Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 13
1.1. Ресурсосберегающие технологии в орошаемом земледелии 13
1.2. Ресурсосберегающие технологии при орошении 39
1.3. Проблемы освоения песчаных земель 81
1.4. Обоснование проводимых исследований 89
Глава 2. Место, условия и методика проведения исследований 92
2.1. Условия проведения экспериментальной части работы 92
2.1.1. Климатическая характеристика районов исследований 92
2.1.2. Характеристика почв опытных участков 98
2.2. Методика постановки и выполнения опытов 101
Глава 3. Ресурсосберегающие способы орошения сельскохозяйственных культур
3.1. Особенности роста и развития сортов риса в связи с применяемыми режимами орошения
3.2. Капельное орошение томатов и сладкого перца
3.2.1. Режим орошения и водопотребление томатов 129
3.2.2. Режим орошения и водопотребление сладкого перца 148
3.2.3. Урожайность и качество томатов и сладкого перца в зависимости от способа обработки почвы и режима орошения
3.3. Режим орошения и водопотребление подсолнечника 167
3.4. Режим орошения и водопотребление сои 176
3.5. Комбинированное орошение сладкого перца 212
Глава 4. Разработка элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур при орошении
4.1. Способы разделки пласта люцерны в рисовом севообороте 223
4.2. Способы основной обработки почвы на томатах 237
4.3. Способы основной обработки почвы на сладком перце 270
4.4. Оптимальная густота посевов сельскохозяйственных культур
4.4.1. Густота посевов риса 282
4.4.2. Густота посевов подсолнечника 294
4.5. Подбор сортов - важный фактор интенсификации земледелия 305
4.5.1. Подбор сортов риса 305
4.5.2. Подбор сортов сои 310
Глава 5. Освоение малопродуктивных песчаных земель
3 5.1. Плодородие малопродуктивных земель и пути его оптимизации 331
5.2. Технологии возделывания сельскохозяйственных культур на малопродуктивных землях
Глава 6. Энергетическая и экономическая эффективность ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур
6.1. Энергетическая и экономическая эффективность выращивания
- Проблемы освоения песчаных земель
- Климатическая характеристика районов исследований
- Урожайность и качество томатов и сладкого перца в зависимости от способа обработки почвы и режима орошения
- Оптимальная густота посевов сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Актуальность работы определяется необходимостью разработки и внедрения новых эффективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающих возможность совокупного роста продуктивности и качества продукции с соблюдением принципов ресурсосбережения и требований экологической безопасности производства.
Орошаемые земли России были и потенциально остаются нашим золотым фондом, и от того, как бережливо и рационально будет использоваться этот ресурс, зависят устойчивость агропромышленного комплекса и обеспечение продовольственной безопасности страны.
Республика Дагестан – один из крупных исторически сложившихся регионов орошаемого земледелия, на долю которого приходится около 10% всех орошаемых земель России. Анализ показателей мелиоративного состояния орошаемых земель за последние 20 лет свидетельствует о том, что неуклонно растет площадь земель с неудовлетворительным мелиоративным состоянием. Увеличение деградации земель происходит в результате вторичного засоления и других деградационных процессов орошаемой территории при неправильной ее эксплуатации.
В этих условиях, устойчивое развитие АПК, получение гарантированного объема сельскохозяйственной продукции и восстановление продовольственной безопасности России на основе импортозамещения возможно, в т.ч. при комплексном подходе в решении проблем орошаемого земледелия. Одним из перспективных путей развития орошаемого земледелия является сохранение экологической устойчивости агроландшафтов путем: применения ресурсосберегающих, адаптивных режимов орошения и способов полива, предупреждающих вторичное засоление и заболачивание орошаемых земель; совершенствования структуры полевых и овощных севооборотов, с включением в них культур и сортов, отзывчивых на орошение и обеспечивающих при применении современных агротехнологий сохранение и восстановление почвенного плодородия; минимизации обработки почвы с учетом почвенно-климатических условий и вида культуры; снижения «химической» нагрузки на основе комплексного применения органических и минеральных удобрений и ресурсосберегающих способов их внесения, освоения ранее неиспользуемых малопродуктивных земель.
Исходя из этого, разработка ресурсосберегающих технологий возделывания основных полевых и овощных культур в Западном Прикаспии, ориентированных на сохранение экологического каркаса агроценозов, сохранение и восстановление плодородия почв является актуальным.
Актуальность исследований подтверждается тем, что они выполнялись в рамках: Соглашений о сотрудничестве с ГНУ «ВНИИОЗ» по выполнению Межведомственных координационных программ на 2006-2010 гг. по заданию III.04 (мелиорация) «Разработать высокоэффективные, экологически безопасные, адаптивные технологии использования орошаемых земель с целью
обеспечения устойчивого производства сельскохозяйственной продукции и повышения продуктивности агроландшафтов засушливых регионов России» и на 2011-2015 гг. по выполнению координационного плана, задание III.03 «Разработать методологию высокопродуктивного, устойчивого, эффективного и экологически безопасного функционирования орошаемых комплексов в условиях роста антропогенных нагрузок и нестабильности природных условий, усовершенствовать ресурсосберегающие технологии, технические средства и информационные системы управления орошением», Республиканской целевой программы «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель в Республике Дагестан на период до 2020 года», а также грантом МСХ РФ «Разработка и научное обоснование современных технологий эксплуатации оросительных систем, направленных на повышение продуктивности пахотных и малопродуктивных песчаных земель» (2013).
Степень разработанности проблемы. Научные исследования по данному направлению в засушливой зоне Юга России проводили А.Д. Александров (1973), Е.П. Алешин (1986), Г.Т. Балакай (2003), В.В. Бородычев (2000,2010), Е.Б. Величко (1987), М.С. Григоров (2007), В.П. Зволинский (2013), И.П. Кружилин (1994,2009), К.Н. Кулик (2008, 2013), С.А. Курбанов (1978), В.М. Лукомец (2013), Г.А. Медведев (2008), А.С. Овчинников (2009,2015), Ю.Н. Плескачев (2013), З.Ф. Тулякова (1978), В.И. Филин (2011), Е.А. Ходяков (2010), А.В. Чамышев (2005), В.Н. Чурзин (2004), Б.Б. Шумаков (1998), О.Е. Ясониди (1984) и мн.др., а также в Западном Прика-спии М.А. Андрюшин (1977), М.А. Баламирзоев (2008), Г.Д. Гаджиюсупов (1972), Г.Н. Гасанов (1981, 1998), У.А. Делаев (2010), З.Г. Залибеков (2000), С.А. Курбанов (2014), Н.Р. Магомедов (2009, 2013), Д.А. Расулов (1987), М.Д. Увайсов (1985) и др.
Однако в этих и других исследованиях недостаточно изучены реакция сортов сельскохозяйственных культур на научно-обоснованные технологии применения водосберегающих способов орошения, в т.ч. капельного, вопросы ресурсосбережения в системе обработки почвы при их возделывании на орошаемых землях, элементы технологии возделывания культур на песчаных землях, а также энергетическая и экономическая эффективность новых сортов и технологий возделывания.
Цель исследований – научно обосновать агротехнические приемы повышения урожаев полевых (риса, сои, подсолнечника) и овощных культур (томата и перца сладкого) для получения высококачественных урожаев, а также разработка режимов орошения и элементов технологии выращивания сельскохозяйственных культур на орошаемых и песчаных землях.
Для достижения цели решались следующие задачи:
- разработать ресурсосберегающую безгербицидную технологию воз
делывания интенсивных сортов риса;
- изучить влияние агротехнических приемов (норм высева, густоты по
севов, способов основной обработки почвы, способов и режимов орошения)
и подобрать перспективные сорта сельскохозяйственных культур, обеспечи
вающие получение высокого экологически чистого урожая;
разработать технологию возделывания овощных культур для малопродуктивных песчаных земель Терско-Кумской полупустыни;
дать энергетическую и экономическую оценку изучаемых элементов технологии возделывания полевых и овощных культур.
Научная новизна. На основании проведенных исследований впервые разработана технология возделывания риса, позволяющая в конкретных поч-венно-климатических условиях получить 5…6 т/га зерна без применения гербицидов при снижении нормы высева семян на 25%. Впервые для условий Западного Прикаспия определены перспективные сорта сои и разработаны параметры капельного орошения, обеспечивающие получение 3,5…3,7 т/га семян сои. Дана сравнительная оценка способов основной обработки почвы в условиях орошения при возделывании томатов и сладкого перца, и впервые установлены режимы капельного орошения, позволяющие получить соответственно 80…86 и 66…70 т/га экологически чистой продукции. Впервые для подсолнечника доказана возможность получения на капельном орошении урожайности на уровне 5,8 т/га семян при поддержании не ниже 80% НВ дифференцированного по глубине активного слоя 0,4 и 0,8 м и густоте посева 60 тыс. шт./га. Разработана, на основе оптимизации условий произрастания, ресурсосберегающая технология возделывания сладкого перца при комбинированном орошении, обеспечивающая повышение урожайности на 16% и инновационные технологии освоения малопродуктивных песчаных земель при капельном орошении.
Теоретическая и практическая значимость. На основании анализа многолетнего материала исследований:
теоретически обоснована и практически доказана эффективность технологии, позволяющей выращивать интенсивные сорта риса без применения гербицидов, путем перехода на постоянное затопление и обеспечивающей получение 5…6 т/га риса при экономии 25% посевного материала и средств защиты растений;
на основе установленных изменений метеоусловий в вегетационных периодах сортов риса и сои, подобраны наиболее адаптированные и урожайные сорта, способные давать при орошении гарантированные урожаи высокого качества;
- теоретически обоснована и экспериментально доказана эффектив
ность применения на орошаемых землях основной отвальной обработки поч
вы, обеспечивающей оптимизацию агрофизических и фитосанитарных пока
зателей плодородия;
в условиях усиливающейся аридизации климата теоретически обоснована и научно доказана эффективность применения комбинированного орошения (капельное орошение + мелкодисперсное дождевание) при возделывании сладкого перца;
разработана теоретическая основа и элементы технологии для освоения малопродуктивных песчаных земель при возделывании сельскохозяйственных культур на базе капельного орошения.
Результаты исследований применяются в лекционных материалах учебного процесса по направлениям «Агрономия», «Садоводство» и «Приро-дообустройство и водопользование», а также частично вошли в учебно-методические пособия, используемые при подготовке бакалавров, магистров и преподавателей-исследователей.
Методология и методы исследований. При постановке и поведении полевых, вегетационных и лабораторных опытов использовались системные подходы и современные методы исследований. Все необходимые наблюдения, учеты и анализы проводились по общепринятым методикам.
Основные положения, выносимые на защиту:
безгербицидная технология выращивания интенсивных сортов риса;
обоснование оптимальной нормы высева семян риса;
сроки распашки пласта люцерны в рисовом севообороте;
закономерности формирования урожая и качества сельскохозяйственных культур на фоне различных режимов капельного орошения;
технология комбинированного орошения сладкого перца;
способ основной обработки почвы под овощные культуры;
элементы технологии возделывания сельскохозяйственных культур на малопродуктивных песчаных землях.
Степень достоверности результатов исследований подтверждается:
экспериментальными многолетними исследованиями, выполненными на современном методическом уровне с использованием современных приборов;
статистической обработкой результатов исследований;
результатами внедрения разработанных технологий возделывания полевых культур в ОПХ «Путь Ленина» и ГУП «Мелиоратор» Кизлярского района, СПК «Согратль» и КФХ «Шамгода» Гунибского района, ГУП «Ута-мышский», ГУП «Каякентский» и ГУП «Чкаловский» Каякентского района, МУСхП «Таловка» Тарумовского района на общей площади 117,5 га.
Апробация результатов. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях различного уровня: международных - Ставрополь, 2002; Воронеж, 2003; Волгоград, 2003, 2005, 2008, 2009, 2011, 2013, 2015; Махачкала, 2006, 2010, 2012, 2015; Орел, 2008; Москва, 2009, 2013; Уфа, 2013; Рязань, 2015; межрегиональных и Всероссийских - Махачкала, 2002, 2007, 2009, 2012, 2013, 2014; Коломна, 2007; региональных - Майкоп, 2002, Махачкала 2007, 2013, а так же на отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и докторантов Дагестанского ГАУ в 2001…2015 гг.
Разработаны 2 инновационных проекта «Производство экологически чистой продукции в ЛПХ и КФХ на малопродуктивных песчаных землях» и «Инновационная технология возделывания овощных культур при комбинированном орошении», которые на XIV Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2012) были отмечены дипломами и золотыми медалями.
Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликованы 1 монография, 79 печатных работ, в том числе 28 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 2 –в базе данных Scopus (VOS).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена в 2-х томах: в 1 томе изложен основной текст диссертации на 450 страницах компьютерного текста, включает 128 таблиц и 63 рисунка. Состоит из введения, 6 глав, заключения, рекомендаций производству и перспективы дальнейшей разработки темы, списка использованной литературы, который включает 501 наименование и списка иллюстративного материала; во 2 томе – «Приложения», материал, дополняющий основной текст диссертации на 117 с.
Личный вклад автора заключался в планировании экспериментов, осуществлении постановки целей и задач, сборе исходных данных, закладке полевых опытов, проведении полевых и лабораторных учетов, анализов и наблюдений, обобщении и научном обосновании полученных результатов, подготовке диссертации, выводов и рекомендаций производству. Доля личного участия в выполнении работы и написании статей около 85%.
Автор выражает благодарность сотрудникам и аспирантам кафедры земледелия, почвоведения и мелиорации, а также коллегам ФГБОУ ВО Дагестанский ГАУ за оказанную помощь, консультации и советы при проведении исследований и подготовке диссертации.
Проблемы освоения песчаных земель
Значение обработки почвы в интенсивном земледелии определяется, прежде всего, тем, насколько успешно с ее помощью решаются основные задачи механического воздействия на почву, то есть создание оптимальных условий для роста и развития возделываемой культуры. На ее проведение затрачивается около 40% энергетических и 25% трудовых ресурсов, используемых для выращивания урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому совершенствование технологий обработки почвы под отдельные культуры при сохранении экологической устойчивости агроландшафта - одна из важных проблем современного земледелия. Многочисленными исследованиями доказана эффективность ресурсосберегающих технологий обработки почвы в неорошаемых условиях, а в условиях орошаемого земледелия таких исследований мало и они очень противоречивы [148, 167, 185, 318, 347, 353, 472].
Рис - одна из ведущих культур орошаемого земледелия, которая способна произрастать и давать высокие урожаи на малоплодородных заболоченных и засоленных почвах не пригодных для возделывания других культур. Одной из главных причин невысоких урожаев риса, на участках засоренных болотными сорняками, следует считать отсутствие научно-обоснованной системы обработки почвы под эту культуру, которая способствовала бы уничтожению сорной растительности.
Обработка почвы под рис должна обеспечить уничтожение сорняков и их зачатков, оптимальное рыхление почвы, равномерное распределение удобрений, создание благоприятных условий для заделки семян и их прорастание и тщательное выравнивание поверхности поля, обеспечивающее его равномерное затопление.
Лучшими предшественниками для риса являются: пласт многолетних трав, агромелиоративное поле и пары, занятые бобовыми культурами, являющимися отличными предшественниками риса в севообороте.
Обработка почвы под рис должна быть дифференцирована в зависимости от предшественника, степени засоренности поля, вида сорняков и других условий. Обработка почвы после многолетних трав может выполняться осенью, так и весной перед посевом риса, но этот вопрос требует дальнейшего изучения. Одновременно, с весомым значением люцерны как кормовой культуры, она и благотворно влияет на улучшение таких свойств почвы рисового поля, как структура, плотность и пористость. Люцерна, участвуя в рисовом севообороте, осуществляет важнейшую почвенно-мелиорирующую функцию биологического дренажа, устраняя и повышение содержания минеральных солей в почве, и заболачивание орошаемых земель.
По обыкновению почвы полей, занятых рисом, обладают тяжелым гранулометрическим составом и размещаются в пониженных зонах ландшафта с невысоким уровнем залегания грунтовых вод. Наиболее существенным требованием, обусловливающим возделывание люцерны на рисовых полях, представляется величина степени залегания грунтовых вод. Посевы люцерны на рисовых полях дают более высокую продуктивность, чем на суходольных площадях. Люцерна пронизывает одно-, полутораметровую толщу почвы корнями, обогащает ее органическим веществом, улучшая физические вещества и содействуя таким образом аккумулированию питательных веществ.
Корни люцерны находятся преимущественно в верхнем горизонте почвы, направляясь также и вглубь. С позиции агрономии ценнее, когда в верхних горизонтах почвы сосредоточено большое количество корневой массы. Такие горизонты будут лучше окультурены, обладая лучшими физическими свойствами и с большим запасом элементов минерального питания растений. Процесс разложения органических веществ в почве ведет к образованию гуминовых веществ, содержание которых определяет основное специфическое свойство почвы - плодородие [138].
Продуктивность многолетних трав в рисовом севообороте значительно возрастает, если их не распахивать осенью к концу второго года, а оставлять на третий год и распахивать весной после снятия первого укоса.
По данным И.С. Жовтонога [166], при возделывании риса после люцерны заметно повышалась его урожайность. На поля, находящиеся под люцерной и имеющие значительную площадь, меньшее влияние оказывает подтопление со стороны полей, занятых рисом. Под люцерной уровень грунтовых вод понизился, ее корневая система, по причине лучшего воздушного режима почвы, способна проникать глубже. Глубина залегания грунтовых вод в межвегетационный период под люцерной второго года жизни находится на уровне 1,5... 1,7 м вместо 0,5... 1,0 м. Объем продукции риса после люцерны однолетнего использования с весенней разделкой пласта оказался выше на 30...35%, чем после мелиоративного поля. Наравне с этим новые севообороты, отличающиеся от существующих тем, что рис и люцерну размещают на больших площадях, позволяют увеличить площадь под культурой риса на 5...7%.
Как отмечают авторы, осеннюю разделку пласта люцерновых полей под сев риса с глубокой разделкой семян проводят в октябре-ноябре. Весенняя разделка пласта тяжелыми дисковыми боронами под обычный сев риса более эффективна, так как при этом отрастающая зеленая масса люцерны может быть использована на корм скоту и в качестве зеленого удобрения.
В складывающихся экономических условиях использование ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур является важнейшим методом повышения уровня рентабельности и устойчивости производства растениеводческой продукции. Для повышения плодородия почвы и борьбы с поздними сорняками целесообразно использовать севообороты с возделыванием культур на зеленое удобрение, к которым можно отнести и люцерну. Одним из элементов таких технологий является сидерация полей вместо применения минеральных удобрений и навоза. Более продолжительное использование люцерны в севооборотах оказывает благоприятное влияние на плодородие почвы, связанное, как правило, с накоплением большего количества органической массы. Так, по результатам исследований Г.Н. Гасанова [105], в первый год люцерна накапливает 5,93 т/га такой массы, во второй год - 12,0, в третий - 14,7 и в четвертый год - 16,5 т/га, что на 37,3% превышает массу органических остатков по сравнению с двухлетней.
Климатическая характеристика районов исследований
В Дагестане процессами опустынивания охвачено более 2,5 млн. га сельскохозяйственных и лесных угодий, из них дефляцией (ветровая эрозия) охвачены 1,45 млн. га. Особенно напряженная ситуация складывается в Терско-Кумской подпровинции, расположенной в Северном Дагестане. Материалы съемок из космоса показывают, что с соседней с Дагестаном Калмыкии продолжается движение песков в сторону Южно-Сухокумска и Терекли-Мектеба. Площади развеваемых и слабозакрепленных песков и песчаных почв составляет 450,1 тыс. га или 8,5% площади республики [44, 370]. В Но 83 гайском районе и Кизлярских пастбищах (1,52 млн. га) 30% земель классифицируются как земли умеренного опустынивания, около 40% - подвержены сильному опустыниванию и 8% - очень сильному.
Этот земельный фонд практически не используется в сельском хозяйстве или имеет ограниченное использование. Земельный вопрос становится особенно острым в условиях рыночной экономики, поскольку почва, как природная экосистема и главное средство сельскохозяйственного производства, имеет особое значение для общества, а ввиду территориальной ограниченности роль ее в перспективе будет возрастать. В Дагестане только с 2000 года площадь пашни, приходящаяся на 1 жителя человека, уменьшилась с 0,20 до 0,17 га, что более чем в 4 раза меньше, чем в целом по Российской Федерации [44].
Пески Терско-Кумской полупустыни являются материковыми, образовавшимися из разрушения гранитов, известняков, сланцев и других пород Кавказского хребта, в связи с чем, эти пески относятся к полиминеральным и карбонатным. Содержание гумуса колеблется в пределах 0,2..1 ,,3% в зависимости степени наличия растительного покрова, а к низу содержание гумуса резко падает. Терско-Кумские пески по степени засоления и глубине залегания первого солевого горизонта слабо глубокосолончаковые, содержат 0,1. ..0,3% солей, засоление хлоридно-сульфатное [44].
В настоящее время эта зона отгонного животноводства, в меньшей степени используемая для сенокосов и практически неиспользуемая для возделывания сельскохозяйственных культур. Да и на пастбищах, занимающих около 80% сельхозугодий, пастбищное природопользование приобрело оазисный характер.
В то же время, опыт ряда зарубежных стран, стран СНГ [16, 210, 320, 443, 486] и некоторых регионов России [129, 285, 373, 382, 471] свидетельствует о том, что песчаные земли при правильном освоении и использовании могут способствовать развитию виноградарства, кормопроизводства, бахчеводства и других направлений земледелия, в том числе орошаемого. В частности, в условиях пустыни Арава (Израиль) внедрение систем капельного орошения позволяет снизить расход поливной воды в среднем на 50% и одновременно увеличить урожайность на 30...40%, при этом овощи выращиваются на насыпных (слоем 25...30 см) песках, так как естественные почвы сильно засолены [320].
Основной принцип освоения песков и песчаных почв - их комплексное использование с учетом зональных климатических условий и свойств песчаных образований конкретной территории [241]. Опыт комплексного освоения и использования песчаных земель в Калачевском районе Волгоградской области показал, что при посадке защитных лесополос, внесении органических и минеральных удобрений, посеве многолетних трав, продуктивность песчаных земель выросла в 2...3 раза, в т. ч. кормовых культур до 15...25 т/га, арбузов - до 10,5 т/га [489].
Необходимость комплексного подхода при освоении песчаных земель подтверждается данными, полученными на землях Быковского района Волгоградской области, где продуктивность 1 га не превышает 700...800 корм. ед. [349]. Связано это с выдуванием и засеканием посевов из-за большого расстояния между полосами (800... 900 м), большим межполивным периодом - 20 суток и более, нерегулярным применением минеральных удобрений и отсутствием органических.
Необходимость комплексности при освоении песков подтверждают результаты, полученные в колхозе «Россия» Волгоградской области [490]. Комплексность заключается: в облесении песков лесополосами, расположенными через 200 м поперек господствующих ветров; отказе от основной обработки почвы за счет плоскорезов, дисковых орудий; подборе кормовых культур для песчаных земель; внесении не менее 200 т/га органических удобрений и 100 кг д. в. минеральных удобрений.
Необходимость повышения плодородия песчаных земель доказана работами, проведенными Украинским НИИОЗ [22], рекомендующим вносить послойно до 500 т/га торфа и сопровождать возделывание многолетних трав поливами нормами 100...200 м /га с интервалом 3...4 дня.
Повышение плодородия песчаных почв и усиление их водоудержива-ющей способности изучалось на посевах люцерны и овса в Прикопетдагском оазисе Туркменской ССР [106]. Выявлено, что внесение 40 т/га навоза, 200 т/га глины и N50P80K40 обеспечивает получение 55...60 т/га зеленой массы люцерны и 20...22 т/га зеленой массы овса. Такая урожайность обеспечивается предполивным порогом на уровне 70...80% НВ, нормами 250...300 м3/га, оросительной нормой 8100 м3/га и продолжительность межполивного периода при дождевании 5... 6 суток.
Для сохранения плодородия песчаных почв северной низменности Германии необходимо применение бесплужной консервирующей обработки почвы и внесение каждые 2 года по 20 т/га навоза совместно с минеральными удобрениями или соломы в том же количестве [485].
Ученые Украинского НИИ земледелия считают, что в комплексе агро-мероприятий по окультуриванию песчаных почв, прежде всего, необходимо повысить их водоудерживающую способность [276]. Для этого необходимо создать в 45...50 см слое песка слабоводопроницаемую для воды прослойку из навоза, или торфа, или соломы, цеолита и их сочетаний. Внесение 160 т/га навоза, или 80 т навоза и 80 т торфа, или 80 т навоза и по 30 т соломы и цеолита позволяют получить 17... 18 т/га картофеля.
Урожайность и качество томатов и сладкого перца в зависимости от способа обработки почвы и режима орошения
Замена отвальной обработки почвы безотвальной обработкой приводит к снижению урожайности томатов на всех уровнях предполивной влажности почвы. Но если при поливах нормами 225 м7га (70% НВ) снижение урожайности является недостоверным, то при предполивном пороге 80 и 90% НВ урожайность снижается существенно - на 6,2 и 6,9 т/га соответственно. При этом эффективность отвальной обработки наиболее сильно проявляется при избыточном режиме орошения - 90% НВ.
Таким образом, получение урожаев томатов на уровне 86 т/га обеспечивается режимом орошения 80% НВ на фоне отвальной обработки почвы, а для получения 80 т/га плодов томатов можно применять безотвальную обработку на 0,25...0,27 м и гербицид Трефлан в системе предпосевной обработки почвы 24% концентрата эмульсии из расчета 5 л/га.
Анализ структуры урожая томатов показал, что основное различие в урожайности по вариантам опыта связано в большей степени с изменением средней массы плода томата и в меньшей степени от их количества на кусте (таблица 3.2.12). В среднем за годы исследований, изреженность посадок колебалась в зависимости от вариантов опыта в пределах 4,9...6,5% и определенной зако 158 номерности по вариантам опыта отмечено не было, поэтому урожай с 1 куста томатов находился в прямо пропорциональной зависимости от общей урожайности культуры.
В результате математической обработки данных опыта выявлено, что изменение предполивных порогов оказало наибольшее влияние на среднюю массу плодов томатов, которая возрастала с увеличением предполивного порога с 70 до 90% НВ как при отвальной обработке почвы, так и при безотвальной. При переходе от умеренного режима орошения к оптимальному (80% НВ) средняя масса плода томата возрастает на 26,1... 31,4%, при этом в большей степени при безотвальной обработке почвы, хотя разница недостоверна. Переход к избыточному режиму орошения (90% НВ) способствует некоторому росту средней массы на 2,6... 5,5 г.
Способ основной обработки почвы не повлиял на среднюю массу плодов томатов, но повлиял на количество плодов с 1 куста. Так, применение безотвальной обработки почвы при предполивных порогах 80 и 90% НВ снизило количество плодов с 1 куста в среднем на 10,8% и статистическая обработка данных подтвердила достоверность различий. Переход к избыточному режиму орошения также отрицательно сказался на количестве плодов с 1 куста, которое уменьшилось на 11,1... 12,8% при обоих способах основной обработки почвы.
Таким образом, увеличение предполивного порога влажности с 70 до 90% НВ способствует увеличению средней массы плодов томатов, но наибольшее количество плодов с 1 куста и урожай с 1 куста получен при оптимальном режиме орошения (80% НВ) на фоне отвальной обработки почвы. Применение безотвальной обработки почвы и переход к избыточному режиму орошения снижает количество плодов и урожай с 1 куста томатов.
Способы основной обработки и уровень влагообеспеченности почвы также оказывают влияние и на хозяйственно ценные признаки плодов томатов (таблица 3.2.13).
Хозяйственно-ценные признаки плодов томатов в зависимости от условий выращивания (в среднем за 2010.. .2013 гг.) Способ основной обработкипочвы Предпо-ливнойпорогвлажн.почвы,%НВ Урожайность, т/га Товарная урожайность, т/га Треснувших плодов,% Больных плодов,% всего зрелых товарных плодов зеленыхтоварныхплодов Важным фактором, определяющим выбор того или иного сочетания регулируемых факторов, является выход товарной продукции. В наших исследованиях с ростом влагообеспеченности растений снижается величина то 160 варной продукции с 90,8% при 70% НВ до 89,2% при 90% НВ, но в тоже время возрастает доля зеленых товарных плодов с 7,2% при умеренном увлажнении до 8,4% при избыточном увлажнении. На наш взгляд это связано с повышенным водным режимом активного слоя почвы, удлинением фазы плодоношения, что привело также к незначительному росту процента треснувших и больных плодов.
Замена отвальной основной обработки почвы на безотвальную обработку привела к некоторому росту товарной продукции и снижению количества зеленых товарных плодов, а также треснувших и больных плодов.
Результаты качественного анализа плодов томатов показали, что существенных отличий в качественных показателях в зависимости от способа основной обработки почвы не отмечено, хотя есть тенденция увеличения содержания нитратов. В большей степени на качество плодов оказывают условия влагообеспеченности, с улучшением которых наблюдается тенденция в росте сухого вещества и отмечается уменьшение содержания сахаров, нитратов и витамина С (таблица 3.2.14, рисунок 3.2.10).
Эффективность любого изучаемого приема определяется его влиянием на урожайность культуры и качество сельскохозяйственной продукции. Наибольшее влияние на урожайность сладкого перца оказывают способы основной обработки почвы. В среднем, урожайность перца при отвальной обработке почвы составляет 59,4 т/га, что на 19,7% выше, чем при безотвальной обработке почвы. Применение дисковой обработки приводит к еще большему снижению продуктивности перца, так как урожайность снижается на 29,1%. Такое снижение урожайности объясняется как худшими показателями фотосинтетической деятельности культуры, так и повышенной засоренностью посадок.
Не меньшее влияние на урожайность перца оказывают уровни предпо-ливной влажности почвы. Снижение предполивного порога до 60% НВ приводит падению урожайности при всех способах основной обработки почвы. Наибольшее снижение урожайности отмечено при дисковой обработке 16,8%, а наименьшее при безотвальной - 11,1%. В то же время, при поддержании предполивного порога 60% НВ применение отвальной обработки способствует росту продуктивности культуры на 8,6 и 14,8 т/га по сравнению с ресурсосберегающими способами обработки. Это увеличение достигается более высокими уровнями получаемого урожая по всем сборам сладкого перца (рисунок 3.2.11).
Повышение предполивного порога до 80% НВ приводит к получению максимального урожая при всех способах обработки, но наиболее значимо при отвальной обработке почвы, где получена максимальная урожайность в опыте - 70,0 т/га, что на 29,4% выше, чем на контрольном варианте (рисунок 3.2.13). Эффективность перехода на оптимальный уровень предполивной влажности почвы проявляется и при безотвальной обработке почвы, где прибавка урожая составила 28,5%, и при дисковой обработке - 26,4%. В тоже время из рисунка 3.2.12 видно, что между вариантами 80 и 90% НВ разницы в урожайности по сборам практически нет и это подтверждается математической обработкой данных (приложение 28).
Оптимальная густота посевов сельскохозяйственных культур
Почвы рисового поля систематически пополняются свежим органическим веществом за счет пожнивных и корневых остатков культур рисового севооборота и внесения органических удобрений. Эти удобрения обеспечивают повышение биологической активности почвы, увеличивают мобилизацию доступных рису форм элементов питания, улучшают агрегатный состав и водно-физические свойства почвы и создают благоприятные для питания риса окислительно-восстановительные условия в почвенной среде. Свежее органическое вещество, заделываемое в почву рисового поля, играет важную роль как источник энергии для жизнедеятельности полезной микрофлоры, улучшает физические и физико-химические процессы в почве и служит материалом для образования ценных гумусовых веществ [213].
Для обогащения почвы органическим веществом используют и зеленые удобрения - сидераты. Запахивать зеленую массу сидератов, богатую азотом, нужно как можно ближе ко времени посева риса (за 5..1 10 дней до посева). При большом разрыве во времени между запашкой сидерата и посевом риса может произойти преждевременная минерализация содержащегося в нем азота с накоплением в почве нитратов, теряемых после затопления поля.
В этой связи нас интересовала динамика основных элементов питания в зависимости от срока распахивания пласта люцерны разных лет жизни. Нами установлено, что независимо от варианта опыта, после затопления чека водой содержание нитратного азота в слое почвы 0... 0,2 м уменьшалось и в начале кущения обнаруживалось только в виде «следов» (таблица 4.1.1).
После сбрасывания воды с чеков и уборки урожая риса нитраты вновь появлялись в этом слое почвы, что связано с улучшением условий аэрации и восстановлением процесса нитрификации.
По динамике содержания аммиачного азота в почве наблюдалась совсем иная картина. Так, перед посевом риса в варианте после вспашки люцерны 3 укоса 3 года содержалось: нитратного азота 25,0, а аммиачного азота 15,4 мг/кг почвы; при запашке измельченной зеленой массы люцерны 3 укоса осенью эти показатели составили 26,4 и 17,0 мг/кг почвы, т.е. они были выше на 1,4 и 1,6 мг/кг почвы соответственно. В вариантах с весновспашкой после люцерны 1 укоса 4 года и запашке измельченной зеленой массы люцерны 1 укоса эти показатели были еще выше.
Следует отметить, что в начале кущения риса содержание нитратного азота в слое почвы 0... 0,2 м практически сводилось к нулю, а в почве под рисом содержалась только аммиачная форма азота. При этом наибольшее количество аммиачного азота содержалось при весенних обработках почвы, а максимальное (38,7 мг/кг почвы) при сидерации.
К уборке за счет поглощения растениями содержание аммиачного азота в пахотном слое снижается, но более высоким остается при весенних обработках почвы. Наряду с этим, за счет восстановления процессов нитрификации резко возрастает содержание нитратного азота, которого становится больше чем аммиачного на 15,6.. .24,5 мг/кг почвы.
Наиболее высокие показатели подвижного фосфора 38,4 и 39,4 мг/кг почвы и обменного калия 460 и 490 мг/кг почвы также были отмечены при запашке измельченной зеленой массы люцерны осенью и весной, т.е. во втором и четвертом вариантах опыта и, несмотря на значительное поглощение их посевами риса, максимальные показатели (39,1 и 490 мг/кг почвы) содержания этих элементов были отмечены в начале фазы кущения.
В растениеводстве урожайность зерновых культур определяется числом продуктивных побегов на единице площади. Изучаемые сроки распашки пласта люцерны оказали существенное влияние на полевую всхожесть семян и густоту стояния растений (таблица 4.1.2). Так, в среднем за 2005...2007 гг. полевая всхожесть семян в варианте, где вспашка проводилась после уборки люцерны 3 укоса осенью, составила 35,4%, при запашке измельченной зеленой массы 3 укоса осенью она составила 36,2%, или на 0,8% выше.
Таблица 4.1.2 - Влияние сроков распашки пласта люцерны на полевую всхожесть семян и густоту стояния растений (в среднем за 2005... 2007 гг.) Варианты Полеваявсхожестьсемян, % Количество растений, шт./м2 Количество продуктивных стеблей, шт./м2 1. Осенняя вспашка после уборки 3 укоса люцерны 3 года, контроль 35,4 177 304 2. Осенняя сидерация измельченнойзеленой массы люцерны3 укоса 3 года 36,2 181 345 3. Весновспашка после 1 укоса люцерны 4 года 35,8 179 322 4. Весенняя сидерация измельченнойзеленой массы люцерны1 укоса 4 года 37,5 187 394 При проведении вспашки после уборки люцерны 1 укоса четвертого года весной, полевая всхожесть семян составила 35,8%, а при запашке измельченной зеленой массы 1 укоса четвертого года весной она была наибольшей и составила 37,5%. Максимальное количество растений - 187 шт./м2 также отмечено при весенней сидерации измельченной зеленой массы люцерны 1 укоса 4 года.
Следует отметить, что часть растений риса за период вегетации погибает в результате повреждения вредителями, болезнями и частыми ветрами. В наших исследованиях количество растений от фазы кущения до молочно-восковой спелости зерна уменьшилось, в среднем на 14,5... 15,4%.
На увеличение полевой всхожести семян и количества растений на единицу площади при весенней запашке, по-видимому, повлияло сравнительно высокое содержание основных питательных веществ в почве в этом варианте (таблица 4.1.1).
Рост растений и их продуктивность - результат, прежде всего, фотосинтетической деятельности. Важным резервом повышения фотосинтетической продуктивности является оптимизация архитектоники растения, обеспечивающая лучшую освещенность листьев разных ярусов и снижающая конкуренцию растений. Это имеет большое значение, так как рост отдельных растений в посевах в значительной степени ограничен конкуренцией за солнечный свет. Одним из основных показателей, характеризующих фотосинтетическую деятельность растений, является площадь листовой поверхности, от размеров которой зависят коэффициенты поглощения падающей на посев энергии солнечной радиации [175].
Наши исследования показали, что, несмотря на отсутствие существенной разницы в наступлении отдельных фаз развития растений и продолжительности вегетационного периода, изучаемые сроки распашки пласта люцерны (осень и весна) оказали существенное влияние на формирование площади листовой поверхности, фотосинтетического потенциала (ФП) посевов и чистой продуктивности фотосинтеза (рисунок 4.1.1).
Так, площадь листовой поверхности в фазе кущения в первом варианте составила 9,8 тыс. м7га, во втором, третьем и четвертом вариантах она была выше соответственно на 0,8; 0,4 и 1,4 тыс. м7га. Максимальные значения площади листовой поверхности были отмечены в фазе цветения во втором и четвертом вариантах, где эти показатели составили 36,2 и 37,2 тыс.м2/га, к фазе восковой спелости зерна площадь листовой поверхности закономерно снижалась (таблица 4.1.3).