Капельное орошение и удобрение картофеля раннего на светло-каштановых почвах нижнего Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ И УДОБРЕНИЕ КАРТОФЕЛЯ

РАННЕГО НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 – Общее земледелие

06.01.02 – Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов-2011

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский

институт орошаемого земледелия Россельхозакадемии

Защита состоится «28»декабря 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени » г. Саратов, Театральная пл.,.

Е – mail: *****@***ru

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

Автореферат разослан « » ноября 2011 года

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований определяется необходимостью решения круга задач для обеспечения потребности населения в раннем картофеле путем развития производства ранних сортов в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья с использованием систем капельного орошения и фертигации.

В современной России менее 15 % всего картофеля производится в промышленных условиях и свыше 85 % приходится на сектор хозяйств населения, где преобладает преимущественно мелкотоварные тип производства с ограниченными возможностями механизации и значительной долей ручного труда. При этом импорт картофеля за последние 10 лет вырос на 25 % и составляет в настоящем 107 млн. долларов. Торможение развития возделывания картофеля в крупных фермерских, коллективных хозяйствах и агрохолдингах в Нижнем Поволжье объясняется необходимостью снижения ресурсоемкости и повышения ресурсоэффективности производства этой культуры в промышленных условиях.

Перспективным направлением решения этой проблемы является создание естественных стимулов для расширения посевных площадей под картофелем за счет повышения ресурсоэффективности технологии возделывания его ранних сортов, с возможностью получения в регионе до 30 т/га молодых и до 50 т/га зрелых клубней. С расширением масштабов использования капельного способа орошения в регионе, задача совершенствования технологии регулирования водного и минерального режимов почвы при возделывании картофеля приобретает особую актуальность.

Цель исследований – повышение эффективности производства раннего картофеля за счет оптимизации режимов обеспечения растений водой и элементами минерального питания, обеспечивающих при капельном орошении получение до 30 т/га молодых и до 50 т/га зрелых клубней при минимизации затрат воды на формирование урожая.

В задачи исследований входило:

– провести информационно-аналитический поиск путей совершенствования технологического процесса возделывания раннего картофеля при орошении с оценкой перспектив использования капельного способа полива и фертигации;

– определить нормы физиологических реакций и закономерностей роста, развития картофеля на изменение условий водного и минерального питания;

– оценить и количественно охарактеризовать изменение структуры и модели растения с учетом биологических особенностей ранних сортов при различных сочетаниях регулируемых в опыте факторов;

– определить оптимальные условия для формирования урожая при возделывании картофеля на молодые и зрелые клубни;

– определить особенности формирования водного режима почвы и разработать методику учета трансформации контура увлажнения при капельном орошении картофеля разными поливными нормами;

– установить закономерности водопотребления картофеля в основные фазы онтогенеза и уточнить значения биоклиматических коэффициентов при капельном способе орошения в регионе;

– определить параметры инвестиционной привлекательности потенциальных проектов возделывания картофеля в ранней культуре.

Объект исследований – посадки скороспелых сортов картофеля на орошаемых землях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья.

Предмет исследований – элементы технологии орошения и удобрения картофеля с использованием систем капельного орошения.

Научная новизна. Впервые в регионе получен экспериментальный материал и установлены закономерности формирования агроэкологических условий выращивания, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса картофеля с целевой функцией производства продукции в ранние сроки с использованием систем капельного орошения. Разработана методика учета трансформации зоны увлажнения почвы при капельном орошении в результате дифференцирования уровней водообеспечения.

Основные положения, выносимые на защиту:

– результаты оптимизации регулируемых урожаеобразующих факторов – водного и минерального питания, обеспечивающих формирование до 30 т/га молодых и до 50 т/га зрелых клубней картофеля;

– закономерности формирования продуктивности картофеля в зависимости от уровня водоподачи и минерального питания при капельном орошении;

– закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы при капельном орошении картофеля в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья;

– методика учета трансформации зоны увлажнения почвы при капельном орошении в результате дифференцирования уровней водообеспечения.

Достоверность результатов. Исследованиями использованы современные апробированные методики, получен достаточный объем экспериментальных данных, которые в целом не противоречат общим представлениям в данной области научных знаний, применены стандартные методы математического анализа и обработки экспериментальных данных.

Практическая значимость результатов исследований определяется возможностью применения в регионе оптимальных режимов водообеспечения и минерального питания, обеспечивающих при капельном орошении формирование до 30 т/га молодых и до 50 т/га зрелых клубней картофеля. Использование в формуле расчета поливной нормы установленного коэффициента позволяет формировать контур увлажнения почвы без трансформации в течение вегетационного периода.

Реализация результатов исследований. Практическая реализация результатов исследований в КФХ «» Ленинского района Волгоградской области подтвердило возможность получения до 30 т/га клубней картофеля в ранние сроки и обеспечения рентабельности производства на уровне185 %.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях «Современные энерго - и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (Рязань, 9 декабря 2011 г.), «Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства и пути их решения» (Москва, 11-14 апреля 2011 г.), «Инновационные технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, ГНУ ВНИИГиМ, Москва, 12-13 апреля 2011г.), «Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (ФГНУ ВНИИ «Радуга», 11.10.2010г.), «Мелиорация и водное хозяйство ХХI века. Наука и образование (Посвященная 170-летию Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, 3-4 июня 2010 г., Горки), «Научные основы современного овощеводства» (Посвященная 80-летию создания ГНУ ВНИИО, 18-20 октября 2010 г., Москва), «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (ВГСХА, 26-28 января 2010 г., Волгоград).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложения производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 226 страницах, в том числе основного текста 112 страницы. Работа содержит 35 таблиц, 21 рисунок, 49 приложений. Список использованной литературы включает 168 источника, в том числе 10 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и новизна проводимых исследований, сформулированы цели и задачи, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Возделывание картофеля при орошении» приведен анализ современного состояния и перспектив интенсификации производства раннего картофеля в зоне сухих степей Нижнего Поволжья при орошении. Исследованиями , , , , , , а также ряда других авторов обоснована возможность формирования в южных регионах России высоких урожаев картофеля в ранние сроки, разработаны и тщательно проанализирован ряд агротехнических и мелиоративных мероприятий, направленных на повышение эффективности производства картофеля в ранней культуре, показаны преимущества и недостатки способов регулирования водного и пищевого режимов почвы. Указывается, что особое внимание должно быть уделено условиям формирования водного и пищевого режимов почвы, как основных факторов, определяющих динамику продукционного процесса. Необходимым условием успешного освоения технологии возделывания раннего картофеля при капельном орошении в регионе является определение динамики водопотребления культуры, закономерностей формирования агроэкологических условий, особенностей распространения влаги в почве во взаимосвязи с ростом, развитием и формированием урожая клубней. Обобщение научного опыта и практических достижений в картофелеводстве, в том числе, при возделывании картофеля в ранней культуре, позволило разработать программу исследований, направленную на повышение урожайности клубней с соблюдением принципов водосбережения при рациональном расходовании минеральных удобрений.

Во второй главе «Программа, методика и условия проведения исследований» изложены изучаемые вопросы, программа и методики экспериментальных исследований, приводится характеристика условий, в которых проводились опыты.

Экспериментальная часть работы проводилась в гг. на орошаемых землях СПК «Престиж» Ленинского района Волгоградской области. Был поставлен двухфакторный полевой эксперимент, где в составе фактора А было заложено 3 варианта по водному режиму почвы, отличающихся продолжительностью поддержания порога предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ: вариант А1 – поддержание дифференцированного, 70-80 % НВ порога предполивной влажности почвы, - 70 % НВ в период «посадка-начало цветения» и 80 % НВ с начала цветения картофеля; вариант А2 – поддержание дифференцированного, 70-80 % НВ порога предполивной влажности почвы, - 70 % НВ в период «посадка-начало бутонизации» и 80 % НВ с начала бутонизации картофеля; вариант А3 – поддержание дифференцированного, 70-80 % НВ порога предполивной влажности почвы, - 70 % НВ в период «посадка-всходы» и 80 % НВ с фазы всходов. Удобрения вносили дозами N45P50K0, N100P100K70, N155P150K180, N210P200K290, рассчитанными на формирование планируемого уровня урожайности соответственно 20, 30, 40 и 50 т/га (фактор В).

Агротехника возделывания картофеля разрабатывалась на основе зональных рекомендаций с учетом особенностей агротехники однолетних культур при капельном орошении с дополнением приемами изучаемых вариантов.

Почва опытного участка светло-каштановая, со среднесуглинистым гранулометрическим составом до горизонта 0,6 м и легкосуглинистым – в более глубоких слоях. Плотность сложения почвы в активном слое 1,18-1,21 т/м3, наименьшая влагоемкость 24,7-25,2 %, содержание подвижного фосфора – 24,5-26,7 мг/кг, обменного калия 307-321 мг/кг, легкогидролизуемого азота – 22,9-28,9 мг/кг почвы. По совокупности гидротермических показателей вегетационный период картофеля в 2008 году близок к среднемноголетнему уровню, в 2009 году – сухой, в 2010 году – средневлажный.

Опыт был заложен методом расщепленных делянок в 4 повторениях. Размещение вариантов в пределах фактора рендомизированное. Общая площадь опытного участка 1,08 га, площадь одного организованного повторения – 0,27 га, учетной делянки в одном повторении 210 м2. Закладка полевого опыта осуществлялась в соответствии с методикой планирования эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов (, 1980 г.), методикой полевого опыта (, 1985 г.), методикой Госсортсети (1971 г.), методикой изучения водного режима почв (, 1960 г.) и др. Гранулометрический состав почвы определяли по методике (1970 г.), плотность сложения – с использованием цилиндров-буров для отбора проб почвы в ненарушенном состоянии, наименьшую влагоемкость - методом заливаемых площадок, содержание минеральных элементов в почве – стандартными методами (ГОСТ 26205, ГОСТ 23213). Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом (ГОСТ ).

В третьей главе «Водный режим почвы и водопотребление картофеля при капельном орошении в ранней культуре» представлены результаты экспериментальных исследований закономерностей распространения влаги в почве и динамики влажности в границах контура увлажнения, изучены элементы формирования баланса почвенной влаги в активном горизонте и уточнены параметры прогнозной модели водопотребления раннего картофеля.

Профиль увлажнения почвы при капельном орошении является ключевым показателем, определяющим требования к параметрам системы капельного орошения, обеспечение которых необходимо для создания оптимальных условий водного питания сельскохозяйственных культур. Особенно это важно для клубневых или корнеплодных культур, так как определяет зону, в границах которой формируется урожай. Для картофеля при посадке его по технологии «сдвоенного рядка», с внутренним расстоянием между растениями 0,5 м и внешним расстоянием между сдвоенными рядками 0,9 м необходимо формирование профиля увлажнения почвы с диаметром 0,7 м и глубиной промачивания 0,4 м. Опытами установлено, что профиль увлажнения почвы с заданными геометрическими параметрами (d = 0,7 м; h = 0,4 м), при поддержании порога предполивной влажности 70 % НВ на светло-каштановых среднесуглинистых почвах обеспечивается при расходе (производительности) капельниц 2,6 л/час. Отмечено, что при увеличении предполивного уровня влажности почвы до 80 % НВ профиль увлажнения трансформируется и стабилизируется с другими геометрическими параметрами (рис. 1).

Рисунок 1 – Параметры профиля увлажнения почвы при поддержании

уровня предполивной влажности 80 % НВ (а) и 70 % НВ (б)

В опыте при поддержании порога предполивной влажности почвы 70 % НВ заданная глубина промачивания почвы, 0,4 м, (при d = 0,7) обеспечивалась через 4 часа после начала полива, тогда как при поддержании предполивного уровня 80 % НВ – уже через 2 часа после начала полива. При этом диаметр профиля увлажнения составил 0,51 м.

Для обеспечения профиля увлажнения с диаметром 0,7 м при поддержании предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ потребовалось поливать в течение 3 часов, при этом глубина профиля увлажнения увеличилась до 0,49 м. Исходя из необходимости недопущения сокращения зоны увлажнения почвы в течение вегетационного периода клубнеплодных культур и учитывая невозможность изменения производительности капельниц, при дифференцировании порога предполивной влажности почвы следует ориентироваться на трансформацию зоны увлажнения, закономерности которой установлены настоящим опытом. При этом 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.

Опытами установлено, что 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 (табл. 1). 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.

Главной расходной статьей баланса почвенной влаги при возделывании картофеля в природных условиях региона исследований является суммарное водопотребление. Опытами установлена зависимость суммарного водопотребления от условий водообеспечения и уровня минерального питания картофеля (табл. 2). Доказано, что повышение порога предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ в фазу бутонизации сопровождается увеличением суммарного во-

Таблица 1 – Поливной режим картофеля при капельном орошении в ранней культуре

Таблица 2 – Водопотребление картофеля при капельном орошении

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