Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы и перспективы производства томатов на орошаемых землях 9
1.1 История и народно-хозяйственное значение томата, современное состояние производства овощей 9
1.2 Ботаническая характеристика и биологические особенности томата
1.3 Влияние регулирования водного и пищевого режимов почв на продуктивность томата 21
1.4 Капельное орошение томатов, обоснование направления исследований 27
Глава 2. Программа. Методика и условия проведения исследований 39
2.1 Место проведения и схема полевого эксперимента 39
2.2 Методика проведения исследований 43
2.3 Характеристика погодных условий в годы проведения исследований 48
2.4 Водно-физические и агрохимические свойства почв опытного участка 52
2.5 Система капельного орошения на опытном участке 56
Глава 3. Режимы капельного орошения и закономернсти водопотребления томатов 66
3.1 Динамика влажности почвы и режим орошения томатов вб
3.2 Особенности суммарного водопотребления томатов при капельном орошении 78
3.3 Динамика водопотребления ранних томатов в течение вегетационного периода 84
3.4 Влияние уровня урожайности томатов на коэффициент водопотребления 89
3.5 Связь суммарного водопотребления ранних томатов с метеорологическими показателями при капельном орошении 92
Глава 4. Закономерности продукционного процесса ранних томатов в зависимости от условий водного и питательного режимов почвы 99
4.1 Рост и развитие ранних томатов 99
4.2 Показатели фотосинтетической деятельности томатов при капельном орошении 106
4.3 Закономерности формирования урожая плодов томата и его качество при капельном орошении 132
4.4 Сочетание водного и пищевого режимов почв для формирования урожая томатов при капельном орошении 141
Глава 5. Экономическая оценка эффективности производства ранних томатов с использованием тоннельных укрытий при капельном орошении 148
5.1 Технология капельного орошения ранних томатов
5.2 Экономическая эффективность получения планируемых урожаев ранних томатов в зависимости от водного режима почвы
и уровня минерального питания 153
Выводы 168
Предложения производству 171
Список литературы 172
- Ботаническая характеристика и биологические особенности томата
- Характеристика погодных условий в годы проведения исследований
- Особенности суммарного водопотребления томатов при капельном орошении
- Показатели фотосинтетической деятельности томатов при капельном орошении
Введение к работе
Актуальность исследований. Орошаемое земледелие Волгоградской области является крупнейшим потребителем воды. Исходя из соображений поддержания экологического, экономического, социального равновесия и стабильности, одна из основных задач орошаемого земледелия состоит в том, чтобы использовать каждый кубический метр оросительной воды, расходуемой на полив сельскохозяйственных культур, наиболее эффективно. Использовать орошаемые земли целесообразно, прежде всего, под ценные, высокорентабельные культуры, к числу которых относятся томаты. Это ведущая овощная культура Волгоградской области. Ценность производства ранних томатов заключается в том, что оно открывает поставки витаминизированной продукции открытого грунта на овощной рынок. Производство ранней продукции несмотря на дополнительные материальные и трудовые затраты, имеет ряд преимуществ и экономически оправдано.
Однако весенние возвратные и ранние, осенние заморозки ограничивают поступление продукции. Недополученный урожай сильно сказывается на себестоимости производства.
В системе мероприятий по реализации генетического потенциала продуктивности томатов при рациональном использовании водных ресурсов приоритетное место отводится освоению новых ресурсосберегающих способов орошения, к которым относится капельное орошение, обеспечивающее подачу воды в комплексе с элементами минерального питания непосредственно в зону корневого питания растений.
Сдерживающими факторами развития производства ранних томатов с использованием систем капельного орошения являются ограниченные площади полива такими системами и отсутствие, согласованной с особенностями распределения воды по орошаемому участку, технологии возделывания этой культуры. Решению задачи обоснования режимов капельного орошения и доз внесения минеральных удобрений томатов,
возделываемых в открытом грунте с использованием тоннельных укрытий для получения ранней продукции, 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 томатов с использованием тоннельных укрытий за счет разработки режимов капельного орошения, обеспечивающих в сочетании с дозами внесения удобрений получение 60-100 т/га плодов стандартного качества.
В задачу исследований входило решение следующих вопросов:
- определить особенности формирования в онтогенезе ранних томатов
водного режима почвы с последующим обоснованием режимов капельного
орошения в различные по условиям увлажнения годы;
- освоить кассетную технологию выращивания рассады;
- с учетом особенностей водного режима почвы, доз внесения удобрений и
плотности посадки установить закономерности роста и развития,
формирования урожайности плодов ранних томатов;
- оценить комплексное влияние орошения, удобрений, плотности посадки
и метеоусловий на динамику эвапотранспирации томатов период вегетации
растений и по годам;
выявить потенциал продуктивности ранних томатов, и обосновать возможности ее реализации при капельном орошении;
установить особенности динамики водопотребления ранних томатов в онтогенезе при разных уровнях урожайности;
определить показатели эффективности возделывания томатов при разных уровнях урожайности.
Научная новизна результатов исследований характеризуется обоснованием основных параметров водного режима почвы и связанного с его поддержанием режима капельного орошения томатов, обеспечивающего
в сочетании с внесением определенных доз удобрений получение различных уровней урожайности. Для каждого уровня урожайности определены суммарное водопотребление, число и сроки поливов, оросительные нормы, основные параметры характеристики растений и другие показатели, которые могут быть использованы для управления водным режимом почвы и продуктивностью томатов. Отработана кассетная технология выращивания рассады томатов, обеспечивающая практически стопроцентную приживаемость рассады в поле за счет здоровой корневой системы и качественной посадки.
Основные положения, выносимые на защиту:
кассетная технология выращивания рассады томатов, позволяющая снизить себестоимость продукции и повысить ее конкурентноспособность;
режимы капельного орошения и дозы минеральных удобрений томатов, обеспечивающие получение 60-100 т/га плодов стандартного качества;
закономерности роста, развития, формирования урожайности и качества ранних томатов при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы, плотности посадки растений
технология возделывания ранних томатов в почвенно-климатических условиях Нижнего Поволжья при капельном орошении с использованием тоннельных укрытий.
Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных исследований, выполненных с применением апробированных современных методик, применением стандартных методов математического анализа и данными производственной проверки.
Практическая значимость работы определяется совершенствованием технологических элементов возделывания применительно к капельному орошению ранних томатов, обеспечивающих повышение эффективности функционирования агрофитоценоза и урожайности культуры при
значительном водосбережении и рациональном использовании материальных и энергетических ресурсов.
Производственная проверка результатов исследований по возделыванию ранних томатов с использованием тоннельных укрытий при капельном орошении в фермерских хозяйствах Городищенского, Дубовского, Среднеахтубинского районов Волгоградской области на площади 50 га подтвердила возможность получения до 100 т/га стандартных плодов томатов при индексе доходности вложенных в производство затрат 2,2.
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). На базе фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области при активном участии соискателя было проведено 2 Всероссийских совещания по водосберегающим технологиям орошения (2001, 2002 гг.) и 2 областных по технологии капельного орошения овощных культур и многолетних насаждений (2002, 2003 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и получено 6 патентов РФ на изобретения (№№ 2247491, 2243651, 2256318, 2246206, 2246207, 2246228.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на страницах, в т.ч. основного текста 191 стр. Работа содержит 49 таблиц, 13 рисунков. Список использованной литературы включает 197 источников, в том числе 15 работ иностранных авторов.
Ботаническая характеристика и биологические особенности томата
Томат (Lycopersicon esculentum Mill.) - самая распространенная овощная культура в мире. Мировое товарное производство томатов в 1989 г. (по данным ФАО) составило более 68 млн. т, культура возделывается на площади более 2,7 млн. га [20] . По современной классификации этот род делится на 3 вида: перуанский томат, волосистый и обыкновенный. Последний вид объединяет почти все сорта, возделываемые в России, а также некоторые дикие и полудикие формы. Немного найдется еще сельскохозяйственных культур, используемых в пищу так разнообразно. Томаты едят сырыми, жареными, вареными, консервированными, отдельно или вместе с другими блюдами. Из плодов готовят пасты, соки, соусы, порошки. Семена содержат до 24% полувысыхающего масла, которое используется в качестве приправы для салатов, а также при производстве маргарина и мыла [42].
Плоды отличаются высокими питательными, вкусовыми и диетическими качествами. Они содержат: сахара, в том числе фруктозу и глюкозу, пектиновые вещества, гемицелдюлозу, клетчатку, органические кислоты, в том числе лимонную, яблочную, щавелевую, винную, незаменимые и заменимые аминокислоты, Р-каротин, витамины Е, С, В і Вг, Вб, В9, РР, ликопин, биотин, пантотеновую кислоту, макро- и микроэлементы и др. Плоды также содержат 3-5 мг % томатина, что определяет их фитонцидные свойства. Технология переработки плодов позволяет сохранить в томатопродук-тах от 80 до 100% биологически ценных веществ [32,34].
Современная медицина рекомендует плоды в качестве лечебно-диетического средства больным с нарушением обмена веществ, при пониженной кислотности желудочного сока, заболеваниях печени, сердечнососудистой системы и особенно в тех случаях, когда имеются нарушения процесса обмена калия в организме. Чтобы получить суточную дозу витамина С, провитамина А, железа и калия достаточно ежедневно употреблять 150—200 г свежих плодов. Благодаря комплексному сочетанию витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и ряда других соединений, они обладают прекрасным жаждоутоляющим средством[105]
Как сказано выше, плоды, содержат щавелевую кислоту, поэтому чрезмерное их употребление нежелательно страдающим мочекаменной болезнью, у которых камни имеют фосфатную или оксалатную природу [21]. Томат чаще всего возделывают как однолетнее травянистое растение. Но, если растения уберечь от морозов, то они могут расти больше года. В зависимости от климата, способа культуры и сорта созревание плодов у них наступает через 80-160 дней после появления всходов[40,104]
Стебель растений травянистый, сочный, легко образующий дополнительные корни во влажной среде; в процессе роста стебель постепенно грубеет. На стебле в пазухах листьев появляется много побегов-пасынков, на которых в свою очередь образуются новые пасынки. Одни сорта слабо ветвятся, другие могут образовать несколько сот пасынков на одном растении [71,94].
Кусты имеют либо толстые прямостоячие стебли (особенно у штамбовых сортов) либо чаще полегающие. Стебли сильно опушены, волоски, покрывающие их, при повреждении издают характерный запах. Ветвление у томата симподиальное, хотя в основании стебля может быть и моноподиальным. В первом случае верхушечная почка образует соцветие или, что реже, отмирает, затем из пазушной почки вырастает новый побег. На каждом побеге в нескольких узлах образуются листья, а заканчивается он соцветием, затем этот цикл повторяется[30,69].
У томата различают следующие типы куста: индетерминантный (кисти на стебле образуются через 3 или более листа) и детерминантный (кисти образуются через 1-2 листа). Существуют и промежуточные формы - полудетер-минантные [94]
Листья непарноперистые, рассеченные на доли, с более или менее морщинистой поверхностью. Штамбовые сорта обычно имеют более толстые, корот-кочерешковые, морщинистые листья с густым размещением долей. У большинства сортов нештамбовых растений листья длинночерешковые, менее морщинистые [9,20]
Цветки собраны в соцветие-завиток, называемое в практике кистью. Цветки обоеполые, каждый состоит из чашечки, венчика, тычинок и пестика. Чашечку образуют сросшиеся у основания чашелистики. У культурных форм томата венчик имеет пять и более лепестков, которые срастаются у основания, образуя короткую трубочку. Тычинки удлиненные, заострены на конце и срастаются краями, образуя тычиночную трубку, окружающую пестик. У основания тычиночная трубка срослась с нижней частью лепестков, образовав короткую трубочку. Поэтому когда открывают лепестки венчика, то обычно они отделяются вместе с тычиночной трубкой. Пыльцевые зерна можно увидеть только под микроскопом. Они мелкие, по форме напоминают пшеничное зерно. В сухую, жаркую, ветреную погоду (на юге) переносятся ветром до 20 м. Пыльцевые зерна различных сортов по форме не различаются [30,40,45]
Плод многогнездная, многосемянная ягода. Для его завязывания необходимо, чтобы произошло оплодотворение семяпочек. Однако возможно и партенокарпическое образование плодов, т.е. без оплодотворения. Поэтому имеются сорта, на растениях которых образуются бессемянные плоды. Размер и форма плодов зависят не только от сортовых различий, но в значительной мере и от условий выращивания на богатой влажной почве они более крупные и уплощенные, чем на бедной [69,107] Плотность кожицы плодов определяет в значительной степени их транспортабельность, лежкость и отчасти устойчивость к растрескиванию, которое наблюдается чаще всего при резкой перемене влажности почвы. У большинства сортов окраска плодов красная, реже розовая и лишь немногие сорта отличаются желтой или желтовато-белой окраской. По размеру плоды отличаются довольно разной массой от 5-10 до 500-800 г. Плоды массой менее 70 г считаются мелкими, 70-100 г средними, более 100 г крупными [67,68,92]
При созревании каждый плод проходит несколько фаз, во время которых меняется его окраска от зеленой до бланжевой, бурой, розовой и, наконец, красной. У некоторых сортов плоды бывают окрашены не зеленый, а беловатый цвет. Созревание в этом случае идет более равномерно [106] Общеизвестно, что созревание плодов ускоряется под действием этилена. На этом основано дозаривание томатов после сбора. Этилен в небольших количествах выделяют сами плоды, однако если повысить его концентрацию искусственно, то созревание ускорится. В некоторых странах практикуют опрыскивание плантаций этилен-продуцентами — специальными препаратами, выделяющими этилен [30,128]
Семена культурных форм плоские, яйцевидной формы, с заострением, желтовато-серые, темно-коричневые, опушенные. Масса 1000 семян составляет 3-4 г, в 1 г содержится 200-300 семян крупноплодных сортов и гибридов, а мелкоплодных 400-500. Се мена диких видов еще мельче, темно-коричневые, неопушенные.[] В зависимости от степени зрелости семян и условий хранения всхожесть их сохраняется 6—8 лет, затем постепенно снижается, но хорошие семена в сухих хранилищах бывают частично всхожими и через 15 лет. Семена погружены в студенистую жидкость семенных камер и отделены друг от друга плацентой, содержащей вещества, задерживающие преждевременное их прорастание. Через семеносцы, к которым семена прикреплены и через которые получают питание от растения, семена могут заразиться, если заболеет растение[158].
Корневая система сильно зависит от способа культуры и сорта: без пересадки корни углубляются в почву до 1—2 и и распространяются до 1,5—2,5 м в диаметре. При рассадной культуре тонкие, сильно разветвленные корни распределяются главным образом в верхнем 20—30-сантиметровом слое почвы. Мощный стержневой корень растения при пересадке часто повреждается, ему на смену развивается густая мочка боковых и придаточных кор-ней[30,158].
Характеристика погодных условий в годы проведения исследований
Территория опытного участка расположена в сухостепной зоне Нижнего Поволжья, характеризующейся сложными природными условиями для сельскохозяйственного производства. Основным фактором, лимитирующим рост и развитие растений, в этой подзоне является недостаточное и неравномерно распределенное во времени количество атмосферных осадков. Сочетание недостаточного количество осадков с высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха, а также частыми и сильными ветрами благоприятствует формированию засух и суховеев, способных уничтожить значительную часть урожая. Единственным выходом в данных условиях, позволяющим стабилизировать получение сельскохозяйственной продукции, является орошение. Годы проведения исследований характеризовались динамикой показателей суммы выпавших осадков и среднемесячных температур воздуха, по данным агрометеорологической станции г. Волгограда с корректировкой собственными наблюдениями на опытном поле и среднемноголетними данными, представленными в таблице 2.1. Статистическая обработка изменчивости метеорологических показателей за вегетационный период огурца (10 мая-20 августа) в многолетнем разрезе представлена на рисунке 2.2.
Анализ, приведенных в таблицах 2.1-2.2, данных показал, что погодные условия в годы проведения исследований существенно различались по сумме выпавших атмосферных осадков, температуре и относительной влажности воздуха. Так, 2003 г. по сумме осадков соответствовал году 39,2 %, по сумме среднесуточных температур воздуха 64,8 % обеспеченности. За анализируемый период выпало 107 мм атмосферных осадков. Сумма накопленных среднесуточных температур воздуха составила 2127 С. Таким образом, вегетационный период томатов в 2003 году был более прохладным и в большей степени обеспечен осадками по сравнению со среднемноголетними показателя " ми. Средние суточные температуры воздуха были существенно ниже средне многолетних значений в июне, выше среднемноголетнего уровня в мае и близки к ним в июле и августе. Наиболее неблагоприятно погодные условия сложились в июне.
Сумма выпавших в 2004 г. осадков соответствовала году 36,7 %, а в 2005 г. - 22,3 % обеспеченности. Май 2004 года был обеспечен теплом меньше в сравнении с 2003 годом. Среднемесячная сумма температур составила 15,9 С, что на 0,6 С ниже среднемноголетнего уровня. Наиболее холодной была вторая декада мая - 13,9 С, что обусловило задержку всходов до И суток. Среднесуточные температуры воздуха в первую и третью декады были близки к среднемноголетним значениям. Выпадение 22,3 мм атмосферных осадков в третьей декаде мая существенно пополнило запасы почвенной влаги. В целом за месяц сумма атмосферных осадков составила 32,8 мм, что на 5,8 мм превышало среднемноголетние показатели.
Среднесуточная температура воздуха в июне 2004 года была практически равной среднемноголетнему уровню, а в июле снижалась на 1,4 С. В августе среднемесячная температура воздуха на 2,1 С превысила среднемноголетние значения. Особенно теплой была последняя декада.
Июль и август были более засушливыми в сравнении со среднемноголет-ними данными. Недостаток атмосферных осадков составил соответственно 10,3 и 4 м. В июне выпало на 5,3 мм осадков больше обычного. В целом по совокупности гидротермических условий вегетационного периода томатов 2004 год характеризовался как средневлажный и слабо обеспеченный тепловыми ресурсами.
Вегетационный период томатов в 2005 году характеризовался медленным нарастанием температур и существенным их колебанием в ночное и дневное время. В целом за период с мая по август было накоплено 2321 С среднесуточных температур воздуха и выпало 153,8 мм атмосферных осадков. Неравномерная обеспеченность теплом и существенные колебания ночных и дневных температур воздуха отрицательно сказались на продуктивности посевов.
Опытный орошаемый участок, находящийся на территории фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области расположен в подзоне светло-каштановых почв. Почвы данной подзоны характеризуются маломощными гумусовыми горизонтами 0,15-0,25 м и низким содержанием гумуса (1,6-2,3 %) в пахотном слое. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН 7,0-8,3). Емкость поглощения невысокая, сумма поглощенных оснований достигает 28,5 мг/экв. на 100 г почвы. В составе обменных катионов 70-80 % приходится на кальций. Процент натрия в сумме поглощенных оснований колеблется от 2,4 до 3,3 % на несолонцеватых и от 5 до 10 % на солонцеватых почвах [53]. По содержанию доступных форм элементов питания почвы характеризуются низкой обеспеченностью азотом, средней - подвижным фосфором и высокой обменным калием [12]. Содержание общего азота составляет 0,11-0,15%, гидролизуемого 35 мг на 1 кг сухой почвы. Количество общего фосфора достигает 0,08-0,09 %, а доступного - 35 мг на 1 кг почвы, общего калия по Мильвич - 1,45 %, а обменного - свыше 332 мг на 1 кг почвы [53].
Гранулометрический состав почвы по горизонтам крайне неоднороден (табл. 2.3). Содержание частиц менее 0,01 мм (физическая глина) в верхних горизонтах изменяется от 36,4 до 39,6 % и характеризует ее как средний суглинок. В слоях почвы глубже 0,7 м гранулометрический состав вследствие уменьшения содержания физической глины (24,1-29,0 %) облегчается до легкосуглинистого. По горизонтам прослеживается преобладание фракций крупной пыли (0,05-0,01 мм) по сравнению с мелкой. Илистая фракция почвы (менее 0,001 мм) постепенно увеличивается с 16,4-18,3 % в верхних горизонтах (0 - 0,4 м) до 21,6-21,9 % в нижележащих (0,4 - 0,8 м) слоях.
Особенности суммарного водопотребления томатов при капельном орошении
При разработке проектных и формировании эксплуатационных режимов орошения, выбора конструкции и расчета параметров оросительных систем, в том числе систем капельного орошения, показатели водопотребления орошаемых культур в разные фазы и периоды их развития и в зависимости от складывающихся погодных условий являются основными. Поэтому задача изучения закономерностей водопотребления томатов при капельном орошении имеет практическую направленность для повышения эффективности производства плодов этой культуры на мелиорированных землях.
Решение этой задачи для условий капельного орошения имеет свои особенности, главная из которых состоит в локальности увлажнения площади орошаемого участка, вследствие чего основная доля водопотребления формируется из зоны увлажнения.
С учетом отмеченных особенностей нами проведен анализ суммарного водопотребления ранних томатов при капельном орошении по фактическим данным полевых исследований в 2003-2005 гг.
Результаты исследований показали, что водопотребление томатов возрастает с увеличением влагообеспеченности растений (табл. 3.4). На участке, где была высажена рассада 30-дневного возраста, суммарное водопотребле-ние посевами в среднем составляло 4400 м /га, изменяясь по годам исследований от 4090 до 4710 м /га. Однако эвапотранспирация посевов томатов с 45 -дневной рассадой составила 4040 м /га и была меньше на 310-430 м /га. На рассматриваемых участках предполивной порог влажности почвы поддерживался дифференцированно на уровне 80-90-80 % НВ.
Повышение уровня предполивной влажности почвы до 90% НВ в период интенсивного плодоношения на фоне минерального питания N 5о 1 70 К0 способствовало увеличению суммарного водопотребления посевами томатов на 340 м3/га. При поддержании постоянного предполивного порога влажности почвы на уровне 80% НВ в течение вегетационного периода томатов суммарное водопотребление было на 120 м /га меньше в сравнении с посевами на участке варианта А1. Меньше всего на формирование урожая томатов было израсходовано воды при снижении влажности почвы до 70 % НВ и поддержании более жесткого режима влажности почвы в период цветения и интенсивного плодоношения - 3700 м3/га.
Внесение минеральных удобрений дозой N по Р по Кго на всех вариантах водного режима способствовало увеличению потребления воды посевами томатов на 100-380 м3/га. Более интенсивно расходовали воду на формирование урожая посевы томатов при поддержании влажности почвы на уровне 80-90-90% НВ - 4760 м3/га.
Суммарное водопотребление в среднем за годы наблюдений возрастало на участке варианта А4 с внесением минеральных удобрений дозой N по Р і so Кие до 4870 м /га, изменяясь по годам от 5180 до 4530 м /га.
Анализ экспериментального материала по суммарному водопотребле-нию ранних томатов в зависимости от периода их развития (табл. 3.5) показывает, что наибольшее потребление воды совпадает с периодом окончания цветения и вступлением растений в период плодоношения, изменяясь по ва-риантам водного режима от 490 до 700 м /га. Комплексный корреляционный анализ полученного материала показывает преимущественное влияние на величину суммарного водопотребления томатов двух факторов - уровня предполивного влагосодержания увлажняемой зоны почвогрунта и гидротермических условий в годы проведения исследований. Суммарная доля варьирования водопотребления томатов 45,7% совпадает с колебаниями погодных условий и условиями водообеспеченности растений.
На всех вариантах по водному режиму почвы основной приходной статьей (табл. 3.6) орошаемого поля томатов является оросительная вода. Потребление поливной воды по вариантам опыта изменялось от 49,7 до 62,3% от общего расхода воды растениями. Наибольшая доля оросительной воды 52,6-68,9% в структуре суммарного водопотребления отмечена нами на участках поддержания предполивной влажности почвы на уровне 80-90-90% НВ. Наименьшее потребление поливной воды установлено на посевах томатов, где в годы исследований поддерживался более жесткий режим влажности почвы 80-70-70% НВ, которое изменялось от 33,8 до 63,7%.
Доля участия запасов почвенной влаги в формировании суммарного водопотребления томатов зависит в первую очередь от принятого режима орошения и имеет обратную по сравнению с оросительной нормой динамику изменения численных значений. Самый высокий коэффициент участия почвенной влаги (в среднем за годы исследовании 12,7%) отмечен на участках, где порог предполивной влажности почвы поддерживался на уровне 80-70-70% НВ в течение вегетационного периода изучаемой культуры.
В отдельные годы существенную роль в обеспечении посевов томатов водой играют выпадающие в течение вегетационного периода атмосферные осадки. В 2003 году на долю осадков приходилось 28,0-32,0 %, а в 2004 и 2005 соответственно по 27,3-32,5 и 41,7-50,3 %. Чем выше порог предполивной влажности почвы, тем меньше в структуре суммарного водопотребления участие атмосферных осадков. Особенностью локального способа увлажнения почвы при капельном орошении является то, что значительная часть осадков насыщает влагой неиспользуемые растениями участки земли и расходуется непроизводительно.
Показатели фотосинтетической деятельности томатов при капельном орошении
Важными факторами, во многом определяющим продуктивность растений, являются интенсивность формирования листового аппарата и продолжительность его активной жизнедеятельности. В результате фотосинтетической деятельности листовой поверхности образуется 90-95 % сухой биомассы урожая и аккумулируется 100 % энергии солнечной радиации [115,116]. Поэтому всестороннее изучение динамики фотосинтетической деятельности растений должно лежать в основе всех мероприятий по повышению функционирования сельскохозяйственных культур как биологической экосистемы.
Многочисленные исследования подтверждают наличие корреляционной связи между урожаем и площадью листьев - главным утилизирующим солнечную энергию органом растений [5,11,102, 135,145,159]. При хорошей влагообеспеченности в сочетании с регулированием уровня минерального питания для получения высоких урожаев томатов площадь листьев в агрофи-тоценозах должна формироваться на уровне 40-50 тыс. м /га и как можно дольше удерживаться на этом уровне. Максимальные значения площади ли-стьев растений томатов могут достигать 60-70 тыс. м /га [5,6, 11,102]. Наличие тесной связи листового аппарата с продуктивностью растений не означает необходимости его чрезмерного увеличения сверх оптимальных параметров. За этим следует взаимное затенение листьев, ухудшение аэрации посева в обеспечении фотосинтезирующих органов углекислотой, снижение утилизации фотосинтетически активной радиации солнечного света, вследствие этого снижаются темпы прироста сухого вещества, что приводит к недобору урожая [5, 6, 11, 102,159].
Нашими исследованиями ставилась задача установить динамику показателей фотосинтетической деятельности томатов при различных сочетаниях регулируемых факторов, направленных на получение планируемых уровней урожайности культуры.
Известно, что для большинства сортов и гибридов томата наиболее интенсивное нарастание листовой поверхности отмечается после образования соцветий [6, 11]. Данный процесс начинает затухать в период прохождения растением фазы молочной спелости плодов. С началом созревания плодов площадь листьев начинает постепенно уменьшаться и к началу уборки снижается в среднем на 40 % от максимальных значений, что было подтверждено и нашими опытами (табл. 4.4-4.7, рис. 4.1).
В проведенных нами исследованиях абсолютные величины максимальной площади листовой поверхности наблюдались в фазе плодообразования. На описываемых вариантах их значения колебались от 34,0 до 41,8 тыс. м2/га. С началом созревания плодов площадь листьев постепенно уменьшалась до показателей 11,7- 14,5 тыс. м /га.
Анализ полученных данных показывает, что основными факторами, влияющими на формирование листовой поверхности при возделывании томатов на капельном орошении, являются уровень влагообеспеченности, минерального питания и климатические условия региона.
Данные по нарастанию листовой поверхности за вегетационный период 2003 года (табл. 4.5-4.6) наглядно демонстрируют влияние различных режимов орошения на формирование площади листьев. В условиях наименее благоприятного (80-70-70 % НВ) режима орошения значения максимальной площади листьев были наименьшими, не превышая 32,5-35,7 тыс. м /га. На вариантах с наиболее интенсивным (80-90-90 % НВ) поливным режимом максимальная площадь листьев увеличилась до 36,8-41,8 тыс. м /га или на 12,9-22,2 % по сравнению с ранее рассмотренным вариантом режима орошения.
Условия минерального питания также оказывают стимулирующее влияние на фотосинтетическую деятельность растений. Высокая активность фотосинтеза связана с необходимостью ускорения поступления питательных веществ в растения [5, 6 11, 115, 145, 159]. На вариантах с внесением наибольших доз удобрений (Ni7oPi5oKi4o) максимальная площадь листьев в среднем за годы исследований формировалась на уровне 41,8 тыс. м2/га. Снижение уровня минерального питания до ИцоРпоКго и далее до N50P70K0 приводило к уменьшению формирования площади ассимиляционной повсрхносіи посева соответственно на 1,3 и 5,0 тыс. м2/га.
Исследования показали, что на вариантах с дозами внесения минеральных удобрений на уровне NnoPisoKno при повышении предполивного порога влажности от 80-70-70 % НВ до 80-90-80 % НВ или 80-90-90% ИВ максимальная площадь листьев возрастала в среднем от 34,2 до 39,9 и 41,8 тыс. м /га соответственно. Такая же закономерность сохраняется и при других уровнях минерального питания.
Эффективность воздействия регулируемого пищевого режима почвы на величину формирования максимальной площади листьев возрастает при переходе от жесткого к наиболее интенсивному поливному режиму томатов. Наибольший показатель в среднем за три года составил 41,8 тыс. м /га и наблюдался на варианте, сочетающем наиболее высокие показатели характеристики водного и пищевого режимов почвы.
Процесс реализации потенциальной продуктивности растений зависит не только от формирования величины листовой поверхности, но и от результативной работы листьев, которая оценивается таким показателем, как чистая продуктивность фотосинтеза (ЧИФ) [5, 6, 115,116, 135].
Анализ данных ЧПФ томатов (табл. 4.8-4.11) показывает, что она изменяется по мере роста и развития растений. ЧПФ быстро нарастает у молодых растений и достигает своих максимальных значений в период интенсивного цветения и появления первой завязи, с последующим снижением до самого окончания вегетации.
