На правах рукописи

МУЧКАЕВА ГАЛИНА МАЦАКОВНА

ВОДОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ ЯРОВОЙ

ПШЕНИЦЫ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ

специальность 06.01.02. – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва  2007

Работа выполнена в Калмыцком филиале Всероссийского

научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации

им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии)

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук Руднева Л.В.

доктор технических наук Добрачёв Ю.П.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Головатый Валентин Григорьевич

кандидат сельскохозяйственных наук

Семенов Николай Афанасьевич.

Ведущая организация – Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия (ВНИИОЗ)

Защита состоится « 10 » мая 2007 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, Москва, ул. Большая Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ

Россельхозакадемии

Автореферат разослан и размещен на сайте http://sovet.vniigim.ru

« 9 » апреля 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета, д. т. н. Исаева С.Д.

ОБЩАЯ характеристика РАБОТЫ

Актуальность исследований. Природные условия Калмыкии характеризуется сильно засушливым климатом и низким плодородием почв. В структуре посевных площадей зерновых культур во всех категориях хозяйств Калмыкии яровая пшеница занимает 5,3%, однако ее производство имеет большое значение для обеспечения местного населения продуктами питания. Применение высокопродуктивных сортов яровой пшеницы, отзывчивых на орошение и удобрения, позволяет повысить их урожайность и рентабельность производства. Однако из-за невысокого уровня технологии возделывания яровой пшеницы потенциал новых сортов даже при орошении реализуется всего лишь на 50…60%.

Для условий Калмыкии, при существующем дефиците водных ресурсов и отсутствии крупных водоисточников, чрезвычайно остро стоит проблема повышения эффективности использования орошаемых земель и увеличения производства зерна. Поэтому разработка эффективной водосберегающей технологии выращивания яровой пшеницы на орошаемых землях, учитывающей особенности формирования высоких урожаев зерна в данной почвенно-климатической зоне при различных параметрах водного и пищевого режимов почвы, является актуальной. Реализация такой технологии позволит рационально использовать поливную воду, производить дополнительно большое количество ценного высококачественного зерна при значительном снижении забора воды на орошение.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка водосберегающей технологии выращивания яровой пшеницы на светло-каштановых почвах, позволяющей повысить урожайность и качество зерна при эффективном использовании поливной воды и удобрений.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• изучены и проанализированы существующие работы в данной предметной области;

• проведены полевые эксперименты и определены перспективные технологические диапазоны водного и минерального питания, а также выявлены сорта яровой пшеницы, наиболее отзывчивые на данные факторы интенсификации на светло-каштановых почвах Калмыкии;

• выполнена адаптация динамической модели яровой пшеницы для расчета оптимального режима орошения при оперативном управлении;

• поставлена оптимизационная задача обеспечения посевов минеральными удобрениями и поливной водой, а также разработан оптимальный режим орошения яровой пшеницы;

• выполнена оптимизация технологии управления орошением и минеральным питанием на основе использования экономических критериев;

• проведена опытно-производственная проверка разработанных технологических приемов управления режимом орошения посевов яровой пшеницы;

• выполнена экономическая оценка эффективности разработанной водосберегающей технологии выращивания яровой пшеницы.

Личный вклад автора заключается в постановке и проведении полевых опытов, лабораторных анализов, математической обработке и обобщении результатов теоретических и экспериментальных исследований. При участии автора разработаны оптимальные параметры режима орошения яровой пшеницы на слабозасоленных орошаемых светло-каштановых почвах и даны рекомендации производству. Выполнена оценка экономической эффективности водосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы при оптимальном режиме орошения и регулировании минерального питания путем внесения азотно-фосфорных удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые на основе результатов многофакторного полевого опыта и сценарных исследований на имитационной модели яровой пшеницы разработаны экономически оптимальные параметры технологии производства зерна твёрдых сортов яровой пшеницы с учетом экологических и технологических ограничений. Применение имитационной модели и сценарных исследований позволяет на основе эколого-экономического анализа определять экономически эффективные условия формирования высоких урожаев зерна, реализуемые путём оптимизации режимов орошения и доз вносимых удобрений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методический подход к оптимизации технологии выращивания зерновых культур на орошаемых землях, обеспечивающий повышение достоверности и сокращение сроков разработки технологии;

- закономерности водопотребления твёрдых сортов яровой пшеницы при её возделывании на орошаемых светло-каштановых почвах;

- параметры оптимального режима орошения для формирования экономически целесообразной продуктивности посевов яровой пшеницы для условий восточной зоны Калмыкии;

- водосберегающая технология возделывания яровой пшеницы, включающая оптимальные режим орошения и дозу удобрений для получения максимальной прибыли при использовании сортов с высокой отзывчивостью на факторы интенсификации.

Практическая значимость состоит в разработке водосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы на слабозасоленных светло-каштановых орошаемых почвах, позволяющей снизить удельный расход оросительной воды на 10…30% и получить до 6 т/га зерна при содержании белка 15,9…17,0% и сырой клейковины 39,2…41,5%.

Разработанные рекомендации по технологии возделывания яровой пшеницы с учетом агроклиматических ресурсов региона могут быть использованы проектными организациями, а также сельскохозяйственными производителями различного уровня ─ от крупных государственных унитарных предприятий до крестьянско-фермерских хозяйств.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка проведена на приканальной территории орошаемого участка СПК «Гашун» Яшкульского района Республики Калмыкия на слабозасоленных землях общей площадью 20 га. Урожайность зерна яровой пшеницы при оптимальном режиме орошения (65-75-80 % НВ) и уровне минерального питания N_190…210P_60…70 составила 6,0…6,2 т/га (в зависимости от сорта). Доказана экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы на слабозасоленных светло-каштановых почвах.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на конференции ВНИИГиМ (2004г.), Международной конференции «Техническое обеспечение орошаемого земледелия в АПК» (ФГНУ ВНИИ «Радуга», г. Коломна, 2005г.), Всероссийской научно-практической конференции: «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (РГСХА, г. Рязань, 2004 г.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 4 печатных работах, в том числе в журнале по Перечню ВАК  1.

Структура и объём диссертации. Основной текст диссертации изложен на 150 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, 19 рисунков, 45 таблиц, включает 29 приложений. Список использованной литературы содержит 159 источников, в том числе 11 иностранных авторов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность и новизна работы, определены цель и задачи исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ современного состояния производства зерна в Калмыкии, а также изложены результаты системного обобщения литературных данных по вопросам возделывания яровой пшеницы по интенсивным технологиям.

Опыту возделывания яровой пшеницы при орошении в условиях Кулундинской степи Алтайского края посвящены работы Л.А. Разумовой, С.Б. Мастинской, Н.Б Мещаниновой; для условий Нижнего Поволжья – работы П.М. Фокеева, В.Е. Болотного, Н.А. Колчиной, Г.Е. Листопада, А.Ф. Иванова, А.А. Климова, В.И. Филина; для условий Волгоградской области – работы Г.В. Яковлева, И.Е. Бондаренкова; для Ставропольского края – работы М.А. Выходцева, М.Д. Проценко; для Саратовской области – работы А.И. Безменова, И.А. Божко; для Украины – работы Л.П. Головко; и работы теоретического плана В.Г. Головатого, Ю.П. Добрачева.

Исследования по влиянию минерального питания на продуктивность яровой пшеницы на светло-каштановых почвах изложены в работах П.М. Фокеева, В.Е. Болотного, Н.А. Колчиной, Е.И. Столыпина, В.И. Пожилова, В.И. Филина, В.И. Кирдана, К.П.Шумаковой, О.В. Ясониди, Е.И. Поротькина, Т.А. Демидовой, М.Т. Мокровой, В.Н. Попова, М.К. Сухининой, М.С. Филимонова, А.Ф. Иванова и М.Г. Латунова и др.

На практике, при планировании орошения, возникает целый ряд задач, решение которых трудно получить, используя лишь эмпирические методы. Значительную сложность представляет, прежде всего, учет таких факторов как изменчивость погодных условий, состояние технических средств, обеспеченность водными и трудовыми ресурсами, размещение сельскохозяйственных культур, природоохранные требования и ограничения. Все перечисленные факторы существенно влияют на формирование плана орошения. При этом оперативное планирование и управление орошением становится основой оптимизации процесса формирования урожая.

На основе выполненного анализа состояния проблемы обосновано перспективное направление исследований в данной предметной области, сформулирована программа исследований и определена схема проведения опытов.

Во второй главе дана характеристика почвенно-климатических условий региона исследований, изложена методика постановки полевых экспериментов и дана схема проведения полевых опытов. Приводится краткое описание имитационной модели яровой пшеницы (автор Ю.П. Добрачёв) и плана постановки сценарных исследований по влиянию оросительной нормы на урожайность яровой пшеницы.

Полевые исследования проводились в 2002-2005 годах на опытном участке, расположенном в пустынной зоне на орошаемых полях СПК «Гашун» (с. Гашунский) Яшкульского района Республики Калмыкия в приканальной зоне гашунского распределителя. Почвы опытного участка - светло-каштановые среднесуглинистые. Плотность сложения метрового слоя ─ 1,55 т/м³; наименьшая влагоемкость в слое 1,0 м ─ 19,4 % от массы сухой почвы; содержание гумуса в слое 0…0,4 м составляет 0,5…1,4 %; содержание легкогидролизуемого азота в слое 0…0,4 м ─ низкое (24,0…86,0 мг/кг), содержание подвижного фосфора также низкое (22…36 мг/кг), обменного калия ─ высокое (400…520 мг/кг). Почвы слабо- и среднезасоленные с хлоридно-сульфатным типом засоления и суммой легкорастворимых солей в пахотном слое 0,10…0,42 %; с глубиной их количество увеличивается до 0,74 %. Грунтовые воды с минерализацией 5,01…7,16 г/л залегают на глубине 1,8…2,0 м.

Анализ химического состава оросительной воды показал, что в период 2002…2005 гг. общая минерализация воды достигала 1,23…1,55 г/л, что соответствует 2…3 классам качества по классификации ВолжНИИГиМ – вода удовлетворительного качества и II…III классу (слабо и умеренно опасный) по классификации С.Я. Бездниной. Химический состав – хлоридно-сульфатный магниево-натриевый.

При постановке и проведении полевого опыта использовались стандартные методические подходы. Наблюдения за фенологическим развитием яровой пшеницы и определение элементов структуры урожая выполнены по «Методике Госсортоиспытания сельскохозяйственных культур» (В.И. Головачёв, 1989). Основные агрохимические показатели почвы определялись в пахотном и подпахотном слое. Содержание гумуса определялось по И.В. Тюрину, общий азот – по Корнфильду, нитратный азот – колориметрическим методом, аммонийный азот – методом кислотной вытяжки (ГОСТ 26951-86), подвижный фосфор и калий – по Б.П. Мачигину (ГОСТ 26205-91). Водно-физические свойства почвы: гранулометрический состав – по Н.А. Качинскому, плотность сложения почвы – методом режущего кольца; наименьшая влагоемкость (НВ)  методом заливаемых площадок. Учет густоты посевов в период полных всходов – методом наложения метровки – 0,25 м² в 10-й кратной повторности. Влажность почвы определялась термостатновесовым способом по профилю в слое 0-1,0 м. Испаряемость определяли по формуле Н.Н. Иванова (1955) в модификации Л.А. Молчанова (1957).

Образцы почвы, воды и растительного материала обрабатывались в научно-исследовательских лабораториях, в том числе в почвенно-мелиоративной лаборатории и лаборатории адаптивных технологий и фитомелиорации Калмыцкого филиала ГНУ ВНИИГиМ, в ФГУ станции агрохимической службы «Калмыцкая».

Оценка погодных условий вегетационных периодов 2002-2005 гг. (с учетом требований информационного обеспечения имитационной модели яровой пшеницы) выполнялась по ежесуточным данным, полученным на метеостанции Яшкуль (рис. 1 – 4).

Погодные условия в годы проведения исследований отличались по температурному режиму и величине атмосферных осадков. В первый год исследований выпало наибольшее количество осадков, что отразилось на величине дефицита испаряемости – 332,8 мм, что ниже средней многолетней. Наибольшая потребность во влаге была в 2003 г. – 427,5 мм. Дефициты испаряемости за вегетационные периоды (апрель-июль) 2004 и 2005 годов были ниже среднемноголетних значений и составляли 92,6 % и 90,6 % нормы соответственно.