Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы и перспективы капельного орошения плодовых насаждений (обзор литературы) 10
1.1. Способы орошения плодовых насаждений 10
1.2. Современные технологии капельного орошения плодовых насаждений 16
Выводы по главе 1 36
Глава 2. Условия, объекты, программа и методика исследований 37
2.1. Природно-климатические и хозяйственные условия района проведения исследований (ЗАО «Совхоз им. Ленина») 37
2.2. Характеристика агрофизических и агрохимических свойств почв опытного участка 45
2.3. Агротехнологические приёмы формирования яблоневого сада интенсивного типа и агротехника его возделывания в опыте 50
2.4. Схема полевого эксперимента и методика исследований 53
Выводы по главе 2 56
Глава 3. Обоснование математической модели распределения влаги в почве и техника капельного орошения яблоневого сада 58
3.1. Капельная система орошения яблоневого сада 58
и её основные параметры 58
3.2. Описание математической модели распределения влаги в почве при капельном орошении яблоневого сада 62
3.3. Формирование контуров увлажнения и определение их геометрических показателей 73 Выводы по главе 3 84
Глава 4. Формирование водного режима почв при капельном орошении яблоневого сада 86
4.1. Режим уровня почвенно-грунтовых вод 86
4.2. Динамика влажности почвы и влагозапасов при капельном орошении 88
4.3. Режим капельного орошения яблоневого сада 96
4.4. Расчётный режим орошения яблоневого сада и его сравнительная оценка с фактическими данными 107
4.5. Водопотребление яблоневого сада 111
4.6. Связь биологических коэффициентов с водопотреблением яблоневого сада 124
Выводы по главе 4 130
Глава 5. Рост и плодоношение яблоневого сада интенсивного типа при капельном орошении 133
5.1. Динамика роста и развития яблоневого сада 133
5.2. Распределение корневой системы яблоневого сада 140
5.3. Урожайность и коэффициент водопотребления яблоневого сада 143
Выводы по главе 5 149
Глава 6. Экономическая эффективность возделывания яблоневого сада при
капельном орошении 151
Выводы по главе 6 155
Заключение Ошибка! Закладка не определена.
Литература
- Современные технологии капельного орошения плодовых насаждений
- Характеристика агрофизических и агрохимических свойств почв опытного участка
- Описание математической модели распределения влаги в почве при капельном орошении яблоневого сада
- Расчётный режим орошения яблоневого сада и его сравнительная оценка с фактическими данными
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время планируется увеличение площадей садоводческих хозяйств в рамках решения проблемы продовольственной безопасности и импортозамещения в соответствии с ФЦП «Развитие садоводства и питомниководства в Российской Федерации на 2012—2014 годы с продолжением мероприятий до 2020 года». Одно из направлений в решении проблемы – создание садов интенсивного шпалерно-карликового типа, достоинством которых являются скороплодность, сравнительная простота формирования деревьев, уборки урожая, быстрая окупаемость капиталовложений и ряд других качеств. Вместе с тем, такой сад требует особо благоприятных почвенно-климатических условий, строгого регулирования режима влажности в корнеобитаемом слое и соблюдения правил агротехники. В настоящее время все более широкое применение находят малообъёмные способы орошения, которые позволяют регулировать подачу воды в заданном диапазоне в соответствии с потребностями растений. Одним из таких экологически безопасных способов полива является капельное орошение, при котором в почве создаётся оптимальный водно-воздушный режим без поверхностного и глубинного сброса оросительной воды. Капельное орошение может широко использоваться при развитии садоводства в различных почвенно-климатических условиях. Перспективным направлением является использование капельного орошения для полива плодовых садов в зонах с неравномерным природным увлажнением. Поэтому научное обоснование и разработка теоретических и экспериментальных положений формирования рационального режима распределения влаги в почве при капельном орошении яблоневого сада интенсивного шпалерно-карликового типа в Московской области является важной проблемой, которой и определяется актуальность настоящих исследований.
Степень разработанности темы. Обоснование режимов капельного орошения плодового сада позволит обеспечивать требуемую влажность в корнеобитаемой зоне в любой по климатическим условиям год, высокую экономическую эффективность, ресурсосберегающую надёжность и экологическую безопасность. Выполненные к настоящему времени теоретические и экспериментальные исследования по капельному орошению плодового сада относятся преимущественно к лесостепной, степной и полупустынной зонам Российской Федерации. Различные аспекты капельного орошения плодового сада в стране были рассмотрены в работах В.В. Бородычёва, М.Ю. Храброва, О.Е. Ясониди, А.И. Голованова, Д.П. Гостищева, А.В. Шуравилина, М.С. Григорова, Н.Н. Дубенка, И.П. Кружилина, А.А. Алексашенко, М.И. Ромащенко, В.Н. Шкуры, Г.А. Сенчукова, Н.Г. Степанова, А.М. Олейника, Е.В. Кузнецова, Н.В. Вдовина, Д.П. Семаша, Е. Акопяна, Ю.С. Уржумова, Е.В.Еремина и других. Учёными были разработаны теоретические основы
капельного орошения, а для отдельных регионов России проведены исследования по технологии капельного орошения плодового сада и разработаны практические рекомендации. Для природных условий Московской области, отличающихся значительной неравномерностью увлажнения по годам и в разрезе вегетационного периода, необходимо обоснование режима увлажнения корнеобитаемого слоя и технологии применения капельного орошения яблоневого сада интенсивного шпалерно-карликового типа для создания благоприятных условий развития растений и повышения урожайности плодов.
Цель исследований – научное обоснование и разработка технологии капельного орошения яблоневого сада интенсивного шпалерно-карликового типа в южно-таёжной зоне на дерново-подзолистых почвах в Московской области, обеспечивающей высокую продуктивность плодовых насаждений и экологическую безопасность окружающей седы. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
выполнить анализ и дать оценку эффективности применения капельного орошения плодовых насаждений;
разработать методику расчета режима и контура увлажнения при капельном орошении яблоневого сада интенсивного типа на основе двухмерной математической модели влагопереноса применительно к условиям южнотаежной зоны и дать сравнительную оценку результатов моделирования и экспериментальных данных;
установить закономерности распределения влаги в почве при полосовом капельном увлажнении яблоневого сада и определить параметры контуров увлажнения в зависимости от режима предполивной влажности и глубины увлажнения;
разработать элементы режима орошения, обеспечивающего поддержание благоприятного водно-воздушного и питательного режимов корнеобитаемого слоя почвы;
выявить влияние режимов капельного орошения на динамику водопотребления яблоневого сада и уточнить значения биоклиматических коэффициентов водопотребления;
дать оценку влияния режимов предполивной влажности почвы и глубины увлажняемого слоя при капельном орошении на рост и развитие деревьев, распространение корневой системы и урожайность яблок;
провести экономическую оценку эффективности капельного орошения яблоневого сада интенсивного типа в зависимости от уровней увлажнения.
Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения капельного орошения на дерново-подзолистых почвах Московской области при формировании высокопродуктивного яблоневого сада интенсивного шпалерно-карликового типа. Усовершенствована методика расчета режима и контура увлажнения по
математической модели двухмерного влагопереноса, предложенной А.И.Головановым, при капельном увлажнении узкой траншеи, в которой размещена основная масса корней яблонь. Выявлено влияние предполивной влажности почвы и глубины увлажняемого слоя на формирование параметров увлажнения и элементов режима орошения яблоневого сада и дана сравнительная оценка экспериментальных данных с результатами моделирования. Установлены закономерности распределения влаги в корнеобитаемом слое и определены параметры контуров увлажнения в зависимости от режима предполивной влажности почвы. Разработана технология, обоснован рациональный режим орошения яблоневого сада и изучены закономерности формирования водного баланса дерново-подзолистых почв при капельном увлажнении. Выявлена динамика суммарного и среднесуточного водопотребления и получены закономерности распределения по месяцам вегетационного периода. Установлено влияние режимов орошения и глубины увлажняемого слоя яблоневого сада на основные показатели роста и развития корневой системы, вегетативной массы и урожайность яблок.
Основные положения, выносимы на защиту:
1. Водосберегающая технология и экологически безопасные режимы капельного
орошения яблоневого сада интенсивного шпалерно-карликового типа в зоне
достаточного и избыточного увлажнения на дерново-подзолистых почвах
Московской области при дефиците влаги в засушливые периоды вегетации с
учетом рациональной предполивной влажности почвы и глубины увлажняемого
слоя.
2. Методика расчета режима и контура увлажнения при капельном орошении
яблоневого сада интенсивного типа на основе двухмерной математической
модели влагопереноса и сравнительная оценка результатов моделирования и
экспериментальных данных;
-
Закономерности формирования увлажняемой зоны, динамики водопотребления яблонь при капельном орошении;
-
Комплексная оценка урожаеобразующих факторов яблоневого сада интенсивного типа при капельном орошении.
Практическая значимость работы. Производству предложен режим капельного орошения яблоневого сада интенсивного типа с поддержанием предполивной влажности почвы в вегетационный период на уровне 85% НВ в слое 0,5 м. При этом в среднем за три года урожай яблок составил 21,37 т/га. Результаты исследований могут быть использованы для проектирования параметров оросительной сети, расчета потребности в воде и для оценки влияния капельного орошения на окружающую среду. Полученные теоретические и экспериментальные материалы могут быть использованы в учебном процессе по мелиорации и орошаемому земледелию.
Методология и методы исследования. Теоретико-методологическую основу исследований составляли методы математического моделирования режима
влажности при капельном орошении и полевого многовариантного опыта, а также принципы управления круговоротом воды и питательных элементов. Определение основных свойств почв проводилось с использованием известных стандартных методов. Изучение водного режима осуществлялось с использованием метода водного баланса. Режим влажности расчетного слоя почвы контролировался с использованием тензиометров и термостатно-весового методов. Показатели роста и развития яблоневых насаждений определялись по общепринятым методикам (В.А. Колесников, 1962; В.А. Потапов, 1976; В.М. Тарасова, 1981). При анализе экспериментальных данных были использованы методы математической статистики с использованием стандартных компьютерных программ.
Степень достоверности результатов исследований основана на детальном учете природных условий района исследований, использовании современных разработок в области моделирования влагопереноса при орошении, достаточном объеме экспериментального материала, полученного в многовариантном полевом и лабораторном опытах с применением апробированных методик и современных методов анализа.
Апробация результатов исследований. Основные полученные результаты докладывались и обсуждались на первой и второй Международной научно-практической конференции «Землеустроительные, кадастровые и геодезические работы. Современные проблемы и инновационные методы их решения» (2014 и 2015гг., РУДН) и на международном научном форуме «Проблемы управления водными и земельными ресурсами», посвященном 150-летию Российского государственного аграрного университета МСХА им. К.А. Тимирязева (сентябрь 2015 г.), а также ежегодно докладывались на заседаниях кафедры почвоведения, земледелия и земельного кадастра аграрного факультета и агротехнологического департамента аграрно-технологического института Российского университета дружбы народов (2012-2015 гг.).
Личный вклад автора заключается в постановке задачи, разработке методики исследований, закладке полевого опыта, проведении теоретических, экспериментальных и лабораторных исследований, в обобщении и анализе полученных результатов, математической обработке опытных данных, в формулировании заключения и выводов и подготовке рекомендаций производству.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 научных работах, в том числе 4 работы – в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 страницах и состоит из введения, 6 глав и заключения, содержит 13 рисунков, 35 таблиц и 21 приложение. Список используемой литературы включает 219 наименований, из которых 20 зарубежных источников.
Современные технологии капельного орошения плодовых насаждений
Для орошения плодовых культур применяются практически все способы полива, которые обеспечивают оптимальный водно-воздушный режим почвы в корнеобитаемом слое, а также сохранение и улучшение почвенной структуры и мелиоративного состояния земель (Костяков А.Н., 1960; Куренной И.М. и др., 1985). При выборе способа и техники орошения следует принимать во внимание целый комплекс природно-хозяйственных, экологических и экономических факторов. Применительно к конкретным условиям необходимо учитывать климатические, почвенные, геоморфологические и гидрогеологические условия, биологические особенности возделываемых культур, а также экологические водохозяйственные и хозяйственные факторы. Как отмечают И.П. Кружилин, А.Г. Болотин, Н.В. Кузнецова (2005), при выборе способа орошения рекомендуется использовать результаты экологической оценки технологии орошения.
Поверхностные способы полива плодовых насаждений с распределением воды в виде отдельных струй или сплошным слоем по поверхности известны с древнейших времен. При этом поливы проводятся по обвалованным полосам, бороздам, кольцевым бороздам, чашам и бассейнам (Марков Ю.А., 1989; Шуравилин А.В., Кибека А.И., 2006). Распределение воды по поверхности зависит от рельефа местности, почвенно-климатических и биологических особенностей плодовых культур. Обычно при поливе плодоносящего сада по бороздам в междурядьях нарезают от 3 до 5 борозд, а в неплодоносящем – 2-4 борозды, причем первую борозду нарезают на расстоянии не менее одного метра от штамба дерева во избежание повреждения корневой системы, а другие борозды – через 0,7-1 м одна от другой. При оптимальном сочетании техники полива и распределения воды между бороздами обеспечивается равномерное увлажнение почвы по длине борозды и достигается высокий коэффициент равномерности (более 0,7).
В плодоносящих садах на хорошо спланированной поверхности нередко проводится полив напуском по полосам с созданием слоя воды 3-4 см. При отсутствии рядовой системы посадки плодовых насаждений в условиях неблагоприятных уклонов часто применяется полив по чашам, бассейнам или кольцевым бороздам.
И.А. Шаровым предложена самонапорная оросительная сеть трубопроводов с патрубками над поливными отверстиями, предназначенная для полива садов и виноградников по бороздам на местности с уклоном более 0,004. При этом размещение поливной сети может быть по продольной или поперечной схемам полива (Сурин В.А., 1973).
Более высокая эффективность поверхностного орошения достигается при сочетании полива по бороздам и полосам. Такой способ поверхностного полива предложен Т.И. Гориным (1960). Он заключается в одновременном увлажнении почвы в междурядьях по бороздам, а в ряду деревьев – по полосам. Это позволяет обеспечить увлажнение всей площади сада, а не только середины междурядий при бороздковом поливе. По материалам автора использование данного способа полива способствует увеличению урожайности плодовых деревьев на 30% в сравнении с обычным бороздковым поливом.
Поверхностное орошение по сравнению с другими способами полива обладает целым рядом преимуществ – малой энергоёмкостью, небольшими капитальными затратами, не нуждается в использовании сложной машинной техники и не требует подготовки специалистов-механизаторов с высокой квалификацией. Именно из-за низких энергетических затрат и высоких показателей экономической эффективности технологии поверхностные способы полива заслуживают широкого распространения (И.П. Кружилин, А.Г. Болотин, Н.В. Кузнецова, 2005). В то же время поверхностные способы полива не получили широкого распространения из-за существенных недостатков и негативного воздействия на окружающую природную среду. Одним из недостатков поверхностного способа полива плодовых насаждений является также низкий коэффициент земельного использования и непродуктивные потери оросительной воды на инфильтрацию и испарение. Кроме этого наблюдается ухудшение агрофизических и агрохимических свойств почвы (Ясониди О.Е., 2011). Широко распространённым способом полива плодовых насаждений в различных почвенно-климатических зонах является дождевание (Номенклатурный каталог, 2001; Оросительная техника…, 2005; Мищенко Н.А., 2014). Полив плодовых насаждений дождеванием с использованием различных дождевальных машин и установок осуществляется с помощью специальных разбрызгивающих устройств, обеспечивающих увлажнение почвы и приземного слоя воздуха (Сопунков А.П., 1987). По сравнению с поверхностным способом полива дождевание имеет целый ряд преимуществ. Оно улучшает температурный режим растений и создаёт благоприятный микроклимат, позволяет произвести равномерное распределение оросительной воды по полю, даёт возможность проводить поливы малыми нормами, регулируя глубину увлажняемого слоя, и вносить вместе с поливной водой минеральные удобрения. При этом дождевание эффективно использовать при сложном микрорельефе. Оно обеспечивает повышение уровня механизации и автоматизации процессов, снижение ручного труда и увеличение производительности. Однако эффективность дождевальной техники обеспечивается только при скорости впитывания влаги в почву соответствующей интенсивности дождя. Поэтому большое значение придаётся выбору таких дождевальных машин, у которых интенсивность дождя при поливе не превышает впитывающую способность почвы, т.е. полив должен быть без формирования стока и образования луж. При этом качество полива зависит от расхода подаваемой воды, скорости капель и интенсивности дождя дождевального аппарата (Голы М., 1977). На участках малого орошения неправильной конфигурации используются в основном мобильные ирригационные комплекты, а также стационарные системы с дальнеструйными дождевальными аппаратами (Турапин С.С., 2007).
Характеристика агрофизических и агрохимических свойств почв опытного участка
Площадь варианта составляла 12,6 200м = 2520 м2, а каждой повторности – 200 4,2 м=840 м2 и учётной делянки 20 4,2 м = 84 м2. В процессе исследований определялись агрофизические и агрохимические свойства, водный режим почв, рост и развитие плодового сада, развитие корневой системы. При проведении исследований использовались стандартные общепринятые и современные методики. Гранулометрический состав почвы определяли по методике Н.А. Качинского (1950), агрофизические свойства – по методам, изложенным в работах
СВ. Остапова (1958) и А.В. Вадюниной, З.А. Корчагиной (1986). Гумус в почве определяли по методу Тюрина, ёмкость поглощения и гидролитическую кислотность - по методу Каппена-Гильковица (Агрохимические методы, 1975), подвижный фосфор - по методу А.Г. Кирсанова на приборе ФЭК-56М, обменный калий - по методу А.Л. Масловой на пламенном фотометре (Аринушкина Е.В., 1970), рН солевой вытяжки - на иономере рН-121 (Алямовский Н.И., 1966). Элементы водного баланса почвы изучались в процессе исследований. На опытном участке определяли влажность почвы весной и осенью термостатно-весовым методом на глубину 0,75 см (Роде А.А., 1969), а в вегетационный период перед поливами при снижении влажности почвы до заданного уровня по тензиометрам, установленным на глубину 20, 40 и 60 см. Уравнение водного баланса имеет вид (мм): 8W = Ос + m -E+q (2.2) где sw - изменение влагозапасов в расчётном слое почвы;Ос - осадки за т расчётный период; - влага от поливов; Е _ водопотребление яблоневого сада; ч - инфильтрация влаги из расчётного слоя почвы в нижерасположенные слои или её поступление капиллярным путём от грунтовых вод. Этот показатель определялся по методике Ю.Н. Никольского.
Поливную норму ш рассчитывали по формуле: т = 100НааСНБ-А-НВЗ;м3/га (2.7) где Н - глубина увлажняемого слоя, м; а - плотность сложения почвы, г/см3; a -доля площади питания, подлежащая увлажнению (определялась по экспериментальным данным); - наименьшая влагоёмкость, % от массы абсолютно сухой травы; - коэффициент предполивной влажности почвы, соответствующей нижней границе оптимального увлажнения, в долях единицы.
Сроки поливов назначались при снижении влажности почвы в расчётном слое до заданного предела в соответствии со схемой опыта. Учёт оросительной воды проводился по продолжительности полива и по данным расходомера.
Расход воды через капельницы контролировался с помощью мерных цилиндров. Суммарное водопотребление по вариантам опыта определяли из уравнения водного баланса. Среднесуточное водопотребление яблоневого сада, а также затраты воды на формирование одной тонны урожая яблок определяли расчётом по методу А.Н. Костякова (1960).
Фенологические и биометрические наблюдения в плодовом саду проводили во всех вариантах опыта на специально выделенных учётных делянках. При этом проводили количественный учёт побегов, их длину, диаметр и длину окружности штамба дерева, учитывали распространение корневой системы по горизонтам и определяли их массу в единице объёма. Уборку и проводили вручную в четырёхкратной повторности во всех вариантах опыта.
Экономическая оценка яблоневого сада при применении капельного орошения проводилась в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов» (Косова В.В., 2000). Расчёт экономической эффективности инвестиций в орошение яблоневого сада осуществлялось по методике ВНИИГиМ, а также на основе общеизвестных методик расчёта.
Математическая обработка экспериментальных данных проведена методом дисперсионного анализа в соответствии с методикой полевого опыта (Доспехов Б.А., 1985) и общепринятыми методами с использованием современных статистических программных продуктов и ЭВМ.
Описание математической модели распределения влаги в почве при капельном орошении яблоневого сада
Результаты исследований по динамике влажности почвы и влагозапасам в период вегетации яблоневого сада за 2012-2014 гг. приведены в приложении 1. Выявлено, что объёмная влажность и запасы влаги в почве существенно изменяются в течение вегетационного периода. В начальный период вегетации яблоневого сада объёмная влажность почвы по годам исследований изменялась в пределах 28,9-32% в слое 0,25 м, 30,7-33,3% в слое 0,5 м и 31,7-34,6% в слое 0,75 см, а в среднем по годам исследований эти показатели соответственно составляли 30,2%, 31,8% и 32,8%. Объёмная влажность почвы с глубиной заметно возрастает и по годам исследований определялась в зависимости от сложившихся климатических условий к началу вегетационного периода. В этот период влагозапасы характеризовались значительными показателями. В среднем за три года они составляли 45,6 мм в слое 0,25 м, 158,8 мм в слое 0,5 м и 245,8 мм в почвенном слое 0,75 см.
В среднем за годы исследований объёмная влажность почвы при её поддержании на уровне 65% НВ на начало каждого месяца вегетации варьировала в пределах 26,8-32,8% в слое почвы 0,25 м, 29,4-31,0% в слое 0,5 м и 28,4-31,9% в слое почвы 0,75 м. Выявленные изменения в объёмной влажности почвы по годам исследований и в среднем за три года не выходили за пределы запланированного уровня увлажнения. В этих же почвенных слоях в среднем за годы исследований влагозапасы изменялись в пределах 67-82 мм, 139,7-155,2 мм и 213-139,3 мм соответственно в слоях 0,25 м, 0,5 м и 0,75 м. Как видно из полученных данных, по глубине почвенного профиля отмечается увеличение объёмной влажности почвы и общих влагозапасов, что обусловлено подпитывающим влиянием почвенно-грунтовых вод и особенностями строения почвенного профиля.
Аналогичная картина наблюдалась и при поддержании более высокого режима предполивной влажности почвы – 75% НВ и 85% НВ. Причём по мере увеличения режима предполивной влажности почвы возрастала объёмная влажность почвы и почвенные влагозапасы согласно принятому уровню увлажнения почвы. При режиме увлажнения 75% НВ в оросительный период по результатам определения на каждый месяц вегетации, объёмная влажность почвы в рассматриваемых слоях 0,25; 0,5 и 0,75 м изменялась в пределах 27,9-32,0% в 2012 г., 30,8-33,0% в 2013 г. и 27,6-32,3% в 2014 г. По увлажняемым слоям почвы 0,25; 0,5 и 0,75 м существенных изменений значений объёмной влажности почвы не было выявлено, запасы влаги в почве в течение оросительного периода по данным измерений на начало каждого месяца в среднем за три года исследований варьировали в пределах 72,9-77,8 мм в увлажняемом слое 0,25 м, а в почвенных слоях 0,5 и 0,75 м эти показатели соответственно колебались от 150,8 до 154,8 мм и от 227 до 239,8 мм. Результаты показали, что при поддержании более высокого режима предполивной влажности почвы на уровне 85% НВ отмечается тенденция некоторого увеличения объёмной влажности почвы в оросительный период по сравнению с режимами увлажнения 65% и 75% НВ. При этом объёмная влажность почвы по рассматриваемым увлажняемым почвенным слоям колебалась в пределах 29,9-33,7% в течение 2012 г., 32,0-33,9% в течение 2013 г. и 28,6-34,4% в 2014 г. Наряду с некоторым повышением объёмной влажности почвы при режиме увлажнения 85% НВ увеличивались влагозапасы во всех почвенных слоях. В среднем за три года их значения в течение оросительного периода изменялись в пределах 80,5-84,4 мм в слое 0,25 м, 157,0-167,7 мм в слое 0,5 м и 321,3-248,3 мм в слое 0,75 м. По сравнению с режимом увлажнения 75% НВ полученные данные были больше на 7-10 мм, а по сравнению с режимом 65% НВ – на 12-25 мм. Характер изменения объёмной влажности почвы и влагозапасов определялся поливным режимом и атмосферными осадками. В оросительный период в течение трёх лет исследований во всех изучаемых почвенных слоях объёмная влажность поддерживалась поливами на заданном уровне. Этот режим увлажнения сохранялся в увлажняемом слое мощностью 0,25; 0,5 и 0,75 м. Поэтому существенных изменений объёмной влажности почвы по изучаемым слоям увлажнения 0,25; 0,5 и 0,75 м не было установлено.
К концу вегетации яблоневого сада по годам исследований объёмная влажность почвы и влагозапасы существенно изменялись. Наиболее высокая объёмная влажность почвы и наибольшие значения почвенных влагозапасов отмечались во влажном 2013 г. при большом количестве выпавших в сентябре осадков. В рассматриваемых режимах увлажнения объёмная влажность в слое почвы 0,25 м изменялась в пределах 31,0-31,7%, в увлажняемом слое 0,5 м – в пределах 32,1-32,9% и в слое 0,75 м – 33,2-35,8%. Наибольшие значений объёмной влажности почвы в конце вегетации были зафиксированы в 2014 г., однако их значения мало отличались от данных, полученных в 2012 г. В целом, за 2012 и 2014 гг. в слое почвы 0,25 м объёмная влажность находилась в пределах 23,2-24,8%, в слое 0,5 м – в пределах 24,1-25,1% и в слое 0,75 м –24,7-25,7%. Наблюдалось закономерное повышение объёмной влажности почвы в связи с увеличением мощности увлажняемого слоя.
Общие запасы влаги в почве на конец вегетации яблоневого сада были также наибольшими, как и объёмная влажность почвы в 2013 г. Их значения составляли 77,5-79,3 мм в слое 0,25 м, 160,5-169,5 мм в слое 0,5 м и 249,0-253,5 мм в увлажняемом почвенном слое 0,75 мм. При этом отмечено несущественное увеличение общих влагозапасов в связи с повышением уровня предполивной влажности почвы. В 2012 и 2014 гг. влагозапасы находились примерно на одном и том же уровне и на конец вегетации составляли 58-62 мм в увлажняемом слое 0,25 м, 120,5-125,5 мм в слое 0,5 м и 185,3-192,8 мм в увлажняемом слое 0,75 м. Здесь также отмечалась тенденция несущественного
Расчётный режим орошения яблоневого сада и его сравнительная оценка с фактическими данными
Яблоневый сад интенсивного типа является низкорослым. В течение трехлетнего периода исследований (2012-2014 гг.) высота деревьев находилась в пределах 2,8-3,4 м и определенной закономерности в зависимости от возраста сада, режима предполивной влажности почвы и глубины увлажняемого слоя не было выявлено. Также не было установлено существенных изменений в размерах кроны, ее диаметра и площади. При этом ширина кроны варьирует в пределах 1,3-1,5 м, форма кроны эллипсовидная, близкая к окружности, площадью от 1,45 до 1,60 м2.
Результаты фенологических наблюдений за прохождением фенофаз яблоневого сада приведены в табл. 5.1. Из полученных данных следует, что прохождение фенофаз в среднем за годы исследований свидетельствует о наличии определенной зависимости их прохождения, от уровня увлажнения. Что касается глубины увлажняемого слоя, то такая зависимость не прослеживается.
Следует отметить, что начало вегетации яблоневого сада, то есть фаза сокодвижения наступила в среднем в одно и то же время – календарно 18-19 апреля. В фазу распускания вегетативных почек отмечаются некоторые изменения.
При режиме увлажнения 65% НВ зафиксировано более раннее наступление этой фазы – 26-27 апреля, а при режимах увлажнения 75 и 85% НВ было несколько позже – соответственно 29-30 апреля и 2-3 мая. Как правило фазы вегетации яблоневого сада наступали раньше при меньшем пороге предполивной влажности почвы по сравнению с вариантами более высокого режима увлажнения. Так фаза цветения при вариантах с предполивной влажностью почвы 65% была зафиксирована 16-18 мая, а при режимах увлажнения 75% и 85% НВ сроки наступали позже на 3-7 дней и были отмечены соответственно 20-21 мая и 22-23 мая. Рост побегов является одной из продолжительных фаз. Даты прохождения этой фазы отмечались в период с 10-13 мая по 25-28 июня при режиме увлажнения 65% НВ, с 13-14 мая по 28-29 июня – при режиме увлажнения 75% НВ и с 16-18 мая по 29-30 июня – при режиме увлажнения 85% НВ.
Фаза образования завязей приходится на конец мая – начало июня и даты их прохождения в среднем отмечались 28-30 мая, 2-3 июня и 7-9 июня соответственно при режимах увлажнения 65%, 75% и 85% НВ. Наступление фазы дифференциации цветочных почек отмечалась в третьей декаде июля в период с 21 по 30 июля. Здесь также выявлено более позднее наступление фазы в вариантах с повышенным уровнем увлажнения (85% НВ). Вызревание побегов наблюдалось в третьей декаде августа – начале сентября при уровнях предполивной влажности почвы 65, 75 и 85% НВ наступление этой фазы отмечалось соответственно 23-24 августа, 26-27 августа и 3-5 сентября, несущественно изменяясь в зависимости от глубины увлажняемого слоя.
Фаза созревания плодов, как наиболее ответственная, продолжается в период с середины августа до конца сентября. Более раннее созревание отмечалось при уровне предполивной влажности почвы 65% НВ в период с 16 по 20 августа до 18-21 сентября, а более поздние сроки – при режиме увлажнения 85% НВ календарно с 27-29 августапо 22-24 сентября. Фаза листопада наступила в период с 22-26 сентября и продолжалась до 16-23 октября до 22 октября. Здесь также отмечалось более позднее (на 4-5 дней) наступление листопада в вариантах с уровнем увлажнения 85% НВ. В целом увеличение порога предполивной влажности почвы с 65% до 85% НВ способствовало более позднему прохождению фазы развития яблоневого сада (на 3-6 дней). Это обусловлено более высоким уровнем увлажнения почвы в течение периода вегетации. Однако, при каждом режиме увлажнения изменение глубины промачивания с 0,25 м до 0,75 существенно не сказалось на датах прохождения фенофаз.
В зависимости от климатических условий года сроки наступления и прохождения фаз развития яблоневого сада заметно изменялись. Более ранее прохождение фенофаз отмечалось в 2012 и 2014 гг., которые характеризуются как средние, теплые и сухие вегетационные периоды. Во влажном 2013 г. сроки прохождения фенофаз сдвигались на более поздний период и характеризовались большей продолжительностью. Ниже приводятся интервалы наступления и прохождения фенофаз в годы исследований: 1) Созревание – 15.04-15.05; 2) Распускание вегетативных почек – 20.04-10.05; 3) Цветение – 15.05-25.05; 4) Рост побегов – 10.05-30.06; 5) Образование завязи – 25.05-15.06;
Одним из важнейших показателей роста растений является побегообразование. Результаты по приросту однолетних побегов яблони сорта «Весялина» в зависимости от уровня предполивной влажности почвы и глубины увлажняемого слоя по годам исследований приведены в табл. 5.2. Анализ полученных данных показал, что с повышением порога предполивной влажности почвы отмечается увеличение числа побегов, из средней длины и годичных приростов побегов. При этом при каждом уровне предполивной влажности почвы с увеличением глубины увлажняемого почвенного слоя от 0,20 м до 0,75 м во все годы исследований наблюдается тенденция некоторого снижения числа побегов, их длины и годичных приростов побегов.
Так при пороге предполивной влажности почвы 65% НВ число побегов на дереве по годам исследований изменялось в пределах 16,8-19,6 шт. Средняя длина одного побега изменялась от 0,19 до 0,31 м, а годичный прирост составлял 3,52-5,39 м. При уровне увлажнения 75% НВ эти показатели соответственно возросли до 17,3-20,8 шт., 0,20-0,35 м и 4,65-6,27 м, а при уровне увлажнения 85% НВ достигли максимальных значений – соответственно 18,2, 21,7 шт., 0,26-0,42 м и 5,47-7,85 м.Следует отметить, что по годам исследований число годичных побегов увеличивалось, а средняя длина одного побега и их годичный прирост от первого к третьему году исследований снижались. Также наблюдалось снижение этих показателей по мере увеличения глубины увлажняемого слоя. Таким особенности ростовых процессов побегов по годам исследований обусловлены различиями в изменении возраста деревьев и продолжительности их плодоношения. Изучаемые факторы также приводили к существенным изменениям прироста однолетних побегов яблони. Так с повышением порога предполивной влажности почвы с 65% НВ до 75% НВ в годы исследований прибавка годичного прироста побегов составила 10,5-16,3% при глубине увлажняемого слоя 0,25 м, 10,7-16,3% при мощности увлажняемого слоя 0,5 м и на 10,4-20,8% - при глубине промачивания 0,75 м. При этом наибольшая прибавка была выявлена во влажном 2013 г., а наименьшая – в засушливом и теплом 2014 г.
Аналогичная картина наглядно просматривается и при уровне увлажнения 85% НВ. Здесь по сравнению с порогом предполивной влажности почвы 65% НВ прибавка годичного прироста побегов была наиболее высокой и доходила до 50% и более. Так, при глубине увлажняемого слоя 0,25 прибавка годичного прироста с увеличением уровня увлажнения с 65% НВ до 85% НВ находилась в пределах 43,2-45,6%, для увлажняемого слоя 0,5 м полученные значения были несколько ниже и составляли 37,0-43,4%, а в вариантах с глубиной увлажняемого слоя 0,75 м они изменялись в широких пределах – 31,7-53,7% в зависимости от года исследований.
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что как изменение уровня предполивной влажности почвы, так и глубины увлажняемого слоя оказывали заметное влияние на процессы побегообразования. Прибавка годичного прироста побегов увеличивалась в связи с повышением уровня предполивной влажности почвы и как правило заметно снижалась с увеличением глубины промачивания почвенного слоя. На показатели годичного прироста побегов оказывали большое влияние естественные тепло- и влагообеспеченность конкретного вегетационного периода.