Водопотребление нута и технология его возделывания в рисовых чеках Калмыкии

В засушливых условиях Калмыкии рациональное чередование риса с многолетними и однолетними сопутствующими культурами позволяет более эффективно использовать ирригационные земли и оросительную воду и ускоряет окультуривание периодически затопляемых почв рисовых полей.

Рисовое поле до посева сопутствующих культур в течение 2-3 лет затапливается слоем воды. При затоплении резко меняется направление микробиологических и химических процессов, связанных с разложением органического вещества. В почве затопляемых старопахотных полей вследствие слабого притока кислорода гумификация органического вещества происходит замедленными темпами и менее полно. Включение в рисовые севообороты агромелиоративного поля сопутствующих культур обеспечивает восстановление биохимических процессов. Однако при этом важно учитывать особую значимость внедрения в рисовые севообороты культур и технологий их возделывания, которые способны обеспечить рентабельное производство и формировать высокие урожаи без полива, способствуют максимально продуктивному использованию остаточных после риса запасов почвенной влаги и обладающих при этом фитомелиоративными свойствами. К таким культурам относится ценная бобовая культура нут, наиболее засухоустойчивая и адаптированная к местным условиям. В связи с этим разработка адаптивной, ресурсосберегающей технологии возделывания нута, обеспечивающей активизацию функционирования азотофиксирующего симбиоза с клубеньковыми бактериями и накопление биологического азота является актуальной задачей в современной практике ведения рисовых севвоборотов.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» (2006-2010 гг.).

Цель исследований — разработать технологию возделывания нута в рисовых чеках, обеспечивающую ресурсосберегающий эффект за счет наиболее полного использования остаточных после риса запасов почвенной влаги при активизации нутового симбиоза с использованием минеральных удобрений.

Для достижения поставленной цели программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• выявить современный научный и производственный опыт возделывания нута и актуализировать пути усовершенствования технологических процессов в рисовых чеках;
• оценить ресурсы почвенной влаги в зависимости от срока посева нута и их влияние на водопотребление, основные показатели роста, развития и продуктивности культуры;
• оценить совместное влияние способов обработки почвы, удобрения и сроков посева в различных сочетаниях на динамику водопотребления с учетом климатических особенностей региона исследований;
• оценить азотфиксирующую активность симбиоза нута с клубеньковыми бактериями и влияние взаимодействия факторов на развитие симбионтов;
• исследовать существенность и закономерности совместного влияния способов обработки почвы, удобрения и сроков посева на накопление органического вещества и урожайность зерна нута в рисовых чеках;
• определить условия, обеспечивающие наиболее рациональное использование воды на образование органического вещества нута и формирование урожая;
• определить экономическую эффективность возделывания нута в рисовых чеках.
  

Объектом исследований являются элементы технологии возделывания засухоустойчивой и адаптированной к местным условиям зернобобовой культуры нута в рисовых чеках.

Личный вклад автора состоит в обобщении результатов теоретических исследований, концептуальных подходов и экспериментальном обосновании технологических элементов возделывания нута в рисовых чеках как сопутствующей культуры севооборота. Автор непосредственно участвовал в организации и проведении исследований, внедрении ее результатов в двух хозяйствах Октябрьского района Республики Калмыкии. Доля личного участия автора в получении результатов исследований составляет не менее 80%.

Научная новизна работы определяется тем, что в процессе экспериментальных исследований: установлены закономерности водопотребления и использования почвенных влагозапасов на формирование урожая в зависимости от срока посева, способа обработки почвы и внесения минеральных удобрений, которые положены в основу разработки ресурсосберегающей технологии возделывания нута в рисовых чеках. С учетом агроклиматических особенностей региона и остаточных после риса ресурсов почвенной влаги определены вероятные уровни продуктивности нута и определены эффективные сочетания факторов с ориентацией на острый дефицит ресурсов производства или на максимум продуктивности посева. Разработаны методические подходы и предложены технологические решения в области создания максимально близких к оптимальным условий водного и минерального питания нута в рисовых чеках.

Достоверность результатов исследований. Степень обоснованности результатов исследований подтверждается трехлетним периодом исследований, корректностью принятых методик постановки опытов, значительной базой полученного экспериментального материала, широким использованием методов вариационной статистики, данными производственной проверки.

Основные положения:

• закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы при возделывании нута в рисовых чеках;
• урожаеобразующие факторы и роль сочетания способа обработки почвы, удобрения нута и сроков посева в формировании урожая нута;
• усовершенствованная технология возделывания нута в рисовых чеках с использованием остаточной после риса влаги.
  

Практическая значимость работы определяется экономической эффективностью возделывания нута в рисовых чеках с использованием остаточной влаги после уборки риса в засушливых условиях Калмыкии. Использование усовершенствованной технологии позволит увеличить площади под посевами нута и создать условия для стабильного развития рынка зернобобовых, а также обеспечит улучшение мелиоративного состояния полей в рисовых гидромелиоративных системах.

Разработанные рекомендации по технологии возделывания нута на зерно с учетом биологических особенностей культуры и агроклиматических ресурсов региона могут быть использованы как проектными, так и производственными организациями.

Реализация результатов исследований. Результаты полевых исследований по возделыванию нута на зерно в рисовых чеках с использованием остаточной влаги после уборки риса прошли производственную проверку и внедрены в ГУП «50 лет Октября» Октябрьского района Республики Калмыкия на площади 30 га и ОПХ «Харада» на площади 5 га.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на 3 - й Всероссийской конференции молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (Коломна, 2006 г.), «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования» (ГНУ ВНИИГиМ, Москва, 2007 г.), «Мелиорация сельскохозяйственных земель в XXI веке: проблемы и перспективы» (Минск, 2007 г.), «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ, 2006 г., 2008 г.). Международная научно-практическая конференция «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия» ( Волгоград, 9-12 сентября 2008 г.), на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской ГСХА (2007-2009 гг.).

ВЫВОДЫ

1. В природных условиях Республики Калмыкия с обильным приходом солнечной радиации и высокой теплообеспеченностью продуктивность нута лимитируется дефицитом воды. При возделывании в рисовых чеках мероприятия, обеспечивающие рациональное использование водных запасов, позволяют повысить продуктивность нута с 1,13-1,40 до 2,17-2,50 т/га.
2. Наиболее эффективно на формирование урожая нута, 1569 м³/т, вода расходуется при проведении посева в ранние сроки, 11 апреля, и сочетании операции внесения удобрений с плоскорезной обработкой почвы на глубину 0,3 м. Без удобрений затраты воды на формирование урожая нута возрастают на 500 м³/т, а при сочетании не удобренного фона с обработкой почвы дискованием (0,10-0,12 м) и поздним посевом (11 мая) — на 850 м./т.
3. Основным источником влаги, до 47 % от суммарного водопотребления, для нута в рисовых чеках, являются почвенные влагозапасы; Запасы почвенной влаги в рисовых чеках существенно зависят от срока посева культуры и изменяются, в среднем для слоя мощностью 1 м, от 3147-3277 м³/га при посеве 11 апреля до 2857-3031 м³/га при посеве 11 мая.
4. Несмотря на засухоустойчивость, при формировании высокопродуктивных агроценозов культура нута потребляет до 3010-4060 м /га воды за вегетационный период. Максимум воды за вегетационный период, 3290-4060, нут потребляет при посеве 21 апреля.
5. Переход с дискования на плоскорезную обработку почвы и удобрение нута в ранних посевах (11-21 апреля) сопровождается увеличением суммарного водопотребления на 110-240 м /га, а при посеве 1-11 мая — на 10-140 о м /га. Однако, влияние этих факторов на водный режим почвы в 3,5-5,4 раза меньше, чем срока посева и складывающихся метеоусловий.
6. В зависимости от складывающихся погодных условий, срока посева, способа обработки почвы и применения минеральных удобрений влажность почвы в метровом слое изменяется в пределах 77-95 % НВ в период всходов,75-92 % НВ — к началу фазы ветвления, 55-84 % НВ — к началу фазы цветения, 46-66 % НВ — в период налива бобов. Как на фоне естественного плодородия почвы, так и на удобренных участках для растений нута почвенная влага становится труднодоступной в период налива бобов при проведении раннего посева (11-21 апреля) и уже к началу цветения при проведении посева 11 мая. С этого момента основную роль в водообеспечении нута играют атмосферные осадки, доля которых численно достигает 23-35 % от суммарного водопотребления.
7. Исследованиями получены зависимости урожайности зерна нута от срока посева и вероятности обеспечения вегетационного периода атмосферными осадками, надежность которых характеризуется значениями коэффициентов детерминации 0,83-0,95. Решение зависимости тесно согласуется с экспериментальными данными и показывает, что при сочетании операций внесения минеральных удобрений и плоскорезной обработки почвы глубоко-рыхлителем удобрителем в ранних посевах нута (11 апреля) с вероятностью около 80 % можно рассчитывать на урожай нута 2,17 т/га, в половине случаев — до 2,5 т/га зерна.
8. Среднесуточное водопотребление нута увеличивается, а температурные коэффициенты испарения влаги, напротив, снижаются с переходом от ранних сроков посева к более поздним на 0,6-15,0 %. Переход с дискования на плоскорезную обработку почвы и удобрение нута увеличивает среднесул точное водопотребление с 34,6 до 37,2 м /га в сут. только в ранних посевах (11-21 апреля).
9. Инокуляцию нутовых семян клубеньковыми бактериями целесообразно проводить при сочетании внесения минеральных удобрений с обработкой почвы плоскорезом удобрителем. Заделка удобрений в почву плоскорезом удобрителем позволяет вносить удобрения на глубину 0,3 м, чем снижается отрицательное влияние азота на развитие азотофиксирующего симбиоза. При этом за счет функционирования нутового симбиоза восполняется потребление, в среднем 132 кг/га азота.
10. Нутовый симбиоз с клубеньковыми бактериями неприхотлив и остается активным в сложных агроклиматических условиях, характерных для региона исследований. Однако максимально активно нутовый симбиоз функционирует при возделывании нута без применения минеральных удобрений в сочетании с плоскорезной обработкой почвы и проведением посева 21 апреля, а при посеве нута 11 мая и сочетании обработки почвы дискованием с внесением минеральных удобрений фиксируется не более 44 кг/га азота.
11. За период цветения посевами нута накапливается 428-573 тыс. о м дней/га фотосинтетического потенциала, или 44-47 % фотосинтетического потенциала, накопленного за вегетационный период. Максимум чистой продуктивности фотосинтеза, 4,12 г/м в сут, в этот период обеспечивается при посеве нута 11 апреля и сочетании операции внесения удобрений с плоскорезной обработкой почвы на глубину 0,3 м. Без внесения удобрений чистая продуктивность фотосинтеза нута составляет 82,5 %, а в сочетании с обработкой почвы дискованием на глубину 0,10-0,12 м и посеве самым поздним в опыте сроком, 11 мая, — 58,5 % от максимума.
12. Максимум продуктивности фотосинтеза нута при возделывании в рисовых чеках, 6,35-7,81 г/м в сут., наблюдался в фазу ветвления. Это обеспечивает прирост сухого вещества в посевах 84,0-82,6 кг/га в сутки или 86188 % по отношению к динамике прироста сухого вещества нута в фазу цветения. В среднем за вегетационный период с наибольшей динамикой, 65,9 кг/га в сут., сухое вещество в растениях накапливалось при посеве нута в ранние сроки, 11-21 апреля, и сочетании плоскорезной обработки почвы на глубину 0,3 м с внесением минеральных удобрений.
13. Накопление сухого вещества в посевах нута на уровне 4,0 т/га (+— 0,5 т/га) обеспечивает урожайность зерна до 1,5 т/га. При накоплении 4,6 т/га (+- 0,58 т/га) сухого вещества урожайность нута обеспечивается на уровне 1,8 т/га, а формирование урожайности зерна на уровне 2,5 т/га требует накопления не менее 5,6 т/га (+- 0,51 т/га) сухого вещества. Накопление наибольшего количества сухого вещества, 5,07-6,0 т/га и максимальная урожайность нута, 2,17-2,50 т/га, в рисовых чеках обеспечивается при совмещении удобрения нута с плоскорезной обработкой почвы на глубину 0,3 м и проведением посева не позднее 21 апреля.
14. Без удобрений можно получить около 70 %, а при переходе на традиционный способ весенней обработки почвы дискованием (0,1-0,12 м) на не удобренном фоне - не более 65 % от максимальной урожайности нута. При смещении сроков посева от наиболее ранних, 11 апреля, к более поздним (11 мая) урожайность зерна нута сокращается на 30 % от максимальной.
15. С экономической точки зрения удобрение нута выгодно совмещать с плоскорезной обработкой почвы глубокорыхлителем удобрителем, а на не удобренном фоне проводить дискование почвы на глубину 0,10-0,12 м. При этом в ранних посевах (11-21 апреля) в первом случае реализация потенциальных инвестиционных проектов обеспечивает максимум чистого дисконтированного дохода (1308,8 тыс. руб. за год на 300 га), а во втором — наибольший индекс доходности дисконтированных затрат (1,37).
    

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для формирования высокопродуктивных агроценозов нута в рисовых чеках Республики Калмыкия с урожайностью зерна до 2,5 т/га при экономном расходовании водных запасов и сохранении почвенного плодородия соблюдать следующие параметры возделывания:

• удобрения вносить дозой, ориентированной совместно с активным функционированием азотофиксирующего симбиотического аппарата на обеспечение планируемого уровня урожайности зерна 2,5 т/га, N60P2oK2o;
• внесение полной формулы удобрений или азотосодержащую часть минерального питания совмещать с операцией глубокого безотвального рыхления с возможностью их заделки на глубину не менее 0,3 м;
  

Потенциальную продуктивность нута оценивать исходя из запасов влаги в метровом слое почвы с учетом расходования 1500-1650 м воды на формирование тонны зерна и возмещения до 1А потребляемой влаги за счет почвенных влагозапасов в слое 1 м. При этом при прогнозировании уровня продуктивности менее 1,5 т/га зерна нута основную обработку почвы в весенний период выполнять дискованием на глубину 0,10-0,12 м, чем обеспечивается сокращение интенсивности суммарного расхода воды посевами на 2-3 м /га в сут.