2.4 Схема полевого опыта, условия и методика проведения исследований

3. ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА В ПОСЕВАХ СОРГОВЫХ ТРАВЯНИСТЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

3.1 Особенности роста и развития растений суданской травы и сорго-суданкового гибрида по межфазным периодам и укосам

3.2 Фотосинтетическая деятельность растений в посевах

4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ CВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ И СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СОРГОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ ОРОШЕНИЯ

4.1 Режимы орошения суданской травы и сорго-суданкового гибрида на светло-каштановых почвах

4.2 Суммарное водопотребление суданской травы и сорго-суданкового гибрида

4.3 Коэффициенты водопотребления сорговых кормовых культур

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРГОВЫХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДОБРЕНИЙ И ОРОШЕНИЯ

5.1 Урожайность зеленой массы при разных водных режимах почвы и расчетных дозах удобрений

В реализации важнейшей государственной программы «Развитие агропромышленного комплекса РФ на 2013-2020 годы» обозначено несколько важнейших социально-экономических задач, без решения которых невозможно обеспечить дальнейшее эффективное развитие экономики страны.

Во-первых, государственная программа принципиально ставит как главную задачу - социально-экономическое развитие сельских территорий и работающих в этих условиях различного рода хозяйствующих субъектов.

Во-вторых, предусматривает обеспечение продовольственной безопасности страны как путём увеличения валовых сборов зерна, кормов и другой растениеводческой продукции, так и путём увеличения производства на душу населения мяса, молока, яиц и других продовольственных товаров.

Решение этих важнейших задач требует разработки новых научно-обоснованных рекомендаций по ресурсосберегающим, экономически эффективным технологиям выращивания сельскохозяйственных культур, максимально отвечающим зональным условиям агроландшафтов, почвенно-климатическому районированию территории региона.

Актуальность исследований. В рамках реализации целевой программы по развитию племенного животноводства в Республике Калмыкия на период до 2016 года необходимо создать в кратчайшие сроки полноценную кормовую базу. Одним из главных источников производства высококачественных кормов в сухостепной и полупустынной зонах республики является орошаемое кормопроизводство, где необходимо в первую очередь совершенствовать структуру посевных площадей, увеличить в ней долю высокопродуктивных, засухоустойчивых кормовых культур, как озимая рожь, тритикале, сахарное сорго, суданская трава, сорго-суданковые гибриды. Однако до настоящего времени они не получили достаточного хозяйственного использования в регионе, и основными сдерживающими факторами более широкого внедрения сорговых культур в производство, повышения их урожайности являются относительно низкий уровень организации системы семеноводства, недостаточно совершенные технологии орошения и применения удобрений. В этой связи по результатам четырехлетнего полевого опыта разработаны приемы оптимального регулирования водного режима светло-каштановой почвы, применения удобрений и формирования посевов высокой фотосинтетической продуктивности с учетом биологических особенностей выращиваемых сорговых культур и почвенно-климатических условий сухостепной зоны Калмыкии.

Степень разработанности темы. Однолетние кормовые культуры, в том числе сорговые, выращиваемые при орошении в Нижнем Поволжье, были хорошо изучены и нашли отражение в трудах П.П. Бегучева, А.М. Гаврилова, И.П. Кружилина, В.И. Филина, Т.Н. Дроновой, В.М. Жидкова, М.М. Оконова, А.А. Астахова, Ю.П. Даниленко, В.Н. Чурзина, Ю.Г. Кузьмина, Б.А. Гольдварга, В.И. Янова, Л.В. Рудневой, В.В. Бородычева, Д.С. Кадралиева, Э.Б. Дедовой Е.А. Кравченко и др. В то же время становится очевидным, что научных рекомендаций по оптимизации водного и питательного режимов светло-каштановых почв при орошении в технологиях выращивания сорговых культур применительно к зоне сухой степи Калмыкии разработано недостаточно, что и определило направление наших исследований.

Цель исследований заключалась в усовершенствовании основных технологических приемов регулирования пищевого и водного режима светло-каштановой почвы за счет применения расчетных доз удобрений и водосберегающих режимов орошения в посевах сорговых культур в сухостепной зоне Калмыкии. Программой исследований требовалось решить следующие основные задачи:

-изучить особенности роста и развития растений по межфазным периодам, параметры фотосинтетических показателей при трехукосном использовании посевов;

-разработать наиболее совершенный регулируемый водный режим светло-каштановой почвы с применением двухступенчатого режима орошения по фазам вегетации, установить эффективность расчетных доз удобрений, структуру и коэффициенты водопотребления посевов в зависимости от уровня минерального питания и режимов орошения;

-выявить продуктивность сорговых кормовых культур и качество зеленого корма при различных сочетаниях водного режима почвы и дозах удобрений.

-рассчитать энергетическую и экономическую эффективность усовершенствованной технологии выращивания сорго-суданкового гибрида и суданской травы при орошении.

Научная новизна исследований. Впервые для условий сухостепной зоны Калмыкии разработаны рациональные сочетания расчетных доз удобрений и регулируемого водного режима светло-каштановой почвы при орошении. Получены новые экспериментальные данные по закономерностям формирования урожая сорговых кормовых культур, фотосинтетическим особенностям посевов и динамике водного режима почвы при разных режимах орошения и дозах азотно-фосфорных удобрений.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что на основе полевых экспериментов разработаны усовершенствованные водосберегающие режимы орошения, обоснованы расчетные дозы азотно-фосфорных удобрений применительно к светло-каштановым почвам, обеспечивающие получение до 60 т/га зеленой массы сорговых кормовых культур при хорошей окупаемости материальных затрат. Производственная проверка лучших вариантов полевого опыта проводилась в 2012-2013 годах в СПК «Первомайское» Приютненского района на площади 40 га, где общий экономический эффект от внедрения составил 146 тыс. рублей.

Методология и методы исследований. При постановке и проведении полевых экспериментов использовались системные подходы, современные научные методы планирования и проведения полевых опытов, все необходимые наблюдения, учеты и анализы проводились по общепринятым методикам.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

-особенности формирования урожая сорговых кормовых культур по межфазным периодам и укосам в зависимости от уровня водного режима светло-каштановой почвы, минерального питания и гидротермических условий;

-закономерности динамики изменения водного режима светло-каштановой почвы при разных режимах орошения, особенности водопотребления сорговых кормовых культур при применении расчетных доз удобрений;

-продуктивность суданской травы и сорго-суданкового гибрида, качество зеленой массы в зависимости от комплексной оптимизации водного и питательного режимов светло-каштановой почвы;

-энергетическая и экономическая эффективность усовершенствованной водосберегающей технологии возделывания сорговых кормовых культур при орошении в сухостепной зоне Калмыкии.

Достоверность результатов исследований подтверждается значительным объемом экспериментальных данных, полученных в результате четырехлетних полевых опытов, с использованием методов дисперсионного и корреляционного анализа результатов полевых опытов и положительными результатами внедрения разработанной технологии в производственных условиях.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Основные положения и результаты полевых исследований докладывались на VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Будущее АПК: Наука и технологии, инновации и бизнес» (г. Астрахань, 2012), Российско-Казахстанской международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы социально-экономического развития Прикаспийского региона в условиях инновационной экономики» (г. Элиста, 2012), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития агропромышленного комплекса Прикаспийского региона (г. Элиста, 2013), ежегодных научно-практических конференциях молодых ученых и студентов КалмГУ в 2010-2012 гг. (г. Элиста).

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе методик и проведении полевых опытов, обработке и анализе результатов исследований, подготовке рукописи диссертации, выводов и предложений производству, внедрении результатов исследований в производство. Личный вклад автора составляет более 80 % объёма результатов исследований.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых изданиях ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, библиографического списка. Содержание работы изложено на 145 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы, 5 рисунков и 27 приложений. Список использованной литературы содержит 178 источников, в том числе 5 иностранных авторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ОСОБЕННОСТЯМ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ОРОШЕНИИ

Гарантированное производство качественной и высокорентабельной сельскохозяйственной продукции является в настоящее время важнейшей социально-экономической задачей развития страны на ближайшую перспективу.

Однолетние кормовые культуры занимают важное место в производстве зеленых и объёмистых кормов, в организации рациональной системы севооборотов. Относительная несложность технологий возделывания однолетних трав, высокая адаптивность к почвенным условиям и особенностям климата, а также надёжность производства семян позволяют рассматривать эту хозяйственную группу как важнейший фактор интенсификации кормопроизводства. Размещение однолетних трав в системе севооборотов определяется их агротехническим значением и хозяйственно-целевым использованием [27, 67, 171, 164].

В России посевы сорговых культур постепенно увеличиваются по аридным регионам, но остаются еще незначительными. В перспективе намечается максимально возможное расширение таких посевов в засушливых степных районах Северного Кавказа и Нижнего Поволжья. При высокой агротехнике здесь получают высокую урожайность суданской травы и сорго-суданковых гибридов: на богаре - до 30…50 т, при орошении - до 90…100 т зеленой массы с 1 га. Почвенно-климатические условия СНГ позволяют возделывать сорговые культуры на площади до 6 млн. га, получать высокие и стабильные урожаи. Пригодными районами для возделывания сорго в странах СНГ являются: юг Украины (1,8 млн. га), Молдова (0,2 млн. га), государства Средней Азии и Казахстан (1,0 млн. га), области, края и республики Северного Кавказа (2,0 млн. га), Поволжье (1,0 млн. га). Сорговые культуры обладают высокими потенциальными возможностями, что ставит их в число ведущих зернофуражных и травянистых культур. В настоящее время имеющаяся кормовая база, видовая продуктивность однолетних и многолетних кормовых культур не позволяют обеспечивать наиболее полную реализацию генетического потенциала продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц. В связи с этим интенсификация кормодобывающей отрасли должна стать важнейшей социально-экономической задачей. Повысить объем производства разнообразных кормов возможно путем увеличения площади посева высокопродуктивных, высоко-белковых культур в чистых и смешанных посевах с повышенным процентом содержания углеводов и обменной энергии [25, 61, 85, 89, 117]. Поэтому одним из важных направлений развития адаптивного кормопроизводства становится использование новых аридных культур, более конкурентоспособных по сравнению с традиционно возделываемыми. Так, травянистые виды сорго, суданская трава и сорго-суданковые гибриды благодаря своей высокой засухоустойчивости, повышенной продуктивности способны формировать при благоприятных условиях высокий и стабильный урожай надземной массы. Они характеризуются хорошей побегообразующей способностью, высокой кустистостью и быстрым отрастанием после скашивания, что позволяет получать два-три полноценных укоса зелёной массы [77, 90, 123, 153].

Сорговые культуры возделываются для получения зерна, зелёного корма, сена, силоса и сенажа. Имея мощную, глубоко проникающую в почву корневую систему, культуры успешно противостоят суховеям и летней жаре. Как правило, к концу лета кукуруза часто скручивается и преждевременно желтеет, а посевы сорговых культур стоят более зеленые. В сравнении с другими культурами сорговые травы ещё и менее требовательны к плодородию почвы, хорошо приживаются на засоленных почвах [98, 106, 107, 109, 139, 171].

Основная биологическая особенность сорговых травянистых культур - способность более экономно расходовать влагу. Для формирования одного килограмма сухого вещества растениям необходимо воды на 25 % меньше, чем растениям кукурузы, и почти вдвое меньше, чем пшенице, поэтому растения сорго и гибриды в экстремальных погодных условиях более продуктивны в сравнении с кукурузой [38, 105, 113]. Сорговые культуры, будучи более засухоустойчивыми, характеризуются невысокой требовательностью к почвам и содержанию питательных веществ, могут заменить посевы кукурузы как страховые культуры в отдельные особо засушливые годы с критическими погодными условиями. Конкурентные преимущества сорго перед кукурузой- высокая урожайность, меньшие нормы высева и затраты на закупку семян, высокая экологическая пластичность, возможность более поздних сроков посева и уборки, высокая отавность [26,75, 77]. Суданская трава и сорго-суданковый гибрид как кормовые растения широко внедряются в мире, в севооборотах аридных зон России. Многие исследователи [175, 98, 142, 174,58, 67, 56, 112] отмечают их высокую потенциальную урожайность и хорошие кормовые достоинства, способность до 3…4 раз за вегетационный период отрастать после укосов или стравливания. При использовании таких культур сельскохозяйственные предприятия получают высокую экономическую выгоду. Эти культуры обладают способностью хорошо приспосабливаться к почвенно-климатическим условиям выращивания, обладают высокой солеустойчивостью, жаростойкостью и засухоустойчивостью [3, 43, 47, 62, 144].

Многолетние исследования, проведенные в засушливых регионах РФ показывают, что самой высокоурожайной кормовой культурой по-прежнему остаётся сахарное сорго при сравнительно экономном расходовании почвенной влаги. Сорго в расчёте на 1 мм влаги образует до 26,2 кг сухого вещества, суданская трава - 25,2 кг, тогда как озимая рожь, яровые зерновые на 1 мм влаги образуют от 6,3 до 14,7 кг сухого вещества [35]. На каштановых почвах в экстремальные годы кукуруза давала всего - 5,0…6,0 т/га зелёной массы, а некоторые гибриды сахарного сорго - до 10,0…15,0 т/га. Важнейшим условием получения высоких урожаев сорговых культур при орошении является хорошо отлаженная технология выращивания, соответствующая почвенно-климатическим условиям, биолого-хозяйственным признакам и способам, технике проведения поливов. При правильном выборе лучших сроков посева, норм и способов посева создаются наиболее благоприятные условия для роста и развития растений. При рядовом, сплошном способе посева с междурядьями 0,15м и нормой высева для суданской травы 1,5 млн. семян, сорго-суданкового гибрида 1,2 млн. семян/га на 0,6…0,9 т/га возрастала урожайность зерна при наиболее ранних сроках посева [109].

По данным опытов [109, 120, 134] сорговые культуры на сено и сенаж нужно сеять традиционным рядовым способом, рекомендуется убирать суданку через 41…45 дней, а сорго-суданковый гибрид через 45…47 дней после всходов или первого укоса. Для создания высокопродуктивных и устойчивых сортов или гибридов нужен качественный исходный материал. Широкое использование новых сортов в производстве позволяет получать высокие и устойчивые урожаи надземной биомассы [3].

В системе агротехнических приемов выращивания сорговых культур и гибридов правильный выбор предшественников имеет важное практическое значение, так как по ним можно определить степень плодородности почвы, водный и питательный запас. Сорговые культуры могут быть посеяны после многих культур, но на пашне, чистой от сорняков. Желательные предшественники для них те, которые не используют много влаги и питательных веществ, рано созревают и оставляют чистое от сорняков поле [74, 81, 142]. Для сорговых культур лучшими предшественниками являются озимые, а также яровые поздние культуры. Рассматривая место сорговых культур в севообороте, надо полагать, что зерновые гибриды похожи на кукурузу, поэтому они должны проходить рядом с ней в полевом севообороте. При орошении сорговые культуры могут быть посеяны после корнеплодов, кукурузы на зерно, бахчевых, но не после подсолнечника [12].

По имеющимся данным в степях Украины наиболее высокие урожаи зерна, зеленой и абсолютно сухой массы сорговых культур получены после гороха, ячменя, озимой пшеницы, меньше после подсолнечника, кормовой свеклы. При высокой культуре земледелия сорговые культуры как предшественник не уступают такой широко распространенной культуре, как кукуруза. По экспериментальным данным, в метровом слое почвы, запасы влаги после уборки кукурузы были равны 55 мм и после сорго -54 мм. После кукурузы в среднем за 3 года ячменя собрано 21,9 ц/га, а после сорго - 21,4 ц/га. На юге Украины сорговые культуры используют и как парозанимающую культуру. Если сорго выращивать в системе зеленого конвейера и использовать в течение всего летнего сезона, то в этом случае желательно поле оставить под занятый пар [133]. Обработка почвы для посева сорговых культур похожа на подготовку почвы для кукурузы. В качестве основной обработки предлагается проводить глубокую зяблевую вспашку или безотвальное рыхление. В большинстве районов Крыма в связи с поверностным залеганием мелких скалистых почв и малым пахотным горизонтом дают хорошие урожаи суданковые культуры при вспашке на глубину 0,22…0,25м [168]. Это способствует наиболее полному накоплению влаги в почве и хорошему развитию корневой системы суданковых культур. Основным критерием качества основной обработки почвы осенью является хорошая разделка почвы, поверхностная однородность поля и полная заделка растительных остатков. Это необходимо для того, чтобы максимально накопить и удерживать влагу в почве, уничтожить проросшие сорняки и падалицу предыдущего урожая, уменьшить количество предпосевной обработки почвы. Под посев сорговых культур система обработки светло-каштановой почвы складывается из лущения стерни на глубину 0,60…0,80 м и вспашки на глубину 0,18…0,2 м осенью и предпосевной культивации, прикатывания весной [3, 70, 77, 153]. Важным условием получения высокого урожая является применение такой технологии возделывания, которая бы максимально соответствовала их биологическим особенностям. Сроки сева сорговых культур сильно влияют на урожай массы и на поступление зеленой массы в течение вегетационного периода. Оптимальными сроками посева сорговых культур принято считать третью декаду апреля - первую пятидневку мая [150].Среди мероприятий, направленных на повышение урожайности любой сельскохозяйственной культуры, важная роль принадлежит способам посева. Сорговые культуры можно возделывать как сплошным, так и широкорядным способами. В засушливых зонах целесообразней применять широкорядный посев с шириной междурядий 0,45…0,70м [113].

Наиболее распространенным способом посева зерновых сорговых культур является широкорядный, пунктирный с междурядьями 0,70 м. В посевах с междурядьями 0,45см можно более равномерно распределить растения в рядах. Оптимальная густота стояния сорговых культур на зерно 250…300 тыс. растений на гектар при посеве широкорядным способам (0,45…0,70м). При такой густоте после скашивания создаются наиболее благоприятные условия для образования продуктивных побегов, интенсивного отрастания отавы [95]. В благоприятных условиях растение способно на саморегулирование плотности стеблестояния, увеличивая ее за счет дополнительных побегов из узла кущения [17].

По мнению ученых [66], в Нижнем Поволжье в полевых орошаемых севооборотах высокая и стабильная урожайность возделываемых культур достигается за счет разноглубинной обработки почвы от 0,28…0,30 м до 0,10…0,12 м. Исследования, проведенные в 1981…1985 годы на предкавказских черноземах и светло-каштановых почвах, показали, что выбор эффективных почвозащитных технологий обработки почвы для получения трех урожаев в год необходим дифференцируемый подход к использованию различных почвообрабатывающих орудий [97, 118, 124].

По данным исселедований ученых [98, 104], в условиях орошаемого земледелия Дагестана растения реагируют неодинаково на тот или иной прием основной обработки почвы. Высокая урожайность была получена при вспашке на глубину 0,28…0,30 м, до 55,0 т/га, а при безотвальной обработке на ту же глубину получили на 10…12 % урожая силосной массы меньше, а урожайность при обработке на 0,10…0,12 м была ещё ниже на 2,4…3 %. При орошении, когда потребность растений во влаге обеспечивается в основном за счет поливов, суммарное водопотребление возрастает. Наибольший общий расход влаги наблюдается в засушливые годы, когда высокая напряженность метеорологических условий требует значительного расхода почвенной влаги в межфазные периоды проведения поливов: во влажные годы напряжение их снижается, и потребление влаги уменьшается. Сорговые культуры гораздо легче переносят воздушную и почвенную засухи, суховеи и высокие температуры, чем другие культурные растения. Как тропическое растение, оно в процессе эволюции выработало большую приспособляемость к недостатку влаги и экономному ее расходованию. По степени засухоустойчивости и жаростойкости оно относится к числу выдающихся растений в связи с особым анатомическим и физиологическим его строением. Эти свойства несравнимы ни с какими другими сельскохозяйственными культурами. Транспирационный коэффициент у сорго в сравнении с другими культурами невелик. Так, на образование единицы сухого вещества сорго расходует 300 частей воды, кукуруза - 388, пшеница - 515, подсолнечник - 895. Не случайно за высокую засухоустойчивость сорго в народе называют «верблюдом растительного мира». Проблема повышения продуктивности каждого гектара орошаемой пашни при рациональном использовании водных ресурсов остаётся одной из важнейших. В связи с этим для каждой природной зоны подбираются такие культуры, биологические особенности которых хорошо согласовываются с внешними условиями среды произрастания[143]. Каждая культура оценивается по хозяйственно ценным признакам, продуктивности, отзывчивости на орошение, адаптивности к агроландшафтным условиям. Максимальную продуктивность отобранные таким путём культуры проявляют в системе специализированного севооборота при применении современных агротехнологий [169]. Орошаемые земли являются одним из важных источников кормопроизводства, с поливных участков, занимающих всего 5 % общей площади пашни, получают валовую продукцию растениеводства в размере более 15…20 %, на них выращивают 75 % овощной продукции и 25 % кормовой. Таким образом, орошение позволяет увеличить урожай кормовых трав в сухой зоне в 3…4 раза, в очень засушливой в 2…3 и засушливой 2…2,5 раза. Средняя продуктивность поливного гектара в стране составляла в 1990 году - 3,9, в 2001 - 3,1 тысячи кормоединиц, при потенциальной продуктивности орошаемой пашни 8…10 тыс. кормовых единиц. По этим величинам, хотя по разным причинам в последние годы снижалась продуктивность орошаемого гектара, можно сделать вывод о том, что поливные земли служат надежным источником производства кормов [18,91]. В этой связи одной из актуальных задач является разработка научно обоснованных систем орошения кормовых культур при различных формах собственности и ведения хозяйства. Важным направлением развития полевого кормопроизводства в ближайшей перспективе должно стать более полное использование биологических и технологических факторов для увеличения результативности растениеводства [103]. Из-за дефицита растительных кормов высокого качества нельзя сбалансировать рационы по энергии и протеину, в результате генетический потенциал продуктивности сельхозживотных может быть использован лишь на 45..55 %, также нужно сказать о перерасходе кормов, который достигает 20..35 %.

В то же время ухудшение общей экологической обстановки в России заставляет научную общественность обратить внимание на рациональное природопользование на поливных землях. Интенсивность использования орошаемых земель должна быть направлена на увеличение продуктивности каждого орошаемого участка, а также на повышение плодородия почвы, ее мелиоративное состояние [71]. Высокие урожаи кормовых культур в условиях орошения можно гарантированно получать, если технологические приёмы возделывания научно обоснованы и выполняются своевременно. Изучению агротехники выращивания однолетних кормовых сельскохозяйственных культур в различных видах посевов уделено внимание в научно - исследовательских работах во многих районах страны, в том числе в Нижнем Поволжье [32, 128].

Одно из решающих направлений увеличения продуктивности однолетних трав - повышение интенсивности их возделывания. В настоящее время в полевом кормопроизводстве за счёт факторов интенсификации хозяйства производят до 60% кормов, по группе однолетних трав этот показатель составляет всего 20 %, то есть он наименьший по сравнению с другими кормовыми культурами [118]. Данные Калмыцкого филиала ВНИИГиМ, КНИИСХ, Калмыцкого госуниверситета, а также опыт передовых кормодобывающих хозяйств показывают, что при правильном сочетании технологических и организационно-хозяйственных мероприятий продуктивность каждого орошаемого гектара можно поднять до 5,0…7,6 и более тонн на гектар кормовых единиц, что позволит существенно повысить удельный вес орошаемого кормопроизводства в общем балансе кормов. По мнению ученых [32, 41], устойчивая урожайность выращиваемых сельскохозяйственных культур в полевых поливных севооборотах может быть достигнута в системе получения двух и трех урожаев в год, применения эффективных приемов регулирования водного и питательного режимов зональных типов почвы.

На орошаемых землях Республики Калмыкии одним из условий гарантированного производства кормов является внедрение и расширение посевов наиболее адаптивных к местным условиям сортов сорговых кормовых культур. В производственных опытах 1993…1995 годов на поливных участках совхоза «им. Ю.А.Гагарина» в восточной зоне Калмыкии благодаря применению повторных посевов в звеньях севооборотов с применением суданской травы и сорго-суданковых гибридов удалось повысить продуктивность поливного гектара с 3,8 до 5,1 тыс. кормоединиц [111, 122, 130, 143]. Результаты исследований [44, 98, 135] показывают, что при выращивании сорговых культур по системе двух-трех урожаев можно увеличить коэффициент использования пашни до 1,1…1,3, получать по 100…150 т/га зеленой массы и поднять продуктивность орошаемого гектара до 15 тыс. кормовых единиц и более [170].

Для оценки режима орошения сельскохозяйственных культур важен такой показатель, как величина транспирации (коэффициент водопотребления). Этот показатель колеблется от условий водообеспеченности, плодородности почв, технологии выращивания, климатических факторов и т.д. [30]. Суданская трава и сорго-суданковые гибриды - засухоустойчивые культуры, однако на орошаемых землях их урожайность гораздо выше, чем на неорошаемых. Наиболее интенсивно сорговые культуры потребляют воду в период от начала выхода в трубку до выбрасывания метёлки, который продолжается в среднем 20…25 дней. За это время культура формирует до 50 % общей биомассы. Наиболее благоприятный для растений режим влажности почвы в этот период 80…100 %. Только при регулярном орошении в течение всего вегетационного периода создаются условия для интенсивного прироста органической массы и формирования высокого урожая [147]. Проблема получения стабильно-высоких урожаев сельскохозяйственных культур в почвенно-климатических условиях Саратовского Заволжья осложнялась неустойчивым обеспечением территории атмосферными осадками в течение вегетационного периода. В этих условиях устойчивая продуктивность сельскохозяйственных культур была достигнута только при регулярном орошении [51, 155].

Общеизвестно, что оптимизация водного режима почвы достигается своевременным проведением поливов, не допускающим снижения предполивного порога влажности в расчетном слое почвы ниже оптимально установленного для получения запланированного урожая. Академик А.Н. Костяков ещё в 70-ые годы ХХ столетия предложил сроки полива сельскохозяйственных культур устанавливать по нижнему допустимому порогу влажности. В последующем этот метод управления водным режимом почвы по допустимым запасам влаги в активном слое получил развитие в исследованиях И.П. Кружилина, [87] М.С. Григорова [39] и др. По данным М.М. Оконова [123], максимальный среднесуточный расход воды наблюдался в посевах однолетних кормовых культур в период выхода в трубку до выбрасывания метелки. Орошение создает благоприятные условия для регулирования влагообеспеченности растений, увеличения степени использования природных факторов, питательных веществ почвы и удобрений, а также потенциала культур. В опытах [40, 162] при поддержании в течение вегетации растений дифференцированной предполивной влажности в активном слое почвы выход кормовых единиц и содержание протеина изменялось в пределах 11,5…13,7 %. Максимальное содержание протеина (11,9…14,1 %), было на варианте с предполивным порогом влажности почвы 70…75 % НВ.

Обобщая экспериментальные данные, многие исследователи пришли к выводу, что нижним порогом оптимальной влажности почвы, обеспечивающим получение максимальных урожаев зерновых, кормовых и технических культур, является влажность 75…80 % НВ. Предельно допустимый уровень иссушения почвы определяется биологическими особенностями растений, их способностью поглощать влажность из почвы, уровнем планируемой урожайности, механическим составом и другими факторами. Орошение кормовых культур в исследованиях [135] более эффективно при дифференцированных поливах 400…600 м3/га, количество вегетационных поливов определяется биологическими особенностями кормовых культур: для кукурузы 4…5, люцерны 7…8, суданской травы 6…7 дней. Глубина увлажнения почвы при этом дифференцированная 0,4; 0,8; 0,4. Осенью проводится влагозарядковый полив поливной нормой для кукурузы и суданской травы - 800 м3/га, люцерны - 1000 м3/га. В тех же условиях [87] считают целесообразным поддерживать предполивную влажность в пределах 75…80% НВ. Для этого необходимо проведение от 7 до 11 поливов оросительной нормой 3300…4800 м3/га. Суммарное водопотребление сорговых культур при этом может изменяться в пределах 5530…5850 м3/га. В более засушливой по сравнению с Волгоградской областью восточной зоне Калмыкии, по данным [139, 140], при поддержании на посевах сорговых культур предполивного порога влажности почвы 60…65 % НВ требуется 6 поливов оросительной нормой 4300 м3/га, а при 70…75 % НВ - 9 поливов нормой 5150 м3/га [37], обращают внимание на то, что при предполивной влажности почвы 80…85 % НВ по сравнению с 70…75 % НВ была получена незначительная прибавка урожая (0,3…0,4 т/га сена) при большом количестве поливов и более высокой оросительной норме. По данным учёных Калмыкии, на среднесуглинистых почвах за вегетацию водопотребление сорговых культур удовлетворялось за счёт орошения на 60 % (70…75 % НВ) и 50 % (60…65 % НВ), за счёт осадков соответственно на 30 и 32 % и за счёт использования почвенных запасов на 12 и 17 %. Оптимизация водного режима обусловливает необходимость полного учёта затрат на производство продукции для последующей оценки выгодности того или иного уровня увлажнения почвы. Поддержание предполивного порога влажности не ниже 70 % НВ (6…8 поливов, оросительная норма 2800…3550 м3/га) позволило в 4…5 раз повысить урожайность сорговых культур по сравнению с вариантом без орошения. Дальнейшее повышение предполивной влажности активного слоя почвы до 80% НВ сопровождалось увеличением числа поливов до 9…12 с оросительной нормой -3300…4050 м3/га, однако увеличение энергетических затрат, связанных с поливами, внесением удобрений и другими технологическими процессами, не всегда компенсировалось получаемой прибавкой урожая 8…9 т/га зелёной массы. Суммарное водопотребление изменялось в пределах 2476 м3/га, коэффициенты водопотребления от 975 до 1299 м3/т. В варианте поддержания влажности активного слоя почвы не ниже 70 % НВ за вегетацию потребовалось 5162 м3/га, 80 % НВ - 5567 м3/га оросительной воды. Однако коэффициент водопотребления с увеличением предполивного порога влажности почвы с 70 % до 80 % НВ не снижался, а в отдельные годы был даже несколько выше [80].

Результаты исследований [137] подтверждают, что в экстремальных условиях Северо-Западного Прикаспия на орошаемых землях при дефиците оросительной воды можно успешно применять дифференциацию режима орошения кормовых культур в адаптивной системе. Рекомендуется в течение вегетации проведение трёх поливов: первый полив - перед фазой «вымётывание», второй полив - перед фазой «молочная спелость» и третий полив - перед наливом зерна. При этом обеспечивается экономия электроэнергии и оросительной воды на 8,8…22,0 %, рост рентабельности производства за счёт снижения энергозатрат составляет 20…25 %.

Орошение существенным образом влияет на эффективность применения удобрений, а оптимизация условий минерального питания является решающим фактором повышения фотосинтетической продуктивности посевов, сохранения и расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Для эффективного и экологически безопасного применения удобрений необходим постоянный учет взаимодействия между внесенными в почву элементами питания и другими факторами внешней среды. На современном этапе задача агрохимических исследлований в орошаемом земледелии заключается в изучении взаимодействия между растением, почвой и удобрениями на фоне интенсивного комплексного использования других средств химизации, с одной стороны, и максимально возможной биологизации земледелия и управления балансом питательных веществ в почве с учетом экологических требований,- с другой [2]. Наукой установлено, что только при правильном сочетании доз удобрений и режимов орошения возможны формирование высоких урожаев и хорошая окупаемость как вносимых туков, так и поливной воды. Для создания оптимальных условий минерального питания растений необходимо знать не только общую потребность сельскохозяйственных культур в элементах питания, но и динамику их потребления по межфазным периодам. Вопросы, связанные с изучением питательного режима зональных типов почвы под разными культурами применительно к условиям орошаемого земледелия Поволжья довольно были обстоятельно исследованы и освещены в работах [56, 65, 70], в них установлена высокая эффективность применения азотных и азотно-фосфорных удобрений в посевах однолетних кормовых культур, выращиваемых по системе получения двух и трех урожаев в год. При возделывании бобовых культур, прежде всего люцерны, положительный эффект от применения фосфорных удобрений на зональных светло-каштановых и бурых почвах Прикаспийского региона значительно выше, чем от азотных удобрений [121]. Вместе с тем, питательный режим зональных почв при орошении с внесением разных доз удобрения изучен еще недостаточно, особенно применительно к технологиям экологически безопасного, ресурсосберегающего возделывания однолетних кормовых культур.

Важным фактором повышения продуктивности сорговых культур при орошении является также обеспеченность минеральным питанием. Высокая потребность в питательных веществах обусловлена значительным выносом их при многократном использовании надземной массы. Так, проведённые многочисленные исследования [87, 163, 137,113,107, 49] в лесостепных и сухостепных зонах подтверждают высокую эффективность минеральных удобрений под сорговые травянистые культуры [64,141]. При возделывании сорговых культур в восточной зоне Калмыкии на основании проведённых исследований рекомендовано для получения с 1 га -15 т сена вносить 140…160 кг д.в. азота, 60…70 кг д. в. фосфора, а для 20 т соответственно 210…240 кг д. в. азота и 80…100 кг д. в. фосфора. На орошаемых землях Прикаспийского региона научные учреждения рекомендуют основную часть удобрений вносить под вспашку, большую часть азотных удобрений на поливных участках используют в качестве подкормки, эффективно внесение под посев 10…15кг Р2О5, в зависимости от уровня плодородия почвы [163]. В условиях Волго-Ахтубинской поймы на засоленных орошаемых землях посевы сорго, за счет оптимального сочетания водного режима почвы и минерального питания не только обеспечивали высокую и стабильную продуктивность культуры, но и способствовали улучшению почвенно-мелиоративного состояния [39]. Наиболее дефицитным питательным веществом для сорго является азот, который за счет естественного плодородия удовлетворяет эту культуру только на 38,7 %, фосфор - 53,2 %, а калий - 93 %. Наибольшее потребление азота растениями сорговых культур отмечается в фазе интенсивного роста и формирования генеративных органов, особенно за 10…15 дней до начала выметывания и 10…15 дней после цветения. Поглощение фосфора корнями начинается с первых дней вегетации, и к фазе выметывания растения усваивают 50% общего количества фосфора. Калий поглощается растениями равномерно на протяжении всего вегетационного периода. Однако внесение избыточных доз азота может привести к нежелательным последствиям ухудшения качества корма - появлению нитратных и нитритных форм особенно в зеленой массе [1, 67].

Эффективность внесения минеральных удобрений под сорговые культуры определяется биологическими особенностями и потенциальными возможностями сорта или гибрида, уровнем плодородия почвы, предшественниками и т.д.[72] . В условиях каштановых почв [61] предлагает использовать дифференцированную схему использования минеральных удобрений для травянистого сорго. Так, для раннеспелых сортов и среднеспелых сортов суданской травы, выращиваемых по одноукосной схеме на силос, сенаж или зерносенаж, достаточно использовать норму минеральных удобрений (NPK)45…60, для многоукосного применения; (NPK)60 + N30…60 - в подкормку после первого укоса; в смешанных посевах с зернобобовыми культурами - N30 P45 K 45. Для интенсивных позднеспелых сортов суданской травы и сорго-суданковых гибридов, выращиваемых для сенажа и силос одноукосно, рекомендуется фон минерального питания (N90P90K90). Исследования Л.В. Рудневой [142] по содержанию корневых остатков под посевом сорговых культур по окончании вегетации показали, что основная масса корней находится в слое 0…0,4 м - 106,94 ц/га или 79,7 %. Причем половина этого количества обнаружена в верхнем 0,1 м слое (52,65 ц/га или 39,2 %), с глубины 0,4…0,5 м количество корневых остатков резко уменьшается, и в слое 0,9…1,0 м обнаружено всего 1,91 ц/га или 1,7 %. Всего в метровом слое почвы обнаружено 134,25 ц/га корневых остатков. Исходя из содержания корневых остатков и их химического состава, сделаны расчёты количества питательных элементов, которые может оставить после себя сорговая культура. Расчёт показывает, что в основной корнеобитаемой зоне остаётся азота - 136, фосфора - 39 и калия - 94 кг/га. Исследования, проведенные по оптимизации минерального питания сорговых культур на орошаемой светло-каштановой почве Саратовского Заволжья, показали, что оптимальными по агрономической эффективности были варианты с внесением дозы удобрений N60…90P40…60 [63].

Таким образом, минеральные удобрения оказывают многостороннее действие на протекающие в почве и растениях процессы, способствуя росту продуктивности орошаемых земель и плодородию почвы за счёт пополнения органикой корневых систем. Анализ приведенных литературных источников показывает, что многими учеными и практиками изучались oснoвные вопросы технологий выращивания сорговых культур, технологические параметры которых во многом опpeделяются почвенно-климaтическими условиями. Основными урожаеобразующими факторами в уловиях орошаемого земледелия являются водный и питательный режимы почвы, фотосинтетическая продуктивность растений, которые требуют постоянной корректировки в конкретных условиях агроландшафтов.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ