Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ОЦЕНКА АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
СТЕПНОЙ ЗОНЫ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВ 15
1. 1. характеристика территории и почвенный покров 15
1. 2. Теплообеспеченность вегетационного периода 17
1. 3. Оценка влагообеспеченности вегетационного периода 17
1. 4. Радиационный режим..... 19
1. 5. Почвенно-ирригационное районирование территории и
обоснование направления исследований 21
1. 6. Водоисточники для орошаемых земель 25
2. ЗАДАЧИ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ 29
2. 1. Цель, задачи и вопросы, поставленные на изучение,
схема опытов, методика исследований 29
2.2. Агротехнические мероприятия на опытных полях 39
2. 3. Метеорологические условия в годы проведения
исследований 41
3. ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ КОРМОВЫХ
КУЛЬТУР С УЧЁТОМ УРОВНЕЙ ИХ ПРОДУКТИВНОСТИ 48
3. 1. Основные кормовые культуры на орошаемых землях
Оренбургской области и обоснование реализации
потенциала их продуктивности 54
3. 2. Особенности управления водным и питательным режимами
почвы для получения планируемых урожаев 60
3. 3. Выводы по разделу 69
4. РЕЖИМ ОЮШЕНИЯ И УРОВНИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
ЛЮЦЕРНО-КОСТРЕЦОВОЙ ТРАВОСМЕСИ 71
4. 1. Влияние режима орошения и доз внесения удобрений
на сроки наступления фаз роста и развития растений 71
4. 2. Динамика площади листьев люцерно-кострецовой
травосмеси в зависимости от режима орошения и
уровня минерального питания 72
4, 3. Изменение ботанического состава и содержания
компонентов в зеленой массе травосмеси 76
4. 4. Влияние орошения и минеральных удобрений на
продуктивность люцерно-кострецовой травосмеси 84
4. 5. Химический состав и оценка кормовой пригодности
травосмеси 96
4. 6. Показатели формирования корневой системы
люцерно-кострецовой травосмеси 100
4. 7. Вынос питательных веществ под посевами
люцерно-кострецовой травосмеси 104
4. 7. 1. Динамика фосфора в почве 105
4. 7. 2. Динамика обменного калия в почве 106
4. 7. 3. Динамика нитратов в почве 109
4. 8. Выводы по разделу ПО
5. ОСОБЕННОСТИ ОРОШЕНИЯ И УДОБРЕНИЯ
СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ ПО
5. 1. Сроки наступления фаз развития люцерны на разных
фонах водного и минерального питания ПО
5. 2. Фотосинтетическая радиация как один из факторов
получения высоких урожаев 114
5, 3. Семенная продуктивность и структура урожая
люцерны разных годов жизни 123
5. 4. Развитие корневой системы люцерны и её распределение
по горизонтам почвогрунта 141
5. 5. Оценка симбиотической деятельности люцерны в зависимости
от минерального питания, фазы развития растений, а также
года пользования 145
5. 6. Выводы по разделу 148
РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И УДОБРЕНИЯ КУКУРУЗЫ
НА СИЛОС 151
6. 1. Влияние орошения и удобрений на сроки наступления
фаз роста и развития 151
6. 2. Оценка влияния орошения и удобрения на высоту стебля
растений 153
6. 3. Фотосинтетическая деятельность кукурузы при различных
водном и питательном режимах почвы 155
6. 4. Оценка влияния орошения и удобрений на химический
состав зеленой массы кукурузы 159
6. 5. Динамика урожайности и её структуры в зависимости
от водного и питательного режимов почвы 163
6. 6. Коэффициенты использования питательных веществ из
почвы и удобрений 166
6. 7. Выводы по разделу 168
РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И УДОБРЕНИЕ СУДАНСКОЙ ТРАВЫ
В ОДНОВИДОВЫХ И ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЯХ 170
7. 1. Влияние режима орошения и доз удобрений на сроки
наступления фаз роста и развития растений
в двухкомпонентных смесях 170
7. 2. Динамика нарастания зеленой массы суданской травы
и её смесей при разных водном и питательном
режимах почвы 171
7. 3. Влияние режима орошения и доз минеральных удобрений
на линейный рост и видовой состав травосмеси 180
7. 4. Динамика фотосинтетической деятельности суданской
травы и её смесей при различных водных и питательных
режимах почвы 187
7. 5. Оценка продуктивности суданской травы в одновидовых
и смешанных посевах при разных водном и питательном
режимах почвы 196
7. 6. Влияние режима орошения, доз внесения минерального
удобрения и состава травосмеси на химический состав и
питательность корма 206
7. 7. Выводы по разделу 211
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ И МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СВЕКЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ УРОЖАЙНОСТИ 214
8. 1. Влияние водного режима и уровня минерального
питания на сроки прохождения фенофаз 214
8. 2. Динамика нарастания листьев и корнеплодов
свеклы 218
8. 3. Фотосинтетические показатели при разном
водном и питательном режимах почвы 224
8. 4. Урожайность корнеплодов и ботвы при различных режимах
орошения и дозах минеральных удобрений 231
8. 5. Химический состав и кормовая ценность корнеплодов и
ботвы 241
8. 6. Динамика питательных веществ в почве с учетом
выноса их с урожаем 246
8. 7. Коэффициенты использования элементов минерального
питания из почвы и удобрений 255
8. 8. Выводы по разделу 257
СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ КОРМОВЫХ
КУЛЬТУР И ЕГО СТРУКТУРА 260
9. 1. Суммарное и среднесуточное водопотребление кормовых
культур при разных уровнях продуктивности 260
9. 2. Структура суммарного водопотребления кормовых культур 266
9. 3. Биоклиматические коэффициенты испарения
кормовых культур 271
9. 4. Выводы по разделу 275
10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НА ОРОШАЕМЫХ
ЗЕМЛЯХ 276
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 285
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 291
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 293
Введение к работе
Сельское хозяйство было и остается одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Обеспечить на основе интенсификации растениеводства и животноводства основными продуктами питания население и поставить сырьё для промышленности - основная задача работников сельского хозяйства.
Южный Урал представляет собой крупный регион, где производится большое количество продукции растениеводства и животноводства. Однако часто повторяющиеся засухи и суховеи, а также другие ежегодные капризы погоды значительно снижают урожайность сельскохозяйственных культур, что в неблагоприятные годы приводит к резкому уменьшению поголовья скота и снижению продуктивности животных. В такие годы одним из наиболее действенных путей повышения валового сбора продукции растениеводства является эффективное использование орошаемых земель. Однако возможности поливного земледелия используются пока далеко не полностью. Устойчивые урожаи люцерны и люцерно-кострецовой травосмеси на сено получают агрофирмы в Грачевском районе -7...8 т/га, суданской травы и ее смеси в Новоорском районе 6,5...7 т/га, Илекском районе 6...7 т/га. В среднем по Оренбургской области урожайность кормовых культур на сено не превышает 5...6 т/га.
Внедрение экологически ориентированных интенсивных технологий возделывания кормовых культур, оптимизация условий роста и развития растений позволяют значительно повысить эффективность орошаемых земель. Водный и питательный режимы в планировании технологий служат той основой, на которой формируются другие агротехнические приемы.
Впервые принципы планирования урожайностей сельскохозяйственных культур разработаны учеными Волгоградского СХИ Г.П. Устенко, А.А. Климовым, М.Н. Багровым, Г.Е. Листопадом, А.Ф. Ивановым. В дальнейшем в работах И.П. Кружилина, Г. А. Медведева, В.И. Филина и др. установлены закономерности изменения продуктивности агрофитоценозов в зависимости от водного и пи- тательного режимов в сочетании с другими регулируемыми факторами внешней среды для получения планируемых уровней урожайности сельскохозяйственных культур.
Следует отметить, что в различных почвенно-климатических зонах будут свои особенности взаимодействия важнейших факторов продукционного процесса (фотосинтез и дыхание, архитектоника посевов, водный и тепловой режимы посевов, минеральное питание и т.д.). В условиях Южного Урала таких исследовательских работ не проводилось. Поэтому целью наших исследований являлось изучение возможности в условиях Южного Урала за счет оптимизации водного и питательного режимов с учетом видовых и сортовых особенностей агрофитоценозов в сочетании с другими регулируемыми факторами обеспечить получение различных планируемых уровней урожайности сельскохозяйственных культур.
На основе комплексного учета природных особенностей в диссертации дается природно-мелиоративное районирование территории Оренбургской области. По приходу солнечной радиации и влагообеспеченности вегетационного периода определена потенциальная продуктивность агрофитоценозов для различных значений КПД ФАР. Экспериментальными исследованиями обосновано оптимальное сочетание факторов, обеспечивающих формирование урожайности сена люцерно-кострецовой травосмеси 12...16 т, семян люцерны 0,4...0,6, корнеплодов кормовой свеклы 120... 140, полусахарной - 100... 120, кукурузы на силос 65...70, суданской травы и ее двухкомпонентных смесей с горохом, соей, викой, кукурузой 60...70 т с 1 га. В диссертации приводятся установленные в исследованиях закономерности роста и развития растений, потребления воды и питательных веществ, которые позволили рекомендовать их для прогноза и контроля темпов роста и развития агрофитоцидов, формирования запланированного урожая.
Полученные результаты по дифференциации режимов орошения и уровней минерального питания в зависимости от сельскохозяйственной культуры, назначения её использования, а также по уровню планируемой урожайности позволяют получить прибавки урожая сена многолетних трав 80... 110%, корнеплодов кормовой и полусахарной свеклы 90... 140%, кукурузы на силос, суданской травы в одновидовом посеве, а также в двухкомпонентных смесях 95...115% при рациональном использовании минеральных удобрений и экономии оросительной воды на 25...28%.
Диссертационная работа выполнялась при научной консультации заслуженного деятеля науки РФ, академика РАСХН, доктора сельскохозяйственных наук, профессора И.П. Кружилина и доктора сельскохозяйственных наук, профессора ІМ.Н. ЬагроваІ. Выражаю искреннюю им признательность за оказанную помощь, а также сотрудникам отдела мелиорации Оренбургского НИИСХ Ф.В. Сазонову, Ф.Г. Бакирову, И.В. Сатункину, Ю.Н. Мишенькину и др.
Актуальность проблемы. Оренбургская область расположена в зоне сухих степей и является одним из регионов с традиционно развитым животноводством крупного рогатого скота и овец. За последние 90 лет XX века в области было 29 острозасушливых лет. Эти годы оказались катастрофическими для сельскохозяйственного производства вообще, в особенности для животноводства. Поэтому имеющиеся орошаемые земл*« Оренбургской области должны в первую очередь решать задачу гарантированного производства кормов в различные по степени засушливости годы. Наши исследования, направленные на повышение продуктивности кормовых культур на орошаемых землях, выполняемые в течение 1975—1995 гг. согласно ::> тематическому плану Оренбургского НИИСХ СО и Россельхозакадемии ВАСХНИЛ.
Цель исследований сводилась к обоснованию возможного уровня получения планируемых урожаев кормовых культур за счёт оптимизации водного и питательного режимов почвы, определения необходимого сочетания регулируемых факторов жизни, обеспечивающих при соблюдении экологических ограничений наиболее полное использование энергетического потенциала природной зоны, генетической продуктивности агрофитоценозов и высокую эффективность орошения.
1^ В задачу исследований входило: установить в зависимости от водного и питательного режимов почвы закономерности изменения продуктивности растений и качество урожая; обосновать водный режим активного слоя почвы, обеспечивающий получение наибольшей урожайности при рациональном использований оросительной воды; выявить отзывчивость агрофитоценозов на орошение и внесение минеральных удобрений при раздельном и совместном их влиянии; определить основные параметры и динамику фотосинтетической деятельности агрофитоценозов для разных уровней урожайности;
Ф - установить динамику суммарного и среднесуточного водопотребления растений при разных сочетаниях водного и питательного режимов почвы; выявить по количественным и качественным показателям наиболее отзывчивые на орошение агрофитоценозы; определить влияние орошения и удобрения на особенности формирования корневой системы растений; установить динамику числовых значений биоклиматических коэффициентов испарения кормовыми культурами по декадам, межфазным периодам и в сред- g* нем за вегетацию при различных уровнях водного и питательного режимов почвы; «г определить величины и обосновать возможность использования биоклиматических коэффициентов испарения для управления водным режимом почвы при разных уровнях урожайностей; обосновать оптимальные параметры густоты стояния кукурузы, кормовой и полусахарной свеклы для получения запланированных урожаев; определить критерии назначения норм и сроков проведения поливов сельскохозяйственных культур с учетом уровней планируемой урожайности; установить сочетание водного и питательного режимов почвы, необходимых для получения запланированной урожайности; на основании учета факторов, обеспечивающих получение различных уровней урожайности, разработать технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Научная новизна. Впервые для Оренбургской области на основе комплексного учёта природных особенностей и прихода солнечной радиации, определена потенциальная продуктивность агрофитоценозов и рекомендованы приемы ее реализации при значениях КПД ФАР в пределах 1...5%.
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено оптимальное сочетание факторов, обеспечивающих формирование урожайности сена люцерно-кострецовой травосмеси в течение шестилетнего продуктивного периода на уровне 14... 16, люцерны на семена - 0,60, кукурузы на силос - 78, сена суданской травы в одновидовых и двухкомпонентных смесях с горохом, соей, викой и кукурузой -17... 19, корнеплодов кормовой -145 и полусахарной свеклы -100 т с 1 га.
Новизна результатов научных исследований подтверждается получением 3 авторских свидетельств на изобретения (а. с. №1664141, №175925 и №1519537) и двух патентов № 2028033 и №2048713.
Практическая ценность. Предложенный производству дифференцированный режим орошения кормовых культур, при снижении затрат оросительной воды на 15...20%, повышает продуктивность полей на 8...15%.
Рекомендуемое для люцерно-кострецовой травосмеси сочетание водного и питательного режимов почвы позволяет повысить продуктивность агроцсноза с1гадо14...16тсена при шестилетнем продуктивном использовании их.
Рекомендации по подбору компонентов для суданской травы в сочетании с оптимизацией водного и питательного режимов обеспечивают при трехукос-ном использовании рост продуктивности более чем в 2 раза и получение 1,5... 1,9 т с 1 га переваримого протеина.
Для различных по степени увлажнения лет рекомендовано оптимальное сочетание водного и питательного режимов почвы, обеспечивающих получение стабильной урожайности семян люцерны на уровне 0,4...0,6 т с 1 га.
Рекомендуемое сочетание комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий при выращивании кукурузы на силос, кормовой и полусахарной свеклы позволяет при оптимизации водного и питательного режимов почвы, и густоты растений на 1 м повысить урожайность этих культур в 1,5...2,0 раза.
Реализация научных исследований. Научные разработки нашли приме- .v нение на орошаемых землях Оренбургской области на площади более 39 тыс. v га, в том числе под многолетними травами 15,4; однолетними травами 21,5, кормовой и полусахарной свеклами 2,4 тысяч гектаров. Внедрение разработок позволило ежегодно дополнительно получать до 50 тыс. т кормовых единиц, с экономическим эффектом более 50 миллионов рублей в год (в ценах 2001 года). Результаты исследований использованы при составлении; системы земледелия в Оренбургской области (Челябинск. Южно-Уральское кн. изд.-во, 1983); рекомендаций по семеноводству люцерны на орошении (Оренбург, 1983); рекомендаций по планированию урожаев сельскохозяйственных культур ф на орошении в условиях Оренбургской области (Оренбург, 1984); системы ве- дения сельского хозяйства Оренбургской области (Челябинск. Южно-Уральское кн. изд.-во, 1986); комплексной программы увеличения производства кормов и растительного белка в колхозах и совхозах Оренбургской области (Оренбург, 1987); справочника агронома (Оренбург, 1989); рекомендаций по выращиванию высоких урожаев сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Оренбуржья (Оренбург, 1990); рекомендаций по технологии возделывания свеклы в Оренбургской области (Оренбург, 1992). Кроме того, они были опубликованы в 26 информационных листах и плакатах.
Ф Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-производственных конференциях (Херсон, 1985; Москва, 1987; Москва, ВДНХ СССР, 1990; Всероссийской научно-производственной конференции (Оренбург, 1986; Оренбург, 1989), на заседаниях ученого совета Волгоградского сельскохозяйственного института (1978, 1979, 1980, 1981, 1984); Оренбургского научно-исследовательского института сельского хозяйства (1978...2001), а также ежегодно на областных семинарах, совещаниях руководителей и специалистов Оренбургской области. Автор за экспонирование технологии возделывания лю-церны на семена в 1990 г. на ВДНХ СССР был награждён серебряной медалью.
Публикации. По теме диссертации опубликовано __ научных работ, в т.ч. 28 статей во всесоюзных, республиканских, региональных журналах и научных трудах. Получено 5 авторских свидетельств и патентов, издано 4 рекомендации.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 327 страницах компьютерного текста, содержит 126 таблиц, иллюстрирована 23 рисунками, состоит из введения, 10 глав, основных выводов и рекомендаций производству. Список литературы включает 433 источника, в т.ч. 23 на иностранных языках.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
Агробиологические закономерности и уровни формирования урожайности кормовых культур в степной зоне Южного Урала в зависимости от водного и питательного режимов почвы, агроэкологических условий, фотосинтетической деятельности растений.
Особенности управления водным и питательным режимами почвы для получения планируемых урожаев кормовых культур и соответствующие им суммарное и суточное водопотребление, биоклиматические коэффициенты испарения, коэффициенты использования элементов минерального питания из почвы и удобрений.
Агротехнические приемы продления сроков продуктивного использования посевов многолетних трав с оценкой динамики ботанического состава растений, развития корневой системы и симбиотической деятельности.
Интенсификация использования орошаемых земель за счёт подбора компонентов для смешанных посевов, оптимизации густоты стояния, способов посева и ухода за растениями.
Личный вклад соискателя. Диссертация написана по материалам собственных исследований с привлечением данных, полученных в отделе мелиорации Оренбургского НИИСХ старшими научными сотрудниками кандидатами сельскохозяйственных наук Ф.В. Сазоновым, Ф.Г. Бакировым, И.В. Сатункиным, научным сотрудником Ю.Н. Мишенькиным, работавших под научным руководством автора и при его непосредственном участии. Доля личного участия автора в выборе направления, разработке схемы и методики проведения опытов, сборе и обработке научной информации, написании и апробации полученных результатов составляет более #0, а с учетом выбора структуры и написания диссертации - около 50%.
