Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Водопотребление и продуктивность озимой пшеницы при регулировании фитоклимата в условиях светло-каштановых почв Заволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Водопотребление и продуктивность озимой пшеницы при регулировании фитоклимата в условиях светло-каштановых почв Заволжья"

На правах рукописи

?Г£ ОД

п о (/■ г»1 ( '""РП

Мазаева Тамара Ивановна - и >'■■»«( <--У-'-'

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ФИТОКЛИМАТА В УСЛОВИЯХ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.02 - Сельскохозяйственная мел. орация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2000

Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственн академии

Научные - академик РАСХН, Заслуженный деятель

руководители науки и техники РФ, доктор технических наук,

профессор Григоров М.С.;

- доктор технических наук, доцент Рогачев А.Ф.

Официальные - доктор сельскохозяйственных наук,

оппоненты профессор Денисов Е.П.

- кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Иоанно А.Д.

Ведущая организация - "Волговодпроект"

Защита диссертации состоится «3 » 2000 г. в _ часов 1

заседании диссертационного совета Д.120.04.01 при Саратовскс государственном аграрном университете им. Н.И.Вавилова по адресу: 410600, Саратов, Театральная площадь, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова.

Автореферат разослан 2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор П.-

АЛ1.3аварзин

П Я/Г4

Общая характеристика работы

Актуальность исследований

Главным резервом устойчивого производства зерна в засушливом Нижнем [оволжье является орошение. Площадь орошаемых земель в Волгоградской об-асти составляет 261,9 млн.га. Основной зерновой культурой в орошаемых сево-боротах является озимая пшеница. Однако продуктивность озимой пшеницы ос-ается невысокой. Существенным сдерживающим фактором реализации потен-.иала продуктивности этой культуры является незначительное количество выпа-ающих осадков, постоянное или периодическое воздействие суховеев. Поэтому ешение задачи оптимизации условий роста и развития озимой пшеницы за счет 1егулирования не только водного режима почвы, но и параметров фитоклимата юсева является актуальным для условий Нижнего Поволжья.

Одним из ресурсосберегающих способов орошения, направленным на регу-трование фитоклимата почвы и растений и отвечающего требованиям экономии юды, является мелкодисперсное дождевание, изучению влияния которого на >вощные и зерновые культуры посвящен ряд работ ВНИИГиМ, ВолжНИИГиМ и Волгоградского КО ВНИИГиМ. Однако необходимо проведение дополнительных ^следований, направленных на выявление влияние периодического увлажнения юсева в дни с экстремальными погодными условиями на водопотребление и лродуктивность культуры с целью получения устойчивых урожаев зерна, совершенствование технологических приемов возделывания озимой пшеницы в усло-зиях регулируемого фитоклимата.

Исследования выполнены в рамках ГНТП «Ресурсосберегающие мелиоративные системы» (1991... 1995 гг.), НТП «Мелиорация и водное хозяйство» (1996...2000 гг.).

Цель и задачи исследований. Целью исследований является обоснование рационального водопотребления и совершенстование агротехники возделывания озимой пшеницы в условиях орошения при регулировании фитоклимата на светло-каштановых почвах.

В сответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи исследований:

1. Выявление отзывчивости озимой пшеницы в условиях орошения на регулирование фитоклимата методом мелкодисперсного дождевания.

2. Совершенствование агротехнологических приемов возделывания озимой пшеницы, направленных на эффективное использование поливной воды в условиях орошения при регулировании фитоклимата.

3. Выявление особенностей и динамики водопотребления озимой пшеницы в условиях орошении в сочетании с мелкодисперсным дождеванием.

4. Оценка влияния комбинированного орошения (дождевание + мелкодис персное) на основные физиологические показатели и продуктивность посева.

5. Определение энергетической и экономической эффективности разработан ной агротехники возделывания озимой пшеницы в условиях регулирования фи токлимата методом мелкодисперсного дождевания.

Объект и методика исследований. Объектом проведенных исследованш являлись водопотребление и урожайность посевов озимой пшеницы Краснодар екая 39 при сочетании орошения с регулированием фитоклимата методом мелко дисперсного дождевания в условиях Заволжья.

Научная новизна. Установлены закономерности водопотребления озимо! пшеницы в зависимости от режима орошения при регулировании фитоклимат; посевов. Выявлены особенности формирования фитоклимата посевов озимо! пшеницы методом мелкодисперсного дождевания. Определены численные значе ния биологических коэффициентов испарения для различных режимов орошения Предложена ресурсосберегающая технология возделывания озимой пшеницы ] условиях орошаемого земледелия (патент РФ по заявке № 99127191/13 (029432)).

Практическая значимость работы заключается в том, что доказана высо кая эффективность технологии регулирования фитоклимата посева озимой пше ницы проведением мелкодисперсного дождевания при экстремальных темпера турах выше биологического оптиума (22°...25°С), обеспечивающей получент 7т/га зерна при экономии оросительной воды на 18...20% по сравнению с обыч ным дождеванием. Разработано устройство для противоэрозионной обработк! почвы (патент РФ по заявке № 99106462/13). Полученные результаты могут быт] использованы при проектировании и эксплуатации гидромелиоративных с и стел нового поколения, нормирования водопотребления для целей орошения.

Основные положения выносимые на защиту:

• особенности и закономерности формирования водопотребления озимой пше цы, роста и развития растений по фазам, повышения продуктивности посева I регулировании фитоклимата методом мелкодисперсного дождевания;

• закономерности формирования фитоклимата посева озимой пшеницы и разра ботка на их основе ресурсосберегающих технологий орошения;

• агротехнические приемы обработки почвы, направленные на эффективно! использование почвенной влаги и поливной воды при орошении.

Реализация результатов исследований.

Производственная проверка результатов исследований проводилась в учхо зе «Горная Поляна» и в ОПХ "Орошаемое" Городищенского района Волгоград ской области.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной аботы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Экология, цоровье и природопользование", посвященной 200-летию Саратовской губернии "аратов, 1997), на Российских научно-практических конференциях Комплексные мелиорации степной зоны и экология" (Волгоград, 1994), Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоратив-ых систем" (Новочеркасск, 1996), "Защитное лесоразведение и мелиорация зе-ель в степных и лесостепных районах России" (Волгоград, 1998), на ежегодных аучных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоград-кой государственной сельскохозяйственной академии (1997...2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том исле получено 2 патента Российской Федерации на изобретения.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 147 страницах текста, включая 14 рисунков и 54 зблицы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений роизводству, приложений. Библиография включает 177 наименований, в том исле 17 иностранных авторов.

Содержание работы

В первой главе «Состояние вопроса получения устойчивых урожаев зимой пшеницы на орошаемых землях Юга России» приведен обзор биоло-1ческих особенностей роста и развития озимой пшеницы, повышения ее продук-1вн0сти за счет оптимизации сочетания основных регулируемых факторов.

Научные основы получения устойчивых урожаев зерновых культур в усло-4ях орошения, в том числе в засушливых регионах Российской Федерации, за-эжены А.Н.Костяковым, И.А.Шаровым, Б.А.Шумаковым, Б.Б.Шумаковым, .С.Астановым, А.С.Кружилиным, М.И.Багровым, О.Г.Грамматикати, .П.Кружилиным, М.С.Гргигоровым, Н.Г.Ворониным, В.И.Ольгаренко, .А.Мосиенко, Н.П.Яковлевым, Е.П.Денисовым, А.И.Хохловым и др.

Вопросы регулирования фитоклимата посевов методом мелкодисперсного зждевания рассмотрены в работах А.Д.Александрова, Б.Б.Шумакова, .Г.Грамматикати, В.Я. Чичасова, Б.Н. Рассолова, М.Н. Багрова, Н.П. Яковле-I, В.В. Бородычева, A.B. Колганова, A.B. Майера, Е.И.Кузнецовой, [.Ю.Храброва и др.

Математическому моделированию водного режима и динамики развития астений и управлением, на основе моделирования, технологическим процессом вделывания сельскохозяйственных культур посвящены работы Е.П.Денисова, .Е.Райнина, Л.В.Кирейчевой, Ю.П.Добрачёва, Е.П.Галямина, А.Д.Иоанно, .Ф.Рогачёва, Т.А.Могушкова, J. France, J.H.M. Thornley и др.

Выполненный анализ позволил обосновать направление исследовани сформулировать задачи, программу и схему проведения опытов.

Во второй главе «Условия и схема постановки опытов. Методика и< следований» рассматриваются почвенно-климатические условия опытного уч; стка, а также методические вопросы постановки и проведения исследований.

Экспериментальная часть работы проводилась на опытном орошаемом уч; стке в Волгоградском Заволжье в 1993... 1996 гг. Были выполнены стандартна определения водно-физических свойств почвы в соответствии с действующим рекомендациями.

Почвенный покров опытного участка площадью 10 га представлен легко-среднесуглинистыми почвами. Активная реакция в пахотном слое слабощелачна (рН - 7,5), близкая к нейтральной. Обеспеченность азотом и подвижным фосфс ром низкая, обменным калием достаточно высокая. Величина плотности сложе ния почвы для слоя 0...90 см изменялась от2,25 до 2,65 г/см, наименьшая влаге емкость - от 19,0 до 19,8%, пористость - от 40 до 44%. Глубина залегания грунте вых вод составляла 8... 10 м.

Способ посева озимой пшеницы - рядовой, предшественник - люцерна. Н всех вариантах опыта рельеф, почвенные, гидрологические условия и микроклк мат были идентичны. Для исключения влияния почвенных разностей была сс блюдена 3-х кратная повторность каждого варианта. Схемой опытов были пред> смотрены защитные полосы шириной соответственно 2,5, 10 и 50 м в целях или минирования взаимовлияния исследуемых вариантов.

Опыты проводились по пятифакторной схеме:

- фон питания (фактор А);

- способ обработки почвы (фактор В);

- срок сева (фактор С);

- норма высева (фактор Д);

- способ орошения (фактор Е).

Удобрения вносились из расчета получения планируемого урожая соответ ственно на 4, 6, 8 т/га: А) - без удобрений; А2 - Мц^вК«; А3 - М^РуоК^; А4

^ 180^92^60-

При расчете доз минеральных удобрений учитывали нормативные вынос* элементов питания с урожаем.

Схемой опытов по способу орошения были предусмотрены следующие ва рианты:

Е1 - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 70-70 70%НВ.

Е2 - поддержание дифференцированного предполивного порога влажносп почвы на уровне 70-80-70% НВ.

Ез - комбинированное дождевание 70-80-70%НВ + мелкодисперсное дож девание.

Полив выполнялся при помощи агрегата ДДА-ЮОМА. Мелкодисперсное кдевание проводили с использованием дополнительного оборудования, уста-шиваемого на ДДА-ЮОМА в жаркие и сухие дни вегетационного периода с тературой воздуха выше 22°С.

Схема опыта по нормам высева и срокам сева предусматривала следующие шанты:

Д| - 4,5 млн.шт/га; Д2-5,5 млн.шт/га; Д3 - 6,5 млн.шт/га.

С| - 3-я декада августа; С2 - 1-я декада сентября; С3 - 2-я декада сентября.

Рис.1. Регулирование фитоклимата посева озимой пшеницы эксперементалыюй ;тановкой мелкодисперсного дождевания на базе дождевальной машины ДДА-ЮОМА

Агротехника возделывания озимой пшеницы в опытах разрабатывалась на снове действующих зональных рекомендаций с дополнениями их вариантами зучаемых приемов, в частности основной обработки почвы предложенным номинированным орудием.

В соответствии с требованиями методики опытного дела исследования со-ровождались фенологическими наблюдениями, в процессе которых определя-ась влажность почвы, суммарное и среднесуточное водопотребление, основные оказателн фотосинтетической деятельности растений, состояние оводненности каней растений, дефицита влаги в листьях. Влажность почвы определялась тер-

мостатно-весовым методом. Плотность сложения почвы определялась буро Н.А.Качинского, суммарное водопотребление — методом водного баланс

A.Н.Костякова, расчет норм минеральных удобрений - по А.Ф. Иванову

B.И.Филину. Метеорологические наблюдения проводили ежедневно. Othoci тельную влажность воздуха измеряли аспирационным психрометром МВ-4М гигрометром в среде растений на высоте 0,5 и 2 м от уровня почвы. Кроме тог пользовались данными метеостанции "Быково". Температуру листьев измерял микроэлектротермометром АФИ. Фотосинтетическая деятельность изучалась г А.А.Ничипоровичу (1963).

Учет урожая проводили поделяночно, методом сплошной уборки с прив! дением к стандартной 14% влажности и 100% чистоте. Статистическая обработ! проводилась методом дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову (1985), а эне| гетическая оценка - по методике ВАСХНИЛ.

В третьей главе "Режимы орошения и водопотребление озимой nms ницы в условиях регулируемого фитоклимата" рассмотрены основные вопр( сы водопотребления озимой пшеницы для различных режимов орошения.

Дисперсионный анализ результатов полевых исследований влияния arpi технологических факторов на урожайность озимой пшеницы выполнялся f ПЭВМ в среде Excel 97. Статистическая значимость влияния ,взаимодейств1 проверялась по критерию Фишера, при этом незначимые сочетания в табл. 1 о мечены темным фоном. Выявлены следующие доли участия исследованных фа торов в формировании урожая (табл.1): фактор А (фон питания) - 57,4%; фактор В (обработка почвы) - 19,2%; фактор Е (способ орошения) - 9,7%.

Установлено взаимное влияние трех факторов - А, В и Е, доля которо) значительно превосходит вклад остальных тройных взаимодействий. Статистич ски значимыми также являются взаимодействия факторов АСД, АВД, ABC ВСД, что подтверждает целесообразность совершенствования технологии возд лывания озимой пшеницы с учетом их взаимного влияния.

В проведенных нами в 1993... 1996 гг. полевых опытах изучалось три вар! анта (E,...E3) режима орошения на посевах озимой пшеницы.

Таблица

Параметры мелкодисперсного дождевания озимой пшеницы

Годы исследований Сроки проведения мелкодисперсного дождевания Продолжительность мелкодисперсного дождевания Общий расход воде при мелкодисперсно? дождевании м3/га.

1993 15.05-30.06 25 74,0

1994 17.05-2.07 28 115,0

1995 14.05-29.06 39 157,0

Таблица 1

Результаты дисперсионного анализа влияния основных агротехнических факторов на урожайность озимой пшеницы

Дисперсия Сумма квадратов Степени свободы Средний квадрат FtfiaKiH Foi Ошибка среднего S? HCPej Доля участия, %

щая, Су 1237 863

вторений, Ср 51,73 3

!Н питания, СА 653,8 3 217,94 3049,1 2,6187 |0,025726 0,05052 57,38

работка почвы, 219,3 1 219,25 3067,5 3,8559 0,018191 0,03572 19,24

ок сева, Сс 21,02 2 10,508 147,02 3,0097 0,022279 0,04375 1,84

|рма высева, Сд 27,06 2 13,53 189,3 3,0097 0,022279 0,04375 2,37

юсоб орошения, 110,6 2 55,291 773,57 3,0097 0,022279 0,04375 9,71

,Ь= 24,19 3 8,0636 112,82 2,6187 0,036382 0,07144 2,12

!с= 31,48 6 5,2461 73,397 2,1126 0,044558 0,0875 2,76

id= 2,007 6 0,3346 4,6811 2,1126 0,044558 0,0875 0,18

ie= 14,43 6 2,4051 33,649 2,1126 0,044558 0,0875 1,27

)с= 2,607 2 1,3037 18,24 3,0097 0,031507 0,06187 0,23

ОД 09 2 ".Vir: 0,0545 0,7632 3,0097 0,031507 0,06187 . 0,01

эе= 7,629 2 3,8147 53,371 3,0097 0,031507 0,06187 0,67

:d= 1,087 4 0,2719 3,8036 2,3857 0,038588 0,07577 0,10

:е= 0,754 4 0,1884 2,6357 2,3857 0,038588 0,07577 0,07

ie= :"....';,", 0,302 4 WIT 0,0755 1,0562 ' 2.3857 0,038588 0.07577 ' 0,03

abc= 1,032 6 0,1719 2,4053 2,1126 0,063015 0,12374 0,09

abd= 1,089 6 0,1815 2,5391 2,1126 0,063015 0,12374 0,10

abe= 12,64 6 2,106 29,465 2,1126 0,063015 0,12374 1Д1

acd= 2,115 12 0,1763 2,466 1,7672 0,077177 0,15155 0,19

acc= • " '. 0,116 12 0,0097; 0,1356 1,7672; 0.077177 , ОД 5155 0,01

ade" - ■. ■ 0,171 12; - ■ ' 0,0143 0,1999 1,7672 0.077177 0,15155 0,02

bcd= 0,785 4 0,1963 2,7463 2,3857 0,054572 0,10716 0,07

bde= - 0,145 ; 4 >;•,' 0,0362 - 0,5059 2,3857,' 0,054572 - ОД 0716 , 0,01

bdc= - 0.097 4 0,0243 0,3402 2Д857 0,054572 , ОД 0716 0,01

cde= - 0,408 . 8 - г' 0,051 0,7135 1,9527 0,066837. ОД 3124 0,04

abcd= 2,822 12 0,2352 3,29 1,7672 0,109145 0,21432 0,25

'abce=; 0,113 : 12 .' 0,0094. 0,1322- 1.7672- 0,109145 • 0,21432 0,01

'abde— 0,316 12 . 0,0264 ' 0,3688 1,7672 ОД 09145 0,21432; ; 0,03

!acde== ■■■■■ 0,241 24 0,0101. 0,1407 1,5342 0.133674 0,26249 "0,02-

;bcde= 0,181 , 8 ч 0,0227 0,3174, 1,9527 0,094522 ОД 8561 . 0,02

'abcde= ■■ 0,794 , 24 -:Г;' 0,0331 0,4628 1;5342* ОД 89044 0,37122. 0,07

46,1 645 0,0715

Анализ динамики влажности почвы и поливного режима озимой пшеницы ¡видетельствует о том, что влажность почвы в годы исследований поддержива-

лась в пределах, установленных схемой опытов. Отклонение предполивных порогов влажности почвы от заданного уровня составляли ± 2%. Расход воды за веге-тациолнный период при увлажнении растений мелкодисперсным дождеванием с интервалом 1 час представлены в табл. 2.

Влияние вариантов водного режима на динамику влажности активного слоя почвы для типично сухого года (1994) представлена на рис. 2.

V00-с 80

о

о §

§

(5 <=0

Л ми

шп

I

ни

I ИНН

4

"Фала 'нммо■ Ьегстши,.

ю

>-6 ы г

Фа 3 с, I о ■ 6егстяЦ1!Ц\!>"*°* «-¿дууу -да«они-|1

II

срер-/

ГОлРЩРни?' ...

мироевме зерна у . 70% НЬ | _ 70-Я 10%ИЬ | ?О-ЧО-Ю'ПДА

_ осадка

Рис. 2 Динамика влажности почвы на посевах озимой пшеницы по варианта орошения Е) .. .Ез для типичного сухого года (1994)

Во влажном 1993 году при поливе дождеванием (Е,) для поддержания ра четной предполивной влажности почвы на уровне 70%НВ во всех фазах потреб валось провести 2 вегетационных полива оросительной нормой 1100 м3/га п| поливных нормах 500 и 600 м3/га. На варианте орошения Ег потребовалось пр вести 3 вегетационных полива оросительной нормой 1400 м3/га: один при поли ной норме 500 м3/га, два - при 450 м3/га.

Поливы назначались по влажности почвы с учетом фаз развития озим пшеницы. На участке, где на фоне обычного орошения проводилось мeлкoд^ персное дождевание с часовым интервалом увлажнения, в этот год было прове; но 2 вегетационных полива общей оросительной нормой 1020 м3/га.

В засушливые 1994 и 1995 годы незначительное количество осадков, устой-)вые дневные и среднесуточные температуры воздуха в сочетании с активным арастанием вегетативной массы способствовали увеличению расхода воды.

Так на варианте Е] в 1994 году было проведено 5 вегетационных поливов >ис.2) оросительной нормой 2900 м3/га, на варианте Е2 - 6 вегетационных полное с оросительной нормой 3300 м3/га, на участке с комбинированным орошени-м (Е3) - 5 вегетационных поливов с оросительной нормой 2620 м3/га. Продолжи-ельность межполивных периодов составляла 9... 15 дней. Аналогичное количе-тво поливов проведено в 1995 году при средней поливной норме 500 м3/га.

На всех вариантах (Е1...Е3) доля оросительной нормы от общего водопо-ребления была примерно одинаковой. Расход воды за счет вегетационных поли-юв в суммарном водопотреблении на варианте изменялся от 29,8% до 72,8% в ависимости от складывающихся погодных условий. На варианте Е2 - от 35,0% 10 80,1%. При сочетании обычного дождевания с мелкодисперсным (Е3) оросительная норма в среднем составляла 58,3% от общего водопотребления.

Зависимость водопотребления от этапов органогенеза и режимов орошения юсила более сложный характер. В фазу «выход в трубку-колошение» водопо-гребление изменялось в среднем по годам от 965 м3/га до 1193 м3/га. В фазу "копошение-формирование зерна" самое высокое водопотребление отмечено на варианте Е2 и составило в среднем 684 м3/га. В фазу «формирование зерна-созревание» высокое потребление воды также отмечено на варианте Е2 - в среднем 1423 м3/га.

Среднесуточные и суммарные расходы воды полем озимой пшеницы при обычном дождевании и в сочетании с орошением мелкодисперсным дождеванием возрастали от начала к середине вегетации и достигали максимума в период "колошение - формирование зерна". Суточный расход влаги полем озимой пшеницы в среднем за годы исследований составил на варианте Е( - 40,6 м3/га, на варианте Е2 - 44,6 м3/га. На варианте с мелкодисперсным дождеванием, эти показатели были ниже соответственно на 1,0 и 4,7 м3/га.

Полученные данные позволили установить суммарное водопотребление и средние за период "возобновление вегетации - созревание" озимой пшеницы коэффициенты водопотребления для различных режимов орошения с учетом фона минерального питания (табл.3).

Для получения математического описания биоклиматической кривой по методу Алпатьева и выбора вида уравнения регрессии был проанализирован ряд зависимостей по критерию остаточной дисперсии в среде Excel 97. В качестве наиболее адекватной была выбрана параболическая зависимость в виде полинома третьей степени

Kit)= - 0,000001^+0,OOOlt2 - 0,0006t + 0,1754,

где К, - величина биоклиматического коэффициента, мм/°С; t - период развития, суток.

Таблица 3

Коэффициенты водопотребления озимой пшеницы Краснодарская 39 при режимах _орошения Е|... Е3. м3/т_

Годы ис- Варианты опытов Суммарное Урожай- Коэффициенты

следова- фон пита- Режим ороше- водопотребле- ность, водопотребления,

ний ния, А ния, Е ние, м3/га т/га м3/т

1993 N104 Р46 К40 е| 3691 4,13 893

е2 4002 4,11 973,7

Ез 3645,4 4,67 781

N156 Р70 К«> Е, 3691 4,33 852

е2 4002 5,15 777

Ез 3645,4 5,93 615

N[80 Р92 к80 Е, 3691 4,66 792

е2 4002 5,66 707

Е3 3645,4 5,99 609

без е) 3691 3,77 979

удобрений е2 4002 4,18 957

Е3 3645,4 4,62 789

1994 n104 р46 ьмо е1 3726 3,8 981

е2 4122 3,95 1044

Ез 3431 4,37 785

n156 р70 кбо е, 3726 3,61 1032

е2 4122 4,29 961

Ез 3431 5,14 668

n180 Р92 к8о Е, 3726 3,82 975

е2 4122 4,77 864

Ез 3431 5,65 607

без Е, 3726 2,58 1444

удобрений е2 4122 2,62 1573

е3 3431 3,06 1121

1995 n104 р46 к40 Е, 3705 4,05 915

е2 3980 4,04 985

ез 3628 4,61 787

n156 Р70 кбо е, 3705 3,91 948

е2 3980 4,62 862

Ез 3628 5,44 667

n180 Р92 к8о е| 3705 4,17 889

е2 3980 5,13 776

Ез 3628 6,49 559

без Е, 3705 2,63 1408

удобрений е2 3980 2,79 1427

Ез 3628 3,12 1163

Полученная зависимость описывает перегиб графика функции АГ//) в фазе "выход в трубку - колошение", экстремум в фазе "колошение - формирование зерна" и резкое убывание в фазе "созревание зерна" (рис.3).

ф

1 з

0 >-<и х 3- <ц

г ^

§ -

1 -е-

2 о о о

Аппроксимация биоклиматической кривой кубическим полиномом

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

г "

\ ,

- » ' -- -

——

0 20 40 60

Период развития, дней

80

100

Рис.3 Эмпирическая зависимость /Г<(0 биоклиматических коэффициентов водо-

потребления для озимой пшеницы в условиях орошения

Полученную зависимость можно рекомендовать для прогнозирования рас-сода влаги растениями и нормирования водопотребления в производственных ус-ювиях.

В четвертой главе «Влияние регулирования фитоклимата на водный ре-ким и продуктивность озимой пшеницы» рассмотрены особенности формирова-1ия фитоклимата посевов озимой пшеницы.

Орошение мелкодисперсным дождеванием позволило в дни с температурой юздуха выше 22°С снизить температуру воздуха на 3...4°С, а относительную шажность воздуха повысить на 6... 13%. В межфазный период «формирование ерна - созревание» температура воздуха в засушливые годы в посеве достигала ¡2,2°С (рис.4), а при мелкодисперсном дождевании она снижалась на 2...4°С. Ув-[ажнение посевов с интервалом 1 час обеспечивало устойчивое повышение отно-ительной влажности воздуха и снижение температуры воздуха, при этом разница : температуре составляла до 6°С, а влажности воздуха - до 16%. Поддержание [редполивного порога влажности почвы в период формирования урожая на уров-[е 80%НВ в сочетании с мелкодисперсным дождеванием (Ез) обеспечивает уве-ичение общего содержания воды в листьях до 85,5%, что на 4,8% больше в равнении с показателями на участке обычного дождевания.

Рис.4. Динамика суточного изменения среднемноголет-ней температуры воздуха для лет различной теилообеспс-ченности, июль месяц

<3

Водный режим растений влияет и на концентрацию их клеточного сока (ККС). С возрастом растений величина ККС повышается, достигая в фазу «формирование зерна - созревание» наибольшего значения 13,0. ..13,7% при обычном дождевании. Мелкодисперсное дождевание, улучшая водообеспеченность растений, способствует снижению ККС на 0,9...1,8% и обеспечивает более высокую физиологическую активность растений.

В формировании урожая важную роль играет фотосинтез. На изменение режима орошения и условий минерального питания растения реагируют прежде всего изменением размеров листовой поверхности. Площадь листьев достигала при комбинированном орошении (Е3) максимальных величин в фазу «выход в трубку - колошение» в пределах 42,1 ...78,4 тыс.м2/га в зависимости от доз минерального питания, что на 18% больше, чем на участках обычного дождевания. Аналогичная закономерность отмечается и при сравнении показателей работы ассимиляционного аппарата - фотосинтетических потенциалов (ФП).

На величину основных показателей фотосинтетической деятельности растений озимой пшеницы существенное влияние оказывали также погодные условия в годы исследований. В засушливые годы (1994, 1995) значения ФАР быт' ниже, чем в более благоприятный 1993 год. Во все годы исследований на вариантах с мелкодисперсным орошением растения развивались значительно лучше чем на вариантах обычного дождевания превосходили за счет увеличения про дуктивной кустистости, озерненности колоса и массы зерна в колосе (табл.4).

Оптимизация водного режима растений способствует формированию бол& высоких показателей структуры урожая и зерновой продуктивности посевов з счет числа зерен и средней массы зерна в колосе. Регулирование фитоклимат мелкодисперсным дождеванием обеспечивает получение в среднем 7,0 т/га зерн при тщательном выполнении всего комплекса технологических мероприятий.

Наибольшая прибавка урожая зерна озимой пшеницы на 0,7...0,9 т/га был получена в засушливом 1996 году при экономии поливной воды соответственн 500 и 450 м3/га по сравнению с обычным дождеванием.

Таблица 4

Структура урожая озимой пшеницы Краснодарская 39 при орошении (в среднем за годы исследований)

Режим орошения Кол-во продукт. стеблей, шт/м* Продуктивная кустистость Длина, мм Число колосков, шт. Число зерен, шт. Масса зерна, г.

е, 644 2,05 72 16,5 27,3 1,05

е2 689 2,21 76 16,6 31,3 1,11

е3 746 2,41 77 16,5 28,2 1,09

В пятой главе «Технология возделывания озимой пшеницы в условиях регулирования фитоклимата и ее биоэнергетическая эффективность» представлено обоснование технологии орошения озимой пшеницы мелкодисперсным дождеванием, предусматривающей увлажнение растений на фоне поддержания дифференцированного предполивного порога влажности почвы на уровне 70-80-70%НВ. Дана биоэнергетическая и экономическая эффективность разработанной технологии.

Соблюдение технологии орошения мелкодисперсным дождеванием на IV -IX этапах органогенеза обеспечивает более рациональное использование запасов почвенной влаги за счет снижения эвапотраспирации. В зависимости от степени увлажнения года изменяется количество вегетационных поливов (табл.5).

Таблица 5

Оросительные нормы при дождевании в сочетании с мелкодисперсным орошением в зависимости от погодных условий

Степнь увлажнения года Количество поливов Оросительная норма, м3/га Расход воды на МДД за вегетацию, м3/га Оросительная норма (дождевание + МДД), м3/га

Засушливый 4...5 2600...3300 115...157 2715...3457

Влажный 2...3 1100...1400 74 1174...1474

Разработанная технологическая схема выращивания озимой пшеницы предусматривает проведение вспашки корнеобитаемого слоя с одновременным формированием водопоглощающих щелей (патент 1Ш по заявке № 99127191/13. МПК7 А 01В 79/02).

Энергетическая оценка производственной проверки возделывания озимой пшеницы свидетельствуют об эффективности регулирования фитоклимата посева проведением мелкодисперсного дождевания. Энергия, накопленная хозяйственно-ценной частью урожая во всех вариантах была выше совокупной энергии, израсходованной на возделывание и уборку пшеницы. Затраты совокупной энергии на возделывание озимой пшеницы составили для вариантов орошения Е2 и Е3 со-этветственно 66,9 и 68,0 ГДж/га, а биоэнергетические коэффициенты ц, - 1,1 и

1,3. Увлажнение посева с часовым интервалом обеспечивает повышение коэффи циента энергетической эффективности т]2 соответственно до 2,7 и 3,2. Экономи чески более эффективными были варианты при проведении мелкодисперсной: дождевания. Себестоимость производства зерна в процессе производственно! проверки в учхозе "Горная Поляна" составила 1800 руб./т при уровне рентабельности 28,6...32,3%.

Общие выводы

1. В засушливых условиях Заволжья высокие и устойчивые урожаи зерна озимой пшеницы формируются при регулировании фитоклнмата посева мелкодисперсным дождеванием на фоне поддержания дифференцированного предпо-ливного порога влажности 70-80-70% НВ.

2. Оптимизация режима орошения путем сочетания обычного дождевания с мелкодисперсным характеризуется снижением суммарного и среднесуточного во-допотребления на посевах озимой пшеницы до 18%. Среднесуточное водопо-требление озимой пшеницы по межфазным периодам изменяется от 25.4...38.3 м3/га (в фазе «возобновление вегетации - начало выхода в трубку») до 57,0 ... 57,5 м3/га (в фазе «колошение -формирование зерна»),

3. Численные значения температурного коэффициента испарения по межфазным периодам изменяются в пределах 0,20...0,27 мм/°С. Полученная аппроксимация биоклиматической кривой в виде полинома третьей степени позволяет рассчитывать оптимальный режим орошения с учетом регулирования фитоклимата методом мелкодисперсного дождевания.

4. Анализ динамики внутрисуточных температур воздуха для лет различной теп-лообеспеченности позволил обосновать продолжительность критических фаз роста и развития озимой пшеницы и оптимального периода регулирования фи-токлимата в зависимости от температурного режима с 10... 12 до 17... 19 ч.

5. В острозасушливые годы увлажнение полива проводится на фоне 4...5, в сухие годы - на фоне 2...3 вегетационных поливов, что обеспечивает наиболее полную реализацию потенциала продуктивности пшеницы при экономии оросительной воды до 20%.

6. Увлажнение растений при мелкодисперсном дождевании обеспечивает устойчивое формирование фитоклимата посевов за счет снижение температуры воздуха и растений на 3...5°С и повышения относительной влажности воздуха на 10...18% . При этом содержание воды в листьях увеличивается на 5...7%, а концентрация клеточного сока поддерживается на уровне 8,9... 10,3%.

7. Оптимальные условия реализации потенциала продуктивности озимой пшеницы при регулировании фитоклимата посева достигаются за счет увеличения площади листьев до 79,4 тыс.м2/га, фотосинтетического потенциала 3,37 млн.м2/га. Показатели чистой продуктивности фотосинтеза при этом повышаются до 5,80 т/м2 сутки.

. Предложена технология основной обработки почвы, направленная на эффективное использование запасов почвенной влаги и поливной воды. Для реализации технологии подготовки почвы разработано комбинированное почвообрабатывающее орудие (патент РФ по заявке № 99127191/13). . Эффективность регулирования фитоклимата посева проведением мелкодисперсного дождевания при урожайности 6,8...7,03 т/га обеспечивается на фоне поддержания влажности активного слоя почвы на уровне 70-80-70 % НВ, что достигается проведением 2...3 вегетационных поливов нормой 500-600 м3/га с внесением N|56 Р70 К6о-0.Дисперсионный анализ результатов полевых исследований по влиянию агро-технологических факторов на урожайность озимой пшеницы позволил выявить долю участия основных факторов в формировании урожая: фактор А (фон питания) - 57,4%, фактор В (обработка почвы) - 19,2%, фактор Е (способ орошения в сочетании регулирования фитоклимата посева) - 9,7%. Вклад взаимного влияния факторов А, В, Е значительно превосходит долю остальных тройных взаимодействий. Статистичёски значимыми также являются взаимодействия факторов АСД, АВД, ABC, ВСД, что подтверждают целесообразность совершенствования технологии возделывания озимой пшеницы с учетом взаимного влияния рассмотренных факторов. 1.Энергетическая и экономическая оценка производства зерна озимой пшеницы свидетельствуют о высокой эффективности регулирования фитоклимата посева проведением мелкодисперсного дождевания. Увлажнение посева с часовым интервалом обеспечивает повышение коэффициента энергетической эффективности до 3,6...4,2. Себестоимость производства зерна в среднем составила 1800 руб./т при уровне рентабельности 28,6...32,3%.

Предложения производству

. Для получения высоких и устойчивых урожаев зерна озимой пшеницы в за-ушливых условиях Заволжья необходимо поддерживать влажность в активном лое почвы на уровне 70-80-70% НВ в сочетании с регулированием фитоклимата юсева мелкодисперсным дождеванием в жаркие дни вегетационного периода, огда температура воздуха превышает физиологически оптимальную (22...25°С). . Продолжительность периода регулирования посева в зависимости от склады-ающихся погодных условий составляет 25...40 дней. В течение суток увлажне-[ие посевов следует проводить: в фазе «конец кущения - выход в трубку» - с 11 ю 17 часов; «колошение - созревание зерна» - с 10 до 19 часов. >. Для регулирования фитоклимата посева проведением мелкодисперсного дож-[евания можно применять переоборудованный дождевальный агрегат типа ДДА-00МА(ВХ) с использованием центробежных насадок с диаметром выходного >тверстия 2,0...2,5 мм конструкции ВолжНИИГиМ, обеспечивающих распыление юды средним размером капель 500...600 мкм.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

: 1. Математическое моделирование процесса развития растения и оптимизаци: ' режима водопотребления. // Научн. вестник, ВГСХА выпуск 1. Волгоград, 1997 (i соавторстве).

2. Эксплуатация водозаборных сооружений: Методические указания // Волго град, Волгоградская гос. с.-х. академия, 1999.-31 с. (в соавторстве).

3. Двухконсольный дождевальный агрегат. Патент RU, № 2130251. МПК6 J 01 G 25/09.1999 Бюл. № 14 (в соавторстве).

4. Рыхлитель мелиоративный. Патент RU № 2138934. МПК6 А 01 В 13/16 Б.И., 1999. № 28 (в соавторстве).

5. Режим орошения и агротехника возделывания озимой пшеницы при регу лировании фитоклимата // Деп. в ЦНТИ "Мелиоводинформ" № 803. 2000, 31 с.

6. Орудие для противоэрозионной обработки почвы. Патент RU по заявке Ь 99106462/13. МПК7 А 01 В 13/16 (в соавторстве).

7. Способ возделывания озимой пшеницы в условиях орошаемого земледели и устройство для его осуществления. Патент RU по заявке №99127191/13. МПК А 01 В 79/02 (в соавторстве).

8. Исследование режима орошения и агротехника возделывания озимой пше ницы при регулировании фитоклимата методом мелкодиспесного дождевания Тез. науч.-пр. конф. ВГСХА. Волгоград, 2000 (в печати).

Подписано к печати 24.04.2000 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1.0. Тир. 100. Зак. 140 Типография Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии. 400002, г. Волгоград, ул. Институтская, 8