774.влияние режимов капельного орошения на повышение эффективности возделывания капусты в условиях

<fl~33$3G

На правах рукописи

е м Умецкий Сергей Викторович

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

КАПУСТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2004

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Работа выполнена в Волгоградском комплексном отделе Всероссийского научно-исследовательского института

гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

Научный руководитель: • доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Бородычев Виктор Владимирович

Официальные оппоненты: - академик РАСХН, доктор сельско хозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Пантелеевич

- кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Морковин Валерий Тимофеевич

Ведущая организация: Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий г. Волгоград

Защита состоится <l^.fa> $'h^.?<f.//r.\2p04 г. в 10 часов на заседании дис сертационного совета Д 220$61.OS/при Федеральном государственном o6pa5'.v. тельном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский rev дарственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. С-Ф: тов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратсчсь •. ГАУ».

Автореферат разослан <P...f7.v> <^£*£?^{?г/&.--Гс...2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета \Ajj^ Н.А. Пронько


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. По своим почвенно-климатическим условиям Нижнее Поволжье относится к числу регионов, где важнейшим стабилизирующим фактором сельского хозяйства является мелиорация. Однако в настоящее время развитие мелиорации в нашей стране происходит в сложных экономических, социальных и экологических условиях. В связи с этим особую актуальность и большое производственное значение имеют вопросы разработки экологически безопасных, ресурсосберегающих и экономически выгодных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях.

Несмотря на сложную экономическую ситуацию, сложившуюся в АПК Российской Федерации, мелиоративная отрасль Волгоградской области сохранена и работает достаточно эффективно. Для повышения ее отдачи в регионе большое внимание уделяют разработке и внедрению экономичных и экологически безопасных режимов и технологий полива сельскохозяйственных культур. Перспективным способом полива в овощеводстве, где применяются большие оросительные нормы, является капельное орошение. Этот способ позволяет поддерживать в почве оптимальный водно-воздушный режим без поверхностного и глубинного сбросов оросительной воды, обеспечивает экономически оправданные урожаи сельскохозяйственных культур.

Отсутствие для условий Нижнего Поволжья технологии капельного орошения капусты, в том числе для зимнего хранения, определило необходимость постановки наших исследований, направленных на разработку и освоение режимов орошения и доз внесения минерального удобрений, обеспечивающих получение планируемых урожаев кочанов капусты на уровне 80, 100, 120 т/га.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с НТП РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство» (1996-2000 гг.) и ГНТП «Перспективные процессы производства сельскохозяйственной продукции» Миннауки РФ (1999-2000 гг.).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - повышение эффективности возделывания капусты при капельном орошении, обеспечивающем при поддержании необходимого водного и питательного режимов получение урожайности 80... 120 т/га экологически безопасной продукции.

В соответствии с поставленной целью программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

- выполнить анализ современного состояния и перспектив развития капельного орошения овощных культур в Российской Федерации: _ .. < — ~ I


4

- разработать основные параметры режимов капельного орошения капусты, обеспечивающие поддержание влажности активного слоя почвы для получения раз-личных уровней урожайности кочанов;

- установить закономерности формирования водного режима почвы и водопо-требления посевов капусты при капельном орошении в различные по условиям увлажнения атмосферными осадками годы;

- дать оценку влияния капельного орошения на основные показатели роста, развития и продуктивности посевов капусты в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания;

- установить числовые величины и динамику биоклиматических коэффициентов испарения по межфазным периодам капусты;

- дать экономическую оценку получения различных уровней товарной продукции капусты при капельном орошении.

Объект исследований. Диссертационная работа основана на полевых и лабораторных исследованиях, выполненных в Волгоградском комплексном отделе ГНУ ВНИИГиМ и производственных условиях фермерского хозяйства «Садко» Дубов-ского района Волгоградской области в 1999 - 2003 гг.

Научная новизна. Впервые теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность эффективного возделывания капусты для зимнего хранения при капельном орошении в условиях Нижнего Поволжья. На основании многолетних исследований, выполненных в многофакторных опытах, разработана технология капельного орошения капусты, установлены особенности водопотребления культуры в зависимости от водообеспеченности и уровня минерального питания. Новизна полученных результатов исследований подтверждена положительными решениями ВНИИГПЭ о выдаче патентов Российской Федерации по заявкам №2001133254/13 (от 06.12.2001 г.) и 2002100768 (от 08.01. 2002 г.).

Практическая значимость работы состоит в разработке и практической реализации режима капельного орошения капусты, позволяющей получать 80... 120 т/га кочанов при экономном использовании оросительной воды - всего 30% по сравнению с дождеванием. Производству рекомендована технология капельного орошения капусты, включающая нормы и режимы поливов, дозы внесения минеральных удобрений. Полученные результаты исследований могут быть использованы проектными и производственными организациями при строительстве и эксплуатации гидромелиоративных систем нового поколения.

Основные положения, выносимые на защиту: - дифференцированные режимы орошения и нормы удобрений капусты, обеспечи

вающие в условиях капельного орошения формирование 80... 120 т/га кочанов;


5

-закономерности водопотребления капусты при капельном орошении в зависимости от уровня предполивной влажности почвы, минерального питания и напряженности метеорологических факторов;

-комплексная оценка основных урожаеобразующих факторов орошаемого посева - параметров технологии капельного орошения капусты.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по технологии капельного орошения капусты на орошаемых землях фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области подтвердила возможность получения урожая кочанов для зимнего хранения на уровне 120 т/га.

Рекомендации по ресурсосберегающей технологии возделывания капусты при капельном орошении рассмотрены и одобрены на НТС Управления мелиорации и водохозяйственного строительства Комитета по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области и предложены к внедрению в хозяйствах области независимо от форм собственности.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов Волгоградской ГСХА (1998-2003 гг.), па научно-практической конференции «Природообустройство сельскохозяйственных предприятий» (МГУП, Москва, 24-27 апреля 2001 г.), Всероссийском совещании «Проблемы мелиорации и орошаемого земледелия юга России (Ростов - на - Дону, 15-16 июня 2001 г.), международных научно-практических конференциях «Проблемы научного обеспечения, экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях» (посвященная 100-летию со дня рождения М.Н. Багрова, ВГСХА, Волгоград, 2001 г.), «Агролесомелиорация в XXI веке: проблемы, пути их решения, перспективы» (посвященная 70-летию ВНИИАЛМИ, Волгоград, 24-27 сентября 2001 г.), «Экологические проблемы мелиорации» (посвященная 115-летию со дня рождения А.Н. Костякова, Москва, 27-28 марта 2002 г.), «Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 12-14 марта 2002 г.), «Мелиорация в XXI веке» (посвященная 35-летию ВНИИОЗ, Волгоград, 5-6 сентября 2002 г.), на областном семинаре по вопросам внедрения технологии капельного орошения в \'словиях фермерских хозяйств (Волгоградская обл., Дубовский район, КХ «Садко», июль 2002 г.), на международной научно-практической конференции «Проблемы агропромышленного комплекса» (посвященная 60-летию Победы под Сталинградом, Волгоград. 2003 г.).


6

Полевые и лабораторные исследования ежегодно апробировались методическими комиссиями ГПУ ВНИИГиМ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, получено 2 положительных решения на выдачу патентов РФ на изобретения №2001133254/13 (от 06.12.01г.) и № 2002100768 (от 08.01. 2002 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 179 страницах компьютерного текста, содержит 39 рисунков, 37 таблиц, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Библиография включает 199 наименований, в том числе 46 иностранных авторов.

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

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам Волгоградского отдела ГНУ ВНИИГиМ к. т. и Конторовичу И.И. и к. с.-х. наук Майеру А.В., а также главе крестьянского фермерского хозяйства «Садко» Гуренко В.М. за помощь в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, приведена общая характеристика работы, сформулированы цель, задачи и защищаемые положения.

В первой главе на основе подробного анализа многочисленных литературных источников освещены проблемы и перспективы возделывания капусты на орошаемых землях Нижнего Поволжья и других регионов.

По данным Б.Б. Шумакова, И.П. Кружилина, Н.А. Мосиенко, М.С. Григорова, А.И. Голованова, Е.В. Кузнецова, О.Е. Ясониди, Г.А. Сенчукова, Г.В. Ольгаренко, В.В. Бородычева, Е.А. Ходякова, Ю.И. Кружилина, Ю.В. Кузнецова и др. возможность гибкого регулирования водного, воздушного и питательного режимов почвы в условиях капельного орошения является важным условием повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Одной из главных задач становится обоснование основных параметров капельного орошения для формирования планируемых урожаев, в том числе кочанов капусты. Поэтому, большое внимание должно уделяться совершенствованию технологии капельного орошения, обеспечивающей при поддержании необходимого водного и питательного режимов получение урожайности 80... 120 т/га товарной продукции кочанов капусты, что и обусловило постановку и проведение наших комплексных исследований.


7

Во второй главе представлена характеристика природных условий, программа и методика проведения исследований.

Экспериментальная часть исследований проводилась в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области в 2000...2002 гг.

Почвы опытного участка светло-каштановые, типичные для региона исследований. Гранулометрический состав почв - тяжело- и среднесуглинистый. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной (от 6,8 в пахотном слое до 7,2 на глубине 1 м). Обеспеченность азотом (37...40 мг/кг сухой почвы) и фосфором (29...45 мг/кг) -низкая, обменным калием в пахотном слое - средняя (95... 105 мг/кг).

Плотность почвы в слое 0...0,5 м - 1,23... 1,34 т/м'5, наименьшая влагоемкость -24,2 % от массы сухой почвы, скважность - 46,0.. .48,1 %.

По совокупности метеорологических показателей в период вегетации капусты 2000 год (328 мм осадков) характеризуется, как влажный, 2001 (115 мм) - сухой, 2002 год (24 мм) - как острозасушливый.

Полевой опыт закладывался по плану полного факторного эксперимента. К изучению были поставлены вопросы формирования водного (фактор А) и пищевого (фактор В) режимов почвы и их комплексное влияние на рост, развитие и продуктивность капусты. Учетная площадь делянок по водному режиму и нормам минеральных удобрений - 200 м2. Повторность четырехкратная. Размещение вариантов -рендомизированное.

В исследованиях использовался сорт капусты Краун F1. В схеме опыта по водному режиму были предусмотрены следующие варианты: Ai - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 70 % НВ в

течение всего вегетационного периода. А2 - поддержание предполивного порога влажности почвы дифференцированно

- 80 % НВ в период от высадки рассады до начала завязывания кочана и 70 % НВ -«завязывание кочана - техническая спелость».

А3 - поддержание предполивной влажности почвы в течение всего вегетационного периода на уровне 80 % НВ.

Aj - поддержание предполивного порога влажности почвы на уровне 90 % НВ в период от высадки рассады до начала завязывания кочана и 80 % НВ - далее до наступления технической спелости.

По питательному режиму посевов капусты было предусмотрено внесение минеральных удобрений нормами, рассчитанными на планируемые урожайности 80, 100, 120 т/га: В| - контроль - без внесения удобрений; В2 - N120P75K100 - планируемая урожайность 80 т/га кочанов капусты; В3 - NIMPWKISO - планируемая урожайность 100 т/га; В4 - N ooPiosK oo - планируемая урожайность 120 т/га.


8

Исследования проводились согласно утвержденным методикам и рекомендациям. Экономический анализ возделывания капусты на капельном орошении выполнен в соответствии с требованиями методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов (М.: Экономика.- 2000 г.).

В третьей главе представлена характеристика поливных режимов, отражены результаты исследований по влиянию водного режима почвы на динамику роста и развития капусты, приведены показатели фотосинтетической деятельности посева, изучены закономерности формирования урожая в связи с основными факторами жизни и деятельности растений.

Анализ результатов полевого эксперимента свидетельствует о том, что влажность почвы во все годы исследований поддерживалась в пределах, установленных схемой опыта (рис. 1). Отклонение порога предполивной влажности почвы в ту или иную сторону не превышало 1...2 %.

Исследования показали, что формирование поливного режима капусты зависит, в основном, от количества и распределения выпадающих атмосферных осадков и уровня предполивной влажности почвы.

Предполивной уровень влажности почвы 70-70% НВ в условиях капельного орошения обеспечивается проведением 7 (во влажные годы)... 17 (в сухие) поливами оросительной нормой 1400...3400 м7га. Повышение уровня предполивной влажности почвы до 80 % НВ в период до начала фазы завивания кочана потребовало увеличения числа поливов до 9.. .23 с оросительной нормой 1500...3700 м3/га. Поддержание порога предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ в течение всего вегетационного периода связано с проведением 13...22 поливов, с общим расходом поливной воды за вегетацию от 1820 до 3080 м3/га. Наибольшее число поливов -21...46 в опыте потребовалось провести на варианте, где предполивная влажность почвы поддерживалась по схеме 90-80 % НВ.

Наблюдениями в 2000...2002 гг. установлено статистически достоверное влияние водного режима почвы на рост, развитие и продуктивность капусты белокочанной (рис. 2). Существенное влияние орошение оказывает на формирование корневой системы капусты белокочанной. Большая часть корневой системы капусты располагается в слое 0...0,5 м. В среднем за годы исследований в горизонте 0...0.5 м было отмыто 1,78...3,27 т/га или 81,1...99,0 % от общей массы корней посева. Повышение предполивной влажности почвы от 70-70 до 90-80 % НВ способствует постепенному увеличению массы сухих корней в слое 0...0,5 м на 0,92... 1,10 т/га. Улучшение пищевого режима почв путем внесения минеральных удобрений нормой NICUPIOSK-JOO

повышало массу сухих корней, отмытых в слое О...0,5 м на 0,76 т/га в сравнении с вариантом, где минеральные удобрения не вносились.


9

90-80 % НВ

g •

имишрш U

• ч<»

1 NO

• ТО

•СО

5 0

• 4 0

- за

>о

-1 I 1

!«,„> &-:g. I m U J > У " Г ~

M V V . i " • -

Рис. i. Динамика влажности почвы на посевах капчсты. 2002 гол


ID

1 - 70-70 %HB; 2-xO-70%HB: 3 - NO-KO'<•, HB: 4 -Ч0-Х(!%НВ;

•ft: — сухая оиомасса —

суточные приросты

площадь листьев пролуктшшость (Кносшггсза

Рис. 2. Показатели фотосинтетической деятельности капусты по вариантам увлажнения. Норма внесения минеральных удобрений N^PUVKH,,,, -2002 год


и Увеличение предполивной влажности почвы до уровня 90-80 % НВ на 19,6...26,6

% повышало максимальную площадь листьев, на 4,1...8,6 % возрастала продуктивность фотосинтеза, на 29,7...32,8 % увеличивались суточные приросты органической массы посева капусты (табл. 1).

Наибольшая урожайность в опыте - 125,5... 131,5 т/га - получена на варианте, где в сочетании с высоким уровнем предполивной влажности почвы 90-80 % НВ вносились минеральные удобрения нормой N200P105K200- Прибавка урожая по водному режиму почвы (в сравнении с вариантом, где влажность почвы поддерживштась на уровне 70 % НВ) составила 29,8 %. Прибавка урожая по пищевому режиму (в сравнении с вариантом, где минеральные удобрения не вносились) достигала 195,1 %. На вариантах, где минеральные удобрения не вносились, а предполивная влажность почвы поддерживалась на уровне 70-70 % НВ, урожайность капусты не превышала 32,3...43,2 т/га.

Таким образом, водный и питательный режим почвы в условиях капельного орошения оказывают определяющее влияние на количество получаемой продукции капусты белокочанной. На основании статистического анализа комплексного влияния водного и пищевого режимов почвы на продуктивность посевов капусты установлена регрессионная зависимость, выраженная полиномом второй степени и имеющую высокую степень надежности:

Y( = -283,3+0,13175x+0,00G05x2+0,20114-J-0.00003-J2

где £ — суммарная норма минеральных удобрений, кг д.в./га J — осредненная оросительная норма, м3/га У, — урожайность, т/га.

Высокое значение коэффициента корреляции между регулируемыми факторами и урожайностью (R2=0,95) объясняет существенную изменчивость последней под влиянием минеральных удобрений и оросительных мелиорации.

В четвертой главе представлены результаты исследований по изучению закономерностей суммарного водопотребления посевами капусты, рассчитаны температурные коэффициенты эвапотранспирации для природных условий Волго-Донского междуречья, получена зависимость, связывающая показатели эффективности расходования воды на формирование урожая с количественными характеристиками водного и пищевого режимов почвы.

В засушливых условиях региона исследований основной статьей водного баланса поля капусты является оросительная норма (табл. 2). Доля оросительной волы в общих затратах влаги на формирование урожая изменялась от 36,7...48,2 % во


Основные показатели продуктивности капусты в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания (среднее за 2000...2002 гг.)

Таблица

В зависимости от водного режима почвы В зависимости от уровня минерального питания

i к 1 5. 0 х *= 1) 2 I 1 £ X

»г (X О.

8 = 3 5

S I „ 3 § s

S I S 5 5 is s 2 « 5 § Й | S С S 2

Ai g-*

и

ДУ„ на каждом агрофоне

т/га Н =

%

>. о

z о.

« 5 ' § 5 О. О-О 4> X =

ge

ДУ, на каждом фоне режима

орошения

т/га % • • •

Без удобрений

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

19,4 22,3 22,2 23,8

3,83 3,97 4,14 4,16

43 51 53 57

32,3 38,3 40,3 43,2

6,0 8,0 11,0

18,7 24,8 34,0

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

Без удобрений N120P75K100 N160P90K150 ^20оР|05К-20О

32,3 75,4 88,0 98,2

43,1 55,7 65.9

133,4 172,4 204,0

N120P75K100

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

29,6 30,9 31,9 33,8

5,42 5,53 5,61 5,54

100 106 109 114

75,4 80,0 82,6 86,1

4,6 7,2 10,7

6,1 9,5 14,2

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

Без удобрений N120P75K100 N I 6 Q P 9 0 ^ I 5 0

N200P105К200

38,3 80,0 100,7 121,9

41,7 62,4 83,6

108,9 162,9 218,3

Ni6oP<X)K|50

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

32,9 37,0 38,3. 40,4

5,83 5,94 5,98 5,93

116 133 138 145

88,0 100,7 104,3 109,9

12,7 16,3 21,9

14,4 18,6 24,9

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

Без удобрений N120P75K100 NluoPgo 1*450 N20oP|05^2OO

40,3 82,6 104,3 123,7

42,3 64,0 83,4

105,0 158,8 206,9

N ooPiosK' 2001 Ю5Л-2О0

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

36,1 43,7 44,3 45,7

5,86 6,05 6,Ю 6,10

129 161 163 169

98,2 121,9 123,7 127,5

23,7 25,4 29,3

24,1 25,9 '29_j8

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

Без удобрений N120P75K100 N160P90K150

43,2 86,1 109,9 127,5

42,9 66,7. 84,3

99,3 154,4 195,1

HGP03, для вариантов по водному режиму почвы 2000 г-1,24-2001 г - 1,20; 2002 г - 1,19 т/га

HCPos, т, для вариантов 2000 г- 1,31; 2001 г - 1

по пищевому ,22; 2002 г - 1

режиму 10 т/га

Примечание: HCP0j, т, для частных средних - 4,84, для взаимодействия факторов - 2,38


13

Таблица2 Характеристика водного режима посевов капусты по вариантам опыта

Уро

вень

пре

дпол

ив

ной

влаж

ност

и по

чвы

, % Н

В

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

Сум

марн

ое

водо

потр

ебле

ние,

м'

/га

4120 4320 4530 4710

Оср

едне

ниая

ор

осит

ельн

ая н

орма

, м'

/га

2530 2760 3080 3290

Использование влаги, %

поливов

2000 год, влажный

36,7 37,5 43,5 48,2

2001...2002 гг., сухие

66,0...78,7 69,5.-81,5 72,4... 85,1 73,8...85,2

почвы осадков

среднее за годы исследований

12,1 11,1 7,9 7,0

26,5 25,2 24,1 23,1

Коэ

ффиц

иент

вод

опо

треб

лени

я, м

'/т

-

42,0 • 35,4

36,7; 37,0

влажный 2000 год до 78,7...85,2% в сухие годы. Повышение уровня предполивной влажности почвы статистически достоверно увеличивает оросительную норму и ее долю в водном балансе. Увеличение с 70-70 до 90-80 ,%НВ порога предполивной влажности почвы повышало долю поливной воды в общих затратах на 6,5... 11,5%.

Доля естественных осадков и использованных запасов почвенной влаги в водном балансе изменяется в обратном оросительной норме порядке.

Исследованиями установлено существенное влияние уровня предполивной влажности почвы на величину эвапотранспирации посевами капусты. Получено уравнение, описывающее динамику изменения суммарного водопотребления в зависимости от водообеспеченности посевов и норм внесения минеральных удобрений:

ЕТСгор^ 3338+0,61806^+0,18255-J+0,00002-J2

где ЕТсгор - суммарное водопотребление, м"7га Сила корреляционной связи полученной зависимости характеризуется как сред

няя (R2=0,64), что объясняется существенным влиянием на величину суммарного испарения влаги посевами капусты третьего фактора - погодных условий. Так, на варианте с умеренным поливным режимом 80-70 % НВ самое низкое значение суммарного водопотребления 4000 м3/га наблюдалось во влажном 2000 году, а самое высокое - 4540 м7га - в наиболее сухом 2002 году. Такие же закономерности наблюдались на всех остальных вариантах поливного режима растений. . . . . . .

Полученная с учетом влияния метеорологических условий вегетационного периода зависимость суммарного водопотребления от уровня водообеспеченности характеризуется высокой степенью надежности (R:=0,88):


14

ETcrop = 4156-16,547-Kgf0,055-J-2J5,816- Kgl2-0,0365 KsrJ+0,00005-J2

где Kg, — гидротермический коэффициент вегетационного периода В течение вегетационного периода для капусты характерен одновершинный ход

кривой водопотребления, который наиболее полно согласуется с динамикой накопления органической массы посевами. Наибольшие значения суточного водопотребления капусты отмечены в период завязывания кочана. Однако, существенная изменчивость величины суточного водопотребления в связи с колебаниями метеоусловий в период вегетации (корреляционная надежность связи среднесуточного водопотребления с периодом развития капусты не превышает R2=0,72...0,78) позволяет использовать этот показатель для прогноза водного режима с известными ограничениями. Для повышения надежности прогноза водного режима почвы под посевами капусты следует использовать биоклиматические коэффициенты, позволяющие учесть влияние на процесс испарения погодных условий периода. Корреляция величины биоклиматических коэффициентов в зависимости от периода ее развития составляет И^О^.-.О^б.

Исследованиями были уточнены значения температурных коэффициентов испарения капусты, возделываемой при капельном орошении, в почвенно-климатических условиях Волго-Донского междуречья. Наибольшие значения биоклиматических коэффициентов (0,22...0,27 мм/°С) характерны для периода завязывания - интенсивного роста кочана. Получены регрессионные зависимости динамики биоклиматических коэффициентов во взаимосвязи с накопленной суммой активных температур (рис. 3):

bi = -lE-Q7-t2+0,0003-t+0,Ol8 70-70 %НВ hi = -lE-07-t7+0,0003 •/+0,023 80- 70%НВ Ы = -lE-07-t*+0,0003-t+0,028 80-80 % НВ Ь, = -lE-07-t2+0,0003-t+0,027 90-80 % НВ где t - сумма активных температур, накопленная посевами капусты с момента

высадки рассады, °С; bj — величина биоклиматических коэффициентов, мм/°С

Уравнения позволяют определить величину температурных коэффициентов испарения в любой период развития растений в зависимости от поддержания уровня предполивной влажности почвы.

Важным критерием оценки эффективности поддержания того или иного режима влажности почвы является коэффициент водопотребления культуры.


15

2400 Накопленная сумма активных чеммератур, С

I рафик изменения бноклималических коэффициентов испарения кануоы к сняли с накопленной суммой ангинных 'ceMiieparyp '

3000

2500

^2000

| 1500

Г°° 500

......

ЮООн

/

и '

У /

У У

J i f ) " 1 i n m ••"•• 1/1 ""^

У /

*

}-сре - - Л С 1

днемн< нее

О 20 40 60 80 100 120 период Pi 20.VI., с> i.

Динамика накопления сумм акч иииых lewnepa iyp ча период Heietauint кан\с1ы

Рис. 3. Динамика изменения биоклиматических коэффициентов испарения капусты в течение вегетационного периода но вариантам опыта


16

Исследованиями установлено существенное влияние режима орошения и уровня минерального питания на величину затрат воды, отнесенную к уровню формируемой продуктивности посевами капусты. Экспериментальные данные аппроксимированы полиномом второГг степени (рис. 4); зависимость имеет высокую степень надежности (R2=0,92):

К,гГ = 361-0,3193x-0J624-J+0,0002-?+0,00002-{-J+0,00003-J2

где Kj.7 — величина коэффициента водопотребления

G3 60

Рис. 4. График зависимости коэффициента водопотребления капусты от уровня водообеспеченности и норм внесения минеральных удобрений

Как видно из рисунка 4 наименьшие затраты воды на формирование урожая кочанов капусты сложились на варианте, где влажность почвы поддерживалась на уровне 80-70 % НВ.

Величина коэффициента водопотребления при поддержании такого уровня влажности почвы в сочетании с внесением NiooPios^oo составила, в среднем. 35,4 м7т. Самые высокие значения коэффициента водопотребления - 103,8... 131,0 м7т -соответствуют варианту, где прелполивная влажность почвы поддерживалась на уровне 70-70 % НВ, а минеральные удобрения не вносились.


17

В пятой главе приведена оценка экономической эффективности изучаемых вариантов, обоснованы параметры водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожаев капусты, возделываемой на. капельном орошении.

Анализ показателей экономической эффективности был проведен с учетом затрат на приобретение и монтаж системы капельного орошения. Все расчеты выполнены в ценах, сложившихся на 1.10.2003 года.

Оценка экономической эффективности вариантов проводилась по следующим основным показателям:

-накопленное сальдо (накопленный эффект), определяемое как сумма притоков и оттоков денежных средств за весь предшествующий период.

-индекс доходности затрат, определяемый как отношение суммы денежных притоков (накопленных поступлений) к сумме денежных оттоков (накопленным платежам).

-срок окупаемости - продолжительность периода от начального момента до момента окупаемости.

По данным проведенных исследований аппроксимировано уравнение, отражающее изменение величины накопленного эффекта в зависимости от уровня водообес-печенности и доз внесения минеральных удобрений:

3ll = 995400+32,0947-t+638,4772-J+0,1763x2+0,n38-Z-J-0,I052-f где Эн — накопленный экономический эффект, руб./га. Существуют различные критерии, позволяющие оценить эффективность возде

лывания сельскохозяйственных культур. В нашем случае для обоснования водного режима почвы в качестве критериев приняты: максимум урожайности и накопленного экономического эффекта, минимум затрат воды на формирование урожая.

Регрессионные зависимости урожайности: Y, = -283,3±0,13175-{+0,00005-<?+0,20114-J-0,00003-J2

коэффициента водопотребления: Кнт = 361-0,3193-i-0,1624'J+0,0002'^+0,00002-i-J+0,00003-f накопленного экономического эффекта: 3ll = 995400±32,0947-{+638,4772-J+0,1763-{2+0,n38-{-J-0,1052-J2

были решены для различных уровней планируемых урожайностей - £NPK=0 (без удобрений), 2NPK=295 (планируемая урожайность 80 т/га), SNPK=400 (100 т/га), SNPK=505 (120 т/га).

В графическом виде полученная система уравнений представлена на рисунке 5. Максимальный экономический эффект и наибольшая урожайность, формируются при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80 %НВ. Наименьшие затраты воды на формирование единицы продукции обеспечиваются при поддержании предполивного порога влажности почвы на уровне 80-70 %НВ.


18

I

250000

200000

150000

100000

50000

0

-50000

1 i i

, . . • j j

2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300

Осредненная оросительная норма, и/га

, £ = 0 £= 295 кг д.нУга

140

н эип

• &

V .4

^ 3 к

J5 1 С -

р-У

120

inn

80

60

40

20 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300

Осредиеннзя оросительная норма,

, £= 505 кг д.вУга £=400 кгд.н./га

140

120

100

SO

60

40

2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300

Осредненная оросительная норма, w/ra

70-70% Н В 80-70% НН 80-80% НН 90-80% НН

Рис. 5. Зависимость урожайности, коэффициента водопотребления и накопленного экономического эффекта от водообеспечения


19

По реальным данным проведенных исследований получены pei-рессионные зависимости, позволяющие определить нормы минеральных удобрений, необходимых для формирования планируемых урожаев кочанов капусты (R"=0,96...0,98):

DN = 0,0255-yi2-2,5602-yi+180

DP = 0,0064'y?-0,4977-yj+73 DK = 0,0200-yk

2-l,4943-yk+93 где уь yj, Ук~ уровень планируемой урожайности капусты, т/га DN, Dp, DK - норма внесения минеральных удобрений, соответственно, азота,

фосфора и калия, кг д.в./га. Уравнения справедливы для почвенно-климатических условий Волго-Донского

междуречья при низкой обеспеченности почв азотом и подвижным фосфором и средней - обменным калием при планировании урожайности кочанов капусты в пределах 80... 120 т/га. Исходя из условия yj—yj—yk и решая уравнение для планируемых уровней урожайности 80, 100 и 120 т/га получаем необходимые нормы внесения минеральных удобрений, соответственно N120P75K100, NISQPSOK^O, N200P105K200.

Возделывание капусты белокочанной на капельном орошении экономически выгодно. Реализация режимов капельного орошения и норм внесения минеральных удобрений на планируемую урожайность 80 т/га кочанов капусты характеризуется индексом доходности затрат 1,44... 1,59; 100 т /га- 1,82...2,00; 120 т/га-2,25...2,29. Срок окупаемости с учетом капвложений на приобретение и монтаж системы капельного орошения - 1 год.

ВЫВОДЫ

1. В почвенно-климатических условиях Волго-Донского междуречья капельное орошение позволяет без риска возделывать капусту белокочанную, в том числе сорта, предназначенные для зимнего хранения.

2. При установлении оптимального водного и пищевого режимов почвы в условиях капельного орошения можно получать запланированную урожайность кочанов капусты на уровне 80... 120 т/га.

Урожайность 80 т/га капусты обеспечивается при внесении минеральных удобрений нормой NnoP75Kioo в сочетании с поддержанием влажности активного слоя почвы не ниже 70-70, 80-70, 80-80, 90-80 % НВ.

Урожайность капусты 100 и 120 т/га обеспечивается при поддержании порога пред-поливной апажности почвы на уровне 80-70, 80-80, 90-80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений нормами, соответственно, N^PgoK-i» и N ooPiosK oo-


20

3. Наибольшая урожайность кочанов капусты (127,5 т/га) и максимальный экономический эффект (215371 руб./га) обеспечивается при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 90-80 %НВ.

При этом наиболее экономно на формирование урожая вода расходуется при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 80-70 %НВ (35,4 м3/т).

4. Величина эвапотранспирации посевами капусты на участке капельного орошения при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 80-70 % НВ изменяется в пределах 4000. ..4540 м7га, а доля оросительной воды от 37,5 % во влажный до 81,5 % в сухие годы.

При поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80 % НВ суммарное водопотребление составляет 4360...4930 м7га, доля оросительной воды изменяется в пределах 48,2...85,2 %.

5: Среднесуточный расход воды в различные периоды развития растений капусты изменяется от 15...20 до 50...55 м7га, достигая максимума в период завязывания - интенсивного роста кочана.

6. Поддержание предполивного уровня влажности почвы 80-70 % НВ обеспечивается проведением 5... 15 поливов нормами 140 м3/га в период «высадка рассады - завязывание кочана» и 4...9 поливами по 200 м7га в период «завязывание кочана - техническая спелость». Поливная норма 140 м7га обеспечивается работой системы капельного орошения в течение 5 часов, 200 м7га- в течение 7 часов бесперебойного полива.

, 7. Поддержание предполивной влажности почвы на уровне 90-80 % НВ связано с проведением 12...32 поливов нормой 70 м7га в период от высадки рассады до завязывания кочана; 9... 14 поливов нормой 140 м7га в период «завязывание кочана -техническая спелость». Поливную норму 70 м7га система обеспечивает в течение 2,5 часов бесперебойной работы.

8. Коррекцию поливного режима капусты в реальные годы следует проводить по биоклиматическим коэффициентам. Исследованиями установлены зависимости, позволяющие с высокой степенью надежности определять величину биоклиматических коэффициентов водопотребления для любого периода развития растений. Квадрат коэффициента корреляции полученных аппроксимаций составляет 0,92... 0,96.

9. Выращивание капусты на капельном орошении экономически целесообразно при планировании уровня урожайности 80... 120 т/га. Индекс доходности затрат при реализации режимов орошения и минерааьного питания для получения 80 т/га кочанов капусты составляет 1,44... i ,59; 100 т/га кочанов капусты - 1.82...2,00; 120 т/га кочанов капусты - 2,25...2,29.


21

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Планируемая урожайность 80... 120 т/га кочанов капусты обеспечивается при поддержании предполивного уровня влажности почвы 80-70...90-80 %НВ. Максимальная урожайность и наивысший экономический эффект достигается при поддержании предполивного порога влажности на уровне 90-80 %НВ. В условиях дефицита водных ресурсов предполивную влажность почвы следует снижать до уровня 80-70 %НВ, чем обеспечивается наиболее экономное расходование воды на формирование урожая.

2. Для поддержания предполивного уровня влажности почвы 80-70 %НВ в условиях капельного орошения требуется проведение 5... 15 поливов нормой 140 м3/га в период «высадка рассады - завязывание кочана» и 4...9 поливов нормой 200 м3/га в период «завязывание кочана - техническая спелость».

Для поддержания порога предполивной влажности почвы на уровне 90-80 %НВ необходимо планировать проведение 12...32 поливов нормой 70 м7га до наступления фазы завязывания кочана и 9... 14 поливов нормой 140 м3/га в период «завязывание кочана - техническая спелость».

3. При планировании урожайности капусты 80 т/га в условиях капельного орошения следует вносить 120 кг д.в./га азота, 75 кг д.вУга фосфора, 100 кг д.вУга калия. При планировании урожайности 100 и 120 т/га кочанов капусты норму внесения минеральных удобрений следует повышать до NIMP^KISO и N200P105K200 соответственно.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Умецкий СВ., Вершинина Н.И. Проблемы применения мировых технологий в

сельском хозяйстве Волгоградской области (применение капельной системы орошения и фертигации) // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1999, №11,-С. 5-7.

2. Колганов А.В., Бородычев В.В., Конторович И.И., Умецкий СВ. Мелиорация в Волгоградской области.- М.: ГУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2001. - 56 с.

3. Колганов А.В., Бородычев В.В., Умецкий СВ., Кузнецов Ю.В. Современное состояние орошаемого земледелия в Волгоградской области // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия / Сб. науч. трудов ГНУ ЮжНИИГиМ, Вып. 32-33. - Новочеркасск, 2001. - С 300-303.

4. Умецкий СВ., Кузнецов Ю.В., Павлов СВ. Повышение эффективности мелиорации в системе адаптивно ландшафтного земледелия // Вопросы мелиорации, № 1 -2.- ЦНТИ «Мелиоводинформ». - М., 2001. - С. 45-54.

5. Умецкий СВ., Майер А.В., Ракутин В.М. Водосберегаюшие режимы орошения в системе адаптивно-ландшафтного земледелия // Агролесомелиорация: проблемы,


22

пути их решения, перспективы / Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию ВНИИАЛМИ (24-27 сентября 2001 г.) - Волгоград, 2001.-С. 77-79.

6. Умсцкий СВ., Бородычев В.В. Новые технологии орошения // Проблемы научного обеспечения экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях / Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора М.Н. Багрова. - Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2001. - С. 90-91.

7. Бородычев В.В., Умецкий СВ. Эффективность орошения в системе адаптивно-ландшафтного земледелия // Проблемы социально-экономического развития аридных территорий России. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2001. - С. 234-236.

8. Бородычев В.В., Ракутин В.М., Умецкий СВ. Роль фермерских хозяйств в повышении эффективности сельскохозяйственного производства Волгоградской области // Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства / Материалы международной научно-практической конференции. - Пенза: Изд-во ПГСХА, 2002. - С 214-216.

9. Умецкий СВ. Технология капельного орошения поздней капусты // Экологические проблемы мелиорации / Материалы международной конференции «Костя-ковские чтения». - М: Изд-во ВНИИГиМ, 2002. - С. 309-310.

10. Умецкий СВ., Бородычев В.В. Капельное орошение капусты // Экологические и социально-гигиенические аспекты среды обитания человека / Материалы республиканской научной конференции. - Рязань, 2003. - С. 225-229.

11. Бородычев В.В., Умецкий СВ., Гуренко В.М. Капельное орошение - гарант устойчивого производства капусты //Проблемы агропромышленного комплекса / Материалы научно-практической конференции, посвященной 60-летию Победы под Сталинградом. -Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2003. - С. 61-63.

12. Бородычев В.В., Гуренко В.М., Умецкий СВ. Ресурсосберегающие технологии орошения в условиях дефицита водных ресурсов // Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч.-техн. конф. посвящ. 70-летига акад. Б.Б. Шумакова. - Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2003. - С. 80-84.

13. Умецкий СМ. Эффективность капельного орошения капусты // Мелиорация и чодное хозяйство.- 2003, № 4. - С 11-12.

14. Умецкий СВ. Технология капельного орошения капусты // Вопросы мелиорации. - ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ»,- 2003. № 3-4.- С. 138-142.


15. Умецкий СВ., Гуренко В.М. Экологическое обоснование технологии капельного орошения капусты // Влияние природных и антропогенных факторов на социоэкосистемы / Сб. науч. тр. Рязанского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова, Вып. II. - Рязань, 2003. - С. 124-127.

16. Умецкий СВ., Бородычев В.В., Салдаев A.M., Дементьев А.В. Капельница // Заявка на получение патента РФ по изобретению № 2001133254/13 (035242) от 06.12.2001г.

17. Умецкий СВ., Бородычев В.В., Салдаев A.M., Рожнов СИ. Инъектор для капельного орошения // Заявка на получение патента РФ по изобретению 2002100768(00362) от 08.01.2002 г.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Подписано в печать 26.01.2004 Гарнитура Тайме. Печать Riso.

Усл. печ. л. 1,4.1 Тираж 100 экз. Заказ 0613

Отпечатано с готового оригинал-макета. 410005, Саратов; Пугачевская, 161, офис 320 8 27-26-93


i-:- 29 35


Documents

774.влияние режимов капельного орошения на повышение эффективности возделывания капусты в условиях