Влияние режима орошения, минерального питания на продуктивность сортов озимой ржи на лугово-черноземовидных почвах в условиях Амурской области (стр. 1 )

На правах рукописи

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ, МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ НА ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМОВИДНЫХ ПОЧВАХ В УСЛОВИЯХ

АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.02 – Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет» на кафедре «Природообустройство и водопользование»

Научный руководитель:	, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой «Кадастр недвижимости и геодезия» ФГБОУ ВПО «Волгоградская ГСХА»
Официальные оппоненты:	, чл.-корр. РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, директор Волгоградского филиала ГНУ «Всероссийский НИИ гидротехники и мелиорации им. » Российской академии сельскохозяйственных наук
	, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом оросительных мелиораций ГНУ «Всероссийский НИИ орошаемого земледелия»
Ведущая организация:	ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий».

Защита состоится « 23 » марта 2012 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д220.008.01 при ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»» г. Волгоград, пр. Университетский, 26, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградская ГСХА».

Автореферат разослан и размещен на сайте http:www.vgsha.ru и ВАК РФ «___»________ 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Обладая высокой адаптационной способностью, стабильностью получения урожая зерна и зелёной массы, агротехнической значимости как хорошего предшественника в сочетании с традиционным использованием ржаного хлеба в питании, зерна в кормопроизводстве, получении крахмала, спирта, солода и многих других продуктов озимая рожь становится в ряд важнейших сельскохозяйственных культур.

Российская Федерация по площади посевов и валовому сбору зерна озимой ржи занимает лидирующее место в мире. Однако, производство, заготовка зерна и зеленой массы озимой ржи отстают от потребностей сельского хозяйства. Во многом это зависит и от сокращения площадей, занятых ее посевами и их продуктивности. За последние годы в Амурской области площадь посевов озимой ржи сократилась в 10 раз, а урожайность зерна не превышала 1,5 т/га. Почвенно-климатические условия южной зоны Амурской области позволяют возделывать данную культуру, а, учитывая, что возникает недостаток влаги в первой половине весеннее - летнего вегетационного периода и переувлажнение почв во второй необходимо разработать агромеллиоративные мероприятия, позволяющие в данных условиях обеспечивать высокую урожайность зерна и воспроизводство почвенного плодородия. Особая роль в решении данной проблемы отводится разработке научно – обоснованных режимов орошения озимой ржи в сочетании с внесением минеральных удобрений, позволяющих увеличивать урожайность культуры.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке параметров водного режима почв для различных сортов озимой ржи при внесении минеральных удобрений, обеспечивающих формирование высокой урожайности зерна и экономию оросительной воды.

Достижение поставленной цели предусматривало поэтапное решение следующих задач:

- установить закономерности формирования водного режима почвы и водопотребления посевами озимой ржи в разные по условиям увлажнения годы;

- оценить влияние режимов орошения и доз удобрений, метеорологических условий на рост и развитие растений озимой ржи;

- дать комплексную оценку основных урожаеобразующих факторов, обеспечивающих получение планируемой урожайности зерна озимой ржи;

- определить сорт озимой ржи, обеспечивающий наибольшую продуктивность растений в зависимости от вносимых доз удобрения и режимов орошения;

- дать экономическую и энергетическую оценку эффективности технологических приемов возделывания озимой ржи при орошении в условиях южной зоны Амурской области.

Научная новизна. Впервые для почвенно-климатических условий южной зоны Амурской области проведена оценка потенциала продуктивности перспективных сортов озимой ржи, определены сочетания водного и пищевого режимов почвы, которые обеспечивают формирование планируемой урожайности зерна. В комплексной взаимосвязи установлены параметры агрофитоценозов озимой ржи при формировании планируемой урожайности зерна в зависимости от различного сочетания урожаеобразующих факторов, уточнены биоклиматические температурные коэффициенты, используемые для управления водным режимом почв.

Основные положения, выносимые на защиту:

- комплексная оценка влияния природных и управляемых факторов на фотосинтетическую деятельность, рост, развитие и продуктивность озимой ржи при орошении на лугово-черноземовидных почвах южной зоны Амурской области;

- закономерности влияния водного и минерального питания на водопотребление и формирование урожая зерна озимой ржи на уровне 3,5 т/га;

- экономическое и энергетическое обоснование эффективности агромелиоративных приемов возделывания озимой ржи в условиях орошения.

Практическая значимость работы состоит в повышении эффективности возделывания озимой ржи на лугово-черноземных почвах Амурской области, за счет оптимального режима орошения, дозы удобрений, сорта озимой ржи, позволяющих повысить продуктивность растений до 3,5 т/га зерна. Данная технология возделывания озимой ржи, основанная на дождевании, даст возможность хозяйствам получать более высокие урожаи зерна.

Достоверность результатов исследований подтверждается достаточным объемом результатов экспериментальных исследований, выполненных с применением современных, апробированных и стандартизированных методик общепринятых методов математического анализа и данными производственной проверки.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (г. Волгоград, 2011 г.), международной научно-практической конференции «Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК» (г. Волгоград, 2011 г.), международной научно-практической конференции «Аграрная наука – основа успешного развития АПК и сохранения экосистем» (г. Волгоград, 2012 г.), региональных научно-практических конференциях «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (г. Благовещенск, 2009 - 2011 гг.), на дистанционной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России» (п. Персиановский, 2011 г.), научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ДальГАУ (г. Благовещенск, 2009 - 2011 гг.). Результаты исследований вошли в отчеты НИР ФГБОУ ВПО ДальГАУ за 2009 - 2011 годы.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК РФ для кандидатских диссертаций.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по оптимизации водного режима почвы при возделывании озимой ржи на мелиорируемых землях была внедрена на орошаемом участке в колхозе «Прогресс» Константиновского района Амурской области.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 187 страницах компьютерного текста. Она состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, включает 17 рисунков, 27 таблиц, 48 приложений. Список использованной литературы содержит 192 наименования, в том числе 21 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечены актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, определены цель, задачи и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Изученность вопроса по возделыванию озимой ржи в условиях орошения» изложены особенности выращивания озимой ржи в Российской Федерации при орошении. На основании анализа результатов многолетних исследований, проведенных в различных условиях нашей страны и за рубежом, изучено воздействие урожаеобразующих факторов на рост, развитие и урожайность озимой ржи. По данным , , JI. P. Шарифуллина, , A. A. Гончаренко, A. B. Макарова , озимая рожь является перспективной культурой, позволяющей получать стабильные урожаи зерна. Обобщение имеющихся научных исследований, а так же практического опыта позволили разработать направление исследований, ориентированное на повышение эффективности возделывания озимой ржи в условиях южной зоны Амурской области.

Во второй главе «Условия проведения и методика исследований» рассматриваются почвенно-климатические условия, схема опыта и методика проводимых исследований.

Проведение полевых опытов осуществлялось в период 2008 - 2011 годов на опытном поле отдела семеноводства ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет», с. Грибское Благовещенского района.

По совокупности гидротермических показателей вегетационного периода годы исследований можно характеризовать следующим образом: 2009 г. – влажный (ГТК-1,82), 2010 г. - переувлажненный (ГТК-2,0) и 2011 г. - засушливый (ГТК-1,2).

Почвенный покров опытного участка представлен в основном лугово-черноземовидными почвами. По данным анализов гранулометрического состава лугово-черноземовидные почвы относятся к тяжелосуглинистым.

Содержание гумуса в пахотном горизонте - 3,4 %, гидролизуемого азота - 47 мг на 100 г почвы, подвижного фосфора - 63 мг/кг почвы, обменного калия - 182 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки – 5,5.

Плотность сложения пахотного слоя составляет - 1,04 - 1,08 т/м3, наименьшая влагоемкость - 33,4 - 30,8% от массы сухой почвы.

Экспериментальные исследования по разработке основных показателей режимов орошения озимой ржи с внесением минеральных удобрений проводились в трехфакторном полевом опыте.

Водный режим.

А0 – контроль (без полива);

А1 – предполивная влажность почвы 70 % НВ;

А2 – предполивная влажность почвы 80 % НВ;

А3 – предполивная влажность почвы 90 % НВ.

Сорта озимой ржи

В1 - озимая рожь Короткостебельная 69 (St);

В2 - озимая рожь Чулпан 7.

Дозы удобрений.

С0 –контроль (без удобрений);

С1 – удобрения в дозе N30Р15К10;

С2 – удобрения в дозе N45Р20К25;

С3 – удобрения в дозе N60Р25К20.

Опыт закладывали методом расщепленных делянок по режиму орошения и рендомизированно – по минеральному питанию. Площадь опытной делянки – 49 м2. Повторность в опытах четырехкратная. Способ полива – дождевание. Полив осуществлялся согласно требованиям схемы опытов по водному режиму почвы дождевальными насадками «Роса-3» - двухсопловая среднеструйная дождевальная насадка кругового действия. Расход воды составляет 4 л/с, радиус действия 10 м. Глубина активно регулируемого поливами слоя увлажнения почвы 0,4 м.

Исследования проводились при соблюдении требований методик опытного дела , , . Лабораторный анализ проводили в лаборатории агрохимии почвы ДальГАУ и аналитической лаборатории ГНУ ВНИИ сои. Дозы минеральных удобрений рассчитывали балансовым методом по методике . Плотность почвы определяли по методике . Водопотребление озимой ржи определялось методом водного баланса . Влажность почвы – термостатно-весовым методом, сроки проведения поливов – по снижению предполивной влажности почвы до заданного уровня. Количество подаваемой на поле воды при поливе дождеванием учитывали с помощью дождемеров . Накопление сухого вещества, расчёты хода формирования площади листовой поверхности растений, чистую продуктивность фотосинтеза и фотосинтетический потенциал определяли по методике .

Для анализа агрохимической характеристики почвы определяли обменный аммоний по методу ЦИНАО (ГОСТ ), подвижный фосфор и обменный калий по Кирсанову (ГОСТ ), рН-потенциометрическим методом (ГОСТ ), гидролитическую кислотность по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ ), сумму поглощенных оснований комплекснометрическим методом (ГОСТ ), гумус по Тюрину в модификации .

Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по методике с использованием компьютерных программ. Биоэнергетическую и экономическую эффективность возделывания озимой ржи рассчитывали по «Методике энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве» и «Энергетической оценке технологий возделывания полевых культур».

В зерне озимой ржи определяли содержание элементов питания на приборе ИК сканер NIR-4250. Калибровку прибора проводили по содержанию определяемых элементов (азота, фосфора и калия), установленных методом мокрого озоления (методика ЦИНАО) в 10% образцов. Сырой белок в зерне рассчитывали умножением содержания азота на белковый коэффициент.

В третьей главе «Водопотребление озимой ржи» представлены результаты исследований по орошению озимой ржи дождеванием.

В годы проведения исследований для поддержания заданного схемой опыта предполивного порога влажности почвы 70% НВ проводилось 1 – 2 полива поливной нормой 450 м3/га. При поддержании влажности почвы на уровне 80% НВ проведением 2 – 4 поливов нормой 300 м3/га Увеличение предполивного порога влажности почвы до 90% НВ повысило число поливов до 5 – 9 нормой 150 м3/га.

Суммарное водопотребление озимой ржи зависело от почвенно-климатических условий, вариантов водного режима почвы, продолжительности вегетационного периода, сорта и ряда других факторов. Так за годы исследований оно изменялось от 4250 до 5919 м3/га.

Максимальное суммарное водопотребление было отмечено в варианте с поддержанием предполивного порога влажности почвы на уровне 90% НВ, и в среднем за три года исследований оно составило 5271 м3/га (рис. 1).

Рисунок 1 - Структура суммарного водопотребления озимой ржи,

средняя за гг.

Расход воды растениями озимой ржи в варианте с предполивным порогом влажности почвы 70% НВ составил 4875 м3/га, а при повышении его до 80% НВ увеличилось водопотребление до 5080 м3/га.

Наибольшее количество подаваемой на поле воды, в среднем за три года исследований, растения озимой ржи расходовали в варианте с предполивной влажностью почвы не ниже 90% НВ, что составило 1000 м3/га.

Минимальная оросительная норма (600 м3/га) в среднем за три года исследований получена в варианте с назначением поливов при влажности почвы 70% НВ, а в варианте поддержания предполивного порога влажности на уровне 80% НВ поливная вода в структуре суммарного водопотребления составила в среднем за годы исследований 800 м3/га.

В структуре суммарного водопотребления основной приходной статьей водного баланса орошаемого участка озимой ржи являются атмосферные осадки. В среднем за три года исследований на их долю по вариантам опытов пришлось 85,39 – 78,98% от общего водопотребления.

Из представленных данных видно, что с уменьшением количества выпавших осадков происходит увеличение оросительной нормы озимой ржи. При этом с повышением предполивного порога влажности почвы отмечается уменьшение использования запасов почвенной влаги.

Анализ водопотребления растений озимой ржи сортов Короткостебельная 69 и Чулпан 7 по межфазным периодам с различными предполивными порогами влажности почвы показал, что их водопотребление в период начала весенней вегетации – выход в трубку изменялось от 769,3 до 1071,3 м3/га и от 790,5 до 1100,9 м3/га, в соответственно.

Водопотребление достигает максимума в межфазный период колошение - цветение и составляет у сорта Короткостебельная,3 - 1568,5,2 м3/га, у сорта Чулпан 7 1105,0 - 1538,9 м3/га.

При обосновании режима орошения озимой ржи важным аргументом является установление динамики среднесуточного расхода воды по межфазным периодам. Именно это позволяет наиболее полно характеризовать закономерности изменения потребности растений в воде и более точно обосновать сроки проведения поливов, которые способствовали бы более качественному управлению водным режимом почвы для получения программируемой урожайности зерна озимой ржи.

В период начала весенней вегетации – выход в трубку среднесуточное водопотребление по всем вариантам режимов орошения было примерно одинаковым и в среднем за три года исследований по сортам озимой ржи составило 40,8 м3/га (рис. 2).

Рисунок 2 - Среднесуточное водопотребление озимой ржи сортов Короткостебельная 69 и Чулпан 7, среднее за гг.

Затем среднесуточный расход воды растениями озимой ржи в связи с нарастанием вегетативной массы, развитием корневой системы и повышением среднесуточных температур воздуха увеличивался.

Максимальное среднесуточное водопотребление на всех вариантах было в период колошение – цветение, и в среднем за три года исследований достигало 75,9, 82,2, 82,1 м3/га у сорта Короткостебельная 69 и 74,5, 77,7, 77,3 м3/га у сорта Чулпан 7.

В дальнейшем происходит снижение среднесуточного водопотребления озимой ржи. Так, в межфазный период цветение – молочная спелость, этот показатель для сорта Короткостебельная 69 равен 38,5, 38,6 и 41,2 м3/га, а для сорта Чулпан 7 – 37,9, 38,1 и 40,6 м3/га соответственно.

Следовательно, закономерность изменения среднесуточного водопотребления озимой ржи при орошении по периодам его роста и развития дает возможность более рационально распределять поливы во времени.

Биоклимаческие методы определения суммарного испарения полем, довольно часто применяются при разработке проектных и эксплуатационных режимов орошения сельскохозяйственных культур.

Для условий южной зоны Амурской области на основании наших опытов были определены биоклиматические коэффициенты испарения влаги на посевах озимой ржи при орошении с использованием суммы среднесуточных температур воздуха.

Анализируя проведенные нами опыты можно сделать следующие выводы, что с улучшением водного режима почвы численные значения биоклиматических коэффициентов увеличиваются.

При поддержании предполивной влажности почвы не ниже 70% НВ получен наименьший расход воды на 10С температуры воздуха, который в среднем за период вегетации озимой ржи сорта Короткостебельная 69 составил 0,26 мм/0С, для Чулпан 7 – 0,23 мм0/С. При увеличении влажности почвы до 80% НВ произошло увеличение биоклиматического коэффициента испарения до 0,28 и 0,25 мм0/С, соответственно. Максимальный расход воды сложился при повышении предполивного порога влажности почвы до 90% НВ. Тогда как его значение в среднем за три года исследований для сорта озимой ржи Короткосебельная 69 составило 0,29 мм0/С, для Чулпан 7 – 0,27 мм0/С.

Полученные в наших исследованиях значения биоклиматических коэффициентов показывают возможность водопотребления озимой ржи при орошении в период роста и развития растений, что позволяет учитывать эти данные для назначения сроков и норм поливов.

По значениям коэффициента водопотребления можно судить об эффективности выбранного режима орошения. Режим орошения почвы 80% НВ был более продуктивным по использованию воды на посевах озимой ржи сортов Корткостебельная 69 и Чулпан 7, вследствие того, что имел более низкое значение коэффициента водопотребления 1795,1 и 1820,8 м3/т (табл.1).

Основным показателем, определяющим эффективность режима орошения любой сельскохозяйственной культуры, служат затраты оросительной воды на формирование единицы товарной продукции. Численные значения затрат оросительной воды зависят от тех же факторов, что и коэффициент водопотребления. Они изменяются в зависимости от режима орошения и влагообеспеченности года и доз вносимых минеральных удобрений.

Таблица 1 - Коэффициент водопотребления и затраты оросительной воды при различных режимах орошения почвы озимой ржи

Предполивная влажность почвы, % НВ	Годы исследований	сорт Чулпан 7	сорт Короткостебельная 69
Оросительная норма, м3/га	Коэффициент водопотребления, м3/т	Затраты оросительной воды на 1т ржи, м3/т	Оросительная норма, м3/га	Коэффициент водопотребления, м3/т	Затраты оросительной воды на 1т ржи, м3/т
70	2009	450	1864,7	176,5	450	1964,8	185,9
2010	450	2303,3	184,4	450	2303,3	184,4
2011	900	1628,4	344,8	900	1808,5	382,9
средняя	600	1932,1	235,2	600	2031,3	250,0
80	2009	600	1759,8	215,1	600	1903,1	232,6
2010	600	2115,4	219,8	600	2212,6	229,9
2011	1200	1598,2	421,1	1200	1380,3	363,6
средняя	800	1820,8	285,3	800	1795,1	282,7
90	2009	900	1977,2	342,2	900	2047,2	354,3
2010	750	2208,6	279,8	750	2330,3	295,3
2011	1350	1647,4	473,7	1350	1870,5	537,8
средняя	1000	1944,4	365,2	1000	2083,3	395,3

Наибольшие значения этого показателя были отмечены при влажности активного слоя почвы на уровне 90% НВ и в среднем составили 395,3 м3/т для сорта Короткостебельная 69 и 365,2 м3/т для сорта Чулпан 7, при предполивной влажности почвы до 80% НВ происходило снижение затрат оросительной воды до 282,7 и 285,3м3/т, соответственно.