Влияние водного режима и густоты стояния на продуктивность сафлора красильного на светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

19

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Влияние водного режима и густоты стояния на продуктивность сафлора красильного на светло-каштановых почвах саратовского Заволжья

06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Полушкин Петр Владимирович

Саратов 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Кубанцев Александр Петрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Проездов Петр Николаевич,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Морковин Валерий Тимофеевич

Ведущая организация - Ершовская опытная станция орошаемого земледелия им. Н.М. Тулайкова.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В зоне недостаточного увлажнения, в которую входит Саратовское Заволжье, продуктивность растениеводства во многом зависит от водообеспеченности периода вегетации сельскохозяйственных культур. Оптимальное количество осадков для развития основных сельскохозяйственных культур выпадает не чаще чем один раз в течение трех лет. Низкие и неустойчивые урожаи масличных культур (подсолнечника и горчицы) не создают стимула для их широкого возделывания на Юго-Востоке Саратовского Заволжья. В связи с этим валовой сбор маслосемян падает до низких показателей, что создает дефицит растительного масла в регионе.

Засухоустойчивая масличная культура сафлор отличается потенциальной продуктивностью, которая при правильной агротехнике и орошении должна обеспечить высокие и устойчивые урожаи маслосемян в любых погодных условиях. Одной из причин, сдерживающих выращивание сафлора в Саратовском Заволжье, является недостаточная разработка элементов технологии его возделывания, как в богарных условиях, так и при орошении.

Потенциальные возможности сафлора велики, но реализовать их можно только на фоне орошения, заданной густоте стояния, что позволит увеличить урожайность маслосемян в 2,0-2,5 раза.

На современном кризисном этапе при недостатке материальных ресурсов правильное сочетание режима орошения и густоты стояния растений обеспечит не только рост урожайности, но и значительную экономию материальных и водных ресурсов на единицу продукции. Таким образом, при повышении продуктивности сафлора на орошаемых землях необходимо предусмотреть экологически безопасный режим орошения.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований заключалась в разработке научно обоснованных ресурсосберегающих элементов технологии возделывания сафлора как в богарных условиях, так и при орошении на светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья, обеспечивающей получение стабильных урожаев маслосемян, экономию сырьевых и водных ресурсов.

В соответствии с поставленной целью в исследованиях решались следующие задачи:

· выяснить закономерность формирования урожайности сафлора в зависимости от водного режима почвы;

· выявить влияние орошения на водопотребление сафлора;

· установить оптимальную густоту стояния растений при орошении и в богарных условиях;

· изучить влияние орошения на развитие корневой системы сафлора;

· рассчитать экономическую эффективность возделывания сафлора на богаре и при орошении;

· провести биоэнергетическую оценку элементов технологии возделывания сафлора при орошении.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях многофакторного опыта для условий Саратовского Заволжья определен наиболее рациональный режим орошения. Установлено влияние различной густоты стояния растений сафлора на урожайность и показатели продуктивности.

Выявлен наиболее энергетически выгодный режим орошения и густота стояния.

Практическая значимость. Разработаны элементы ресурсосберегающей технологии возделывания сафлора при орошении на светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья позволяющие эффективно использовать воду (расход оросительной воды - 942 мі/т семян), повысить урожайность до 1,9 т/га, качество маслосемян (повышение масличности семян до 41,8 %) и окупаемость затрат.

Реализация результатов исследований.

Результаты исследований внедрены в К(Ф)Х «Мария» Дергачевского района Саратовской области на площади 50 га. Экономический эффект от внедренного мероприятия по показателю уровня рентабельности составил 85,5 % а условно чистого дохода 4240 руб./га.

Апробация работы.

Материалы исследований были включены в тематический план НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2004-2006 гг., доложены на конференции молодых ученых СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов 2004 г.) и на всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения» (Саратов 2005-2006 гг.).

На основании исследований разработаны рекомендации крестьянским (фермерским) хозяйствам Саратовской области по выращиванию сафлора при орошении и на богаре.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 научных работы в т.ч в реферируемом журнале.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Наиболее рациональный режим орошения на светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья.

2. Оптимальная густота стояния растений при орошении и в богарных условиях на светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья.

3. Особенности влияния орошения и густоты стояния на водопотребление и продуктивность растений.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, изложена на 177 страницах машинописного текста, включает в себя 43 таблицы, 25 рисунков и 18 приложений. В списке литературы 151 источник, в том числе 37 на иностранных языках.

Содержание работы

Условия, и методика проведения исследований. Исследования проводились в 2003-2006 гг. Изучали сорт сафлора Ташкентский 51 в К(Ф)Х «Мария» Дергачевского района Саратовской области. Почвы опытного участка - светло-каштановые, тяжелосуглинистые. Валовое содержание гумуса - 1,5-2,0 %, обеспеченность азотом и фосфором - низкая, калием - высокая. Водно-физические свойства почвы характеризуются высокой плотностью - 1,54 г/смі, средним запасом продуктивной влаги - 2240 мі/га (75 % НВ). Наименьшая влагоемкость - 19,4 % а запас влаги при НВ составляют - 2987 мі/га.

Климатические условия района характеризуются резкой континентальностью. За год выпадает 330 мм осадков, из них 60-70 % - в послеуборочный и осенне-зимний периоды, когда они не требуются культуре (за исключением осеннего посева). Погодные условия в годы проведения опытов (2004-2006 гг.) существенно отличались от среднемноголетних данных. Благоприятным был 2005 г. ГТК за период вегетации составил - 0,75, к числу засушливых относились 2004 и 2006 гг., ГТК составил соответственно 0,53 и 0,67.

Схема опыта включала в себя 12 вариантов. Повторность опытов - трехкратная, посевная площадь делянки - 432 мІ, а учетная - 224 мІ. Поливы проводились дождевальной машиной «Волжанка».

При оценке водного режима почвы изучали два режима орошения: 70-75 и 60-65 % НВ с поддержанием влажности метрового слоя почвы только вегетационными поливами, в богарных условиях изучали подзимний посев на фоне различной густоты стояния растений 150 тыс./га, 220 и 445 тыс./га. Контрольный вариант состоял из весеннего посева без орошения. Заданная густота растений к моменту уборки формировалась нормой высева с поправкой на всхожесть семян и сохранность растений. Фактическая норма высева при 92 % всхожести и 95 % сохранности растений в среднем за три года составила 22,3 кг/га при густоте стояния 445 тыс./га, 11,2 и 7,2 кг/га при 220 и 150 тыс/га.

В полевых опытах проводили комплекс учетов и наблюдений: за динамикой влажности почвы, суммарным водопотреблением, за ростом корневой системы, нарастанием воздушно-сухой биомассы, за фотосинтетической деятельностью растений, нарастанием корзинки в диаметре, ее озерненностью и пустозерностью, биологической, хозяйственной урожайностью и качеством маслосемян. Изучали солевой режим почвы, фитомелиоративную роль сафлора, а также определяли поливные и оросительные нормы.

Влажность почвы во всех вариантах определяли термовесовым методом по методике А.Н. Костякова. Фактическую поливную норму рассчитывали по разнице запасов почвенной влаги до и после полива. Количество подаваемой на поле воды учитывали с помощью дождемеров Ф.Ф. Давитая, которые расставляли через каждые 5 м захвата машины по ширине опытного участка в трехкратной повторности.

Суммарное водопотребление рассчитывали методом водного баланса по уравнению А.Н. Костякова и методике С.М. Алпатьева.

Наименьшую влагоемкость определяли методом заливки площадок. Биометрические измерения высоты растений, площади листьев, надземной массы, диаметра корзинки сафлора проводили по методике Б.А. Доспехова и А.А. Ничипоровича.

Учет веса корней определяли методом монолита (способ рамочной выемки Н.З. Станкова).

Проводили технологический анализ химического состава семян сафлора. Содержание масла определяли методом экстрагирования по Сосклету, солевой состав - методом водной вытяжки по С.В. Аринушкиной. Урожайность сафлора учитывали путем сплошной уборки делянок.

Экономическую эффективность возделывания сафлора определяли расчетно-нормативным методом по технологическим картам по методике К.Н. Шавва. Биоэнергетическая оценка режимов орошения проводилась по методикам В.В. Коринца и М.М. Севернова.

Режим орошения, динамика влажности почвы под сафлором. Для установления оптимальных условий влагообеспеченности в наших опытах изучали режимы орошения при поддержании нижнего порога влажности на уровне 60-65 и 70-75 % НВ при густоте стояния 150 тыс./га, 220, 445 тыс./га. Обеспечение запланированного уровня влажности почвы осуществлялось с помощью фактических поливных норм (табл. 1).

Таблица 1

Нормы и количество поливов при различных режимах орошения (2004-2006 гг.)

Количество поливов изменялось в зависимости от режима орошения. Больше их было при 70-75 % НВ, а также в засушливых 2004 и 2006 гг., меньше - в умеренно влажном 2005 г.

Изменение влажности светло-каштановых тяжелосуглинистых почв в течение вегетационного периода сафлора находилось в прямой зависимости от погодных условий и в первую очередь от количества атмосферных осадков, а также от принятого режима орошения.

Динамика влажности метрового слоя почвы в посевах сафлора по вариантам наиболее эффективного режима орошения (60-65 % НВ) представлена на рис.1.

Рис. 1. Динамика влажности почвы (60-65 % НВ)

Анализ полученных данных показывает, что влажность почвы во все годы исследований поддерживалась в пределах значений, установленных схемой опытов. Создаваемые за счет зимних и весенних осадков начальные запасы почвенной влаги в метровом слое почвы по годам исследований изменялись от 92 до 96 %, или от 2748 до 2867 мі/га. Наличие почвенной влаги, ее подвижность и доступность колебались в допустимых пределах, определенных схемой опыта на всех изучаемых режимах орошения.

Анализируя удельный вес составляющих водного баланса при различных режимах орошения сафлора, мы установили, что больше всего в общем водопотреблении расходовалась оросительная вода (51,16 %) при пороге влажности 70-75 % НВ, что связано с частыми поливами и потерями на физическое испарение с поверхности поля, и меньше всего (44,37 %) - на варианте 60-65 % НВ (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

19

Размещено на http://www.allbest.ru/

сафлор богар орошение

Расход атмосферных осадков в общем водопотреблении составил от 35,30 % при пороге влажности 60-65 % НВ и 39,13 % при подзимнем посеве.

Почвенная влага больше всего использовалась на варианте без орошения - 62,70 %, а меньше всего - с предполивным порогом влажности 70-75 % НВ - 14,51 %. Среднесуточное водопотребление достигало максимальной величины в период от образования корзинки до цветения.

Развитие корневой системы в зависимости от режимов орошения сафлора. Как показали наблюдения, режим орошения оказал значительное влияние на распределение корневой системы сафлора по горизонтам почвы. Вегетационные поливы способствовали проникновению корней до глубины 115-122 см при пороге влажности 70-75 % НВ и до 140-155 см при 60-65 % НВ. Накопление воздушно-сухой массы изменялось от 18,3 г на варианте 60-65 % НВ до 16,7 г при пороге влажности 70-75 % НВ. На варианте весеннего посева корни проникали до глубины 160 см, а при подзимнем посеве - до 176-180 см и накапливали воздушно сухой массы 8,4 и 9,2 г соответственно (табл. 2).

Таблица 2

Распределение корневой системы сафлора по горизонтам почвы за 2004-2006 гг.

Динамика накопления воздушно-сухой массы в зависимости от режима орошения и густоты стояния. Большая часть всего сухого вещества сафлором накапливается в период до цветения (табл. 3). В этот период за каждый день накапливается около 0,5 % всей воздушно надземной массы. В период от образования корзинки до начала цветения темпы накопления сильно возрастают - в 2,02,5 раза. От цветения и до созревания сухое вещество накапливается примерно с такой же интенсивностью.

Все орошаемые варианты в течение вегетации по накоплению сухого вещества значительно опережали контрольный вариант весеннего посева. Наибольшая вегетативная масса отмечалась на варианте с порогом влажности 60-65 % НВ при густоте 220 тыс./га - 4,41 т/га в фазу полной спелости. Снижение густоты стояния до 150 тыс./га и увеличение до 445 тыс./га сопровождались снижением нарастания надземной массы.

Таблица 3

Динамика накопления воздушно-сухой биомассы сафлора, т/га (2004-2006 гг.)

Эффективность водопотребления в зависимости от режима орошения и густоты стояния. Более экономно расходовалась влага на вариантах с вегетационными поливами, коэффициент водопотребления составил 2146 мі/т (табл.4).

Нами установлено, что в условиях орошения коэффициент водопотребления сафлора зависит от уровня урожайности, режимов орошения, густоты стояния растений и гидротермических условий года.

Таблица 4

Эффективность водопотребления при возделывании сафлора (2004-2006 гг.)

Наименьший коэффициент водопотребления получен по всем режимам орошения при густоте стояния растений 220 тыс./га - 2146-2288 мі/т семян. При густоте стояния 445 тыс./га сафлор менее экономно расходовал воду, а коэффициент водопотребления изменялся от 2821 мі/т при пороге влажности 60-65 % НВ до 2976 мі/т на варианте с предполивным порогом влажности 70-75 % НВ.

На неорошаемом варианте весеннего посева коэффициент водопотребления был наибольшим при густоте 445 тыс./га и составил 4286 мі/т, что превысило значение наиболее эффективного варианта (порог влажности 60-65 % НВ при густоте стояния 220 тыс.шт./га) на 2140 мі/т, т.е. на 200,3 %.

Урожайность сафлора и его качество. В засушливых условиях Юго-Востока Саратовской области основным фактором, влияющим на урожайность и продуктивность сафлора, является водный режим почвы. Создавая оптимальные условия увлажнения, можно управлять продуктивностью растений

В среднем за 2004-2006 гг. наибольшая урожайность маслосемян 1,84 т/га получена на варианте с поддержанием порога влажности на уровне 60-65 % НВ и густоте стояния растений 220 тыс./га (табл.5)

Таблица 5

Урожайность семян сафлора по вариантам опыта, т/га (в среднем за 2004-2006 гг.)

Снижение урожайности наблюдалось на варианте с предполивным порогом влажности почвы 70-75 % НВ, она составила 1,73 т/га. Увеличение густоты стояния до 445 тыс./га, как и ее снижение до 150 тыс./га, приводило к снижению урожайности.

Ценность полученного урожая определяется не только его величиной, но и масличностью семян и выходом масла с 1 га посева.

Из данных, приведенных в таблице 6, 7, видно, что сафлор на варианте с порогом влажности 60-65 % НВ и густотой стояния растений 220 тыс./га имел повышенные масличность семянок и выход масла с 1 га.

Таблица 6

Влияние влагообеспеченности растений сафлора на масличность семянок, % от воздушно-сухого вещества

Таблица 7

Влияние влагообеспеченности растений сафлора на сбор масла, т/га

Экономическая и биоэнергетическая оценка вариантов опыта. Расчет экономической эффективности порогов влажности и густоты стояния растений по прямому действию на урожайность сафлора показал, что наибольший экономический эффект получен на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ и густоте стояния растений 220 тыс./га (табл. 8).

На этом варианте было получено 4240 руб. условно чистого дохода при рентабельности 85,5 %. Затраты поливной воды на производство 1 т маслосемян - 942 мі, что является наименьшим в опыте.

Изменение режима орошения с 60-65 до 70-75 % НВ при густоте 220 тыс./га приводило к снижению условно чистого дохода на 520 руб./га и уровня рентабельности на 10 %.

Увеличение густоты стояния до 445 тыс./га при режиме орошения 60-65 % НВ обеспечило условно чистый доход 3220 руб./га при рентабельности 72,7 %; при снижении густоты стояния до 150 тыс./га условно чистый доход сократился на 1202 руб./га, а рентабельность - на 17,4 %.

Таблица 8

Экономическая эффективность выращивания сафлора в зависимости от варианта опыта (2004-2006 гг.)

При изменении режима орошения с 60-65 до 70-75 % НВ значительно изменились и экономические показатели. Так, на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ и густотой стояния 220 тыс./га выход семянок сафлора на 1 мі оросительной воды составил 1,06 кг, при 70-75 % НВ - 0,88 кг. Однако при снижении густоты стояния растений (150 тыс./га) на 1 мі оросительной воды при режиме орошения 60-65 % НВ было получено 0,87 кг, на варианте 70-75 % НВ - 0,73 кг. При густоте стояния растений сафлора 445 тыс./га выход семянок на 1 мі воды составил 0,81 кг при 60-65 % НВ и 0,64 кг - при 70-75 % НВ.

Биоэнергетическая оценка режимов орошения сафлора согласуется с экономической оценкой по густоте стояния и режимам орошения (табл. 9).

Таблица 9

Биоэнергетическая оценка вариантов опыта (2004-2006 гг.)

Наибольший эффект получен на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ и густоте стояния растений 220 тыс./га. Изменение режима орошения и густоты стояния приводило к снижению экономических и биоэнергетических показателей.

Выводы

1. Наибольшая урожайность семян сафлора получена при поддержании влажности в метровом слое почвы на уровне 60-65 % НВ в течение всего периода вегетации. Увеличение порога влажности до 70-75 % НВ способствовало снижению продуктивности культуры. Вариант подзимнего сева уступал по урожайности семян вариантам с вегетационными поливами, однако данный вариант превосходил контрольный вариант по всем показателям продуктивности. Нами установлено, что оптимальной в условиях орошения является густота 220 тыс. растений на 1 га. На этом варианте при пороге влажности 60-65 % НВ получено 1,84 т/га семян сафлора. Уменьшение густоты стояния до 150 тыс./га приводило к снижению урожайности на 0,34 т/га. Увеличение густоты стояния с 220 до 445 тыс./га также приводило к снижению урожайности на 0,44 т/га.

2. Для поддержания предполивной влажности почвы на уровне 60-65 % НВ во влажный 2005 г. требовалось провести 1 вегетационный полив. В засушливые 2004 и 2006 гг. количество поливов увеличивалось до 2. Повышение предполивного порога влажности до 70-75 % НВ сопровождалось увеличением количества поливов соответственно до 2-3. Обеспечение запланированного уровня влажности почвы с учетом характеристики водно-физических свойств достигалось применением расчетных поливных норм для каждого варианта режима орошения. Так, на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ применялась поливная норма 1040 мі/га, а на варианте 70-75 % НВ - 740 мі/га.

3. Рост корневой системы сафлора и ее распределение по горизонтам почвы тесно связаны с условиями произрастания. Нами установлено, что на варианте подзимнего сева проникновение корней в глубь почвы было максимальным - 172 см, однако по содержанию воздушно сухой массы данный вариант уступал вариантам с вегетационными поливами. Наибольшая воздушно-сухая масса корней 18,3 г отмечена на варианте с предполивным порогом 60-65 % НВ; глубина проникновения главного корня составила 151 см. Вариант 70-75 % НВ по накоплению воздушно-сухой массы занял промежуточное положение, однако проникновение главного корня на данном варианте было минимальным - 120 см.

4. Наиболее благоприятные условия для формирования фотосинтетического аппарата сафлора складывались на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ и густотой стояния 150 тыс./га. Формирование мощного ассимилирующего аппарата способствовало максимальному накоплению воздушно-сухой массы сафлора, которая составила 5,76 т/га..

5. Более эффективно влагу использовали посевы сафлора на варианте с предполивным порогом влажности 60-65 % НВ. Доля оросительной воды в структуре суммарного водопотребления посевов сафлора на указанном варианте в зависимости от обеспеченности года осадками изменялась от 30,73 % во влажный год до 51,95 % в засушливый, осадков - от 45,42 до 30,67 %, запасов почвенной влаги - от 23,85 до 17,38 %. На вариантах с вегетационными поливами в среднем за 2004-2006 гг. самое высокое суммарное водопотребление 3958 мі/га было на варианте с предполивным порогом влажности 70-75 % НВ.

6. Результаты наших исследований подтверждают фитомелиоративную роль сафлора, который уменьшает засоление почвы на 12,8-14,3 %.

7. Оптимизация водного режима и густоты стояния растений сафлора, обеспечивающая урожайность маслосемян на уровне 1,84 т/га экономически выгодна. Уровень рентабельности производства семян составил 85,5 %, а условно чистый доход 4,240 тыс. руб./га, что соответственно на 25,5 % и 1,990 тыс. руб./га выше, чем на контроле. Значительно ниже экономические показатели были при других режимах орошения и густоте стояния растений.

8. Наиболее эффективным с позиции накопления обменной энергии и коэффициента энергетической эффективности был режим орошения 60-65 % НВ с густотой стояния 220 тыс./га. На этом варианте коэффициент энергетической эффективности составил 2,64, накопление обменной энергии - 67,16 ГДж/га. На других режимах орошения энергетическая эффективность колебалась от 1,70 до 2,42, а накопление обменной энергии изменялось от 32,12 до 63,15 ГДж/га.

Предложения производству

1. При возделывании сафлора на орошаемых светло-каштановых почвах Саратовского Заволжья необходимо поддерживать предполивной порог влажности метрового слоя почвы на уровне 60-65 % НВ.

2. Для формирования оптимальной густоты стояния при орошении сафлора сорта Ташкентский 51, 220 тыс./га, необходимо высевать 11,2 кг/га при всхожести не менее 92 %.

3. В богарных условиях эффективен подзимний посев с густотой стояния растений 220 тыс./га. Формирование оптимальной густоты стояния в богарных условиях осуществляется так же как и в условиях орошения.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

1. Полушкин, П. В. Влияние густоты стояния и режима орошения на фенологию, урожайность и экономическую эффективность возделывания сафлора красильного / П. В. Полушкин // Новое в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. работ / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005. - С. 133-136.

2. Полушкин, П. В. Режим орошения и динамика влажности почвы под сафлором красильным / П. В. Полушкин // Экологические проблемы в АПК. сб. науч. работ / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С. 231-234.

3. Полушкин, П. В. Режим орошения и динамика влажности почвы под сафлором красильным в условиях Саратовского Заволжья / П. В. Полушкин // Вестник СГАУ. - 2006. - № 6. - С. 19-22.

4. Полушкин, П. В. Рекомендации по технологии выращивания сафлора на орошаемых землях Саратовского Заволжья / П. В. Полушкин, Л. А. Серова. - Саратов: Мустанг Плюс, 2006. - 14 с.

Размещено на Allbest.ru