Автореферат (Водосберегающие режимы орошения яровой пшеницы на светло-каштановых почвах), страница 2

Для определения зависимости урожайности от величины оросительной нормы были запланированы сценарные исследования с использованием имитационной модели яровой пшеницы. План исследований включал многоуровневый однофакторный численный эксперимент для посевов пшеницы, выращиваемой без удобрений при исходном плодородии почвы и при внесении минеральных удобрений N₂₁₀P₇₀ на фоне погодных условий различных лет.

Для решения поставленных в работе задач исследований в 2002…2005 гг. были заложены и проведены два двухлетних полевых опыта.

Опыт 1. Агромелиоративное испытание сортов яровой пшеницы.

Кроме сравнительной оценки новых сортов яровой пшеницы основной целью постановки данного опыта являлся сбор экспериментальных данных для разработки ресурсосберегающей технологии выращивания яровой пшеницы при орошении.

Расположение вариантов в опытах рендомизированное, повторность трехкратная. Общая площадь под опытом 3456 м², учетная площадь делянок первого порядка 288 м², размер делянок третьего порядка 72 м². Схема опыта по фактору А (режим орошения) включала два варианта: 1-й – поддержание влажности почвы не ниже 60-65 % НВ; 2-й – поддержание влажности почвы не ниже 70-75 % НВ. Схема опыта по фактору В (минеральное удобрение) включала следующие варианты: вариант В₁ – без удобрений; В₂ – внесение N₂₁₀P₇₀ под программируемую урожайность 6 т/га. В 2002…2003 гг. проходили агромелиоративное испытание новые для условий Калмыкии сорта твёрдой яровой пшеницы (фактор С): Безенчукская 200 – С₂, Золотая волна – С₃, Вольнодонская – С₄. За контроль был взят сорт Саратовская золотистая – С₁. Посев проводили нормой 5,5 млн. сем./га. Способ посева рядовой с шириной междурядий 15 см. Глубина заделки семян 5 см.

Агротехника возделывания яровой пшеницы в опытах соответствовала действующим зональным рекомендациям, дополненная вариантами изучаемых приемов. Полив осуществлялся дождеванием с помощью ДКШ-64 «Волжанка».

Опыт 2. Апробация оптимального режима орошения яровой пшеницы на экспериментальном участке.

В 2004…2005 гг. на орошаемых участках СПК «Гашун» Яшкульского района опыты проводились по сортам, показавшим наибольшую продуктивность в первые два года исследований: Саратовская золотистая (контроль) и Безенчукская 200. Общая площадь под опытом 3024 м². Площадь делянок второго порядка 144 м². Площадь делянок третьего порядка 72 м². Сорта возделывались при оптимальном режиме орошения, разработанном путём расчёта производственных функций и решения оптимизационной задачи. В опытах исследованы следующие варианты: вариант В₁ – без удобрений; варианты В₂, В₃, В₄, В₅ – внесение различных доз минеральных удобрений N₁₆₀Р_50, N₂₀₀Р_65, N₂₁₀P₇₀ и N₂₄₀Р₈₀ соответственно (на запланированные урожайности 4,5; 5,5; 6,0 и 6,5 т/га).

В третьей главе излагаются результаты экспериментальных и теоретических исследований по разработке водосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы при оптимизации параметров режима орошения.

Результаты агроэкологического испытания сортов яровой пшеницы показали, что при естественном плодородии почвы сбор зерна с одного гектара в среднем за два года исследований при назначении поливов по влажности почвы 70-75 % НВ составил: сорт Саратовская золотистая – 4,18 т/га, сорт Безенчукская 200 – 4,46, сорт Золотая волна – 3,88, сорт Вольнодонская – 4,34 т/га. При снижении влажности почвы до 60-65 % НВ урожайность сортов яровой пшеницы уменьшилась соответственно на 0,57; 0,80; 0,41; 0,72 т/га.

При увеличении предполивного порога влажности почвы от 60-65 % до 70-75 % НВ в вариантах без внесения удобрений для сорта Безенчукская 200 получена наибольшая прибавка урожайности (21,9 %). В варианте с внесением удобрений N₂₁₀P₇₀ получена незначительная прибавка урожайности для всех сортов на 0,6…7,9 % (табл. 1). При внесении минеральных удобрений существенно повышалась эффективность орошения. Урожайность сортов яровой пшеницы Саратовская золотистая, Безенчукская 200, Золотая волна и Вольнодонская в вариантах с назначением поливов при влажности почвы 70-75 % НВ повысилась при внесении удобрений N₂₁₀P₇₀ на 1,53; 1,73; 1,59 и 1,47 т/га соответственно. В варианте с умеренным увлажнением почвы 60-65 % НВ урожайность сортов яровой пшеницы при внесении минеральных удобрений повысилась на 1,93…2,27 т/га по сравнению с урожайностью при естественном плодородии почвы.

Таблица 1. Прибавка урожайности яровой пшеницы при повышении предполивного порога влажности почвы и применении удобрений (контроль – режим орошения 60-65 % НВ)

На основе дисперсионного анализа урожайности яровой пшеницы установлено, что разности между любыми средними значениями, превышающие 0,149 т/га - в 2002 году и 0,131 т/га – в 2003 году, значимы на 5 %-ном уровне. При уровне доверительной вероятности 0,95 достоверную прибавку урожайности при различных вариантах первого и второго факторов обеспечивал сорт Безенчукская 200. Урожайность сорта Вольнодонская и контрольного сорта находилась примерно на одном уровне. Отклонения урожайности по сорту Золотая волна - в пределах ошибки опыта.

Поддержание одинаковой предполивной влажности почвы в разные годы обеспечивалось путем проведения различных по количеству и срокам поливов в зависимости от гидротермических условий вегетации яровой пшеницы. Так, для поддержания предполивной влажности почвы на уровне 70-75 % НВ в наиболее увлажнённом 2002 г. потребовалось провести четыре полива оросительной нормой 1600 м³/га. Затраты оросительной воды в 2003 г. оказались значительно выше; число поливов было увеличено до пяти при оросительной норме 2000 м³/га. При назначении поливов в варианте 60-65 % НВ число поливов уменьшилось до трёх в 2002 г. и до четырёх в 2003 г., соответственно оросительная норма составила 1450 и 1900 м³/га.

Адаптацию имитационной модели проводили по двум сортам: Саратовская золотистая, Безенчукская 200. Выбор сортов определялся тем, что первый сорт был районирован в Калмыкии в 1993 г. для выращивания в условиях орошения, а сорт Безенчукская 200 показал наилучшие агроэкологические характеристики, в частности наивысшую урожайность – 6,3 т/га.

Подбор адаптационных коэффициентов модели выполнялся путём постановки серии численных экспериментов с использованием данных полевых опытов, полученных в 2002 -2003 гг. Пакет входной информации включал: метеорологические данные (суточные значения приходящей солнечной радиации, максимальную и минимальную температуру воздуха, осадки, скорость ветра); водно-физические характеристики почвы (наименьшая влагоёмкость, влажность завядания, мощность почвенного горизонта, уровень грунтовых вод); технологические параметры (сроки сева, глубина заделки семян, всхожесть, сроки и нормы поливов).

Для яровой пшеницы, выращиваемой на высоких дозах удобрений и без удобрений, адаптация модели выполнялась по каждому варианту. Фенологическое развитие и урожайность задавались в модели адаптационными коэффициентами для каждого варианта в отдельности. Сравнение расчетных и фактических сроков наступления фенологических фаз развития и урожайности двух сортов яровой пшеницы приведено в таблице 2.

Таблица 2. Сравнение фактических (числ.) и расчётных (знам.) данных по вегетации яровой пшеницы и урожайности при режиме орошения 70-75 % НВ в 2002 г. (этап адаптации)

Результаты численных экспериментов по адаптации модели для сорта Безенчукская 200 представлены на рисунках 5…6. Представленные результаты свидетельствуют о возможности использования адаптированных к различным сортам вариантов имитационной модели яровой пшеницы для постановки сценарных исследований по изучению влияния режимов орошения на урожайность посевов.

Для расчёта производственных функций и решения оптимизационной задачи выполнены сценарные исследования по изучению влияния величины оросительной нормы на урожайность яровой пшеницы сорта Саратовская золотистая и Безенчукская 200 при фиксированных значениях предполивной влажности. Сценарные исследования включали постановку серии численных экспериментов путем задания погодных условий различных лет, различных оросительных норм, дат назначения поливов при применении различных вариантов адаптированных моделей - «с использованием удобрений» и «без удобрений». Результаты расчетов представлены в таблице 3.

Фактические и полученные в численных экспериментах данные по влиянию орошения на урожайность яровой пшеницы, представленные в двух вариантах – без удобрений и с использованием удобрений в дозе N – 210 и Р –70 кг действующего вещества, были аппроксимированы уравнением МихаэлисаМентон вида:

(1),