СтатьиДифференцированные режимы орошения и дозы удобрений перца сладкого на обыкновенных чернозёмах Ростовской области

Статьи

Дифференцированные режимы орошения и дозы удобрений перца сладкого на обыкновенных чернозёмах Ростовской области

Возделывание овощных культур, и в частности, перца сладкого, на орошаемых землях Ростовской области имеет важное значение для удовлетворения потребностей населения в свежей продукции и перерабатывающей промышленности в сырье.

Повышение качества управления водным и пищевым режимами почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, в том числе овощей, обеспечивает повышение эффективности использования оросительной воды и минеральных удобрений, сохранение нормальной эколого-мелиоративной обстановки на орошаемых землях и значительное повышение урожайности.

Анализ имеющейся научно-технической информации и практического опыта указывает на недостаточную дифференциацию и полноту информации, требующейся для совершенствования процесса нормирования и оценки комплексного влияния орошения и удобрений на урожайность перца сладкого. Потребность повышения эффективности его возделывания обусловливает необходимость совершенствования используемых технологий выращивания, прежде всего, на основе повышения точности нормирования режимов орошения и суммарного испарения с учётом конкретных почвенно-климатических условий района орошения. Поэтому, проведение экспериментальных исследований в указанном направлении весьма актуально и имеет важное значение для мелиоративной науки и практики.

Исследования проводились в рамках Федеральной целевой программы научных исследований Россельхозакадемии на 2005-2010 годы по проблеме 02.

Цель исследований. Совершенствование технологии возделывания перца сладкого на основе повышения точности нормирования суммарного испарения, режимов орошения и доз внесения удобрений с учётом изменчивости гидрометеорологических факторов, обеспечивающей водоэнергосбережение и получение плановой урожайности.

Задачи исследований:

анализ научно-технической информации по возделыванию перца сладкого на орошаемых землях;
анализ методов определения испаряемости, суммарного испарения, режимов орошения сельскохозяйственных культур и обоснование направлений их совершенствования;
изучение динамики водного баланса, испаряемости, суммарного испарения и урожайности перца сладкого при различном уровне дифференциации режимов орошения и доз внесения минеральных удобрений с учётом изменчивости гидрометеорологических факторов;
усовершенствование методик определения суммарного испарения, испаряемости, дифференцированных режимов орошения и удобрения перца сладкого на основе повышения точности и достоверности информационного обеспечения, учёта уровня урожайности, изменчивости гидрометеорологических условий и влажности почвы;
комплексная оценка энергетической и экономической эффективности дифференцированных режимов орошения и удобрения перца сладкого с учётом видов, объёмов и структуры ресурсозатрат.

Научная новизна:

установлены количественные показатели комплексного влияния режимов орошения и доз внесения минеральных удобрений на суммарное испарение и урожайность;
установлены закономерности, характеризующие влияние режимов орошения, доз внесения удобрений и фаз развития растений на суммарное испарение и урожайность; а также на рост, развитие и продуктивность перца сладкого;
усовершенствованны методики расчёта испаряемости и суммарного испарения перца сладкого, учитывающие влияние изменчивости гидрометеорологических условий и влажности почвы;
разработаны алгоритм, блок-схема и программа для расчёта на ЭВМ . режимов орошения и доз удобрений перца сладкого для конкретных почвенно-климатических условий;
получены эмпирические зависимости для расчёта экономической эффективности режимов орошения и доз удобрений перца сладкого в конкретных почвенно-климатических условиях, учитывающие наличие дефицита ресурсов.

Основные положения:

модель технологического процесса возделывания перца сладкого при орошении;
эмпирические зависимости, характеризующие влияния величин оросительных норм и доз внесения удобрений на суммарное испарение и урожайность перца сладкого;
биоклиматические коэффициенты суммарного испарения перца сладкого для расчёта эксплуатационных режимов орошения;
усовершенствованная методика расчёта суммарного испарения перца сладкого, учитывающая влияние изменчивости гидрометеорологических условий и влажности почвы;
дифференцированные режимы орошения и дозы внесения удобрений перца сладкого, ориентированные на различный уровень использования интегральных ресурсов с учётом структуры затрат;
алгоритм, блок-схема и программа для расчёта на ЭВМ норм орошения и доз внесения удобрений под планируемый урожай перца сладкого, в том числе при дефиците ресурсов.

Разработаны и внедрены рекомендации по совершенствованию технологии возделывания перца сладкого на основе повышения точности нормирования суммарного испарения, режимов орошения и доз внесения удобрения перца сладкого с использованием усовершенствованных технологий информационного обеспечения с применение ЭВМ для конкретных почвенно-климатических условий. Это обеспечит рациональное использование и снижение водно-энергетических ресурсов на 20-25%, повышение урожайности и улучшения экологической обстановки на орошаемых землях.

Результаты исследований и основные выводы по работе следует использовать водохозяйственным и сельскохозяйственным организациям при проектировании отдельных участков орошения, оперативном управлении эксплуатационными режимами орошения перца сладкого на существующих орошаемых землях хозяйств различной формы собственности с учётом широкого внедрения ЭВМ в практику эксплуатации систем орошения.

Основные разделы докладывались на научно-практических конференциях, проводимых в ФГОУ ВПО «НГМА» и заседаниях научной секции Россельхозакадемии «Эксплуатация гидромелиоративных систем», проводимых в период 2005-2008 г. в Новочеркасске; на межрегиональной научно-технической конференции СтавГАУ, г. Ставрополь, 2006 г.; на научно-практической конференции «Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России» в ДЗНИИСХ, п. Рассвет Ростовской области, 2006 год.

Результаты диссертационных исследований внедрены в четырёх хозяйствах орошаемой зоны Ростовской области: ЗАО «Нива» Весёловского района; ООО «Возрождение» Волгодонского района; СПК (колхоз) «Лиманный» и СПК «Прогресс» Неклиновского района на общей площади 26 га с общим экономическим эффектом 69,1 тыс руб., что в среднем составляет 2654 руб. на гектар. Экономия водных ресурсов составила в среднем 400 м³/га; снижение энергозатрат на 10-15%; увеличение урожайности на 15. 25%.

ВЫВОДЫ

С энергетической точки зрения все варианты производства перца сладкого могут считаться энергетически эффективными. Наиболее экономически и энергетически выгодным является вариант при снижении на 20% от расчётной величины оросительных норм и доз внесения минеральных удобрений. При этом, рентабельность возделывания перца сладкого составила 198,5%; коэффициент энергетической эффективности всей массы — 3,36; что больше величин при расчётном варианте соответственно на 4,6% и 9,8%; удельные затраты совокупной энергии составили 98,55 ГДж/га
Получены закономерности на обоснование оптимальных экологически эффективных вариантов производства перца сладкого с учётом объёмов, видов и стоимости вкладываемых ресурсов, а так же конкретных гидрометеорологических параметров для соответствующих почв и организационно-хозяйственных условий зон орошения. Область кривых описывается уравнением показательного вида с коэффициентом детерминации R2 = 0,86.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рациональное использование вводно-энергетических и материально-технических ресурсов при возделывании сельскохозяйственных культур на орошаемых землях достигается за счёт комплексного применения орошения и удобрения. Наилучшие показатели эколого-экономической эффективности обеспечиваются за счёт высокого качества реализации технологического процесса, организации и управления процессом на основе компьютерных технологий и методологии планирования урожая.
Совершенствование процесса управления технологией орошения и уточнение расчётных моделей достигается за счёт повышения точности информационного обеспечения процесса определения норм орошения и удобрения на основе проведения комплексных полевых исследований и дифференциации эмпирических параметров расчётных зависимостей с учётом изменчивости гидрометеорологических условий и влияния влажности почвы для конкретных зон орошения.
На основе информационно-аналитических исследований разработана модель технологического процесса возделывания перца сладкого, обеспечивающая рациональное использование водноэнергетических и природных ресурсов, эффективность управления процессами при орошении сельскохозяйственных культур.
Усовершенствована методика расчёта суммарного испарения перца сладкого, учитывающая влияние изменчивости гидрометеорологических факторов и влажности почвы, обеспечивающая повышение точности определения величины суммарного испарения и динамики водного режима почвы на 20.25%.
Исследованиями установлено, что гидрометеорологические условия оказывают существенное влияние на режим орошения и водопотребления. Так, для «среднесухого» года по обеспеченности дефицита естественного увлажнения потребовалось проведение 11 поливов оросительной нормой 430 мм; в «средний» год — 8 поливов оросительной нормой 320 мм; в «средневлажный» — 5 поливов оросительной нормой 200 мм. Изучены закономерности изменения влагозапасов в расчётном слое почвы для лет различной обеспеченности.
В структуре водного баланса перца сладкого для лет по дефициту естественного увлажнения близких к «среднесухому», «среднему» и «средне-влажному» годам на долю оросительной нормы приходилось соответственно -72,0%: 54,0% и 38,0%; осадков, соответственно - 26%; 35%, и 48,0%; почвенных влагозапасов, соответственно — 2,0%; 9,0% и 18,0%.
Дифференциация поливных норм и доз внесения удобрений для лет различной обеспеченности по дефициту естественного увлажнения приводила к изменению урожайности и суммарного испарения перца сладкого. В среднем за годы исследований снижение оросительных норм на 20% и 40% от расчётной величины приводило к снижению урожайности соответственно на 5,8% и 19,9%; суммарного испарения, соответственно на 5,4% и 12,4%. Снижение урожайности от дифференциации доз внесения удобрения на 20%о и 40% как на расчётном уровне влагообеспеченности, так и уменьшенном на 20% и 40%, приводит к снижению урожайности соответственно на 11,2%; 9,6% и 8,4%; от совместного влияния дифференциации оросительных норм и доз внесения удобрении, соответственно на 22,7% и 28,3%. Так, на расчётном варианте увлажнения при дифференциации доз внесения удобрений урожайность перца сладкого составила соответственно — 51,2 т/га; 48,6 т/га и 45,2 т/га для «средневлажного» года; для «среднего года, соответственно — 49,5 т/га; 47,3 т/га и 44,5 т/га; для «среднесухого» года, соответственно — 48,8 т/га; 46,3 т/га и 42,9 т/га.
Установлены динамики роста перца сладкого, его листовой поверхности и показателей продуктивности при исследуемой дифференциации оросительных норм и доз внесения удобрений в течение вегетационного периода для лет различных по обеспеченности дефицита естественного увлажнения. Анализ данных показывает, максимальная величина роста растений достигла в фазу «начало технической спелости» и колебалась по всем вариантам опытов от 321% до 263% от фазы «посев-бутонизация» и в среднем составила 291%. Прослеживается общая тенденция к снижению высоты растении перца сладкого с уменьшением влагообеспеченности растений и доз внесения удобрений. При нормативной обеспеченности растений водой в расчётном слое почвы и уменьшении доз внесения минеральных удобрений от NPK до 0,6 NPK, высота растений по фазам: «бутонизация», «цветение», «плодоношение» и «техническая спелость» уменьшается соответственно на 10,5%; 5,4% и 5,0%. При расчётных значениях доз внесения минеральных удобрений на фоне уменьшения оросительных норм на 20% и 40% линейный рост растений уменьшался соответственно на 10,5% и 26,3% в первую фазу развития растений. При снижении доз внесения минеральных удобрений на 20% и 40% и соответствующем снижении поливных норм, рост растений уменьшается, соответственно на 21,0% и 31,5%.
Анализ данных по уровню минерального питания показывает, что с уменьшением доз внесения минеральных удобрений и оросительных норм соответственно на 20% и 40% по отношению к расчётным значениям снижаются и параметры, характеризующие показатели продуктивности перца сладкого. Так, на контрольном варианте при расчётных значениях М и NPK, снижение показателей продуктивности от влияния доз внесения минеральных удобрений составило по количеству плодов на одном растении; массы как одного плода, так и на одном кусте, соответственно на 7,7%; 7,2; и 8,9%. Вышеуказанные показатели продуктивности от влияния снижения оросительных норм составили соответственно 11,3%; 21,7% и 26,0%. Таким образом, понижение водообеспеченности растений влияет в большей степени на уменьшение показателей продуктивности перца сладкого, чем снижение уровня минерального питания соответственно на 60% (от 0,5 до 0,8 шт.); массы одного перца — в 3,6 раза; а массы с одного куста — в 2,4 раза. Понижение показателей продуктивности перца сладкого по сравнению с расчётным, при снижении оросительных норм и доз внесения удобрении соответственно на 40% приводит к снижению количества плодов на одном растении на 15,4%, массы одного плода — на 25,9%, массы плодов с одного куста — на 37,3%.
Получены эмпирические зависимости суммарного испарения от влажности почвы, которые описываются параболическими уравнениями с коэффициентами детерминации от 0,76 до 0,92. Определены биоклиматические коэффициенты суммарного испарения для различных фаз развития перца сладкого для условий оптимальной и пониженной влагообеспеченности, среднее значение которых составляет 0,78 при изменении величин в течение вегетационного периода от 0,52 до 1,1.
Получены системы уравнений, отражающие комплексное влияние орошения и удобрения на урожайность для лет различной обеспеченности по дефициту естественного увлажнения перца сладкого с коэффициентами детерминации от 0,9 до 0,99. Для зависимостей «суммарное испарение — урожайность» и «урожайность — оросительная нома» полученные уравнения носят степенной и параболический характер, при коэффициентах детерминации соответственно 0,93 и 0,91. Разработаны номограммы для планирования заданной урожайности перца сладкого для лет различной обеспеченности по дефициту естественного увлажнения в зависимости от дифференциации оррсительных норм и доз внесения удобрений.
Разработаны блок-схема, алгоритм и программа для расчёта планируемого урожая пера сладкого с использованием усовершенствованной методики определения суммарного испарения, учитывающий влияние влажности почвы и изменчивости гидрометеорологических условий при дефиците ресурсов на фоне различных доз внесения минеральных удобрений.
С энергетической точки зрения все варианты производства перца сладкого могут считаться энергетически эффективными. Наиболее экономически и энергетически выгодным является вариант при снижении на 20% от расчётной величины оросительных норм и доз внесения минеральных удобрений. При этом, рентабельность возделывания перца сладкого составила 198,5%; коэффициент энергетической эффективности всей массы — 3,36; что больше величин при расчётном варианте соответственно на 4,6% и 9,8%; удельные затраты совокупной энергии составили 98,55 ГДж/га
Получены закономерности на обоснование оптимальных-экологически эффективных вариантов производства перца сладкого с учётом объёмов, видов и стоимости вкладываемых ресурсов, а так же конкретных гидрометеорологических параметров для соответствующих почв и организационно-хозяйственных условий зон орошения. Область кривых описывается уравнением показательного вида с коэффициентом детерминации R = 0,86.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Применять дифференцированные режимы орошения в зависимости от тепловлагообеспеченности года, доз внесения минеральных удобрений и уровня планируемой урожайности. В «среднесухой» по обеспеченности дефицита естественного увлажнения год рекомендуется 11 поливов оросительной нормой 430 мм; в «средний» год — 8 поливов оросительной нормой 320 мм; в «средневлажный» — 5 поливов оросительной нормой 200 мм для получения 50 т/га перца сладкого на обыкновенных чернозёмах Ростовской области.
Использовать усовершенствованную методику оперативного планирования режимов орошения, программу расчёта на ЭВМ урожайности перца сладкого, учитывающую влияние изменчивости гидрометеорологических условий и величин вкладываемых ресурсов на продуктивность посевов.
При выборе альтернативных вариантов технологий возделывания перца сладкого использовать модель расчёта экономической эффективности, позволяющую учесть различные комбинации факторов оптимизации.