Капельное орошение и удобрение картофеля раннего на светло-каштановых почвах нижнего Поволжья (стр. 3 )

Повышение уровня водообеспечения и удобрение картофеля обеспечило рост фотосинтетического потенциала с 1076 тыс. м2дней/га при внесении N40P50K0 и поддержании предполивного порога 80 % НВ с фазы цветения до 1622 тыс. м2 дней/га при внесении N210P200K290 поддержании предполивного порога 80 % НВ с фазы всходов, преимущественно за счет усиления роста листового аппарата. Максимальная площадь листьев картофеля при внесении N210P200K290 поддержании предполивного порога 80 % НВ с фазы всходов достигала 45,2 тыс. м2/га.

Установлено, что для обеспечения урожайности молодых клубней на уровне 23,8-29,9 т/га необходимо создать условия для формирования 38,1-44,7 тыс. м2/га максимальной площади листьев, накопления, в среднем, 1420 тыс. м2 дней/га фотосинтетического потенциала и максимальной активизации фотосинтетической активности растений при накоплении не менее 5,33 г/м2 сухого вещества за сутки (табл. 3-4). Такие показатели роста и фотосинтетической активности картофеля обеспечиваются при внесении удобрений дозой N155P150K180 в сочетании с поддержанием предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы бутонизации, что позволяет сформировать ранний урожай клубней сорта Импала за 53-57 сут. Этим же сочетанием факторов создаются условия для накопления за 72-80 суток 1890 тыс. м2 дней/га фотосинтетического потенциала при средней продуктивности фотосинтеза 4,83 г/м2 и получения 39,9-48,6 т/га зрелых клубней.

Таблица 4 – Урожайность картофеля в ранней культуре

и в фазу полного созревания

В пятой главе «Эффективность возделывания раннего картофеля при капельном орошении» обоснованы условия водообеспечения и минерального питания для производства молодых и зрелых клубней картофеля в ранней культуре, представлены результаты анализа инвестиционной привлекательности проектов возделывания картофеля с использованием систем капельного орошения.

В качестве основных критериев для обоснования условий водообеспечения и удобрения картофеля исследованиями приняты уровень продуктивности и коэффициент водопотребления культуры: Y↑, КЕ = (Е/Y)↓. При прочих равных условиях производство картофеля ориентировали на минимизацию затрат водных ресурсов при изменении урожайности в пределах 10 % от максимального уровня. В качестве функций оптимизации режимов водообеспечения и удобрения картофеля были приняты регрессионные модели продукционного процесса и удельных затрат воды на формирование урожая, разработанные по результатам полевого эксперимента.

При возделывании картофеля на молодые клубни зависимость коэффициента водопотребления от исследуемых в опыте факторов описывается следующим уравнением регрессии (рис. 3): KE=a+b·N+c·N2+d·N3+e·lnη+f·(lnη)2 (1), где KE–коэффициент водопотребления, м3/т; N – показатель, характеризующий уровень минерального питания. Численно этот показатель равен действующему веществу минерального азота, вносимого с удобрениями; η – продолжительность периода поддержания предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ, % от продолжительности вегетационного периода; а следующие коэффициенты - a =1176; b = 0,63; c = -0,01; d = 0,00004; e = -521; f = 65,2 – получены эмпирически в результате обработки экспериментального материала. Зависимость характеризуется статистически значимым корреляционным отношением, равным 0,87.

Форма поверхности отклика, построенной по полученной зависимости, свидетельствует о комплексном влиянии условий водного и минерального питания на эффективность расходования водных ресурсов.

Рисунок 3 – График зависимости коэффициента водопотребления

раннего картофеля от уровня водообеспечения и режима

минерального питания при капельном орошении

Согласно полученных данных коэффициент водопотребления снижается, в среднем, со 155 м3/т при внесении удобрений дозой N40P50K0 и поддержании предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы цветения до 104 м3/т при поддержании предполивного уровня влажности 80 % НВ с фазы бутонизации и внесении N155P150K180 с последующей реставрацией значений до 170 м3/т при внесении N210P200K290 в сочетании с поддержанием предполивного уровня 80 % НВ с фазы всходов (табл. 5).

Уровень продуктивности картофеля при возделывании на молодые клубни варьирует при изменении условий обеспечения водой и элементами минерального питания по следующей зависимости (рис. 4): Y=a+b·N+c·N2+d·N3+e·lnη+f·(lnη)2 (2), где Y – урожайность молодых клубней картофеля, коэффициенты – a = -191,1; b = -0,17; c = 0,0025; d =-8,4·10-6; e = 105,6; f = -13,2. Корреляционное отношение зависимости 0,92.

В результате решения экстремальной задачи при следующих ограничениях: 40<N<210, 35<η<100 и Y=a+b·N+c·N2+d·N3+e·lnη+f·(lnη)2, получено единственное сочетание значений N (150) и η (60 %), при которых урожайность молодых клубней картофеля Y максимальна. Допуская отклонение Y от максимального уровня в пределах 10 %, получим область поверхности отклика со следующими ограничениями: 110<N<190, 40<η<80. Исследования зависимости (1) при наложении таких ограничений показали, что поверхность отклика имеет экстремум при продолжительности периода поддержания предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ не менее 55-60 % от продолжительности вегетационного периода и внесении минерального азота дозой 155 кг д. в./га, рассчитанной на формирование 40 т/га клубней картофеля. При этом форма зависимости характеризует динамичное повышение коэффициента водопотребления картофеля при отклонении от оптимальных режимов водного и минерального питания. Учитывая, что в рамках наложенных ограничений поверхность отклика имеет только один экстремум, следует полагать оптимальными условия водного и минерального питания, при которых он достигается.

Таким образом, формирование наибольшей урожайности молодых клубней картофеля, 23,8-29,9 т/га, при наименьших затратах воды на формирование

Таблица 5 – Эффективность возделывания картофеля при капельном орошении в ранней культуре

Рисунок 4 – График зависимости урожайности молодых клубней

раннего картофеля от уровня водообеспечения и режима

минерального питания при капельном орошении

урожая, 87-113 м3/т, при капельном орошении обеспечивается сочетанием дозы внесения минеральных удобрений N155P150K180 и поддержанием порога предполивной влажности почвы 80 % НВ с начала фазы бутонизации. Исследования показали, что такое же сочетание факторов является оптимальным для формирования 39,9-48,6 т/га зрелых клубней картофеля при расходовании не более 73-90 м3/т воды на формирование урожая.

С точки зрения доходности инвестиционной деятельности выгодно производство раннего картофеля на молодые клубни. Реализация таких проектов при поддержании порога предполивной влажности 80 % НВ с начала фазы бутонизации и внесении минеральных удобрений дозой N155P150K180 обеспечивает получение с 5 га за 3года чистого дисконтированного дохода 2,34 млн. руб. при индексе доходности дисконтированных затрат 1,76 и внутренней норме доходности 97,7%. При возделывании картофеля на зрелые клубни с 5 га за 3 года можно получить не более 1,19 млн. руб. при индексе доходности дисконтированных затрат 1,35 и внутренней норме доходности 55,9 %.

ВЫВОДЫ

1. Использование капельного орошения с применением фертигации при определенных сочетаниях уровней водного и минерального питания позволяет в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья получать до 30 т/га молодых клубней картофеля и до 50 т/га зрелых клубней картофеля.

2. Урожайность молодых клубней картофеля на уровне 20 т/га обеспечивается при внесении удобрений дозой N100P100K70 в сочетании с поддержанием предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы цветения, бутонизации или с момента появления всходов, а также при внесении N210P200K290 в сочетании с поддержанием предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы цветения или бутонизации.

Урожайность молодых клубней картофеля до 30 т/га обеспечивается при внесении удобрений дозой N155P150K180 в сочетании с поддержанием предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы бутонизации. Этим же сочетанием факторов реализуется возможность получения до 50 т/га зрелых клубней.

2. При использовании капельного орошения для полива картофеля важно решить проблему сохранения геометрических параметров зоны увлажнения в период дифференцирования уровней предполивной влажности почвы. Для этого достаточно при переходе с предполивного порога влажности почвы 70 % НВ до уровня 80 % НВ на светло-каштановых, среднесуглинистых почвах с низким содержанием гумуса и удовлетворительным мелиоративным состоянием ввести в формулу расчета поливной нормы коэффициента 1,16, учитывающего трансформацию профиля увлажнения.

3. Суммарный расход воды картофелем при сочетании факторов, обеспечивающих формирование урожайности до 30 т/га молодых клубней, составляет м3/га; при формировании до 50 т/га зрелых клубней посадками расходуется м3/га воды. При этом дефицит водного баланса до 70 % восполняется за счет оросительной воды.

4. Для поддержания порога предполивной влажности почвы 70 % НВ в период «посадка-всходы» требуется провести 1-2 полива, в период «посадка - бутонизация» - от 1 до 3 поливов, в период «посадка – начало цветения» - от 2 до 5 поливов по 160 м3/га. Для поддержания порога предполивной влажности почвы 80 % НВ с фазы всходов требуется провести от 8 до 20 поливов, с начала фазы бутонизации - о 7 до 18 поливов, с начала фазы цветения – от 6 до 15 поливов по 130 м3/га. Для решения задач оперативного планирования поливного режима картофеля целесообразно использовать уточненные исследованиями значения биоклиматических коэффициентов.

5. Усиление минерального питания и увеличение продолжительности периода поддержания предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ при возделывании картофеля сопровождается увеличением продолжительности межфазных периодов и активизацией процессов роста. Продолжительность периода от посадки до начала фазы сбора ранней продукции возрастает с 66-72 сут. при внесении удобрений дозой N40P50K0 и поддержании предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с начала фазы цветения до 73-79 сут. при внесении удобрений дозой N210P200K290 и поддержании предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ с фазы всходов.

6. При поддержании предполивного уровня 80 % НВ с начала вегетационного периода в сравнении с вариантами поддержания предполивного порога 80 % НВ с фазы бутонизации или цветения наблюдаются качественные изменения процессов перераспределения сухого вещества в растении. При усилении динамики накопления сухого вещества на 2,2-15,3 % в растении в целом, масса сухого вещества в клубнях снижалась на 1,2-9,9 % %. В результате усиливается разрыв между динамикой накопления биомассы в клубнях и в растении в целом, что внешне проявляется, как более чем двукратное усиление роста ботвы.

7. Активизация процессов формирования и накопления органического вещества растениями картофеля при изменении условий водного и минерального питания обеспечивается, преимущественно, за счет усиления роста ассимиляционной поверхности и формирования фотосинтетического потенциала посадок. Повышение уровня водообеспечения и удобрение картофеля обеспечило рост фотосинтетического потенциала с 1076 тыс. м2дней/га при внесении N40P50K0 и поддержании предполивного порога 80 % НВ с фазы цветения до 1622 тыс. м2 дней/га при внесении N210P200K290 поддержании предполивного порога 80 % НВ с фазы всходов.

8. Формирование наибольшей урожайности молодых клубней картофеля, 23,8-29,9 т/га, при наименьших затратах воды на формирование урожая, 87-113 м3/т, при капельном орошении обеспечивается сочетанием дозы внесения минеральных удобрений N155P150K180 и поддержанием порога предполивной влажности почвы 80 % НВ с начала фазы бутонизации. Такое же сочетание факторов является оптимальным для формирования 39,9-48,6 т/га зрелых клубней картофеля при расходовании не более 73-90 м3/т воды на формирование урожая.

9. С точки зрения доходности инвестиционной деятельности выгодно производство раннего картофеля на молодые клубни. Реализация таких проектов при поддержании порога предполивной влажности 80 % НВ с начала фазы бутонизации и внесении минеральных удобрений дозой N155P150K180 обеспечивает получение с 5 га за 3года чистого дисконтированного дохода 2,34 млн. руб. при индексе доходности дисконтированных затрат 1,76 и внутренней норме доходности 97,7%. При возделывании картофеля на зрелые клубни с 5 га за 3 года можно получить не более 1,19 млн. руб. при индексе доходности дисконтированных затрат 1,35 и внутренней норме доходности 55,9 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

– Для получения до 30 т/га молодых клубней картофеля при рациональном расходовании водных ресурсов в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья с использованием систем капельного орошения и фертигации следует поддерживать дифференцированный порог предполивной влажности почвы: 70 % НВ – от посадки до начала фазы бутонизации с последующим увеличением предполивного уровня до 80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой N155P150K180. Этим же сочетанием факторов обеспечивается формирование до 50 т/га зрелых клубней с возможностью уборки через 19-23 сут. после сроков уборки ранней продукции.

– С целью сохранения геометрических параметров зоны увлажнения в период дифференцирования уровней предполивной влажности почвы при переходе с предполивного порога 70 % НВ до уровня 80 % НВ на светло-каштановых, среднесуглинистых почвах с низким содержанием гумуса и удовлетворительным мелиоративным состоянием ввести в формулу расчета поливной нормы коэффициента 1,16, учитывающего трансформацию профиля увлажнения.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

– в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

Мелихов, водопотребления как критерий эффективного промышленного производства раннего картофеля / , // Мелиорация и водное хозяйство. – 2011. – №4. – С. 38-40

Мелихов, удобрения раннего картофеля при капельном орошении / , // Плодородие. – 2011. – №5. – С. 25-27

Мелихов, режим капельного орошения и минерального питания раннего картофеля / , // Картофель и овощи. – 2011. – № 8. – С. 16-17.

– в научных трудах, материалах конференций и периодической печати:

Мелихов, возделывания раннего картофеля в Нижнем Поволжье / , . – Волгоград: ВНИИОЗ, 2009. – 31 с.

Технология возделывания картофеля на орошаемых землях Российской Федерации: Рекомендации / , , , И. А Дергачева. – Волгоград: ВНИИОЗ, 2010. – 71 с.

Мелихов, реализации потенциала продуктивности картофеля при возделывании в ранней культуре / , // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы международной научно-практической конференции. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2011. – С. 223-226

Мелихов, и продуктивность картофеля при капельном орошении в ранней культуре / , // Современные энерго - и ресурсосберегающие экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции. – Рязань: Рязанский ГАУ, 2011. – С. 74-77.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3