Содержание к диссертации
Введение
1 Проблемы и перспективы орошения и удобрения сельскохозяйственных культур 9
1.1.Эффективность орошения в степной и лесостепной природно- климатических зонах страны 9
1.2. Биологические особенности капусты и требования к условиям произрастания 15
1.3 .Совершенствование методов планирования орошения 22
Выводы 36
2 Обоснование направления исследований,программа и методика 37
2.1 Обоснование направления исследований 37
2.2 Почвенно-климатические условия объекта исследований 44
2.3 Методика исследований : 50
Выводы 58
3. Результаты экспериментальных исследований водного и пищевого режимов почвы на посевах капусты 59
3.1. Режим орошения капусты 59
3.2. Суммарное испарение рост, развитие и урожайность капусты при различных уровнях влагообеспеченности 63
3.3. Влияние орошения и удобрений на рост, развитие и продуктивность капусты 67
3.4. Влияние минерального питания на урожайность и качество капусты при орошении 74
Выводы 87
4. Обоснование и расчет дифференцированных режимов орошения капусты 89
4.1 Закономерности влияние водного и пищевого режимов почвы на суммарное испарение и урожайность капусты 89
4.2 Нормирование проектных режимов орошения капусты с учётом гидрометеорологической и воднобалансовой информации 103
4.3 Программирование урожайности капусты с учётом изменчивости гидрометеорологических условий 106
Выводы 117
5. Информационно-методические основы планирования экологически и экономически сбалансированных режимов орошения капусты 118
5.1.Оценка точности расчётных методов определения суммарного испарения и нормирования орошения посевов капусты 118
5.2. Комплексная характеристика тепловлагообеспеченности лесостепных агроландшафтов при расчете экологически безопасных режимов орошения капусты 122
5.3. Эффективность реализаций дифференцированных режимов орошения капусты 133
Выводы 138
Основные выводы и предложения производству 139
Список использованных источников 141
- Биологические особенности капусты и требования к условиям произрастания
- Почвенно-климатические условия объекта исследований
- Суммарное испарение рост, развитие и урожайность капусты при различных уровнях влагообеспеченности
- Нормирование проектных режимов орошения капусты с учётом гидрометеорологической и воднобалансовой информации
Введение к работе
Актуальность темы. Орошение в лесостепной почвенно-климатической зоне позволяет в 2-3 раза поднять урожайность овощных и кормовых культур при высоком уровне агротехнологий и агрохимического обеспечения. Однако опыт эксплуатации орошаемых земель показывает, что наряду с положительным эффектом наблюдается развитие негативных экологических процессов, таких, как подъем уровня грунтовых вод, водная эрозия, вторичное засоление почв, загрязнение природных водоисточников. По мнению И.П. Айдарова, М.С. Григорова, Г.Г. Гулюка, А.И. Голованова, А.В. Колганова, И.П. Кружилина, В.И. Ольгаренко, Б.Б. Шумакова, В.Н. Щедрина и экспертов FAO, неблагоприятные экологические последствия орошения связаны с низким качеством управления водопользованием, с несоблюдением научно обоснованных режимов орошения сельскохозяйственных культур.
В связи с вышеизложенным, организация водосберегающего природоохранного водопользования на основе совершенствования методов расчета составляющих водного баланса орошаемого поля, нормирования и планирования поливных режимов является актуальной проблемой орошаемого земледелия.
В России и за рубежом проведено большое число водно-балансовых исследований на сельскохозяйственных полях с различным уровнем плодородия почв, в результате чего разработано множество расчетных моделей для научного обоснования и организации стратегического и оперативного планирования режимов орошения как гарантии рационального водопользования (Е.П. Галя-мин, Ю.П. Добрачев, Г.В. Ольгаренко, В.П. Остапчик, О.И. Жовтоног, В.В. Шабанов, Н.А. Иванова, А.Ю. Черемисинов, Д. Йенсен, К. Соломон, А. Тюрк, X. Пенман). Качество прогнозирования режимов орошения зависит от точности определения суммарного испарения, испаряемости, динамики водного режима почвы, учета влияния гидрометеорологических факторов и биологических особенностей растений (A.M. Алпатьев, А.Р. Константинов, Д.Б. Циприс, СИ. Харченко, Г.В. Ольгаренко).
В овощном клине лесостепной зоны Новосибирской области значительную долю занимает капуста, эффективность возделывания которой существенно влияет на продуктивность сельскохозяйственного производства. Урожайность капусты в богарных условиях колеблется в больших пределах в зависи-
мости от условий увлажнения года. Для повышения и стабилизации урожайности капусты необходимо за счет орошения восполнять дефицит естественного увлажнения. Однако для исследуемых условий отсутствуют научно обоснованные рекомендации по режимам орошения, а также по оценке эффективности орошения этой культуры. Это положение предопределило цель и содержание настоящих исследований.
Цель работы - разработка норм водопотребления и дифференцированных режимов орошения капусты на основе изучения водного баланса поля, оценки влияния пространственно-временной изменчивости гидрометеорологических факторов, уровня агрохимического обеспечения, влажности и плодородия почвы.
Для достижения поставленной щели решались следующие задачи:
сбор и анализ научно-технической информации по эффективности орошения сельскохозяйственных культур в районах недостаточного увлажнения;
анализ методов прогнозирования и оперативного планирования режимов орошения сельскохозяйственных культур, в том числе овощных, обоснование направлений их совершенствования;
изучение динамики водного баланса, определение суммарного испарения и испаряемости во взаимосвязи с урожайностью капусты при различном уровне минерального питания, дифференциации режимов орошения и изменении гидрометеорологических факторов;
разработка приемов и установление расчетных зависимостей, позволяющих прогнозировать суммарное испарение и дифференцировать режимы орошения капусты с учетом уровня урожайности и влияния изменчивости гидрометеорологических условий и влагозапасов почвы;
выполнение комплексной оценки экономической и энергетической эффективности разработанных дифференцированных режимов орошения капусты с учетом структуры ресурсозатрат.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- установлены закономерности влияния изменчивости гидрометеорологи
ческих условий, дифференцированных режимов орошения и уровня минераль
ного питания на структуру водного баланса поля капусты;
получены эмпирические зависимости для оценки влияния режимов орошения, доз внесения удобрений, фаз развития капусты на суммарное испарение и урожайность;
предложены расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения, как основного элемента расходной части водного баланса, а также планирования и расчета дифференцированных режимов орошения капусты с учетом уровня агрохимического обеспечения и влияния изменчивости гидрометеорологических факторов;
разработаны модель, алгоритм и справочно-информационная база данных для прогнозных расчетов дифференцированных режимов орошения, учитывающие влияние изменчивости гидрометеорологических факторов, влажности почвы, доз внесения удобрений и.уровня урожайности;
обоснованы и разработаны проектные и эксплуатационные режимы
орошения капусты, учитывающие уровень обеспеченности природными ресурсами тепла и влаги, минеральными удобрениями для конкретных почвенно-климатических условий лесостепных агроландшафтов Новосибирской области.
Объект исследований - посевы капусты в условиях орошения.
Предмет исследований - режим орошения и водопотребление капусты при различном минеральном питании.
На защиту выносятся:
количественные показатели влияния гидрометеорологических условий и режимов увлажнения на суммарное испарение, испаряемость, структуру водного баланса и урожайность капусты;
эмпирические зависимости, характеризующие влияние величин оросительных норм и доз внесения удобрений, а также поливных норм, дифференцированных по фазам развития капусты, на суммарное испарение и урожайность;
расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения и обоснования эксплуатационных режимов орошения капусты с использованием полученных биоклиматических коэффициентов, учитывающих влияние изменчивости природных факторов исследуемой почвенно-климатической зоны;
модель и информационно-аналитическая база данных для оперативного планирования поливов овощных культур; алгоритм для расчета норм орошения
под планируемую урожайность капусты с учетом изменчивости гидрометеорологических факторов;
- дифференцированные режимы орошения капусты, ориентированные на
различный уровень естественной тепло-, влагообеспеченности, продуктивных влагозапасов почвы, доз внесения удобрений и планируемой урожайности.
Методология исследований. Наблюдения и учеты проводились с использованием стандартных методик, приборов, оборудования и прикладных программ для ПЭВМ.
Личный вклад автора заключается в выборе и обосновании направления исследований, разработке программы работ, проведении теоретических и полевых исследований, подготовке диссертации, внедрении полученных результатов в производство.
Достоверность результатов подтверждается большим объемом экспериментальных исследований в многократной повторности, выполненных с использованием апробированных (стандартных) методик, методов математического анализа и результатами производственной проверки.
Практическая значимость работы. Разработаны и внедрены рекомендации по прогнозированию и оперативному планированию дифференцированных режимов орошения капусты при различном уровне минерального питания на основе расчетных зависимостей, повышающих точность определения испаряемости и суммарного водопотребления, обеспечивающие повышение урожайности, ресурсосбережение и природоохрану.
Результаты исследований рекомендуется использовать при проектировании оросительных систем, прогнозировании и оперативном планировании эксплуатационных режимов орошения, выращивании капусты в хозяйствах с различным уровнем ресурсообеспечения.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях, проводимых в период с 1990 по 2005 гг., в т.ч. на Международных научных конференциях в рамках Международной выставки «Вода: экология и технология» - ЭКВАТЭК-2004, 2006 гг.; Межрегиональной конференции МКИД «Производство продо-
вольствия и вода, социально-экономические проблемы ирригации и дренажа», г. Москва, 2004 г.
Реализация работы. Материалы исследований являются составной частью тематики научно-исследовательских работ, выполняемых по отраслевым научно-техническим программам Минсельхоза России, а также НИОКР научно-методического центра по мелиорации Россельхозакадемии.
Результаты исследований внедрены в МУЛ им. Дзержинского на площади 30 га и в ЗАО «Студеновское» Карасукского района Новосибирской области
на площади 50 га.
Использование усовершенствованных приемов прогнозирования и оперативного планирования дифференцированных режимов орошения капусты обеспечивает экономию оросительной воды на 10-30 %, снижение энергозатрат на 15-20 %, получение урожайности 80-90 т/га.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 научных статей.
Биологические особенности капусты и требования к условиям произрастания
В центральных и западных районах РФ капуста занимает от одной трети до половины общей площади овощных культур, а в южных - около 10-20%.
По потреблению в пищу капуста разных видов имеет самый большой удельный вес (около 30%) —до 40 кг в год на человека, перевозка ее трудоемка и экономически нецелесообразна. Поэтому выращивать капусту следует в местах ее широкого потребления, что вполне возможно, так как капустные растения имеют самую широкую географическую зону распространения. Однако успех выращивания капусты целиком зависит от водо-обеспеченности растений, она наиболее отзывчива на орошение, и при хорошей организации орошения ей отдается предпочтение перед всеми другими культурами, в любой зоне. Для ранних сортов необходимо выделять участки по возможности с легкими, хорошо прогреваемыми с ранней весны почвами. Возделывать капусту на участках без орошения рискованно из-за недостаточной водообеспечен-ности растений, при орошении необходимую влажность можно почвы поддерживать поливами.
Средние и поздние сорта капусты следует размещать на более тяжелых, суглинистых почвах: они медленно высыхают, а запас влаги в них более устойчив. Более тяжелые почвы для поздних сортов капусты имеют еще одно преимущество: летом они медленно нагреваются, а осенью медленно охлаждаются. При необходимости средние и поздние сорта капусты можно размещать и на более легких почвах, но это потребует увеличения числа поливов. В умеренно влажной зоне такое размещение вполне допустимо, в засушливой - нежелательно.
Капусту, как правило, выращивают с предварительной подготовкой рассады в парниках или рассадниках. Метод рассады целиком связан с проведением припосадочных и вегетационных поливов. Даже там, где не организована постоянно действующая оросительная система, пересадка рассады требует проведение поливом под корень вручную.
В колхозах Сумской области ранняя капуста в горшечной культуре при поливах обеспечивала урожайность 290 ц/га, без полива- 150 ц/га, а безгоршечная с поливами-235 ц/га. Горшечную рассаду, как обязательный прием, обычно используют только для ранней капусты.
Рассадный способ не вполне, оправдывает себя для средних и средне-поздних сортов, так как он неэкономичен: на выращивание рассады идет до 50 % всех затрат, связанных с получением урожая. Пересадка рассады средних и поздних сортов капусты, проводимая с конца мая до начала июля, неблагоприятна и в агробиологическом отношении, особенно в засушливых районах. Нарушение корневой системы, связанное с пересадкой, вызывает задержку роста, истощение, медленное развитие корневой системы. Все это сказыва 17 ется на растениях, они легко подвергаются заболеваниям и поражаются вредителями.
Капуста очень требовательна к влажности воздуха и почвы. Избыточное увлажнение и связанная с ним плохая аэрация почвы вызывают отмирание корней и листьев и резкое снижение урожая. Высокая потребность капусты в воде объясняется большой испаряющей поверхностью листьев, достигающей 1,5—2 м2 на растение, а также слаборазвитой, поверхностно расположенной корневой системой. Проникновение корней у безрассадной капусты в зависимости от поливного режима достигает глубины 130— 150 см, однако основная масса их расположена в слое 0—30 см. Общий расход воды с поля, на котором возделывается капуста, очень большой. Так, по данным Б. Г. Петрова (1961), суммарный расход воды при урожайности 300 ц/га составляет 3600 м /га, 600 ц/га — 5400 м /га /29/.
Количество воды, расходуемое белокочанной капустой в течение вегетации, зависит от фазы развития. Так, в степной зоне среднесуточный расход влаги из почвы при выращивании ранней капусты составляет в период от приживаемости рассады до образования розетки 22—25 м /га, от образования розетки до завязывания кочана — 30—36 м3/га , в период формирования кочана — 55 м3/га. У среднеспелой капусты в связи с более высокими температурами и низкой относительной влажностью воздуха в период вегетации среднесуточное водопотребление увеличивается соответственно до 30— 35, 40—50 и 60—65 м7га. У поздней капусты наибольший среднесуточный расход влаги (65—75 м3/га) — не совпадает с периодом формирования кочанов. В это время наблюдается даже некоторое его снижение. Это объясняется тем, что у растений поздней капусты, которые вегетируют в более прохладный и влажный период, уменьшается транспирация растений и испарение влаги из почвы.
Поэтому, поливы капусты необходимо назначать в зависимости от фазы ее развития, с учетом того, что снижение влажности почвы в любой период вегетации уменьшает урожайность, но особенно оно опасно в критические периоды— образование розетки и созревание кочана. При этом задерживается рост листьев и тем самым снижается будущий урожай, возникает "старение" капусты, то есть задерживается формирование кочанов и они уплотняются, рост их приостанавливается, листья приобретают антоциановую окраску. Перерывы в поливах во яремя созревания кочанов вызывают их растрескивание.
При выращивании капусты большое значение имеет не только почвенная влага, но и относительная влажность воздуха. Наблюдения, проведенные в УНИИОЗ показали, что растения поздней капусты теряли тургор листьев при относительной влажности воздуха 27—30 %, хотя влажность почвы была в пределах 75—80%. НВ. В то же время при влажности почвы 52—60 % НВ и относительной влажности воздуха 80—90 % листья капусты имели хорошо выраженный тургор. Поэтому большое значение имеют освежительные поливы, которые, снижая температуру и увеличивая относительную влажность воздуха, снижают температуру листьев и повышают обводненность клеток. При этом улучшаются условия ассимиляции, ускоряется формирование кочана.
Овощные растения потребляют значительно больше питательных элементов, чем другие сельскохозяйственные культуры. По периодам вегетации поглощение минеральных веществ различными видами овощных растений проходит неодинаково, что зависит прежде всего от их биологических особенностей.
Почвенно-климатические условия объекта исследований
Метеорологические условия/ Территория юга Западной Сибири характеризуется резко континентальным климатом, значительными колебаниями метеорологических параметров вг отдельные периоды года, что оказывает решающее влияние на продуктивность многолетних кормовых культур.
Температура самого холодного месяца составляет -16...-18С, а самого теплого - + 19...+20 С. Продолжительность вегетационного периода -126...140 дней, теплообеспеченность ( t 10 С) составляет 1950...2300. Осадков выпадает 300...360 мм в год при испаряемости 480...650 мм. Коэффициент увлажнения колеблется от 0,77 до 0,44, регион относится к климатической зоне неустойчивого увлажнения. Характерен интенсивный ветровой режим с переносом воздушных масс со скоростью 7...10 м/сек и 15 м в сек. Снежный покров отличается неустойчивостью залегания, его высота колеблется от 1-2 до 45 см, что отрицательно сказывается на перезимовке многолетних кормовых культур.
Анализ метеорологических характеристик (температура воздуха, относительная влажность воздуха, количество выпавших атмосферных осадков) за многолетний период наблюдений ( 30 лет) позволяет сделать вывод о погодных условиях, складывающихся в регионе исследований, имеющих решающее значение для возделывания сельскохозяйственных культур.
Зона распространения южных черноземов характеризуется большими амплитудами колебаний среднемесячных температур воздуха (7,4...19,0 С), наибольшие колебания наблюдались в январе (19,0), декабре (15,3), октябре и марте (12,8) и феврале (12,3), наименьшие - в августе (7,4), сентябре (7,5), и июле (7,6).
Относительная влажность воздуха за тот же период наблюдений (среднемесячная) - отклонения от нормы составляли 18 (VII, IX)...4% (Ш). Минимальная влажность изменялась от 6% (V) до 42% (П) достигая наименьших значений в вегетационный период (IV- IX) - 6... 11%; отклонения от нормы составляли 40 (1)...62% (X). Амплитуда колебаний значений минимальной относительной влажности воздуха достигала 75% (Х)...43% (П).
Анализ характера выпадения осадков в регионе исследований показал их крайне неравномерное выпадение в многолетнем разрезе, в вегетационные периоды и по месяцам. Наибольшее количество выпавших осадков зарегистрировано в июле 1988 г. (272% от нормы), июне 1979 г. (294% от нормы), октябре 1970 г. (348% от нормы). Наблюдались периоды, когда осадков не выпадало, например, май 1991 г,, сентябрь 1968 г, когда выпало всего 0,8% от нормы. Амплитуда колебаний выпавших осадков за 50-летний период наблюдений составило 141, 4 мм (VII)...31,9 мм (Ш). Наибольшие колебания отмечены в июле (141,4 мм) июне (115,4 мм) и октябре (101,4 мм).
Погодные условия зоны распространения южных черноземов характеризуются резкими колебаниями метеорологических параметров, особенно в вегетационный период, что отрицательно сказывается на развитии овощных культур. В аналогичных условиях потерю в урожайности овощных культур, в том числе и капусты целесообразно устранять путем применения обоснованных режимов их орошения создания необходимого микроклимата.
Водно-физические и химические свойства южных черноземов. Южные черноземы Западной Сибири характеризуются наличием уплотнения, солонцеватости, недостатком доступных форм азота и фосфора, реже -калия. Имеют непромывной водный режим, в нижней части их профиля образуется горизонт с влажностью, не превышающей величины влажности за-вядания.
По механическому составу южные черноземы легкосуглинистые с плотностью метрового слоя 1,454 г/см3. Наименьшая влагоемкость составляет 33,8% от объема почвы. Максимальная гидроскопичность (МГ) - 14,3%; влажность завядания (ВЗ) - 18,9%. Количество гумуса в пахотном горизонте колеблется в пределах 2,0 - 2,82% и с глубиной заметно снижается. Грунтовые воды залегают на глубине более Юм. Проведение научных исследований в зоне распространения южных черноземов ( Западная Сибирь) показало, что при возделывании овощных культур необходимо устранения дефицита остаточной влаги в течение вегетационного периода. Рациональным.способом оптимизации водного режима южных черноземов, устранения почвенных и воздушных засух в этих условиях является орошение.
Исследованиями установлено (на опытно-производственном участке в Кустанайской области), что к концу вегетационного периода плотность орошаемых маломощных южных черноземов увеличивается: на поверхности в 1,3-1,4 раза, на глубине 0,1 м - до 1,2 -1,2 раза, в слое 0,2-0,Зм - до 1,2 раза (по сравнению с богарой), достигая в пахотном слое 1,334 - 1,400 г/см3 и в подпахотном - 1,400 - 1,550 г/см3. Пористость с глубиной уменьшается, достигая в слое 0,3-0,5 м - 41,8%, что свидетельствует о формировании уплотненного иллювиального горизонта.
Для мелиорируемой черноземной почвы в условиях юга Западной Сибири характерно увеличение плотности с глубиной: заметное возрастание на глубине 0,2 м и 0,5 м, дальнейшее постепенное увеличение плотности по профилю почвы. Плотность сложения почвы в пахотном слое (0,1-0,3 м) к концу вегетационного периода на опытно-производственном участке достигала 1,46-1,57 г/см3, в среднем изменяясь от 1,51 до 1,54 г/см3. Наибольшее значение плотности черноземов (орошаемых) отмечалось на глубине 0,3 м -1,66-1,68 г/см3, при средних значениях 1,63- 1,64 г/см3. Наименьшая плотность сложения наблюдалась в слое 0,1 м (1,32-1,35 г/см3).
Орошаемые южные черноземы в условиях юга Западной Сибири имеют в основном пылеватую структуру (агрегаты размером 0,25 мм составляют 66,3%, в том числе 6,4%) - агрегаты размером 0,01 мм, в то время как агрегаты размером 1 - 0,25 мм - 33,7%).
По данным микроагрегатного состава в исследуемой почве преобладают микроагрегаты, соответствующие по размерам мелкому, крупному и среднему песку, причем мелкопесчаных агрегатов больше, чем крупно - и среднепесчаных. Содержание физической глины ( 0,01мм) в метровом слое составляет 62,1%, в двухметровом - 65,8%. Глинистая фракция на 2/3 представлена илистыми частицами ( 0,001 мм).
Под многолетними бобовыми культурами наиболее увлажнен поверхностный слой (0-0,2 м), далее наблюдается резкое уменьшение влажности в слое 0,3 м и постепенные - до 1,0 м, достигая наименьших значений в слое 0,6-0,8 м.
Содержание солей в почве (2-х"метровый слой) колеблется от 0,068 до 12,32% от массы абсолютно сухой почвы, возрастая от верхних горизонтов к нижним. Сумма солей в среднем составляет для слоя 0-0,5 м - 0,02%.
Суммарное испарение рост, развитие и урожайность капусты при различных уровнях влагообеспеченности
Для разработки оптимального режима орошения необходимо знать водо-потребление культур в течение каждого периода вегетации. Известно, что испарение влаги происходит тем интенсивнее, чем выше влажность почвы. Результаты наших исследований полностью подтверждают это положение.
По данным ДА. Моисеенко (1976) большого различия в условиях лесостепи Приобского плато в величинах расхода влаги безрассадной капустой при различных режимах орошения и способах полива не наблюдалось. С повышением уровня предполивной влажности с 70 до 80% НВ суммарный расход влаги капустой увеличивался на 5,5%.
В наших опытах с рассадной капустой с повышением оросительных норм на 20% суммарное водопотребление капусты по годам исследований изменялось с 330-350 мм до 390-420 мм при дождевании (Рисунок 6.). Из вышеизложенного следует, что чем жестче условия произрастания, тем больше зависимость водопотребления от режима орошения.
На варианте без вегетационных поливов расход влаги осуществляется в основном за счет запасов, накопленных в почве за вегетационный период.
Водопотребление в процессе роста растений капусты определялось сочетанием разнообразных факторов биологического и физического характера. Наибольшее значение имеют период вегетации растений, температура, влажность почвы и воздуха. О влиянии этих факторов на водопотребление капусты по периодам вегетации можно судить по среднесуточным расходам влаги (таблица 9).
На неполивном варианте после высадки рассады (июнь) и поливов, проведенных для приживания рассады, среднесуточные расходы влаги достигали максимальной величины (таблица 9). Затем ежегодно наблюдалось постепенное снижение их к концу вегетации независимо от погодных условий. Объясняется это тем, что в начальный период вегетации, ввиду слабой облиственности растений и значительных запасов влаги в почве, происходили большие потери ее на физическое испарение. Снижение величин среднесуточных расходов воды в последующие периоды связаны с уменьшением как влагозапасов, так и физического испарения, особенно после сформирования розетки листьев.
На поливных вариантах с регулируемым увлажнением почвы (70% и 80% НВ) в периоды более засушливые и следовательно с более низкой относительной влажностью воздуха, среднесуточный расход влаги увеличивается по сравнению с периодами, характеризующими ее низкими температурами и повышенной относительной влажностью воздуха.
При этом максимальные величины были получены в период образования и роста кочанов (июль, август), когда у растений идет интенсивное нарастание биомассы. То есть при постоянном пополнении запасов влаги в почве водопотребление капусты в большей мере определялось биологическими особенностями растений.
В среднем 3,8 4.3 4.0 1,9 3,5 В связи с этим период образования и роста кочанов является наиболее ответственным в водоснабжении растений, когда от наличия в почве достаточного количества доступной влаги зависит урожайность капусты. Поливы в это время следует проводить равномерно, чтобы влажность почвы не имела резких колебаний. Недостаток воды в эти периоды приводит к снижению урожая.
В четвертый период, когда наступает массовое созревание кочанов, среднесуточные расходы влаги значительно снижаются, составляя на поливных вариантах около 2,0-1,7 мм, а на контроле даже 1,1 мм. Это объясняется понижением среднесуточных температур воздуха и прекращением вегетационных поливов.
Эффективность поливного режима капусты, как и любой другой культуры, характеризуется не только величиной, но и продуктивностью использования воды. Этот показатель, как известно, выражается через коэффициент водо-потребления, т.е. суммарный расход влаги на создании единицы товарной продукции.
Так на вариантах без вегетационных поливов коэффициенты водопотребления капусты оказались наиболее высокими. Расход влаги составлял здесь в среднем более 55,4 м3 на 1 т урожая. Внесение минеральных удобрений при дождевании способствовало снижению этих показатели на 20,0-24,0%. По сравнению с контролем коэффициенты водопотребления снизились на вариантах без удобрений на 10%.
Следовательно, подбор оптимального режима орошения и доз вносимых минеральных удобрений оказывает существенное влияние на продуктивный расход влаги растениями капусты. Следует отметить, что на вариантах при орошении на фоне увеличенной в полтора и два раза дозы удобрений (2 РК) коэффициенты водопотребления получены примерно равные в связи с тем, что и урожайность на этих вариантах различались незначительно.
Данные фенологических наблюдений за растениями капусты в опытах показывают, что фазы роста на неполивных и поливных делянках наступали одновременно. Однако надо отметить, что растения на контрольном варианте имели менее развитую прикорневую розетку. Завязывание кочана в годы исследований отмечено 20-25 июля, полная техническая спелость 10-15 сентября.
Следует отметить, что основной причиной, влияющей на изменение продолжительности фаз развития капусты, являются погодные условия. Внесение минеральных удобрений также не оказало существенного влияния на сроки наступления и продолжительность фаз роста капусты. Созревание кочанов на делянках с внесением пониженной дозы удобрений N90 Р60 К60 кг д.в./ га, нормативный (N210 Р135 К135 кг д.в./ га,) и без удобрений на всех фонах увлажнения отмечено одновременно.
Результаты биометрических измерений на посевах капусты представлены в таблицах 11,12, которые показали, что в период завязывания кочанов, растения на контрольном варианте значительно отстают в росте и развитии вегетативной массы.
При поливе дождеванием на вариантах нормативного и умеренного режимов орошения с внесением удобрений существенной разницы в количестве листьев и диаметре розетки не наблюдалось.
Нормирование проектных режимов орошения капусты с учётом гидрометеорологической и воднобалансовой информации
Регулирование водного режима сводится к определению и поддержанию оптимального диапазона влагосодержания корнеобитаемого (расчётного) слоя почвы в соответствии с динамикой физиологических потребностей растений. Особенно эти вопросы необходимо решать в условиях орошения на черноземных почвах. В последние годы многие исследователи /М.Ф. Ковда, Б.А. Зимо-вец, А.А. Собко, 1986 г. и др./ отмечают негативное воздействие нерационального орошения на экологическое состояние черноземных почв. Поэтому, общей тенденцией экологически обоснованного регулирования водного режима черноземных почв является поддержание диапазона увлажнения в пределах (0,6-0,8) НВ т.е. требуется регулирование водного режима агроландшафтов в таком диапазоне (таблица 26), который обеспечиваем получение экономически оправданного уровня урожайности при минимизации потерь на инфильтрацию и сброс, максимальную замкнутость водного баланса и сохранение автоморфного режима почвообразования.
Технология регулирования водного режима включает в себя две составляющие: производственную технологию (техника и технология полива) и технологию информационного обеспечения производственного процесса, позволяющую контролировать, планировать, управлять и оптимизировать производственную технологию. Поэтому, эффективность использования водных, энергетических, материально-технических ресурсов определяется соответствием режима влажности почвы требованием растений (точность управления) и качеством водораспределения, зависящим от качества технологии и техники орошения.
Процесс управления орошением - это процесс обеспечения связи между управляющей и управляемой подсистемой на основе обмена информацией, в результате которого определяется величина управляющих воздействий, при регулировании водного режима - это нормы и сроки поливов.
Применение компьютерных технологий управления орошением дает возможность более точно контролировать этапы технологического процесса, организовать их информационное обеспечение и реализацию в производственных условиях. Определение режимов орошения производится на основе учёта информации о агроклиматических характеристиках, влагозапасах в почве, влаго обмене в зоне аэрации, величине водоподачи, агрогидрогеологических констан-тов почвогрунтов, а также фаз развития растений.
При дефиците водных, энергетических, материально-технических ресурсов оптимальное управление орошением должно обеспечивать реализацию таких норм и сроков поливов, при которых достигается наиболее выгодное распределение фактически имеющихся ресурсов между конкурирующими ПОЛЯМИ в севообороте, ориентированное на получение максимального эффекта от вынужденного снижения оросительных норм.
Процесс получения программированного урожая в производстве подразделяется на несколько этапов: определение максимально возможного, но реально достижимого уровня урожайности для каждого конкретного случая; разработка научно обоснованной программы получения расчётной урожайности; практическая реализация разработанной программы в производственных условиях; анализ полученных результатов. Осуществление этого процесса на практике предполагает: анализ агроклиматических условий района возделывания культуры с целью выявления лимитирующих факторов; расчёт действительно возможного урожая по лимитирующему фактору; расчёт доз удобрений на запрограммированный урожай; расчёт структурной модели посева заданной продуктивности; составление технологических карт, предусматривающих проведение всех необходимых агроприемов с указанием сроков и способов их выполнения, а также корректировка приемов в зависимости от складывающихся условий вегетации; совершенствование и качественное выполнение всех предусмотренных программой технологических приемов; контроль за состоянием посевов, складывающимися погодными условиями и за формированием элементов продуктивности; учёт урожая и анализ полученных результатов с целью накопления данных для последующего уточнения методики программирования; корректировка проектной технологии.
Разработанная технология должна обеспечивать: полное использование посевами агроклиматических ресурсов зоны; оптимальные условия для получения высоких урожаев; экономическую эффективность применяемых агропро-цессов; повышение плодородия почвы и охрану окружающей среды.
Программирование урожаев подразделяется на два крупных этапа - планирование агротехнического комплекса возделывания культуры и управление технологическим процессом в течении вегетационного периода. Эти этапы тесно взаимосвязаны и требуют комплексного подхода к планированию и управлению технологическими процессами.
Планирование технологического процесса программированного выращивания производится заблаговременно по каждой культуре и для каждого поля в отдельности. Составляется специальная программа, в которой приводится всесторонняя характеристика поля (тип почвы, основные физические свойства, видовой состав сорных растений, рельеф и т.д.), водообеспеченность оросительной системы, расчет планируемого уровня урожайности с учетом плодородия участка и наличие органических и минеральных удобрений, режим орошения, технологические процессы при выращивании культуры, указывается фактическая потребность в удобрениях, гербицидах, ядохимикатах, семенах и т.д. для получения запланированной урожайности.
Наиболее важным вопросом при планировании является установление фактической урожайности культуры, которая может быть получена при имеющихся в хозяйстве ресурсах. На орошаемых землях, где есть возможность регулировать водный режим почвы посредством проведения поливов, на первый план выдвигается потребность растейий в элементах питания и обеспеченность ее минеральных удобрений .
