Возделывание амаранта в звене орошаемого севооборота на обыкновенных черноземах Ростовской области

Рощина, Жанна Викторовна

Автореферат диссертации по теме "Возделывание амаранта в звене орошаемого севооборота на обыкновенных черноземах Ростовской области"

г

На правах рукописи

РОЩИНА Жанна Викторовна

□□30БВ38Т

ВОЗДЕЛЬЮАНИЕ АМАРАНТА В ЗВЕНЕ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТА НА ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новочеркасск - 2007

003068387

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» на кафедре мелиоративного почвоведения и земледелия.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Заслуженный мелиоратор РФ Иванова Нина Анисимовна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ольгаренко Геннадий Владимирович кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Михеев Николай Васильевич

Ведущая организация - ФГНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации».

Защита состоится «11» мая 2007 г. в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 339.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки, с авторефератом - на сайте ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (http://ngma-meh.boom.ru/aspirant.htm).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан « & » апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный мелиоратор РФ

Сенчуков Г. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время одним из приоритетных направлений развития народного хозяйства является животноводство, которое во многом зависит от уровня производства высококачественных кормов. Поэтому большое значение приобретает организация кормопроизводства на орошаемых землях на основе создания высокопродуктивных агроценозов путем подбора культур и интродукции новых видов, которые наиболее полно используют биоклиматические ресурсы зоны. К таким наиболее перспективным растениям универсального использования относится амарант, благодаря высокому содержанию белка, сбалансированного по незаменимым аминокислотам, а также содержанию биологически активных веществ, пектина и масел.

Замечательное свойство амаранта заключается еще и в том, что введение его в рацион животных и птицы повышает коэффициент использования малоценных белков злаковых и других культур в 1,5-2 раза. Такие наблюдения были проведены учеными США, Мексики и в нашей стране в Северной Осетии при откорме свиней, крупного рогатого скота и птицы. В результате установлено, что среднесуточные привесы возрастают до 2 раз при введении в рацион 15-20 % кормов из амаранта. Следует также отметить, что большинство видов амаранта высокопитательные и охотно поедаются животными.

Все эти качества амаранта в сочетании с высокой продуктивностью в условиях орошения вызывают огромный интерес в кормопроизводстве и способствуют распространению этой культуры, которое одерживается из-за недостаточной изученности зональных технологий возделывания в орошаемых севооборотах и отсутствия семенной базы.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, направленные на разработку элементов технологического процесса амаранта в чистых и смешанных посевах в звене орошаемого севооборота, обеспечивающих получение высокой урожайности семян и зеленой массы с высокой питательной ценностью, эффективное использование водных и сырьевых ресурсов и сохранение плодородия орошаемых земель.

Цель и задачи исследований заключаются в разработке элементов технологического процесса возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота, направленных на получение высокой продуктивности, эффективное использование водных, сырьевых и энергетических ресурсов, сохранение плодородия почв.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

- обобщить существующий опыт и выявить особенности возделывания амаранта в условиях орошения;

- выполнить поиск путей снижения затрат при возделывании амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в условиях орошения на основе функционально-стоимостного анализа (ФСА);

- уточнить элементы агротехники амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в звене орошаемого севооборота;

- установить закономерности влияния водного и питательного режимов почвы на продуктивность амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в условиях орошения;

- изучить режим орошения и водопотребление амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах;

- определить биоклиматические коэффициенты водопотребления амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта при орошении;

- изучить влияние возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота на последующую культуру и плодородие почвы;

- оценить экономическую и энергетическую эффективность возделывания амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в условиях орошения.

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что впервые для условий Ростовской области:

- установлены и обоснованы особенности возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пож-

нивном посевах в звене орошаемого севооборота;

- разработаны режимы орошения и установлено водопотребление амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в звене орошаемого севооборота;

- установлена зависимость влияния уровня водообеспеченности и минерального питания на продуктивность амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант;

- определены региональные биоклиматические коэффициенты водопо-требления амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота;

- выполнена экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности возделывания амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в условиях орошения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование направления исследований по совершенствованию технологических процессов возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота на основе ФСА;

- приемы возделывания, режим орошения и водопотребление амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота;

- показатели формирования надземной биомассы и корневой системы амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в зависимости от режима орошения и минерального питания;

- влияние оросительной нормы и дозы минеральных удобрений на прибавку урожайности семян амаранта и зеленой массы кормосмеси с участием амаранта в основном и пожнивном посевах;

- биоклиматические коэффициенты водопотребления амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах в условиях орошения Ростовской области;

- влияние возделывания амаранта на семена и кормосмеси с участием

амаранта на плодородие почвы;

- экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота.

Объект исследований - чистые и смешанные посевы амаранта в звене орошаемого севооборота.

Предмет исследований - закономерности и тенденции формирования элементов технологических процессов возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант на орошаемых землях.

Методология исследований. В диссертационной работе использован метод системного анализа (ФСА) и полевой эксперимент, выполненные в соответствии с общепринятыми методическими требованиями.

Личный вклад автора заключается в постановке цел^й, задач и обосновании направления исследований, выборе методик, проведении полевых экспериментов, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов в сельскохозяйственное производство.

Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате многолетних полевых экспериментов многократной повторности в опытно-производственных условиях, достаточным объемом расчетных данных, полученных при оптимизации зависимостей на ПЭВМ, высокой степенью сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, отражающих особенности возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота, положительными результатами в ходе опытно-производственной проверки.

Практическая ценность и реализация работы. Разработаны и рекомендованы сельскохозяйственному производству технологические процессы возделывания амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в звене орошаемого севооборота, обеспечивающие получение высокой урожайности при рациональном использовании ресурсов, сохранении и восстановлении

плодородия орошаемых земель.

Материалы исследований использованы в заключительном отчете по теме 11.01.05 «Обосновать роль и место нетрадиционных кормовых культур в орошаемых севооборотах» (2000-2005 гг.) по заданию РАСХН и МСХ РФ. Результаты исследований внедрены в ОПХ «Лиманское» Семикаракорского района Ростовской области с положительным экономическим эффектом.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГОУ ВПО «НГМА», ДонГАУ, КубГАУ, ФГНУ РосНИИПМ (2003-2006 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в т.ч. 1 статья в издании, рекомендованном ВАК - журнале «Мелиорация и водное хозяйство».

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы из 141 наименования, в том числе 12 иностранных авторов, содержит 25 таблиц, 19 рисунков и 17 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении даны актуальность и общая характеристика работы, сформулированы защищаемые положения.

Первая глава посвящена особенностям возделывания амаранта в условиях орошения. ,

Высокая сбалансированность по незаменимым аминокислотам, а также содержание биологически активных веществ в биомассе, многообразие использования позволяют считать амарант одной из незаменимых культур в кормопроизводстве. По данным ряда авторов (Кононкова П.Ф., Гинс В.К., Ивановой H.A., Чернова И.А., Шемет С.Ф., Михеева Н.В., Шапоренко П.Д., Ярошевича М.И., Магомедова И.М., Ивановой И.В., Головина Ю.П., Ольга-ренко Г.В., Сенчукова Г.А., Бородычева В.В. и др.) растения амаранта очень отзывчивы на орошение и удобрение. В условиях правильного орошения они способны сформировать высокую урожайность с хорошей питательной цен-

ностью. Однако, исследования вышеуказанных и ряда других авторов были направлены только на изучение агротехнических приемов возделывания, режимов орошения и удобрения амаранта в основном посеве. Комплексные исследования, включающие орошение и дозы удобрений амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота, отсутствуют.

Во второй главе дано обоснование направления исследований, изложена программа и методика, почвенно-климатическая характеристика места проведения полевых исследований.

Обоснование направления исследований выполнено на основе методики функционально-стоимостного анализа (ФСА) технологических 'процессов (ТП) возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях. В качестве исходной информации для проведения ФСА ТП возделывания амаранта использовалась технологическая карта на производство семян и зеленой массы при орошении. На следующем этапе работы был сформулирован полный состав функций ТП возделывания амаранта и его составных элементов, а также построена функционально-структурная модель (ФСМ).

Далее на основе экспертных оценок с использованием метода расстановки приоритетов была определена значимость функций ТП возделывания амаранта при орошении и относительные затраты на их реализацию, которые послужили основой для построения функционально-стоимостных диаграмм (ФСД). Анализ ФСД ТП возделывания амаранта при широкорядном способе посева в условиях орошения позволил выявить ярко выраженнуе несоответствия затрат и значимости функций Р3 (обработать посевы) и (убрать урожай) как по общим затратам на их реаЛ^'шю, так и по отдельным их видам. Результаты ФСА ТП возделывания амаранта при орош"гиии были использованы при обосновании направления исследований и составлении сл'?мЬ1 полевых опытов.

Полевые исследования на посевах амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота проводились согласно схемам опытов 1 и 2.

Опыт 1 - Изучить влияние различных предшественников на продуктивность амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота.

Вариант 1 Вариант 2

Озимая пшеница + пожнивно Озимая пшеница + пожнивно

кормосмесь (кукуруза + кукуруза на зеленый корм

подсолнечник + амарант)

кукуруза на зерно амарант на семена

кормосмесь кормосмесь

(кукуруза + подсолнечник + амарант) (кукуруза + подсолнечник + амарант)

Опыт 2 - Изучить влияние водного и пищевого режимов почвы на продуктивность амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в основном и пожнивном посевах на орошаемых землях.

Вариант 1 - без орошения, без удобрения.

Вариант 2 - предполивной порог 0,7 НВ, без удобрения.

Вариант 3 - предполивной порог 0,7 НВ + удобрения 1,0 п.

Вариант 4 - предполивной порог 0,7 НВ + удобрения 0,7 п.

Вариант 5 - предполивной порог 0,8 НВ + удобрения 1,0 п.

Вариант 6 - предполивной порог 0,8 НВ + удобрения 0,7 п.

Вариант 7 - предполивной порог 0,6 НВ + удобрения 1,0 п.

Вариант 8 - предполивной порог 0,6 НВ + удобрения 0,7 п.

Для закладки полевых опытов использовался амарант сорта «Валентина». Полевые исследования проводились в 2003-2005 гг. на территории орошаемого шестипольного зерно-кормового севооборота в ОПХ «Лиманское» Семикаракорского района Ростовской области со следующей схемой чередования культур: 1,2- люцерна; 3 - люцерна + поукосно кукуруза на зеленую массу; 4 - озимая пшеница + пожнивно кормосмесь кукуруза + подсолнечник + амарант; 5 - кукуруза на зерно (амарант на семена); 6 - кормосмесь кукуруза + подсолнечник + амарант.

Исследования по схеме опыта 2 проводились на посевах амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта. Варианты в опыте 2 размещались в трехкратной повторности. Общая площадь под опытом составляла 9,6 га,

площадь одной делянки - 0,36 га. Орошение в опытах осуществлялось дождеванием ДДА-100 МА. Дозы минеральных удобрений рассчитывались на запланированную урожайность семян амаранта и зеленой массы кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах.

Полевые исследования с амарантом в чистом и смешанном посевах проводились согласно рекомендациям и методикам Б.А. Доспехова, М.М. Горянского, ВНИИ кормов и др.

Годы проведения исследований были различными по метеоусловиям: 2003 г. - среднесухой (ГТК = 0,74), 2004 г. - влажный (ГТК = 1,1), 2005 г. -засушливый (ГТК = 0,66).

Почвы опытного участка представлены обыкновенными черноземами, которые характеризуются сравнительно небольшой мощностью гумусового горизонта (45-60 см). Плотность почвы в слое 0,6 м равна 1,27 т/м3, в слое 1,0 м - 1,32 т/м3. Наименьшая влагоемкость (НВ) в слое 0,6 м - 27,9 %, 1,0 м -27,3 % от массы сухой почвы. Общая скважность в слое почвы 0,6 м составляет 53 %, в слое 1,0 м - 51 % от объема почвы. Обеспеченность почв подвижным фосфором низкая - 1,2 мг/100 г почвы, обменным калием - 31-46 мг/100 г почвы. Анализ водной вытяжки,показал, что содержание солей в пахотном и метровом слоях невысокое, и на растения они влияния не оказывают. Грунтовые воды залегают на глубине 3-4 м.

В третьей главе изложены агротехнические приемы возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах в звене орошаемого севооборота, влияние предшественников на питательный и водный режимы почвы, результаты исследований по изучению водного и пищевого режимов почвы на рост, развитие и продуктивность амаранта на семена и кормосмеси.

Предшественником амаранта на семена была озимая пшеница на зерно. После ее уборки проводилось лущение стерни. Через 10-12 дней после лущения стерни выполнялась вспашка с оборотом пласта на глубину 23-25 см, перед вспашкой вносились фосфорные удобрения дозой Рею кг/га д.в. В I декаде апреля проводили ранневесеннее боронование на глубину 5-6 см с целью снижения потерь влаги из почвы. Во II декаде апреля выполнялась первая

культивация на глубину 8-10 см для уничтожения сорной растительности, затем почву выравнивали. Предпосевную культивацию на глубину 8-10 см с внесением азотных удобрений дозой Ы60 кг/га д.в. проводили в начале I декады мая. До и после посева почву прикатывали. Посев проводили 10-12 мая. Амарант высевался широкорядным способом с междурядьями 70 см в I декаде мая при температуре верхнего слоя почвы не ниже 10-12°С. Норма высева согласно существующим рекомендациям составляла 0,8-1,0 кг/га. Глубина заделки семян - 1,0-1,5 см. Посев амаранта проводили овощной сеялкой СКОН-4,2. Минеральные удобрения дозой М^оРад кг/га д.в. вносили дробно: Р?о кг/га д.в. - под основную обработку почвы, N120 кг/га д.в. - под культивации.

Кормосмесь кукуруза + подсолнечник + амарант высевалась в звене орошаемого севооборота в пожнивном и основном посевах после уборки кукурузы на зерно и амаранта на семена. После уборки предшественника проводили лущение, затем вспашку на глубину 25-27 см, боронование и предпосевную культивацию. Посев проводили сплошным рядовым способом с междурядьями 15 см. Норма высева компонентов в кормосмесях составила: ку: куруза (сорт «Донская высокорослая») - 80 кг/га; амарант (сорт «Валентина») - 2,5 кг/га; подсолнечник (сорт «Донской») - 3,5 кг/га.

Каждое звено севооборота имело свою продуктивность. Наиболее высокая продуктивность отмечалась на варианте 1 и составила 168,7 т/га, сбор кормовых единиц - 61,1 т/га. На 2 варианте звена севооборота продуктивность и сбор кормовых единиц были несколько ниже и составили 137,9 т/га и 47 т/га соответственно. Высокая продуктивность культур в звеньях севооборотов сопровождалась выносом питательных веществ из почвы. Так, вынос питательных веществ на варианте 1 составил: азота - 842,9 кг/га, фосфора -325,1 кг/га, калия - 790,4 кг/га. На варианте 2: азота - 938,1 кг/га, фосфора -434 кг/га, калия - 1077,3 кг/га.

Полученные результаты показали, что с урожаем рассматриваемых культур в наибольшем количестве выносится азот и калий, в меньшей степени - фосфор. Наибольший вынос трех перечисленных биогенных элементов наблюдался на 2 варианте звена орошаемого севооборота.

Известно, что кроме выноса с урожаем питательных веществ из почвы происходит отторжение пожнивных и корневых остатков. Показатели поступления питательных веществ в почву в результате отторжения пожнивных и корневых остатков позволили установить, что наибольшая масса в виде пожнивных и корневых остатков отторгается в почву культурами на 2 варианте звена севооборота 298,9 ц/га или на 13,1 ц/га больше в сравнении с 1 вариантом.

На 1 варианте количество азота в почве за счет поступления растительных остатков составило 623,5 кг/га, что на 10,7 кг/га больше в сравнении со 2 вариантом звена севооборота. Фосфора и калия поступило больше с растительными остатками на 2 варианте севооборота. Следует также отметить, что после всех культур звена севооборота как на 1 варианте, так и на 2 варианте наблюдается после их уборки дефицит питательных веществ в почве, что является основанием для включения в схему опыта вариантов с внесением минеральных удобрений.

Дозы внесения минеральных удобрений на амаранте на семена составили ЫшРад, на кормосмеси с участием амаранта в пожнивном посеве -КноРод, в основном посеве — 1Ч|2оРэд кг/га д.в.

В наших опытах в каждом конкретном году водный режим почвы складывался под влиянием метеорологических условий и оросительной нормы. В процессе исследований нами проводились наблюдения за динамикой влажности почвы согласно схеме опыта 2. В результате анализа динамики влажности почвы установлено, что для поддержания заданных порогов влажности согласно вариантам опыта 2 в зависимости от условий конкретного года и вида посева потребовалось от 2 до 4 вегетационных поливов. При более низком предполивном пороге 0,7 НВ и 0,6 НВ в слое 0,6 м поливные нормы были высокие (600, 800 м3/га) и при проведении поливов их выдавали в два приема для снижения эрозионных процессов и потерь оросительной воды на сток. Минимальная оросительная норма наблюдалась на вариантах 7 и 8 в 2003 году на пожнивном посеве кормосмеси и составила 900 м3/га, максимальная - на посеве амаранта на семена в 2004 году (1750 м3/га) и основном посеве кормосмеси с участием амаранта в 2005 году (1800 м3/га).

В период вегетации амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта проводились наблюдения за фенологией, засоренностью посевов веге-тирующими сорняками, динамикой линейного роста растений, нарастанием зеленой массы и накоплением сухого вещества. Результаты фенологических наблюдений показали, что продолжительность вегетационного периода у кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в основном и пожнивном посевах была различной и составила соответственно 92 и 81 день. У амаранта на семена длина вегетационного периода составила 113 дней.

В период вегетации проводились также наблюдения за густотой стояния растений, которая является одним из определяющих факторов при формировании урожайности. Из показателей густоты стояния кормовых культур установлено, что наиболее высокая сохранность растений к концу вегетации у кормосмеси в пожнивном посеве наблюдалась у амаранта (90 %), кукурузы (87,5 %) и более низкая у подсолнечника (75 %). У кормосмеси в основном посеве сохранность растений к концу вегетации была выше у всех культур в сравнении с пожнивным посевом. На посевах амаранта на семена выживаемость растений амаранта при норме высева 0,8 кг/га составила 91,7 %.

В связи с тем, что кормосмеси с участием амаранта высевались сплошным рядовым способом посева, возник вопрос исследования засоренности посевов. В результате установлено, что более засоренным был основной посев кормосмеси после предшественника - кукуруза на зерно. В период вегетации амаранта на семена было проведено две культивации междурядий на глубину 6-8 см и окучивание рядков, что позволило значительно снизить засоренность.

В период вегетации кормовых культур проводились наблюдения за динамикой линейного роста растений. В результате было установлено, что на посевах кормосмеси наибольший линейный рост наблюдался у кукурузы, несколько ниже - у подсолнечника и амаранта и составил в среднем по вариантам опыта 2 соответственно 157,153 и 149 см. На посевах амаранта на семена в среднем по вариантам линейный рост растений составил 183 см.

Водный и пищевой режимы почвы оказывали влияние на урожайность семян амаранта и зеленой массы кормосмеси (таблица 1).

Таблица 1 - Урожайность амаранта на семена и кормосмеси с участием

амаранта в зависимости от водообеспеченности и минерального питания, ОПХ «Лиманское», т/га, 2003-2005 гг.

Культура звена оро- Вариант опыта

шаемого севооборота 1 2 3 4 5 6 7 8

Кормосмесь (пожнивной посев) 35,8 42,7 53,9 47,3 62,0 56,9 45,8 41,0

Амарант на семена 1,2 1,7 2,2 2,0 2,6 2,4 1,9 1,5

Кормосмесь (основной посев) 42,4 71,2 86,8 74,2 98,4 89,5 75,1 63,0

В результате исследований установлено, что наиболее высокие показатели урожайности зеленой массы (98,4 т/га) обеспечивались на кормосмеси с участием амаранта в основном посеве при предполивном пороге влажности почвы 0,8 НВ в слое 0,6 м при полной дозе удобрений. На 9 % ниже была урожайность при таком же пороге, но со снижением дозы удобрений на 30 %. При пороге влажности 0,7 НВ в слое почвы 0,6 м и полной дозе удобрений было получено 86,8 т/га зеленой массы'или на 11,8 % ниже, чем при пороге 0,8 НВ и удобрении. Снижение дозыудобрений на 30 % при пороге влажности 0,7 НВ способствовало уменьшению урожайности зеленой массы до 74,2 т/га или на 14,5 %. При пороге влажности 0,7 НВ без внесения удобрений выход зеленой массы составил 71,2 т/га, в сравнении с вариантом без орошения больше на 28,8 т/га или на 40 %. Урожайность зеленой массы 75,1 т/га и 63,0 т/га была получена при пороге влажности 0,6 НВ соответственно при полной дозе внесения минеральных удобрений и снижении на 30 %. В пожнивном посеве кормосмеси с участием амаранта выход зеленой массы по всем вариантам опыта был значительно ниже. Здесь наиболее высокая урожайность зеленой массы кормосмеси была получена при предполивных порогах влажности почвы 0,8 НВ и 0,7 НВ в слое 0,6 м при полной дозе удобрений и составила соответственно 62,0 и 53,9 т/га, в сравнении с основным посевом кормосмеси она была ниже соответственно на 36,9 и 38 %. Анало-

гичная картина наблюдалась и на других вариантах пожнивного посева кормосмеси.

Анализ полученной урожайности семян амаранта на вариантах опыта показал, что посевы амаранта также реагируют на водообеспеченность и минеральное питание. Более высокий порог влажности 0,8 НВ в слое 0,6 м на фоне полной дозы удобрений позволил получить 2,6 т с 1 га семян, несколько ниже (2,2 т/га) было получено при предполивном пороге влажности 0,7 НВ и внесении удобрений. Однако, следует отметить, что со снижением порога влажности до 0,6 НВ выход семян с 1 га на вариантах опыта 7 и 8 уменьшился соответственно до 1,9 и 1,5 т/га.

Различные сроки посева кормосмеси с участием амаранта, а также разные уровни водообеспеченности и минерального питания позволили сформировать биомассу кормосмеси с высоким выходом кормовых единиц и содержанием общей энергии. Наиболее высокую продуктивность обеспечивал основной посев кормосмеси при предполивном пороге влажности 0,8 НВ и полной дозе удобрений. Здесь урожайность зеленой массы составила 98,4 т/га, выход сухого вещества составил 24,6 т/га, кормовых единиц - 31,5 т/га, содержание общей энергии в урожае - 410,2 ГДж/га. Несколько ниже эти показатели были получены на кормосмеси в пожнивном посеве и составили соответственно 62,0 т/га, 15,5 т/га, 19,8 т/га и 260,8 ГДж/га.

На основании экспериментальных данных установлено, что на кормосмеси с участием амаранта в пожнивном посеве обеспечивалась наибольшая прибавка урожайности зеленой массы 26,2 т/га при предполивном пороге 0,8 НВ в слое 0,6 м и полной дозе удобрений (И^Роо кг/га д.в.). Оросительная норма составляла 1300 м3/га. Несколько ниже (21,1 т/га) была прибавка урожайности при этом же предполивном пороге и снижении дозы удобрений на 30 %. При снижении предполивного порога влажности до 0,7 НВ, полной дозе удобрений и снижении ее на 30 % прибавка урожайности зеленой массы была соответственно 18,1 и 11,5 т/га, оросительная норма составила 1350 м3/га. Наиболее низкая прибавка урожайности наблюдалась при предполивном пороге увлажнения 0,6 НВ при полной дозе удобрений и снижении ее на 30 % и составила соответственно 10,0 и 5,2 т/га при оросительной норме -

900 м3/га. Аналогичная ситуация прослеживалась и на кормосмеси с участием амаранта в основном посеве как при полной дозе внесения удобрений, так и при ее снижении на 30 %. Оросительные нормы находились в пределах 1600 - 1750 м3/га. На посевах амаранта на семена наибольшая прибавка урожайности обеспечивалась при предполивном пороге 0,8 НВ в слое почвы 0,6 м и составила 1,4 т/га при внесении полной дозы удобрений (Ы^оРзд кг/га д.в.) и оросительной норме 1200 м3/га, и 1,2 т/га - при снижении дозы удобрений на 30 %.

В четвертой главе изложены показатели суммарного водопотребления амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта, его структура и удельный расход влаги на единицу продукции, биоклиматические коэффициенты водопотребления в условиях орошения.

Анализ показателей, характеризующих суммарное водопотребление кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах и амаранта на семена, позволил отметить, что в целом суммарное водопотребление изменялось в зависимости от вариантов опыта 2, а коэффициент водопотребления находился в прямой зависимости от величины урожайности семян и зеленой массы (таблица 2). Основные посевы кормосмеси более продуктивно использовали влагу для создания тонны зеленой массы в сравнении с пожнивным посевом. Суммарное водопотребление на вариантах 5 и 6 составило соответственно 3183 и 3282 м3/га, 3299 и 3238 м3/га, урожайность зеленой массы кормосмеси в пожнивном посеве - 62,0 и 56,9 т/га, в основном - 98,4 и 89,5 т/га. Аналогичная картина по суммарному водопотреблению наблюдалась и на посевах амаранта на семена.

Структура суммарного водопотребления кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах и амаранта на семена в условиях орошения и удобрения позволила отметить, что наибольшую долю в структуре составляют осадки и оросительная норма, а затем используемые растениями из почвы запасы продуктивной влаги (рисунок 1).

Нами были установлены зависимости биоклиматических коэффициентов водопотребления от складывающихся в годы исследований метеорологи-

ческих условий с учетом суммы среднесуточных температур и дефицитов влажности воздуха нарастающим итогом (рисунки 2,3).

Таблица 2 - Суммарное водопотребление кормовых культур,

2003 - 2005 гг.

Показатели Варианты опыта 2

1 2 3 4 5 6 7 8

Кормосмесь (пожнивный посев)

\У„-ТУж,м3/га 853,4 190,5 137,2 106,7 68,6 167,6 411,5 365,8

Р, м3/га 1814 1814 1814 1814 1814 1814 1814 1814

М, м3/га - 1350 1350 1350 1300 1300 900 900

ЕТ, м3/га 2667 3355 3301 3271 3183 3282 3126 3080

У, т/га 35,8 42,7 53,9 47,3 62,0 56,9 45,8 41,0

К, м3/т 74 78 61 69 51 58 68 75

Кормосмесь (основной посев)

\У„ - м3/га 914,0 152,4 137,2 152,0 259,1 198,1 160,0 182,9

Р, м3/га 1840 1840 1840 1840 1840 1840 1840 1840

М, м3/га - 1800 1800 1800 1200 1200 1600 1600

ЕТ, м3/га 2754 3792 3777 3792 3299 3238 3600 3623

У, т/га 42,4 71,2 86,8 74,2 98,4 89,5 75,1 63,0

К, м3/т 65 53 44 51 34 36 48 58

Амарант на семена

\¥„-"\Ук,м3/га 1082 289,6 304,8 327,7 259,1 274,3 388,6 381,0

Р, м3/га 1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963

М, м3/га - 1750 1750 1750 1650 1650 1600 1600

ЕТ, м3/га 3045 4003 4018 4041 3872 3887 3952 3944

У, т/га 1,2 1,7 2,2 2,0 2,6 2,4 1,9 1,5

К, м3/т 2538 2354 1826 2021 1489 1620 2080 2629

В пятой главе приведены технико-экономические показатели и биоэнергетическая оценка эффективности возделывания амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант на орошаемых землях.

Вариант 3 (0,7 НВ)

40,91

2 54,9

3

4,2

Вариант 3 (0,7 НВ)

3,

3,6

48,7

1

47,7

Кормосмесь (пожнивной посев) Вариант 5 (0,8 НВ)

40,9|

2

56,9

3 2,2

Кормосмесь (основной посев) Вариант 5 (0,8 НВ)

3

7,9

2 55,7

1

.36,4

Вариант 6 (0,6 НВ) 3

5,2 1 39,7

2 55

Вариант 6^0,6 НВ)

Вариант 3 (0,7 НВ) 3

7,6

2 48,8

1

3,6

Амарант на семена Вариант 5 (0,8 НВ) 3

6,7

50,7/ 4 (42,6

Вариант 6 (0,6 НВ)

1 - оросительная норма, %; 2 - осадки, %; 3 - используемый запас влаги из почвы, %.

Рисунок 1 - Структура суммарного водопотребления кормовых культур при орошении, 2003-2005 гг.

К,, мм/град С 0,3

Амарант на семена

>= -0,0689хг + 0,1715 х + 0,1194 ♦ Я2 ■= 0,89

О -О

0,5 I 1.5 2 2,5

Кормосмесь в пожнивном посеве

К(1 мм/град С

0,3 0,25

0,2 -

1

0,15 0,1 1 0,05

I

0 I

о

К„мм/град С

0,25 0,2 0,15 0,1

тыс градС 3

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1

Кормосмесь в основном посеве

тыс. град С 8 2

у = -0,0834хг + 0",1924х + 0,1001 Яг = 0,90

0,05 -

0 -I— 0

0,5 1 1,5 2

Рисунок 2 — Зависимость биоклиматических коэффициентов

водопотребления от суммы среднесуточных температур.

тыс град С 2,5

. к" ми/мм

0,5

0,4

0,2 -

Амарант на семена

у ■= -0,1461 х! + 0,3784х + 0,2016 |?г=0,90

тыс град. С

0,5 1 1,5 2 2,5

Кормосмесь в пожнивном посеве

0,6 0,5 0,4 0,3 -0,2 0,1

К^ мм/мм

0 -0

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1.!

Кб, мм/мм Кормосмесь в основном посеве

тыс град. С 2

тыс град. С

1,5 2 2,5

Рисунок 3 - Зависимость биоклиматических коэффициентов

водопотребления от суммы дефицитов влажности воздуха.

При возделывании кормосмеси с участием амаранта в пожнивном посеве прибыль на единицу площади составила 44,9 тыс. руб., на единицу труда - 1496,9 тыс. руб., на единицу оросительной воды - 34,5 руб. Эти показатели были несколько ниже, чем при возделывании кормосмеси в основном посеве соответственно на 38,9, 39,0 и 43,8 %. Более высокие показатели обеспечивались при возделывании амаранта на семена. Здесь прибыль на 1 га составила 201,6 тыс. руб., на единицу труда - 876,5 тыс. руб., на единицу оросительной воды - 122,2 руб.

Общие затраты совокупной энергии на возделывание амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта составили соответственно 122,9 и 108,2 ГДж/га. Отмечено, что на орошение приходится соответственно 36,6 и 29,8 ГДж/га или 29,8 и 27,5 % от общих затрат. Кроме этого, было определено количество энергии, полученной в биомассе, которое составило у амаранта на семена 280,6 ГДж/га, кормосмеси с участием амаранта - 410,2 ГДж/га.

ВЫВОДЫ

1. Обосновано направление исследований и схема опыта на основе методики функционально-стоимостного анализа, который позволил установить, что в рассматриваемых технологических процессах возделывания амаранта как в чистых, так и в смешанных посевах на орошаемых землях функции Бз (обработать посевы), в том числе Рз | (обеспечить оптимальный водный режим), имеют ярко выраженное несоответствие затрат и значимости, как по общим затратам на их реализацию, так и по отдельным их видам, что позволило определить направление дальнейших исследований по совершенствованию элементов технологических процессов.

2. Уточнены элементы агротехники амаранта на семена и кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в звене орошаемого севооборота. Определены дозы внесения минеральных удобрений N120-140 Рво-9о кг/га д.в. Установлена возможность возделывания кормосмеси с участием амаранта в пожнивном посеве.

3. Установлено, что наиболее высокие показатели роста, развития и урожайности семян амаранта и зеленой массы кормосмеси с участием ама-

ранта как в основном, так и в пожнивном посевах обеспечиваются при пред-поливном пороге влажности 0,8 НВ в слое почвы 0,6 м и полной дозе удобрений. Урожайность зеленой массы кормосмеси в пожнивном посеве составила 62,0 т/га, в основном посеве - 98,4 т/га, семян амаранта - 2,6 т/га.

4. Высокая продуктивность кормосмеси в пожнивном и основном посевах достигалась при проведении в среднесухой год 3 вегетационных поливов, оросительная норма составила соответственно 1200 и 1300 м3/га, амаранта на семена - 4 вегетационных поливов оросительной нормой 1650 м3/га.

5. Установлено влияние оросительной нормы и дозы минеральных удобрений на прибавку урожайности семян амаранта и зеленой массы кормосмеси кукуруза + подсолнечник + амарант в пожнивном и основном посевах. Наибольшая прибавка урожайности 26,2 т/га зеленой массы кормосмеси в пожнивном посеве в среднесухой год обеспечивается при оросительной норме 1300 м3/га и полной дозе удобрений, в основном посеве в засушливый год прибавка составила 46,0 т/га при оросительной норме 1650 м3/га и полной дозе удобрений, во влажный год прибавка семян амаранта достигала 1,4 т/га при внесении полной дозы удобрений и оросительной норме 1200 м3/га. При снижении дозы минеральных удобрений на 30 % прибавка урожайности кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах составила соответственно 21,1 и 47,1 т/га зеленой массы и 1,2 т/га семян амаранта.

6. Суммарное водопотребление на всех видах посевов при предполив-ном пороге влажности почвы 0,8 НВ в слое 0,6 м составило соответственно 3183, 3299 и 3872 м3/га при коэффициентах водопотребления 51, 34 и 1489 м3/т. Установлены биоклиматические коэффициенты водопотребления амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в пожнивном и основном посевах.

7. Определено, что после уборки кормосмеси с участием амаранта в слой почвы 0,6 м с пожнивными и корневыми остатками поступает 240 кг/га азота, 44 кг/га фосфора и 224 кг/га калия, амаранта на семена соответственно 210, 62 и 247 кг/га, что оказывает положительное влияние на плодородие почвы и урожайность последующей культуры в орошаемом севообороте.

8. Установлено, что наиболее высокие технико-экономические показатели получены при возделывании амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта в основном посеве. Здесь прибыль на 1 га составила соответственно 201,6 и 73,6 тыс. руб. Общие затраты совокупной энергии при возделывании кормосмеси составили 108,2 ГДж/га, в том числе на орошение -

29.8 ГДж/га или 27,5 % от общих затрат. При возделывании амаранта на семена общие затраты энергии были несколько выше - 122,9 ГДж/га, в том числе на орошение - 36,6 ГДж/га или 29,8 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для производства кормов с высокой протеиновой питательностью рекомендуется вводить в орошаемые севообороты амарант. Высокая продуктивность амаранта на семена и кормосмеси с участием амаранта достигается при предполивном пороге влажности 0,8 HB в слое почвы 0,6 м, что обеспечивается в среднесухой год проведением 3-4 вегетационных поливов оросительной нормой 1300-1500 м3/га на фоне минерального удобрения дозой N120-140 Рб0-90 кг/га д.в.

2. В условиях дефицита энергетических и сырьевых ресурсов целесообразно снижение предполивного порога влажности почвы в слое 0,6 м до 0,7 HB и дозы минеральных удобрений на 30 %. При этом урожайность зеленой массы кормосмеси уменьшается в пожнивном посеве соответственно на 13 и

16.9 %, в основном - на 11,8 и 17,1 %, семян амаранта - на 15,4 и 16,7 %.

3. С целью оперативной корректировки режимов орошения кормосмеси в пожнивном и основном посевах, а также амаранта на семена рекомендуется использовать установленные региональные биоклиматические коэффициенты водопотребления.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Иванова, H.A. Проектирование орошаемого севооборота [Текст]: Метод, указ. по выполнению расч.-графич. работы студ. спец. 320500 «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» / H.A. Иванова, O.E. Ясониди,

Н.И. Лачина, Ж.В. Рощина. - Новочеркасск: НГМА, 2003. - 18 с. (автор -60%).

2. Лунева, E.H. Эффективность органо-минеральной системы удобрений на орошаемых землях Ростовской области [Текст] / E.H. Лунева, Ж.В. Рощина // Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч.-практ. конф., посвящ. 95-летию мелиоративного образования на Юге России. - Новочеркасск: НГМА, 2003. - Вып. 2. - С. 111-113. (автор - 60%).

3. Шемет, С.Ф. Влияние возделывания амаранта в звене орошаемого севооборота на питательный режим почвы [Текст] / С.Ф. Шемет, Ж.В. Рощина // Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч.-практ. конф. «Повышение эффективности использования орошаемых земель Южного Федерального округа» (г. Новочеркасск, 30 сент. 2005 г.). - Новочеркасск: НГМА,

2005. - Вып. 4, т. 1. - С. 142-147. (автор - 70%).

4. Рощина, Ж.В. Влияние возделывания амаранта на продуктивность последующей культуры и почвенное плодородие [Текст] / Ж.В. Рощина // Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп»,

2006.-Т. 2.-С. 137-138.

5. Рощина, Ж.В. Обоснование эффективности использования ресурсов при возделывании амаранта в условиях орошения [Текст] / Ж.В. Рощина // Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006.-Т. 2.-С. 143-145.

6. Рощина, Ж.В. Функционально-стоимостной анализ технологического процесса возделывания амаранта в условиях орошения [Текст] / Ж.В. Рощина // Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. - С. 170-173.

7. Иванова, H.A. Технико-экономические показатели возделывания амаранта на орошаемых землях [Текст] / H.A. Иванова, Ж.В. Рощина // Мелиорация и водное хозяйство. - М., 2006. - № 6. - С. 43-44. (автор - 70%).

Подписано в печать 3.04.2007г. Тираж 100 экз. Заказ J' 138 Типография НГМА 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Рощина, Жанна Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ АМАРАНТА В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Биологические особенности амаранта и требования к условиям произрастания

1.2. Технологические приемы возделывания амаранта на орошаемых землях

1.3. Эффективность возделывания амаранта в условиях орошения

2. ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ, ПОЧ-ВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Обоснование направления исследований на основе функционально-стоимостного анализа

2.2. Программа и методика выполнения работ

2.3. Почвенно-климатическая характеристика места проведения полевых исследований

3. ВОЗДЕЛЫВАНИЕ АМАРАНТА В ЧИСТОМ И СМЕШАННОМ ПОСЕВАХ В ЗВЕНЕ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТА

3.1. Агротехнические приемы возделывания амаранта в чистом и смешанном посевах на орошаемых землях

3.2. Влияние предшествующей культуры на пищевой и водный режимы почвы

3.3. Режим орошения амаранта в чистом и смешанном посевах в звене орошаемого севооборота

3.4. Рост, развитие и продуктивность амаранта в чистом и смешанном посевах в звене орошаемого севооборота

3.5. Продуктивность амаранта в чистом и смешанном посевах от уровня водообеспеченности и минерального питания

3.6. Влияние возделывания амаранта в чистом и смешанном посевах в звене орошаемого севооборота на почвенное плодородие

4. СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ АМАРАНТА В ЧИСТОМ И СМЕШАННОМ ПОСЕВАХ, ЕГО СТРУКТУРА, РАСХОД ВЛАГИ НА ЕДИНИЦУ ПРОДУКЦИИ

4.1. Суммарное водопотребление, структура, расход влаги на единицу зеленой массы кормосмеси и семян амаранта

4.2. Биоклиматические коэффициенты амаранта в чистом и смешанном посевах в условиях орошения

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ АМАРАНТА В ЧИСТОМ И СМЕШАННОМ ПОСЕВАХ В ЗВЕНЕ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТА

5.1. Технико-экономические показатели возделывания амаранта в чистом и смешанном посевах при орошении

5.2. Биоэнергетическая оценка эффективности возделывания амаранта в чистом и смешанном посевах на орошаемых землях ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Возделывание амаранта в звене орошаемого севооборота на обыкновенных черноземах Ростовской области"

Актуальность работы. В настоящее время одним из приоритетных направлений развития народного хозяйства является животноводство, которое во многом зависит от уровня производства высококачественных кормов. Поэтому большое значение приобретает организация кормопроизводства на орошаемых землях на основе создания высокопродуктивных агроценозов путем подбора культур и интродукции новых видов, которые наиболее полно используют биоклиматические ресурсы зоны. К таким наиболее перспективным растениям универсального использования относится амарант, благодаря высокому содержанию белка, сбалансированного по незаменимым аминокислотам, а также содержанию биологически активных веществ, пектина и масел.

Замечательное свойство амаранта заключается еще и в том, что введение его в рацион животных и птицы повышает коэффициент использования малоценных белков злаковых и других культур в 1,5-2 раза. Такие наблюдения были проведены учеными США, Мексики и в нашей стране в Северной Осетии при откорме свиней, крупного рогатого скота и птицы. В результате установлено, что среднесуточные привесы возрастают до 2 раз при введении в рацион 15-20 % кормов из амаранта. Следует также отметить, что большинство видов амаранта высокопитательные и охотно поедаются животными.

Все эти качества амаранта в сочетании с высокой продуктивностью в условиях орошения вызывают огромный интерес в кормопроизводстве и способствуют распространению этой культуры, которое сдерживается из-за недостаточной изученности зональных технологий возделывания в орошаемых севооборотах и отсутствия семенной базы.