Содержание к диссертации
Введение
1. Условия и методика проведения опытов .
1.1. Почвенно-климатическая характеристика опытных
1.2. Методика исследований .
1.3. Агротехника в опытах .
2. Рост и развитие растений картофеля в зависимости от условий водообеспечеиности и техники полива
2.1. Формирование надземной массы и клубней карто
2.2., Корневая система
2.3. Вынос питательных веществ
3. Водопотребление и среднесуточное испарение картофеля при различных условиях увлажнения .
3.1. Среднесуточное испарение влаги в отдельные периоды вегетации картофеля .
3.2. Суммарное водопотребление картофеля в зависимости от различной влагообеспеченности, сорта и техники полива ;
4. Влияние режима орошения на урожайность и качество картофеля .
4.1. Влияние предполивной влажности почвы на продуктивность картофеля
4.2. Влияние предполивной влажности на качество клубней картофеля . CLASS 5. Влияние способов орошения и методов назначения поливов на урожайность картофеля CLASS
5.1. Влияние техники полива на продуктивность раннего картофеля
5.2. Влияние методов диагностирования норм- и сроков полива на, продуктивность картофеля
6. Экономическая эффективность ршмов орошения и техники полива картофеля .
Результаты производственных опытов
Выводы
- Методика исследований
- Корневая система
- Суммарное водопотребление картофеля в зависимости от различной влагообеспеченности, сорта и техники полива
- Влияние предполивной влажности на качество клубней картофеля
Введение к работе
Дальнейший рост благосостояния советских людей, как отмечалось на ХХУІ съезда КПСС, будет обеспечен на основа ускорения научно-технического прогресса, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и повышения качества работы. Наряду с улучшением условий труда и быта трудящихся главное внимание уделяется снабжению населения продовольственными товарами и в частности "вторым хлебом" - картофелем, который является ценнейшим продуктом питания.- Так, рекомендуемая норма потребления картофеля 300...400 г в сутки обеспечивает около 10% физиологической потребности человека в калориях и более половины суточной нормы витамина С.
Решениями майского /1982 г.У Пленума ЦК КПСС предусмотревши, обеспечить среднегодовой валовый сбор картофеля в одиннадцатой пятилетке 87...89 млн .тонн и в двенадцатой пятилетке - 90...92 млн .тонн. В южных районах страны создаются крупные специализированные хозяйства и агропромышленные предприятия по производству и переработке плодоовощной продукции. Расширяются зоны выращивания раннего картофеля в Украинской ОСР в республиках Закавказья и Средней Азии.
В производственных условиях урожайность картофеля до 200 ц/га и более получают в колхоза им Ленина Томаковского района Днепропетровской, колхозе "Украина" Каховского района Херсонской, совхоза "Прибугский" Жовтневого района Николаевской области и других хозяйствах юга Украины. Однако, во многих хозяйствах из-за несоблюдения поливных режимов и неправильного подбора поливной техники урожайность картофеля еще на низком уровне. В этом регионе интенсивное использование земельных ресурсов возможно лишь на основе орошения и проведения комплекса агромелиоративных мероприятий.
Продовольственной программой намечено дальнейшее развитие мелиорации земель. Площадь орошения будет доведена в 1985 г. до 20,8 млн.га и в 1990 г. - до 23...25 млн.га. Но при все возрастающем дефиците ресурсов пресной воды необходимо добиваться не только получения максимального урожая с орошаемого гектара,, а и наибольшей отдачи от каждого израсходованного кубического метра оросительной воды приростом сельскохозяйственной продукции.
Поэтому особенно актуальным является исследование рациональных, дифференцированных режимов орошения, совершенствование технических средств полива и воздействия на микроклимат орошаемого поля. По выражению академика А.Н.Костикова /1961/: "Экономия в расходовании воды при поливах и более тщательное устройство оросительной сети могут значительно повысить рентабельность орошения и избавить почвы от опасности заболачивания и засоления".
Программой диссертационной работы предусматривалось изучить особенности роста и развития растений картофеля при различных условиях влагообеспечения, расход почвенной влаги в отдельные периоды и за весь вегетационный период из различных слоев почвы; определить наиболее рациональные режимы орошения и способы полива картофеля на средне суглинистой темно-каштановой почва; дать сравнительную оценку методов диагностирования вегетационных поливов с учетом метеорологических и физиологических показателей.
Исследования выполнялись в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ отдела режимов орошения и техники полива Украинского НИИ орошаемого земледелия в 1977...1979 гг. по проблеме €.51.01, заданию 01.02./Н2а, НЗб/, теме I "Изучить водопотребление, разработать и совершенствовать режим орошения сельскохозяйственных культур на юге Украины", Ш госрегист рации 76040525, а в 1980...1982 гг. по программе 0.Ц.034, проблеме Р.И.85.0І, заданию 01.02,И1, теме I "Разработать рациональные режимы орошения сельскохозяйственных культур, обеспечивающие в комплексе с другими факторами жизни растений, максимальную урожайность при минимальных затратах поливной воды в условиях юга УССР", Ш госрегистрации 0I8I20I3722.
Проведенные исследования позволили разработать рациональные режимы орошения различных по скороспелости сортов картофеля, установить эффективность регулирования микро- и фитоклимата под воздействием мелкодисперсного дождевания.
Методика исследований
Интенсивный рост и развитие растений картофеля происходит при: оптимальных условиях увлажнения почвы. В степных засушливых районах это возможно только при искусственном орошении, так как недостаток влаги больше всего отражается на ростовых процессах . ; Исследованиями Белорусской сельскохозяйственной академии с помощью ауксанографического метода в вегетационных опытах на дерново-подзолистых почвах установлено, что снижение влажности почвы ниже НВ вызывает увядание растений и полное прекращение линейного роста ботвы, а после полива через 3,3...13,5 минут рост возобновляется. При влажности почвы 100$ НВ также происходит длительное торможение ростовых процессов от 3.. 7 часов до 2..Л суток Д.А.Маханько, В.С.Шевалуха, 1973/.
В опытах Института растениеводства в Брауншвеиге /ФРГ/ выращивали картофель в сосудах при переменной влажности почвы в течений вегетации. Выявлено, что низкая влажность почвы в первые 12...24 дня вегетации стимулирующе действует на рост ботвы при дальнейшем повышении влажности до 80...100$ НВ /H/Krua » \Х/, \#іІ&е , 1972/.
Большинство исследователей указывают на то, что высота стеблей картофеля колеблется от 30 до 150 см в зависимости от биологических особенностей сорта, влажности и плодородия почвы, степени освещенности, длины светового дня, крупности посадочных клуб -ией, густоты посадки и др.
При орошении картофеля сортов Приекульский ранний и Хибинский двуурожайный в Целиноградской области высота растений превышала контроль в 1,4..л,5 раза, масса ботвы оказалась больше в
Об отрицательном действии на ростовые процессы картофеля как недостаточного, так и избыточного увлажнения указывают вегетационные опыты, проведенные ЕЛ.Свердлов ой /1972/ в Коми АССР с сортом Приенульский ранний и Барлихинган. При содержании влаги в дерново-подзолистой почва от 30 до 40 и от 80 до 100% полной влагоемкости получаны низкорослые кусты картофеля /70,2...93,4 см/, а при влажности 60...70% полной влагоемкости высота растений составила 105,7...130,7 см. Насыщаниа почвы водой до 120% полной . влагоемкости приводило к загниванию клубней и гибели растений.
Накопление надземной массы картофеля и площади ассимиляционной поверхности зависит, в основном, от влагообеспеченности, сорта и агротехники.
Н.Н.Балашов /1953, 1976/, Т.Б.Бондарева /1971/, В.С.Бориско /1972/, БІМ.Михайлов /1973/ и др. считают, что орошение усиливает ассимиляционную деятельность и фотосинтез растений, способствует образованию разветвленной корневой системы, мощной надземной массы и обеспечивает увеличение продуктивности картофеля.
Подтверждение указанных выводов можно найти в работе В.И. Семенова /1972/, который в условиях Целиноградской области при оросительной норме 1200...1500 м3/га получил площадь листовой по-верхности картофеля у сорта Приекульский ранний 0,360 мс, сорта Лорх 0,420 иг на одно растение, в то время, как без орошения эти показатели были, соответственно, 0,175 и 0,165 мс на одно растение,. Средняя масса ботвы орошаемых растений превышала контрольные в 2,6...2,8 раза и в конце массового цветения равнялась у сорта Приекульский ранний 350 г, у сорта Лорх - 430 г на одно растение.
По наблюдениям С.Я.Невского, Р.Д.Коньковой /1958/, В.В«Уо пеаокой /1958/, С.Н.Карманова, В.М.Сизова /1971/ и Г.С.Христенко /1973/ интенсивность суточных приростов вегетативной массы постепенно возрастает, начиная с первых фаз развития картофеля, и достигает максимума во второй половине цветения. Общий прирост надземной массы после цветения заметно сокращается за счет приостановки в росте стеблей и листьев. Клубни же первое время после іцветения продолжают расти быстрее, чем во время цветения.
Работами ряда авторов установлена зависимость между массой ботвы и клубней /В.П.Кирюхин, 1973, Б.А.Писарев, 1977 и др./. Исследованиями Института картофельного хозяйства доказано, что для различных сортов картофеля, выращенного на фоне высокой агротехники, соотношение ботвы и клубней изменяется от 1:1 до 1:1,5 /сорт Эпрон/.
В опытах М.Бекбергенова /1969/ самые мощные растения полу-чейы в вариантах с предполивной влажностью почвы 80, 90% НВ и для сорта Берлихинген соотношение массы ботвы к урожаю клубней составило 1:0,72. Среднесуточные привесы клубней в июле месяце в варианте с режимом влажности 80% НВ равнялись 47 г на I растение и превышали массу клубней в варианте 60% НВ на 17,8 г, в варианте 70% НВ - на 16 г.
Корневая система
Растение картофеля характеризуется более слаборазвитой корневой системой, чем многие другие сельскохозяйственные культуры. Однако, рост и развитие корней после посадки у картофеля проходит быстрыми темпами и корневая система достигает значительных размеров у::ш к началу цветения.
Корневая система картофеля имеет мочковатую форму и основная масса ее располагается на глубино 60...80 см, но отдельные корни могут проникать на глубину 100...160 см /А.й.Онищенко, 1952; Jf. Buck we , 1956; ІІ.З. Станков, 1964; А.А.Богушевский, Е.П. Галямин, 1966; М.Н.Гончарик, 1971/.
Глубина проникновения корнай зависит от рыхлости почвы, аа пористости и плотности. При иссладовании корневых систем в Черниговской области М.С.Шалыт /1950/ установил, что из общей массы воздушно-сухих корнай /48,4 ц/га/ большая часть еа располагаатся в пахотном слое - 43,9 ц/га. В засушливых условиях около 60% массы корней располагаются в пахотном горизонте и около 305 в подпахотном.
А.Й.Гречушников /1957/ выделял первичные корни, которые идут непосредственно из ростков /глазков/; пристолонные - по 4...5 возле каждого столона; столонные - находящиеся на столонах по 3...4 штуки, длиной 8...12 см; имеются такав приповерхностные, тонкие корни. Длина корней в пересчета на I дм3 почвы послойно колеблется от 100 до 0,5 м. Форма расположения корней по длина напоминает конус с основанием у поверхности почвы.
В исследованиях на дерново-подзолистых тяыелосуглинистых почвах Подмосковья В.Д.Воривода /1965/ установил, что уменьшение плотности почвы положительно влияет не только на продуктивность картофеля, но и на развитие корневой системы. Так, урожай клубней при плотности почвы 1,5 г/см3 равнялся 389 г, а при плотности 1,1 г/см3 - 780,9 г на куст; объем корней в слое 0...20 см в первом случае был равен 32 см3 на I растение, а во втором 90 см3. Масса сухих корней и площадь рабочей адсорбирующей поверхности при уменьшении плотности с 1,5 до 1,1 г/см3 увеличивалась почти в два раза.
А.В.Коршунов /1969/ и З.С.Костюшина /1971/ отмечают, что удобрение почвы и применение севооборотов способствует увеличению площади листовой поверхности и урожайности клубней, единицу объема корней.
Опытами В.А.Сухоиванова /1970/ на полях НйЖХ, при отборе корневой системы монолитами 70x35x25 см, доказано, что в начале вегетации масса корней составляет около 33% от массы растения, а к концу вегетации всего 2%.
Проведенные Н.Усманбековым /1971/ исследования корневой системы картофеля показали, что в условиях сероземных почв Ташкентской области, у картофеля сорта Вольтман, возделываемого при различных режимах орошения, отдельные корни к концу вегетации могут проникать до 70 см. Основная же масса корней /75...85%/ сосредоточена в пахотном 0-30 см слое почвы, а в слое 30...50 см не более 10...15% и лишь отдельные корни /2,4% от общей массы/ проникают глубже 50 см.
В результате исследований З.А.Дмитриевой и М.Г.Автомеенко /1974/, проведенных на торфяно-болотных почвах Белоруссии по упрощенному методу отбора корней установлено, что корневая система картофеля достигает своего максимума к периоду цветения, после чего начинается ее уменьшение из-за слабого прироста и частичного отмирания корней. В период цветения масса корневой системы сорта Лошицкий при схеме посадки 70x30 см составила 3,1 г на куст или 1,49 ц/га.
В вопросе глубины проникновения корней картофеля и распределения их массы по горизонтам почвы в литературе нет единного мнения. Поэтому изучение влияния условий увлажнения на рост и развитие корневой системы картофеля представляет большой практический интерес. По распределению основной массы корней на различных почвах, можно правильно расчитать поливные нормы и необходимую глубину увлажнения для оптимального влагообеспечения растений картофеля .
Б своих исследованиях глубину проникновения, общую массу и распределение корней раннего картофеля сорта Варыас по слоям почвы мы определяли в период цветения и увядания ботвы /перед уборкой/ в орошаемом варианте по схема БО-ВО-ВО/о ИВ и на контроле /баз орошения/.
В период цветения глубина проникновения отдельных корней /0,1/7 в контрольном варианте достигала НО см и превышала орошаемый на 10 см /табл. 2.2.1/. по общая масса абсолютно сухих корней орошаемых растений превышала контрольные yse со слоя 0... 10 см на 10,94 кг/га или 27,4$. В гумусном горизонте 0...40 см располагалось 75,0/) корней при орошении и 71,5/« без поливов.
В расчетном слое почвы 0...60 см масса корней при схеме поливов ьО-Во-ВО/а ИВ составила 92, а без ороыения 89,1)5 от общей массы. Улучшение условий для развития корневой системы в орошаемом варианте благоприятно действовало на сосредоточение корней в верхних слоях почвы.
Суммарное водопотребление картофеля в зависимости от различной влагообеспеченности, сорта и техники полива
При выращивании картофеля сорта Ульяновский на Симферопольской овоще-бахчевой опытной станции в зависимости от режима орошения водопотребление составило 2207...ЗббЗ м3/га /В.Ы.Михайлов, 1973/. В Ростовской области при урожайности 200...250 ц/га суммарный расход воды картофеля достигал 4000 м3/га. В балансе водо-потребления 2000 м3/га приходится на орошение, 300...700 м3/га -на использование почвенных влагозапасов и 500...2000 м3/га - на атмосферные осадки /Тыктин, 1974/. Заметное снижение данного показателя отмечалось при лучшем влагообеспечений естественными осадками в Московской области /В.М.Кисилев, 1977/, на поименно-луговых почвах Баргузинской долины /А.Ф.Соколов, 1979/ и мерзлотных супесчаных почвах Центральной Якутии /Н.С.Федоров, И.Г.Буслаев, 1979/.
В условиях юга Украины суммарное водопотребление картофеля весенней посадки равняется 2700...3800 м3/га/ Рекомендации по режиму орошения сельскохозяйственных культур", 1975/. Но в связи с возрастающим дефицитом оросительной воды до настоящего времени данный показатель недостаточно изучен для различных по скороспелости сортов картофеля при дифференцированных режимах орошения. Нот единного мнения о среднесуточном испарении влаги на протяжении вегетации картофеля. А.С.Кружилин /1954/ указывает, что в первые четыре недели после всходов среднесуточный расход влаги картофельным полем невелик и составляет 20...30 м3/га, при этом образуется около 56% надземной массы растений. После образования бутонов среднесуточный расход увеличивается до 40...50 м3/га в связи с образованием около 90% ботвы. В последний период вегетации, когда рост ботвы в основном закончен, отмечается быстрый рост массы клубней. За 5...6 недель формируется основной урожай картофеля. Расход воды в сутки за этот период составляет около 50 м3/га.
Наиболее высокое среднесуточное потребление влаги картофелем сорта Супа-la в условиях ГДР наблюдалось в середине июля 3,5 мы. По многолетним данным в среднем за вегетацию этот сорт расходует 2,75 мм влаги в сутки /Р. Ка-Ы , 1970/.
Исследования в Брилевской и Каменка-Днепровской опытных станциях УССР показали, что наибольшее потребление влаги у картофеля приходится на период цветения и активного роста клубней. С.Д.Лы-согоров /1971/ отмечает, что в период от посадки до всходов используется Zfo влаги от общего водопотребления, всходы-бутониза-ция - II...14$; во время цветения и активного роста клубней 62... 67%, и от конца цветения до отмирания ботвы 20...22%.
Суммарное испарение орошаемого картофеля по периодам вегетации в Крымской области составило: от посадки до всходов - 355; всходы-бутонизация - 504; бутонизация-цветение - 579; цветение -уборка - 2054- м3/га. Богарный картофель в эти не периоды расходовал соответственно 335, 504, 310, 1215 м3/га влаги /Б.М.Михайлов, 1973/.
В исследованиях на тяжело-суглинистых почвах Ростовской области установлена тесная связь суммарного испарения с радиационным балансом /Г.А.Сенчуков, 1973/. Б суточном ходе суммарного испарения наибольшая величина приходится на дневные часы. В начале вегетации летней посадки картофеля сорта Южанин, при нижнем пороге увлажнения 75...80% НВ интенсивность испарения равнялась 0,3... 0,5 мм/час, а в фазу активного развития - 0,6...0,9 мм/час. Максимальная суточная величина была 6...7 мм.
Таким образом, кроме основных факторов внешней среды при определении суммарного испарения необходимо учитывать биологические особенности растений на определенных фаза развития. G этой целью были проведены исследования суммарного и среднесуточного испарения картофеля в зависимости от условии влагообеспечения и сортовых особенностей.
Влияние предполивной влажности на качество клубней картофеля
Водопотребление в опытах определяли методом водного баланса. При этом учитывали осадки, выпавшие за вегетацию, оросительную норму и расход влаги из почвы от всходов до уборки /табл. 3.2.1 ...3.2.4, приложения 23...25/.
Как видно из таблицы 3.2.1 и приложения 23 суммарное водопотребление раннего картофеля сорта Вармас существенно изменялось в зависимости от погодных условий года и поливного режима. Наименьшее его значение /2193 м3/га/ в среднем за 1977...1979 гг. исследований дифференцированных режимов орошения наблюдалось в неорошаемом варианте, а максимальные-/3187...3229 м3/га/ в наиболее влагообеспеченных вариантах. Снижение предполивного порога увлажнения с 80 до 70% НВ на протяжении всей вегетации/вариант 2/ вызвало уменьшение водопотребления на 554 м3/га, а в первом и третьем периодах роста и развития картофеля /вариант 9/ - на 380 м3/га. Снижение влажности расчетного слоя в критический период вегетации раннего картофеля до 70% НВ при более высоком пороге увлажнения /80% НВ/ в начальный и заключительный периоды /вариант 8/ незначительно уменьшало водопотребление, но отрицательно сказалось на продуктивности растений и в условиях средне сухого /1979/ года выз Повышение продполивнои влажности расчетного слоя почвы во втором периоде с 80 до 90% НВ, при поддержании ее в первом и третьем периодах на уровне 70% НВ способствовало увеличению коли чества поливов на I...3, но с меньшими поливными нормами. Суммарное водопотреблание при этом повышалось в среднем на 115 м3/га. Тенденция повышения расхода влаги полем-раннего картофеля от влажных к более засушливым годам сохранялась в наших опытах и при изучении режима "орошения различных по скороспелости сортов. Но здесь еще дополнительно действовал такой фактор, как продолжительность вегетации картофеля в зависимости от сорта /см.табл. 3.2.2, приложение 24/.
В годы исследований поливного режима различных по скороспелости сортов /1980...1982/ минимальный суммарный расход влаги наблюдался в контрольных вариантах и составлял: у раннего сорта I7I9...I935, среднераннего - 1939...2659 и среднеспелого - 1994 ...2954 м3/га. Суммарное водопотребление орошаемых вариантов за вегетацию изменялось по сортам: Вармас - 2II8...3284, Детскосель-ский - 2851...3602 и Гатчинский - 3436..,4091 м3/га /см.приложение 24/. Таким образом, орошаемые растения-расходовали влаги больше, чем контрольные на 15...93%. При этом, ранний сорт Вармас, даже в наиболее влагообеспеченном варианте 80-80-80% НВ за счет меньшей продолжитальности вегетации, уступал по суммарному расходу влаги среднераннему сорту на 153...797, а среднеспелому сорту на 561...1353 м3/га, или на 5...29 и 17...50%, соответственно.
В годы изучения дифференцированных режимов орошения раннего картофеля /1977...1979/ влажность расчетного слоя почвы на поливных делянках в первом и третьем периодах не опускалась ниже 60% НВ. поэтому поливы при данной влажности на проводились и в вариантах с таким нижним порогом увлажнения наблюдался повышенный расход почвенных влагозапасов, составляющий 18...21% от суммарного водопотребления /см.табл. 3.2.1/. Наибольший расход влаги из почвы отмечен в контрольных вариантах /818 м3/га/ и составлял 37% от суммарного водопотребления слоя почвы 0...100 см. При этом большая часть расхода почвенной влаги 497 м3/га или 61% его использовалась из слоя 0...50 см /см.приложение 23/.
Контрольные /неорошаемые/ делянки в наших опытах размеща лись на раннее орошаемых участках поэтому исходные влагозапасы в первом и втором метровом слое почвы за счет полива предшест вующих культур и осенне-зимних осадков к началу вегетации прибли жались к наименьшей влагоемкости /рис. 3.2.1/. . Следова тельно, в начальный период вегетации /примерно до бутонизации/ растения картофеля могли хорошо развиваться и без орошения. В дальнейшем, по море роста и развития растений, на использование почвенных влагозапасов неорошаемым ранним картофелем существен ное влияние оказывали погодные условия вегетации. На рис. 3.2.1 .показаны динамики влажности почвы на неорошаемых делян ках раннего картофеля сорта Вармас, по которым можно установить глубину иссушения почвы на разных этапах развития растений в за висимости от влагообеспеченности года.
По результатам наблюдений в различные по метеоусловиям годы за период от всходов до начала цветения интенсивное расходование почвенной влаги происходило из слоя 0...40 см и несколько меньшее - слоя 40...60 см. После начала цветения и до прекращения прироста ботвы иссушение почвы во влажный /1977/ и средневлажный /1978/ годы достигало глубины 60 см, несколько уменьшаясь на глубине 80...90 см. В среднесухие /1979 и 1981/ годы зона иссушения охватывала слой 0...80 см и затухала лишь на глубине 100...120 см. Ко времени технической зрелости раннего картофеля в условиях средне сухих лет расход почвенных влагозапасов на участках без орошения продолжался почти до влажности завядания, несколько углубляя зону иссушения.
