Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Богданенко Максим Павлович
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ РАССАДНОГО ЛУКА
ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ
06.01.01 Ц Общее земледелие и растениеводство
06.01.02 Ц Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов-2012
Работа выполнена в Волгоградском филиале
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт
гидротехники и мелиорации Россельхозакадемии
Научный | академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дубенок Николай Николаевич |
Официальные оппоненты: | Корсак Виктор Владиславович доктор сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ, доцент кафедры Кузнецова Надежда Владимировна доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, профессор кафедры комплексного использования водных ресурсов и экологии |
Ведущая | Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации (РосНИИПМ), г. Новочеркасск |
Защита состоится л28 мая 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., д.1.
ЕЦmail: dissovet 01@ sgau.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ
Автореферат разослан л 24 апреля 2012 года
| Ученый секретарь диссертационного совета | Н.А. Пронько |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более, чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн. тонн в год. В Российской Федерации ежегодно производится свыше 1,5 млн. тонн репчатого лука при средней урожайности не более 18 т/га. Для производства такого объема продукции под посевами занято свыше 85 тыс. га земель. При этом дополнительно в Россию завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн. долларов. Значительная часть импорта приходится на ранние луки, производство которых традиционно налажено в регионе Нижней Волги.
В регионе отработана и находит все большее применение кассетная технология выращивания рассады, которая позволяет внедрить в промышленное производство практику возделывания рассадного лука. Природные ресурсы региона, использование высококачественных гибридных семян и формирование рассады в кассетах обеспечивают высокий потенциал продуктивности раннего лука. Но для максимальной реализации заложенного потенциала продуктивности ранних луков при капельном орошении в регионе назрела необходимость создания научно-информационной основы решения оптимизационных задач по комплексу критериев, характеризующих эффективность и безопасность производства. Следует учитывать, что получить экологически безопасную продукцию невозможно без экологического нормирования агротехнических и мелиоративных мероприятий, а также исходить из того, что рассадная культура лука является новой в промышленном производстве, что определяет актуальность исследований и необходимость проведения полевого эксперимента.
Цель исследований - повышение эффективности возделывания раннего лука за счет введения в промышленное производство рассадной культуры с обоснованием параметров технологии капельного орошения и уровня минерального питания, обеспечивающих формирование до 80 т/га экологически безопасной продукции при минимизации расходования водных ресурсов.
В соответствии с поставленной целью исследованиями предусматривалось решение следующих задач:
- провести исследование сложившейся практики возделывания репчатого лука в ранней культуре, оценить перспективы и проблемы способов возделывания в условиях промышленного производства;
- исследовать особенности роста и развития рассадного лука в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания;
- установить закономерности формирования урожайности и качества лука при выращивании из рассады, определить условия, обеспечивающие формирование экологически безопасной продукции;
- обосновать ключевые элементы технологии возделывания рассадного репчатого лука - режимы минерального питания и капельного орошения рассадного лука для получения ранней продукции;
- оценить экономический и ресурсосберегающий эффекты возделывания репчатого лука при возделывании по рассадной технологии.
Научная новизна. Впервые в регионе Нижней Волги экспериментально определены оптимальные параметры режима капельного орошения и системы удобрения рассадного репчатого лука, обеспечивающие формирование до 80 т/га луковиц в ранние сроки. Установлены закономерности формирования агроэкологических условий, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса рассадного лука при возделывании с использованием систем капельного орошения. Проведена оценка потенциала продуктивности репчатого лука при выращивании из рассады и проведено экологическое нормирование уровней агротехнического воздействия для получения безопасной продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
- уровни водообеспечения и минерального питания для формирования до 80 т/га экологически безопасной продукции при выращивании репчатого лука из рассады.
- закономерности роста и развития рассадного лука при формировании разных уровней планируемой урожайности;
- экономический и ресурсосберегающий эффекты возделывания репчатого лука при возделывании по рассадной технологии.
ичный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации: постановка цели и задач исследования; разработка программы, выбор методик, закладка и проведение полевых опытов; анализ и обобщение их результатов; поиск и аппроксимация математических взаимосвязей; обработка и анализ метеоданных; поликритериальная оценка эффективности капельного орошения и удобрения репчатого лука при выращивании из рассады; подготовка рекомендаций производству; внедрение результатов исследований в практику возделывания лука в фермерских хозяйствах.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретический вклад работы в развитие сельскохозяйственной науки заключается в установлении закономерностей формирования агроэкологических условий, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса рассадного лука при возделывании с использованием систем капельного орошения.
Практическая значимость работы определяется увеличением более чем в 4 раза урожайности репчатого лука в ранней культуре и возможностью значительного сокращения импорта этой продукции при внедрении в практику орошаемого земледелия Нижнего Поволжья разработанной технологии его возделывания из рассады с обоснованием уровней водообеспечения и минерального питания.
Достоверность результатов исследований подтверждается достаточным объемом экспериментальных данных, полученных с применением апробированных и стандартизированных методик, применением общепринятых методов математического анализа и результатами производственной проверки.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по возделыванию рассадного лука с использованием систем капельного орошения в КФХ Грошев С.М. и КФХ Карпов В.В. Городищенского района Волгоградской области на площади 20 га подтвердила возможности получения до 80 т/га экологически безопасной продукции в ранние сроки.
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.), 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 и предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 222 стр. компьютерного текста, в том числе основного текста 112 страниц, 35 таблиц, 11 рисунков, 57 приложений. Список литературы включает 169 наименования, в том числе 16 иностранных источников.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность и новизна проводимых исследований, изложены положения, выносимые на защиту.
В первой главе Проблемы и перспективы возделывания репчатого лука в ранней культуре приводится аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы по изучаемым вопросам. В работах В.Ф. Пивоварова, В.А. Борисова, А.М. Джамбетова, Н. А. Пронько, В. В. Бородычева, И.И. Ершова, С.С. Литвинова, М.Ю. Анишко, А.И. Болкунова, В.В. Выборнова, В.В. Афиногенова отмечается, что репчатый лук относится к водотребовательным культурам, орошение которых является необходимым условием при выращивании в зоне сухих степей Нижнего Поволжья. В силу ряда биологических особенностей репчатого лука для его полива перспективно использование систем капельного орошения. Однако многие вопросы, связанные с изменением динамики и качественных показателей продукционного процесса репчатого лука при капельном орошении в сочетании с внедрением рассадной культуры в промышленное производство, не решены. Анализ работ С.Ф. Гавриш, А.Ф. Агафонова, Н.С. Авдонина, М.В. Алексеева, В.И. Филина, А.П. Сидорина, А.А Казаковой, П.И. Патрона, Л.С. Гиль, В.М Жидкова, О.В. Резниковой, О.А. Матвеевой, А.Н. Папонова, А.В. Лещева показал, что особое внимание следует уделить совершенствованию приемов управления водным и минеральным питанием растений с позиций максимизации урожайности при соблюдении принципов ресурсосбережения и экологизации производства. Обобщение опубликованного научного материала и производственного опыта возделывания репчатого лука в ранней культуре позволило сформулировать программу исследований и разработать схему полевого опыта, результаты которого легли в основу диссертационной работы.
Во второй главе Схема и условия проведения полевых опытов приведены программа и методики исследований, а также дана характеристика условий, в которых проводились полевые опыты.
Исследования проводились по двух факторной схеме, где в составе фактора А (водный режим почвы) предполивной порог влажности почвы в слое 0,4 м поддерживали на уровне 70 % НВ (А1), 80 % НВ (А2) и 90 % НВ (А3). В составе фактора В (уровень минерального питания) изучались четыре уровня минерального питания: N50P35K10, N110P60K100, N170P85K190, N230P110K280, рассчитанные соответственно на планируемый уровень урожайности лука 40, 60, 80 и 100 т/га. Исследования проводились с гибридом лука репчатого Сьерра Бланка, при возделывании рассадным способом.
В опытах применялась общепринятая агротехника возделывания репчатого лука с дополнениями вариантами изучаемых приемов. На всех вариантах почвенные и гидрологические условия были идентичными. Общая площадь опытного участка 1 га, учетная площадь делянок по вариантам опыта 200 м2. Размещение вариантов опыта в пределах фактора рендомизированное. Гранулометрический состав почвы определяли по методике Н.А. Качинского (1970 г.), плотность сложения - методом режущего кольца, наименьшую влагоемкость - методом заливаемых площадок, содержание минеральных элементов в почве - стандартными методами (ГОСТ 26205, ГОСТ 26951-86). Влажность почвы определяли термостатно - весовым методом (ГОСТ 20915-75), а также контролировали при помощи тензиометров.
Экспериментальная часть исследований проводилась на орошаемых землях территории фермерского хозяйства Садко Дубовского района Волгоградской области в границах сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья. Почва опытного участка среднесуглинистая, плотность сложения в пахотном слое 1,25-1,29 т/м3, наименьшая влагоемкость 25,0-25,2 % от массы сухой почвы, содержание легкогидролизуемого азота 22,1-34,5 мг/кг, доступного фосфора 26,2-33,7 мг/кг, обменного калия 286-314 мг/кг массы почвы. По обеспеченности атмосферными осадками вегетационный период рассадного лука в 2009 году характеризовался как сухой (91 мм), в 2010 году - средневлажный (191 мм). В 2008 году атмосферные осадки поступили в среднемноголетнем объеме (124 мм).
В третьей главе Закономерности продукционного процесса раннего лука при капельном орошении приведены результаты фенологических исследований, изучения фотосинтетической деятельности растений в посевах, накопления органического вещества и формирования урожая, отражающих в совокупности закономерности продукционного процесса рассадного лука.
Ключевой задачей возделывания рассадных луков является получение качественного урожая луковиц в ранние сроки. Опыты показали, что для завершения вегетационного периода рассадному луку, в среднем, требуется 1499-1655 0С среднесуточных температур воздуха (таблица 1). Усиление водного и минерального питания в совокупности увеличивало продолжительность вегетационного периода лука на 4-8 сут., сдвигая, соответственно, сроки уборки (рисунок 1).
Таблица 1 - Рост и развитие рассадного лука при капельном орошении
Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га | Уровень предполивной влажности почвы, %НВ | Сумма среднесуточных температур воздуха за вегетационный период, 0С | Максимальная площадь листьев, тыс. м2/га | Фотосинтетический потенциал, тыс. м2 дн./га | Продуктивность фотосинтеза, г/м2 в сут. | Динамика накопления сухого вещества |
N50P35K10 | 70 | 1499 | 27,4 | 1552 | 2,51 | 64 |
80 | 1540 | 29,1 | 1701 | 2,46 | 66 | |
90 | 1558 | 28,8 | 1745 | 2,37 | 65 | |
N110P60K100 | 70 | 1522 | 32,6 | 1776 | 2,80 | 76 |
80 | 1573 | 35,6 | 1986 | 2,92 | 84 | |
90 | 1592 | 36,2 | 2090 | 2,71 | 82 | |
N170P85K190 | 70 | 1542 | 34,6 | 1878 | 2,91 | 82 |
80 | 1601 | 40,1 | 2284 | 3,39 | 107 | |
90 | 1646 | 40,9 | 2417 | 3,05 | 101 | |
N230P110K280 | 70 | 1534 | 35,8 | 1939 | 2,97 | 86 |
80 | 1636 | 42,0 | 2473 | 3,55 | 118 | |
90 | 1655 | 42,6 | 2576 | 3,30 | 114 |
Рисунок 1 - Продолжительность вегетационного периода рассадного лука
(гибрид Сьерра Бланка) в зависимости от уровня
водообеспечения и минерального питания
Вместе с тем, увеличение дозы внесения минеральных удобрений в пределах N50P35K10 - N230P110K280 при повышении уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80-90 % НВ позволило в 1,8 раза увеличить динамику накопления органического вещества за счет повышения фотосинтетического потенциала посева и активизации фотосинтетической активности. Повышение дозы внесения минеральных удобрений с N50P35K10 до N110P60K100 в сочетании с увеличением порога предполивной влажности почвы в пределах 70-80 % НВ обеспечивало рост фотосинтетического потенциала рассадного лука, в среднем, с 1552 тыс. м2 дн./га до 1986 тыс. м2 дн./га, увеличивало чистую продуктивность фотосинтеза с 2,51 г/м2 в сут. до 2,92 г/м2 в сут., интенсивность среднесуточного прироста сухого вещества с 64 до 84 кг/га в сут., что позволило повысить урожайность луковиц с 40 до 60 т/га (таблица 2).
Таблица 2 - Продуктивность репчатого лука
при выращивании из рассады, т/га (среднее - 91,6 т/га).
Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га | Уровень предполивной влажности почвы, %НВ | Сухое вещество, т/га (2008-2010 гг.) | Урожайность, т/га | |||
2008 г | 2009 г | 2010 г | Среднее | |||
N50P35K10 | 70 | 5,00 | 37,2 | 42,1 | 38,5 | 39,3 |
80 | 5,27 | 40,3 | 44,2 | 43,1 | 42,5 | |
90 | 5,23 | 42,7 | 44,2 | 44,4 | 43,8 | |
N110P60K100 | 70 | 6,08 | 53,9 | 56,2 | 54,9 | 55,0 |
80 | 6,87 | 58,7 | 63,9 | 61,9 | 61,5 | |
90 | 6,76 | 60,1 | 67,1 | 62,8 | 63,3 | |
N170P85K190 | 70 | 6,57 | 56,2 | 62,0 | 59,2 | 59,1 |
80 | 8,83 | 75,4 | 83,4 | 78,9 | 79,2 | |
90 | 8,49 | 77,1 | 84,7 | 80,1 | 80,6 | |
N230P110K280 | 70 | 6,86 | 56,5 | 62,5 | 62,4 | 60,5 |
80 | 9,90 | 82,4 | 95,6 | 93,4 | 90,5 | |
90 | 9,61 | 84,0 | 96,7 | 94,2 | 91,6 | |
Фактор А | НСР05, т/га | 2,16 | 3,63 | 3,55 | ||
Фактор В | 2,50 | 4,20 | 4,10 | |||
АВ | 4,32 | 7,27 | 7,10 | |||
Повышение дозы внесения минеральных удобрений с N110P60K100 до N170P85K190 при поддержании предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ обеспечило увеличение чистой продуктивности фотосинтеза, в среднем, до 3,39 г/м2 в сут., фотосинтетического потенциала до 2284 тыс. м2 дн./га, что позволило при средней интенсивности суточного прироста сухого вещества, 107 кг/га в сут., сформировать до 80 т/га стандартных луковиц.
Повышение дозы внесения минеральных удобрений с N170P85K190 до N230P110K280 в сочетании с увеличением порога предполивной влажности почвы в пределах 80-90 % НВ позволило при сохранении интенсивности фотосинтеза (3,30 г/м2 в сут.) на 12,7 % увеличить фотосинтетический потенциал посева, за счет чего урожайность рассадного лука повысилась до 84,0-96,7 т/га (среднее - 91,6 т/га).
Статистические исследования подтвердили наличие корреляционной связи урожайности лука с биометрическими и физиологическими параметрами состояния посева в разные периоды роста и развития (таблица 3).
Анализ экспериментального материала показал, что изменения урожайности лука при регулировании водного и пищевого режимов почвы подчинены вполне определенной закономерности, которая аппроксимируется в математической форме стандартными методами регрессионного анализа. В качестве предикторов зависимости нами использованы уровень предполивной влажности почвы (, % НВ) и доза минерального азота (N, кг д.в./га), как элемента, лимитирующего урожайность лука на малоплодородных светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья. В результате регрессионного анализа подобрана следующая форма зависимости (рисунок 2): , где Y - урожайность, т/га, а коэффициенты a = 8,4; b = 0,036; c = -0,00016; d = -0,055; e = -0,0004; f = -0,019; g = 0,0001 - определены эмпирически. Коэффициент детерминации зависимости 0,89.
Таблица 3 - Параметры взаимосвязи урожайности рассадного лука
с биометрическими и физиологическими показателями роста
в основные периоды развития
Период развития для х | Сила связи | Форма связи | Значение параметра | ||
Коэффициент детерминации, r2 | Значимость корреляции Пирсона, p | а | в | ||
х - масса сухого вещества, т/га, y - урожайность, т/га | |||||
Формирование луковицы | 0,83 | 0,00004 | y = а+вх | -280,4 | 158,2 |
Начало активного роста луковицы | 0,89 | 0,000006 | y = а+вх | -74,8 | 34,4 |
Начало созревания луковицы | 0,95 | <0,000001 | y = а+вх | -12,8 | 11,7 |
Техническая спелость | 0,95 | <0,000001 | y = а+вх | -11,0 | 10,5 |
х - площадь листьев, тыс. м2/га, y - урожайность, т/га | |||||
Формирование луковицы | 0,86 | 0,00002 | y = а+вх | -103,0 | 9,4 |
Начало активного роста луковицы | 0,91 | 0,000002 | y = а+вх | -58,0 | 3,6 |
Начало созревания луковицы | 0,92 | 0,000001 | y = а+вх | -56,1 | 3,4 |
х - фотосинтетический потенциал, тыс. м2 дней/га, y - урожайность, т/га | |||||
За вегетационный период | 0,95 | <0,000001 | y = а+вх | -44,1 | 0,053 |
х - продуктивность фотосинтеза, г/м2 в сут., y - урожайность, т/га | |||||
Высадка рассады - начало формирования луковицы | 0,62 | 0,002 | y = а+вх | -225,51 | 83,6 |
Формирование Цначало активного роста луковицы | 0,81 | 0,00007 | y = а+вх | -112,77 | 41,4 |
Начало активного роста - начало созревания луковицы | 0,84 | 0,00002 | y = а+вх | -12,33 | 28,9 |
Из графика зависимости видно, что поверхность отклика имеет нелинейную форму, а динамика изменения урожайности лука не одинакова при разных уровня минерального питания и водообеспечения посевов. Повышение порога предполивной влажности почвы с 80 до 90 % НВ неэффективно; прибавка урожайности лука не превышает 0,8-3,2 т/га, что сравнимо с ошибкой опыта (НСР05 = 2,16-3,63 т/га). Предполивной уровень влажности почвы 80 % НВ и доза удобрений N170P85K190 являются граничными уровнями обеспечения факторов, за которыми начинается зона насыщения.
Рисунок 2 - График зависимости урожайности рассадного лука
от уровня минерального питания и режима водообеспечения
В четвертой главе Водопотребление и водный режим почвы при капельном орошении рассадного лука приводятся результаты исследований водопотребления рассадного лука и формирования водного баланса активного слоя почвы при капельном орошении.
Исследованиями установлено, что для поддержания предполивного порога влажности почвы 70 % НВ в течение вегетационного периода лука требуется провести 5-7 поливов по 270 м3/га (таблица 4). Поддержание предполивного уровня 80 % НВ обеспечивается проведением 9-14 поливов по 180 м3/га, а для поддержания предполивного порога 90 % НВ необходимо провести 20-31 полив по 90 м3/га. Исследования показали, что повышение порога предполивной влажности почвы, равно как и усиление режима минерального питания требует увеличения затрат и динамики расходования оросительной воды. В опытах для поддержания предполивного порога влажности почвы на уровне 70 % НВ было израсходовано 1350-1890 м3/га оросительной воды, для поддержания предполивного уровня 80 % НВ потребовалось израсходовать 1620-2520 м3/га оросительной воды, а для поддержания предполивного порога 90 % НВ - от 1800 до 2790 м3/га оросительной воды.
Таблица 4 - Поливной режим раннего рассадного лука в годы проведения
исследований (число поливовполивная норма, м3/га)
Уровень минерального питания, кг д.в./га | Фаза развития | Уровень предполивной влажности почвы, % НВ | ||
70 % НВ | 80 % НВ | 90 % НВ | ||
N50P35K10 | I | 0-2270 | 1-3180 | 2-690 |
II | 1-2270 | 2180 | 4-590 | |
III | 3-4270 | 5-8180 | 11-1690 | |
Оросительная норма, м3/га | 1350-1890 | 1620-2340 | 1800-2340 | |
N110P60K100 | I | 0-2270 | 1-3180 | 2-590 |
II | 1-2270 | 2180 | 4-590 | |
III | 3-4270 | 6-8180 | 13-1990 | |
Оросительная норма, м3/га | 1350-1890 | 1800-2340 | 1980-2520 | |
N170P85K190 | I | 0-2270 | 1-3180 | 2-590 |
II | 1-2270 | 2180 | 4-590 | |
III | 3-4270 | 6-9180 | 13-2190 | |
Оросительная норма, м3/га | 1350-1890 | 1800-2340 | 1980-2700 | |
N230P110K280 | I | 0-2270 | 1-3180 | 2-590 |
II | 1-2270 | 2180 | 4-590 | |
III | 4270 | 7-9180 | 14-2190 | |
Оросительная норма, м3/га | 1620-1890 | 1980-2520 | 2070-2790 | |
I - высадка рассады - начало формирования луковицы; II - формирование Цначало активного роста луковицы; III - начало активного роста - начало созревания луковицы
Статистический анализ результатов опыта подтвердил преимущественное влияние на динамику расходования оросительной воды при выращивании рассадного лука фактора метеоусловий . До 85 % всех вариаций затрат оросительной воды влиянием фактора метеоусловий можно объяснить в период высадка рассады - начало формирования луковицы. В фазу формирования луковицы влияние погодных условий на динамику расходования оросительной воды снижалось до 47 %, а в период активного роста луковицы - до 34 % при одновременном росте значимости регулируемых в опыте факторов: уровня предполивной влажности почвы (до 45 %) и режима минерального питания (до 10 %). В опытах за счет оросительной воды возмещалось 51,6-75,8 % дефицита баланса почвенной влаги, обусловленным суммарным водопотреблением культуры.
При сочетании факторов, обеспечивающих урожайность луковиц на уровне 40 т/га, суммарное водопотребление рассадного лука в опытах составило 2670-3430 м3/га, при урожайности 60 т/га - 3040-3930 м3/га, при урожайности 80 т/га - до 3120-4230 м3/га (таблица 5). Установлено, что до 42,3-46,2 % суммарного испарения воды посевами рассадного лука приходится на фазу активного роста луковицы. В этот же период наблюдается максимальный (55,7-60,4 м3/га в сут.) суточный расход влаги луковым агроценозом.
Таблица 5 - Суммарное водопотребление рассадного лука
Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га | Предполивная влажность почвы, %НВ | Суммарное водопотребление, м3/га | Среднесуточное водопотребление, м3/га в сут. | ||||||
Год исследований | Среднее | I | II | III | IV | ||||
2008 | 2009 | 2010 | |||||||
N50P35 K10 | 70 | 2670 | 3100 | 3430 | 3070 | 21,0 | 35,1 | 55,7 | 50,6 |
80 | 2910 | 3360 | 3710 | 3330 | 22,0 | 37,0 | 57,7 | 54,1 | |
90 | 3060 | 3480 | 3900 | 3480 | 22,6 | 38,8 | 59,2 | 55,7 | |
N110P60 K100 | 70 | 2750 | 3190 | 3590 | 3180 | 21,1 | 35,7 | 57,0 | 50,3 |
80 | 3040 | 3450 | 3930 | 3470 | 22,2 | 37,9 | 58,7 | 54,6 | |
90 | 3210 | 3610 | 4120 | 3650 | 22,8 | 40,3 | 59,7 | 56,6 | |
N170P85 K190 | 70 | 2780 | 3220 | 3750 | 3250 | 21,2 | 35,7 | 56,9 | 51,4 |
80 | 3120 | 3530 | 4230 | 3630 | 22,3 | 39,3 | 59,1 | 56,4 | |
90 | 3290 | 3800 | 4360 | 3820 | 22,8 | 41,1 | 60,0 | 58,4 | |
N230P110 K280 | 70 | 2790 | 3230 | 3770 | 3260 | 21,2 | 35,9 | 56,9 | 51,9 |
80 | 3210 | 3700 | 4330 | 3750 | 22,4 | 39,5 | 59,6 | 57,3 | |
90 | 3340 | 3880 | 4470 | 3900 | 22,9 | 41,2 | 60,4 | 58,9 | |
I - высадка рассады - формирование луковицы; II - формирование Цначало активного роста луковицы; III - активного роста - начало созревания луковицы; IV - созревание луковицы
Наибольшая доля вариаций среднесуточного водопотребления, 71,1-96,4 %, во все периоды роста и развития рассадного лука объясняется влиянием погодных условий. Расчеты показали, что изменение температурных коэффициентов испарения влаги погодными условиями объясняется не более, чем на 1,7-12,4 %, что позволяет уверенно использовать биоклиматический метод для прогнозирования суммарного водопотребления рассадного лука. Исследованиями получена регрессионная модель для расчета значений биоклиматических коэффициентов во взаимосвязи с суммой накопленных посевом среднесуточных температур воздуха: b=a+gt+ct2+dt3+et4+fy, где b - значение биоклиматических коэффициентов, мм/0С, на момент времени t, t - сумма среднесуточных температур воздуха с момента высадки рассады, 0С, y - планируемый уровень продуктивности посева, т/га, а параметры зависимости аппроксимированы следующими значениями соответственно - a=0,088, g=0,0002, c=1,710-7, d=-3,710-10, e=1,110-13, f=0,0004. Коэффициент детерминации зависимости 0,92.
В предложенной зависимости при расчете биоклиматических коэффициентов учитывается планируемый уровень продуктивности. Это позволяет использовать биоклиматический метод для прогнозирования суммарного водопотребления рассадного лука при возделывании культуры по программе.
В пятой главе Эффективность капельного орошения лука при возделывании в рассадной культуре представлены результаты исследования динамики накопления нитратного азота в луковице, проведена оценка эффективности расходования воды на формирование урожая и привлекательности инвестиционных проектов возделывания репчатого лука в рассадной культуре.
Исследованиями установлено, что содержание нитратов в продукции возрастает при повышении уровня минерального питания. В результате, интенсификация производства рассадного лука сопровождается существенным повышением рисков занитрачивания продукции. При ориентировании производства на получение до 40 т/га урожая луковиц, содержание нитратов в продукции не превышает 28-52 мг/кг. При повышении планируемого уровня урожайности до 60 т/га в луковицах накапливается, в среднем, до 44-59 мг/кг нитратов, а при сочетании факторов, обеспечивающих получение 80 т/га лука, в луковице накапливается 61-76 мг/кг нитратов. Такой уровень содержания нитратов близок к предельному допустимому уровню, характеризующему безопасность получаемой продукции для здоровья. Полученные в результате проведения эксперимента данные аппроксимированы следующим уравнением, имеющим значение коэффициента корреляции Пирсона 0,64 (рисунок 3): N = 0,92Y + 6, где N - содержание нитратов в луковице, мг/кг, Y - урожайность, т/га.
Рисунок 3 - Оценка корреляционной значимости
взаимосвязи урожайности и содержания нитратов в луковице
при возделывании рассадного лука
Из графика зависимости видно, что при современном уровне агротехники и использовании современных интенсивных сортов (гибридов) производство раннего лука можно ориентировать на получение 80 т/га экологически безопасной продукции. Безусловно, следует учитывать коррелятивный характер установленной зависимости, который свидетельствует о наличии взаимосвязанных факторов, оказывающих существенное влияние, как на продуктивность, так и на качество репчатого лука.
Улучшение условий водного и минерального питания лука при общем росте затрат оросительной воды обеспечивает повышение эффективности расходования водных ресурсов на формирование урожая. Исследованиями установлена зависимость изменения коэффициента водопотребления рассадного лука при регулировании уровней водообеспечения и минерального питания следующей формы: , где KE - коэффициент водопотребления, м3/га, а коэффициенты a = 334; b = -0,83; c = -35015; d = 0,0012; e = 1,3106; f = 24,5 - определены эмпирически. Коэффициент детерминации зависимости 0,91, что позволяет ее использовать для решения задач оптимизации.
Наиболее эффективно, 41,4 м3/т, вода на формирование урожая расходовалась при поддержании постоянного в течение вегетационного периода порога предполивной влажности почвы 80 % НВ и внесении наибольшей в опыте дозы минеральных удобрений, N230P110K280. При снижении дозы внесения минеральных удобрений до N170P85K190 на формирование тонны луковиц затрачивалось, в среднем, 45,8 м3/т воды.
С точки зрения инвестиционной привлекательности наиболее выгодно возделывать репчатый лук в рассадной культуре при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 80 или 90 % НВ и внесении удобрений дозой N170P85K190. Внутренняя норма доходности проекта при таком сочетании факторов достигает 72,2-73,9 %, а индекс доходности затрат с учетом дисконтирования составляет 1,46-1,47.
ВЫВОДЫ
1. Почвенно-климатические ресурсы Нижнего Поволжья в сочетании с регулированием водного режима почвы и уровня минерального питания обеспечивает возможность получение до 90 т/га луковиц раннего рассадного лука.
2. Получение 40 т/га луковиц обеспечивается при внесении минеральных удобрений дозой N50P35K10 и поддержании порога предполивной влажности почвы 70, 80 или 90 % НВ. Для получения 60 т/га луковиц необходимо повышение порога предполивной влажности почвы до 80 % НВ при внесении удобрений дозой N110P60K100 или повышение дозы внесения минеральных удобрений до N170-230P85-110K190-280 при поддержании предполивного уровня 70 % НВ. Урожайность на уровне 80 т/га луковиц обеспечивается при внесении удобрения дозой N170P85K190 и поддержании предполивного уровня80 или 90 % НВ. Для формирования 90 т/га луковиц требуется при поддержании порога предполивной влажности почвы 80 или 90 % НВ вносить удобрения дозой N230P110K280.
3. Поддержание порога предполивной влажности почвы 80 % НВ связано с необходимостью проведения 9-14 поливов по 180 м3/га оросительной нормой 1620-2520 м3/га. Для поддержания предполивного уровня 90 % НВ требуется проведение 20-31 поливов по 90 м3/га оросительной нормой 1800-2790 м3/га. При поддержании порога предполивной влажности почвы 70 % НВ требуется не более 1350-1890 м3/га оросительной воды, что обеспечивается проведением 5-7 поливов 270 м3/га.
4. Оросительная вода составляет до 51,6-75,8 % приходной части баланса почвенной влаги на орошаемом луковом поле. Суммарное водопотребление, как основная расходная часть водного баланса, при возделывании репчатого лука в рассадной культуре изменяется от 2670-3770 м3/га при поддержании предполивного уровня влажности почвы 70 % НВ до 3060 -4470 м3/га при поддержании предполивного порога 90 % НВ.
5. В период высадка рассады - начало формирования луковицы наибольшее влияние (до 85 % объясненных вариаций) на динамику расходования оросительной воды оказывают влияние погодные условия. В фазу формирования луковицы это влияние снижалось до 47 %, а в период активного роста луковицы - до 34 % при одновременном росте значимости регулируемых в опыте факторов: уровня предполивной влажности почвы (до 45 %) и режима минерального питания (до 10 %).
6. При возделывании рассадного лука по программе на запланированный уровень урожайности ранней продукции для установления режима орошения необходимо исходить из складывающихся погодных условий. Прогнозировать суммарное водопотребление культуры целесообразно по биоклиматическим коэффициентам с учетом, что в расчете на градус накопленных среднесуточных температур воздуха в период высадка рассады - начало формирования луковицы расходуется 0,155-0,160 мм/0С воды, в период формирование - начало активного роста луковицы расходуется 0,226-0,241 мм/0С воды, в период активного роста луковицы расходуется 0,260-0,267 мм/0С воды, в период созревания - 0,233-0,241 мм/0С воды.
7. Увеличение дозы внесения минеральных удобрений в пределах N50P35K10 - N230P110K280 при повышении уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80-90 % НВ позволяет в 1,8 раза увеличить динамику накопления органического вещества за счет повышения фотосинтетического потенциала посева (на 66 %) и активизации фотосинтетической активности (на 41 %). Накопление максимальной, 8,83-9,90 т/га, массы органического вещества рассадного лука обеспечивается при внесении минеральных удобрений дозой N170P85K190 или N230P110K280 и поддержании уровня предполивной влажности почвы не ниже 80 % НВ.
8. Для формирования урожайности не ниже 60т/га посевами должно быть накоплено не менее 1900 тыс. м2 дней /га фотосинтетического потенциала при средней продуктивности фотосинтеза 2,9 г/м2 в сут. Для формирования урожайности на уровне 80 т/га посевы должны накопить около 2300 тыс. м2 дней/га фотосинтетического потенциала при средней продуктивности фотосинтеза 3,4 г/м2 в сут. Формирование при таком же среднем уровне фотосинтетической активности посева (продуктивность фотосинтеза 3,30-3,55 г/м2 в сут.) 2470-2570 тыс. м2 дней/га фотосинтетического потенциала обеспечивает возможность получения урожайности луковиц до 90 т/га. Контроль биометрических и физиологических показателей состояния посева в отдельные периоды роста и развития лука можно осуществлять по установленным исследованиями зависимостям.
9. Повышение уровня минерального питания сопровождается риском увеличения содержания нитратов в продукции и превышения предельно допустимой концентрации. Максимальная безрисковая доза удобрений составляет N110P60K100, рассчитанная на получение планируемого уровня урожайности 60 т/га. Для получения 80 т/га экологически безопасной продукции (при содержании нитратов не более 55-76 мг/кг ) необходимо внесение удобрений дозой N170P85K190 сочетать с поддержанием постоянного предполивного уровня 80 или 90 % НВ. При внесении N230P110K280 содержание нитратов в луковице в двух из трех лет исследований превышало предельно допустимую концентрацию (> 80 мг/кг).
10. Наиболее эффективно, 39,0-46,4 м3/т, вода на формирование урожая расходовалась при поддержании постоянного в течение вегетационного периода порога предполивной влажности почвы 80 % НВ и внесении наибольшей в опыте дозы минеральных удобрений, N230P110K280. При снижении дозы внесения минеральных удобрений до N170P85K190 (чем обеспечивается получение экологически безопасной продукции) и сохранении уровня водообеспечения на формирование тонны луковиц затрачивалось 41,4-53,6 м3/т воды.
11. Инвестирование производства рассадного лука в ранней культуре экономически выгодно. Индекс доходности вложений при формировании урожайности на уровне 80 т/га составляет 1,46-1,47, чистый дисконтированный доход - 4443439-57154 руб./га при внутренней норме доходности проектов 72,2-73,9 %.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
В сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья для производства репчатого лука в ранние сроки при поливе капельным способом использовать рассадную культуру с поддержанием следующих параметров водного и пищевого режимов почвы:
- для формирования до 60 т/га луковиц в ранние сроки удобрения вносить дозой N110P60K100, чем обеспечивается возможность гарантированного получения экологически безопасной продукции;
- для получения 80 т/га луковиц при внесении удобрений дозой N170P85K190 в течение вегетационного периода поддерживать предполивной уровень влажности почвы 80 % НВ, чем обеспечивается формирование экологически безопасной продукции при минимальных затратах воды на формирование урожая;
- для получения максимального чистого дохода при формировании до 80 т/га экологически безопасной продукции внесение удобрений дозой N170P85K190 сочетать с поддержанием постоянного порога предполивной влажности почвы на уровне 90 % НВ.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Стрижакова Е.А. Условия эффективного использования воды на формирование урожая рассадного лука // Мелиорация и водное хозяйство. - 2011. - №4. - С. 40-42
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Выборнов В.В. Урожайность и качество лука при капельном орошении в ранней культуре // Картофель и овощи. - 2011. - №5. - С. 12
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Выборнов В.В. Орошение и удобрение репчатого лука при возделывании рассадным способом в ранней культуре // Плодородие. - 2011 - №6. - С. 33-34
- в научных трудах, материалах конференций и периодической печати:
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Выборнов В.В. Потенциал продуктивности ранних луков при капельном орошении // Инновационные технологии в мелиорации: материалы международной конференции. - М.: ВНИИГиМ, 2011. - С. 66-69
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Выборнов В.В. Основные взаимосвязи формирования урожайности рассадного лука // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы международной научно-практической конференции. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2011. - С. 177-181
Дубенок Н.Н., Богданенко М.П., Выборнов В.В. Закономерности продукционного процесса рассадного лука при капельном орошении // Современные энерго- и ресурсосберегающие экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции. - Рязань: Рязанский ГАУ, 2011. - С. 102-107.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству