленой массы сорго выход энергии в основной продукции составлял 188,08...392,13 ГДж/га, Затраты совокупной энергии на возделывание и уборку зеленой массы сорго по вариантам опытов составили 195,06..,206,14 ГДж/га при снижении энергоемкости 1т продукции с 17,0 ГДж до 8,62 ГДж. В целом, производство сорго на зеленую массу при внутрипочвенном орошении можно отвести к энергетически эффективному, поскольку коэффициент энергетической эффективности (Кээ) технологии с учетом побочной продукции (растительных и корневых остатков, идущих на повышение плодородия почвы) в

У *

среднем за 1999-2001 гг. достигал величины 1,9, что значительно превышало 1.

Сравнение условий формирования планируемых урожай ностей 70 и 90 т/га показало, что регулирование водного режима почвы путем поддержания режима орошения по межфазным периодам 90-80 % НВ одновременно с внесением минеральных удобрений дозами ЫшРб&К« и ^н^РвзК«, позволило получить энергоемкость 1т продукции 10,59.. .10,85 ГДж и Кээ, равный 1,51.. .1,9. Наиболее высокая агроэнергетическая эффективность достигается при поддержании предполивной влажности почвы 90-80 % НВ в сочетании с внесением удобрений дозой КговРмК^о при получении планируемой урожайности 90 т/га зеленой массы сорго.

,. , Водный режим почвы, как видно из полученных расчетных данных, оказывает определяющее влияние на агроэнергетическую эффективность возделывания сорго. Повышение предподивного порога влажности от 70-60 до 90-80 % НВ при получении планируемой урожайности зеленой массы 50 т/га вызывало снижение энергоемкости 1 т продукции с 17,0 до 14,61 ГДж и повышение коэффициента энергетической эффективности от 0,96 до 1,12. Достижение наиболее высоких показателей энергетической эффективности при получении планируемых урржайностей 70...90 т/га зеленой массы сорго наблюдалось в вариантах, сочетающих наиболее высокий для каждой продуктивности растений предполивной порог влажности с расчетной дозой внесения минеральных удобрений. .

Проведенный экономический расчет подтвердил, что возделывание сахарного сорго на светло-каштановых почвах при внутрипочвенном орошении является достаточно,эффективным производством, поскольку применяемые в нашем полевом опыте режимы орошения и дозы внесения минеральных удобрений позволили получить урожайность 50...90 т/га при чистом доходе 4,55. ..21,57 тыс. руб/га, прибыли с проданной продукции 0,20...0,33 тыс. руб/г, рентабельности производства 32,95...129,81 % и сроке окупаемости на оптимальных вариантах от 3,36 до 4,96 года.

" ВЫВОДЫ

' 7. ЙочвеннО-климатические условия Волго-Донского междуречья при определенном подборе "водного и пищевого режимов почвы позволяют растениям сорго сформировать урожайность зеленой массы 50, ..90 т/га. Одним из существенный резервов повышения продуктивности использования орошаемых земель в ус-ловиях'светло-капгтановых почв Волго-Донского междуречья служит применение внутрипочвещюго орошения. Оно формирует благоприятные условия для роста и развития растений сорго при существенном сбережении водных и энергетических

ресурсов- : '" '

Z-''Получение, запланированных урожаев зеленой массы сорго обеспечивается следующими наиболее эффективными сочетаниями факторов:

- на уровне 50 т/га поддержанием поливами влажности активного слоя почвы не .ниже 70-604 80-70 и 90-80% HB и внесением минеральных удобрений расчетной дозой N104 P« Kjo;

* TV4"..

- ■ на уровне 80 т/га поддержанием предполивного порога влажности 80-70 или 90-80%НВ и внесением соответственно Nj« К45;

-!'-"" 'М уровне 90 т/га соблюдением режима орошения 80-70 или 90-80 % HB и пшательВого режима почвы Njos P«s К^,.

; Поддержание предполивной влажности 70-60 % HB при ВПО обеспечивается во влажном году 4 поливами от посева до выхода в трубку и 2 поливами в пе-рирд отрастание-выход в трубку по 250 м*/га каждый, 2 и 1 поливом по 330 MVra Соответственно в каждый из периодов от выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса, в средневлажном - 4 поливами до от посева до выхода в трубку и 2 поливами в период отрастание-выход в трубку по 250 м^/га

каждый, двумя поливами в период от выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса, в сухом году - 4 поливами до от посева до выхода в-трубку и 3 поливами в период отрастание-выход в трубку по 250 м3/га каждый, двумя поливами в период от выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса. "Увеличениепреядоливного "порога' влажности до 80-70 % HB сопровождается возрастанием количества поливов и снижением поливной нормы. Во влажном году необходимо провести'8 и 4 полива по 170 м3/га в периоды от посева до выхода в трубку и отрастание-выход в трубку, 2 и 3 полива по 250 м3/га в период от выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса, в средневлажном — 7 и 5 поливов по 170 м*/га в периоды от посева до выхода в трубку и отрастание-выход в трубку, 3 и I полив по 250 м*/га в период от выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса, в сухом году - 7 и 4 полива по 170 мэ/га в периоды от посева до выхода в трубку и отрастание-выход в трубку и 3 полива по 250 м5/га в каждый из периодов от

г

выхода в трубку до первого укоса и от выхода в трубку до второго укоса. Влажность почвы на уровне не тисе 90-80 % HB обеспечивается во влажном году проведением 25 поливов по 90 и 8 поливов по 170 м3/га, в среднесухом — 27 поливов по 90 и 5 поливов по 170 м3/га, в сухом — 24 поливов по 90 и 14 поливов по пбиЛга.

Ч 4. Оросительная норма с увеличением предполивной влажности почвы от 70-60 до 90-80 % HB возрастает от 2877 до 3583 м3/га. Суммарное водопотребле-ние в этих условиях повышения влажности почвы увеличивается от 3781 до 4380 м^га Среднесуточный расход влаги в среднем за вегетацию составил 29,0...32,6 м3/га. Максимум среднесуточного водопотребления (50,1...53,2 м'/га в (утки) отмечен в межфазный период «выход в трубку - 1 -й укос». С повышением уровня допустимого снижения влажности почвы от 70-60 до 90-80 % HB коэффициент водопотребления снижается с 75,5,..93,4 до 41,4...51,б mVt, а затраты оросительной воды - с 60,4...64,5 до 33,5...39,8 м3/г. Это свидетельствует о более эффективном использовании влага, в том числе оросительной, на более обводненных вариантах для формирования единицы товарной продукции.

" 5. Получение планируемой урожайности-зеленой массы сорго сопровождается следующими параметрами продуктивности использования влаги: -на уровне 50 т/га коэффициент водопотребления равен 77,4.,.82,4, а затраты оросительной воды—61>7...66,7м3/г; ->

21

¡.-a i'j 'л':''. ; ■ ' ' "

1 л и-'на'уровне 70 т/га затраты воды, в том числе оросительной, на формирование л единицы товарной продукции соответственно равны 54,7...61,7 и 43,6...47,1 mvt;

-науровне 90 т/га величины этих показателей соответственно равны 43,8...46,9 и 35,0...37,4 м3/т.

& С ростом предполивного порога влажности температурный (Kt) и биоклиматический (Kd) коэффициенты возрастают соответственно с 0,10 до 0,26 мм/°С и '' с 0,14 до 0,32 мм/гПа.

7. Улучшение водного режима почвы за счет повышения режима ее увлажнения от 70-60 до 90-80 % НВ стимулирует рост сухой массы сорго от 6,2.,,6,7 до 8,5.,.9,4 т/га в t-м укосе и от 4,6...5,1 до 6,6.,,7,2 т/га во 2-м укосе. Продолжительность периода вегетации увеличивается от 129.,.130 до 133,..134 дней. Повышение водообеспеченности растений до 90-80 % НВ способствует активизации Их фотосинтетической деятельности. Максимальная площадь листьев (Fmax) возрастает от 139,5... 150,2 до 169,9... 177,9 тыс. мг/га; фотосиктетический потенциал (ФП) - от 4526...4906 тыс. мг*дн/га до 5644,,.5957 тыс. м2*дн/га; чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - от 2,57. ,.2,62 до 2,72.. .2,74 г/м2 в сутки

& Планируемая урожайность зеленой массы сорго достигается при следующих значениях основных показателей фотосинтетической деятельности растений: -на уровне 50 т/га -максимальная площадь листьев равна 139,5... 169,9 тыс. м3/га, фотосинтетический потенциал - 4526...5644 тыс. м:*дн/га, чистая продуктивность фотосинтеза -2,57..,2,72 г/ы2 в сутки;

-на уровне 70 т/га-максимальная площадь листьев равна 143,8...174,6 тыс. м3/га, фогосинтетический потенциал - 4666,..5800 тыс. м^дн/га, чистая продувтив-1 ность фотосинтеза- 2,62...2,72 г/м2 в сутки;

-на уровне 90 т/га - величина максимальной площади листьев достигает

'J3Î

150,2...177,9 тыс. м'/га, фотосинтетического потенциала - 4906...5957 тыс.

'Ь' ^ 1 * ч - '

м2*дн/га, чнстой продуктивности фотосинтеза - 2,57.. .2,74 г/мг в сутки. _ Все рассмотренные варианты сочетаний регулируемых факторов (кроме сочетания режима орошения 70-60 % НВ и доз внесения удобрений под планируемую урожайность 50 т/га) можно считать энергетически эффективными, так как отношение полученной в биологическом урожае сорго к затраченной больше или равно 1. Повышение предполивной влажности почвы от 70-60 до 90-80 % НВ

увеличивает коэффициент энергетической эффективности от 0,96 до 1,90 и снижает энергоемкость 1 т продукции с 17,0 до 8,62 ГДж.

10. Все подобранные сочетания водного и пищевого режимов почвы при выращивании сорго на зеленую массу с использованием в нутрнпочвенного орошения являются экономически выгодными, поскольку чистый доход составляет 4,55...21,57 тыс. рУга, рентабельность - 32,9-129,1 %, на фоне срока окупаемости вложенных затрат 15.28.. ,3,36 года. Производство зеленой массы сорго при ВПО является экологически чистым, поскольку отсутствуют водная эрозия почвы, вторичное засоление и заболачивание, снижается расход минеральных удобрений, подаваемых вместе с поливной водой на фоне рационального использования водных и земельных ресурсов.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья внутрипоч венное орошение обеспечивает гарантированное получение запланированных урожайностей зеленой массы сахарного сорго «Камышинское-8» на уровне 50...90 т/га при высоких кормовых достоинствах. Внутрипочвенные увлажнители с противофильтрационными экранами сверху и снизу должны укладываться на глубину 0,4 м на расстоянии 1 Дм друг от друга.

2. Для получения запланированных уровней урожайности необходимо сочетать режим орошения 80-70 % HB с внесением расчетных доз минеральных удобрений.

3. Для поддержания влажности почвы не ниже 80-70 % HB в различные но водообеспеченностн годы необходимо проведение 16... 17 вегетационных поливов нормой 170...250 м3/га.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: !. Кирносов, P.C. Обоснование элементов техники полива и особенностей конструкций внугрипочвенных увлажнителей на светло-каштановых почвах/ Кирносов P.C.// IV Межвузовская конференция студентов и молодых ученых Волгоградской области 8-11 декабря 1998 г.: тезисы докладов. Направление «Сельское хозяйство»/ВГСХА.-Волгоград, 1999.-С 133-134.

2. Кирносов, P.C. Режим внутрипоч венного орошения сорго в Волго-Донском междуречье/ Кирносов Р.С'ß V региональная конференция молодых исследова-

23

телей Волгоградской области.: материалы конференции*/ ^ОчАтйалгоград, 2001 г.-С. 163-164. Р I 8Г4

3. Кружилин, И.П.Оценка поливного режима сорго при внутрнпочвенном орошении/ Кружилин И.П., Ходяков Е.А, Кнрносов P.C. // Биосферосовместимые и средозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающей средой: тезисы докладов VI Международной научно-практической конференции 25-26 октября 2001 г.- Пенза,- 2001. С 96-97

4. Кирносов, P.C. Продуктивность сорго при внутрипочвенном орошении/ Кир-носов P.C. // Научный вестник. Инженерные науки. Вып. 3/ ВГСХА.-Волгоград. 2002.-С. 151-154.

5. Кружилин, И.П.Эффекгивность возделывания сорго при ВПО/ Кружилин И.П., Ходяков Е.А, Кирносов Р,С. // Проблемы агропромышленного комплекса: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию Победы под Сталинградом/ ВГСХА.-Волгограц, 2003. - С. 164-166.

6. Ходяков, Е.А. Биоклиматические коэффициенты испарения влаги посевами сахарного сорго при ВПО/ Ходяков ЕЛ, Кирносов P.C. // Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства; Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования ВГСХА/ ВГСХА.-Волгоград, 2004. - С. 125-126.

Подписано в печать АР^У Формат 60>¡84 1/!б Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Печать трафаретная Уч.-мал. 1. Тираж 100. Заказ № ££i Издательство Волгоградского государствепнСго университета, 400002, г. Волгоград, ул. Университетский проспект, 100