Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Водопотребление и продуктивность капусты при дождевании на светло-каштановых почвах Волго-Донского Междуречья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Водопотребление и продуктивность капусты при дождевании на светло-каштановых почвах Волго-Донского Междуречья"

На правах рукописи

КОРОЛЕВ Алексей Анатольевич

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КАПУСТЫ ПРИ ДОЖДЕВАНИИ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Специальность: 06.01.02 — мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов-2005

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградская государст-

венная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Боровой Евгений Павлович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Решетов Геннадий Георгиевич

Ведущая организация: Всероссийский НИИ орошаемого земледелия

сертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовской государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

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

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Корсак Виктор Владиславович

Зашита состоится.

.мая 2005 г. в 1000 часов на заседании дис-

г (7

Автореферат разослан

апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Рациональное использование почвенных и водных ресурсов - одна из важнейших задач мелиоративной науки и практики орошаемого земледелия. Экологические и экономические проблемы сельского хозяйства в Поволжье серьезно обострились за последние десятилетия. В регионе наблюдается деградация мелиорированных земель, которая проявляется, прежде всего, в развитии неблагоприятных почвенно-мелиоративных процессов, обусловленных подъемом уровня грунтовых вод и вторичным засолением. Это негативно отражается на экономической эффективности поливного земледелия. Однако потребности населения в продуктах питания требуют роста и стабилизации производства продукции растениеводства и овощеводства. Волго-Донское междуречье благоприятно для развития овощеводства. Однако в условиях недостаточного естественного увлажнения и невысокого плодородия зональных почв эта отрасль может успешно развиваться здесь только в условиях орошения и внесения удобрений.

Острый дефицит водных ресурсов, неблагоприятные почвенно-мелиоративные условия требуют разработки водосберегающих дифференцированных режимов орошения, применение которых будет способствовать улучшению мелиоративной обстановки на орошаемых землях зоны.

Одной из традиционно важнейших для Российской Федерации овощных культур является капуста. При этом следует отметить, что дифференцированные режимы орошения этой культуры в агроклиматических условиях Нижнего Поволжья, конкретно Волго-Донского междуречья, не разработаны. Не достаточно изучены и системы удобрений при различных режимах водоподачи.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось повышение урожайности капусты при рациональном использовании материальных, трудовых и энергетических ресурсов на основе оптимизации водного и питательного режимов светло-каштановой почвы Волго-Донского междуречья.

Для реализации этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- установить особенности водопотребления капусты при различных дифференцированных режимах орошения;

- изучить особенности роста корневой системы и надземной части растений при различных сочетаниях водного и питательного режимов почвы;

- определить закономерности влияния улучшения водообеспечения и минерального питания на фотосинтетическую деятельность, урожайность капусты и ее качество;

- определить экономическую и энергетическую эффективность различных режимов орошения и доз минеральных удобрений. Научная новизна. Для условий Волго-Донского междуречья установлены закономерности водопотребления капусты. Разработан ресурсосберегающий режим орошения с дифференцированием предполивной влажности почвы по периодам роста и развития культуры. Установлены рациональные сочетания режимов орошения и расчетных доз удобрений для формирования запланированных урожаев 30,40 и 50 т/га. Определен характер влияния водообеспечения и минеральных удобрений на формирование продуктивности капусты и качество кочанов на светло-каштановых почвах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рациональные дифференцированные режимы орошения капусты и дозы минеральных удобрений;

2. Особенности водопотребления капусты при различных дифференцированных режимах орошения и дозах минеральных удобрений;

3. Закономерности влияния водообеспечения и минерального питания на фотосинтетическую деятельность, урожайность капусты и качество кочанов. Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные рациональные дифференцированные режимы орошения капусты и определенные дозы удобрений позволяют получать в почвенно-климатических условиях Волго-Донского междуречья 30...50 т/га капусты зимних сортов с высокими товарными качествами и обеспечивают экономию поливной воды в размере 490 м3/га (10%).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской ГСХА (Волгоград, 1999-2004); VII Международной научно-практической конференции «Биосферосовместимые и средозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающей средой» (Пенза, 2002); научно-практической конференции, посвященной 60 -летаю образованию ВГСХА (Волгоград, 2004); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117 годовщине со дня рождения И.И. Вавилова (Саратов, 2004).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 статей. Объем работы. Диссертация изложена на 144 страницах основного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, включает -32 таблицы, 17 рисунков, 6 приложений. Список литературы содержит 170 наименований, из них 8 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Опытны й участок расположен в северной части В олго-Д онского м еждуре-чья около поселка М айский Городищенского района города В олгограда. Полевой двухф акторный опыт был з аложен на испытательном полигоне ОАО «Ор-тех», расположенном на территории учхоз а «Горная поляна».

Клим ат района проведения исследований рез ко континентальный с преобладанием иссушающих восточных и юго-восточных ветров и незначительным количеством осадков. Наиболее низкая среднемесячная температура наблюдается в январе, наиболее высокая в июле.Летом температура воздуха может полним аться выше +40° С, зим ой-опускается ниже -30° С .Таким образом, абсолютная амплитуда колебанийтемпературы воздуха составляет около 70°С. Без м ороз ны й период составляет 170 дней с большим и колебаниям и по годам. Одной из особенностейтемпературного режим а является возврат холодов и поздние зам ороз кив весенний период (в мае) и ранние заморозки осенью (в сентябре). Общее годовое количество осадков в северной части ВолгоДонского м еждуречья составляет около 200 м м с большим и колебаниям и по годам, достигающим и50% от среднем ноголетних з начений. Основное их количество (до 70%) приходится на теплы и период, максим ум -на май.. .июнь. Вла-гообеспеченность вегетационных периодов по годам исследований была различной. По гидротерм ическом у коэф ф ициенту 2000 год характеризуется, как засушливый, 2001 - влажный и 2002 - сухой.

Почвы опытного участка—светло-каштановые среднесуглинистые, содержание ф изическойглины в горизонте А находится в пределах 30...45%. В слое почвы 0...0,2м содержится 73,6%водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм, а в слое 0,2...0,4 м -77,5%. Плотность пахотного слоя находится в пределах 1,1... 1,4 г/смЗ, при оптимальных значениях 1,2 до 1,25 г/см 3. Наименьшая влагоемкость в слое О...О,3 м составляет 293%,0...0,4 м -28,8%. Согласно результатам анализа водной вытяжкиданные почвы относятся к незасо-ленны м: плотны й остаток в слое 0... 0,4 м не превы шает 0,2%. С одержание гумуса в почвах опытного участка не высокое: в слое 0. ..0,2 м -2,46%, в слое 0,2..,0,4м -2.02%. Обеспеченность легкогидролизуемым азотом и подвижным фосфором очень высокая, содержание обменного калия низкое.

Схема опыта представлена в таблице 1

В сего было заложено 12 вариантов в 3-х кратной повторности м етодом расщепленных делянок при одноярусном их разм ещении. Общая площадь опытного поля 0,8 га. Площадь учетной делянки - 60 м .

1. Схема опыта

№ п/п Фактор А Обозначение варианта Фактор В Обозначение варианта Полное обозначение вариантов

Предполивной порог Доза минерального удобрения, юг д.вУга

1. 70...80...70 %НВ (I режим орошения) ai Без удобрений Ьо ai b0

2. ai No5P3S КЦ5 ь, a, th

3. а, N120 Р45 К145 Ь2 ai b2

4. ai N145 Р55 Kl7J Ьз ai Ьз

5. 75...85...75 %НВ (11 режим орошения) а2 Без удобрений Ьо a2b0

б. а2 N95 Р35 Ки5 ь, a2bi

7. az N120 Р45 К]45 ь2 a2 b2

8. а2 N|45 Р55 К175 Ьз a2b3

9. 80...90...80 %НВ (III режим орошения) а3 Без удобрений Ьо a3b0

10. а3 N95 Р35 Кц5 ь, a3bt

11. а3 N120 Р45 К145 ъ2 a3b2

12. а3 N,45 Р55 К,75 Ьз a3 b3

Первым изучаемым фактором (А) был режим орошения капусты. В соответствии с биологическими особенностями возделываемой культуры было запланировано 3 варианта с предполивной влажностью: 70...80...70; 75...85..15 и 80...90...80% НВ. Предполивную влажность дифференцировали по трем периодам роста: первый - от высадки рассады до начала образования кочана, второй - от образования и роста кочана до начала технической спелости, третий — от начала технической спелости до уборки урожая. Расчетный слой увлажнения почвы приняли равным 0,4 м.

Вторым изучаемым фактором (В) был уровень минерального питания капусты. Дозы минеральных удобрений (кг д.в. на га) рассчитывали на планируемый урожай 30,40, 50 т/га с учетом нормативных выносов элементов питания с урожаем.

Объектом исследований была капуста белокочанная сорта «Амагер 611».

Полив осуществляли дождевателем шланговым «Агрос - 32».

В качестве разделительных полос выделяли три рядка между вариантами с удобрениями, а между вариантами с режимами орошения - 12 м, так как при поливе «Агрос - 32» и силе ветра 1...2 м/с ширина орошаемой полосы равна 30... 35 м.

Агротехника возделывания была общепринятой для данной зоны. Рассаду высаживали по схеме 70x70 см.

Для проведения почвенно-мелиоративного обследования по углам и в середине участка были заложены разрезы на глубину 1,5—2,0 м, которые исполь-

зовали для детального описания и отбора почвенных образцов из каждого 10см слоя (с соблюдением генетических горизонтов) для последующих анализов.

Исследования проводили по общепринятым методикам. Водно-физические свойства почвы определяли в лаборатории ВНИИОЗ. Расчет запаса влаги в почве и водопотребления растений проводили по результатам динамических определений влажности, которую определяли термостатно-весовым методом. Суммарное водопотребление определяли методом водного баланса по уравнению А.Н. Костякова. При снижении влажности почвы до установленного порога назначались поливы. Количество подаваемой на поле воды учитывали с помощью дождемеров.

Фенологические наблюдения за развитием растений капусты проводили по общепринятой методике Г.Ф. Никитенко. Площадь листьев определяли методом высечек. Учет массы корней проводили рамочным методом послойно в горизонте 0...0,4 м. Фотосинтетическую деятельность растений изучали по методике лаборатории фотосинтеза растений АН СССР. Качество кочанов (сухое вещество, сумму Сахаров, витамин С, нитраты) определяли согласно методике, принятой во Всероссийском институте растениеводства. Поражение капусты вредителями и болезнями определяли по методике Доброзраковой Т.А.. Учет урожая вели сплошным методом. Результаты обрабатывали методом дисперсионного анализа по методике Б.А Доспехова.

Экономическая оценка вариантов опыта проведена расчетно-нормативным методом на основе технологических карт возделывания капусты, составленных по рекомендации Е.Л. Сергиенко и других. Оценка энергетической эффективности орошения капусты проводилась по методике ВАСХНИЛ с составлением карт энергозатрат.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Режим орошения и водопотребление капусты

В условиях неустойчивого увлажнения на территории Волго-Донского междуречья пополнение почвенных запасов влаги за счет осадков, выпадающих в период вегетации, недостаточно не только для получения высоких и стабильных урожаев капусты, но и для её жизнедеятельности. Необходимым условием для получения высоких и стабильных урожаев этой культуры является регулирование водного режима почвы с помощью поливов.

Большинство разработанных в настоящее время режимов орошения капусты предусматривают интенсивное обеспечение растений водой в течение всего вегетационного периода с применением больших оросительных норм. Это, при возрастающем дефиците водных ресурсов и увеличении удельного ве-

са водотребовательных культур, создает большие трудности в регулировании водного режима почвы, особенно в летние месяцы.

Поэтому представляется, что режим увлажнения почвы при выращивании поздних сортов белокочанной капусты нужно дифференцировать по периодам вегетации в соответствии с биологическими особенностями возделываемой культуры. Мы изучали 3 варианта дифференцированного режима орошения с предполивной влажностью 70...80...70; 75...85. Л5 и 8О...9О...8О% НВ. Количество поливов поливные и оросительные нормы, потребовавшиеся для их реализации, приведены в таблице 2.

2,Фактический режим орошения капусты по годам исследований

Режим орошения, %НВ Количество поливов (1) и поливная норма (2) по периодам роста и развития, м3/га* Общее число поливов Оросительная норма, м /га Межполивной период, дней

Высадка рассады формирование розетки Образование и рост кочана Техническая спелость -уборка

1 2 1 2 1 2

2000 год

70...80...70 2 490 10 340 2 490 14 5360 6-4

7S...85...75 3 410 13 270 2 410 18 5560 5-3

80...90...80 4 350 17 200 4 350 25 6200 4-2

2001 год

70...80...70 2 490 10 340 2 490 14 5360 6-4

75...85...75 3 410 13 270 2 410 18 5560 5-3

80...90...80 4 350 17 200 4 350 25 6200 4-2

2002 год

70...80...70 2 480 9 320 2 480 13 4800 7-5

75...85...75 3 400 2 250 2 400 17 5000 6-4

80...90...80 4 330 6 180 3 330 23 5190 5-3

* на всех вариантах проводились предпосадочный и после посадочный поливы нормой 250 м3/га

Наибольшая поливная норма 490...340...490 м3/га и наименьшее количество поливов 13-14 были на варианте с режимом орошения 70...80...70% НВ. На вариантах с режимами орошения 75...85...75 и 80...90...80 % НВ поливная норма уменьшается на 70-80 и 140-150 м3/га, а количество поливов увеличивается на 4 и 10-11 соответственно. Разница в поливной норме между режимами орошения 75...85..^ и 80...90...80 %НВ составляет 60-70 м3/га, в количестве поливов - 67.

Водопотребление. Физиологическая потребность растений капусты в водном питании обеспечивалась в условиях опыта почвенными влагозапасами, по-слепосадочными и вегетационными поливами, атмосферными осадками. В рас-

четах не учитывали капиллярное подпитывание, так как грунтовые воды залегали ниже 2,5 м.

В наших опытах с поздней капустой в условиях Волго-Донского междуречья выявилась существенная разница в суммарном водопотреблении капусты в зависимости от уровня водообеспечения. С повышением уровня предполив-ной влажности почвы от 70-80-70 до 80-90-80% НВ суммарное водопотребле-ние капусты по годам увеличивалось с 373-560 мм до 562-646 мм (табл. 3).

3. Структура суммарного водопотребления капусты при разных режимах орошения, мЛ/га (среднее за 2000-2002 гг.)

Показатель 70...80...70 %НВ 75...85...75 %НВ 80...90...80 %НВ

Используемые осадки 274 4,8% 274 4,8% 274 4,8%

Поливы 5173 91,4% 5373 91,4% 5863 91,4%

Используемые влагозапасы 210 3,7% 96 3,7% 80 3,7%

Суммарное водопотребление 5657 100% 5743 100% 6217 100%

В тоже время, величина суммарного водопотребления по годам исследования изменялась незначительно. Это происходило за счет перераспределения процентного содержания его составляющих. Чем больше выпадало осадков, тем меньше была оросительная норма, занимающая основную часть суммарного водопотребления. Так, в 2000, 2001 и 2002 годах оросительная норма колебалась при поливном режиме 70...80...70 %НВ от 4800 до 5360 м3/га, 75...8Б...75 %НВ - ОТ5000 до 5560 м3/га 80...90...80 %НВ - от 5190 до 6200 тУга. При увеличении предполивного порога влажности с 70...80...70 до 80...90...80 %НВ использование влагозапасов уменьшается с 210 до 80 %НВ.

Суммарное водопотребление возрастает с увеличением влагообеспеченно-сти растений капусты. Так, при режиме орошения 70...80...70 %НВ оно составляет 5654, 75...85..15 %НВ - 5740; 80...90...80 %НВ - 6214 м3/га. Соответственно увеличивается и среднесуточный расход воды (с 2,1 до 4,8 мм).

Нами был определен характер влияния суммарного водопотребления на урожайности капусты (рис. 1). Он описывается зависимостью: у = -0,0003х2 + 3,2345х - 9585,8 Анализ полученной зависимости (при достаточно высоком коэффициенте детерминации К2 = 0,5651) показывает, что максимальный уровень урожайности (примерно 60 т/га) следует ожидать в районе точки экстремума при суммарном водопотреблении около 5900-6000 м3/га.

20

5600 5800 6000 6200 6400 Суммарное водопотребление, мЗ/га

Рис. 1. Зависимость урожайности капусты от суммарного водопотребления Эффективность поливного режима капусты, как и любой другой культуры, характеризуется не только величиной урожая, но и продуктивностью использования воды. Этот показатель, как известно, выражается через коэффициент во-допотребления, то есть суммарный расход влаги на создание единицы товарной продукции.

Наиболее эффективно влага использовалась при режиме орошения 75...85...75 %НВ, коэффициент водопотребления в зависимости от дозы удобрений составлял 140... 110 м3/т (табл. 4). Наибольший расход влаги на формирование единицы товарной продукции наблюдался при поддержании предпо-ливной влажности почвы на уровне 70...80...70 %НВ.

Внесение удобрений способствовало более экономному использованию влаги, о чем свидетельствует уменьшение коэффициента водопотребления при режиме орошения 70...80...70 %НВ на 21,0%, 75...85...75 %НВ - на 21,4%, 80...90...80 %НВ - на 20,0%. Наиболее эффективно влаги и оросительная вода использовались при режиме орошения 75...85...75 %НВ и внесении минеральных удобрений в дозе - коэффициент водопотребления в среднем за годы исследований составил 110, а коэффициент использования оросительной воды - 102,5 м3/т. Проведенный корреляционный анализ подтвердил влияние удобрений на эффективность использования как общей влаги, так и оросительной воды. Коэффициент корреляции между коэффициентом использования оросительной воды и суммарной дозой удобрений (NPK) составил -0,67, а между суммой удобрений и коэффициентом водопотребления - -0,64, что указывает на достаточно тесную отрицательную связь между этими величинами, то есть чем больше дозы удобрений, тем эффективнее растения используют влагу.

4. Коэффициент недопотребления по вариантам опыта (среднее за 2000-2002 гг.)

Дозы удобрений Суммарное водопотребление м/га Урожайность, т/га Коэффициент водопотребления м3/т Коэффициент использования оросительной воды, м3/т

70...80...70 %НВ

Без удобрений 5657 30,4 186 170,2

N95P35 К] и 5657 35,2 160 147,0

N120 Р45 к145 5657 38,6 147 134,0

N145 Р55 К175 5657 36,0 157 143,7

75...85..J5 %НВ

Без удобрений 5743 40,9 140 131,4

N95 Р35 К! 15 5743 46,2 124 116,3

N,20 Р45 Кн5 5743 52,4 110 102,5

N145 Р55 К.175 5743 50,1 115 107,2

80...90...80 %НВ

Без удобрений 62! 7 1 » 177 1С7 П * \J t ,v

N95P35Km 6217 41,4 150 141,6

N120 Р45 К,45 6217 47,3 131 124,0

N,45 PS5 К,75 6217 50,2 124 116,8

Среднесуточное водопотребление. Из закономерностей водопотребления капусты особый интерес представляют значения среднесуточного расхода воды. Динамика среднесуточного водопотребления наиболее полно характеризует закономерности изменения потребности растений в воде. Она позволяет обосновать методику управления водным режимом почвы для получения различных планируемых урожаев кочанов капусты.

Значения среднесуточного водопотребления капусты в различные периоды роста и развития культуры приведены на рисунке 2. По этим результатам можно сделать следующий вывод: максимальное среднесуточное водопотреб-ление отмечено с конца июня по конец августа, что соответствует фазам интенсивного нарастания розетки и максимальной площади листьев, образования и роста кочана. Этот период сопровождается высокими температурами и повышенным испарением. Это объясняется длительным (полтора-два месяца) «критическим периодом» капусты. Он связан с высокой чувствительностью к обез-

воживанию зачатков генеративных органов (листьев, завязей), которые быстро меняются в окраске, скручиваются и вянут при ослаблении в них тургора. Таким образом, критический период капусты начинается с формирования розетки и длится в течение всего роста кочанов.

VI VII VIII IX

Месяцы

--О--70 80 70 %НВ — -ж- 75 85 75 %НВ —»—80 90 80 %НВ

Рис. 2. Среднесуточный расход влаги по периодам роста растений капусты

Начиная со II декады сентября, что соответствует фазе технической спелости капусты, на всех вариантах и во все годы исследований среднесуточное водопотребление капусты уменьшается. Это можно объяснить снижением средней температуры воздуха и уменьшением расхода воды на испарение, а также увеличением влажности воздуха. Утренние росы в сентябре способствуют поддержанию тургора листьев до полуденных часов.

Наибольшее значение среднесуточного водопотребления в июле-августе на всех вариантах опыта было получено в самом влажном 2000 году - 50, 52 и 54 м3/га в зависимости от режима орошения. Наименьшее среднесуточное во-допотребление наблюдалось в 2002 году, когда у капусты был самый продолжительный вегетационный период, - 47, 48 и 49 мэ/га при режимах орошения 70...80...70,75...85...75 и 80...90...80 %НВ соответственно.

Фотосинтетическая деятельность растений капусты

Наблюдения за фотосинтетической деятельностью капусты показали, что улучшение условий водного и минерального питания растений оказывали значительное влияние на показатели фотосинтеза.

Заметно влияние удобрений и повышения уровня увлажнения почвы на

размеры ассимиляционного аппарата проявлялся только в фазу образования кочанов (табл. 5). Прирост площади листовой поверхности капусты наблюдался вплоть до наступления технической спелости. 5. Формирование листовой поверхности, тыс.м2/га (среднее за 2000-2002 гг.)

Фазы развития

Доза удобрений Формирование розетки Образование Техническая

начало конец и рост кочана спелость

70...80...70%НВ

Без удобрений 0,336 5,354 27,555 42,411

N95 Р35 Кц5 0,336 5,484 27,943 42,492

N[20 Р45 К.145 0,336 5,546 31,077 44,528

^145 ^55 К.175 0,336 5,504 28,625 43,369

Среднее по ре-

жиму орошения 0,336 5,472 28,800 43,200

75...85...75%НВ

Без удобрений 0,336 6,320 44,159 55,895

N95 Р35 Кц5 0,336 6,895 45,714 57,710

N120 Р45 К)45 0,336 7,094 46,546 58,849

N145 Р55 К175 0,336 6,763 45,981 58,256

ГпРШ№ ПЛ IV-

жиму орошения 0,336 6,768 45,600 57,600

80...90...80% НВ

Без удобрений 0,336 6,357 38,357 51,967

N95 Р35 К.Ц5 0,336 6,451 38,527 52328

N120 Р45 К145 0,336 6,706 39,657 52,459

N145 Р55 К,75 0,336 6,502 40,259 52,846

Среднее по ре-

жиму орошения 0,336 6,504 39,200 52,400

Повышение предполивного порога влажности почвы с 70...80...70 до 75...85...75% НВ способствовало увеличению максимальной площади листьев в зависимости от уровня минерального питания на 31,7 - 36,2%. Дальнейшая интенсификация поливного режима отрицательно сказывалась на формировании ассимиляционного аппарата капусты. Внесение минеральных удобрений в дозахК95 Р35 К115 и К120 Р45 К145 при всех изучавшихся режимах орошения положительно влияло на размеры площади листьев. Дальнейшее увеличение дозы до К145Р55 К175 негативно отразилось на данном показателе.

Наибольшие размеры площади листьев 58,849 тыс.м2/га отмечены при режиме орошения 75...85...75% НВ и внесении К120 Р45 К145.

Повышение предполивного порога влажности почвы с 70...80...70 до 80...90...80% НВ увеличивало объем работы, выполненный ассимиляционным

аппаратом капусты, только на удобренных вариантах (табл. 6). Внесение изучавшихся доз минеральных удобрений повышало фотосинтетический потенциал в зависимости от режимов орошения на 71,5-105,1%. Наибольших значений 3,07 млн. м2 -сутки/га данный показатель достигал при режиме орошения 7О..Ж..7О% НВ и дозе удобренийN145P55K175. Наиболее продуктивно ассимиляционный аппарат работал при сочетании поливного режима 75...85...75% НВ и N¡^„^„5 - чистая продуктивность фотосинтеза в среднем за годы исследований составила 0,34 гм2/сутки.

6. Показатели фотосинтетической деятельности капусты при разных режимах орошения и дозах удобрений (среднее за 2000-2002 гг.)

Показатель Режим орошения, %НВ Доза удобрений, кг д.вУга

0 НиРззКш Ы12оР45К|45 Н|45Р35К,75

Фотосинтетический потенциал, млн. м2 -сутки/га 70...80...70 1,79 1,92 2,23 3,07

75...85,..75 1,40 2,54 2,89 3,00

80...90...80 1,38 2,60 2,58 2,83

Продуктивность фотосинтеза, гм2/сутки 70...80...70 0,31 031 0,32 0,33

75...85...75 0,31 0,32 0,34 0,34

80...90...80 0,23 0,24 0,30 0,31

Между уровнем водного и минерального питания капусты и продуктивность работы ассимиляционного аппарата культуры установлена зависимость. Она описывается полиномом второй степени вида (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость фотосинтетического потенциала капусты от водного и пищевого режима почвы

Уравнение зависимости где I - фотосинтетический потенциал, млн. м2 -сутки/га; х - суммарная доза удобрений (КРК), кг д.вУга; у - оросительная норма, мЛга; имеет достаточно высокий коэффициент детерминации, равный 0,82 и может использоваться для прогнозирования продуктивности работы ассимиляционного аппарата культуры.

Развитие корневой системы. Характер распространения корневой системы изучался на всех вариантах опыта. Было установлено, что при орошении в период наступления технической спелости основная масса, то есть густая сеть крупных, средних и мелких, физиологически наиболее активных корней находится в пахотном слое (0-30 см). С глубиной количество их уменьшалось и почти не наблюдалось во втором полуметровом слое. Отдельные тяжы корней достигали глубины 50-60 см. Корневая система на вариантах с режимом орошения 70...80...70% НВ отличалась меньшей мощностью и разветвленностью в горизонтальном направлении, слабым развитием придаточных корней в верхнем слое из-за частого его иссушения, направленностью роста корней в сторону более увлажненных нижних слоев почвы. В этом случае большое число корней уходило глубже 60 см. По нашим наблюдениям, при малой степени увлажнения капуста развивает слабую, но глубоко проникающую корневую систему, а при хорошем увлажнении почвы мощную, более развитую корневую систему, распространенную, главным образом, в верхнем слое почвы 0-40 см. Диаметр распространения корней в горизонтальном направлении при оптимальном увлажнении превышает 60 см, тогда как у неполивных растений он составляет около 30 см. Можно считать, что расчетный слой увлажнения почвы для капусты можно ограничивать 40-50 см, и соответственно поливные нормы рассчитывать на промачивание именно этого слоя.

Урожай капусты и его качество. Исследования показали, что изменение уровня водного и минерального питания режимами орошения и дозами удобрений оказывает значительное влияние на массу, диаметр, плотность качана и, в конечном счете, на урожай изучавшегося сорта Амагер 611 (табл. 7).

Повышение предполивного порога влажности почвы с 70...80...70 до 75...85...75 %НВ достоверно увеличивало урожайность капусты на всех изучавшихся фонах минерального питания. Дальнейшее усиление режима орошения не только не способствовало росту продуктивности культуры, а напротив оказывало на нее негативное действие, снижая урожайность при изучавшихся дозах удобрений на 16,5... 12,4... 10,7.. .0,0%.

Для увеличения урожайности эффективно было повышение дозы минеральных удобрений до К120Р45К145, при которой практически на всех режимах орошения получена наивысшая урожайность.

7.Урожаность капусты (среднее за 2000-2002 гг.)

Наибольшая урожайность 52,4 т/га получена при сочетании режима орошения 75...85...75 %НВ и внесения удобрений К120Р45 К145.

Таким образом, улучшение водного и минерального питания капусты, активизируя продукционный процесс, способствует в определенных пределах повышению урожайности культуры. Установлена тесная корреляционная зависимость урожайности кочанов от уровня обеспеченности регулируемых в опыте факторов. Исследование зависимости методом множественного регрессионного анализа позволило представить ее полиномиальным уравнением второй степени вида (рис. 4):

г=-5,395-0,001х+0,003У+5,697-1(ГЧ+2,435-1СГ7ху-2,425-1(Г7у1 (¿=0,84)

где 2- урожайность капусты, т/га;

х - уровень водообеспечения, м3/га;

У ~ уровень минерального питания, кг д.в./га.

Изучавшиеся в опыте управляемые факторы влияли и на химический состав выращиваемой продукции (табл. 8).

¿Ьоув

Рис. 4. График зависимости урожайности капусты от уровня водного и минерального питания растений.

8. Биохимический состав кочанов капусты (среднее чя 2000 - 2002 гЛ)

Содержание

Доза удобрений сухого вещества, % Сахаров, % витамина С, мг нитратов, мг/кг

70...80...70 %НВ

Без удобрений 6,9 4,1 42,1 198

N95 Р35 К|]5 7,2 4,2 44,0 225

N120 Р45 Кн5 8,2 4,3 44,7 303

N145 Р55 К175 7,3 4,6 45,0 330

75...85...75 %НВ

Без удобрений 6,5 4,1 42,0 196

N95 Р35 К.Ц5 6,9 4,1 42,8 232

N120 Р45 К,45 7,3 4,2 43,1 286

N,45 Р55 К,75 7,0 4,3 44,3 305

80...90...80 %НВ

Без удобрений 6,2 4,1 40,0 189

N^35 К, ,5 6,5 4,1 40,7 238

N(20 Р45 К|45 6,9 4,2 41,2 291

N145 Р55 К175 7,3 43 44,0 321

Повышение предполивного порога влажности почвы приводило к некоторому уменьшению содержания сухого вещества, мало влияя на содержание сахаров и витамина С. Увеличение дозы минеральных удобрений повышало содержание в продукции нитратов.

Экономическая и энергетическая оценка режимов орошения и доз минеральных удобрений капусты

Наибольшая экономическая эффективность по большинству показателей получена при режиме орошения 75.-85Л.75% НВ, при котором дополнительные затраты обеспечили получение наименьшей себестоимости продукции (от 768,4 до 750,0 р) и наибольший чистый доход (от 91272,8 до 1179003 Р-)- Оптимальными по экономическим показателям оказались сочетания доз удобрений N120P45K145 с режимами орошения 70...80...70 %НВ и 75.„85J75 %НВ (себестоимость - 817,8 и 750,0 р. чистый доход 84234,2 и 117900,3 соответственно),

Оценку биоэнергетической эффективности проводили исходя из отношения энергии, полученной в хозяйственной части урожая, к израсходованной совокупной энергии, затраченной на производство капусты. Наиболее энергетически эффективными оказались варианты с внесением дозы удобрений N120P45K145 и поддержанием предполивной влажности почвы на уровне 75...85...75 % IIB. Коэффициент энергетической эффективности для этого варианта составил 1,17.

ВЫВОДЫ

1. Орошение в сочетании с удобрением светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья, позволяет получать планируемый урожай белокочанной капусты сорта Амагер-611 в пределах 40.. .55 т/га. Для каждого из уровней урожайности в технологии выращивания капусты определены экономически обоснованные и экологически безопасные сочетания водного и питательного режимов почвы.

2. Суммарное водопотребление капусты на вариантах с предполивной влажностью почвы 70...80...70 %НВ составило в среднем по годам исследований 5657 м'/га, 75...85...75 %НВ - 5743 м'/га и 80...90...80 %НВ - 6217 мЛга. Таким образом, с повышением предполивного порога влажности, увеличивается и суммарное водопотребле-ние.

3. Наиболее продуктивным следует считать режим орошения 75...85...75 %НВ с оросительной нормой 5560 мР/га, выданной за 1 предпосадочный, 1 послепосадочный и

16 вегетационных поливов, 5 из которых нормой 410 шУи и 13 поливов нормой 270 м3/га, так как при этом получен наименьший коэффициент водопотребления -110-140 мгУга.

4. Для поддержания предполивного порога влажности на уровне 75...85...75 %НВ требуется в острозасушливый год 18 поливов, во влажный -17 поливов. Применение режима орошения, дифференцированного по фазам развития капусты, позволяет реализовать потенциал продуктивности растений при экономии оросительной воды до 490м3иболее.

5. Среднесуточное водопотреоление за три года исследований составило на вариантах с 70...80...70 %НВ - 47 м'/га, 75...85.Л5 %НВ - 48 м*/т и с 80...90...80 %НВ - 49 мЛга. Максимальное среднесуточное водопотребление отмечено с конца июня по конец августа. Это связано с тем, что данный период соответствует фазам интенсивного нарастания розетки и максимальной площади листьев, образования и роста кочана. Кроме этого, период сопровождается в местных климатических условиях высокими температурами и повышенным испарением.

6. На вариантах 75...85...75 %НВ растения капусты накапливают наибольший урожай сухой фитомассы кочанов - 240 г (одно растение). Максимальный урожай капусты (52,4 т/га) получен при внесении удобрений дозой К120Р45К145 кг д. в. на га.

7. Лучшее качество кочанов отмечалось при 80...90...80 %НВ и дозе минеральных удобрений К145Р55К175 Наибольший выход с единицы площади сухих веществ, Сахаров и витамина С получен на вариантах 75...85...75 %НВ и дозой удобрений

8. Энергетическая эффективность производства белокочанной капусты невысокая, как и всех овощей, в связи с низкой энергетической ценностью данной продукции. Тем не менее, на вариантах со всеми режимами орошения коэффициент энергетической эффективности с учетом побочной продукции больше единицы.

9. Внесение расчетных доз минеральных удобрений в сочетании с оптимальным режимом орошения увеличивает площадь листьев от 55.9 до 58.9 тыс.

м2/га, их количество и врем я жиз ни. Фотосинтетический потенциал капусты сорта Амагер повышается от 1,04 до 3,07 млн. м2/дней.

10. Произ водство капусты при поливе дождевальной м ангиной «Агрос-32» энергетическиэф ф ективно, коэфф ициент энергетическойэф ф ективностис учетом побочной продукции имеет значения равные и большие единицы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для эконом ииоросительной воды привоз делываниибелокочаннойкапусты поздних сортов рекомендуется использовать диф ф еренцированныйрежим орошения с поддержанием в расчетном слое 0,4 м предполивного порога влажности: от высадки рассады до начала образования кочана фазу 75%НВ ;от образования проста кочана до начала технической спелости- 85%НВ; от начала технической спелости до уборки урожая-75% НВ.

2. Для получения в условиях В олго-Д онского м еждуречья планируем огоурожая поз днейкапусты сорта Ам агер611 на уровне 45 т/га необходим о внесение удобрений в дозах N95P35K115; на уровне 50 т/га -NHEACMS В сочетании с диф ф еренциро-ванным режимом орошения с поддержанием предполивного порога влажности 75...85...75%НВ.

3. Для проведения поливов капусты реком ендуется использовать шланговый дождеватель «Агрос-32».

ПО МАТЕ РИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮ ЩИЕ

РАБОТЫ:

1. БоровойЕП., Королев А.А. Фенологические наблюдения привыра-щиваниипоздних сортов капусты //Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ВГСХА, Волгоград, 2000. С. 37-42.

2. Ахм едов А Д., Королев А.А. Экологическая оценка оросительных систем нового поколения//Биосферосовместимые исредозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающейсредой/Сб.

матер. VII международной научно-практической конференции. Пенза, 2002. С. 11-13.

3. Боровой Е.П., Королев А.А. Техника и технология полива сельскохозяйственных культур ДШ «Агрос-32» // Материалы научно-практической конференции, посвященной 60 - летию образованию ВГСХА. Волгоград, 2004. С. 113-114.

4. Королев А.А. Биоэнергетическая эффективность возделывания капусты // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117 годовщине со дня рождения И.И. Вавилова. Саратов, 2004. С. 41-44.

5. Григоров М.С., Королев А.А. Оптимальное сочетание водного и питательного режимов почвы для получения запланированных урожаев капусты.// Эффективность оросительных мелиорации на юге России/ Сб. науч. тр. ВНИИОЗ Волгоград, 2004. С. 141-144.

Подписано к печати 18 апреля 2005 г. Формат 60х84 1/16. Бумага ксероксная. Гарнитура «Times New Roman»

Печать на ризографе с оригинала. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ №418

Отпечатано в ООО «Ризоп», г. Саратов, ул. Т. Шевченко, 1а

19 МАЯ 2005

960