Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопросов возделывания подсолнечника в условиях орошения 10
1.1. Агромелиоративная необходимость орошения подсолнечника 10
1.2. Агробиологические особенности подсолнечника в потреблении влаги 13
1.3. Технология возделывания подсолнечника при орошении 19
1.4. Подсолнечник как фитомелиорирующая культура 36
2. Почвенно-климатические условия, схема опытов и методика исследований 39
2.1. Почвенно-климатические условия района проведения исследований 39
2.2. Схема опыта 46
2.3. Методика проведения опытов 47
2.4. Агротехника возделывания подсолнечника 49
3. Результаты исследований 51
3.1. Влияние водно-физических свойств почвы на запасы почвенной влаги 51
3.2. Динамика влажности почвы при различных режимах орошения 58
3.3. Особенности потребления влаги подсолнечником в условиях различной водообеспеченности 71
3.4. Развитие корневой системы в зависимости от режимов орошения подсолнечника 87
3.5. Формирование продуктивных агрофитоценозов подсолнечника при различной густоте стояния 98
3.5.1. Динамика нарастания листовой поверхности 108
3.5.2. Накопление воздушно-сухой биомассы в зависимости от режима орошения 3.5.3. Рост стебля в высоту и корзинки в диаметре 135
3.5.4. Урожай подсолнечника и его качество 140
3.6. Фитомелиоративная роль подсолнечника при орошении 150
4. Экономическая и биоэнергетическая оценка различных режимов орошения при возделывании подсолнечника 155
Выводы 160
Предложения производству 163
Список литературы 164
- Агробиологические особенности подсолнечника в потреблении влаги
- Подсолнечник как фитомелиорирующая культура
- Методика проведения опытов
- Формирование продуктивных агрофитоценозов подсолнечника при различной густоте стояния
Агробиологические особенности подсолнечника в потреблении влаги
Саратовское Заволжье имеет огромные массивы плодородных темно-каштановых земель. В зерновом хозяйстве здесь ведущее место занимает яровая пшеница. Возделывание технических культур, в частности подсолнечника, в Левобережье ограничено в силу суровых климатических условий. Здесь выпадает 300 мм осадков, высокая температура в летние месяцы отрицательно влияет на урожайность маслосемян подсолнечника. В Ершовском районе Саратовской области засуха повторяется в среднем один раз в три года.
Большинство исследователей считают, что подсолнечник является засухоустойчивой культурой благодаря мощно развитой активной корневой системы и способности при засухе переносить обезвоживание тканей, быстро восстанавливать ассимиляционную деятельность листьев в ночное время [67, 2, 118].
Практика выращивания подсолнечника в пятидесятые годы в Заволжье показывает, что без орошения, наличия скороспелых сортов - возделывания его экономически невыгодно. И из структуры посевных площадей с Заволжских регионов подсолнечник был исключен. С.Н. Лебедев [70] утверждает, что культура подсолнечника формирует хорошие урожаи только в условиях хорошего увлажнения. Это подтверждается и работами И.П. Кружилина [63, 64].
Необходимость орошения подсолнечника вызвана его биологическими особенностями, о чем сообщает Н.Г. Воронин. Под влиянием полива в 2-2,5 раза увеличивается площадь листьев, усиливается процесс налива семян, резко снижается пустозерность, содержание жира в семенах возрастает на 2-4 % [23].Многие авторы считают, что строение надземных органов у подсол 11 нечника типично для мезофитов, листья испаряют много воды - транспира-ционный коэффициент (400-700) в среднем более чем у проса, кукурузы и некоторых других растений [70, 82].
В Саратовской области на период образования соцветий - созревание подсолнечника приходится 70 % всей потребляемой влаги. В этот период (начало третьей декады июня - второй декады июля) запасы влаги в Заволжских районах области являются недостаточными, и наблюдается максимальное количество суховеев при отсутствии осадков. Но несмотря на это подсолнечник с 1985 года в настоящее время введен в структуру посевных площадей Заволжья. Но урожайность остается крайне низкой - 0,56 т/га, а за 1991-1997 гг. - 0,43 т/га. Поэтому во избежание щуплости и недоразвитости семян требуется искусственное орошение [91]. По данным П.Г. Семихненко и др. [118] получение высокого урожая подсолнечника связано с достаточными запасами влаги во всем корнеобитаемом слое почвы (2,5-3 м). В Заволжских районах Саратовской области к началу сева почва промачивается с поверхности на глубину до 1 м, а запас продуктивной влаги в этом слое почв составляет 120 мм, которую использует подсолнечник до начала цветения и без орошения дает низкий урожай семян.
На необходимость размещения подсолнечника на орошаемых землях указывают и работы М.М. Мельникова [82]. Крайне низкие урожаи подсолнечника на богаре и резкое колебание его по годам в Самарской области, настоятельно требуют расширение площадей этой культуры на орошаемых землях. Орошение не только увеличивает урожайность подсолнечника, но и делает ее более стабильной [80].
Крайне низкие урожаи семян (0,7-0,8 ц/га) этой культуры в хозяйствах Северной Осетии также диктует необходимость возделывания подсолнечника на орошаемых землях [129].
В большинстве районов Северного Кавказа урожай подсолнечника при правильном режиме орошения возрастает в 1,5-2,7 раза. Так, в колхозе им. В.И. Ленина Кавказского района Краснодарского края в 1967 году с каждого из 200 орошаемых гектаров было получено почти по 3,6 т подсолнечника. А в колхозе " Победа" Каневского района в 1969 г. собрали по 3,2 т с гектара, в то время как на богаре с каждого гектара сняли лишь по 1,4 т семян [10, 116].
Обобщая опыт возделывания подсолнечника на орошении на Персианов-ской опытно-мелиоративной станции И.П. Кружилин [67] указывает, что при поддержании влажности почвы с помощью поливов на уровне 80 % в среднем за 4 года собрали 3,23 т/га, а при 65 % НВ - 2,6 т/га.
Исследования Н.Г. Воронина [23] указывают на то, что при орошении подсолнечник дает в 1,8-2,5 раза больше семян и силосной массы, чем без полива. В Ростовской области, на юге Украины, Северном Кавказе без полива собирают 1,4-1,8 т/га, а при поливе 2,5-3,6 т/га семян.
При урожайности 4,5 т/га семян экономическая эффективность возделывания подсолнечника исключительно высокая: чистая прибыль с 1 га 706 руб., рентабельность более 300 %, себестоимость 1 - 44,2 руб.
Орошение улучшает водный режим почвы, повышает жизнедеятельность почвенных микробов, смягчает микроклимат орошаемых полей, создавая более благоприятные условия роста и развития растений. Наблюдения опытных учреждений Юго-Востока показывает, что температура воздуха и почвы в посевах орошаемой пшеницы на 2-4 градуса ниже, чем в неорошаемой. А относительная влажность воздуха особенно в дни суховеев в поливных посевах достигает 72 % вместо 30 % в посевах без полива [50, 81, 123, 124].
По данным НИИ сельского хозяйства Юго-Востока Д. С. Васильев считает, что подсолнечник в орошаемых севооборотах самая выгодная культура, где рентабельность достигала 206-209 %, тогда как яровой пшеницы - 70-137 %. Чистый доход при возделывании подсолнечника в условиях орошения составляет 520-656, яровой пшеницы - 166-207 руб./га [17]. Подобные ре-зультаты получены и в опытах Самарского НИИСХ на каждые 1000 м по 13 ливной воды при возделывании подсолнечника получено 830 руб. валовой продукции и 575 руб. чистого дохода. Однако для темно-каштановых почв Саратовского Заволжья вопрос влияния орошения на урожай и качество семян подсолнечника практически не изучался. В литературе нет четко разработанного режима орошения подсолнечника при поливе дождеванием. Не установлена и оптимальная густота стояния растений при возделывании его на орошаемых землях. Поэтому изучение этих вопросов не только представляет научное значение, но и позволит значительно увеличить производство масла, а также выход побочной продукции, используемой на кормовые цели.
Не изучено влияние подсолнечника на понижение уровня грунтовых вод, предотвращение засоления, улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель в Заволжье.
В орошаемом земледелии весьма важно знать за счет каких статей водного баланса удовлетворяется потребность в воде подсолнечник. Это позволит более правильно установить поливной режим, что даст возможность получать высокие урожаи при эффективном использовании воды. Таким образом, назрела необходимость разработать режим орошения подсолнечника на высоком уровне агротехники.
Подсолнечник как фитомелиорирующая культура
Повторность вариантов - трехкратная. Расположение делянок - двухярусное, каждый ряд размещен под захват дождевальной машины "Фрегат". Посевная площадь делянок - 20,0 м , учетная площадь подсолнечника - 100 м2.
В опытах применялись удобрения: гранулированный двойной суперфосфат (49 % д. в.), гранулированная аммиачная селитра (34,5 %д. в.), хлористый калий (40 % д. в.).
Полевые опыты сопровождались наблюдениями, выполняемыми при соблюдении требований методик опытного дела М.Н. Горянского [126], В.Н. Плешакова [106], а также "Программы и методики постановки опытов и проведения исследований по программированию урожаев полевых культур [108].
В полевых и лабораторных условиях на всех вариантах опыта проводились следующие исследования: 1. Влажность почвы на всех вариантах по режимам увлажнения определялась термовесовым методом по методике А.А. Роде [ПО, 111] в трехкратной повторности на глубину до 1 м через каждые 10 см по фазам роста. 2. После влагозарядкового полива определялась глубина промачивания и рассчитывались запасы влаги осенью и весной следующего года на глубине до 2,5 м по методике А.А. Роде [110, 111]. 3. Поливные нормы рассчитывались по методике А.Н. Костякова [60]. Фактическая поливная норма определялась по разнице запасов почвенной влаги до и после полива. Количество подаваемой на поле воды учитывалось с помощью дождемера Ф.Ф. Давитая, которые расставляли через каждые 5 м захвата по ширине опытного участка в трехкратной повторности. 4. Суммарное водопотребление определялось методом водного баланса по уравнению А.Н. Костякова [60] и методике СМ. Алпатьева [5]. 5. Наименьшая влагоемкость (НВ) определялась методом заливки площадок [125]. 6. Плотность почвы определялась отбором почвенных образцов в естественном сложении в 3-6 кратной повторности буром Качинского до глубины 1 м через каждые 10 см; плотность твердой фазы почвы проводилась пикно-метрическим методом для тех же слоев, что и плотность почвы. Пористость -расчетным методом. 7. Количество выпавших осадков измерялось осадкомером Третьякова. 8. По общепринятым методикам Б.А. Доспехова, Госсортсети ВНИИ Кормов и др. [34, 83, 85, 145] определяли полноту всходов, густоту стояния растений, фенологические наблюдения за фазами роста подсолнечника (начало наступления фазы у 15 % растений и полное наступление фазы у 75 % растений); наблюдения проводили на трех стационарных площадках площадью в 1 м2 каждая.
Агротехника на опытных участках была общепринятой для условий Саратовского Заволжья [95]. После уборки предшественника (яровая пшеница) проводилось лущение стерни лущильником ЛДГ-15 на 6-8 см; вспашка зяби плугом ПН-4-35 на 30-32 см; зимой - двухкратное снегозадержание; весной (в третьей декаде апреля) - покровное боронование ДТ-75М боронами БЗСС-1,0, культивация культиватором КПС-40 на глубину заделки семян (6-8 см) в агрегате с боронами.
Ранневесенняя предпосевная обработка почвы была направлена на уничтожение появившихся однолетних сорняков, на сохранение и накопление влаги в почве и на обеспечение благоприятного водно-воздушного режима в зоне заделки семян. Посев проводился пунктирным способом сеялкой СУПН-8. Глубина заделки семян 6-8 см. Для посева использовались семена 1-го класса и первой репродукции районированного сорта Степной 81. После посева поле прикатывалась катками ККШ-6.
Сев подсолнечника проводился в оптимальные сроки, когда температура почвы на глубине заделки семян прогревалась до 8-Ю . Густота стояния закладывалась 40, 50, 60 и 70 тыс. растений на гектаре. Исходя из этого, рассчитывалась и норма высева семян, которая составила 3,7, 4,6, 5,5, 6,4 кг/га.
По рекомендациям НИИСХ Юго-Востока вносили под основную вспашку весь комплекс удобрений в дозах N90P120 Кбо В ранний период жизни после появления проростков и всходов сорняков применялось довсходовое боронование в 2 следа. До фазы 2-ой пары настоящих листьев проводили повсходовое боронование.
В течение вегетационного периода осуществлялось рыхление междурядий по мере отрастания сорняков. Число обработок в годы исследований изменялась от 3 до 4. При междурядной обработке придерживались разноглубинной культивации от 10-12 см при первой обработке и до 6-8 см последующих.
В период цветения подсолнечника вывозились пчелы местных фермеров. Влажность почвы, согласно схеме опыта (80-85 % НВ, 70-75 % НВ, 60-65 % НВ), поддерживалась дождевальной машиной "Фрегат" ДМ-454-100.
Уборку урожая по рекомендациям НИИСХ Юго-Востока проводили при достижении влажности семянок 30-35 %. Уборку проводили зерновым комбайном СК-4 с приспособлением М.Е. Змиевского поделяночно.
Методика проведения опытов
Из анализа таблицы видно, что оптимальной густотой стояния растений подсолнечника (сорта Степной-81) в условиях орошения является 60 тыс. шт. против рекомендуемых 40 тыс. шт. растений на гектаре.
Установлено, что различная густота стояния растений оказывает влияние не только на урожайность семян подсолнечника, но на его морфологические признаки. При увеличении густоты с 50 до 60 тыс. шт. растений на гектар урожай семян подсолнечника возрастал одновременно с высотой растений.
При этом масса 1000 зерен, диаметр корзинки незначительно, но снижался. Густота стояния растений существенного влияние на лузжистость семян и содержание в них масла не оказала.
Опыты по изучению влияния густоты стояния растений на урожай подсолнечника проводились многими исследователями в различных регионах нашей страны и государствах ближнего зарубежья. Так по данным Чадыр Лунчского опорного пункта оптимальной густотой стояния растений для сорта ВНИИМК 1646 ул. является 50 тыс/га. В Молдавии этот сорт наибольший урожай семян подсолнечника дал при густоте стояния 40-50 тыс. растений на гектар, в то время как гибрид С-220 и С-254 в этом же регионе наивысший урожай обеспечил при более высокой густоте - 50-60 тыс. растений на гектар.
Вместе с тем в некоторых хозяйствах Северной зоны республики допускали загущение гибридов подсолнечника до 70-80 тыс. и более на 1 га и получали высокие урожаи [142]. По данным лаборатории института Юго-Востока вопрос о густоте посева должен решаться в зависимости от складывающихся условий года, что подтверждается и нашими исследованиями. Урожай подсолнечника в конечном итоге определяется продуктивностью каждого растения и количеством растений на единице площади. Соотношение между этими двумя величинами в каждом конкретном случае должно решаться самостоятельно с таким расчетом, чтобы оставить предельно возможное в данных условиях количество растений, каждое из которых дало бы наивысший урожай.
В орошаемых условиях сухостепного Заволжья Саратовской области этот вопрос изучен слабо, что послужило необходимостью проведения данных исследований.
Общим является то, что в годы недостаточного увлажнения на единицу площади следует оставлять меньшее количество растений, чем во влажные годы. В пределах каждого отдельного участка, в зависимости от запасов влаги в почве перед севом культуры, от степени плодородия почвы, близости грунтовых вод, уровня агротехники и, частично от складывающейся погоды во время вегетации должно оставаться соответствующее этим условиям количество растений на единицу площади.
Главным лимитирующим фактором при определении густоты стояния растений подсолнечника является влагообеспеченность.
Выращивание урожая семян свыше 20-25 ц/га требует создание высокой обеспеченности растений влагой и питательными веществами; густота насаждений в этом случае должна быть значительно выше, чем при выращивании средних урожаев.
Рассматривая в своих опытах влияние различных режимов орошения при выращивании подсолнечника, мы выше отметили, что порог влажности оказывает большое влияние на глубину промачивания почвы в связи с этим и на интенсивность развития корневой системы и формирования (табл. 16).
Из табл. 16 видно, что наилучшей густотой стояния растений подсолнечника при орошении в условиях Саратовского Заволжья является 60 тыс. шт. на 1 га, а предполивной порог влажности 70-75 % НВ. Изменяя порог влажности при густоте 60 тыс. растений на гектар с 70-75 % НВ до 80-85 % урожай изменялся на 4,1 %, а при 60-65 % НВ на 4,9 %.
Урожайность семян подсолнечника в зависимости от густоты стояния растений и порога предполивной влажности (в среднем за 1999-2001 гг.)
Установлено, что между растениями подсолнечника существует сложный характер взаимосвязи, который проявляется, прежде всего, в прохождении фенологических фаз развития во время вегетации и определяется густотой стояния растений и режимом орошения.
Наблюдения показали, что густота стояния и режим орошения оказывают влияние на продолжительность периода "посев - всходы". Время появления всходов в большей мере определялось среднесуточными температурами и влажностью почвы в данный период и значительно различалось в годы проведения исследований. По требованиям к факторам роста и развития у подсолнечника выделяют четыре периода, которые находятся в промежутке между всходами и началом полной спелости семян.
Формирование продуктивных агрофитоценозов подсолнечника при различной густоте стояния
Разработка и внедрение новых технологических мероприятий в сельскохозяйственном производстве направлена не только на повышение урожайности культур, но и предусматривает окупаемость затрат за счет прибавки урожая и улучшения его качества по сравнению с обычной технологией.
В основу экономической оценки возделывания при орошении подсолнечника нами положен комплекс самостоятельных показателей, разносторонне характеризующих качество семянок и целесообразность их выращивания. - затраты и стоимость валовой продукции с 1 га; - себестоимость 1 т семян подсолнечника; - суммарный и дополнительный условно чистый доход от густоты стояния растений и порога предполивной влажности; - рентабельность производства.
Эти показатели характеризуют влияние рекомендуемых мероприятий на конечные результаты производства продукции отрасли при прочих равных условиях.
Расчет производили с учетом методических указаний "Определение экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ новой техники, изобретений и рационализаторских предложений", разработанных ВАСХНИЛ по методике Н. Александрова и А. Тютюнникова, дополненной Л.Н. Хитруном и методических указаний B.C. Павлова [88].
Затраты на производство продукции рассчитывали по технологическим картам на выращивание подсолнечника при орошении по нормам и расценкам, принятым в колхозе XVIII Партсъезда Ершовского района. Результаты проведенных исследований и расчетов показали, что формирование густоты насаждения растений подсолнечника и установление наиболее продуктивного порога влажности является эффективными агротехническими приемами.
Стоимость урожая и затраты на него определялись за каждый год. Полученные показатели суммировали. Итоговая продуктивность вариантов устанавливалась по урожайности семянок.
Расчет экономической эффективности порогов влажности по прямому действию на урожай подсолнечника показал, что наибольший экономический эффект в год действия имел режим орошения 70-75 % НВ, при густоте насаждения растений 60 тыс/га (табл. 45).
На этом варианте было получено 4230 руб. условно чистого дохода при рентабельности 104,4 %. Затраты поливной воды на производство 1 т масло-семян 543 м (табл. 37), что является наименьшим в опыте.
Изменение режима орошения (80-85 % НВ), густота 60 тыс/га снижало условно чистый доход на 300 руб./га и уровень рентабельности - на 5,2 %.
Снижение густоты стояния до 40 тыс/га при режиме орошения 70-75 % НВ обеспечило условно чистый доход в 2600 руб./га при рентабельности 82,2 %, а увеличение до 70 тыс/га по сравнению с третьим вариантом (густота 60 тыс/га) условно чистый доход сократился на 470 руб./га, а рентабельность на 10,7 %, но превысил первый вариант (густота 40 тыс/га) по условно чистому доходу на 1160 руб./га, а рентабельность - на 11,5 %.
Изменяя режим орошения от 60-65 % НВ до 80-85 % НВ значительно изменяются и экономические показатели. Так на 3 варианте (густота 60 тыс/га) при режиме орошения 70-75 % НВ выход семянок подсолнечника на 1 MJ оросительной воды составил 1,84 кг, при 80-85 % НВ - 1,37 кг. Однако при снижении густоты стояния растений (40 тыс/га) на 1 м оросительной воды при режиме орошения 70-75 % НВ было получено 1,28 кг, на варианте 80-85 % НВ - 0,92 кг, при 60-65 % НВ - 1,28 кг. При густоте стояния 70 тыс/га растений подсолнечника окупаемость 1 м3 воды семянка составила соответственно 1,73, 1,33, 1,82 кг.
Экономическая эффективность выращивания подсолнечника при различных режимах орошения и густоте стояния (в среднем за 1999-2001 гг.) Варианты опыта Урожайность, т/га Стоимость продукции,тыс. руб./га Прямые затраты,тыс. руб./га Условно чистый доход,тыс. руб./га Уровень рентабельности, % Биоэнергетическая оценка режимов орошения подсолнечника согласуется с экономической оценкой по густоте стояния и режимам орошения (табл. 46). Биоэнергетическая оценка режимов орошения подсолнечника в зависимости от густоты стояния растений (1999-2001 гг.) Вариантыопыта Урожайность, т/га Накоплениеобменнойэнергии,тыс. МДж/га Общиезатраты,тыс. МДж/га Коэффициент энергетической эффективности Доход, убыток (±), тыс. МДж/га Уровень рентабельности, %
Наибольший эффект получается на режиме орошения 70-75 % НВ при густоте стояния 60 тыс/га растений. Таким образом, выращивание подсолнечника при орошении экономически выгодно.
Осенний влагозарядковый полив по своей эффективности значительно уступает вариантам с вегетационными поливами по всем изучаемым режимам.
Высокая эффективность выращивания подсолнечника при орошении подтверждается и ранее проведенными исследованиями в Марксовском районе И.С. Костиным, А.П. Кубанцевым [58].
