Режим орошения подсолнечника в засушливой черноземной степи Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА В ЗАСУШЛИВОЙ ЧЕРНОЗЕМНОЙ СТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Бессмольная Елена Николаевна

Саратов 2011

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

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кравчук Алексей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Щербаков Владимир Александрович

кандидат технических наук, доцент Айбушев Рафаэль Мавлютович

Ведущая организация ФГБНУ Волжский НИИ гидротехники и мелиорации

Защита диссертации состоится «24 » декабря в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан «23» ноября 2011 г. и размещен на сайте http://www.sgau.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета В.В. Афонин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В Стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года, утвержденной Президентом Российской Федерации 12 мая 2009 г., одним из главных направлений обеспечения национальной безопасности в среднесрочной перспективе названа продовольственная безопасность.

Решение вопросов увеличения продовольственной безопасности страны будет всегда одной из актуальных задач.

В последние годы сохраняется тенденция роста производства продукции сельского хозяйства, в том числе ее важнейших видов и высокоэффективных культур, к которым, несомненно, относится подсолнечник.

Засушливая черноземная степь природной зоны Поволжья является важнейшей базой производства сельскохозяйственной продукции. Характерными чертами засушливого Поволжья, в пределах которого находится Саратовская область, являются обилие тепла и достаточно высокое плодородие черноземов обыкновенных. Однако в этой зоне России из-за часто повторяющихся засух и незначительного выпадения осадков получить стабильный урожай практически невозможно. В связи с этим орошение в Саратовском регионе является мерой, позволяющей наиболее полно использовать ресурсы тепла и почв для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Однако орошение в определенной степени осложняет экологическую обстановку, что требует поиска нестандартных решений, совершенствования приемов выращивания растений по ресурсосберегающим технологиям при бережном отношении и рациональном использовании земельных и водных ресурсов.

Актуальность темы. Саратовская область входит в состав ведущего Поволжского аграрно-экономического региона России, засушливые условия которого не позволяют обеспечить потенциальную продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур, что наносит большой вред АПК региона. По-прежнему остается низкой урожайность маслосемян подсолнечника, значительно варьируя по годам, что свидетельствует о тесной зависимости урожайности культуры от погодных условий региона.

В сложившихся условиях устойчивая и высокая продуктивность подсолнечника может быть достигнута только при орошении. Однако неправильное применение дополнительного увлажнения часто приводит к ухудшению мелиоративного состояния сельскохозяйственных угодий. Поэтому поливной режим должен соответствовать экологическим требованиям, одним из которых является минимизация инфильтрационных потерь поливной воды.

Урожайность сельскохозяйственных культур и бережное отношение к земельным и водным ресурсам в значительной степени зависит от правильного учета и использования экологических условий, прежде всего особенностей климата той местности, где применяется конкретная технология выращивания культуры. Поэтому специалистам хозяйств необходимо корректировать поливной режим подсолнечника с учетом сложившихся погодных условий, прогноз которых дает возможность грамотно проводить необходимые мероприятия (посев, орошение, уход за посевами и уборку), причем, зная закономерные связи между условиями погоды и физиологией культуры, можно предотвратить или снизить неблагоприятные последствия для произрастания культуры и получить высокие урожаи.

Цель и задачи исследований.

Цель исследований заключается в разработке режима орошения подсолнечника для получения высоких урожаев при бережном отношении к земельным и водным ресурсам с учетом погодных условий.

Для достижения намеченной цели решались следующие задачи:

- разработать режим орошения подсолнечника с учетом наименьших инфильтрационных потерь поливной воды;

- определить влияние различных уровней водообеспеченности посевов на суммарное водопотребление и урожайность подсолнечника;

- определить величину инфильтрации за пределы корнеобитаемой зоны при различных поливных режимах подсолнечника;

- на основании многолетних метеорологических данных установить зависимость потерь урожая подсолнечника в засушливые годы от недостатка осадков;

- выявить связь продуктивности подсолнечника от гидротермических условий конкретного года на основе многолетнего ряда наблюдений;

- установить функциональную зависимость урожайности подсолнечника от метеоклиматических факторов с использованием рядов Фурье; орошение подсолнечник поливной вода

- дать оценку энергетической эффективности разработанных режимов орошения подсолнечника.

Объект исследований: посевы подсолнечника на орошаемых черноземах обыкновенных сухой степи Поволжья.

Предмет исследования: поливной режим и метеоклиматические факторы, влияющие на продуктивность орошаемого подсолнечника.

Практическая значимость работы.

В результате исследований предложен ресурсосберегающий поливной режим подсолнечника, с учетом влагообеспеченности года, спрогнозировать продуктивность культуры для оценки эффективности применения агромелиоративных приемов.

Научная новизна.

- разработаны режимы орошения подсолнечника, способствующего получению гарантированных и качественных урожаев, сохранению мелиоративного состояния поливных земель засушливой черноземной степи;

- на основании длительного ряда агроклиматических наблюдений для условий засушливой чернозёмной степи установлена зависимость потерь урожая подсолнечника от недостатка естественных осадков;

- обоснованы зависимости урожайности подсолнечника от показателя увлажнения исследуемой территории в разные по влажности годы;

- для условий засушливой чернозёмной степи разработана методика обработки агроклиматических данных при помощи рядов Фурье с целью прогноза урожайности подсолнечника

Основные положения, выносимые на защиту:

-режим орошения для получения высоких устойчивых урожаев подсолнечника при минимальных инфильтрационных потерях;

-закономерности влияния поливных режимов на инфильтрационные потери поливной воды;

-функциональные зависимости потери урожайности от влагообеспеченности года;

-методика прогноза возможной урожайности подсолнечника на основе способа обработки длительного ряда метеоклиматических наблюдений с использованием рядов Фурье.

Реализация результатов исследований.

Производственная проверка результатов исследования проводилась в ООО «Котоврас» Балашовского района Саратовской области на площади 350 га. Внедрение разработанного режима орошении обеспечило суммарный экономический эффект 9,5 тыс. руб./га.

Апробация работы. Основные материалы и результаты исследований были доложены на Всероссийской научно-практической конференции СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2007), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО Балашовский Филиал «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (Балашов, 2007), ФГОУ «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (Саратов, 2007, 2008), Балашовский Филиал Современной гуманитарной академии (Балашов, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем с учетом долевого участия в коллективных публикациях составляет 4,1 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 3,2 печ. л.

Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений производству. Работа изложена на 135 страницах, содержит 26 рисунков, 22 таблиц и 14 приложения. Список литературы включает в себя 169 наименований, в том числе 6 иностранных авторов.

Личный вклад автора в решение проблемы. Постановка проблемы и задач исследований, теоретический анализ и экспериментальная апробация, выводы и предложения производству осуществлены автором. Личная доля автора в проведении исследований, результаты которых вынесены на защиту, составляет не менее 90 %.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность работы, ее практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Обзор литературы» проведен обзор имеющегося в настоящее время материала отечественных и зарубежных авторов по опыту выращивания подсолнечника в условиях орошения с учетом погодных условий.

Во второй главе «Место, условия и методика проведения исследований» приводятся программа, методика и условия проведения экспериментальных исследований. Экспериментальные полевые работы проводили в 2005-2007 гг. на полях ООО «Котоврас» Балашовского района Саратовской области. Рассматриваемая территория относится к зоне недостаточного увлажнения. По метеорологическим показателям годы исследований характеризуются следующим образом: 2005 г. - засушливый (ГТК = 0,5), 2006 г. - засушливый (ГТК = 0,4), 2007 г. - влажный (ГТК = 0,8).

Почвы опытного участка представлены черноземами среднесуглинистыми обыкновенными. Содержание гумуса в пахотном горизонте - 4,4…6,4 %. В метровом слое средняя плотность почвы составляла 1,38 т/м³, наименьшая влагоемкость - 27,12 % от веса абсолютно сухой почвы, плотность твердой фазы - 2,72 т/м³.

Схема постановки опыта была разработана исходя из целей и задач исследований. Исследования проводили по четырем вариантам. Увлажнение проводили в слое 0,6 м. На первом варианте влажность 80-100 % НВ, на втором варианте 70-100 % НВ, на третьем 55-100% НВ, четвертый вариант - естественное увлажнение.

Высевали подсолнечник сорта Бузулук элитный, во второй - третьей декаде мая, уборку проводили в третьей декаде сентября.

Для проведения исследований было заложено опытное поле с делянками прямоугольной формы площадью 63 м² (2,1Ч30) в четырехкратной повторности, применен последовательный метод размещения вариантов по делянкам, т.е. порядок исследования вариантов в каждой схеме одинаков. Рельеф опытного участка общей площадью 1,35 га ровный, микрорельеф выровнен, уклон поверхности 0,0012. Поливы осуществляли по тупым бороздам в период вегетации растений. Режим орошения устанавливали для разных уровней влажности почвы согласно схеме опытов.

Отбор почвенных образцов проводили в соответствии с общепринятыми методиками и нормативами: ГОСТ 17.4.3.01-83. Гранулометрический состав определяли ареометрическим методом (ГОСТ 12356-79), плотность скелета почвы - методом Н.А. Качинского (ГОСТ 23161), влажность - термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89), наименьшую влагоемкость - методом залива площадок по С.И. Долгову (1957 г.).

По определенному подаваемому расходу воды в борозды (от 0,7 до 2,7 л/с) с помощью треугольного водослива в тонкой стенке по секундомеру устанавливали продолжительность подачи поливной нормы по трем вариантам опыта (рис. 1).



Рисунок 1 Продолжительность подачи поливной нормы

Величину инфильтрации определяли тензиометрическим методом. Использовали ртутные тензиометры с керамическими датчиками конструкции А.Е. Касьянова (МГМИ), установленные на глубине 0,5 и 0,7 м.

Водопотребление подсолнечника определяли по методу водного баланса. Согласно А.Н. Костякову (1960), уравнение водного баланса расчетного слоя почвы для конечного промежутка времени имеет следующий вид:

где ЕТ - суммарное водопотребление, мм; б - коэффициент использования осадков; P_t - атмосферные осадки, мм; ?W - изменение влагозапасов в расчетном слое почвы за рассматриваемый период, мм; - сумма поливных норм за расчетный период, мм; ±q - инфильтрационный поток через корнеобитаемый слой почвы, мм.

Объём инфильтрации за время t через единицу (1м²) площади будет равен:



где K_W - коэффициент влагопроводности,

- градиент потенциала почвенной влаги на границе расчетного слоя,

- расстояние между расчетными точками, м.

Коэффициент влагопроводности в наших исследованиях рассчитывался по формуле С.В. Аверьянова.

Фенологические наблюдения проводили в соответствии с требованиями методики полевого опыта в условиях орошения (ВНИИОЗ, 1983).

Данные по урожайности подвергали статистической обработке (Доспехов Б.А., 1985).

В третьей главе «Экспериментальные исследования» приводятся результаты полевых опытов.

Режим орошения. Проводили послойное измерение влажности почвы непосредственно перед поливом и наблюдение за ее динамикой после поливов на всех вариантах поливных режимов.

Данные о количестве вегетационных поливов и величинах оросительных норм для каждого варианта режима орошения по годам исследований представлены в табл. 1.

Поливы проводились в критические фазы подсолнечникаа: от всходов до образования корзинки, от образования корзинки до цветения.

Потери поливной воды на инфильтрацию. Оросительные нормы и величины потерь поливной воды на инфильтрацию по годам исследований на различных поливных режимах подсолнечника наглядно представлены на рис. 2.

Таблица 1

Количество поливов подсолнечника по годам исследования

Годы исследования	Показатель	Варианты режима орошения
		I	II	III
2005	Поливная норма (ср), м3/га	440	660	990
	Число поливов	9	6	3
	Оросительная норма, м3/га	3 960	3 960	2 970
2006	Поливная норма (ср), м3/га	440	660	990
	Число поливов	10	6	3
	Оросительная норма, м3/га	4 400	3 960	2 970
2007	Поливная норма (ср), м3/га	440	660	990
	Число поливов	5	3	1
	Оросительная норма, м3/га	2 200	1 980	990

Рисунок 2 Оросительные нормы и потери поливной воды на различных вариантах по годам исследований

Анализ показывает, что величина инфильтрации в значительной степени зависит от уровня влажности, поддерживаемого в расчетном слое почвы. Так, во все годы исследований минимальный объем инфильтрации отмечался на третьем варианте поливного режима, где влажность почвы расчетного слоя составляла от 55 до 100 % НВ и от 6,2 до 2,5 % суммарного водопотребления. Поэтому данный вариант является наилучшим с точки зрения снижения непроизводительных потерь поливной воды.

Систематические наблюдения за влажностью почвы расчетного слоя, а также за потенциалами почвенной влаги позволили получить значения величин суммарного водопотребления подсолнечника, объемов инфильтрации за границу расчетного слоя и величин фактических влагозапасов почвы по пентадам.

Полученные данные позволили построить графическую зависимость (рис. 3) инфильтрации оросительной воды от относительных влагозапасов расчетного слоя почвы.

Рисунок 3 Зависимость инфильтрации от относительных влагозапасов в почве

Относительные влагозапасы расчетного слоя почвы определяли как отношение фактических влагозапасов в i-й момент времени к влагозапасам при наименьшей влагоемкости.

Зависимость представляет собой полином второй степени и может быть описана уравнением следующего вида:

, (3)

где q - объем инфильтрации, мм; - относительные влагозапасы расчетного слоя почвы, мм; a, b, c - эмпирические коэффициенты.

Аппроксимация этой зависимости позволила определить эмпирические коэффициенты a, b и c. Для наших условий а = 52,6; b = = 58; с = 15,1. Коэффициент аппроксимация 0,97.

Для того, чтобы свести к минимуму потери поливной воды при орошении на инфильтрацию, необходимо уменьшить величину средней влажности расчетного слоя почвы, снижая нижний порог влажности при проведении режимов орошения. Анализ экспериментальных данных показывает, что на третьем варианте поливного режима объем инфильтрации имеет минимальное значение.

Водопотребление подсолнечника. В наших исследованиях суммарное водопотребление определялось методом водного баланса (1). Знание этой величины позволяет разрабатывать режимы орошения сельскохозяйственных культур.

Величина суммарного водопотребления колеблется между вариантами увлажнения (табл.2).

Таблица 2

Водопотребление подсолнечника по вариантам увлажнения, м³/га

Год	Варианты увлажнения
	80 % НВ	70 % НВ	55 % НВ	контроль
2005	5 003	4 820	4 407	1 100
2006	5 095	4 904	4 501	950
2007	4 310	4 214	4 055	2 600
Среднее	4 802,7	4 646,0	4 321,0	1 550,0

Максимальные значения водопотребления отмечены на вариантах с большей предполивной влажностью. Распределение элементов суммарного водопотребления подсолнечника на различных вариантах поливных режимов изменяется по годам исследований. Так, для третьего варианта опыта доля этих элементов представлена на рис. 4.

Рисунок 4 Структура изменения водопотребления на варианте 55% НВ: 1 -использованных влагозапасов почвы от суммарного водопотребления; 2 -использованных атмосферных осадков от суммарного водопотребления; 3 - использованной оросительной воды от суммарного водопотребления

Анализ полученных результатов показал, что снижение предполивного порога влажности активного слоя почвы на посевах подсолнечника до 55 % НВ позволяет максимально использовать весенние влагозапасы почвы, сокращает долю использования поливной воды в структуре суммарного водопотребления, увеличивает долю потребления атмосферных осадков.

Урожайность и качество подсолнечника. Несмотря на засухоустойчивость, подсолнечник хорошо отзывается на орошение и потребляет большое количество воды, что обеспечивает получение максимального урожая при создании оптимального водно-воздушного режима почвы. Различия в условиях произрастания подсолнечника по вариантам опыта в 2005-2007 гг. сказались на величине урожая (табл. 3) и его качестве.

Таблица 3

Урожайность подсолнечника по вариантам увлажнения

Варианты увлажнения	2005 г.	2006 г.	2007 г.	Среднее
	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%
Контроль	0,6	100	0,5	100	0,14	100	0,83	100,0
80…100 % НВ	2,3	383	2,2	440	2,1	146	2,2	323,0
70…100 % НВ	2,2	367	2,1	420	2	143	2,1	310,0
55…100 % НВ	2	333	1,9	390	1,9	136	1,9	286,3

НСР₀₅ = 0,083.

Дополнительная влагообеспеченность на орошаемых участках в период вегетации по сравнению с неорошаемыми участками привела к большему накоплению жира в ядре семян подсолнечника. В среднем за три года содержание жира возросло на 3,6 % по сравнению с богарой.

Коэффициент использования оросительной воды. Эффективность создания оптимального водного режима любой сельскохозяйственной культуры определяется не только величиной и качеством получаемого урожая, но и затратами поливной воды на единицу урожая.

Исследованиями установлено, что при снижении предполивного порога влажности почвы с 80 до 55 %НВ эффективность использования оросительной воды в среднем за три года составила 26,3 %.

Таким образом, можно отметить, что снижение предполивного порога влажности расчетного слоя почвы увеличивает эффективность использования поливной воды посевами подсолнечника.

В четвертой главе «Вероятностный метод прогноза продуктивности и поливных режимов подсолнечника для лет различной расчетной обеспеченности» приводятся данные по влиянию погодных условий на продуктивность подсолнечника.

Климатические факторы являются определяющими в формировании урожайности сельскохозяйственных культур. Учет климатических особенностей района способствует увеличению эффективности агротехнических и мелиоративных мероприятий.

Из основных факторов, влияющих на урожайность культур (тепло, осадки), реально управлять можно только водным режимом. Недостаточное количество осадков в засушливые годы является причиной потери урожая подсолнечника (рис. 5).

Зависимость потери урожая подсолнечника от недостаточного количества осадков имеет следующий вид:

?y = -0,0002?О_с² + 0,1175 ?О_с - 3,1997, (4)

где ?y- среднее значение недобора урожая подсолнечника между влажными и засушливыми годами; ?О_С - среднее значение недостающих осадков за тот же период; коэффициент достоверности аппроксимации R²=0,82.

Рисунок 5 Зависимость потери урожая подсолнечника от недостатка осадков

В работе установлена связь влагообеспеченности и урожайности культуры (рис. 6), отражающая взаимодействие природных условий и растительных организмов.

В качестве показателя влагообеспеченности использовался гидротермический коэффициент (ГТК) Г.Т. Селянинова

, (5)

где Р - сумма атмосферных осадков за расчетный период, t - сумма среднесуточных температур выше 10 °С.

Связь урожая семян подсолнечника с гидротермическим коэффициентом имеет следующий вид:

У = -37,64 (ГТК)³ + 80,27 (ГТК)² - 39,24 (ГТК) + 8,74 (6)

Высокое значение коэффициента достоверности аппроксимации (R² = 0,93) доказывает тесную взаимосвязь между урожайностью подсолнечника и обеспеченностью осадками данной территории за длительный ряд наблюдений, что подтверждает необходимость проведения оросительных мелиораций сельскохозяйственных культур на исследуемой территории. Данное выражение справедливо при значениях ГТК 0,2-1,2.

Рисунок 6 Связь урожайности семян подсолнечника с гидротермическим коэффициентом

Возможность применения методов математической статистики и теории вероятностей в вопросах прогнозирования сельскохозяйственного производства.

Решение проблемы повышения урожайности затруднительно без учета влияния случайных процессов на продуктивность сельскохозяйственных культур. Математические и экспериментальные исследования позволяют констатировать, что в различных почвенно-климатических зонах урожайность сельскохозяйственных культур является функцией погоды.

Метод прогноза средней урожайности семян подсолнечника на богаре основан на учете зависимости урожая от агрометеорологических факторов, выраженных через k-показатель увлажнения, определяемый по формуле Ю.С. Мельника:

, (7)

где 0,6 - коэффициент, характеризующий степень усвоения почвой зимних осадков; ?x₁ - сумма осадков за предшествующий вегетации осенне-зимний период (от даты перехода среднесуточной температуры воздуха через 5 °С осенью до даты перехода через 10 °С весной следующего года); ?x₂ - сумма осадков за вегетационный период (от даты перехода среднесуточной температуры воздуха через 10 °С весной до даты созревания подсолнечника); ?t - сумма температур за вегетационный период.

В данной зависимости показатели урожайности и влияющие на них метеоклиматические факторы находятся в функциональной связи.

Общий вид рядов Фурье, используемый нами в гармоническом анализе, имеет следующий вид:

(8)

где - среднее значение ряда, текущий метеопараметр; N - количество данных в совокупности; P - основной период данных.

; (9)

. (10)

Разложив в ряд Фурье необходимые метеорологические данные района исследования за 35 лет, мы прогнозируем зимние (11) и летние осадки (12), сумму температур за вегетацию (13) на предстоящие годы.

Для точности применения вышеуказанных формул следует оценить дисперсию, объясняемую посчитанными гармониками:

, (14)

где а_r, b_r - коэффициенты, вычисляемые по формулам (9), (10); s_x - стандартное отклонение ряда данных.

Желательная точность должна быть более 90 %, для чего мы принимаем первые четырнадцать гармоник, которые объясняют 91 % общей дисперсии.

Проведя расчеты по данным формулам, нами были получены теоретические значения метеопараметров, сопоставленные с их фактическими значениями за 35 лет. Это дало возможность сделать прогноз осадков, суммы температур на три исследуемые года и подтвердить фактическими значениями эти метеопараметры с 90 % точностью.

Эти зависимости для характерных лет по влагообеспеченности подсолнечника на богаре рассчитывается по формулам:

для влажного года 25% обеспеченности

y = -0,5071 k ² + 4,4929 k - 0,18, (15)

для среднего года 50% обеспеченности

y = 1,3273 k ² - 4,9891 k + 11,145, (16)

для сухого года 75% обеспеченности

y = -0,275 k ² + 1,325 k + 7,625, (17)

для острозасушливого года 95% обеспеченности

y = 0,1036 k ² + 0,135 k + 9,14, (18)

где у - урожайность подсолнечника; k - показатель увлажнения.

Для восполнения потерь урожая в сухие годы необходимо проводить дополнительное увлажнение в виде орошения, что определяет необходимость введения в выражение (7) дополнительного параметра: оросительной нормы варианта поливного режима при 55…100 % НВ как наиболее эффективного с точки зрения рационального использования оросительной воды и сохранения мелиоративного состояния орошаемых земель.

(19)

где ?x₁, ?x_2, ?t - те же значения выражения (7); М - оросительная норма, мм.

Коэффициент увлажнения k_м с учетом влияния орошения будет изменяться в зависимости от влажности года. По известным его значениям для характерных по влагообеспеченности годы и дефициту водного баланса устанавливаем поливной режим и прогнозируемую урожайность подсолнечника (20)

y = -10,676 k_м ² + 50,014 k_м - 37,607 (20)

Таблица 4

Прогнозируемая урожайность подсолнечника

Обеспеченность	Дефицит водного баланса, мм	Количество поливов	kм	Прогнозируемая урожайность, т/га
25 %	100	1	1,7	1,8
50 %	200	2	1,9	1,9
75 %	300	3	2,2	2
95 %	400	4	2,5	2,1

На основании численного эксперимента режима орошения подсолнечника за 35 лет получены теоретические кривые обеспеченности дефицита водного баланса d_w; оросительных норм М_nt; водопотребления подсолнечника ЕТ. На рис. 7 показана зависимость оросительных норм от влагообеспеченности.

Рисунок 7 Кривая обеспеченности оросительных норм

Данные зависимости, имеют следующие математические выражения: для дефицита водного баланса (R² = 0,93):

dw = 0,0097P² + 3,2228P + 24,095; (21)

для оросительных норм (R2 = 0,90):

Мnt = -0,301P² + 0,2753P + 115,96; (22)

для суммарного водопотребления (R2 = 0,82):

ЕТ = 0,327P² +10,09P + 302,67. (23)

В пятой главе «Энергетическая эффективность режимов увлажнения подсолнечника» приведена энергетическая оценка режимов орошения подсолнечника. Основной показатель энергетического анализа - коэффициент энергетической эффективности, который был наиболее выгодным на режиме увлажнения 55 % НВ и составил 1,96. На этом варианте были наименьшие энергетические затраты на производство 1 т подсолнечника на семена на 9,7 и 7,2 % соответственно по сравнению с предполивной влажностью 80 и 70 % НВ, а эффективность использования поливной воды была выше на 26,8 и 24,6 %, соответственно.

Энергетические расчеты показали, что при различных режимах орошения, направленных на получение стабильных урожаев подсолнечника и сохранение мелиоративного состояния орошаемых земель при наименьшей инфильтрации поливной воды, снижаются энергетические затраты на получение 1 т продукции, повышается обменная энергия на 1 м³ оросительной воды и энергетическая эффективность.

выводы

1. Для осуществления режима орошения подсолнечника с наименьшими инфильтрационными потерями поливной воды необходимо в критические периоды (в фазу от образования корзинки до цветения) поддерживать почвенную влажность в пределах от 55 до 100 % НВ при увлажнении активного корнеобитаемого слоя 0,6 м.

2. Максимальный уровень суммарного водопотребления подсолнечником характерен для режима орошения при поддержании влажности расчетного слоя от 80 до 100 % НВ. Наибольшая урожайность подсолнечника 2,2 т/га в среднем за три года достигнута также на этом варианте. Вариант увлажнения 55% НВ позволяет, снизив потери поливной воды на инфильтрацию на 1400 м³/га, получать урожайность семян подсолнечника ниже лишь на 10,7 %.

3. Установлена зависимость величины инфильтрации поливной воды от относительных влагозапасов расчетного слоя почвы на черноземах обыкновенных под посевами подсолнечника.

4. Анализ потерь урожая подсолнечника (0,6…0,8 т/га) в засушливые годы от недостатка влаги (100…200 мм) в вегетационный период свидетельствует о необходимости дополнительного увлажнения данной культуры.

5. Установленная взаимосвязь урожайности подсолнечника от ГТК, имеющая высокую степень достоверности (R² = 0,93), подтверждает необходимость проведения оросительных мелиораций в засушливой черноземной степи Поволжья.

6. Установлена функциональная зависимость продуктивности подсолнечника от метеоклиматических факторов с использованием рядов Фурье, предназначенная для прогнозирования урожайности культуры в годы различной влагообеспеченности.

7. Наибольшее значение коэффициента энергетической эффективности 1,96 получено при проведении поливных режимов подсолнечника с влажностью почвы от 55 до 100 % НВ, что говорит о наиболее рациональном режиме увлажнения из трех рассматриваемых.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При возделывании подсолнечника в засушливой черноземной степи Поволжья, целесообразно проводить 1-3 полива этой культуры в основные фазы роста культуры (в засушливые годы в две фазы: от всходов до образования корзинки, от образования корзинки до цветения; во влажные - достаточно в фазу от образования корзинки до цветения) нормой 1000…3000 м³/га, что гарантирует получение урожайности порядка 2,0 т/га.

2. Для прогнозирования урожайности подсолнечника в условиях без орошения предлагается использовать для лет различной влагообеспеченности математические зависимости

для влажного года -25% обеспеченности

y = -0,5071 k ² + 4,4929 k - 0,18,

для среднего года -50% обеспеченности

y = 1,3273 k ² - 4,9891 k + 11,145,

для сухого года -75% обеспеченности

y = -0,275 k ² + 1,325 k + 7,625,

для острозасушливого года -95% обеспеченности

y = 0,1036 k ² + 0,135 k + 9,14,

где у - урожайность подсолнечника; k - показатель увлажнения.

3. С целью оптимального использования материальных, технических и трудовых ресурсов для обоснования прогноза урожайности подсолнечника хозяйствам следует использовать следующую формулу:

y = -10,676 k_м ² + 50,014 k_м - 37,607

где у - урожайность подсолнечника; k_м - показатель увлажнения при орошении.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Бессмольная, Е. Н. Потери поливной воды на инфильтрацию при возделывании подсолнечника на черноземах обыкновенных Нижнего Поволжья / Е. Н. Бессмольная // Научное обозрение. 2011. № 3. с. 37-40.

2. Кравчук, А. В. Энергетическая оценка эффективности режимов орошения подсолнечника / А. В. Кравчук, Е. Н. Бессмольная // Научное обозрение. 2011. № 4. с. 24-32.

В научных изданиях:

3. Бессмольная, Е. Н. Опыт получения подсолнечника в правобережье Саратовской области / Е. Н. Бессмольная // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. работ. Саратов: Наука, 2007. Вып. 21. с. 7-10.

4. Бессмольная, Е. Н. Научные основы программирования урожая подсолнечника в регионе / Е. Н. Бессмольная // Актуальные проблемы и перспективы развития региональных АПК в контексте Национального проекта: сб. науч. статей межвуз. науч. конф., 26 апреля. Балашов, 2007. с. 256.

5. Бессмольная, Е. Н. К вопросу о программировании и прогнозировании урожаев подсолнечника в правобережье Саратовской области / Е. Н. Бессмольная // Проблемы устойчивого развития сельских территорий РФ: материалы Всерос. науч.-практ. конф. ; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2007. с. 12-15

6. Бессмольная, Е. Н. Влияние погодных условий на урожайность подсолнечника / Е. Н. Бессмольная // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ. Саратов: Научная книга, 2008. с. 6-10.

7. Бессмольная, Е. Н. Эффективное программирование урожайности как фактор повышения конкурентоспособности предприятий АПК / Е. Н. Бессмольная ; отв. ред. С. Н. Емелин // Регулирование деятельности хозяйствующих субъектов: управленческий, экономический и правовой аспекты: материалы II Межрегиональной науч.- практ. конф., 15 декабря. Балашов: Спектр, 2010. с. 14-16.

8. Кравчук, А. В. Энергетическая оценка эффективности режимов увлажнения сельскохозяйственных культур / А. В. Кравчук, И. С. Завадский, Е. Н. Бессмольная // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ. Саратов: Научная книга, 2008. с. 97-102.

Размещено на Allbest.ru

...