Содержание к диссертации
Введение
1. Теория и практика возделывания моркови в условиях орошения: современное состояние вопроса 9
1.1 Пищевая ценность и современное состояние производства столовой моркови 9
1.2 Биология и основные факторы жизни столовой моркови 13
1.3 Орошение моркови в условиях засухи. Обоснование направления исследований 18
2. Методики и условия проведения исследований 26
2.1 Программа и методики исследований 26
2.2 Почвенно-климатические условия проведения эксперимента 37
2.2.1 Характеристика почвенного покрова 37
2.2.2 Характеристика климата и агрометеорологических условий в годы проведения исследований 41
2.3 Агротехника культуры в опытах 47
3. Особенности орошения и водопотребление столовой моркови при использовании низкоинтенсивных стационарных дождевальных систем 51
3.1 Особенности орошения и формирование водного режима почвы при использовании низкоинтенсивных стационарных дождевальных систем 51
3.1.1 Режим проведения освежительных поливов и их влияние на микроклимат посева 51
3.1.2 Особенности формирования водного режима почвы при орошении низкоинтенсивными стационарными дождевальными системами 59
3.2 Основные статьи водного баланса при комбинированном применении увлажнительных и освежительных поливов 71
3.3 Внутрисезонная динамика водопотребления столовой моркови 79
3.4 Температурные коэффициенты испарения влаги при орошении моркови стационарными дождевальными системами спринклерного типа 86
4. Закономерности роста и развития столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов 93
4.1 Динамика прохождения основных фаз роста и развития моркови 93
4.2 Фотосинтетическая активность посевов столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов 98
4.3 Оценка эффективности сочетания факторов по накоплению органического вещества посевами 114
5. Эффективность совокупного применения освежительных и увлажнительных поливов при орошении моркови стационарными дождевальными системами 128
5.1 Урожайность столовой моркови при поливе стационарными дождевальными системами спринклерного типа 128
5.2 Условия эффективного использования водных ресурсов при спринклерном орошении столовой моркови 140
5.3 Экономическая эффективность возделывания столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов 150
Заключение 160
Список литературы 164
Приложения 181
- Орошение моркови в условиях засухи. Обоснование направления исследований
- Режим проведения освежительных поливов и их влияние на микроклимат посева
- Фотосинтетическая активность посевов столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов
- Экономическая эффективность возделывания столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов
Орошение моркови в условиях засухи. Обоснование направления исследований
Регион Нижнего Поволжья недостаточно обеспечен влагой для возделывания большинства овощных культур. Больше всего осадков, до 250-330 мм за теплый период года, здесь поступает в северных районах, в границах распространения черноземных почв Волгоградской области. Есть достаточно устойчивый градиент, согласно которому в направлении с севера на юг и с запада на восток засушливость климата Нижнего Поволжья возрастает. На светло-каштановых почвах Волгоградской области объем естественных осадков, поступающих за теплый период года, снижается до 175-250 мм, в Калмыкии – до 100-220 мм, в Астраханской области – до 80-160 мм. В том же направлении с 800 до 1200 мм возрастает потенциальная испаряемость [1, 72]. Дефицит естественной влагообеспеченности делает неэффективным выращивание столовой моркови в регионе без орошения.
Несмотря на относительную засухоустойчивость столовой моркови для получения высокого урожая в большинстве регионов России необходимо проведение вегетационных поливов. По данным [7] в условиях засухи и недостатка почвенной влаги изменяется физиология формирования корнеплода, его ткани грубеют, становятся деревянистыми, снижается общая сохранность урожая. Резкий переход от засухи к условиям достаточного водообеспечения вызывает интенсивное деление камбия, что сопровождается растрескиванием корнеплодов. К такому же результату приводит и общее снижение относительной влажности воздуха, которое, особенно в сочетании с высокими температурами, характерными для южных регионов России, обуславливает деформирование корнеплода и снижение доли выхода урожая товарного качества.
Нижний уровень влагосодержания почвы, по которому назначают полив, для моркови находится в пределах 70-80 % НВ, для чего в природных условиях Нечерноземной зоны за вегетационный период необходимо проводить 3-4 полива с общим расходом воды 900-1200 м3/га [68]. В засушливых южных регионах России для поддержания такого уровня влажности почвы при поливе дождеванием морковь необходимо поливать 5-6 раз за вегетационный период с оросительной нормой 2000-2400 м3/га [52].
Ряд ученых сходятся во мнении о целесообразности поддержания дифференцированных уровней водообеспечения моркови в разные фазы роста и развития [11, 21, 25, 39, 51, 129, 132 ]. Поддержание умеренного режима водообеспечения в первые после всходов фазы роста обеспечивает экономию оросительной воды и оптимизирует работу оросительной техники. Недостаток влаги в этот период восполняется за счет активного проникновения корней моркови в нижние горизонты почвы, откуда используются почвенные влагозапасы. Особенно важно соблюдать условия умеренного водообеспечения моркови в последний период вегетации. В этот период поддержание влажности почвы выше 70 % НВ отрицательно влияет на урожайность корнеплодов.
В опытах [124] при поливе моркови дождевальной машиной ДКШ-64 (Волжанка) выявлена целесообразность поддержания дифференцированного уровня водообеспечения по схеме 85-90-70 % НВ. При этом на уровне 85 % НВ влажность почвы рекомендуется поддерживать до начала фазы утолщения корневой шейки, не ниже 90 % НВ – в периоды от начала утолщения корневой шейки до наступления технической спелости корнеплода при снижении предполивного порога до 70 % НВ в периоды после наступления технической спелости. При этом для поддержания заданных условий водообеспечения в наиболее засушливые годы требовалось проведение от 3 до 5 поливов до начала фазы утолщения корневой шейки и от 8 до 10 поливов – во второй период, после фазы утолщения корневой шейки. Поливные нормы в зависимости от периода роста и развития столовой моркови изменялись от 100 до 450 м3/га.
По данным [122] в начале вегетации поливы моркови следует проводить для регулирования влажности почвы в слое 0,3 м и в слое 0,4 м – в последующие периоды роста и развития. При поливе дождеванием поливную норму важно ограничить образованием поверхностного стока с профилированной поверхности почвы.
В Украине при оптимальных условиях водообеспечения водопотребление моркови достигает 4-5,5 тыс. м3/га [39]. Для покрытия дефицита естественной влагообеспеченности в условиях интенсивного производства рекомендуется проводить от 6 до 8 поливов по 200-300 м3/га. Начало проведения поливов определяется, как правило, погодными условиями и приходится на конец апреля – начало мая. Завершать поливной сезон рекомендуется за 2-3 недели до уборки моркови, чем обеспечивается оптимальный водный режим почвы в период созревания корнеплодов. Указывается, что особенно благоприятно для моркови проведение частых поливов с использованием стационарных, в том числе, автоматизированных систем орошения.
В опытах на стационарных системах капельного орошения моркови [25] в засушливых условиях Нижнего Поволжья была получена урожайность столовых корнеплодов до 60-67 т/га при расходовании не более 76-80 м3 воды на формирование тонны урожая. При этом наиболее эффективным оказалось поддержание дифференцированного порога предполивной влажности почвы по схеме 70-90-80 % НВ или 70-80-80 % НВ. Разница в урожайности корнеплодов между этими вариантами не превышала статистически значимого уровня.
Для поддержания заданных порогов предполивной влажности почвы в посевах моркови с использованием систем капельного орошения проводится до 22-39 поливов за вегетационный период [11, 25, 27]. Поливные нормы для поддержания предполивного порога 70 % НВ снижаются до 184 м3/га, для поддержания пред-поливной влажности 80 % НВ – до 166, а для поддержания предполивного уровня влажности почвы не ниже 90 % НВ – до 82 м3/га. При этом за счет проведения частых поливов регулируется также и температурный режим почвы.
В опытах [53] наибольшая биологическая урожайность моркови, 76,0 т/га, была получена при использовании довольно высокого уровня водообеспечения с поддержанием дифференцированного предполивного порога по схеме 90-80-80 % НВ. Отмечается, что повышение предполивного уровня до 90 % НВ в довсходовый период позволяет организовать орошение частыми и малыми поливными нормами. Это благоприятно отражается на влажности приповерхностного слоя почвы, в который при посеве заделывают семена моркови. Суммарное водопо-требление при этом достигало 6625 м3/га, а на формирование урожая расходовалось, в среднем, 86,7 м3/т, водных ресурсов.
Исследованиями [98] отмечена возможность гибкого регулирования влажности почвы при капельном орошении столовой моркови. В отличие от предыдущих исследований в опытах был заложен вариант с поддержанием постоянного, на уровне 80 % НВ, предполивного порога влажности почвы, при котором и была получена наибольшая биологическая урожайность корнеплодов, 81,0 т/га. Снижение предполивного уровня до 70 % НВ в любую из рассматриваемых автором трех фаз развития моркови сопровождалось статистически значимым снижением урожая. Следует признать, что автор не приводит данных по выходу продукции отвечающей требованиям ГОСТ 32284-2013, что определяет долю товарной части урожая.
В опытах [110] при поливе моркови способом дождевания наибольшая урожайность стандартных корнеплодов моркови составляла 50,4 т/га. При этом за вегетационный период было поведено 58 поливов, что практически привязало дождевальную машину к опытному участку. Отмечается, что при ориентировании режимов орошения исключительно на биологические потребности культуры площадь обслуживания одной дождевальной машиной существенно снижается.
Наряду со сведениями об эффективности орошения неоднократно приводились свидетельства об отрицательном действии избытка влаги на рост и формирование урожая корнеплодов моркови [39, 84, 111]. Указывается, что даже при кратковременном затоплении рост главного корня из-за отсутствия в почве воздуха может ингибироваться, что провоцирует рост боковых корней и корнеплод приобретает уродливую форму. При затоплении продолжительностью более суток растения моркови гибнут. Поэтому орошение должно обеспечивать равномерное поддержание запасов почвенной влаги в оптимальных соотношениях с почвенным воздухом. Выполняется это условие только при проведении относительно частых поливов небольшими поливными нормами. Большое значение имеет и интенсивность полива, - оптимально, если все почвенные поры одновременно не будут заполняться водой. Последнее имеет особенное значение для полива способом дождевания.
Режим проведения освежительных поливов и их влияние на микроклимат посева
Одним из важнейших преимуществ использования стационарных дождевальных систем для орошения посевов сельскохозяйственных культур является возможность чрезвычайно пластичного, гибкого управления поливами, в том числе на основе современных технологий онлайн мониторинга и алгоритмов автоматизированного управления технологическим процессом [10, 12, 13, 14, 15, 17, 19, 22, 24, 87, 88, 104]. При этом сама концепция орошения трансформируется из средства периодического пополнения запасов почвенной влаги в средство активного управления продукционным процессом на основе комплексного регулирования факторов жизни. Конструктивные особенности стационарных систем орошения позволяют их с успехом использовать как для восполнения дефицита почвенной влаги, так и для регулирования питательного режима, подачи с поливной водой растворов различных биохимических компонентов, таких как стимуляторы роста, системные средства защиты растений, мелиоранты, регулирования микроклимата посева. Проведение освежительных поливов, которые при использовании стационарных дождевальных систем спринклерного типа могут осуществляться без изменения конструкции, является одним из таких, эффективных мероприятий, оказывающих влияние на микроклимат посева.
В опытах в качестве критерия для назначения освежительных поливов принята относительная влажность воздуха. В природных условиях региона этот показатель тесно коррелирует с высокой температурной напряженностью, поэтому может быть с успехом использован как комплексный показатель микроклимата. Для исключения возможности отрицательного влияния освежительных поливов на онтогенез моркови использовали дополнительный ограничивающий фактор, - поливы не назначались при среднесуточной температуре воздуха менее 25 0С. Поливная норма освежительного полива составляла 20 м3/га (нетто), что обеспечивало смачивание надземного растительного слоя и поверхности почвы (до 0,03 м). Фоном для проведения освежительных поливов являлось поддержание постоянного порога предполивной влажности почвы не ниже 80 % НВ в дифференцированном, согласно программы эксперимента, по фазам роста и развития моркови расчетном слое.
В таблице 3.1 приведена выборка данных по формированию режима проведения освежительных поливов в соответствии с регламентируемыми вариантами условиями.
В соответствии с установленными регламентами на участках варианта В2 (назначение поливов при относительной влажности воздуха ниже 30 %) в 2015 году потребовалось проведение 16 освежительных поливов, из которых 3 было проведено в фазу формирования 2-5-го настоящего листа, 8 – после образования 7-го листа до наступления фазы технической спелости и 5 поливов – в период «техническая-уборочная спелость корнеплода» (таблица 3.1).
На участках варианта, где освежительные поливы назначались при снижении относительной влажности воздуха ниже 50 % (схема варианта В3) потребовалось проведение одного полива уже до фазы образования 2-го листа, до 9 увеличилось число проведенных освежительных поливов в период образования 2-5-го настоящего листа, еще 4 полива было назначено в период образования 5-7-го листа и 17 - после образования 7-го листа до наступления фазы технической спелости. В период «техническая-уборочная спелость корнеплода» также как и в варианте В2 было проведено 5 освежительных поливов. Всего за вегетационный период моркови потребовалось провести 36 освежительных поливов при относительной влажности воздуха менее 50 %.
На участках варианта В4 (назначение поливов при относительной влажности воздуха менее 70 %) за весь период вегетации моркови потребовалось провести 37 освежительных поливов. В сравнении с вариантом В3 (назначение поливов при относительной влажности воздуха менее 50 %) на один освежительный полив больше было проведено в период «образование 7-го листа - техническая спелость корнеплода».
Таким образом, повышение критического уровня снижения относительной влажности воздуха для назначения освежительных поливов, как правило, сопровождалось ростом потребности в их проведении, как в общем, за вегетационный период, так и по фазам роста и развития. При этом важно учитывать, что фактически складывающиеся метеоусловия могут существенно корректировать режим проведения освежительных поливов. Например, в 2016 году на участках варианта В4 (назначение освежительных поливов при влажности воздуха менее 70 %) было проведено 25 освежительных полива, что на 12 поливов меньше, чем в 2015 году (таблица 3.1). На участках варианта, где в соответствии с принятой схемой эксперимента освежительные поливы назначались при влажности воздуха менее 50 %, в 2016 году потребовалось провести всего 14 освежительных полива, а до 30 % относительная влажность воздуха за вегетационный период моркови не снижалась. Если в 2015 году проведение освежительных поливов потребовалось уже сразу после всходов, до фазы образования 2-го листа, то в 2016 году первые освежительные поливы были проведены в период «образование 2-5-го листа», а в 2017 году, - после образования 5-го листа. При этом за вегетационный период в 2017 году на участках варианта В2 (назначение поливов при относительной влажности воздуха менее 30 % ) было проведено 7 поливов, что больше, чем в 2016 году, но существенно меньше, чем в 2015 году. На участках варианта В3 (назначение поливов при относительной влажности воздуха менее 50 %) для соблюдения заданных программой исследований условий в посевах столовой моркови потребовалось провести 37 освежительных поливов, что более, чем в два раза больше 2016 году и сравнимо с режимом проведения поливов в 2015 году. При назначении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 % (согласно программным условиям варианта В4) в 2017 году было проведено 40 поливов, что превышает общее число освежительных поливов, проведенных в 2016 и 2015 годах.
Во все годы исследований наибольшая потребность в проведении освежительных поливов требовалось в период «формирование 7-го листа - начало технической спелости корнеплода». Наряду с этим получены данные, свидетельствующие о возможности создания условий для интенсивного использования освежительных поливов как в самые ранние периоды развития моркови, так и в последние фазы формирования урожая. Например, в 2015 году в период «формирование 2-5-го листа» было проведено 10 освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 %. В 2017 году для выполнения программы исследований на участках, где освежительные поливы проводились при относительной влажности воздуха менее 50 %, потребовалось включать систему не менее 12 раз, не считая увлажнительных вегетационных поливов.
Несмотря на небольшие поливные нормы (20 м3/га) частое проведение освежительных поливов требует относительно больших затрат оросительной воды, которые возрастают с повышением порогового уровня относительной влажности воздуха. Опыты показали, что даже при назначении освежительных поливов только в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 % расход оросительной воды на их проведение может достигать 320 м3/га (опытные данные 2015 года, таблица 3.1). Для проведения освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 % в годы проведения исследований потребовалось израсходовать от 280 до 740 м3/га оросительной воды. Еще больше, до 800 м3/га, оросительной воды требуется для проведения освежительных поливов во все дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %.
Опыты подтвердили существенное влияние освежительных поливов, а также режима их проведения в течение вегетационного периода столовой моркови на микроклимат посева. На рисунках 3.1-3.3 приведена выборка данных по формированию режима проведения освежительных поливов и их влиянию на относительную влажность воздуха в среде посева.
Опыты показали, что проведение освежительных поливов гарантированно обеспечивает временное повышение относительной влажности воздуха в среде растений на 9-25 %. В наибольшей степени (с приростом до 22-25 %) относительная влажность воздуха в среде растений возрастала, если освежительные поливы проводились ежедневно.
Если в предыдущие дни освежительные поливы не проводились, то в день проведения полива относительная влажность воздуха (ее среднесуточные значения) в среде растений возрастали не менее, чем на 9-11 %. При проведении освежительного полива в предшествующие сутки, но без назначения полива в день замера, относительная влажность воздуха возрастала на 15-18 %.
Таким образом, использование стационарных дождевальных систем для проведения освежительных поливов обеспечивает возможность частичного регулирования микроклимата в среде растений. Установленные закономерности сохранялись во все годы проведения исследований.
Фотосинтетическая активность посевов столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов
Фотосинтез является одним из ключевых физиологических процессов, непосредственно направленных на формирование органического вещества и урожая сельскохозяйственных культур. Показатели фотосинтеза, в этой связи, следует считать важнейшими индикаторами роста и развития растений и, как следствие, -индикаторами оптимальности условий произрастания сельскохозяйственных культур.
С позиций формирования высоких урожаев моркови товарного качества важно учитывать все нюансы роста и развития растений, влияния на продукционный процесс регулируемых условий. Фотосинтетическая активность посевов напрямую определяет динамику роста и новообразования органов, а поэтому должна в первую очередь учитываться при анализе оптимальности условий. В качестве основных показателей фотосинтетической активности опытных посевов были приняты максимальная (за вегетационный период) площадь листьев, суммарные значения накопленного фотосинтетического потенциала и чистая продуктивность фотосинтеза. Под чистой продуктивностью фотосинтеза понимается часть синтезированного растениями вещества, пошедшая на формирование органического тела за единицу времени в расчете на квадратный метр площади ассимиляционной поверхности. Опытами установлено, что варьирование вариантов опыта по факторам в различных сочетаниях оказывает существенное влияние на все показатели, характеризующие фотосинтетическую активность посевов столовой моркови.
Значения максимальной площади листьев по вариантам опыта изменялись с 37,9 до 41,3 тыс. м2/га (таблица 4.2). Общие закономерности изменения наибольшей за вегетационный период площади листьев в зависимости от сочетания изучаемых в опыте вариантов сводятся к следующему:
– изменение глубины промачивания почвы только в начальные периоды развития, - до образования второго листа моркови, - сопровождается изменением максимальных значений площади листовой поверхности до 2,2 тыс. м2/га или 5,3 %. В тоже время было отмечено, что при увеличении глубины промачивания почвы в этот период с 0,2 до 0,3 м наибольшая площадь ассимиляционной поверхности изменялась не более, чем на 0,1-0,2 тыс. м2/га, что сопоставимо с ошибкой опыта. Статистически значимые изменения были отмечены при увеличении глубины промачивания почвы с 0,2 до 0,4 м. С увеличением глубины увлажнения максимальные значения площади листьев снижались на 1,3-2,2 тыс. м2/га;
– проведение освежительных поливов положительно отразилось на росте листового аппарата. При прочих равных условиях наибольшие значения максимальной за вегетацию площади листьев столовой моркови наблюдались на участках вариантов, где освежительные поливы назначались в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 % и менее 70 %. В численном выражении наибольшие за вегетационный период моркови значения площади листьев на участках этих вариантов достигали 39,1-41,3 тыс. м2/га. Это на 1,8-3,1 тыс. м2/га или 4,9-8,1 % большем, чем в посевах моркови на контрольном варианте, где освежительные поливы не проводились. Опыты показали, что и проведение освежительных поливов только в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 % позволяет повысить максимальную площадь листьев моркови, в среднем, на 1,0 тыс. м2/га, что составляет 2,6-2,7 % от средних по каждому варианту.
Наибольшими значениями максимальной площади листьев, в среднем 41,1-41,3 тыс. м2/га, характеризовались посевы моркови на участках, где проведение увлажнительных поливов было ориентировано на регулирование влажности почвы в слое 0,2 или 0,3 м до фазы образования 2-го листа и 0,5 м – в дальнейшие фазы роста и развития, а освежительные поливы проводились в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %. Близкие значения максимальной площади листьев, 40,0-40,2 тыс. м2/га, были получены в посевах моркови на участках, где освежительные поливы проводили в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 %.
Закономерности формирования фотосинтетического потенциала в посевах столовой моркови в полной мере соотносились с особенностями роста листового аппарата по вариантам опыта (таблицы 4.3-4.4). Ход роста листового аппарата моркови характеризовался типичной для культуры одновершинной кривой с максимумом в начале фазы технической спелости корнеплода (рисунок 4.1-4.2). Из рисунка видно, что для формирования наибольшей листовой поверхности посевам столовой моркови требуется накопить не менее 2100-2200 0С среднесуточных температур воздуха. В пределах периода с накопленной суммой среднесуточных температур воздуха менее 300 0С рост листьев моркови замедлен и лишь после накопления 500 0С развитие ассимиляционного аппарата заметно ускоряется. Наибольшей интенсивностью роста листового аппарата моркови отличается довольно непродолжительный период, начинающийся с 800-900 0С и заканчивающийся накоплением уже 1100 0С среднесуточных температур воздуха. В онтогенезе этот период соответствует образованию 5-7-го листа.
Минимальные различия в динамике роста листового аппарата наблюдались уже в фазу образования 2-го листа, когда площадь листьев моркови изменялась, в среднем, от 1,4 тыс. м2/га на участках, где проведение вегетационных поливов было ориентировано на увлажнение слоя почвы 0,4 м до 1,9 тыс. м2/га на участках, где расчетный, увлажняемый слой почвы составлял 0,2 м. Разница в динамике развития листового аппарата определила и различия в накоплении фотосинтетического потенциала посевов уже с самого начала развития моркови.
Следует признать, что величина фотосинтетического потенциала в период «всходы-образование 2-го листа» крайне невелика, 14-20 тыс. м2дн./га, что составляет менее 1,0 % от накопленного за вегетационный период.
Приведенные в таблицах и на рисунках данные показывают, что в течение вегетационного периода различия в площади листьев между вариантами продолжает углубляться, что суммирует вклад в формирование фотосинтетического потенциала посева. А с фазы образования 5-го листа наблюдается влияние освежительных поливов на динамику роста листового аппарата и формирование фотосинтетического потенциала. Например, в фазу 5-ти листьев, общая листовая площадь посева на участках, где освежительные поливы проводили во все дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %, достигала 10,4-11,7 тыс. м2/га, что на 0,7-0,9 тыс. м2/га больше, чем на контроле, без проведения освежительных поливов. С развитием листового аппарата различия между вариантами возрастали, достигая в фазу 7-ми листьев 2,2-2,3 тыс. м2/га, а к началу фазы технической спелости корнеплода, - 2,2-3,1 тыс. м2/га.
Наибольший вклад в накопление фотосинтетического потенциала был получен в периоды «формирование 7-го листа - начало технической спелости» и «начало технической - уборочная спелость корнеплода». Суммарно за эти периоды обеспечивается формирование до 86,3- 87,7 % фотосинтетического потенциала.
За вегетационный период моркови посевами в зависимости от сочетания изучаемых в опыте факторов было накоплено от 2325 до 2753 тыс.м2дн./га фотосинтетического потенциала (таблица 4.5).
Увеличение глубины промачивания почвы с 0,2 до 0,4 м в период проведения поливов от посева до образования 2-го листа снижало фотосинтетический потенциал посева на 149-211 тыс. м2дн./га или 6,0-7,7 %. При этом на участках, где до фазы образования 2-го листа поливы проводили в расчете на увлажнение 0,3-м слоя почвы, формировалось, в среднем, 2462-2738 тыс. м2дн./га фотосинтетического потенциала, что от контроля отличается не более, чем на 0,4-0,5 %.
Увеличение граничного для назначения освежительных поливов уровня относительной влажности воздуха до 50-70 %, напротив, - обеспечило прирост фотосинтетического потенциала на 187-279 тыс. м2дн./га. В результате наибольший фотосинтетический потенциал, 2738-2753 тыс. м2дн./га, посевами столовой моркови был сформирован на участках вариантов, где поливы были ориентированы на промачивание слоя почвы 0,2 или 0,3 м, а освежительные поливы проводили в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %. При проведении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 % фотосинтетический потенциал моркови достигал 2670-2684 тыс. м2дн./га, что лишь на 54-68 тыс. м2дн./га ниже максимальных значений.
Продуктивность фотосинтеза столовой моркови в опытных посевах, напротив имела четко определенный оптимум в зависимости от режима проведения освежительных поливов (таблица 4.6, рисунок 4.3). На рисунке приведена карта линий уровня продуктивности фотосинтеза столовой моркови из которой видно, что для обеспечения средневзвешенных значений продуктивности фотосинтеза не ниже 4,4 г/м2 в сут. освежительные поливы необходимо проводить в жаркие дни с относительной влажностью воздуха 50 % и менее. При этом мощность увлажняемого вегетационными поливами горизонта почвы в период от посева до фазы образования 2-го листа должна быть не менее 0,3 м. На участках, где в период от посева до фазы образования 2-го листа вегетационными поливами влажность почвы регулировали в слое 0,2 м продуктивность фотосинтеза моркови снижалась на 0,05 г/м2 в сут.
Выраженная динамика продуктивности фотосинтеза наблюдалась по вариантам, отличающихся режимом проведения освежительных поливов. Например, на контроле, без проведения освежительных поливов значения продуктивности фотосинтеза были наименьшими и не превышали 4,23-4,28 г/м2 в сут. Проведение освежительных поливов только в дни с относительной влажностью воздуха 30 % и менее обеспечило рост продуктивности фотосинтеза моркови, в среднем, на 0,07 г/м2 в сут.
Экономическая эффективность возделывания столовой моркови при совокупном применении освежительных и увлажнительных поливов
Экономическая эффективность производства является одним из важнейших критериев целесообразности применения предлагаемых инноваций. Соотношение совокупных расходов и доходов производства должно не только обеспечивать непрерывное положительное сальдо денежных потоков, но и давать эффект, заведомо существенно превышающий отдачу стандартной технологии. Среди всех рассматриваемых вариантов потенциальных для внедрения инноваций наиболее жизнеспособными в реальных производственных условиях будут те, у которых обеспечивается оптимальное соотношение между ресурсной емкостью и совокупной выручки от реализации производимой продукции.
Для расчета движения денежных потоков, как в плане расходной части, так и в плане получения денежной выручки на урожай использовались современные расчетные методики, учитывающие аспекты рыночной экономики [30]. Затраты ресурсов определялись в денежном эквиваленте по технологическим картам и совокупности установившихся расценок на 01.10.2017 года. При этом учитывались расходы на горюче-смазочные материалы, амортизацию используемой сельскохозяйственной техники, нормативы технического обслуживания и ремонт техни-ки,расходы на оплату труда, затраты на семена, удобрения, ядохимикаты и пр.
При оценке ресурсоемкости производства опирались на полученные в опыте данные, в частности, по расходу оросительной воды и потребности в проведении освежительных поливов. В опытах число проведенных в соответствии с условиями эксперимента освежительных поливов изменялось от 16 в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 % до 37 в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 % в засушливый, 2015 год. В близкий к среднемноголетнему по влаго-обеспеченности, 2016 год потребовалось проведение 14 освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 % и 25 освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %. Во влажный, по совокупной гидротермической оценке, 2017 год в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 % было проведено 7 освежительных поливов, а в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 % проводилось до 40 освежительных полива. Как видно, потребность в освежительных поливах слабо коррелирует с интегральной гидротермической оценкой вегетационного периода, а использование средних за годы исследований данных может оказаться не репрезентативным в плане климатических особенностей региона. Учитывая жесткие условия, по которым в опытах устанавливалась необходимость проведения освежительных поливов и их однозначно климатическую предопределенность, было принято решение провести экономические расчеты, ориентируясь на обеспеченность пороговых условий в среднемноголетнем разрезе. В качестве экономически обоснованного ориентира был принят год 75 %-ной обеспеченности.
Для определения потребности в проведении освежительных поливов использовались ретроспективные базы данных агрометеорологических показателей на глубину до 30 лет (1988-2017 гг). Источник данных: метеостанция г. Волгоград. Во внимание принимались только дни со среднесуточной температурой воздуха более 25 0С и с относительной влажностью воздуха менее пороговых значений. Результаты проведенного анализа приведены на рисунке 5.7.
Расчеты показали, что с вероятностью 75 % в климатических условиях региона потребуется проведение не более 9 освежительных полива в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 %. Эта влажность для большинства культур характеризует неблагоприятные условия, характерные для острой засухи.
Ориентируясь на более жесткие пороговые условия, при назначении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 %, ожидаемо прогнозируется существенное увеличение потребности в их проведении. С вероятностью 75 % в регионе требуется провести не более 33 поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 %.
Согласно приведенным на рисунке данным в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 % с вероятностью 75 % требуется проводить не более 38 освежительных поливов.
Эти данные были приняты нами в качестве исходных при составлении баланса расходов на орошение низкоинтенсивными стационарными дождевальными системами.
В таблице 5.8 приведены результаты расчета ресурсной емкости производства моркови при орошении низкоинтенсивными стационарными дождевальными системами. Расчеты показали, что даже без проведения освежительных поливов на реализацию полного цикла возделывания столовой моркови требуется ежегодно тратить от 228900 до 233100 руб./га денежных средств. Приведенная разбежка затрат в расчетах была получена, соответственно, для вариантов с глубиной прома-чивания почв в начальные фазы роста и развития моркови 0,4 м и 0,3 м. Проведение освежительных поливов связано с дополнительными тратами денежных средств.
Расчеты показали, что использование стационарных дождевальных систем позволяет реализовать эти технологические операции с наименьшими дополнительными расходами.
Например, при проведении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 30 % на реализацию полного технологического цикла возделывания моркови дополнительно требуется израсходовать 2700 руб./га. Относительно общих затрат ресурсов на возделывание моркови это не превышает 1,2 %. В тоже время при проведении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 % на реализацию полного технологического цикла возделывания моркови дополнительно требуется израсходовать 10230 руб./га, что составляет уже 4,2 % совокупных расходов. Наибольший объем дополнительных денежных ресурсов, до 11780 руб./га, требуется при проведении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 70 %.
Общий диапазон изменения расходов на возделывание столовой моркови, обусловленный совокупным влиянием изучаемых в опыте факторов, составил 15980 руб./га, что составляет не более 6,5 % от всего объема расходов на реализацию технологического цикла. В структуре затрат превалируют расходы на высококачественный посевной материал, -около 20 % от совокупных затрат, водорастворимые удобрения, - около 17 % от совокупных затрат, и оплату труда (включая ручной), - 33,3-34,3 % от совокупных затрат (таблица 5.9). Амортизационные отчисления на систему спринклерного орошения, учитывая многолетний характер ее эксплуатации, не превышают 9,2 тыс. руб./га в год, общий размер амортизационных отчислений находится в пределах 4,8 % от совокупных затрат на реализацию технологического цикла возделывания моркови.
Другим важным критерием, определяющим привлекательность инноваций по экономическим показателям, является себестоимость продукции. Себестоимость продукции определяется отношением общих затрат ресурсов и выхода товарной продукции, направленной на реализацию. Расчеты показывают, что рост совокупных затрат на возделывание культуры при проведении освежительных поливов окупается прибавкой урожая. Продукция моркови наименьшей себестоимости, 3008-3133 руб./т, обеспечивается при проведении освежительных поливов в дни с относительной влажностью воздуха менее 50 %. При увеличении порогового уровня назначения освежительных поливов до 70 % растущие объемы расходов не компенсировались прибавкой урожая, а себестоимость продукции возрастала на 19-24 руб./т.
Наиболее низкая себестоимость стандартных корнеплодов моркови, 3008 руб/т, оказалась на участках, где в сочетании с проведением освежительных поливов по схеме варианта В3 (пороговый уровень относительной влажности воздуха 50 %) увлажнительные поливы до фазы образования 2-го листа проводили из расчета увлажнения 0,3 метрового слоя почвы, с увеличением в последующие фазы до 0,5 м.
На участках вариантов А3 (поддержание заданного предполивного уровня до фазы образования 2-го листа в расчетном слое 0,4 м) при общем сокращении совокупных расходов на реализацию технологического цикла себестоимость корнеплодов возрастала из-за снижения продуктивности посевов.
Расчеты интегральных показателей экономической эффективности орошения моркови стационарными дождевальными системами спринклерного типа показали, что значительные объемы ресурсов, затрачиваемых на выращивание столовой моркови, окупаются выручкой от реализации продукции (таблица 5.10).