Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по интенсивному использованию лиманного орошения в Заволжье 7
1.1. Лиманное орошение, его развитие и пути интенсивного использования лиманов 7
1.2. Особенности регулирования водного режима на лиманах 20
1.3. Приемы сохранения и повышения плодородия почв при лиманном орошении 27
1.4. Использование фитомелиорации в сохранении экологического равновесия и предупреждения засоления орошаемых земель 33
2. Программа, методика и условия проведения исследований 41
2.1. Почвенно-мелиоративные и климатические условия 41
2.2. Схема опыта и методика проведения исследований 50
2.3. Агротехника исследований 55
3. Водный режим почв лиманов 57
3.1. Режим влажности почвы и влагообеспеченность кормовых культур 57
3.2. Водопотребление сельскохозяйственных культур и трав 64
4. Фитомелиорация почв и изменение плодородия почвы при рациональном использовании лиманов 68
4.1. Изменение водно- и агрофизических свойств почвы в зависимости от вида возделываемых культур 68
4.2. Питательный режим почвы 81
4.3. Влияние многолетних трав и однолетних кормовых культур на изменение солевого состава лиманных почв 83
4.4. Баланс гумуса в почве при возделывании зерновых и кормовых культур в севооборотах различного направления 89
4.5. Экологическое состояние лиманов и загрязненность тяжелыми металлами 95
5. Фитоклимат и структура посевов кормовых культур при лиманном орошении 100
5.1. Развитие кормовых культур в условиях лиманного орошения 100
5.2. Прирост кормовых культур 107
5.3. Фотосинтетическая деятельность и накопление урожая 112
6. Продуктивность кормовых культур при лиманном орошении 117
6.1. Урожайность сеяных многолетних трав в зависимости от режимов затопления 117
6.2. Урожайность однолетних кормовых культур при различных режимах затопления 122
6.3. Использование оросительной воды при выращивании кормовых культур на лиманах 132
6.4. Продуктивность различных видов севооборота в условиях лиманного орошения 139
6.5. Качество и экологическая безопасность кормов 141
7. Агроэнергетическая оценка возделывания сельскохозяйственных культур и трав 144
Выводы 152
Рекомендации производству 154
Список использованной литературы 155
Приложения 176
- Особенности регулирования водного режима на лиманах
- Изменение водно- и агрофизических свойств почвы в зависимости от вида возделываемых культур
- Развитие кормовых культур в условиях лиманного орошения
- Использование оросительной воды при выращивании кормовых культур на лиманах
Введение к работе
Актуальность темы. В полупустынных районах Саратовского Заволжья важная роль в создании устойчивой кормовой базы для животноводства принадлежит лиманному орошению. Использование для затопления лиманов транзитного стока реки Волги с пропуском воды по Саратовскому оросительному каналу, а также малых рек Б. и М. Узеней создаёт возможность гарантированного обеспечения водой в любые годы и позволяет стабилизировать производство кормов.
Но низкое качество строительства и эксплуатации крупных систем лиманного орошения, а также вовлечение в сельскохозяйственное использование земель солонцовых комплексов привело к ряду негативных последствий. Это - вторичное засоление и заболачивание части орошаемых земель, выход их из строя, подъём уровня грунтовых вод, подтопление населённых пунктов.
, Кроме того, на значительных площадях наблюдается процесс снижения почвенного плодородия за счёт сокращения запасов гумуса.
В связи с этим актуальной проблемой использования крупных инженерных систем лиманного орошения в Заволжье является сохранение и улучшение плодородия почв, эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и природной среды путем возделывания продуктивных сельскохозяйственных культур, обладающих эффективными фитомелиоративными свойствами.
Цели и задачи исследований. Основная цель научно-производственных исследований - разработка приемов фитомелио-ративного улучшения состояния почв путем использования севооборотов различного направления и экологически обоснованных режимов затопления, обеспечивающих рациональное применение оросительной воды, создание оптимальной кормовой продуктивности севооборотов, сохранение и улучшение плодородия почв.
Цель достигалась решением следующих задач:
-
Изучить фитомелиоративное действие адаптивных и высокопродуктивных кормовых культур с целью разработки зональных севооборотов, позволяющих сохранить и повысить плодородие почвы на землях с лиманным орошением.
-
Определить оптимальную оросительную норму лиманного орошения кормовых культур в составе севооборотов, предусматривающую ресурсо- и водосбережение, ограничение нагрузки на орошаемое поле и повышение плодородия почвы.
3. Определить эффективность и кормовую продуктивность сево
оборотов различного направления в условиях лиманного орошения.
4. Дать агроэнергетическую оценку возделывания кормовых
культур в севооборотах различного направления при лиманном оро
шении.
Научная новизна. Впервые для улучшения эксплуатации крупных инженерных систем лиманного орошения Заволжья разработаны фитомелиоративные приёмы сохранения и повышения плодородия почв при выращивании адаптивных высокопродуктивных кормовых культур в составе различных севооборотов.
Установлены экологически и агроэнергетически обоснованные нормы затопления для однолетних кормовых культур и многолетних трав в севооборотах с учётом улучшения эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и получения высоких стабильных урожаев.
Практическая ценность работы. Разработан и предложен фито-мелиоративный комплекс использования крупных инженерных систем лиманного орошения, основанный на применении травяно-пропашных севооборотов и оптимальных норм затопления, позволяющий улучшать зколого-мелиоративное состояние почв, повышать эффективность потребления оросительной воды и обеспечивать полу-; чение стабильных урожаев с малыми энергетическими затратами.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка и внедрение результатов исследований были проведены в 1997-1999 гг. на Новоузенской системе лиманного орошения в ЗАО ПЗ «Алтайский» площадью 460 га.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на научно-производственных конференциях Саратовского государственного аграрного университета (1998-2000 гг.) и Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности использования лиманного орошения в современных условиях» (Саратов, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных труда.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,
семи глав, выводов и рекомендаций производству, списка литерату
ры из -23$ наименований, в том числе 9 работ иностранных
авторов и PS приложений, изложена на /6С страницах,
включает 3& таблиц, /f рисунков.
Особенности регулирования водного режима на лиманах
В степных и полупустынных районах страны лимитирующим фактором, сдерживающим рост и развитие растений, является обеспеченность влагой. Поэтому создание оптимального водного режима для возделываемых культур на лиманах остается актуальной проблемой.
Лиманное орошение эффективно при строгом соблюдении режима затопления, то есть его оптимальных сроков и норм, глубины и продолжительности стояния воды, которые обеспечивают создание в 1,5...2 метровом слое почвы запасов влаги для получения заданной урожайности возделываемых культур. Режим затопления лиманов имеет свои особенности: при его определении учитываются мелиоративные свойства почвогрунтов талого и промерзшего слоя, исходная их влажность, глубина залегания грунтовых вод, погодные условия, а также состав и биологические особенности возделываемых культур (4, 48, 113, 118, 124, 138, 150, 167, 172, 184). Для расчета норм лиманного орошения предлагаются различные методы.
Академиком А.Н. Костяковым (113) и В.Я. Поповой (172) предложен метод основанный на принципе влагонасыщения почвы до наименьшей влаго-емкости в пределах увлажняемого слоя 1,5...2 м. В зависимости от зоны лиманного орошения применяется коэффициент неравномерности затопления и потери воды - равный 1,3... 1,5 (табл. 2).
Применительно к Заволжью нормы лиманного орошения, обеспечивающие влагонасыщение почвы до наименьшей влагоемкости, в степной зоне составляют 2500...3000 м3/га, а в полупустыне 2800...3300 м3/га.
И.А. Кузник и др. (118) утверждают, что кроме названных факторов, при расчетах необходимо учитывать и влияние климата.
Более универсальный метод расчета нормы лиманного орошения предложен академиком Б.Б Шумаковым (231,232). Он может быть одинаково применен на лимане, как при возделывании однолетних культур, так и засеянных многолетними травами или находящимися под покровом естественной луговой растительности. Метод основан на учете биологических особенностей и коэффициентов водопотребления возделываемых культур, уровня агротехники и планируемой урожайности (табл.3).
Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур на ирри-гационно освоенных лиманах Заволжья необходимы нормы лиманного орошения от 2500 до 4000 м7га. При возделывании зерновых культур и одно-летних трав требуется на весеннее увлажнение почвы 2500 м /га, а силосных культур - 3000 м /га. Залужение распаханных лиманов многолетними травами - кострецом безостым или его смесью с люцерной желтогибридной - увеличивает норму орошения до 3200...3500 м7га. При использовании лиманов с луговыми злаковыми травами благоприятный водный режим создается нормой лиманного орошения 3500...4000 м /га.
Полученные Н.Г. Ворониным и Б.И. Туктаровым (48) результаты по нормам лиманного орошения сельскохозяйственных культур в условиях Заволжья согласуются с рекомендованными величинами оросительных норм.
В то же время М. С. Сабиров предлагает нормы лиманного орошения в зависимости от гранулометрического состава почв: для легких - 1800...2000 м3/га, средних - 2600...2800 м3/га, тяжелых - 3280...3800 м3/га (183).
А.Г. Ларионов, А.Ф. Мац, М.Г. Бекмухамбетов, В.Ф. Мамин, Б.Б. Шумаков (143) рекомендуют нормы затопления отдельно под каждую культуру: для зерновых - 2600.. .3400; кукурузы на силос - 2400.. .3300; люцерны на сено -З200...3500м3/гаит.д.
В производственных условиях подача и соблюдение рекомендованных норм орошения не всегда возможны из-за сложного рельефа местности и недостаточной планировки участков, малых удельных расходов воды, различной водопроницаемости почв, несвоевременного опорожнения лиманов и наличие на их территории замкнутых понижений. Увеличение водных нагрузок ведет к неэкономному расходованию оросительной воды, ухудшению эколо-го-мелиоративного состояния, изменению баланса грунтовых вод, а отсюда к засолению и заболачиванию. В связи с этим, необходимо осуществлять мероприятия по эффективному использованию оросительной воды и улучшению мелиоративной обстановки на лиманах: переустройство глубоководных лиманов в ярусные и мелководные с дальнейшей автоматизацией полива, уменьшение площади ярусов до оптимальных размеров, строгое соблюдение расчетного слоя и продолжительности затопления, отвод воды из центральных частей ярусов, возделывание культур, обладающих фитомелиоративны-ми свойствами, проведение химических мелиорации (4, 6, 20, 54, 83, 111, 114, 118, 122, 124, 135, 136, 141, 183).
Для различных сельскохозяйственных культур оптимальные нормы орошения на лиманах определяются продолжительностью затопления, что во многом зависит от гранулометрического и химического состава почв, глубины промерзания к моменту затопления, температуры воздуха и почвы и других факторов. Многие исследователи (Шумаков Б.А.; Кригер Р.Э.; Петров Е.Г; Соловьев В.А.; Черных В.А.; Ларионов А.Г.; Костяков А.Н.;Боча-ров П.И.; Воронин Н.Г.; Сабиров М.С. и др.) считают, что на распаханных лиманах с почвами среднесуглинистого и тяжелосуглинистого состава продолжительность затопления для впитывания оросительной нормы 2500...3000 м7га по оттаявшей почве составляет от 6 до 10 суток, а по замерзшей не оттаявшей почве увеличивается до 12... 15 суток. Однако интенсивность оттаивания почвы и впитывания расчетной нормы орошения можно корректировать суммой положительных температур воздуха и полой воды 100...120С за этот период (10... 15 дней), что было впервые предложено для пойменных лиманов Казахстана Н.Г. Горюновым, М.С. Сабировым и Ф.Н. Кимом (59).
При возделывании на лиманах сеяных многолетних трав и озимых зерновых на продолжительность затопления и на их устойчивость к вымоканию в большей степени влияет температура полой воды и воздуха, определяющая начало весеннего отрастания каждого вида растений. Многолетние и озимые растения лучше переносят затопление, если оно производится до начала отрастания, когда почва и вода имеют низкие температуры. Затопление после начала вегетации растений и перерасход воды, приводит к сильному вымоканию, причем гибель растений тем сильнее, чем выше температура почвы и глубже слой воды (29).
Н.Г. Воронин (47) считает, что на оттаявших почвах под ранние яровые достаточно держать воду не более 5...7 суток, но если с осени выпало много осадков и зимой почва промерзла, необходимо увеличивать продолжительность затопления до 10... 12 суток. А.Н. Костяков и Б.А. Шумаков (113, 229) предлагают устанавливать длительность затопления в зависимости от состава травостоя. По данным А.И. Михальцевича и А.И. Медвецкого (147) 5-суточное затопление можно считать минимально необходимым сроком насыщения почвы под многолетними травами. М.С. Сабиров (184) рекомендует продолжительность затопления корректировать по гранулометрическому составу почв (табл.4.).
Чаще всего при весеннем затоплении применяется способ корректировки интенсивности оттаивания почвы по сумме положительных температур воздуха и воды. По данным Н.Г. Воронина (47) оптимальное насыщение почвы достигается при сумме среднесуточных температур 100... 120С.
Изменение водно- и агрофизических свойств почвы в зависимости от вида возделываемых культур
Важнейшим свойством, которое лучше всего характеризует почву в физическом отношении и определяет ее водный режим, является водопроницаемость. От величины водопроницаемости в значительной степени зависит водный баланс почвы и ее увлажнение.
Водопроницаемость почвы обеспечивает благоприятный водно-воздушный режим в почве, тем самым является одним из существенных факторов плодородия. Этот показатель напрямую связан с гранулометрическим составом, который определяет размер почвенных пор, что, в свою очередь, влияет на скорость просачивания воды через почву.
Однако, прямая связь между свойствами механических элементов, слагающих почвы, и водонепроницаемостью отмечается лишь для почв легкого гранулометрического состава (пески, супеси) и для тяжелых, но полностью обесструктуренных почв (93).
Водопроницаемость почв, обладающих хорошей структурой, полностью определяется их структурно-агрегатным состоянием. У водопрочных отдельностей наибольшая водопроницаемость наблюдается у агрегатов величиной от 3 до 2 мм; с уменьшением величины агрегатов наблюдается ухудшение водопроницаемости. Водопроницаемость прочных и неводопрочных агрегатов менее 1 мм, примерно одинакова (30).
Значительное сокращение фильтрационной способности грунтов вызывает присутствие в них ионов Na+. Е.М.Сергеев (186) объясняет это его диспергирующим действием, вследствие чего уменьшается объем пор и увеличивается содержание связанной воды, которая препятствует передвижению свободной.
Важнейшим свойством глинистых почв и грунтов, оказывающих влияние на их водопроницаемость, является набухание, которое происходит, главным образом, за счет взаимодействия глинистых частиц с водой. Величина набухания зависит от содержания коллоидов. При увеличении содержания коллоидов в почве набухание возрастает.
Набухаемость коллоидов в солонцах в 3 раза выше, чем в каштановых почвах. Высокая набухаемость почвенных коллоидов является главной причиной низкой водопроницаемости солонцов и почв солонцовых комплексов. Водопроницаемость почвы не остается величиной постоянной, а изменяется вместе с изменениями в состоянии почвы и характером ее использования.
Наши исследования показали, что при возделывании различных кормовых культур значительно изменяется водопроницаемость почвы (табл. 17, приложение 48).
Отмечается, что наименьшая водопроницаемость наблюдается на естественном травостое и на посевах многолетних трав 3-го года пользования. Это объясняется тем, что здесь почва уплотняется под действием поливной воды и сельскохозяйственной техники, а также за счет отсутствия обработок почвы, которые способствуют снижению плотности почвы и распылению ее структуры. Наибольшая водопроницаемость почвы наблюдается под пропашными культурами, и промежуточное положение по результатам исследований занимают однолетние зерновые культуры.
Таким образом, после вспашки почвы ее водопроницаемость заметно возрастает, по отношению к естественным условиям и почвам, занятым посевами многолетних трав. Распыление структуры при распашке происходит в основном за счет наиболее агрономически ценных агрегатов диаметром более 1 мм. Междурядные обработки пропашных культур в течение вегетации способствуют увеличению водопроницаемости почвы. Этот показатель на посевах пропашных культур в 1,5 раза больше, чем у зерновых культур и почти в 3 раза больше, чем у многолетних трав и естественного травостоя.
Следовательно, в период ротации севооборотов водно-физические свойства почвы изменяются, но смена культур должна идти с таким расчетом, чтобы после нескольких лет посева зерновых и пропашных культур, требующих частой обработки почвы (вспашка, боронование, культивация, посев и др.), в процессе которой почва теряет структуру и распыляется, необходимо отводить поле под многолетние травы, где идет восстановление водно- и агрофизических свойств почвы.
Плотность почвы также является одним из важных показателей плодородия почвы, и в то же время весьма динамичным ее свойством, находящимся в зависимости от гранулометрического состава, влажности почвы, количества осадков, возделываемых культур, способов и глубины обработки.
В течение вегетационного периода под всеми культурами почва уплотняется. В год с большим количеством осадков уплотнение идет интенсивнее. Верхние горизонты, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению при обработках (кроме многолетних трав) имеют более низкую плотность.
Плотность почвы очень сильно влияет на поглощение влаги, газообмен в почве, развитие корневых систем растений и интенсивность микробиологических процессов. Для большинства сельскохозяйственных культур опти-мальной плотностью почвы является показатель 1,0... 1,2 г/см .
При отсутствии междурядных обработок в условиях лиманного орошения осадки являются главным фактором изменения плотности почвы в течение вегетации возделываемых культур. Не менее значимую роль оказывают на рассматриваемый показатель корневые системы различных сельскохозяйственных культур.
По мнению П.К.Иванова (84) влияние воды на плотность почвы имеет двустороннюю роль: с одной стороны, она разрушает структуру и, заливая поры, вызывает уплотнение почвы, с другой - вызывает набухание коллоидов, уменьшает ее плотность. Тот же автор приводит данные, что в засушливые годы в более плотной почве влага сохраняется лучше, и, наоборот, во влажные годы влажность более рыхлой почвы выше.
Исследования, проведенные М.Г.Чижевским и И.К.Макарцом (222) на светло-каштановых почвах Заволжья показали, что при увеличении плотно-сти подпахотных слоев до 1,3... 1,4 г/см водные свойства их, в частности, влагоемкость, не ухудшаются.
При всей сложности определяющих плотность почвы факторов, остается несомненным, что она оказывает влияние на условия жизни растений и урожайность сельскохозяйственных культур.
В результате проведенных исследований плотность почвы была различной в зависимости от гидротермических условий года и возделываемых кормовых культур (таблица 18, рис. 2, приложение 49).
Наименьшая плотность почвы по всем горизонтам отмечается под естественной растительностью, где в верхнем слое составила 1,02, а более нижних слоях 0,1...0,25 и 0,25...0,5 м соответственно 1,24 и 1,36 т/м .
Рыхлое состояние почвы проявляется благодаря мощной корневой системе и большому количеству корневых остатков естественного травостоя.
Многолетние сеяные травы также способствуют разуплотнению почвы, в особенности в нижних горизонтах, что проявляется на посевах костреца безостого и люцерны желтогибридной (1,40 т/м ). Это объясняется более мощной стержневой корневой системой люцерны и корневищной - костреца безостого, способных интенсивно разрыхлять подпахотный слой почвы. Снижение плотности подпахотного слоя происходит также при выращивании житняка ширококолосного (1,42 т/м ). Верхний же 0..0Д м слой почвы несколько уплотняется вследствие длительности использования многолетних трав и отсутствия механических обработок.
На посевах пропашных культур плотность почвы в конце вегетации со-ставляла в верхнем (0...0Д м) слое 1,02... 1,09 т/м . Низкой плотности почвы в верхнем горизонте способствовали междурядные обработки этих кормовых культур. С увеличением глубины плотность почвы повышается, и она в слое 0,1...0,25 м составила 1,29... 1,33 т/м . Необходимо отметить, что из пропашных культур меньше уплотняет почву сорго, что объясняется мощной хорошо развитой корневой системой этой культуры.
Наши наблюдения показали, что при возделывании зернокормовых культур сплошного посева как ячменя, сорго и суданской травы происходит наибольшее уплотнение почвы, в особенности верхних слоев (0...0Д м) почвы, где плотность почвы достигает к уборке возделываемых культур 1,13...1,17T/MJ. Такое уплотнение почвы вызвано, прежде всего, слабым развитием их корневых систем.
Развитие кормовых культур в условиях лиманного орошения
Общая продолжительность жизненного цикла растений и длительность отдельных этапов для того или иного вида растений характеризуется относительным постоянством. Однако наряду с наличием видовых особенностей, стабилизирующих рост растений, большое влияние на этот процесс оказывает сложный комплекс природных и искусственно созданных условий местообитания культуры, и поэтому общие закономерности всегда нуждаются в уточнении применительно к зональным условиям.
Важным показателем является продолжительность вегетационного периода, так как она определяет сроки хозяйственного использования растений, возможность возделывания той или иной культуры в данной зоне.
Имея в виду решающее значение длины вегетационного периода, как проявление суммы биологических свойств культуры, мы стремились учитывать не только продолжительность всего периода роста культур, но и обязательно основные фазы развития.
Так как у изучаемых культур неодинаковые темпы развития, то и продолжительность вегетации колебалась от 50 до 110 дней. Проведенными наблюдениями установлено, что продолжительность межфазных периодов была подвержена значительным колебанием в зависимости от метеорологических условий.
Среди кормовых однолетних культур, возделываемых при лиманном орошении, самый короткий период вегетации по нашим данным имела суданская трава: 45...46 дней в острозасушливом 1998 г. и не более 54...58 дней во влажном 1997 г. от посева до фазы выметывания метелок, которая является оптимальной для уборки данной культуры на сено (приложение 50). Влияние на продолжительность вегетационного периода оказывала норма затопления: ее увеличении от 2500 до 3000 м / га период укосной спелости наступал на 2.. .4 дня позже по годам с различными погодными условиями.
Среди основных факторов, определяющих процесс развития многолетних трав, ведущую роль играет агрометеорологические условия. Оптимальные условия для формирования урожая трав до 1 укоса проходят при средней температуре воздуха 10... 12 С и значении ГТК = 1,3... 1,9. При повышении температуры более 30 С ухудшаются условия произрастания, замедляются ростовые процессы и ускоряется рост растений. Положительное влияние температуры воздуха на урожайность трав проявляется при наборе среднесуточных температур до 600...650С за первые два месяца вегетации. Оптимальной среднесуточной температурой, при которой наблюдается максимальный линейный рост многолетних трав, в условиях лиманного орошения полупустынных районах можно считать 16... 18 С. Побегообразование в период формирования укосной массы в жаркую погоду замедляется, но при этом значительно ускоряется развитие растений, из-за чего цветение наступает раньше обычного срока.
Лучшие гидротермические условия, при которых наблюдаются хорошие темпы роста трав, соответствуют 65 % относительной влажности воздуха и влажности почвы, соответствующей 80-90 % НВ.
В наших исследованиях на лиманах Заволжья кострец безостый формирует укосную спелость сначала перехода среднесуточной температуры воздуха через +5С до выметывания за 45...50, а до фазы цветения 58...65 дней (приложение 51). У житняка ширококолосого - до колошения 42...49 дней, до цветения 55.. .64 дня, у люцерны желтогибридной соответственно 35.. .42 дня до бутонизации и 53...64 дня до цветения (приложение 52...53). При этом увеличение водной нагрузки с 2500 до 3500 м /га задерживает отрастание трав на 2...3 дня и удлиняет период их вегетации на 3...6 дней. Для формирования укосной спелости трав на сено от начала отрастания до полного выметывания - начала цветения необходима сумма активных температур (свыше +5С) воздуха в пределах 700.. .750С. При проведении уборки трав в фазу цветения эти показатели достигают 1050. ..1150С.
Лиманное орошение создает специфические условия выращивания многолетних трав и способствует удлинению их вегетации. С одной стороны, избыточное весеннее увлажнение подавляет ростовые процессы и тормозит развитие растений в начальный период их вегетации. С другой стороны, обильная влагозарядка в последующем позволяет долго сохранять оптимальный режим влажности почвы, что ведет к улучшению хода физиологических процессов и удлинению межфазных периодов.
Анализ влияния засушливости года и времени наступления весны на вегетацию многолетних трав подтверждает, что в годы с ранней весной период формирования укосной спелости трав удлиняется на 7... 10 дней. Удлинение вегетации растений связано с увеличением межфазного периода отрастание -трубкование трав. В условиях сопряжения ранней весны и весенней засухи, быстрого нарастания температуры воздуха, наряду с увеличением продолжительности вегетации трав, происходит и повышение затрат тепла на создание урожая: дополнительно используется Ю0...150С.
Основные фазы развития многолетних трав происходят в мае, когда идет интенсивный рост и накопление урожая. В связи с этим продуктивность многолетних трав на лиманах находится в тесной зависимости с ходом метеорологических условий в мае.
У подсолнечника и ячменя, выращиваемых в условиях лиманного орошения, средняя продолжительность вегетационного периода составляет 52...71 и 63...75 дней соответственно (приложение 54...55). Погодные условия также оказывали существенную роль на рост и развитие этих культур.
В острозасушливом 1998 году продолжительность вегетационного периода у подсолнечника составляла 50...52 дня, во влажном 1997 году - 65...71 день. Удлинение вегетационного периода от улучшений погодных условий от 3 до 21 дня. Соответственно у ячменя вегетация удлинялась на 7... 16 дней (55...64 дня в 1998 году, 71...75 дней в 1997 году). Определенное влияние оказывала и норма затопления: ее увеличение с 2500 до 3500 м /га удлиняло вегетацию у ячменя на 4.. .5 дней, у подсолнечника на 2.. .6 дня.
Общая продолжительность вегетационного периода у кукурузы, сорго силосного, сорго зернового изменялась в зависимости от погодных условий (прилож. 3, 31, 47, 48, 49): у кукурузы на силос - от 74 (1998 г.) до 89 (1997 г.) дней; сорго силосного - от 73 до 87 дней, сорго зернового - от 98 до 121 дня. Необходимо отметить, что продолжительность периода до 9... 11 листьев кукурузы и сорго по годам изменялось незначительно, но в дальнейшем вследствие заметного ухудшения влагообеспеченности, растения в засушливые годы ускоряли прохождение каждой фазы на 2.. .3 дня.
На вариантах с более высокой нормой затопления растения развивались в лучших условиях, имели более продолжительный вегетационный период на 3.. .4 дня, что давало возможность накопления большей биомассы.
Особенности прохождения вегетационного периода различных кормовых культур оказывают существенное влияние на темпы их роста в высоту, формирование и работу листового аппарата, накопление биомассы.
Люцерна желтогибридная растет в начале вегетации медленно, прибавляя по 3 см за десятидневку, но во второй половине вегетации, начиная с ветвления, темп роста у нее заметно увеличивается - до 1,4... 1,5 см за сутки. Злаковые культуры также в начале вегетации имеют небольшие темпы роста: среднесуточный прирост в период всходы - кущение у суданской травы и сорго 0,6...0,8 см; у ячменя и кукурузы - 1,0... 1,3 см. В последующие фазы интенсивность их роста повышается, и составляет в фазе кущения — выхода в трубку у суданской травы и сорго 1,8...3,3 см; у ячменя - до 3,0 см и у кукурузы - до 5,3 см (табл. 29, приложения 59...67). Однако, наиболее интенсивный рост у злаковых культур отмечается в наших опытах в период от выхода в трубку до выметывания метелки (колошения): у сорго зернового до 3 см; у ячменя - до 3,4 см; у сорго силосного - до 5,4 см; у суданской травы - до 5,3 см и кукурузы на силос до 7 см в сутки. Свои особенности роста у подсолнечника - максимум наблюдается в середине вегетации перед фазой бутонизации - до 3,6 см в сутки. После цветения прирост растений в высоту у всех культур практически прекращается.
Заметное влияние на прирост растений в высоту оказывали погодные условия и нормы затопления лимана. Так, в острозасушливом 1998 году, высота растений у всех изучаемых культур была на 10-40 % меньше, чем во влаж-ном 1997 году. Изменение же нормы затопления с 2500 до 3500 м /га действовало на культуры по разному. У многолетних трав, имеющих мощную корневую систему, дополнительное увлажнение слабо влияло на рост. Напротив, у однолетних культур влияние было очень заметным. Это подтверждают данные наших опытов, где максимальный прирост в высоту у кукуру-зы на силос при норме затопления 2500 м /га был 6,5 см в сутки, а при увели-чении нормы до 3500 м /га - он возрастал до 7 см, т.е. на 0,5 см в сутки или до 5 см за десятидневку, что уже весьма значительно и визуально заметно.
Использование оросительной воды при выращивании кормовых культур на лиманах
Рациональное использование оросительной воды в засушливых районах Заволжья является основой ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур и обязательным условием сохранения стабильной и благоприятной экологической обстановки. Даже однократная весенняя подача воды на участки лиманного орошения значительно улучшает влагообеспеченность растений и создает условия для формирования более высоких, чем на богаре урожаев выращиваемых культур. Однако общие затраты воды и экономия ее расхода на единицу кормовой продукции в большей степени зависит от продуктивности орошаемых культур и уровня технологий их возделывания.
В наших исследованиях было установлено, что в условиях лиманного орошения, также как и при регулярном, коэффициенты водопотребления кормовых культур зависят от уровня их урожайности.
У высеваемых многолетних травах при увеличении нормы затопления лимана с 2500 до 3000 м7га отмечается относительная стабильность потребления воды урожаем и даже некоторое ее снижение (табл. 41, рис. 11). Расход воды на 1 тонну продукции смеси костреца безостого с люцерной желтогиб-ридной составил по многолетним данным при норме 2500 м /га - 853 м на тонну, а при норме 3000 м /га он снизился до 845 м на тонну. У житняка ши-рококолосого показатели соответственно изменялись с 1008 до 984 м на тонну. Увеличение водной нагрузки на лиман, залуженный многолетними травами до 3500 м /га значительно повышает затраты воды на производство 1 тонны сена: потребление воды на единицу кормовой продукции при этом увеличивается на 12-14%, достигая 964 м3 у смеси костреца безостого с лю-церной желтогибридной и 1104 м у житняка ширококолосого.
Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что технология выращивания многолетних трав на лиманах с проведением затопления нор-мой 3000 м /га создает оптимальные условия водного режима растений и способствует получению высоких урожаев сена - более 3,5 т/га. Дальнейшее увеличение нормы затопления ведет к снижению эффективности использования оросительной воды, почвенного плодородия и ухудшению эколого-мелиоративного состояния лиманных земель.
Учет затрат оросительной воды на единицу продукции однолетних кормовых культур в условиях лиманного орошения подтвердил, что этот показатель также как и у многолетних трав полностью зависит от уровня урожайности и гидротермических условий года. У ряда культур, в основном с коротким и средним вегетационным периодом, в наших опытах не было отмечено увеличения урожайности при повышении нормы затопления. В связи с этим, наименьший расход оросительной воды у них отмечается при норме затопления 2500 м /га: у ячменя на зерно - 2212 м /т; у сорго зернового - 1488 м /т; у суданской травы на сено - 691 м /т и у подсолнечника на зеленую массу -144 м /т (табл. 42, рис. 12... 13). При повышении нормы затопления до 3000 м /га расход воды резко возрастал: у ячменя до 2564 м /т или на 16%; у сорго зернового до 1714 (на 15 %); у суданской травы - до 804 (на 12% ) и у под-солнечника до 168 м /т (на 17%). И, наконец, самое неэффективное использование оросительной воды культурами этой группы наблюдалось при норме затопления 3500 м /га. Расход воды на 1 тонну продукции по сравнению с нормой 2500 м /га возрастал на 30-32%) по названным культурам.
У группы силосных культур наиболее экономное использование ороси-тельной воды отмечается при норме затопления 3000 м /га: 180 м /т у куку-рузы и 148 м /ту сорго силосного. При норме 2500 м /га затраты воды были больше лишь на 2-5 %, но при норме 3500 они возрастали на 14-15 %.
Сравнение эффективности использования оросительной воды различными севооборотами при однократной весенней влагозарядке почвы показывает, что наилучшим в данном отношении является зернопропашной севооборот - в нем при средней норме лиманного орошения 2750 м /га отмечен наименьший расход оросительной воды на 1 т к.ед. - 1202 м . Лишь немного хуже были показатели травяно-пропашного севооборота: при средней норме орошения 2929 м /га расход оросительной воды составил 1452 м на 1 т к.ед. Очень непродуктивно по сравнению с указанными выше севооборотами использовалась оросительная вода в зернокормовом севообороте: при средней норме лиманного орошения 2750 м3/га расход оросительной воды повысился до 1691 м на 1 т к.ед. (табл. 43).
