Содержание к диссертации
Введение
1. Оценка соответствия природных условий степной зоны оренбургской области для воздельшания сельскохозяйственных культур 10
1.1. Характеристика территории и почвенного покрова 10
1.2. Теплообеспеченность вегетационного периода 15
1.3. Влагообеспеченность вегетационного периода 16
1.4. Радиационный режим 17
1.5. Водоисточники для орошения земель 19
1.6. Почвенно-ирригационное районирование территории и обоснование направления исследований 22
2. Задачи, условия и методика проведения исследований 26
2.1. Цель, задачи, схемы опытов 26
2.2. Метеорологические условия в годы проведения исследований 30
2.3. Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур на опытных полях 35
2.4. Методика исследований 39
3. Теоретические предпосылки к реализации потенциала продуктивности сельскохозяйственных культур 44
3.1. Обоснование возможности возделывания картофеля, однолетнего донника и семенной моркови в степной зоне Оренбуржья 48
3.2. Потенциал продуктивности изучаемых культур и пути его реализации на орошаемых землях Оренбургской области 57
3.3. Научное обоснование принципов оптимизации водного режима почвы при орошении сельскохозяйственных культур 76
4. Обоснование технологии, обеспечивающей реализацию потенциальной продуктивности картофеля 88
4.1. Влияние сортов, уровней минерального питания и густоты посадки на фазы роста и развития, фотосинтетические показатели картофеля 88
4.2. Динамика нарастания массы клубней картофеля по вариантам опытов 97
4.3. Влияние сроков нарезки гребней и орошения на плотность, температурный режим почвы и засоренность картофеля 106
4.4. Оценка урожайности сортов картофеля в зависимости от густоты посадки, уровня минерального питания и сроков нарезки гребней 113
4.5. Структура урожая и товарность клубней картофеля 120
5. Мелиоративная и кормовая ценность однолетнего донника в орошаемых севооборотах 127
5.1. Агрономическая и хозяйственная ценность однолетнего донника в орошаемых севооборотах 127
5.2. Динамика роста и развития, нарастания зеленой массы однолетнего донника в одновидовом и смешанных посевах 129
5.3. Фотосинтетическая деятельность растений однолетнего донника в условиях орошения 137
5.4. Особенности формирования корневой системы и оценка симбиоти-ческой деятельности однолетнего донника при орошении 141
5.5. Сравнительная оценка последействия однолетнего донника и суданской травы на агрофизические и агрохимические свойства орошаемой почвы 144
5.6. Продуктивность однолетнего донника в одновидовом и двухком-понентных смесях при орошении 149
5.7. Химический состав и кормовая ценность однолетнего донника и его смесей с суданской травой и просом 156
6. Особенности технологии возделывания моркови на семена 166
6.1. Оценка влияния массы корнеплодов и схемы посадки на рост стебля и строение семенного растения моркови 166
6.2. Особенности расположения соцветий, продолжительность их цветения и продуктивность зонтиков моркови 173
6.3. Влияние массы корнеплода, схемы посадки, применения гербицида и десиканта на урожайность и качество семян моркови в условиях орошения 181
7. Особенности управления водным режимом почвы и водопотребление изучаемых культур 197
7.1. Водный режим почвы и режим орошения картофеля, однолетнего донника и семенной моркови 197
7.2. Суммарное и среднесуточное водопотребление изучаемых культур. 199
7.3. Коэффициенты водопотребления и эффективность использования оросительной воды 204
8. Экологическая безопасность, экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания картофеля, однолетнего донника и семенной моркови при орошении в оренбургской области 209
8.1. Экологическая оценка технологии возделывания изучаемых культур при орошении 209
8.2. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания картофеля, однолетнего донника и семенной моркови в условиях орошения 211
Выводы 220
Рекомендации производству 224
Список литературы 226
Приложения 266
- Характеристика территории и почвенного покрова
- Метеорологические условия в годы проведения исследований
- Потенциал продуктивности изучаемых культур и пути его реализации на орошаемых землях Оренбургской области
- Влияние сортов, уровней минерального питания и густоты посадки на фазы роста и развития, фотосинтетические показатели картофеля
Введение к работе
Достаточность и устойчивость производства сельскохозяйственной продукции считаются одними из основных показателей эффективности функционирования агропромышленного комплекса страны. Оценивая производственные возможности России по наличию земельных ресурсов, сельское хозяйство страны должно не только закрывать внутренние потребности в основных продуктах питания, но и по отдельным из них иметь определенные обязательства перед мировым продовольственным рынком. Однако по удельному и валовому объемам получаемой с этих земель продукции наша страна не входит в группу лидирующих.
Сельскохозяйственной наукой и практикой определены основные направления повышения устойчивости производства. К их числу относят совершенствование агротехники, внедрение зональных систем земледелия, селекцию и др. Однако, придать земледелию засушливой зоны России среднюю устойчивость с гарантированным получением достаточного количества сельскохозяйственной продукции возможно только за счет повышения продуктивности пашни, часть из которой должна быть орошаемой [222].
Актуальность проблемы. Южный Урал представляет собой крупный аграрный регион, где производится значительное количество продукции растениеводства и животноводства. Однако часто повторяющиеся засухи и суховеи, а также другие капризы погоды значительно снижают урожайность сельскохозяйственных культур.
В засушливые годы одним из наиболее действенных средств защиты посевов сельскохозяйственных культур от вредного воздействия засух является орошение и эффективное использование орошаемых земель.
В развитие данного направления значительный вклад внесли многие ученые, среди которых Э.Д. Адиньяев, М.Н. Багров, В.В. Бородычев, A.M. Гав-рилов, И.М. Гаджиев, Г.А. Гарюгин, М.С. Григоров, Т.Н. Дронова, Н.Н. Дубе-нок, А.Н. Костяков, И.П. Кружилин, Г.К. Льгов, Г.А. Медведев, А.С. Мушин-ский, Н.С. Петинов, В.И. Филин, В.Н. Чурзин, Б.А. и Б.Б. Шумаковы и др.
Результаты наших исследований, направленных на обоснование путей повышения продуктивности клубне-корнеплодных и кормовых культур на орошаемых землях положены в основу предлагаемой диссертационной работы.
Исследования выполнялись в соответствии с тематикой НИР Всероссийского НИИ орошаемого земледелия в рамках подпрограммы 03.04 программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2001-2005 гг., тематикой НИР Оренбургского НИИСХ, подпрограммы 03.02 и 03.04 в рамках программы прикладных исследований, №№ гос. per. 01.960.0.10120 и 01.960.0.10123 на 2001-2005 гг., а также в 1996-2001 гг. по исполнению Федеральной научной программы «Плодородие» в соответствии с тематическим планом НИР ФГОУ ВПО «Оренбургский ГАУ», № гос. per. 01.910.0.06987.
Цель исследований сводилась к теоретическому и экспериментальному обоснованию отдельных приемов и технологий получения высоких урожаев зеленой массы однолетнего донника, клубней картофеля и семян моркови на орошаемых землях степной зоны Южного Урала за счет максимального удовлетворения их биологических потребностей с соблюдением требований водо-сбережения и экологических ограничений, способствующих предотвращению деградационных процессов почвы.
В задачу исследований входило:
теоретически и экспериментально обосновать уровни планируемой урожайности изучаемых культур и соответствующие им пределы изменения площади питания растений, водного и питательного режимов почв;
обосновать водный режим активного слоя почвы и необходимые для поддержания его режимы орошения, обеспечивающие получение планируемой урожайности при рациональном использовании оросительной воды;
установить динамику суммарного и среднесуточного водопотребления изучаемых культур при различных сочетаниях водного и питательного режимов почвы;
- дать сравнительную оценку влияния изучаемых приемов возделывания
орошаемых культур на агрофизические и агрохимические свойства почвы;
с учетом полученных результатов исследований усовершенствовать технологии возделывания изучаемых культур;
дать экологическую, экономическую и биоэнергетическую оценку рекомендуемым приемам и технологиям возделывания клубне - корнеплодных культур и однолетнего донника.
Научная новизна. Впервые для Оренбургской области на основе комплексного учета природных и биологических особенностей клубне-корнеплодных культур и однолетнего донника теоретически обосновано и экспериментально подтверждено сочетание агротехнических и гидромелиоративных приемов, обеспечивающих реализацию их продуктивности при КПД ФАР в пределах 2...4%. Установлено, что при оптимальном сочетании водного и питательного режимов почвы возможно получение урожайности клубней картофеля на уровне 49, зеленой массы однолетнего донника и его смесей 37, семян моркови - 1,4 т с 1 га. Научная новизна особенностей возделывания картофеля на орошаемых землях Оренбургской области подтверждается патентом № 2354095 от 10.05.2009г.
Практическая ценность. Рекомендуемое по результатам исследований сочетание комплекса мелиоративных и агротехнических приемов при возделывании картофеля, однолетнего донника и моркови на семена позволяет за счет оптимизации водного и питательного режимов почвы, выбора сортов, густоты растений, сроков нарезки гребней и других агротехнических приемов повысить урожайность этих культур в 1,5.. .2,0 раза.
Реализация научных исследований. Научные разработки нашли применение на орошаемых землях Оренбургской области на площади более 10 тыс. га, используются в учебном процессе Оренбургского государственного агро-университета, в других высших и средних сельскохозяйственных учебных заведениях.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения
диссертации докладывались и получили одобрение на международных научно-
производственных и практических конференциях (Пенза 2000; Оренбург 2001,
2002, 2007, 2008; Волгоград 2004....2006; Самара 2005; Челябинск 2005), а так
же на Всероссийских и региональных научно-практических конференциях
(Оренбург 1999 2004), заседаниях ученого совета Всероссийского научно-
исследовательского института орошаемого земледелия (2001...2007 гг.) и
Оренбургского научно-исследовательского института сельского хозяйства
(2002...2007 гг.), а также заседаниях ученого совета агрономического факуль
тета Оренбургского государственного аграрного университета (1998...2002 гг.).
За разработанные экологически безопасные технологии возделывания кормовых культур на орошаемых землях в 2005 году автор был награжден дипломом «Лауреат премии администрации Оренбургской области в сфере науки и техники».
Публикации. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в т.ч. 15 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для докторских диссертаций.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 328 страницах компьютерного текста, содержит 81 таблицу, 21 рисунок, состоит из введения, 8 глав, основных выводов, рекомендаций производству и 64 приложений. Список литературы включает 488 источников, в т.ч. 30 на иностранных языках.
Основные положения, выносимые на защиту:
обоснование сочетания комплекса агротехнических и гидромелиоративных приемов в наибольшей степени согласующихся с биологическими особенностями растений, способствующих формированию в условиях орошения в степной зоне Южного Урала урожайности картофеля до 49 т/га клубней, моркови — 1,4 т/га семян и однолетнего донника в одновидовом и смешанных посевах до 37 т/га зеленой массы;
суммарное и среднесуточное водопотребление, режим орошения клубне — корнеплодных культур и однолетнего донника;
- кормовая и мелиорирующая роль однолетнего донника в орошаемом
севообороте;
- экологическое, экономическое и биоэнергетическое обоснование эф
фективности технологий возделывания клубне-корнеплодных культур и одно
летнего донника.
Достоверность научных положений и выводов обеспечивается достаточно продолжительным периодом исследований и высокой сходимостью экспериментальных данных, полученных на одноименных вариантах в разные годы, использованием современных методов исследований и обработки полученных данных с использованием пакета прикладных программ STATGRAPHICS-2.6 и Статистика 5.5.
Личный вклад соискателя. Все научные положения, выводы и рекомендации предложены соискателем. Им же сформулированы основные защищаемые положения, выполнена статистическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов. Доля личного участия автора с учетом выбора направления, постановки и проведения опытов, оформления результатов исследований в виде научно-квалификационной работы составляет 85 %.
Автор искренне признателен и выражает глубокую благодарность за оказанную помощь при подготовке и оформлении диссертации научному консультанту, академику РАСХН, заслуженному деятелю науки РФ, профессору И.П. Кружилину.
Характеристика территории и почвенного покрова
Южный Урал в границах Оренбургской, Челябинской и Курганской областей - обширный регион, занимающий площадь 28,3 млн. гектаров.
Рельеф, климат, растительный и почвенный покров территории региона чрезвычайно разнообразны. Тем не менее, в его пределах отчетливо выделятся три крупные природные зоны с присущими им специфическими особенностями: горно-лесная, лесостепная и степная.
Степная зона (площадь 13,7 млн. га) хотя и занимает немногим менее половины всей территории Южного Урала, однако по площади пашни и объему производства растениеводческой продукции она относится к числу важнейших. В эту зону входят 28 из 35 административных районов Оренбургской области (Рис. 1.).
Рельеф. Поверхность территории Оренбургской области представляет собой волнистую равнину, разделенную на три части: западную — Предуралье, центральную - собственно горный, ныне разрушенный, Урал, и восточную — Зауралье. Под лесами и кустарниками в степной зоне находится очень незначительная территория (менее 2%), в основном, по поймам рек Урала, Самары и Сакмары (Агроклиматические ресурсы, 1971).
Климат здесь резко континентальный, обусловленный, с одной стороны, удаленностью от океанов, а с другой - близостью среднеазиатских пустынь. Характерными чертами его являются резкие температурные контрасты: суровая, продолжительная, малоснежная с сильными ветрами и буранами зима и жаркое лето, короткий весенний период и быстрый переход от зимы к лету, неустойчивость и дефицит атмосферных осадков, сухость воздуха, интенсивность процессов испарения и обилие прямого солнечного освещения в течение весенне-летнего сезона. Сухость и континентальность климата нарастают от северных границ области к южным, и от западных к восточным (С.С. Неуструев, 1949; П.И. Рынков, 1949).
Степная зона Южного Урала - это зона неустойчивого увлажнения. За год здесь выпадает в среднем около 350 мм осадков, а на юге и юго-востоке ее — от 250 до 300 мм. Осадки в течение года распределяются неравномерно. Основная сумма их, 200...250 мм, или 60...70% годового количества, приходится на теплый период. Летние дожди часто носят ливневый характер. В отдельные годы осадков выпадает очень мало. За последние 50 лет они колебались в пределах: на западе зоны от 556 до 114 мм, а в центральной части — от 559 до 212, на востоке - от 482 до 161 мм. Засуха чаще всего наблюдается в мае-июне и ее не бывает лишь в редкие годы. В Оренбургской области в течение 116 лет (1844-1875 и 1885-1968 гг.) отмечалось 59 (51%) засушливых, 39 (33%) сухих и лишь 18 (16%) влажных лет (Л.Д. Колесников, 1970). За последние десятилетия в области отмечалось 6 засушливых лет, из числа которых: 1975, 1981, 1982 и 1998 годы характеризовались особенно жесткой засухой (годовые отчеты Оренбургской гидрометеообсерватории за 1970...1998 гг.). Света и тепла на Южном Урале достаточно для возделывания многих сельскохозяйственных культур. Продолжительность солнечного сияния в центральной части зоны (г. Оренбург) - 2160 часов (для сравнения, в Крыму - 2300 часов), причем на летнее время приходится 1560... 1760 часов с максимумом в июле — 300.. .330 часов. Сумма биологически активных среднесуточных температур (свыше +10С) составляет 2170...2750С. Продолжительность вегетационного периода-170... 180 дней, безморозного - 120... 140 дней. Сроки наступления осенних и последних весенних заморозков в различных районах зоны неодинаковы. В мае, а иногда и в начале июня, температура приземного слоя воздуха может опускаться до -7...-8С, а в сентябре до -5...-7С. Почвы. Степная часть Оренбургской области состоит из нескольких почвенных зон: типичные (13,5%), обыкновенные (25,1%) и южные (41%) черноземы, тёмно-каштановые почвы (18%). Около двух процентов площади приходится на различные варианты серых лесных, дерново-подзолистых и пойменных почв (В.Д. Кучеренко, 1964; И.П. Иоаниди, 1971, рис.2). Обыкновенные чернозёмы занимают центральную и западную части Оренбургской области. Эти почвы наиболее богаты гумусом (5...8% в пахотном горизонте) и в целом благоприятны для земледелия. Южные черноземы распространены на юге центральной и восточной зоны, а также на севере юго-западной зоны Оренбургской области. Гумуса они содержат от 3 до 6% и широко представлены солонцами, иногда солончаками а также солонцово-солончаковыми комплексами. Темно-каштановые почвы в Предуралье начинаются от долины реки Илек и продолжаются до границы с Казахстаном. В Зауралье ими занята вся юго-восточная часть зоны. Количество гумуса в них доходит до 3%. По всей территории наблюдаются пятна столбчатых солонцов, из-за чего хозяйственная ценность почв значительно снижается. Согласно агрохимической характеристике, обеспеченность почв Оренбургской области доступными формами фосфора на 57% пашни низкая, 36-средняя и 7% высокая. Азотом - в основном средняя, калием - высокая и средняя (дефицит отмечается лишь на 11% площади пашни) (табл. 1.1)
Метеорологические условия в годы проведения исследований
Погодные условия 1997 года были наиболее благоприятными для роста и развития сельскохозяйственных культур, в том числе и маточников моркови. Среднемесячная температура воздуха за вегетационный период была близка к средне-многолетней. В июне она на 1,6С превысила её, в июле была ниже на 2,9С, в остальные месяцы - на уровне многолетних показателей. Осадков за вегетационный период вьшало больше нормы на 68 мм. Наблюдались обильные дожди в июне, июле, т.е. в период повышенного водопотребления изучаемых культур, выше многолетних осадков соответственно на 22 и 50 мм. Уменьшение влаги в почве в конце вегетации благоприятно повлияло на продуктивность и качество урожая исследуемых культур. За пять месяцев вегетации средняя относительная влажность воздуха составила 58%, что на 2 % выше среднемноголетних данных. Средний дефицит влажности воздуха на 3 мб был ниже среднемноголетних показателей. За время вегетации отмечено 18 дней с относительной влажностью воздуха 30% и ниже.
1998 год можно характеризовать как очень засушливый и неблагоприятный для роста и развития моркови и донника. За весь вегетационный период выпало 58 мм осадков, что на 104 мм меньше нормы. Температура воздуха в отдельные дни первой декады мая достигала 28С, однако в целом этот месяц был холодный. Последний заморозок наблюдался 22 мая, а средняя температура воздуха составила 11,7С, ниже многолетней на 2,8С. Холодная весна задержала развитие растений на 6...8 дней. В последующие месяцы (июнь-август) вегетации растений преобладала высокая температура воздуха, достигавшая 40С. В июне температура воздуха на 2,8 превысила среднемноголетнюю, в июле на 4,4, августе на 3,1, сентябре на 0,6.
За вегетационный период средняя относительная влажность воздуха составила 45%, средний дефицит влажности воздуха - 17 мб, выше многолетних показателей на 27 мб. В результате, в течение вегетационного периода относительная влажность воздуха 32 дня была ниже 30%. Это определило острую засуху в 1998 году и самый низкий за годы исследований показатель ГТК— 0,36. Погодные условия в мае 1999 года способствовали своевременному проведению посевных работ, а также получению хороших всходов моркови и донника. Весенние заморозки закончились 8 мая. Средняя температура воздуха за май составила 12,8С, что ниже нормы на 1,2С. За этот месяц выпало 69 мм осадков, что превысило норму на 65%. Температура воздуха за период с июня по сентябрь в среднем составила 19,4С, на уровне среднемноголетней, в июле, августе выше среднемноголетней на 1.. .2С, а в июне, сентябре ниже на 1,1.. .1,3. Высокая температура июля и августа способствовала дружному созреванию зонтиков моркови всех порядков. Средняя относительная влажность воздуха - 55%, число дней с минимальной влажностью 30% и менее составило 26. Сумма дефицитов влажности воздуха за вегетационный период 64 мб, что на 7 мб выше многолетних показаний. В целом, 1999 сельскохозяйственный год можно характеризовать как средний по метеорологическим показателям и условиям роста и развития моркови, донника и картофеля. В 2000 году в связи с обильно выпавшими осадками в мае, 87 мм, что в 2,3 раза превысило норму, все посевные работы были начаты на две недели позднее обычных сроков. Этому способствовала и низкая температура воздуха в первой и второй декадах мая. Обильные дожди, в 2,3...2,5 раза больше нормы, прошли в июне, июле. Август и первые две декады сентября были сухие, за этот период выпало всего 24 мм осадков. Средняя температура воздуха летом (июнь-август) отмечена на уровне среднемноголетних показателей, 21 С. Сумма дефицитов влажности воздуха с мая по сентябрь составила 46 мб, что ниже среднемноголетней на 10 мб, средняя относительная влажность воздуха — 65%, выше среднемноголетней в 1,1 раза, т.е. на 8%. За время вегетации отмечено 7 дней с минимальной относительной влажностью воздуха 30% и менее, ГТК равен 0,75. 2000 год можно считать благоприятным для роста и развития изучаемых сельскохозяйственных культур. 2001 год характеризуется как засушливый. Весна наступила в обычные сроки. Температура воздуха в мае превысила среднемноголетнюю на 2,1 С, а в июне и августе была ниже на 1,9 и 4С соответственно. За вегетационный период выпало 43 мм осадков, что ниже нормы в 2,5 раза. За июль и август выпало всего 12 мм осадков при норме 29, в сентябре не было дождей. Средний дефицит влажности воздуха составил 10 мб, а сумма 50 мб. Средняя относительная влажность воздуха на 48% выше среднемноголетней. В результате, в течение вегетационного периода относительная влажность воздуха 14 дней (из них 10 дней в июле) наблюдалась ниже 30% и менее. В целом 2001 сельскохозяйственный год оказался мало благоприятным для вегетации донника и картофеля. 2002 год сложился благоприятнее предыдущего. Отличался холодной весной и теплой осенью. В мае среднемесячная температура воздуха была на 3,0С, ниже нормы. В среднем за вегетационный период температура воздуха была ниже нормы на 5 и за этот период выпало 139 мм осадков. Обильные до жди прошли в мае - 69 мм (182% нормы), зато в июле наблюдалось полное отсут ствие осадков.
Сумма средних дефицитов влажности воздуха была равна 49 мб, т.е. на 8 мб ниже среднемноголетней. Средняя относительная влажность воздуха составила 60%, или на 3% больше среднемноголетней. Наибольшая относительная влажность воздуха отмечена в августе, на 1,2% выше среднемноголетней, в июне, сентябре на 3% больше, в мае на 4%, в июле ниже среднемноголетней на 9%. За время вегетации отмечено 22 дня с минимальной относительной влажностью 30% и менее. ГТК равен 0,64. В целом погодные условия отрицательно сказывались на росте и развитии моркови.
2003 год характеризуется как благоприятный для роста и развития сельскохозяйственных культур. Весна наступила в обычные сроки. Сумма осадков за вегетационный период составила 278 мм, что в 2,2 раза выше нормы. Май- июль отличались обилием осадков, в среднем на 175% больше нормы, а август и сентябрь - недобором их примерно в среднем на 50%. Теплее обычного были август и сентябрь. Превышение среднемесячных температур составило соответственно 2,1 и 1,9С, июнь был холоднее на 4, июль на 1С. Сумма среднесуточных температур за вегетационный период сложилась на 2,1 С ниже многолетних.
Потенциал продуктивности изучаемых культур и пути его реализации на орошаемых землях Оренбургской области
Картофель - Solanum tuberosum L., относится к отделу покрытосеменных, или цветковых растений (Angiospermae, Anthophyta, или Magnoliophyta), классу двудольных (Dicotyledoneae), порядку пасленоцветных (Solanales), семейству пасленовых (Solanaceae) и роду пасленовые (Solanum)[65,66,l 18,150,165].
Картофель - важнейшая сельскохозяйственная культура, широкое распространение которой обусловлено, прежде всего, её высокой потенциальной урожайностью и содержанием в клубнях питательных компонентов: углеводов, белков, аминокислот, витаминов, минеральных солей и др.
Кроме того, картофель обладает диетическими и лечебными свойствами, а также высокими вкусовыми качествами. В белке картофеля (туберин) имеются все незаменимые аминокислоты. Клубни содержат витамины (С, В,, В2; РРь К; соли кальция, железа, йода, серы). Из картофеля изготавливают более ста различных блюд, в том числе промышленные полуфабрикаты: свежезамороженные клубни, крекеры, сухое картофельное пюре, хрустящий картофель, картофель-фри и др.
Картофель широко известен как культура разностороннего использования, 40-45% картофеля используется на продовольствие. Недаром его называют «вторым хлебом». До 50-55% его идет на кормовые и технические цели.
В связи с большим содержанием в клубнях картофеля крахмала, он является важным сырьем для ряда отраслей перерабатывающей промышленности. При современной технологии производства из 1 тонны картофеля можно получить 160-190 кг крахмала, столько же патоки, до 80 кг глюкозы, 112 л. спирта. В последнее время картофель широко используется на корм скоту. В вареном и измельченном виде его применяют для сдабривания грубых кормов. По переваримости органического вещества кормовой картофель занимает первое место среди растительных кормов. Усваиваемость его животными достигает 85-96%. Даже при средних урожаях картофель дает с единицы площади больше кормовых единиц, чем травы и зерновые культуры, уступая лишь кукурузе. В 100 кг клубней содержится 26-33 кормовые единицы и 1,1-4,2 кг переваримого протеина; в ботве — соответственно 12,2 и 1,8. На корм животным используют клубни, ботву (в виде силоса), побочные продукты промышленной переработки картофеля - барду, мезгу.
Немаловажную роль играет картофель в общей системе земледелия, где он хороший предшественник многих, особенно зерновых культур, отзывчивых на удобрения и орошение. Возможны повторные посадки и даже монокультура.
Для полного удовлетворения биологических потребностей растений картофеля и получения наивысшего урожая необходимо учитывать его требования к условиям произрастания, потребность растений в факторах внешней среды в разные периоды жизни.
В нашей стране картофель выращивают почти повсеместно. Это связано с его высокой пластичностью и приспособляемостью к самым различным условиям среды. Однако больше всего для данной культуры подходят районы с умеренным климатом.
Многочисленные исследования (Б.А. Писарев, и др. 1969; Н.С. Бацанов, 1970; Н.Н. Балашев, 1976; П.И. Альсмик, А.Л. Амбросов, 1979; С.Н. Карманов, В.П. Кирюхин, А.В. Коршунов, 1988; И.П. Кружилин, В.П. Часовских, 2001; Н.П. Часовских, 2004) свидетельствуют, что клубни нормально прорастают и дают полноценные побеги при температуре почвы на глубине их размещения (60-120 мм) 7-8С, а наиболее благоприятная температура до 17-18С. При понижении температуры появление побегов задерживается, повышается восприимчивость растений к различным болезням (ризоктании, черной ножке и др.). Исходя из этого, высаженные в умеренно влажную почву клубни при температуре 11-12С дают побеги на 23-й день, при 14-15 - на 17-18 и при 18-25С - на 12-13 день. Дальнейшее повышение температуры (так же, как и понижение) значительно замедляют прорастание клубней и появление побегов. Картофель малоустойчив к заморозкам. Повреждение и частичная гибель побегов наступает при температуре —2С и средней длительности заморозка 5-6 ч. Оптимальная для роста ботвы температура почвы 20-25С, а наилучшая для клубнеобразования 16-18С. При повышении температуры почвы под ботвой до 22-23 С процесс клубнеобразования задерживается, а при 29С совсем прекращается. Величина оптимальных температур для клубнеобразования зависит от скороспелости сорта и от комплекса внешних условий. Например, в северных районах наиболее благоприятна для клубнеобразования ранних сортов температура 11-14С, в южных— 18-20С.
Картофель предъявляет высокие требования к влажности почвы. Потребность в воде определяется его химическим составом (около 75-80% его массы — вода), образованием сравнительно большой надземной массы и урожая клубней. Картофель дает максимальный урожай и бывает более здоровым при высоком содержании влаги в почве - в пределах 60-80% ее полной влагоемкости. Однако переувлажненные почвы трудно поддерживать в рыхлом и воздухопроницаемом состоянии, в клубнях меньше накапливается сухого вещества и крахмала, растения больше поражаются грибными и бактериальными болезнями (Н.А. Андрюшина, 1975,1978).
Требуя много влаги (до 200 кг на 100 м посадок в сутки), картофель в разные периоды роста и развития потребляет ее неодинаково (Л.П. Бобкова, 1986). Наибольшая потребность во влаге приходится на период бутонизации и цветения, а недостаток ее в период бутонизации препятствует образованию столонов и, следовательно, приводит к уменьшению количества завязывающихся клубней. Недостаточная влажность почвы в последующее время резко сказывается на величине и качестве клубней и в целом на урожае. Особенно важно своевременно обеспечить картофель влагой с момента полной бутонизации и до прекращения роста ботвы. Если при температуре 12-16С наивысшие приросты ботвы наблюдаются при запасах влаги в пахотном слое не ниже 70-85% наименьшей влаго 51 емкости, то при температуре 19-20С самый высокий прирост клубней происходит при влажности почвы около 100% НВ. При влажности почвы, превышающей НВ, и пониженной температуре во время роста клубней на 2-8% снижается содержание в них крахмала.
При удалении ботвы и снижении прироста клубней потребность во влаге у картофеля уменьшается. При недостатке и избытке влаги в почве расход воды на единицу сухого вещества возрастает. Регулировать влагообеспеченность картофеля можно не только подбором сортов и почв, но и применением агротехнических приемов (густота посадки, технология возделывания, уход, орошение и т.д.) (К.З. Будин, 1989; А.С. Мушинский, 2004; И.П. Кружилин, В.П. Часовских, 2001).
Влияние сортов, уровней минерального питания и густоты посадки на фазы роста и развития, фотосинтетические показатели картофеля
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях обеспечивается проведением комплекса мероприятий, составляющих технологию их возделывания. Режим орошения в засушливых условиях оказывает существенное влияние на интенсивность роста и развития растений, служит той основой, на которой формируются другие агротехнические приемы (В.Чугулин, 1950; Г.А. Гарюгин, 1979; В.А.Ушкаренко, А.А. Домарацкий,1984).
Приоритетным направлением в научных исследованиях в зоне неустойчивого увлажнения, к которой относится Оренбургская область, является обоснование глубины увлажнения почвы поливами и нижней границы оптимальной влажности. При этом, для реализации планируемой продуктивности сельскохозяйственных культур необходимо выбор водного режима почвы согласовать с энергетическими и метеорологическими ресурсами природных зон и хозяйств, биологическими свойствами культур, возможностями обеспечения соответствующего уровня агротехники.
Правильное установление нижней границы оптимальной влажности почвы — один из самых важных и наиболее сложных вопросов в орошаемом земледелии.
Согласно исследованиям A.M. Алпатьева (1954), Б.А. Шумакова (1965, 1969), М.Н. Багрова (1981, 1983), М.Н. Багрова, И.П. Кружилина (1980, 1985), оптимальной для растений влажностью следует считать такую, при которой кроме благоприятного сочетания запасов воды и воздуха в почве обеспечиваются нормальные условия жизнедеятельности растений в атмосфере, в том числе нормальное обводнение клеток растительного организма, интенсивный фотосинтез и бесперебойная транспирация.
По мнению М.Н. Багрова, И.П. Кружилина (1980) процесс транспирации протекает нормально только в том случае, если поступление воды к корням будет бесперебойным и в нужном количестве, что обусловливается высокой подвижностью воды в почве. Несоответствие между поступлением воды в корневую систему и транспирациеи нарушает нормальное оводнение растительного организма и приводит к депрессии фотосинтеза.
А.Р. Константинов (1966) отмечает, что наилучший рост растений обеспечивается в случае, когда транспирация удерживается на максимальном для данных условий уровне, то есть, близка к испаряемости. Исходя из этих представлений, за оптимум верхнего предела увлажнения принимается наименьшая влаго-емкость, при которой наблюдается максимальная подвижность воды в почве.
По данным С.А. Вериго и Д.А. Разумовой (1973), оптимум увлажнения находится где-то очень близко к её наименьшей влагоемкости. Н.С. Петинов (1965, 1974) считает, что нижний допустимый предел иссушения почвы колеблется от 60 до 85% НВ и зависит от биологических особенностей культуры и скорости передвижения влаги в почве. На тяжелых по гранулометрическому составу почвах нижний предел иссушения выше, чем на легких. В засушливых условиях, когда сочетаются почвенная и атмосферные засухи, предполивная влажность должна быть выше на 5%.
А.А. Роде (1965) пришел к выводу, что нижний предел оптимальной влажности почвы совпадает с влажностью разрыва капиллярной связи, которая для лессовидного суглинка и сероземов равна 70 % НВ. В исследованиях О.Г. Грам-матикати и Л.Д. Дворниковой (1974) влажность разрыва капиллярной связи оказалась равной 83 %, а для окультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы ниже 70% НВ. Из приведенных примеров видно, что оптимальной для растений влажностью следует считать, когда нижний предел иссушения почвы колеблется в пределах 70-80%НВ. Глубину увлажнения 0,6-0,7 м на юге России при глубоком залегании грунтовых вод для всех кормовых культур рекомендуют Б.Б. Шумаков и Н.Ф. Лобов (1977). Дифференцированную глубину увлажнения полевых культур в зоне Нижнего Поволжья рекомендует М.Н. Багров (1975, 1979, 1980, 1981, 1983), а в зоне Южного Урала для бобово-злаковых травосмесей А.С. Мушинский (1985, 1986, 1991, 1997). Авторы предлагают чередовать малые поливные нормы для увлажне 78 ния слоя почвы 0...0,3 или 0...0,4 м с большими поливными нормами, рассчитанными на увлажнение слоя 0...0,7, 0...0,8 м и, таким образом, поддерживать оптимальную влажность в корнеобитаемом слое как для бобовых, так и мятликовых трав. Многолетними исследованиями кафедры с/х мелиорации Волгоградского сельскохозяйственного института (М.Н. Багров, 1965; М.Н. Багров, И.П. Кружилин, 1980; И.П. Кружилин, 1982 и др.) и ВНИИОЗ (М.С. Филимонов, 1983; М.С. Филимонов, В.Ф. Мамин, 1983 и др.) установлено, что при поливах дождеванием для формирования высоких урожаев полевых культур на средне-и тяжелосуглинистых светло-каштановых почвах необходимо поддерживать предполивную влажность активного слоя (0,6-0,8 м) в пределах 70-80% НВ. Оптимальная глубина увлажнения почвы вегетационными поливами по многолетним наблюдениям УкрНИИОЗа при глубоком залегании грунтовых вод составляет 0,7-1,0 м (В.А. Писаренко, Е.М. Горбатенко, Д.Р. Йокич, 1988). Для возделывания кукурузы на зеленую массу и зерно А.С. Мушинский (2003, 2004) предлагает в Оренбургской области применять дифференцированные нормы полива, рассчитанные на переменное промачивание почвы на глубины 0-0,4 и 0-0,9 м. Дифференцировать глубину увлажнения почвы на 0,4 до фазы цветения и в последующие фазы развития картофеля увеличивать до 0,6 м рекомендуют И.П. Кружилин и В.П. Часовских (2001) и от 0,3 м до бутонизации-цветения и 0,6 м в остальной период жизни картофеля для условий Нижнего Поволжья (А.А. Навитняя, 2002).
