Содержание к диссертации
Введение
Проблемы и перспективы производства ранней капусты на орошаемых землях 8
1.1 Биологические особенности капусты и требования к факторам внешней среды 8
1.2 Требования к качеству товарной продукции 15
1.3 Водный режим и продуктивность капусты при орошении 18
1.4 Особенности капельного способа полива. Обоснование направления исследований 23
Программа, методика и условия проведения исследования 30
2.1 Место проведения и схема полевого эксперимента 30
2.2 Методика проведения исследований 34
2.3 Характеристика почвенного покрова опытного участка 39
2.4 Характеристика климата территории и погодных условий в годы проведения исследований 44
Закономерности водопотребления и режимы капельного оро шения ранней капусты 49
3.1 Формирование режима капельного орошения ранней капусты по вариантам допустимого снижения предполивной влажности почвы 49
3.2 Особенности суммарного водопотребления ранней капусты при капельном орошении 59
3.3 Динамика испарения воды посевами ранней капусты во взаимосвязи с метеорологическим фактором ... 70
3.4 Основные приходные статьи водного баланса ранней капусты при капельном орошении 84
Особенности продукционного процесса ранней капусты при различных сочетаниях водного, питательного режимов почвы и плотности посадки растений 90
4.1 Закономерности роста и развития ранней капусты в зависимости от условий водного и минерального питания, плотности посадки растений 90
4.2 Основные факторы активизации фотосинтетической деятельности ранней капусты
Закономерности формирования и оценка качества товарной продукции при капельном орошении 128
Сочетание регулируемых факторов, обеспечивающих формирование планируемой урожайности ранней капусты 139
Оценка эффективности получения планируемых урожаев ранней капусты 145
Оценка эффективности использования водных ресурсов посевами ранней капусты при капельном орошении 145
Экономическая оценка эффективности капельного орошенияранней капусты при разных уровнях урожайности 152
Выводы 163
Рекомендации производству 166
Список литературы 167
Приложения 187
- Требования к качеству товарной продукции
- Характеристика почвенного покрова опытного участка
- Особенности суммарного водопотребления ранней капусты при капельном орошении
- Основные факторы активизации фотосинтетической деятельности ранней капусты
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 относится капуста белокочанная. Ценность ранней капусты заключается в том, что она открывает поставки витаминизированной продукции открытого грунта на овощной рынок.
В системе мероприятий по реализации генетического потенциала продуктивности ранней капусты при рациональном использовании водных ресурсов приоритетное место отводится освоению новых водосберегающих способов орошения. К одному из таковых способов распределения поливной воды относится капельное орошение, обеспечивающее ее подачу в комплексе с элементами минерального питания непосредственно в зону корневого питания растений.
Сдерживающими факторами развития производства ранней капусты с использованием систем капельного орошения являются ограниченные площади полива такими системами и отсутствие, согласованной с особенностями такого распределения воды по орошаемому участку, технологии возделывания этой культуры. Решению задачи обоснования водного и питательного режимов почвы, оптимальной плотности посадки растений и были подчинены наши исследования.
Цель исследований сводилась к обоснованию режима капельного орошения ранней капусты, обеспечивающего в сочетании с дозами внесения удобрений получение 40-60 т/га кочанов стандартного качества.
В задачу исследований входило решение следующих вопросов:
- определить особенности формирования в онтогенезе ранней капусты вод
ного режима почвы с последующим обоснованием режимов капельного ороше
ния в различные по условиям увлажнения годы;
щр - с учетом особенностей водного режима почвы, доз внесения удобрений и
плотности посадки установить закономерности роста и развития, формирования урожайности кочанов ранней капусты;
оценить комплексное влияние орошения, удобрений, плотности посадки и метеоусловий на динамику эвапотранспирации капусты в период вегетации растений и по годам;
выявит потенциал продуктивности ранней капусты, и обосновать возможности ее реализации при капельном орошении;
щ - установить особенности динамики водопотребления ранней капусты в он-
тогенезе при разных уровнях урожайности;
- определить показатели эффективности возделывания ранней капусты при
разных уровнях урожайности.
Научная новизна результатов исследований характеризуется обоснованием
основных параметров водного режима почвы и связанного с его поддержанием
режима капельного орошения ранней капусты, обеспечивающего в сочетании с
внесением определенных доз удобрений получение различных уровней уро-
<Ы' жайности. Для каждого уровня урожайности определены суммарное водопо-
требление, число и сроки поливов, оросительные нормы, основные параметры характеристики растений и другие показатели, которые могут быть использованы для управления водным режимом почвы и продуктивностью капусты.
Основные положения, выносимые на защиту:
- рекомендуемое сочетание урожаеобразующих факторов ранней капусты,
обеспечивающих получение 40...60 т/га кочанов стандартного качества;
- закономерности роста, развития, формирования урожайности и качества
'f* ранней капусты при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы,
плотности посадки растений
- закономерности в динамике водного режима почвы и водопотреблении,
оказывающих основное влияние на режим капельного орошения ранней капус
ты при разных уровнях урожайности кочанов;
- технология возделывания ранней капусты в почвенно-климатических
условиях Волго-Донского междуречья при капельном орошении.
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 ранней капусты, обеспечивающих повышение эффективности функционирования агрофитоценоза и урожайности культуры при значительном водосбереже-нии и рациональном использовании материальных и энергетических ресурсов.
Производственная проверка результатов исследований по возделыванию ранней капусты с использованием систем капельного орошения в фермерских хозяйствах Городищенского, Дубовского, Среднеахтубинского районов Волгоградской области на площади 50 га подтвердила возможность получения 60 т/га стандартных кочанов 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.), «Аг-роэкологическое 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 мелиора-
ции» (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).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 196 страницах, в т.ч. основного текста 127 страниц. Работа содержит 45 таблиц, 23 рисунка. Список использованной литературы включает 248 источников, в том числе 41 работа иностранных авторов.
Требования к качеству товарной продукции
Капуста белокочанная, заготовляемая и поставляемая для потребления в свежем виде должна соответствовать требованиям ГОСТ 1724-85. Кочаны должны быть свежими, целыми, здоровыми, чистыми, вполне сформировавшимися, не-проросшими, типичной для ботанического сорта формы и окраски, без повреждений сельскохозяйственными вредителями. Кочаны раннеспелых сортов могут быть различной степени плотности, но не рыхлыми. Кочаны с длиной кочерыги не более 3 см над кочаном должны быть зачищены до плотно облегающих зеленых или белых листьев, для лежких сортов капусты допускаются кочаны с 2...4 неплотно прилегающими зелеными листьями [162]. Масса зачищенных кочанов раннеспелой капусты: не менее 0,25 кг для сортов Раджабли, Апшеронская местная, Дербентская местная улучшенная, поставляемых с 15 мая до 15 июня; не менее 0,3 кг для остальных сортов, поставляемых с 15 мая по 15 июня из районов Северного Кавказа (кроме Ростовской области), Закавказья, Казахстана, Средней Азии, Украины, Молдовы; с 15 мая до 1 июля - для всех остальных районов, включая Ростовскую область. Для всех районов после указанных сроков до 1 августа масса кочанов должна быть не менее 0,4 кг, с 1 августа до 1 сентября - 0,6 кг; для среднеспелых, среднепозд-них и позднеспелых сортов, поставляемых с 1 сентября - 0,8 кг [77].
Допускается наличие кочанов с сухим загрязнением, механическими повреждениями на глубину не более пяти облегающих листьев (для раннеспелой не более трех облегающих листьев), с засечкой кочана и кочерыги в совокупности не более 5% к общей массе данной партии капусты [103]. Без ограничения допускается содержание кочанов с механическими повреждениями на глубину: для раннеспелой капусты не более двух облегающих листьев [143]. Не допускается содержание кочанов с механическими повреждениями глубиной более трех облегающих листьев, проросших, треснувших, загнивших, запаренных, мороженых (с признаками внутреннего пожелтения и побурения). Для контроля качества капусты отбирают выборку от партии, упакованной в ящики: до 100 упаковочных единиц включительно - не менее трех упаковочных единиц, свыше 100 упаковочных единиц — дополнительно по одной упаковочной единице от каждых полных и неполных 50 упаковочных единиц; от партии, упакованной в ящичные поддоны, до 10 включительно - 2 поддона, от 11 до 20 - 3, от 21 до 50 — 5, свыше 50 - 5 и дополнительно на каждые полные и неполные 50 ящичных поддонов по одному ящичному поддону. От партии неупакованной продукции число точечных проб составляет: 1 - при массе продукции до 200 кг включительно, 2 - свыше 200 до 500 кг включительно, 3 -свыше 500 до 1000 кг включительно, 12 - свыше 1000 до 5000 включительно, свыше 5000 кг - 12 и дополнительно на каждые полные и неполные 2000 кг по одной точечной пробе [133].
От каждого отобранного для контроля качества капусты ящичного поддона из разных слоев (сверху, из середины, снизу) отбирают не менее трех точечных проб. Точечные пробы [162] от партии неупакованной капусты отбирают при погрузке или выгрузке из разных слоев (верхнего, среднего и нижнего).
Масса каждой точечной пробы не менее 10 кг. Все точечные пробы должны быть примерно равными по массе. Из точечных проб составляют объединенную пробу, которую взвешивают, осматривают и рассортировывают на фракции по показателям, установленным стандартом [28]. Внешний вид, запах, вкус, наличие больных, поврежденных и загрязненных кочанов определяют органолептически. Каждую фракцию взвешивают и вычисляют в процентах по отношению к массе объединенной пробы. У кочанов среднеспелой, среднепоздней и позднеспелой капусты зачищают 2...4 неплотно прилегающих листа, удаляют часть кочерыги, превышающую 3 см, и определяют ее как отход, учитывают отдельно от результатов определения качества, то есть сверх 100% [32].
Качество капусты в поврежденных упаковочных единицах проверяют отдельно и результаты распространяют только на капусту в этих упаковочных единицах. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51809-2001 капуста, реализуемая в розничной торговой сети, подразделяется на два класса: первый и второй, для которых масса зачищенных кочанов должна быть не менее, соответственно: для раннеспелой до 1 июля - 0,4 и 0,35 кг, с 1 июля до 15 августа - 0,6 и 0,5 кг [44].
Для капусты первого класса не допускается содержание кочанов с механическими повреждениями на глубину более двух, но не более пяти облегающих листьев в боковой и нижней (прилегающей к кочерыге) части кочана и не более 1,5 см глубиной в верхней трети кочана, с засечкой кочана и кочерыги. Для второго класса эти показатели не нормируются. Допускается также не более 5% от массы содержание кочанов треснувших и с механическими повреждениями на глубину не более 3 см [133].
Характеристика почвенного покрова опытного участка
В почвенном покрове Волго-Донского междуречья преобладают светло-каштановые почвы с механическим составом от легкосуглинистых до тяжелосуглинистых. Почвообразующими породами являются четвертичные лёссовидные суглинки, буровато-палевые, тонко-пористые, суглинистые [51].
Опытный орошаемый участок, находящийся на территории фермерского хозяйства «Лиана» 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 [18]. По содержанию доступных форм элементов питания почвы характеризуются низкой обеспеченностью азотом, низкой или средней - подвижным фосфором и средней-высокой обменным калием [51].
Морфология почв опытного участка представлена разрезом, заложенным на опытном поле. Глубина разреза 1,1 м. Ап - 0,0...0,25, серый с коричневатым оттенком, глыбисто-комковато-поро-ховидный, уплотнённый, насыщен корнями растений, тяжелосуглинистый, влажноватый, переход к В і заметный; Bj - 0,26...0,36, коричневый, пороховидно-ореховатый, плотный, слабые гумусовые потёки, корни растений, тяжелосуглинистый, переход к В2 постепенный; Вг - 0,37...0,54, коричневатый до светло-коричневого, ореховатый, слабовы-раженный, плотный, редкие корни растений, бурное вскипание с 0,47 м, переход к ВСі заметный; ВС! - 0,55...0,76, светло-коричневый с палевым оттенком, бесструктурный, белоглазка, бурно вскипает, среднесуглинистый, переход к ВС2 заметный по окраске; ВСг - 0,77...0,95, палевый с коричневатым оттенком, бесструктурный, уплотнённый, редкая белоглазка, вскипание сильное, среднесуглинистый, переход к С заметный по окраске; С - 0,96...1,10, палевый, бесструктурный, уплотнённый, вскипание сильное, среднесуглинистый. Анализ результатов почвенного разреза указывает на типичность свойств почвы опытного участка для Волго-Донского междуречья.
Плотность сложения почвы во всех случаях увеличивалась по мере углубления почвенного горизонта. Плотность сложения верхнего пахотного слоя почвы колеблется от 1,20 до 1,25 т/м . В нижележащих горизонтах значительного колебания плотности сложения не наблюдалось, величина ее по мере углубления увеличивалась и достигала на глубине 1 м значений 1,40 т/м3. Плотность твердой фазы почвы зависит в основном от минералогического состава и содержания органического вещества - гумуса. В почвах опытного участка содержание гумуса низкое, вследствие этого значение плотности почвы на аккумулятивном горизонте довольно высокое - 2,36.. .2,42 т/м3. Скважность почв на опытном участке колебалась в пределах 46,5...47,1 % для верхних, пахотных слоев. В ниже лежащих горизонтах общая скважность уменьшается до 45,0 %. Наименьшая влагоёмкость почв опытного участка изменялась от 24,4...25,7 % в пахотном слое до 21,1 % в нижележащих горизонтах.
Не вся почвенная влага доступна растениям, только часть капиллярной и гравитационной влаги усваивается корневой системой, остальная прочно удерживается почвой. Количество недоступной растениям влаги характеризуется влажностью завядания. В пахотном слое значение влажности устойчивого завя-дания колебалось от 14,9 до 15,0 %, с увеличением глубины несколько снижалось до 9,5 %.
С величиной влажности устойчивого завядания связано значение продуктивной влаги, которое определяется как разность текущей влажности почвы и влажности завядания. Характер распределения продуктивной влаги значительно отличался по сезонам (весна, осень) и годам исследования. Осенью величина продуктивной влаги снижалась с увеличением глубины горизонтов, весной, напротив, более иссушенным оказывался верхний слой почвы. Колебания запасов продуктивной влаги по годам исследований объясняются различием метеорологических условий.
Количество органического вещества - гумуса в пахотном слое почвы низкое, 1,0...1,2%. Важное значение для плодородия почвы имеет величина содержания в ней основных элементов питания для растений - азота, фосфора, калия. Азот является основной частью перегноя, входит в состав нитратов и аммонийных солей. Содержание в пахотном слое азота низкое и колеблется от 33 до 43 мг/кг сухой почвы.
Обеспеченность фосфором и калием средняя, что характерно для данного типа почв. В среднем за годы исследований в пахотном слое почвы содержалось 25...48 мг/кг почвы фосфора и до 283 мг/кг обменного калия. 2.4 Характеристика климата территории и погодных условий в годы проведения исследований
Территория опытного участка расположена в сухостепной климатической зоне Волго -Донского междуречья. Климат территории характеризуется резкой континентальностью с жарким засушливым летом и холодной малоснежной зимой [1].
Температура воздуха имеет резко выраженный годовой ход. Годовая амплитуда активных температур воздуха составляет 75. ..80С. Самый жаркий месяц -июль (средняя температура воздуха 23,5С), самый холодный - январь (-10,5С) В отдельные жаркие дни летом температура воздуха может повышаться до 39...45С (абсолютный максимум), а в очень холодные суровые зимы опускается до - 36,4...41 С (абсолютный минимум). Среднегодовая температура воздуха составляет 7,0С. Переход к положительным среднесуточным температурам весной в 50% случаев наблюдается уже 26 марта, а наступление периода со среднесуточной температурой выше 10С происходит только в третьей декаде апреля [1]. Начало периода снеготаяния приходится на 3...8 марта и продолжается в среднем 9...13 дней. Однако полностью почва оттаивает к 3 апреля (среднемно-голетние данные). Продолжительность безморозного периода составляет 152...175 дней, сумма температур выше 10С достигает 3245"С. Среднемноголетняя дата наступления первого осеннего заморозка в воздухе на ровных открытых участках припадает на 10 октября. Однако заморозки возможны и в более ранние сроки - уже к 15 сентября. К 15-му ноября в пятидесяти процентах случаев происходит устойчивый переход среднесуточной температуры к отрицательным значениям. Характерной особенностью климата территории является засушливость. Среднегодовое количество осадков колеблется от 320 до 350 мм при испаряе 45 мости 950 мм. Таким образом, испаряемость превышает среднегодовое количество осадков в 3,1...3,4 раза. В теплый период года с апреля по октябрь выпадает 2/3 осадков. Гидротер VY мический коэффициент равен 0,5-0,6. Дожди летом большей частью носят лив невый характер. Временами ливни сопровождаются градом. Среднегодовой дефицит влажности воздуха составляет 6,0 мб. Территория характеризуется повышенной ветровой активностью, причем преобладают ветра восточной составляющей. Средняя месячная скорость ветра равна 4,5-6 м/сек, однако, максимальная его скорость может достигать 35 м/сек. Сочетание недостаточного увлажнения с высокими температурами, низкой и относительной влажностью воздуха, с сильными ветрами обусловливает час тую повторяемость засух и суховеев. В течение теплого периода (с апреля по сентябрь включительно) число суховеев средней интенсивности достигает значения 45, наблюдается в среднем 11 интенсивных суховеев и до 5 суховеев очень интенсивного характера [86].
Особенности суммарного водопотребления ранней капусты при капельном орошении
В условиях орошаемого земледелия особое значение приобретают вопросы водопотребления возделываемых культур. Знание особенностей и закономерностей динамики суммарного испарения влаги посевами позволяет обосновать режимы орошения любой культуры с учетом условия оптимизации затрат оросительной воды на формирование урожая.
Важно учитывать, что поливной режим сельскохозяйственных культур, в том числе ранней капусты и, особенно, при капельном орошении, существенно варьирует в зависимости от складывающихся метеоусловий в вегетационный период культуры. Как показали результаты проведенного нами полевого эксперимента для поддержания порога предполивной влажности 80 % НВ в слое почвы 0,3 м в год со среднемноголетней обеспеченностью вегетационного периода ранней капусты атмосферными осадками (реальный 2003 год) потребо-валось проведение 21 полива (3 полива по 74 м /га и 18 поливов по 120 м /га). В 2002 году с острозасушливыми климатическими условиями в период вегетации капусты для поддержания таких условий водного питания растений потребовалось проведение 27 поливов с оросительной нормой 3102 м3/га. В еще большей степени по годам исследований изменялся режим капельного орошения культуры на участках, где порог предполивной влажности почвы поддерживался на уровне 90 % НВ. В 2002 году для поддержания такого уровня предполивной влажности почвы потребовалось на 15 поливов больше, чем в 2003 году со среднемноголетней обеспеченностью атмосферными осадками.
Анализ экспериментального материала показал существенное увеличение суммарного испарения влаги растениями капусты и почвой в годы с большей недостаточностью прихода атмосферных осадков и высоким температурным режимом в вегетационный период изучаемой культуры. Наибольшие отклонения от среднемноголетних показателей суммарного водопотребления ранней капусты в годы проведения исследований изменялись от 310 до 420 м3/га (при-лож. 4). Исследованиями отмечена наименьшая варьируемость суммарного водопотребления капусты в зависимости от погодных условий в вегетационный период на участках с более жесткими условиями регулируемых факторов. Наименьшее отклонение от среднего, 310 м3/га, по показателю суммарного водопотребления капусты получено при сочетании наименьшего в опыте уровня минерального питания, N40P60K20, с поддержанием предполивного уровня влажности почвы не ниже 70 % НВ. Наиболее высокие отклонения численных значений водопотребления ранней капусты, 420 м3/га, формировались при поддержании предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ в сочетании с внесением наибольшей в опыте дозы минеральных удобрений, N160P70K150, и густоте стояния растений 70 и 80 тыс. шт./га.
Наибольшие значения суммарного водопотребления капусты, 3180...4520 м3/га формировались в 2002 году с наибольшей теплообеспеченностью периода вегетации изучаемой культуры. В 2003 году со среднемноголетней обеспеченностью атмосферными осадками и низкой обеспеченностью тепловыми ресурсами величина суммарного водопотребления капусты изменялась в зависимости от условий регулируемых в опыте от 2700 до 3890 м3/га. Вегетационный период ранней капусты в 2004 году был обеспечен атмосферными осадками выше среднемноголетнего уровня и более обеспечен теплом в сравнении с периодом вегетации культуры в 2003 году. Значения суммарного водопотребления капусты в 2004 году численно были близки значениям водопотребления в 2003 году. Важно отметить более высокие значения суммарного водопотребления капусты в 2004 году в сравнении с 2003 годом в вариантах с наиболее жесткими в опыте условиями регулируемых факторов. И, наоборот, на участках, где уровни регулируемых факторов в опыте были наиболее высокими, большие значения суммарного водопотребления формировались в 2003 году с меньшей обеспеченностью вегетационного периода капусты атмосферными осадками и теплом в сравнении с 2004 годом.
Суммарное водопотребление посевов ранней капусты при капельном орошении возрастает с улучшением влагообеспеченности растений (табл. 3.2). В разные по погодным условиям годы значения суммарного водопотребления изме-нялись в пределах 3180...3990 м /га. Наибольшее количество влаги капуста потребляет на варианте, где порог предполивной влажности почвы в течение всего периода вегетации поддерживался на уровне 90 % НВ, а глубина промачиваемого слоя почвы дифференцировалась по фазам роста и развития растений
Динамика изменения суммарного водопотребления в зависимости от условий водного и минерального питания капусты, а также густоты посева, м /га Поддержание порога предполивной влажности почвы 80 % НВ в слое 0,3 м в период от высадки рассады до формирования розетки и 0,5 м - в остальные периоды роста и развития капусты сопровождалось снижением величины суммарного водопотребления до 3230...3680 м3/га.
При поддержании более умеренного в опыте режима капельного орошения с предполивным порогом влажности почвы 70 % НВ отмечен самый низкий из рассматриваемых вариантов общий расход влаги растениями. В среднем за 3 года исследований значения суммарного водопотребления ранней капусты со-ставили 2870...3090 м/га. Таким образом, повышение уровня предполивной влажности почвы с 70 до 90 % НВ увеличивало значения суммарного водопотребления капусты на 330...1050 м3/га или 12,5...35,2 %. Более существенное увеличение суммарного потребления воды посевами ранней капусты по фактору водного режима почвы, 640...1050 м3/га или 22,3...35,2 %, отмечено в вариантах с внесением минеральных удобрений дозой Ni 0( 45 90, рассчитанной на формирование урожайности ранней капусты на уровне 60 т/га кочанов стандартного качества. Взаимодействие факторов водного режима почвы и густоты стояния растений обеспечивает большее увеличение значений суммарного водопотребления капусты в зависимости от уровня предполивной влажности на участках с более плотной посадкой. Следует отметить, что при внесении минеральных удобрений дозой N40P60K20 повышение уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ в большей степени увеличивает значения суммарного водопотребления капусты при наименьшей в опыте плотности посадки растений. Это наблюдение важно, так как косвенно свидетельствует о недостаточности доступных элементов минерального питания в почве для эффективного возделывания капусты в плотных посадках.
Основные факторы активизации фотосинтетической деятельности ранней капусты
Основным процессом накопления органического вещества и энергии в посевах является фотосинтез растений. При фотосинтезе образуется 90...95 % сухой биологической массы агрофитоценоза и аккумулируется 100 % энергии солнечной радиации. Поэтому определение основных факторов активизации фотосинтетической деятельности и закономерностей изменения процесса фотосинтеза под влиянием комплекса агробиологических условий лежит в основе обоснования всех мероприятий по повышению эффективности функционирования агроэкосистем.
Листья являются главным, утилизирующим солнечную энергию органом капусты. Анализ литературных источников [15, 26, 27, 30, 33, 77, 133, 134] свидетельствует о том, что чаще всего снижающим урожай фактором является недостаточно интенсивное нарастание ассимилирующего аппарата и его ограниченные размеры. Однако уровень формируемой урожайности культуры не всегда коррелирует с динамикой нарастания площади листьев, а только при увеличении ее до определенных размеров, после чего, вследствие ухудшения в посевах светового режима, интенсивность фотосинтеза и темпы прироста сухого вещества могут существенно снижаться. Последнее, как правило, приводит к недобору урожая.
Качественные и количественные изменения сочетания факторов жизни растений, обусловленные варьируемыми в эксперименте уровнями агротехнических приемов, оказывали существенное влияние на динамику нарастания и максимальную площадь листьев в посевах (табл. 4.7...4.8, рис. 4.4...4.6, при-лож. 8).
Площадь поверхности листьев капусты при высадки рассады по вариантам опыта и годам исследований изменялась незначительно и не превышала 1,4 тыс. м2/га (табл. 4.7). В течение всего последующего периода до уборки урожая площадь ассимилирующей поверхности посева непрерывно возрастала. В период формирования розетки площадь листьев увеличивалась до 8,9...14,2 тыс. м /га, фазу образования кочана составляла 18,2...27,9 тыс. м /га, а к началу технической спелости (первый сбор урожая) достигала значений 27,1...42,8 тыс. м /га. В период от начала технической спелости до последнего сбора урожая площадь ассимилирующей поверхности капусты стабилизировалась, а интенсивность прироста листьев существенно снизилась. Наибольшие значения пло-щади поверхности листового аппарата, 32,5...47,8 тыс. м /га, посевы ранней капусты формировали к концу вегетационного периода.
По годам исследований площадь поверхности ассимилирующего аппарата ранней капусты изменялась незначительно. Наибольшие отклонения максимальной за вегетационный период площади листьев в годы исследований от среднемноголетнего значения не превышали 1,2...2,3 тыс. м /га (прилож. 8).
Существенное влияние на динамику роста и формирование максимальной за вегетационный период площади листового аппарата капусты оказывали агро-экологические условия, регулируемые в соответствие с принятой схемой полевого эксперимента (табл. 4.8). Наименьшие значения площади ассимилирующей поверхности капуста формировала при внесении наименьшей в опыте дозы минеральных удобрений, N40P20K2O) поддержании предполивного уровня влаго-содержания увлажняемой зоны почвогрунта 70 % НВ в посевах с плотностью стояния растений 60 тыс. шт./га. Повышение плотности посадки капусты при таком сочетании водного и минерального питания растений не обеспечивало существенного увеличения площади листьев капусты. Наибольших значений, 33,3 тыс. м /га, площадь листьев достигала при высадке 70 тыс. раст./га, а при дальнейшем увеличении плотности снижалась до 32,5 тыс. м /га.
Повышение водобеспечения растений на участках, где поливы проводили для поддержания предполивной влажности почвы на уровне 80 или 90 % НВ, увеличивало эффект плотных посадок ранней капусты. Наибольшие значения площади поверхности ассимилирующего аппарата, 36,2 и 36,9 тыс. м2/га, формировались на участках, где на гектар площади пашни высаживалось 80 тыс. растений ранней капусты.
Увеличение доз внесения минеральных удобрений (N100P45K90 или Ni6oP7oKi5o) во все годы исследований повышало динамику нарастания листьев и максимальные за вегетацию значения площади фотосинтетического аппарата капусты. Внесение минеральных удобрений дозой N100P45K90 увеличивало значения максимальной площади листьев в среднем на 0,1...15,4 тыс. м2/га или до 41,6 %. Более эффективно внесение удобрений на участках с большей плотностью посева и уровнем предполивной влажности почвы не ниже 80 % НВ. Наибольшая прибавка при повышении уровня минерального питания до NiooP4sK9o5 41,6 %, получена при поддержании порога предполивной влажности почвы на уровне 90 % НВ и плотности посадки растений 80 тыс. шт./га.
Внесение минеральных удобрений дозой N160P70K150 обеспечивало увеличение площади поверхности листьев на 8,5...45,5 % в сравнении с участками, где доза минеральных удобрений не превышала ЫдоРбоКго Наибольшие значения максимальной площади поверхности ассимиляцион-ного аппарата капусты, 52,3...53,7 тыс. м/га, формировались при сочетании высокой плотности посадки растений (80 тыс. шт /га), поддержании предпо-ливного уровня влажности почвы 90 % НВ и внесении минеральных удобрений дозами N100P45K90 или Ni6oP7oKi5o. Поддержание порога предполивной влажности увлажняемой зоны почвогрунта на уровне 80 % НВ при таких же сочетаниях питательного режима и плотности посадки капусты обеспечивало формиро-вание 41,5...48,9 тыс. м /га площади листовой поверхности.
Как уже было отмечено для эффективного функционирования агроэкоценоза важны оптимальные характеристики нарастания ассимиляционного аппарата. Интегральным показателем развивающейся площади поверхности листьев является фотосинтетический потенциал. Различия численных значений фотосинтетического потенциала ранней капусты отмечены уже в период «высадка рас-сады-формирование розетки» и в дальнейшем продолжали углубляться (табл. 4.9).
