Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Обоснование параметров ресурсосберегающих режимов орошения корнеплодов на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Мелихова Елена Валентиновна

Саратов - 2007

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Григоров Сергей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Щербаков Владимир Александрович

кандидат технических наук, доцент Столбушкин Владимир Александрович

Ведущая организация ГНУ Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время получают развитие высокотехнологичные ресурсосберегающие технологии орошения. К ним относится капельное орошение. При капельном орошении вода поступает непосредственно в корневую систему растений, обеспечивая оптимальное увлажнение только того объема почвы, где сосредоточено наибольшее количество корней растений. Капельное орошение для возделывания сельскохозяйственных культур во второй половине лета в условиях Юга России, когда величина осадков практически равна нулю и посадка культур в данных условиях экономически не оправдана, является альтернативным вариантом одного из путей рационального использования природных ресурсов. Возделывание корнеплодов при капельном режиме орошения в условиях при экстремальных климатических условиях Среднего Поволжья обеспечит сохранение плодородия, предотвратит иссушение почв агроландшафтов, создаст условия накопления азота в почве, продуктивность пашни значительно возрастет. Остается неизученным вопрос режима орошения столовых сортов свеклы при капельном орошении. Поэтому разработка режимов орошения столовых сортов свеклы является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Обоснование и разработка водосберегающих режимов при капельном орошении столовой свеклы на светло-каштановых почвах, за счет дифференциации глубины увлажняемого слоя при поливах в период вегетации свеклы при дождевании и капельном орошении, с различным уровнем минерального питания. Получать запланированные урожаи с рациональным использованием материальных и энергетических ресурсов. Учитывая водно-физические свойства почвы получить параметры контура увлажнения для столовой свеклы.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

-разработать математическую модель распространения контура увлажнения при капельном орошении;

-изучить зависимость поливной нормы с учётом контура увлажнения почвы при различных способах полива;

-изучить закономерности формирования урожая столовой свеклы в зависимости от глубины увлажнения активного слоя почвы и доз внесения минеральных удобрений, при дифференцированном режиме орошения;

-определить основные параметры контура увлажнения для расчета поливной нормы при капельном орошении;

-провести сравнительный анализ потребления воды растениями столовой свеклы при различных способах орошения и нормах полива во взаимосвязи водопотребления с уровнем формируемого урожая;

-дать экономическое и энергетическое обоснование эффективности технологии возделывания столовой свеклы при изучаемых водных и пищевых режимах.

Объект исследования- сорт столовой свеклы «Детройт неро» на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья.

Методика исследования. Исследования проводились в соответствии с требованиями общепринятых методик, стандартов и программ, разработанных РАСХН, ВНИИГиМ, ВНИИОЗ.

Результаты полевых исследований обрабатывались на ПЭВМ с применением методов математической статистики и моделирования по специально разработанным прграммам.

Научная новизна:

-разработан режим капельного орошения столовой свеклы, учитывающий биологические особенности растения по фазам на светло-каштановых почвах Водго-Донского междуречья;

-выявлены особенности технологии возделывания столовой свеклы при капельном орошении, обеспечивающей получение запрограммированного урожая в условиях Волгоградской области;

-разработана математическая модель распространения контура увлажнения при капельном орошении;

-выявлена зависимость поливной нормы от глубины увлажняемого слоя.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование дифференциации глубины увлажняемого слоя почвы с принятым оптимальным порогом влажности и испытанием различных доз минеральных удобрении для получения урожайности 30, 50 и 70 т/га..

2. Определение параметров контура увлажнения для различных поливных норм при капельном орошении.

3. Определение зависимости поливной нормы и глубины увлажняемого слоя при капельном орошении.

4. Экономическое и энергетическое обоснование технологии возделывания столовой свеклы при различных способах орошения и минерального питания растений.

Практическая значимость и реализация результатов. Разработан ресурсосберегающий режим орошения и технология возделывания столовой свеклы, обеспечивающие получение в условиях светло-каштановых почв Волгоградской области запланированную урожайность столовой свеклы сорта «Детройт неро» на уровне 66 т/га.

Предложенная конструкция гибкого поливного трубопровода для капельного орошения (заявка на выдачу патента РФ № 2007131306 от 16.08.07) обеспечивает снижение степени неравномерности выдачи поливных норм капельницы, а также повышение эксплуатационной надежности капельного орошения.

Производственная проверка результатов исследования проведена в СПК «Луч» Городищенского района Волгоградской области в 2007 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2003 - 2005 гг.), на VI-VII региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2005-2006 гг.), Всероссийской научно-практичекой конференции посвященной 75-летию ФГУП "НИПИ гипромсельстрой" "Актуальные проблемы проектирования объектов АПК России" г. Саратов (2007 г.).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 1 в издании, рекомендованном перечнем ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, включает 12 рисунков, 22 таблицы и 25 приложений. Библиография включает 141 наименование, в том числе 6 на иностранных языках.

Содержание работы

Во введении обоснована тема диссертации, дана характеристика основных положений работы.

В первой главе даны биологические особенности возделывания на орошении корнеплодов на примере столовых сортов свеклы. Дан подробный обзор существующих технологий возделывания столовой свеклы. Приведены теоретические основы, особенности и моделирование режимов орошения корнеплодов столовой свеклы в исследованиях учёных Костякова А.Н., Шумакова Б.Б., Багрова М.Н, Григорова М.С., Кружилина А.С., Григорова С.М. Бондаренкова И.Е., Ясониди О.Е. и др. Дано обоснование параметров режимов орошения при дифференциации глубины увлажняемого слоя. Дан анализ различных режимов капельного орошения (КО), где указывается, что при расчёте поливной нормы не учитывается размеры контура увлажнения. Оценивая состояние проблемы по данному вопросу, были сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе дано обоснование параметров режима орошения на основе математического моделирования. В работах С.Н. Новосельского рассматривается математическая модель влагопереноса, которая описывается следующим уравнением:

(1)

где k_x,k_y,k_z- коэффициенты влагопроводности вдоль осей x,y,z;

I_u,I_k- интенсивность источников влагопоступления и влагоотбора корнями растения соответственно.

Функция I_u определяется геометрией увлажнителей, их положением в пространстве и режимом водоподачи. Если источники - пористые и проницаемые сферы исчезающего малого радиуса, то

(2)

где x_i, y_i, z_i- координаты i-го источника;

Q_i(t)- его расход;

д- дельта функция Дирака;

N_i- число точечных источников.

Основными параметрами контура увлажнения являются высота и ширина (рис. 2).

Таким образом, используя встроенные функции Маthcad было получено численное решение дифференциального уравнения влагопереноса в частных производных (рис.1). Для практического инженерного использования описанной выше методике нами предложено аппроксимирующее выражение вида:

F(x,y) = cos(р Ax) + i·sin(рBy), (3)

где A,B - параметры, характеризующие контур увлажнения,

i - мнимая единица.

Классической формулой для определения поливной нормы является зависимость -А.Н.Костякова:

(4)

где m- поливная норма,м³/га; Н - глубина расчетного слоя почвы, м;

г - плотность расчетного слоя почвы, m/м³; - наименьшей и предполивной влагоёмкости расчетного слоя,%

Рис.1 - Поле поверхностного натяжения воды. График контура увлажнения

водосберегающий режим капельное орошение

Расчёт по формуле (4) дает увеличенное значение поливной нормы, что приводит к нерациональному использованию водных ресурсов.

При методике расчета поливной нормы для дифференциации глубины увлажняемого слоя предлагается определять поливную норму с учётом эллипсовидной формы образуемого в результате полива контура увлажнения. Объём эллипсоида считается по формуле:

(5)

где Н - расчетная глубина увлажняемого почвы, считая от поверхности земли, м;

R - наибольший радиус увлажнения почвогрунта, м.

Подставляя данное выражение в формулу А.Н.Костякова получеем выражение:

(6)

Значение поливной нормы при капельном орошении с учётом эллипсовидной формы контура увлажнения определяют следующим образом:

(7)

где H-расчётная глубина увлажняемого слоя почвы, м;

R-радиус увлажнения, м; г_об-объёмная масса, т/м³

11,5- коэффициент, полученный в результате действий 11/3.

Математическая обработка экспериментальных данных показала (рис.2), что радиус контура увлажнения коррелируется с глубиной увлажнения по формуле:

R=0,431H (8)

Подставив выражение (8) в формулу (7) получим:

 (9)

где m- значение поливной номы, л/га;

n-количество капельниц на га.

Умножив полученное выражение на количество капельниц, получаем формулу для вычисления поливной нормы:

(10)

Расчёты по формуле (10) для различной глубины увлажнения приведены в таблице 1.

Для сравнения значения поливной нормы рассчитанной по формуле предложенной нами в таблице 1 представлены различные зависимости поливной нормы при капельном орошении и формулы, принятой за основу.

(11)

где - объёмная масса расчётного слоя почвы,т/м³;

К_к- увлажняющий участок, выраженный в частях от площади питания растения.

Таблица 1

Сравнение величин поливной нормы по различным формулам

Глубина прома-чива-ния, м	Величина поливной нормы, м3 /га	Расчетная формула
	70% НВ	85% НВ
0,2	195	98
0,3	283	150
0,4	340	170
0,5	423	211
0,2	88	44
0,3	190	95
0,4	267	134
0,5	378	189
0,2	32	14
0,3	67	34
0,4	108	47
0,5	168	84

Поливные нормы, найденные по формуле (10) для различных порогов начальной влажности почв опытного участка и глубины увлажняемого слоя составили 14 … 168 м³/га в зависимости от глубины увлажняемого слоя (таб. 1.). Сравнение полученных значений величины поливной нормы с вычисленными по формулам (4) и (10) показало, что назначение режима орошения с использованием выведенной зависимости (10) для определения величины поливной нормы при капельном орошении, учитывающей пространственную форму области увлажнения почвы, приводит к более экономичному использованию оросительной воды. При этом величина поливной нормы по вычислению с формулой А.Н.Костякова, уменьшается в 3,6…7 раза, а с формулой (11) в 2,2…3,2 раза меньше.

Таким образом, при проведении полевых исследований нами был принят режим орошения столовой свеклы, рассчитанный на основе формулы (10), предложенной нами для определения поливной нормы при капельном орошении.

Продолжительность межполивного периода в полевых условиях определялось по изменению влаги в контурах увлажнения от начала полива. На рисунке 2 приведены графики - фигуры, ограниченные криволинейной поверхностью с определённой влажностью почвы в определённый момент времени.



Рис.2 - Распространение влажности почвы в контурах, % от НВ

В третьей главе приведена общая методика полевых исследований. Опыты закладывались методом расщепленных делянок при одноярусном рендомизированном размещении вариантов по минеральному питанию и систематически последовательным по режиму орошения. Площадь делянки по режиму орошения была равна 0,25 га. По вариантам минерального питания 50 м². Для исключения почвенных разностей была соблюдена, 4-х кратная повторность. Между вариантами по фактору А защитные зоны 18м. Между вариантами по фактору В 0,6м

Исследования проводились в 2003-2005 гг. на орошаемых землях Городищенского района Волгоградской области. Климат, где проводились исследования, характеризуется континентальностью, засушливостью, отличается изменчивостью. Весна короткая, сухая, лето жаркое и сухое. Количество осадков в этот период составляет 175 - 320 мм, а испаряемость - 895 - 1054 мм. Зима холодная, малоснежная. Незначительное количество зимних и весенне-летних осадков, высокая испаряемость, летом, превышающая в 4 - 5 раз сумму выпавших атмосферных осадков, приводит к дефициту почвенной влаги. Поэтому устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, в том числе и столовой свеклы, можно получать в этом регионе только при орошении. Почвенный покров опытного участка представлен средне и тяжелосуглинистыми светло-каштановыми почвами. Обеспеченность азотом низкая, фосфором - средняя и калием - высокая. Плотность сложения почвы в слое 0,2 м -1,24 г/см³, наименьшая влагоемкость - 26,3 % от массы сухой почвы. В слое 0,3 м: плотность 1,30 г/см³, наименьшая влагоемкость 24,2 %. В слое 0,4 м: соответственно - 1,32 г/см³ и - 21,5 %. В слое 0,5 м: плотность 1,33 г/см³, наименьшая влагоемкость 21,2 %.

Предшественник- поле, занятое луком. Посев двухстрочный расстояние между лентами 0,6 м, между семенами 5-6 см и 8 см между строками. Норма высева- 60 кг/га. Посев производился в первой декаде июня.

Для установления действия факторов, характера и величины их взаимодействия при совместном применении были заложены полевые опыты по двухфакторной схеме и включали следующие схемы вариантов: водного режима почвы (фактор А), минерального питания (фактор В)

Варианты опыта по фактору А

А1-Глубина промачивания-0,5 м при 85%НВ.

А2-глубина промачивания-0,3 м при 85%НВ;

А3-глубина промачивания- 0.3м-0,5м при 85%НВ;

А4- глубина промачивания 0- 0,2-0,3-0,5м при 85%НВ.

До всходов по режиму орошения принят активный слой почвы 0,2м, которому соответствует поливная норма 100 м³/га. От всходов до технической спелости поливная норма, в зависимости от варианта, равна 250-400 м³/га при 85 % НВ по всем вариантам. И с момента технической спелости до уборки от 200 до 550 м³/га при 70% НВ по всем вариантам.

По всем вариантам при технической спелости и до уборки урожая наименьший предполивной порог влажности был равен 70% НВ.

По вариантам минерального питания (фактору В) получение запланированного урожая обеспечивалось внесением минеральных удобрений:

Вариант В0-без удобрения,

В1- N₈₀P₆₀K₄₀;

В 2 - N₁₂₀P₁₀₀K₈₀;

В3- N₁₄₀P₁₂₀K₁₀₀.

Полевые опыты, учеты и наблюдения, лабораторные исследования, биоэнергетическая, экономическая и статистическая оценка полученных данных производились согласно методическим руководствам и методикам, опубликованных в отечественной литературе, принятыми в научных учреждениях и приведенными в диссертации.

В четвёртой главе режим орошения и водопотребления посевов столовой свеклы.

На величину оросительной воды существенное влияние, в независимости от метеорологических условий года, оказывал вариант глубины увлажняемого слоя. На варианте 0-0,3м доля оросительной воды на 15 -20% ниже по сравнению с вариантом 0,3-0,5м и эта закономерность прослеживается по всем годам исследовании. На всех вариантах суммарное водопотребление было в пределах 6000 м³/га, и равнялись в среднем от 5795 м³/га до 6420 м³/га. Участие естественных запасов почвенной влаги сложилось на уровне 6 - 7 %.

При капельном орошении поливная вода из напорного трубопровода подавалась в ёмкость, а затем с помощью насоса и фильтров очистки, через систему магистральных гибких шлангов подавалась в тонкие рядковые поливные трубки со встроенныим в них капельницами. Поливная трубка для капельного орошения, содержащая канал для подачи воды, выполненный в виде лабиринта зигзагообразной формы, основную и вторичную капельницы, гидравлически связанные посредством соединительных элементов, установленных к вершинам зигзага, разнесенные впускные каналы и водовыпуски.

2003 год

2004 год

2005 год

Рис. 3 - Структура суммарного водопотребления по годам, %.

Каждому элементу зигзага придана -образная форма, одна из вершин которого соединена каналами с вершинами смежных зигзагообразных элементов -образной формы, при этом соединительные каналы сопряжены с каналами зигзагов под углом 50...700, а внешние стенки соединительных каналов сопряжены с внутренними стенками зигзагов -образной формы по галтелям с радиусами закруглений больше 200 мкм (рис. 5).

Поливная трубка для капельного орошения содержит канал 1 для подачи воды, основную капельницу 2, вторичную капельницу 3, соединительный элемент 4, впускные каналы 5 и водовыпуски 6 (рис.4).

Поливная трубка для капельного орошения работает следующим образом. Оросительная вода в канал 1 поступает под давлением 0,01...0,02 МПа. За счет этого часть воды по впускным каналам 5, размещенным на вершине 11 зигзагов канала 12, направляется в основную капельницу 2.

Рис.4 - Поперечное сечение поливного трубопровода со встроенными капельницами

Из основной капельницы 2 благодаря соединительному элементу 4 масса воды направляется во вторичную капельницу 3. При полном гашении энергии воды из вторичной капельницы 3 она по водовыпускам 6 в виде капель только за счет гравитационной силы падает (стекает) на поверхность орошаемого участка.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5. Конфигурация водопроводящего канала основной капельницы с зигзагами -образной формы.

Ламинарный поток оросительной воды из впускных каналов 5 направляется в канал 12. Осевая линия которого имеет форму синусоиды последовательно соединенных зигзагов -образной формы (рис. 4 и 5). На вершинах 10 и 11 зигзагов канал 12 имеет наибольшие площади живых сечений. Этим обеспечивает проход сора с размерами более 0,2 мм. Затем поток воды направляется из суженных частей 13 в расширенные части канала 10. При прохождении суженной части канала 12 поток воды тормозится и происходит гашение скорости. При выходе из суженной части канала 12 поток воды поступает в его расширенную часть - диффузор. В этом случае движение воды становится турбулентным.

Многократное торможение оросительной воды в суженных частях и расширяющихся местах между стенками 15, 16 и 17 канала 12 приводит к полному гашению скорости потока воды. Таким образом, после прохождения основной капельницы 2 поток воды через соединительный элемент 4 попадает во вторичную капельницу 3.

Длина канала 12 на элементарном участке t равна

(12)

При = 60⁰; cos 60⁰ = 0,5. Тогда на элементарном участке t длина канала 12

(13)

При ином размещении длина канала 12 на 25 - 45% меньше. Таким образом, при той же длине основной капельницы 2 и вторичной капельницы 3, исключая забиваемость канала 12 сором, достигается равномерная выдача поливных норм по длине поливной трубки.

Посев столовой свеклы двустрочный расстояние между лентами 0,6 м, между семенами 5-6 см и 8 см между строками. Поливные трубки укладываются между строчками после культивации между рядами. На одну капельницу приходится 6-8 корнеплода столовой свеклы. За 1 час через одну капельницу выливается 4 л. Норма полива выдерживается за счет поддержания определенного уровня давления на контрольном приборе, установленном на насосе. Установка капельниц на трубопроводах через 0,20 м обеспечивала смыкание контуров увлажнения ниже поверхности почвы, в результате чего коэффициент увлажнения находился в пределах 0,75-0,85.

При капельном орошении, с учётом расчетных поливных норм, был разработан режим орошения, представленный на таблице 2. Поливы назначались в среднем 3 и 4 раза в неделю. При выпадении осадков более 10 мм, очередной полив переносился на более поздний срок.

Расход оросительной воды на единицу продукции при капельном орошении был в 2,0-3,0 раза меньше, чем при дождевании. Общий расход воды полем, занятым корнеплодами при капельном орошении был более эффективным и рациональным. Суммарное водопотребление при капельном орошении было на 15,0-20,0 % меньше, а коэффициенты водопотребления на 70…80 м³/т меньше, чем при дождевании.

В то же время дополнительное количество поливов, расход оросительной воды, энергии и труда не обеспечивает дальнейшего прогрессивного роста урожайности свеклы.

Таблица 2

Режим и техника капельного орошения столовой свеклы в открытом грунте в слое 0,2-0,3-0,5 м (в среднем за три года)

Периоды	Колич. поливов, шт	Полиная норма	Оросительная норма	Средний расход капельниц, л/ч	Продолжи тельность полива, ч
		л/м2	м3/га	л/м2	м3/га
Влажность почвы в контуре увлажнения НВ
Июнь	22	4,4	43,6*	96,8	965,8	9,0	1,25
Июль	30	4,4	43,9*	132,0	1090,0	12,0	3,0
Август	25	4,4	44,2*	110,0	1326,0	14,7	3,68
Сентябрь	10	4,9	49,0*	49,0	490,0	11,3	2,83
За ороситель-ный период	87	25,7	55,2	336,3	3871,8	11,75	10,76

*) - средняя дифференцированная поливная норма эффективного варианта орошения- для слоя 0,2 м -84 м³/га; 0,3 м - 34 м³/га, 0,5-84 м³/га; полученная по формуле (n₁m₁+n₂m₂)/n₁+n₂.

При капельном орошении и влажности почвы 75-85% НВ урожайность возросла на 42,2 т/га или на 89,9 % в сравнении с дождеванием (таб.4).

Сравнивая коэффициент водопотребления на вариантах можно сделать следующие выводы. Самый низкий коэффициент водопотребления был при варианте минерального питания N₁₄₀P₁₂₀K₁₀₀ и изменялся в зависимости от года от 91,6 до 97,5 м³/га в среднем 94,3 м³/га. При естественном плодородии коэффициент водопотребления был самый высокий 357-305 м³/га.

В зависимости от глубины увлажняемого слоя наименьшее значение коэффициент водопотребления принимал на варианте 0,2…0,3…0,5м и значение его возрастает соответственно на вариантах 0,3…0,5; 0…0,3;0…0,5м.

Рациональным и эффективным следует считать режим капельного орошения с поддержанием влажности почвы в пределах 70…85 % НВ.

На фоне естественного плодородия урожайность корнеплодов столовой свеклы равняется 18,2…21,7 т/га. С внесением N₈₀P₆₀K₄₀ формирование урожайности на уровне 30т/га обеспечивается на всех вариантах глубины увлажняемого слоя и достигает 35,2 т/га при дождевании и 39,8 т/га при капельном орошении.

Таблица 3

Водный баланс, водопотребление и показатели рационального и эффективного использования водных ресурсов столовой свеклы

Статьи водного баланса, показатели	Размерности	Капельное орошение	Дождевание
Вода, используемая из расчетного слоя почвы	м3/га	407	407
Осадки	м3/га	1327	1327
Поливы	м3/га	3363,0	4416
Суммарное водопотребление	м3/га	5097,0	6150,0
Среднесуточное водопотребление	м3/га - сут	39,2	47,3
Коэффициент водопотребления	м3/т	212,4	292,9
Расход оросительной воды на единицу продукции	м3/т	140,1	210,3
Экономия оросительной воды	м3/га	624	-
Урожайность	т/га	24	21

Получение урожайности 50 т/га на фоне N₁₂₀P₁₀₀K₈₀ обеспечивается на двух вариантах глубины увлажняемого слоя 0,3- 0,5м и 0,2- 0,3-0,5м и равняется соответственно 52,6 и 53,2 т/га, что больше запланированного на 2,6 и 3,2 т. (табл. 4).

Таблица 4

Средняя урожайность столовой свеклы, т /га

Варианты орошения (фактор А)	Варианты минерального питания
	В0	В1	В2	В3
Дождева-ние	0…0,5	18,2	31,6	46,1	58,9
	0…0,3	19,5	32,6	48,0	61,4
	0,3…0,5	20,7	33,9	52,6	64,6
	0,2…0,3…0,5	21,0	35,2	53,2	66,2
Капельное орошение	0…0,5	19,5	31,7	50,1	57,7
	0…0,3	20,6	35,6	55,4	60,2
	0,3…0,5	21,7	37,9	57,3	65,7
	0,2…0,3…0,5	24,5	39,8	59,5	66,7

Внесение удобрений дозой N₁₄₀P₁₂₀K₁₀₀ с целью получения 70т/га при существующей агротехнике не создает условий для формирования запланированной урожайности.

В пятой главе дано сравнение режимов капельного орошения. Обоснована технология режима капельного орошения для столовых сортов свеклы. Исследование по совершенствованию технологии возделывания столовой свеклы на современном этапе.

Энергетическая оценка показала, что в структуре затрат совокупной энергии до 70% ее расходуются на оборотные средства (топливо, удобрения, гербициды, электроэнергию и семена) (табл. 5).

Таблица 5

Биоэнергетическая оценка, возделывания столовой свеклы (в среднем за 2003-2005 гг.)

Глубина увлажняемого слоя, м	Урожайность, т/га	Энергоемкость 1т продукции, ГДж/т	Энергия в урожае, ГДж	Затраты энергии на производство, ГДж/га	Коэффиц. энергетической эффективности
Без удобрений
0-0,5	17,4	1,3	21,53	26,1	0,82
0-0,3	20,3	1,3	25,21	27,3	0,92
0,3-0,5	18,6	1,5	23,08	27,6	0,89
0,2-0,3-0,5	19,9	1,4	24,61	28,1	0,82
N80P60K40
0-0,5	30,1	1,3	37,41	40,2	0,93
0-0,3	33,2	1,3	41,20	42,0	0,98
0,3-0,5	31,2	1,4	38,84	42,8	0,93
0,2-0,3-0,5	32,3	1,3	40,13	43,5	0,89
N120P100K80
0-0,5	48,9	1,2	61,35	57,8	1,06
0-0,3	31,2	1,2	64,20	59,3	1,08
0,3-0,5	49,8	1,2	62,41	60,3	1,05
0,2-0,3-0,5	50,6	1,2	63,49	61,2	1,02
N140P120 K100
0-0,5	61,8	1,2	77,58	75,1	1,03
0-0,3	66,5	1,2	83,38	77,9	1,07
0,3-0,5	64,4	1,2	80,78	78,8	1,04
0,2-0,3-0,5	65,2	1,2	81,85	80,2	1,00

Менее энергоемкими являются варианты с внесением минеральных удобрений дозой N₁₂₀P₁₀₀K₈₀ и N₁₄₀P₁₂₀ K_100. Величина энергоемкости 1 тонны продукции на этих вариантах составляет 1,2 ГДж/т. На контроле этот показатель равнялся - 1,3-1,5 ГДж/т. Затраты энергии на 1 гектар посева повышаются в соответствии с увеличением урожая от 26,1 - 28,1 ГДж на контроле, до 75,1 - 80,2ГДж на варианте N₁₄₀P₁₂₀ K₁₀₀

Наиболее высокие затраты, в расчете на гектар, при выращивании столовой свеклы были при внесении N₁₄₀P₁₂₀K₁₀₀ и достигали 48,10 - 50,25 тыс. руб/га. На контроле этот показатель равнялся 39,00 - 41,24 тыс. руб/га.

Самая низкая себестоимость продукции обеспечивается на фоне внесения удобрений для получения 70 т/га и составляет 740-780 рублей на тонну урожая. На контроле, т.е. на фоне естественного плодородия, себестоимость продукции равнялась - 1,97-2,24 тыс. руб/т. Внесение минеральных удобрений повышает отдачу с одного гектара с 47 тыс.руб/га при внесении N₈₀P₆₀K₄₀ до 150 тыс. руб/га на варианте N₁₄₀P₁₂₀K_100.

Уровень рентабельности на контроле (без удобрений) был равен 34-52%, а на варианте N₁₄₀P₁₂₀K_100- 285-307%. Рентабельность более 100% достигается уже при внесении N₁₂₀P₁₀₀K_80-,

В зависимости от дифференциации глубины увлажняемого слоя наиболее рентабельными были варианты 0,3-0,5, 0,2-0,4-0,5. Самый низкий чистый доход с одного гектара получен на фоне естественного плодородия с глубиной увлажнения 0-0,6 - 13,2тыс. руб./га. Самый высокий на варианте 0-0,3 при внесении N₁₂₀P₁₀₀K₈₀^- 150,50 тыс. руб./ га.

Результатами наших исследований установлено, что на фоне дифференциации глубины увлажняемого слоя на варианте А4 и доз минеральных удобрений, при капельном орошении столовой свеклы является энергетически эффективным. На двух вариантах с внесением N₁₂₀P₁₀₀K₈₀ и N₁₄₀P₁₂₀ K₁₀₀. коэффициент энергетической эффективности имеет значение больше единицы. А на контроле и варианте N₈₀P₆₀K₄₀ менее единицы из-за низкой урожайности.

В среднем за годы исследований, при такой дозе внесения удобрений, самый высокий урожай корнеплодов столовой свеклы - 66,7 т/га, получен на варианте с глубиной увлажняемого слоя на 0,2-0,3-0,5м.

Основные выводы по результатам исследований

1. Исследование контура увлажнения позволило создать математическую модель распространения контура увлажнения при капельном орошении и численно рассчитывать поливные нормы с учётом глубины увлажнения.

2. На основании исследований установлена зависимость поливной нормы и глубины увлажнения.

3. Как показали исследования, глубина увлажнения и радиус контура увлажнения находятся в корреляционной зависимости.

4. При оптимизации водного и пищевого режимов почвы за счет дифференциации глубины увлажняемого слоя и поливных норм на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья можно получать до 60…66 т/га корнеплодов столовой свеклы. Более рационально оросительная вода используется на варианте с глубиной увлажняемого слоя 0,2…0,3…0,5м с поливными нормами 14…34…84 м³/га при капельном орошении, при этом экономия воды составляет 33,3 %.

5. Наименьшие показатели коэффициента водопотребления обеспечиваются при капельном орошении (в 1,3 меньше, чем при дождевании).

6. Затрачивая 4800…5850 м3/га оросительной воды, посевы столовой свеклы формируют урожай на уровне 60…65 т/га, при этом экономия воды на формирование единицы продукции составляет 11…12%.

Рекомендации производству

1. Для получения в условиях светло-каштановых почв Волгоградской области запланированной урожайности столовой свеклы сорта «Детройт неро» на уровне 66 т/га необходимо обеспечить глубину увлажнения 0,2…0,3…0,5 м.

Ресурсосберегающей и экономически обоснованной является глубина увлажнения 0,2…0,3…0,5 м при оросительных нормах 3500, 4600 и 5450 м³/га.

2. Для увлажнения на 0,2 м среднесуглинистых светло-каштановых почв поливная норма должна быть 14 м³/га, для слоя 0,3м - 34 м³/га, для слоя 0,5 м - 84 м³/га

3. При капельном орошении столовой свеклы расстояние между оросителями должно составлять 0,4 м, между капельницами - 0,15 м.

Основные результаты работы опубликованы в следующих изданиях

1. Мелихова, Е.В Математическая модель капельного орошения / С.М. Григоров, Е.В. Мелихова // Вестник Саратовского госагроуниверситета им.Н. И. Вавилова,- 2007.- №4 (0,3 п.л.).

2. Мелихова, Е.В. Влияние режима орошения и минерального питания на урожай и качество корнеплодов/ М.С. Григоров, Е.В. Мелихова //Природопользование в мелиоративном земледелии. Международная научно-практическая конференция.- Новочеркасск, -2006 г.- С.127-130.

3. Мелихова, Е.В. Режим орошения столовой свеклы на светло-каштановых почвах Волгоградской области / М.С. Григоров, Е.В. Мелихова //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование,-2006 г.- №4.

4. Григоров, С.М. Водосберегающий режим орошения столовой свеклы на светло-каштановых почвах / Григоров С.М., Мелихова Е.В. //-Вестник ВГСХА, -2007.- №2.

5. Григоров, М.С. Дифференцированный режим орошения и питания столовой свеклы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья / М.С.Григоров, Е.В.Мелихова, //Плодородие 2007 г. -№ 2

6. Мелихова, Е.В. Капельное орошение овощей в открытом грунте / Е.В. Мелихова, Актуальные проблемы проектирования объектов АПК России // Труды Всероссийской научно-практичекой конференции посвященной 75-летию ФГУП «НИПИ гипромсельстрой»; Саратов: Изд-во СГТУ,- 2007 г.

Размещено на Allbest.ru

...