Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Режим орошения и технология возделывания нута при дождевании в условиях южной зоны Приамурья

На правах рукописи

Силохина Лариса Сергеевна

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НУТА ПРИ ДОЖДЕВАНИИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЗОНЫ ПРИАМУРЬЯ

Специальность 06.01.02

«Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул – 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный аграрный университет» на кафедре водного хозяйства.

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор, Заслуженный

мелиоратор РФ Алексейко Иван Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Татаринцев Леонид Михайлович

кандидат сельскохозяйственных наук

Лихачев Николай Иванович

Ведущая организация – Всероссийский научно-исследовательский институт сои

Защита состоится «23» декабря 2009 года в 9 часов на заседании по адресу: 656049, г. Барнаул пр. Красноармейский, 98, факс (385-2) 62-83-96

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «22» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета С.В. Макарычев

ОБЩАЯ ХАРАКТИРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Среди зернобобовых культур наибольшее значение имеет соя, являющаяся основной культурой, возделываемой в Амурской области. В перспективе одним из основных направлений развития отрасли будет считаться расширение ассортимента возделываемых зернобобовых культур, которые устойчивы к неблагоприятным условиям среды произрастания: частой и продолжительной засушливости, резким колебаниям температур, бедности почвенных горизонтов питательными элементами. Одной из таких культур является нут. Его можно выращивать не только на зеленый корм и силос, но и для получения нутовой муки и молока, а также целесообразно применять семена нута для повышения пищевой и биологической ценности хлеба и хлебобулочных изделий.

Нут является ценным продуктом питания, его семена содержат до 31,2% белка, 7,2% жира и 5,4% клетчатки. Белок нута по своей биологической активности близок к белку животного происхождения, так как в его состав входят все незаменимые аминокислоты (36%). Кроме биологически высокоценного белка в семенах нута аккумулированы такие химические элементы как фосфор, калий, марганец, цинк и селен.

Почвенно - климатические условия южной зоны Амурской области благоприятны для возделывания нута. Континентальный климат с муссонным характером распределения осадков, недостатком влаги в первой половине вегетационного периода и переувлажнением почв во второй период располагают к разработке системы земледелия, которая в этих трудных условиях обеспечивала бы высокий урожай сельскохозяйственных культур и сохранение почвенного плодородия. В связи с вышеизложенным, особая роль в выполнении этой сложной задачи отводится разработке водосберегающей технологии орошения нута, обеспечивающей высокую урожайность.

В условиях Дальнего Востока, исследований по возделыванию нута не проводилось. Отсутствуют данные о режимах орошения с учетом физико-химических свойств лугово-бурых почв Амурской области. Решению вышеперечисленных вопросов и посвящена данная работа.

Цель исследований заключалась в разработке рационального режима орошения и изучении основных технологических приемов возделывания нута в условиях южной зоны Приамурья, обеспечивающих получение высокой урожайности семян.

Задачи исследований:

Установить особенности динамики суммарного и среднесуточного водопотребления нута при различных режимах орошения;
Изучить влияние изучаемых факторов на рост и развитие растений нута;
Изучить закономерности формирования урожая нута в зависимости от сочетания водных режимов почвы, сроков и способов посева;
Выявить оптимальный режим орошения, срок и способ посева нута, обеспечивающие получение высокой урожайности семян;
Выявить влияние изучаемых факторов на химический состав семян нута;

6. Дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым приемам возделывания нута.

Научная новизна исследований. Впервые изучена возможность возделывания нута в условиях лугово-бурых тяжелосуглинистых почв южной зоны Приамурья. Установлены закономерности водопотребления культуры в зависимости от водообеспеченности. Исследована зависимость развития нута от различных режимов орошения, сроков и способов посева. На основании полевых опытов разработан и рекомендован оптимальный режим орошения нута дождеванием. Дана биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность возделывания нута.

Практическая значимость работы. Экспериментально доказана возможность возделывания нута в условиях Амурской области при оптимизации водного режима почвы за счет эффективного использования оросительной воды. Предложены сроки и способы посева, режим орошения, обеспечивающие получение устойчиво высоких урожаев нута. Разработанная технология возделывания на основе дождевания позволит хозяйствам Амурской области получать высокие урожаи семян с экономией водных и энергетических ресурсов.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Исследования проводились в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО ДальГАУ по теме №15 «Мелиорация и водное хозяйство», номер государственной регистрации 01.2.007 03120. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно - практических конференциях профессорско - преподавательского состава ДальГАУ (г. Благовещенск, 2006-2009 гг.), на региональной межвузовской научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (г. Благовещенск, 2007-2009 гг.), на научно-практической конференции Научное обеспечение национального проекта «Развитие АПК» (г. Волгоград, 2008 г.). Результаты исследований вошли в отчеты НИР ДальГАУ за 2006-2008 годы. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, в том числе одна статья в рекомендованном перечнем ВАК РФ журнале «Вестник КрасГАУ» №7 (г. Красноярск, 2009 г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Среднесуточное и суммарное водопотребление растений нута при дождевании.

2. Оптимальное сочетание режимов орошения, сроков и способов посева нута, обеспечивающее получение высокой урожайности семян.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 121 странице машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. В работе имеется 17 таблиц, 9 рисунков, 18 приложений, акт внедрения в производство. Список использованных источников включает 163 наименования, в том числе 7 - иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе - « Обзор литературы» на основе анализа литературных источников освещены история и распространение нута, ботанико-биологические особенности культуры, водопотребление нута, особенности технологии возделывания нута, а также вопросы зависимости урожайности нута от сочетания агроприемов. В РФ нут пока не получил должного распространения, хотя с 2000 идёт довольно успешная его популяризация.

Во второй главе – «Почвенно-климатические условия южной зоны Приамурья» произведен анализ климатических и почвенных условий, который показал, что они могут быть вполне благоприятны для возделывания нута.

В третьей главе – «Место, условия и методика исследований» описаны место, методика и схемы проведения опытов, наблюдений, учетов, анализов, дана водно-физическая и агрохимическая оценка почв опытного участка, проанализированы метеорологические условия за годы исследований, описана агротехника в опыте.

Исследования проводились в период с 2006 по 2008 гг. на опытном поле с. Грибское Благовещенского района, которое относится к южной агроклиматической сельскохозяйственной зоне Амурской области. Годы исследований существенно различались по величине и распределению атмосферных осадков, что позволило сделать оценку эффективности орошения. По совокупности гидротермических коэффициентов вегетационного периода годы исследований можно характеризовать следующим образом: 2006 год переувлажненный (ГТК=2,00), 2007 год засушливый (ГТК=1,20) и 2008 год незначительно засушливый (ГТК=1,42).

Почвы опытного участка лугово-бурые, по механическому составу тяжелосуглинистые, низкая плотность по всему горизонту. Плотность пахотного слоя составляет 1,03 – 1,11 т/м³, наименьшая влагоемкость – 49,6%, содержание гумуса в пахотном слое – 3,1%, гидролизуемого азота – 3,9-5,8 мг на 100 г почвы, подвижного фосфора – 61 мг/кг почвы, обменного калия – 152 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки – 5,2.

Исходя из поставленных целей и задач была разработана схема трехфакторного опыта.

Фактор А – режим орошения.

А₁ – контроль (без орошения);

А₂ - предполивная влажность почвы 70 - 60-50% НВ;

А₃ – предполивная влажность почвы 60% НВ;

А₄ – предполивная влажность почвы 50% НВ.

Фактор В - способы посева нута.

В₁– рядовой (ширина междурядий 15 см) (контроль); В₂ – широкорядный (ширина междурядий 45 см).

Фактор С – сроки посева.

С₁ - 10 мая, С₂ - 20 мая (контроль), С₃ - 30 мая.

Исследования проводились в соответствии с требованиями методики опытного дела Б.А Доспехова (1985). Площадь одной делянки 34 м². Повторность трехкратная, расположение вариантов рендомизированное. Высевали среднеспелый сорт Волгоградский 10 (селекции ВНИОЗ). Орошение опытного участка проводили двухсопловой среднеструйной дождевальной насадкой кругового действия «Роса-3». Расход воды составлял 4 л/с, радиус действия 10-15 м. Предшественником нута были однолетние травы.

Составляющие водного режима почвы определяли уравнением водного баланса А.Н. Костякова, влажность почвы – термостатно-весовым методом, сроки проведения поливов – по снижению предполивной влажности почвы до заданного уровня. Поливная норма при дождевании подавалась частями и учитывалась расходомерами и дождемерами.

В опыте определяли следующие показатели агрохимической характеристики почвы: гумус по методу И.В. Тюрина в модификации ЦИНАО с требованием ГОСТ (26213-84); нитратный азот ионометрическим методом, аммиачный азот по методу ЦИНАО, подвижный фосфор и обменный калий по методике Мачигина в модификации ЦИНАО, рН солевой и водной суспензией – потенциометрически (ГОСТ 26483-90), сумму поглощенных оснований комплекснометрическим методом (ГОСТ 26487-90).

Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по методике Б.А. Доспехова (1985) с использованием компьютерных программ. Биоэнергетическую и экономическую эффективность возделывания нута рассчитывали по методике энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве и «Энергетической оценке технологий возделывания полевых культур» (1995), а так же по методике ВАСХНИЛ и методологии экономической оценки системы машин и технологий (1995).

В четвертой главе «Режим орошения и водопотребления нута» приведены результаты исследований по орошению нута дождеванием. Почвенная влага является необходимым условием жизни растений. Она представляет один из элементов плодородия почвы.

Количество поливов определялось заданным порогом влажности, а также метеорологическими условиями конкретного года.

В варианте с дифференцированным предполивным порогом влажности 70-60-50% НВ за весь вегетационный период в 2006 г. потребовалась 4 полива, в 2007 г. - 6 поливов и в 2008 г. - 5 поливов. Всего за вегетацию поливная норма составила 270, 360 и 450 м³/га, оросительная норма 1350, 2160 и 1710 м³/га соответственно по годам исследований.

Для поддержания предполивного порога влажности на уровне 60% НВ по фазам развития потребовалось провести в 2006 г. - 3 полива, в 2007 г. - 5 поливов и 2008 г. - 4 полива с оросительной нормой 1080, 1800 и 1440 м³/га соответственно. Поливная норма по данному варианту составила 360 м³/га.

В варианте с режимом орошения 50% НВ было проведено в 2006 г. - 2 полива, 2007 г. - 3 полива и 2008 г. - 2 полива. Поливная норма составила 450м³/га. Всего за вегетационный период оросительная норма составила в 2006 г. 900 м³/га, в 2007 и 2008 гг. - 1350 м³/га.

Величина суммарного водопотребления зависела от режима орошения и метеорологических условий в период вегетации (табл. 1).

Таблица 1

Структура суммарного водопотребления растений нута при различных водных режимах почвы

Предполивная влажность, % НВ	Годы исследований	Суммарное водопотребление (Е), м³/га	Оросительная норма		Приход влаги от осадков		Использование запасов почвенной влаги
Предполивная влажность, % НВ	Годы исследований	Суммарное водопотребление (Е), м³/га	м³/га	% от Е	м³/га	% от Е	м³/га	% от Е
70-60-50	2006	3494	1350	38,6	2050	58,6	94	2,9
	2007	4213	2160	51,2	1956	46,4	97	2,3
	2008	3814	1710	44,8	2010	52,7	94	2,4
	среднее	3840	1740	45,3	2005	52,2	95	2,4
60	2006	3250	1080	33,2	2050	63,0	120	3,6
	2007	3866	1800	46,5	1956	50,5	110	2,8
	2008	3528	1440	40,8	2010	56,9	78	2,2
	среднее	3548	1440	40,1	2005	56,5	102,6	2,8
50	2006	3069	900	29,3	2050	66,7	119	3,8
	2007	3406	1350	39,6	1956	57,4	100	2,9
	2008	3431	1350	39,3	2010	58,5	71	2,1
	среднее	3302	1200	36,3	2005	60,7	97	2,9

Суммарное водопотребление нута в зависимости от режима орошения формировалось за счет использования поливной воды 36,3 - 45,3%, атмосферных осадков 52,2 – 60,7% и запасов почвенной влаги 2,4 – 2,9%. Анализ данных показывает, что суммарное водопотребление нута по годам исследования изменяется следующим образом: при предполивном пороге влажности 70-60-50% НВ - от 4213 до 3814 м³/га, при влажности 60% НВ - от 3250 до 3866 м³/га и при понижении порога влажности почвы до 50% НВ - от 3069 до 3431 м³/га.

Основным показателем эффективности использования воды является коэффициент водопотребления. Численные значения этого показателя непостоянны и зависят от плодородия почв, агротехники, влагообеспеченности, испарения, метеорологических особенностей года, способов и техники полива (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент водопотребления и затраты оросительной воды

при разном водном режиме почвы, м³/т

Предполивная влажность почвы, % НВ	Годы исследований	Суммарное водопотребление, м³/га	Урожайность, т/га	Коэффициент водопотребления, м³/т	Оросительная норма	Затраты оросительной воды на 1 т семян нута, м³/т
70-60-50	2006	3494	1,51	2313	1350	894
	2007	4213	1,74	2421	2160	1241
	2008	3814	2,04	1869	1710	838
	среднее	3840	1,76	2201	1740	988
60	2006	3250	1,65	1969	1080	654
	2007	3866	1,94	1992	1800	927
	2008	3528	2,06	1712	1440	699
	среднее	3548	1,88	1891	1440	765
50	2006	3069	1,42	2161	900	633
	2007	3406	1,63	2089	1350	828
	2008	3431	1,98	1732	1350	681
	среднее	3302	1,67	1994	1200	718

В исследованиях наиболее высокий коэффициент водопотребления отмечался в варианте с предполивным порогом влажности 70-60-50% НВ. В среднем за три года исследований он составил 2201 м³/т. При режиме орошения 60% НВ значения коэффициента водопотребления – 1891 м³/т и при 50% НВ значение коэффициента составило 1994 м³/т.

При анализе различных режимов орошения сельскохозяйственных культур определенный интерес представляют затраты оросительной воды на формирование 1 т семян нута.

Так, если в влажный 2006 год по сравнению с засушливым 2007 и незначительно засушливым 2008 гг. при предполивной влажности почвы на уровне 70-60-50% НВ затраты оросительной воды на возделывание 1 т семян нута были значительно выше, составив соответственно 838 и 1241м³/т. В варианте с режимом орошения 60% НВ - 699 и 927м³/т и при 50% НВ - 681 и 828 м³/т соответственно. Это объясняется тем, что в 2007 и 2008 гг. в связи с отсутствием прихода влаги от осадков, доля оросительной нормы в суммарном водопотреблении резко возрастала.

При обосновании режима орошения нута важным аргументом является установление динамики среднесуточного расхода воды по межфазным периодам (рис. 1). Это позволит более полно характеризовать закономерности изменения потребности растений в воде и точнее обосновать сроки проведения поливов, способствующих более качественному управлению водным режимом почвы для получения высоких урожаев семян нута.

Рис. 1. Среднесуточное водопотребление нута по межфазным периодам в зависимости от режимов орошения, м³/га (среднее за 2006–2008 гг.): 1 – посев – ветвление; 2 – ветвление – бутонизация; 3 – бутонизация – созревание.

Анализируя результаты за годы исследований на всех вариантах режимов орошения можно отметить, что среднесуточное водопотребление изменяется по межфазным периодам от 12,2 до 34,3 м³/га в период посев–ветвление, от 26,9 до 47,7 м³/га в период ветвление–бутонизация и в период бутонизация–созревание происходит снижение среднесуточного водопотребления от 9,8 до 17,2 м³/га.

В пятой главе «Формирование урожая нута в зависимости от сроков и способов посева» приведены экспериментальные данные о их влиянии на полноту всходов, первоначальный период развития, рост растений, и семенную продуктивность.

При выборе срока посева необходимо учитывать биологические особенности сорта.

Продолжительность межфазных периодов зависела от сроков и способов посева (рис. 2, 3). Особенно это заметно в период посев - всходы. Так, при рядовом способе сева продолжительность этого периода составила 9 - 13 суток. Период от всходов до цветения составил 66 - 67 суток. От цветения до созревания - 32 - 35 суток.

Рис. 2. Продолжительность фенологических фаз развития нута при разных сроках и рядовом способе посева (среднее 2006-2008 гг.)

В среднем за годы исследований (2006-2008 г.г), при сроке посева 10 мая и рядовом способе посева продолжительность вегетационного периода составила 120 суток. При посеве 20 мая – 118 суток. При посеве 30 мая - 112 суток.

Продолжительность вегетационного периода при широкорядном способе посева была следующей: в период посев - всходы 10 - 12 суток, от всходов до цветения 56 - 49 суток, цветения до созревания составило 51 - 52 суток.

Рис. 3. Продолжительность фенологических фаз развития нута при разных сроках и широкорядном способе посева (среднее 2006-2008 гг.)

В первый срок посева (10 мая) длина вегетационного периода нута при широкорядном способе сева составила 119 суток, это меньше на 1 день по сравнению с данными при рядовом способе посева (120 суток). При посеве 20 мая продолжительность вегетации составила 116 суток, что на 2 дня меньше, чем при посеве рядовым способом (118 суток). При посеве 30 мая продолжительность вегетации составила 110 суток, что на 2 дня меньше, чем при рядовом способе (112 суток).

Таким образом, что за годы эксперимента период посев - всходы был самым продолжительным при первом сроке посева – 10 мая (120 суток).

Элементы структуры урожайности имеют сложную взаимосвязь: увеличение одного из показателей продуктивности растений не всегда может обеспечить прибавку урожая. Только при оптимальном соотношении всех элементов структуры урожайности обеспечивается высокая продуктивность растений зернобобовых культур.

Структура урожая зернобобовой культуры складывается из многих показателей - числа растений перед уборкой, числа бобов на растении, числа семян в бобе, массы 1000 семян. Каждый из этих показателей одинаково важен и должен находиться в оптимуме, чтобы в конечном итоге обеспечить высокую урожайность культуры.

Наибольшая высота растений по всем срокам посева была при широкорядном способе сева 68-70 см и превышала высоту растений нута при рядовом способе сева на 4-8 см. Наименьшее количество бобов сформировалось при третьем сроке посева (30 мая) широкорядным способом сева: 11 штук, что меньше на 4 боба, по сравнению с данными второго и первого сроков. Наибольшее количество бобов сформировалось при первом сроке посева рядовым способом - 16 штук, что больше на два боба, чем при третьем сроке сева.

Урожайность растений нута по годам исследований значительно различалась (табл. 3).

Таблица 3

Урожайность нута в зависимости от сроков и способов посева

среднее за 2006-2008 гг., т/га

Срок посева (С)	Способ посева (В)	Средняя урожайность семян, т/га
10 мая	рядовой	1,70
10 мая	широкорядный	1,58
20 мая	рядовой	1,61
20 мая	широкорядный	1,56
30 мая	рядовой	1,56
30 мая	широкорядный	1,50
НСР_0,5 частных средних		0,17
НСР_0,5 по фактору С		0,12
НСР_0,5 по фактору В		0,14

В среднем, за годы исследований, урожайность в значительной степени зависела от сроков и способов посева. При посеве 10 мая урожайность нута при рядовом способе сева составила 1,70 т/га, это выше на 0,12 т/га в сравнении с широкорядным способом сева (1,58 т/га).

При посеве 20 мая урожайность растений нута составила 1,61 т/га на рядовом посеве, 1,56 т/га - на широкорядном посеве. При посеве 30 мая урожайность была ниже по сравнению с ранними сроками сева и составила 1,56 т/га при рядовом, 1,50 т/га при широкорядном посеве.

В шестой главе «Влияние режимов орошения, сроков и способов посева на продуктивность нута» рассмотрено влияние режимов орошения, сроков и способов посева на продуктивность нута. Приведены данные по химическому составу семян нута.

Наибольшие показатели структуры урожая отмечались при посеве 10 мая в варианте с поддержанием предполивного порога влажности почвы 60% НВ при рядовом способе посева. В среднем за три года: средняя высота растений и прикрепления нижнего боба составила соответственно 58 и 33,5 см, масса семян с одного растения 6,1 г, масса 1000 зерен 282,6 г.

При посеве 20 мая в варианте с влажностью почвы 60% НВ высота растений нута при рядовом способе составила 64 см, а при широкорядном - 57 см. Масса 1000 семян была равна 260 г.

При режиме орошения 50% НВ масса 1000 семян увеличилась от 253,0 до 273,1 г, высота растений – от 51 до 53 см.

В последний срок посева (30 мая) во всех изучаемых вариантах показатели структуры урожая в значительной степени не изменялись.

Лучшим сроком сева для роста и развития нута был срок 10 мая, способ посева - рядовой и режим орошения - 60% НВ, так как в этих вариантах наибольшие значения структуры урожая.

Урожайность семян нута связана с влагозапасами в почве и рядом других факторов.

Зависимость между урожайностью семян нута и его суммарным водопотреблением характеризует график параболической формы (рис. 4).

Данная зависимость наиболее точно описывается полиномом 2-й степени с коэффициентом аппроксимации R²=0,755. Урожайность возрастала с увеличением суммарного водопотребления, но дальнейший расход воды не способствовал повышению урожайности семян нута.

Рис. 4. Зависимость урожайности от суммарного водопотребления

Улучшение водного режима почвы, условий сроков и способов посева оказали положительное воздействие на формирование высокого урожая нута (табл. 4).

Таблица 4

Влияние режимов орошения, сроков и способов посева на урожайность семян нута, т/га (среднее за 2006-2008 гг.)

Способ посева (В) НСР₀₅=0,051	Режим орошения (А), % НВ НСР₀₅=0,071				Срок посева (С) НСР₀₅=0,062
Способ посева (В) НСР₀₅=0,051	Контроль (без орошения)	70-60-50	60	50	Срок посева (С) НСР₀₅=0,062
Рядовой	0,78	1,76	1,88	1,67	10 мая
Широкорядный	0,71	1,75	1,80	1,59	10 мая
Рядовой	0,77	1,73	1,86	1,64	20 мая
Широкорядный	0,69	1,73	1,78	1,57	20 мая
Рядовой	0,76	1,71	1,84	1,61	30 мая
Широкорядный	0,68	1,72	1,75	1,55	30 мая
НСР₀₅ (АВ)=0,101; НСР₀₅ (АС)=0,124; НСР₀₅ (ВС)=0,088

При посеве 10 мая рядовым способом максимальная урожайность была получена при режиме орошения 60% НВ и составили 1,88 т/га, что превышало показатели контрольного варианта (без орошения) на 1,1 т/га. При поддержании влажности почвы не ниже 70-60-50% НВ урожайность составила - 1,76 т/га, что выше на 0,98 т/га показателей варианта без орошения. При поддержании влажности почвы не ниже 50% НВ урожайность составила - 1,67 т/га, что выше на 0,89 т/га варианта без орошения.

Режим орошения и технология возделывания нута при дождевании в условиях южной зоны Приамурья 📙 Реферат → 🆔 235610