Содержание к диссертации
Введение
I Кукуруза на орошаемых землях, особенности и проблемы выращивания (обзор литературы)
1.1. Распространение, назначение и использование значение кукурузы. 9
1.2. Кормовая и зерновая продуктивность кукурузы, особенности и пути ее реализации
1.3. Потребность кукурузы в воде и орошении, пути совершенствования поливных режимов
1.4. Удобрение кукурузы в условиях орошения 31
1.5. Влияние густоты стеблестоя на урожайность кукурузы 36
1.6. Обоснование направления исследований 40
II Цель, задачи, условия и методология исследований.
2.1. Цель, поставленные на изучение вопросы и схема опытов 48
2.2. Характеристика почвенно-климатических условий в годы исследований
2.3. Агротехника кукурузы 71
2.4. Методология исследований 73
III Оценка агроклиматических ресурсов нижнего поволжья для возделывания кукурузы
3.1. Характеристика природных условий Нижнего Поволжья и оценка их соответствия биологическим особенностям кукурузы
3.2. Агроклиматическое районирование нижней Волги с оценкой возможности реализации потенциала продуктивности кукурузы 81
IV Теоретическое и экспериментальное обоснование технологии орошения и возделывания кукурузы в 85 2о нижнем Поволжье
4.1. Теоретические предпосылки реализации потенциала продуктивности кукурузы
4.2. Оптимизация водного режима почвы поливами и продуктивность кукурузы
4.2.1. Характеристика поливных режимов для поддержания различного водного режима почвы
4.2.2. Влияние влагообеспеченности почвы на рост и развитие кукурузы
4.2.3. Влияние водного режима почвы и режима поливов на формирование, величину и качество урожая кукурузы
4.3. Особенности потребления питательных веществ в условиях орошения 178
4.4. Влияние изменения регулируемых факторов на процессы формирования урожайности кукурузы 185
4.4.1. Сочетание управляемых факторов роста и развития для получения запланированных уровней урожайности 185
4.4.2. Водопотребление кукурузы при разной продуктивности 199
4.4.3. Динамика и численное значение среднесуточного водопотреб-ления 4.4.4. Продуктивность использования влаги при разной урожайности кукурузы 216
4.4.5. Связь суммарного водопотребления кукурузы с метеорологическими показателями
4.4.6. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность кукурузы... 227&<
V Управление водным режимом почвы для формирования программируемых урожаев кукурузы
5.1. Модель формирования растений в зависимости от назначения получаемой продукции
5.2. Прогноз темпов роста и развития кукурузы 266
5.3. Использование биоклиматических коэффициентов для прогноза суммарного водопотребления и оросительных норм кукурузы
5.4. Составление прогностической программы режима орошения кукурузы под планируемую урожайность
5.5. Управление водным режимом почвы с помощью корректирующей 280
и оперативно-текущей программ
VI Научно обоснованные технологии, экологическая, энергетическая и экономическая эффективность выращивания кукурузы на орошаемых землях 29033
6.1. Научно обоснованные технологии выращивания кукурузы для многоцелевого использования
6.2. Экологическая, энергетическая и экономическая эффективность технологий выращивания кукурузы
Выводы 309/5
Предложения производству 315
Литература 317
- Кормовая и зерновая продуктивность кукурузы, особенности и пути ее реализации
- Характеристика почвенно-климатических условий в годы исследований
- Агроклиматическое районирование нижней Волги с оценкой возможности реализации потенциала продуктивности кукурузы
- Влияние водного режима почвы и режима поливов на формирование, величину и качество урожая кукурузы
Введение к работе
Актуальность исследований. Кукуруза в мировом земледелии, наряду с пшеницей и рисом, по объему производства входит в число ведущих зерновых культур. Однако в аграрном секторе Российской Федерации большие возможности этой ценной высокоурожайной, энергонасыщенной, теплолюбивой зерновой и кормовой культуры реализуются пока недостаточно.
По условиям теплообеспеченности Нижнее Поволжье входит в состав российского кукурузного пояса. Но из-за крайне скудной высоковариабельной по годам обеспеченностью осадками урожайность кукурузы в этой природной зоне остается низкой и изменчивой, копирующей степень увлажнения атмосферными осадками. Предпринятые в последней трети XX века меры по расширению здесь площади орошаемых земель открыли возможность увеличения посевов кукурузы на поливных землях. В связи с этим актуализировалась проблема теоретического и экспериментального обоснования режимов орошения и технологии возделывания кукурузы, обеспечивающих устойчивое получение планируемых урожаев зеленой массы и зерна. Решению этих вопросов посвящена представленная к защите научно-квалификационная работа.
В основу диссертационной работы положены результаты исследований, полученные в процессе выполнения государственных научно-технических программ РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство»: «Разработать и внедрить системы орошаемого земледелия с программированным выращиванием высоких урожаев кормовых и зерновых культур на индустриальной основе»; «Разработать высокоэффективные экологически безопасные системы орошаемого земледелия, обеспечивающие программированное выращивание сельскохозяйственных культур при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия в различных природно-экономических зонах страны».
Цель исследований сводилась к обоснованию водных режимов почвы и связанных с этим режимов полива, обеспечивающих в сочетании с другими агротехническими приёмами получение различных планируемых урожаев ку-
курузы на зерно и зеленую массу, используемую для закладки силоса, с высокими качественными показателями при недопущении негативного воздействия на окружающую среду. Задачи исследований:
установить особенности режимов орошения кукурузы, возделываемой для разных видов хозяйственного использования, с учетом вариабельности погодных условий и уровней планируемой урожайности;
обосновать сочетание управляемых факторов роста и развития растений для получения различных уровней урожайности;
определить динамику параметров характеристики растений в онтогенезе, обеспечивающих формирование планируемой урожайности;
разработать модели формирования урожайности кукурузы как основу принятия оперативно-текущих управленческих решений в технологии возделывания кукурузы;
установить динамику и структуру суммарного и удельного водопо-требления кукурузы в связи с изменением урожайности;
дать экологическую, энергетическую и экономическую оценку рекомендуемым режимам орошения и технологиям возделывания кукурузы.
Научная новизна результатов исследований характеризуется:
обоснованием необходимости выбора гибридов и сортов для производственных посевов не только по биологическим особенностям, но и качественным показателям характеристики товарной продукции (урожайность, сроки уборочной спелости, насыщенность зеленой массы початками, уборочная влажность зерна и др.);
использованием моделирования динамики параметров растения и агроценоза в онтогенезе, обеспечивающих получение планируемой урожайности, с экспериментальным обоснованием адекватности фактического роста и развития растений смоделированному;
использованием фактических и прогностических показателей харак-
теристики погоды для определения сроков наступления фаз роста и развития кукурузы, управления водным режимом почвы с помощью прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ проведения поливов;
- обоснованием возможного сочетания основных управляемых факторов роста и развития кукурузы, обеспечивающих получение планируемой урожайности товарной продукции.
Практическая значимость результатов исследований состоит в разработке и освоении производством рекомендаций по режимам орошения и особенностям технологий возделывания кукурузы, ориентированных на получение урожайности 40, 60 и 80 т/га зеленой массы; 6, 8 и 10 т/га зерна сахарной начала молочно-восковой спелости и зерновой стандартной для хранения влажности, 14%.
Основные результаты исследований использованы при разработке системы ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996-2010 гг. (1997г.); выходной документации ВНИИОЗ: «Интенсификация возделывания кукурузы на зерно и силос на орошаемых землях Волгоградской области» (1989 г.) «Экологически безопасные водные нагрузки для различных ландшафтных комплексов Прикаспийского региона», «Технологические схемы ресурсосберегающих способов орошения для оросительных систем нового поколения и многоукладного сельскохозяйственного производства», «Типовые технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях» (1999 г.); «Методическое пособие по разработке систем орошаемого земледелия на адаптивно-ландшафтной основе» (2000 г.); «Методика экологической и энергетической оценки способов орошения сельскохозяйственных культур с адаптацией ее на территории Нижнего Поволжья» (2002 г.); «Закономерности трансформации компонентов орошаемых аг-роэкосистем и основы устойчивости мелиорированного агроландшафта» (2003 г.); «Адаптивные технологии возделывания кукурузы на зерно на орошаемых землях стенной зоны РФ» (2005 г.) и др.
Экспонируемые материалы исследований по технологии возделывания кукурузы удостоены «Серебряной медали» ВДНХ СССР в 1991 г., в 1998 и 2001 гг. - медалями «Лауреат ВВЦ РФ».
Апробация работы и публикации. Внедрение результатов исследований проведено в хозяйствах «Волгоградский» и «Ахтубинский» Среднеахту-бинского района (1989...1990 гг.), ОПХ «Орошаемое» Всероссийского НИИ орошаемого земледелия (1999...2000 гг.), хозяйствах Городищенского, Кала-чевского, Светлоярского, Среднеахтубинского, Николаевского районов Волгоградской области (2000 г.).
Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на ученых советах ВНИИОЗ, научно-практических конференциях и совещаниях разного уровня: Международного (г. Санкт-Петербург, АФИ, 2002 г.; г. Волгоград, ВГСХА, 2003, 2005 гг.; г. Коломна, ВНИИ «Радуга», 2004 г.; г. Белгород, БелНИИСХ, 2004 г.); Всесоюзного (г. Москва, ВНИИГиМ, 1989 г.; г. Новочеркасск, НИМИ, 1989 г.); Всероссийского (г. Саратов, ГСХА, 1997 г.; г. Волгоград, ВНИАЛМИ, 1998, 2000 г.; Астраханская область, Соленое Займище, ПНИИАЗ, 1999, 2000, 2001, 2005 гг.; г. Пенза, ГСХА, 2000, 2001, 2002 гг.; г. Москва, НИИСХ ЦРНЗ и ВНИПТИ-ХИМ, 2002 г.; г. Волгоград, ГосНИОРХ, 2004 г.;); регионального (г. Саратов, НПО «Элита Поволжья», 1989 г.), на Экологических чтениях ВОРЭА (г. Волгоград, 2000 г.); совместном выездном заседании коллегии Минсельхоза России и Президиума Россельхозакадемии, г. Ростов на Дону, 2001 г.; Всероссийском координационном совещании учреждений Географической сети (г. Москва, 2001 г.).
По теме диссертации опубликовано 76 работ общим объемом 75 печатных листов, в том числе 7 в рецензируемых журналах; имеются заключительные отчеты общим объемом 5,6 печатных листа (номера государственной регистрации 01850067072, 01870002820).
Основные положения, выносимые па защиту:
S научно обоснованные режимы орошения, способствующие поддержанию водных режимов почвы, которые в сочетании с другими урожаеобра-зующими факторами обеспечивают получение с 1 гектара 40, 60 и 80 т зеленной массы; 4, 6, 8 и Ют зерна начала молочно-восковой спелости сахарной и 6, 8 и Ют зерновой кукурузы стандартной влажности без дополнительной принудительной досушки ранне- и среднераннеспелых гибридов;
^ модель роста и развития растения и агроценоза, описывающая динамику показателей характеристики растений в онтогенезе, которые обеспечивают возможность получения планируемой урожайности кукурузы;
S теоретическое обоснование взаимосвязи основных параметров формирования урожая кукурузы, формализованное в виде блок-схемы;
^ использование экспериментально подтверждённых закономерностей роста и развития разноспелых гибридов кукурузы для разработки прогностической программы управления водным режимом почвы, обеспечивающей получение планируемой урожайности в разные по теплообеспеченности годы;
S числовые значения биоклиматических коэффициентов испарения, используемых в программах управления водным режимом почвы и ориентированных на получение планируемой урожайности кукурузы.
Кормовая и зерновая продуктивность кукурузы, особенности и пути ее реализации
Кукуруза в мировом зерновом балансе занимает второе (после пшеницы) место и возделывается, в основном, как зерновая культура. В России же посевы ее используются, прежде всего, для получения силоса, хотя во многих регионах она является самой урожайной яровой зерновой культурой [248].
При оценке общей продуктивности полевых культур кроме основной продукции необходимо также учитывать валовой сбор кормовых единиц и белка. Считается, что переваримого протеина в рационах сельскохозяйственных животных должно быть не менее 100...ПО г/к.ед. По сбору с единицы площади кукуруза дает на одну треть больше переваримого белка, чем овес и ячмень, и в два раза больше, чем картофель, а крахмальных единиц на одну треть больше, чем картофель и ячмень, и почти в два раза больше овса [257].
По данным ряда исследователей в зависимости от сорта и возраста посева зеленая масса кукурузы содержит 0,2—0,3% жира, 0,4—0,7% переваримого белка и 6—10 крахмальных единиц (10,0—16,7 овсяной единицы). Животные охотно поедают зеленую массу кукурузы, так как она содержит до 4% сахара. Причем стебли без початков содержат больше сахара, чем стебли с образовавшимися початками. Максимальное содержание сахара в кукурузе наблюдается сразу после опыления, а через неделю оно постепенно убывает [8].
Кормовой ценности кукурузного силоса в связи с большой долей его участия в различных кормовых рационах и способностью значительно повышать продуктивность молочных коров и скота на откорме придается большое значение [330]. В процессе исследований установлено, что на содержание в кукурузном силосе сухого вещества, сырого протеина, крахмала, безазотистых экстрактивных веществ, переваримого органического вещества, сырой клетчатки, энергии, минеральных веществ существенное влияние оказывают почвенно-климатические и агротехнические условия возделывания, геноти-пические особенности растений [326].
Многими исследователями в России и за рубежом рассматриваются проблемы правильного выбора сроков и способов уборки зеленой массы кукурузы на силос, подготовки измельченной стебельчатой массы и значение кукурузного крахмала для оформления правильных рационов. Содержание сухой массы в кукурузном силосе варьирует в пределах 24...40% и увеличивается по мере запаздывания сроков уборки при одновременном снижении его переваримости. Отмечается, что сроки уборки силосной кукурузы являются сортоспецифичными, но необходимо стремиться к тому, чтобы содержание сухих веществ к этому моменту составляло 32...36% [330]. По данным некоторых ученых питательность 1 кг силоса кукурузы, убранной в фазе молочной спелости, составляет 0,18...0,20 корм, ед., молочно-восковой -0,24...0,26, восковой - 0,28...0,30 корм. ед. [8, 114].
Кукурузный силос из початков молочно-восковой спелости содержит 22—25%) сухого вещества, 0,7—0,9% переваримого белка, 12—13% крахмальных единиц и, по данным Кельнера и Фингерлинга, 0,4—0,6%) жира и 3,2%) клетчатки. Качество силоса зависит от содержания сухого вещества и доли початков в силосной массе, которая должна составлять около 40%.
На опытном поле Брянской ГСХА определяли совместное влияние густоты стояния растений и органических удобрений на урожай и качество зеленой массы кукурузы среднеранней группы [185]. Самая высокая урожайность зеленой массы в их опытах получена при густоте посева 100 тыс.раст./га -77,7 т/га; 70 тыс/га - 73,3; 40 тыс/га - 62,6 т/га. В наиболее загущенных посевах (100 тыс/га) на вариантах с использованием органических (навоз, сидерат, солома) и минеральных удобрений в сочетании с пестицидами получен и наибольший выход кормовых единиц - 17,4 т/га, переваримого белка - 1,1 т/га, обменной энергии- 141,6...161,6 ГДж/га.
Исследованиями Орловского НИИ сельского хозяйства в условиях средней полосы России установлено, что кукуруза может давать высокие урожаи энергетически насыщенных относительно дешевых кормов не только в виде листостебельной, но и зерностержневой массы и даже зерна восковой и полной спелости. Урожайность в сухом веществе получена в пределах 14,7...21,0 т/га. Для улучшения сбалансированности кормов по белково-углеводному комплексу ими рекомендованы смешанные посевы кукурузы с бобовыми культурами [92].
В Пензенской ГСХА установлено, что наибольшую урожайность зеленой массы (47,3...47,8 т/га) обеспечивают более позднеспелые гибриды с ФАО 290...310, несколько меньшую (43,9...44,1 т/га) - гибриды с ФАО 190...260, а наименьшую (35,7 т/га) - скороспелый гибрид с ФАО 170. По урожайности сухого вещества у гибридов отмечена иная закономерность. Связано это с влажностью зеленой массы при уборке и недостатком тепловых ресурсов в Пензенской области. Установлено, что чем позднеспелее гибрид, тем выше влажность убираемой массы. Например, в среднем за 3 года у гибрида с ФАО 170 влажность зеленой массы составила 68,0%, ФАО 220 - 73,4%, а ФАО 300 - 76,9%. Наибольшую урожайность сухого вещества в среднем за 3 года (13,2 т/га) обеспечил гибрид с ФАО 190, несколько меньше (12,1...12,3 т/га) - гибриды с ФАО 170, 180 и 210, а наименьшую (10,4 т/га) - гибриды с ФАО 240 и 260. Максимальное содержание кормовых единиц в 1 т зеленой массы было у скороспелого гибрида с группой ФАО 170 (3,65 кг), минимальное - у более позднеспелых гибридов группы ФАО 300...310 (2,43-2,44 кг). Среди изучаемых гибридов максимальный выход кормовых единиц (14,8 т/га) обеспечил гибрид с ФАО 190, несколько меньше - с ФАО 170 (13,7 т/га), 180 (13,6 т/га) и 210 (13,2 т/га) [228]. Таким образом, для получения качественного корма из кукурузы необходимо подбирать гибриды в соответствии с местными климатическими условиями.
Характеристика почвенно-климатических условий в годы исследований
Цель наших исследований сводилась к тому, чтобы на основе проведения многофакторных опытов определить оптимальные условия роста и развития кукурузы и возможность создания их на орошаемых землях для получения урожайности зеленой массы 40, 60, 80 и 100; зерна начала молочно-восковой спелости сахарной и гибридов фуражной кукурузы стандартной для хранения влажности - 6, 8, 10 т/га. В основу рабочей гипотезы получения различных уровней урожайности был положен учет биологических особенностей культуры, определяющих изменение ее продуктивности в связи с различными пределами снижения влажности расчетного слоя почвы и обеспеченности растений элементами минерального питания. В соответствии с этим схема опытов включала несколько вариантов по водному режиму почвы, дозам внесения удобрений и густоте посевов разноспелых гибридов и сортов. Оценка условий и закономерностей функционирования посевов в сложной системе «почва - климат - растение» позволяла нам на основании анализа экспериментальных данных подойти к разработке методов управления водным режимом почвы и совершенствованию технологии возделывания кукурузы для получения программируемых урожаев.
Чтобы решить поставленную задачу, необходимо было получить ответы на следующие основные вопросы: 1. Выявить закономерности и уровни формирования урожая разноспелых гибридов кукурузы при различных сочетаниях водного режима почвы, расчетных доз удобрений и густоты стояния растений в зависимости от целевого использования. 2. Установить потребность растений кукурузы в воде в целом за период вегетации для каждого уровня урожайности. 3. Определить закономерности изменения и количественные показатели суммарного и среднесуточного потребления воды растениями по межфазным периодам вегетации с установлением взаимосвязи численных значений их с уровнем формируемого урожая и температурным режимом воздуха. 4. Установить динамику хода и численные показатели характеристики основных параметров фотосинтетической деятельности растений с учетом уровня формируемого урожая и возможности последующего использования их для управления продукционным процессом. 5. Определить показатели изменения структуры и качества урожая кукурузы в зависимости от условий возделывания. 6. Экономически и биоэнергетически обосновать оптимальное сочетание водного и питательного режимов почвы, густоту посева для получения различных уровней урожайности кукурузы.
Экспериментальные исследования по разработке основных принципов оптимизации и урожаеобразующими факторами, проводились в трехфакторных опытах с разноспелыми гибридами и сортами: 1) среднеспелым гибридом Краснодарский 440 MB, выращиваемым на силос (1987...1989 гг.); 2) сортом сахарной кукурузы Деликатесная, выращиваемым для пищевых целей (1992...1994 гг.); 3) ранне- (Днепровский 141, РОСС-144, РОСС-191) и среднераннеспе-лым гибридами (РОСС-299), выращиваемых управления водным и питательным режимами почвы, как основными регулируемыми для получения зерна (1996...1998 гг.).
Схема опытов проводимых в посевах кукурузы гибрида Краснодарский 440 MB, выращиваемого на силос: По первому фактору (режим орошения) для получения урожайности на уровне 40, 60, 80 и 100 т/га зеленой массы изучали следующие варианты водного режима почвы: 1. Назначение вегетационных поливов при влажности активного слоя 60% НВ. 2.То же при предполивном пороге влажности 70% НВ. З.То же при 80% НВ. 4. Поддержание дифференцированного предела снижения влажности почвы 70...80...70% НВ по схеме: 70% НВ от посева до образования 11-го листа и от молочной до молочно-восковой спелости зерна кукурузы, а от 11 го листа до молочной спелости зерна - 80% НВ.
5. Контроль - вариант без орошения.
Дозы удобрений (второй фактор) рассчитывали на планируемую урожайность зеленой массы 40, 60, 80 и 100 т/га по методу, рекомендованному опытной станцией по программированию урожая Волгоградской ГСХА [160, 277].
Учитывая, что расчетные дозы минеральных удобрений на планируемую урожайность 100 т зеленой массы с 1 гектара велики, закладывался параллельный вариант с внесением органических удобрений.
Контролем был вариант без удобрений. Схема опытов с внесением удобрений сведена в таблице 2.1. При расчетах доз внесения удобрений учитывали: - биологические особенности кукурузы, которые обусловливают динамику потребления и вынос элементов минерального питания растениями в расчете на единицу основной продукции как в целом за вегетационный, так и в межфазные периоды;
Агроклиматическое районирование нижней Волги с оценкой возможности реализации потенциала продуктивности кукурузы
Развивающиеся в естественных условиях растения удовлетворяют свои потребности в факторах жизни неодинаково. Во многих агроклиматических зонах им часто недостает одного или больше факторов, которые находятся в минимуме и ограничивают уровень продуктивности растений и величину урожая [69J.
При большом разнообразии в нашей стране климата и почв по уровню плодородия, где в одних зонах значительно не хватает влаги, а в других ее бывает в избытке, продуктивность культурных растений, а также валовые сборы сельскохозяйственной продукции чаще всего зависят от этих факторов, что заметно влияет на экономику и продовольственные ресурсы, особенно, когда земледелие имеет слабое материально-техническое обеспечение.
Около 80% земледельческой территории России расположено в засушливой зоне. В Поволжье вероятность сухих лет составляет 2...96, засушливых - 11...50 и полузасушливых - 24...40% [206]. В результате этого из-за частух засух и отсутствия достаточных мер борьбы с ними сельскохозяйственные культуры не имеют возможности реализовать свой потенциал.
Поэтому меры по оптимизации условий, регулированию природных процессов в земледелии должны быть в первую очередь направлены на преодоление этих и других узких мест. Если отдельные факторы количественно выходят за пределы оптимума для соответствующей культуры, то они отрицательно влияют на продуктивность растений и качество урожая [69].
Исторически, на основе многолетнего опыта и фундаментальных исследований, технологический комплекс агромероприятий по уходу за посевами строится зонально на основе природных ресурсов тепло- и влагообеспеченно-сти, водно-физических свойств почвы, использования влаги растениями, испарения с поверхности почвы и материально-технического оснащения сельскохозяйственного производства.
Глубокие теоретические исследования с практической направленностью, проведенные на территории России и за рубежом показывают, что рост уро жайности культурных растений и увеличение производства продукции земледелия могут быть обусловлены только лишь совместным использованием успехов селекции в выведении высокоурожайных сортов и гибридов, повсеместного их внедрения в широкую практику и эффективного регулирования основных факторов, от которых зависит реализация их потенциальной продуктивности. Однако связь урожайности с улучшением водоснабжения и повышением уровня минерального питания растений не прямолинейна, а выражается затухающей кривой. До определенного уровня увеличение доз удобрений и улучшение влагообеспечешюсти растений при традиционно сложившейся агротехнике повышает урожай, после чего нередко положительного эффекта от дальнейшей интенсификации этих факторов не наблюдается, хотя при этом далеко не полностью проявлена потенциальная продуктивность используемых сортов и гибридов и недостаточно полно используются экологические ресурсы (приходящая солнечная энергия, углекислый газ приземного слоя, почвенное плодородие и т.д.). В этих случаях затухающее действие оптимизируемых факторов, очевидно, связано с параллельным наращиванием побочных отрицательных условий как в формирующемся высокопродуктивном стеблестое (чрезмерное затенение, полегание, газообмен и т.д.), так и в почвенной среде за счет нежелательного изменения физико-химических свойств корнеобитаемого слоя [189].
Особое место в процессе реализации потенциала продуктивности сельскохозяйственных растений в почвенно-климатических условиях Нижнего Поволжья занимает оптимизация влажности и пищевого режима почвы.
Основоположник научного обоснования необходимости применения комплексных мелиорации для борьбы с засухой профессор В. В. Докучаев орошение считал безальтернативным приемом гарантированного получения в сухой степи сельскохозяйственной продукции [134]. Активно воздействуя на почву, оно трансформирует ее водно-физические свойства, температурный, газовый, пищевой, солевой режимы, биологическую деятельность микро- и макрофауны и способствует не только удовлетворению потребности растений в воде, но и улучшает условия его жизнедеятельности.
Академик Н. А. Максимов указывает на многогранную и разнообразную роль воды в жизни растений: а) вода участвует в транспортировании пищи из почвы через корне вую систему к органам растения; б) регулирует тепловой режим растений и не допускает их перегрева; в) участвует в фотосинтезе и является необходимым материалом для создания растением органического вещества; г) участвует в накоплении крахмала; д) вода насыщает ткани растения, придает им упругость — тургоро стентность, способствует принятию определенной формы эластичных органов.
От 0,001 до 0,03% всей воды, содержащейся в растении, находится в связанном состоянии — коллоидно и осмотически, а более 99% ее—в свободном состоянии и расходуется на транспирацию. При недостаточном снабжении растений водой резко увеличивается относительное количество связанной воды и уменьшается содержание свободной. В листьях растений во время активной их деятельности содержится 80—90, а в корнях — 70—80% воды [69].
Изменение тургоростентного состояния тканей глубоко затрагивает биохимические процессы в растении. С ним связано изменение степени открытия или закрытия устьиц и быстрота проникновения углекислоты (С02) в листья.
При недостатке воды в почве и большой сухости воздуха, а эти явления в природе сопряжены между собой, у растений нарушается нормальное водоснабжение клеток. Потеря воды на транспирацию не успевает восполниться работой корневой системы, процессы роста ослабевают, формируются низкорослые растения, образующие небольшую листовую поверхность. Это обусловливает уменьшение интенсивности фотосинтеза — прироста сухого вещества и, в конечном счете, снижение урожая. Быстрое и глубокое обезвоживание растений может привести к необратимым нарушениям тонкой структуры протопласта.
Влияние водного режима почвы и режима поливов на формирование, величину и качество урожая кукурузы
В варианте с интенсивным режимом орошения (80% НВ) влажность активного слоя почвы снижалась до предполивного порога 4 раза. Дефицит влажности восполнен посредством проведения четырех поливов по 500 м3/га оросительной нормой 2000 м3/га (табл. 4.8). Первое иссушение почвы до предполивного порога было 1 июля в фазу 9 листьев, а последнее - 4 августа в период «цветение початков». Продолжительность использования запасов почвенной влаги от посева до первого полива составила 41 день. Межполивной период был практически одинаков и составил 11... 12 дней.
В варианте с дифференциацией по периодам вегетации предполивной влажности (70...80...70% НВ) и глубины промачивания (0,4 и 0,7 м) влажность почвы в слое 0,4 м до 70% НВ опускалась два раза, 2 июля (9 листьев) и 12 июля (11 листьев) м. В период максимального водопотребления растений, «выметывание...молочная спелость зерна», снижение влажности в слое 0,7 м до предполивного порога (80% НВ) происходило так же дважды, 20 июля в фазу выметывания и 1 августа в период цветения початков. В целом за вегетацию кукурузы в 1997 г. было подано 1800 м3/га оросительной воды (табл. 4.9). Продолжительность межполивных периодов в этом варианте составила 8.. .12 дней.
Динамика влажности почвы в одноименном варианте, но с постоянной глубиной увлажнения почвы сложилась следующим образом: до 70%) НВ она снижалась один раз через 45 дней после посева, в фазу 11 листьев (6 июля), и до 80% НВ - два раза - 18 июля, в фазу выметывания, и 30 июля в период цветения початков. Продолжительность использования запасов поливной влаги составил 12 дней.
В 1998 году предпосевные запасы влаги в активном слое почвы (0,7 м) составили 1838,7 м3/га или 86,5%НВ (рис. 4.3), а в слое 0,4 м 1097,3 м3/га (87,4%НВ).
В варианте поддержания влажности почвы не ниже 60% НВ как и в 1996 году было проведено 2 полива. Первое иссушение почвы до 60% НВ произошло 10 июня, а второе через 23 дня, в фазу 11 листьев (3 июля). Период «посев...первый полив» в связи с незначительным количеством осадков (2,6 мм) составил всего 28 дней.
В варианте с умеренным режимом орошения влажность почвы до 70% НВ снижалась 4 раза. Первое иссушение почвы наступило 4 июня, остальные с интервалом 12...17 дней в фазы 9 листьев, выметывание и цветение початков (табл. 4.10).
В варианте с предполивным порогом 80% НВ влажность почвы опускалась до заданного уровня 7 раз. Высокий температурный режим и незначительное количество осадков во второй, третьей декаде мая способствовали интенсивному расходу влаги и на 12 день после посева (25 мая) влажность активного слоя почвы опустилась до 80% НВ. Последнее иссушение почвы до предполивного порога произошло 27 июля в фазу цветения початков (табл. 4.8). Продолжительность использования запасов почвенной влаги, накоплен 116 ной от поливов составила 7... 18 дней. К моменту уборки влажность активного слоя почвы опустилась до 67,5% НВ.
Динамика влажности в варианте с дифференцированным порогом допустимого иссушения почвы и переменной глубиной увлажнения в 1998 г. сложилась следующим образом: до 70% НВ в слое 0,4 м она снижалась 4 раза. В период «выметывание...молочная спелость» снижение влажности до предполив-ного порога (80% НВ) наблюдалось 4 раза: 7, 13 июля в фазу выметывания и 18, 24 июля - в цветение початков (табл. 4.9). В период «молочная...восковая спелость зерна» влажность почвы изменялась в пределах от 100 до 65,9% НВ в слое 0,4 м и от 97,5 до 73,8% НВ в слое 0,7 м. Продолжительность межполивных периодов составила 5... 13 дней.
Для поддержания дифференцированного режима влажности почвы в слое 0,7 м в 1998 г. потребовалось провести 5 поливов: три при снижении влажности до 70% НВ и два до 80% НВ (табл. 4.10). Первое снижение влажности до предполивного порога наступило на 22 день после посева, а продолжительность межполивных периодов изменялась от 8 до 17 дней.
Как видно из полученных данных, поддержание одинаковой предполив-ной влажности почвы в разные годы обеспечивается различным количеством и сроками проведения поливов. Объясняется это, главным образом, различием гидротермических условий в период вегетации кукурузы и уровнем предпо-ливной влажности почвы. Вместе с тем, другим важным показателем при определении количества, сроков и норм проведения поливов являются сами растения, их рост и развитие, а также уровень формируемой урожайности. Не зависимо от назначения и использования выращиваемой кукурузы при поддержании предполивной влажности почвы не ниже 80% НВ в период нарастания листостебельной массы в засушливые годы проводилось по 4 полива, в период выметывание...молочная спелость - 3...5.
