Содержание к диссертации
Введение
Биологические и технологические особенности производства сои 8
1.1 Народно-хозяйственное значение и современное состояние производства сои в мире, в России, в регионе исследований 8
1.2 Биология продукционного процесса сои 14
1.3 Технологические особенности возделывания сои 23
1.4 Влияние орошения на урожайность сои при дефицитном балансе воды в почве. Обоснование направления исследований 30
Программа, условия и методика исследований 39
2.1 Программа исследований и схема полевого эксперимента 39
2.2 Агроклиматические ресурсы региона в среднемноголетнем разрезе и в годы проведения исследований 42
2.3 Водно-физические и агрохимические свойства почв опытного участка 53
2.4 Система капельного орошения на опытном участке 56
2.5 Методика проведения исследований 61
Водопотребление сои и формирование водного режима почвы при капельном орошении 66
3.1 Суммарное водопотребление сои при капельном орошении 66
3.2 Закономерности среднесуточного водопотребления сои 74
3.3 Формирование водного режима почвы при капельном орошении 82
3.4 Биологические коэффициенты связи водопотребления сои с метеорологическими показателями 98
3.5 Оценка эффективности использования влаги посевами сои при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы 107
Фотосинтетическая деятельность и продуктивность сои при капельном орошении 114
4.1 Рост и распространение корневой системы сои при капельном орошении 114
4.2 Основные факторы активизации фотосинтеза сои 119
4.3 Закономерности роста и развития сои при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы 139
4.4 Сочетание водного и пищевого режимов почвы для получения планируемых урожаев зерна сои при капельном орошении.. 149
Экономическая эффективность производства сои при капель ном орошении 167
5.1 Производительность труда и себестоимость производства семян сои при разных сочетаниях управляемых факторов 167
5.2 Экономическая эффективность производства семян сои при капельном орошении 173
Выводы 182
Рекомендации производству 185
Список литературы 186
Приложения 206
- Народно-хозяйственное значение и современное состояние производства сои в мире, в России, в регионе исследований
- Агроклиматические ресурсы региона в среднемноголетнем разрезе и в годы проведения исследований
- Суммарное водопотребление сои при капельном орошении
- Рост и распространение корневой системы сои при капельном орошении
Введение к работе
Ключевой предпосылкой реализации настоящей работы является сохраняющийся дефицит полноценных белков в рационе питания большей части населения России, недостаточный уровень биологической ценности продуктов питания, слабая обеспеченность диетическим, лечебным и лечебно-профилактическим питанием. Приоритетной задачей в комплексе мероприятий для решения данной проблемы является совершенствование агротехнологий производства зерна и семян сои, в том числе в условиях засушливого климата юга России при орошении.
Перспективным способом полива пропашных сельскохозяйственных культур (к которым относится соя) является капельное орошение, обеспечивающее высокую степень равномерности увлажнения почвы, получение высокой и стабильной урожайности при значительном снижении эксплуатационных расходов и затрат оросительной воды, а также снижение негативных нагрузок на агро-ландшафты.
Следует признать, что при капельном орошении сою в регионе исследований не возделывали. Отсутствие опыта производства семян сои при таком способе полива определило необходимость адаптации технологии капельного орошения к условиям, обусловленным биологией данной культуры и особенностями формирования водного режима почвы при локальном увлажнении. Решению этой задачи были подчинены наши исследования.
Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с НТП РАСХН "Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство" (2001...2005 гг.).
Цель исследований — повышение эффективности возделывания сои на семена с разработкой технологических элементов регулирования водного и пищевого режимов почвы при использовании систем капельного орошения.
В соответствие с поставленной целью программой исследований предусматривалось решение следующих задач: - провести анализ отечественного и зарубежного опыта возделывания сои на орошаемых землях и возможных путей совершенствования технологических процессов производства ее семян;
- оценить комплексное влияние удобрений и орошения на основные показатели роста и развития сои;
- установить и проанализировать закономерности формирования урожайности семян сои при локальном регулировании водного и пищевого режимов почвы с использованием систем капельного орошения;
- изучить закономерности формирования водного режима почвы и водопотребления сои при капельном орошении;
- разработать основные параметры технологии капельного орошения сои, обеспечивающей формирование размеров и влагосо держания зон локального увлажнения в заданных пределах для получения различной урожайности семян;
- провести экономический анализ эффективности производства семян сои на мелиорированных землях с использованием систем капельного орошения;
Научная новизна. Впервые для условий Волго-Донского междуречья изучено влияние капельного орошения на структуру водного баланса и водопотреб-ление сои при изменении гидрометеорологических условий.
Установлены закономерности формирования водного режима почвы и продукционного процесса сои при капельном орошении. Экспериментально обоснованы параметры технологии капельного орошения сои на семена для разных уровней планируемой урожайности.
Положения, выносимые на защиту:
- комплексная оценка сочетаний урожаеобразующих факторов, обеспечивающих в условиях локального способа увлажнения почвы формирования планируемых, на уровне 3-5 т/га, семян сои;
- количественные показатели формирования водного режима почвы и водо-потребления сои при капельном орошении; - параметры технологии капельного орошения сои на семена для разных уровней планируемой урожайности.
Практическая значимость работы состоит в разработке и практической реализации технологии капельного орошения сои, обеспечивающей в сочетании с внесением расчетных доз минеральных удобрений получение 3-5 т/га семян при рациональном использовании имеющихся ресурсов. Установленные закономерности могут быть использованы в прикладных и фундаментальных научно-изыскательских работах. Полученные результаты позволяют на стадии проектирования обосновать рациональные параметры технологии капельного полива сои и комплектации системы капельного орошения для их реализации.
Достоверность результатов исследований подтверждается широким использованием современных апробированных методик. Производственная проверка результатов исследований на орошаемых землях фермерского хозяйства «Садко» Дубровского района Волгоградской области подтвердила возможность получения до 5 т/га семян сои.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях "Проблемы и перспективы развития мелиорации" (Новочеркасск, 2003 г.), «Агроэкологическое состояние АПК: опыт, поиск, решения» (Саратов, 2005), «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия для засушливых условий Нижнего Поволжья» (НВ НИИСХ, 2005), международных научно-практических конференциях "Экологические проблемы мелиорации" (посвященная 115-летию со дня рождения А.Н. Костякова, Москва, 2002 г.), «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, 2004 г.), «Наукоемкие технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, Москва, ВНИИГиМ, 2005 г.), «Научно-производственное обеспечение развития сельского социума» (ПНИИАЗ, 2005), «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (ПГСХА, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 217 страницах, в т.ч. основного текста 122 страницы. Работа содержит 46 таблиц, 20 рисунков, 11 приложений. Список использованной литературы включает 252 источников, в т. ч. 30 иностранных авторов.
Народно-хозяйственное значение и современное состояние производства сои в мире, в России, в регионе исследований
Соя относится к роду Glycine, семейству Leguminoae, подсемейству Papil-ionoideae. По некоторым данным [32] род Glycine состоит более чем из 40 видов. В России встречается лишь один дикорастущий вид, растущий в Приморском крае.
Культурная соя в диком состоянии неизвестна, поэтому ее ботаническая принадлежность вызывает споры. В истории известны различные названия культурной сои: 1. — Dolichos soja было дано К. Линнеем в 1767 году. Американские ученые приняли название Glycine max (L.) Merril, которое признается большинством ботаников мира. В России было принято ботаническое название Glycine hispida (Moenh) [80].
Сведения о происхождении и использовании сои в культуре довольно противоречивы, однако многие отечественные и зарубежные ученые [15,21,22,80,131,163,194,247] сходятся во мнении, что родиной культурной сои ( Glycine hispida) является Юго-Восточная Азия. Установлено, что в Китае произрастает много малокультурных короткостебельных сортов сои, праобразов дикорастущих [131]. Китай до 1937 года занимал первое место по возделыванию сои, где посевы ее занимали площадь большую, чем во всех странах мира вместе взятых [188]. Издавна соя возделывается и в других странах Азии (Индии, Японии, Корее, Вьетнаме и Индонезии).
В Европе и США соя стала известна лишь в 1712 году, когда Кемпфер после возвращения из Японии опубликовал книгу «Amonitatum Exotium», в которой соя была представлена как растение, потенциально пригодное для использования в пищу. Более чем через 60 лет Парижский ботанический сад получил несколько зерен сои высеял их как редкостное растение. Еще большую известность соя получила в Европе после международной выставки в Вене в 1873 году, на которой с китайскими специалистами были представлены продукты из сои, а в 1883 году там же было проведено первое совещание специалистов и ученых, занимавшихся ее пищевыми свойствами и качествами. Однако, еще долго соя не получала достойного ей признания в Европе и США [131].
Согласно В.Б. Енкену [80] родиной культурной сои следует считать Китай, Корею, Индию и Японию. Из Китая посевы сои проникли на Российский Дальний Восток, где с давних пор ее возделывали русские поселенцы.
Появление сои в Поволжье связывается с Саратовской губернией. В годы Русско-Японской войны семена сои были завезены в нее из Манчжурии участниками войны. Высевали сою в то время на небольших территориях, используя ее, главным образом, для приготовления суррогатов кофе [59,60].
В современном мире соя имеет большое значение для приготовления ценных пищевых продуктов. По белковому комплексу и содержанию незаменимых аминокислот (лизин, метионин, триптофан и др.) соевый протеин ближе к белкам животного происхождения, поэтому организмы животных и человека затрачивают минимальные усилия для преобразования соевого белка в белки своего тела. Высокая растворимость соевого альбумина в воде (до 94 %) делает его легкоусвояемой пищей для людей и ценным кормом для животных и птицы [137,151].
По питательности протеины сои не уступают казеину молока и более ценны, чем протеины таких бобовых культур, как горох и фасоль. По сравнению с мясом соевый белок содержит почти в два раза больше фосфорной кислоты и в четыре раза - минеральных веществ [151]. Для идеального состава белка в сое недостает небольшого количества метионина и цистина.
Содержание белка в семенах сои зависит от сортовых особенностей, условий выращивания и колеблется от 27 до 50 %. В мировой коллекции сои обнаружены формы, содержащие в семенах до 55 % белка [80].
В отличие от других бобовых культур, которые имеют повышенное содержание белка, в семенах сои содержится большое количество масла - 19...22 %, а у отдельных сортов и линий — 27...28 % [20,21]. Ценность соевого масла обусловлена высоким содержанием глицеридов высоконепредельных жирных кислот (около 95 %), в первую очередь линолевой кислоты, которую относят к физиологически активным, незаменимым кислотам. В состав жирных кислот входят (в %): линолевая - 42,8...56,1, олеиновая - 15...36, пальмитиновая - 2,4...14, линолевая - 2,0...14, стеариновая - 2,0...7,5 [151].
Соевое масло относится к полу высыхающим - йодное число его колеблется от 107 до 135, а число омыления - от 190 до 212. Калорийность составляет 8,37 кал/г масла [197,195].
Химический состав семян сои отличается не только благоприятным сочетанием не только протеина и жира, но и наличием биологически активных веществ: фосфатидов (2,5 %), комплексом витаминов (А, В, Вь С, D, Е), минеральных легкоусвояемых солей (Са, К, Mg, Р) [151].
Фосфатиды играют очень важную роль в процессах превращения жиров и углеводов в организме животных и человека, образования белков и предохраняют их от распада. Они относятся к группе фосфоросодержащих жироподоб-ных веществ и в основном представлены в сое лецитином. Среднее содержание его в семенах около 2 %, в то время, как в мясе 1,1 %, в пшеничной муке 0,06 %, в яйцах 3,7%.
В сухом веществе семян сои содержится от 22 до 35 % углеводов, среди которых преобладает сахароза (3,5...13,5 %). Углеводы сои ценны тем, что они почти полностью растворяются в воде [32].
Из соевого молока готовят разнообразные продукты: растительный сыр, простоквашу, творог, кефир, сливки, кумыс, различные соусы и др. Молоко из соевого зерна почти ничем не отличается от коровьего. Оно также содержит казеин, широко применяемый в промышленности. Соевое молоко, кроме того, используется в кондитерском и хлебопекарном производстве [208].
Агроклиматические ресурсы региона в среднемноголетнем разрезе и в годы проведения исследований
Территория региона в силу своего географического расположения часто подвергается негативным воздействиям погодно-климатических факторов: повышенный термический режим, низкая влагообеспеченность, засухи, суховеи, заморозки. Сложные климатические условия сильно затрудняют агропромышленное производство, снижают рентабельность возделывания сельскохозяйственных культур без проведения специальных мероприятий.
Климат светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья характеризуется малоснежной зимой, засушливой весной, жарким и сухим летом. Продолжительность открытого солнечного света здесь составляет 1800-2400 часов в год.
В сельском хозяйстве успешное возделывание культур во многом определя ется правильной оценкой и рациональным использованием всех агроклиматических и почвенных ресурсов территории. Согласно климатическому районированию Волгоградская область отнесена к Восточно-Европейской континентальной области. Центральная и северо-западная часть территории входит в теплую и недостаточно влажную степную зону с гидротермическим коэффициентом (ГТК) 0,8...0,6; южная часть и заволжские районы относятся к очень теплой и умеренно сухой сухостепной и полупустынной зонам с ГТК 0,6...0,4 PL
Годовая амплитуда экстремальных температур воздуха составляет 75...80 С. Наиболее низкая среднемесячная температура в январе около (-10 С), наиболее высокая в июле (около 24С). Летом температура воздуха может повышаться до 36...41С. Среднегодовая температура воздуха составляет - 6,5С. Переход средней температурой воздуха через 0С весной уже происходит в третьей декаде марта, а наступление периода со среднесуточной температурой выше 10С происходит только в третьей декаде апреля. Ветры восточного и юго-восточного направления весной и летом приносят сухой и горячий воздух, что приводит к быстрому иссушению почвы. Первые засухи возможны в апреле, достигая максимума в июле: температура воздуха повышается до 36.. .40С, атемпература поверхности почвы-до 55...60С, при относительной влажности воздуха менее 30% и скорости ветра от 5 до 20 м/с [115].
Начало периода снеготаяния приходится на первую декаду марта и продолжается в среднем 10... 12 дней. Однако полностью почва оттаивает к первой декаде апреля.
Среднемесячные температуры воздуха в апреле составляют 6,0.. .9,4С, в мае -14,8..Л7,4С, в июне - 19,0...22,5С, в июле - 21,5...25,5С, в августе -19,8...24,0С, в сентябре - 13,5...17,4С и в октябре - 5,9...10,2С. Анализ температурного режима показывает, что такие условия благоприятны для продуктивного развития большинства зерновых культур а период активной вегетации и формирования высоких урожаев.
Среднегодовое количество осадков колеблется от 250 до 330 мм в год, при испаряемости 1100 мм. За теплый период выпадает 175...200 мм осадков, во время активной вегетации растений - 70...90 мм в виде кратковременных ливневых дождей.
Продолжительность безморозного периода 160...170 дней, период с положительной среднесуточной температурой составляет 220...245 дней, годовая сумма положительных температур воздуха достигает 3000...3200С. Обилие тепла (свыше 3000 С), солнечного света (свыше 2500 ч) создают благоприятные условия для выращивания высоких урожаев теплолюбивых культур [115].
Весной запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы не превышают в среднем 70 мм. Зимой в среднем выпадает 115 мм осадков, устойчивый снежный покров устанавливается с середины декабря. В зимний период часто наблюдаются оттепели, в отдельные годы бывают совсем бесснежные зимы [2].
Количественные характеристики метеорологических показателей, приведенные в табл. 2.1, рис. 2.2-2.5, показывают достаточно широкое варьирование тепло — и влагообеспеченности вегетационного периода сои в годы проведения исследований.
По совокупности гидротермических показателей 2002 год был очень сухой. Сумма выпавших за период вегетации сои осадков не превышала 14 мм (рис. 2.3). -У Весна в 2002 году наступила рано, однако к моменту посева сои в мае месяц» температурный режим существенно снизился. Средняя суточная температура воздуха за май составила 14,9 С, что на 2,1 С ниже среднемноголетних показателей. Обращает внимание достаточно стабильный температурный режим в течение всего месяца. Так, средняя за первую декаду суточная температура воздуха составила 14,7 С, во второй декаде снизилась до 13,9 С, в третьей -повысилась всего на 2,0 С. Сумма активных температур в мае не превысила 460 С.
Суммарное водопотребление сои при капельном орошении
Основным источником воды для растений является почвенная влага. От ее содержания и степени доступности зависит влагообеспеченность растений. Чтобы определить уровень необходимого содержания доступной растениям влаги в почве для получения наибольшего урожая, необходимо знать закономерности водопотребления культуры в конкретных почвенно-климатических условиях. Только на основании знания закономерностей водопотребления культуры за вегетационный период и в динамике, по периодам онтогенеза, можно эффективно проектировать и корректировать режим орошения, в том числе с использованием систем капельного орошения.
Исследования показали существенное влияние условий водного и минерального питания растений на формирование эвапотранспирации сои при капельном способе орошения (табл. 3.1).
Наименьшие значения суммарного водопотребления сои (в среднем за годы исследований 3450 м3/га) формировались на участках, где в течение вегетационного периода поддерживался предполивной порог влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта 70 % НВ, а минеральные удобрения вносили дозой ЫбоРбоКзо рассчитанной на получение урожайности зерна на уровне 3 т/га. Увеличение порога предполивной влажности почвы до 80 % НВ в период цветения, формирования и массового налива бобов повышало расход влаги посевами до 3370...3840 м /га, что в среднем на 100 м /га превышало показатели, полученные в варианте А1 (70-70 % ИВ). В процентном соотношении эта цифра равняется 2,9 %.
Значительно более существенно суммарное водопотребление сои при капельном орошении возрастало на участках, где влажность почвы поддерживалась на уровне 80 % НВ в течение всего вегетационного периода. В процентом соотношении превышение значений суммарного водопотребления в сравнении с вариантом А1 (70-70 % НВ) составило 11,9 %, а в абсолютных единицах 410
Динамика суммарного водопотребления сои при капельном орошении, м /га В зависимости от водного режима почвы В зависимости от уровня минерального питания Доза внесенияминеральныхудобрений, кг д.в./га Уровень предполйеной влажности почвы, %НВ/глубинаувлажнения,м о о Uо о U "Го о » Оп о 8 Д Е на каждом агрофоне (среднее за 2002-2004 гг.) Уровень предполив-ной влажности почвы, %НВ / глубина увлажнения, м J2Ї х «х 3 ч U Я цо -3 ЯX « Жга "т1 йs і а u.. 0 » f i " Я ж ct ugCM Д E на каж-дом фоне режимов орошения (среднее за 2002-2004 гг.) м3/га % м /га % ЫбоРбоКзо 70-70/0,3 3730 3280 3350 3450 — - 70-70 0,3 N6oPeoK3o 3450 - — 70-80/0,3 3840 3370 3440 3550 100 2,9 NssPsoKsO 3560 ПО 3,2 80-80/0,3 4170 3670 3740 3860 410 11,9 NHOPIOOKTO 3650 200 5,8 70-70/0,3-0,5 3690 3250 3340 3430 — — 70-80 0,3 ЫбоРеоКзо 3550 - — 70-80/0,3-0,5 3900 3410 3510 3610 180 5,2 N PgoKso 3670 120 3,4 80-80/0,3-0,5 4140 3630 3700 3820 390 11,4 N110P100K70 3760 210 5,9 NgsPgoKso 70-70/0,3 3840 3380 3470 3560 — — 80-80 0,3 N50P60K30 3860 - — 70-80/0,3 3960 3480 3570 3670 ПО зл NSSPSQKJO 3990 130 3,4 80-80/0,3 4300 3790 3880 3990 430 12,1 NUQPIOOKTO 4090 230 6,0 70-70/0,3-0,5 3790 3340 3450 3530 — — 70-70 0,3-0,5 N6OP(JOK.3O 3430 — _ 70-80/0,3-0,5 4010 3510 3630 3720 190 5,4 NgjPgoKso 3530 100 2,9 80-80/0,3-0,5 4260 3740 3830 3940 410 11,6 NHOPIOO TO 3600 170 5,0 N110P100K70 70-70/0,3 3920 3470 3550 3650 — — 70-80 0,3-0,5 ї боРбО ЗО 3610 — _ 70-80/0,3 4050 3580 3660 3760 ПО 3,0 NgjPgoK50 3720 ПО 3,0 80-80/0,3 4400 3900 3980 4090 440 12,1 N110P100K70 3790 180 5,0 70-70/0,3-0,5 3860 3420 3520 3600 - — 80-800,3-0,5 боРбо зо 3820 - — 70-80/0,3-0,5 4080 3600 3700 3790 190 5,3 NgsPgoK-so 3940 120 3,1 80-80/0,3-0,5 4340 3840 3910 4030 430 11,9 NnoPiooK.70 4030 210 5,5 м /га. Численные значение эвапотранспирации сои в зависимости от складывающихся по годам исследований климатическим условиям изменялись от 3670 до4170м3/га.
Приведенные закономерности справедливы для участков, где заданный программой исследований порог предполивного влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта поддерживался в слое 0,3 м в течение всего вегетационного периода. Дифференцирование глубины увлажняемой зоны почвы в течение вегетационного периода до определенной степени изменяло приведенные выше закономерности.
Поддержание постоянного порога предполивной влажности почвы на уровне 70 или 80 % НВ в слое 0,3 м до фазы цветения и в слое 0,5 м в периоды цветения, формирования и налива бобов способствовало снижению суммарного во-допотребления (в среднем на 20. ..40 м /га) в сравнении с вариантами, где такой же уровень предполивной влажности поддерживался в слое 0,3 м в течение всего вегетационного периода. Это обстоятельство объяснимо как снижением влажности почвы перед поливом в верхних горизонтах почвы, так и ошибкой определений в полевом эксперименте. Следует признать, что наряду с возможной ошибкой тенденция к снижению эвапотранспирации на участках с дифференцированной глубиной промачивания почвы носит достаточно устойчивый характер.
Обратная закономерность выявлена при поддержании дифференцированного порога предполивной влажности почвы 70-80 % НВ в слое 0,3 м до начала фазы цветения и в слое 0,5 м в фазы цветения, формирования и налива бобов. Значения суммарного водопотребления на участке поддержания такого режима ув-лажнения почвы возрастали на 40...60 м /га возрастали в сравнении с вариантами, где поливы рассчитывались на поддержание предполивного порога влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта в постоянном горизонте 0,3 м. Увеличение эвапотранспирации на участке поддержания предполивной влажности почвы 70-80 % НВ в сравнении с вариантом, где поливы в течение вегетационного периода проводились при снижении влажности до 70 % I IB составляло 180... 190 м /га, что в процентом соотношении составило 5,2...5,4 %, Увеличение водопотребления на участках поддержания влажности почвы на уровне 80 % НВ (в сравнении с вариантом 70 % ЇІВ) в течение вегетационного периода при дифференцированной по фазам развития растений глубине промачи-вания почвы, напротив, снижалось на 0,2...0,5 %, однако снижение статистически не доказано.
Увеличение доз внесения минеральных удобрений во все годы исследований статистически значимо повышало площадь испаряющей поверхности посева, что способствовало росту эвапотранспирации сои. Внесение минеральных удобрений дозой NgsPsoKso увеличивало суммарное за вегетационный период водопотребление сои на Ю0...130м7га или 3,0...3,4 % в сравнении с вариантами, где минеральные удобрения вносили из расчета получения 3 т/га зерна сои, КбоРбоКзо- Повышение доз внесения минеральных удобрений до NnoP 100К70 увеличивало затраты водных ресурсов на формирование валового урожая на 170...210 м7га. или на 5,0...6,0 % в сравнении с контролем. Наибольшее коли-чество общей влаги (в среднем за 2002...2004 гг. 4090 м /га) затрачивалось при внесении N110P100K70 в сочетании с поддержанием постоянного в течение вегетационного периода порога предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ в слое 0,3 м.
Рост и распространение корневой системы сои при капельном орошении
Корневой системе принадлежит исключительно важная роль в жизни растений. Она поглощает из почвы воду и минеральные вещества и участвует в синтезе ряда органических соединений, благодаря чему во многом определяет обмен веществ в растительном организме [34].
Регулирование водного и пищевого режима почвы, а также размеров зон увлажнения в динамике по фазам развития культуры в свою очередь определяет рост и распространение корневой системы растений и ее функционирование. Кроме поглотительной и синтетической, корневая система выполняет распределительную функцию. Проявляется она в том, что при избыточном питании балластные ионы аккумулируются в корнях и лишь небольшая их часть направляется в надземные органы. В условиях недостаточного питания корни передают в надземные органы большую часть поглощаемых ионов [114].
Исследованиями не ставилась задача подробного рассмотрения строения и функции корневой системы. Однако особенности локального способа орошения определяют необходимость анализа закономерностей роста и распространения корней сои в почве при капельном способе полива.
Исследования показали, что регулируя водный режим почвы и применяя разные дозы минеральных удобрений, можно существенно влиять на рост и распространение корней сои в почве (табл. 4.1-4.2, прилож. 4). Результаты дисперсионного анализа экспериментального материала показали существенное влияние на рост и распространение корневой системы сои уровня предполивного влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта и ее размеров, определяемых в опыте глубиной горизонта промачивания, уровня минерального питания, метеорологического фактора и взаимодействия факторов, регламентирующих уровень предполивной влажности и размеры зоны увлажнения почвы.
Наибольшее влияние на параметры формирования корневой системы сои оказывали размеры зоны увлажнения почвогрунта и уровень ее предполивного влагосодержания. Доля совместных вариаций сухой массы корней сои и изменения уровня обеспеченности этих факторов составила 63 %.
Повышение уровня предполивнои влажности почвы во все годы исследований увеличивало корневую массу сои (табл. 4.2). При поддержании порога предполивнои влажности почвы на уровне 70 % НВ в слое 0,3 м и внесении КГбоРбоКзо, накопленная корнями органическая масса изменялась по годам исследований от 1,25 до 1,33 т/га и составила, в среднем, 1,3 т/га. При поддержании такого же уровня предполивнои влажности в слое 0,3-0,5 м в среднем за годы исследований формировалось 1,37 т/га сухой массы корней сои, что на 0,07 т/га больше, чем на участках, где горизонт промачивания в течение вегетационного периода составляла 0,3 м.
Повышение порога предполивного влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта до 80 % НВ (слой 0,3 м) в периоды цветения, формирования и налива бобов увеличивало накопленную за вегетацию корневую массу сои на 0-16Д %. В наименьшей степени, на 0-3,8 %, корневая масса сои возрастала при повышении порога предполивнои влажности почвы в сочетании с поддержанием постоянной, 0,3 м, глубины промачиваемого горизонта. Поддержание предполивнои влажности почвы на уровне 70-80 % НВ в дифференцированном горизонте почвы, 0,3-0,5 м, увеличивало накопленную массу корней сои на 8,5-16,1 % и при всех сочетаниях водного и пищевого режимов почвы обеспечивало статистически достоверную прибавку (HCPos= 0,03 т/га).
Наибольшая масса корней сои, 1,52-1,81 т/га, за вегетационный период накапливалась при поддержании постоянного порога предполивнои влажности почвы на уровне 80 % 1Ш. Как и при других уровнях предполивнои влажности почвы при постоянном в течение вегетационного периода увлажнении 0,3 м-го слоя формировались меньшие, 1,52-1,71 т/га, в сравнении с вариантами дифференцированного (0,3-0,5 м) горизонта промачивания почвы, 1,62-1,81 т/га.
Существенное влияние 24,7 % совместных вариаций) на формирование корневой системы сои в опыте оказывал пищевой режим почвы, регулируемый внесением минеральных удобрений. Прибавка в массе корней сои по фактору пищевого режима почвы составила 5,2-20,4 %.
Регулирование водного режима почвы в опыте оказывало существенное влияние на распространение корневой системы сои в почве. Повышение уровня предполивного влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта способствовало увеличению доли корней в верхних горизонтах почвы. Доля корней в пахотном слое (0,3 м) при постоянном увлажняемом горизонте 0,3 м для варианта поддержания порога предполивной влажности почвы 70-70 % НВ составила 92,7 %, 70-80 % НВ - 94,2 %, 80-80 % НВ - 97,7 %.
При увлажнении дифференцированного в течение вегетационного периода горизонта увлажнения почвы 0,3-0,5 м, доля корней сои в пахотном слое изменялась от 77 % на участках поддержания постоянного порога предполивной влажности почвы 70 % НВ до 89 % на участках, где поливы проводили для поддержания предполивного порога на уровне 80 % НВ.
Таким образом, установленные закономерности при регулировании водного и пищевого режима почвы позволяют направленно формировать корневую систему сои. Наибольшее влияние на рост и распространение корневой системы сои оказывают уровень поддерживаемой поливами предполивной влажности почвы и размеры зоны локального увлажнения. Повышение уровня предполивной влажности почвы и доз внесения минеральных удобрений увеличивает массу формируемой корневой системы и способствует ее перераспределению в верхние горизонта почвы. Увлажнение дифференцированного, 0,3-0,5 м, горизонта почвы способствовало формированию большей общей массы корней сои в сравнении с вариантами, где глубина увлажнения в течение вегетационного периода составляла 0,3 м.
