Автореферат (1151699), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Известно, что число поливов находится в прямой зависимости от оросительной нормы и в обратной от поливной. В проведённых экспериментах, в зависимости от уровня минерального питания, количество поливов увеличивалось от вариантов с предполивной влажностью 80 % НВ вне зависимости от фазы развития растений (15–30 поливов) к вариантам с начальными влагозапасами соответствующими 90 % НВ (35–72 поливов). Наибольших показателей оросительные нормы и количество поливов достигли на участках с дифференцированными глубинами увлажнения. Это обстоятельство объясняется необходимостью уменьшения поливных норм при увеличении предполивных влагозапасов и снижении горизонтов промачивания почвы. В связи с этим процесс поддержания требуемых уровней влагообеспеченности становится более трудоёмким, так как в верхних горизонтах увлажнения увеличивается доля непроизводительных потерь воды вследствие испарения, и уменьшается доля влаги, расходующаяся на транспирацию. В варианте с поддержанием 90 % НВ на глубинах промачивания 0,3 – 0,5 м и уровнем минерального питания N165P65K65 в 2006 году количество поливов и оросительная норма составили соответственно 41 и 2460 м3/га. В 2007 г. поддержание предполивного уровня влагозапасов согласно схеме опыта на фоне минеральной обеспеченности N165P65K65 также потребовало увеличения количества поливов на всех делянках до 73 (рис. 3), в результате чего оросительная норма возросла на 40 %. По сравнению с 2006 годом в среднем количество поливов увеличилось в 1,4–1,5 раза и оросительная норма составила 3780 м3/га. Как уже отмечалось, в вегетационный период 2008 года выпало значительное количество осадков. В связи с этим количество поливов снизилось по сравнению с 2007 годом до 48, а оросительная норма составила 2570 м3/га. Таким образом, выявлено существенное влияние на поливной режим огурца параметров предполивной влажности и глубины промачивания, а также климатических условий на всех уровнях минерального питания.
Рис. 3. Динамика влажности почвы в посадках огурца на участке с дозой минеральных удобрений N165P65K65 и поддержанием 90 % НВ в слое 0,3 – 0,5 м (2007 г.).
Данные исследований показали, что водопотребление огурца возрастает с увеличением порога предполивной влажности почвы. На участках, где предполивной порог увлажняемой зоны почвы поддерживался на уровне 80 % НВ в течение всего вегетационного периода, суммарный расход влаги посевами составлял 3300–3810 м3/га на делянках с постоянным (0,5 м) и дифференцированным (0,3–0,5 м) горизонтами увлажнения по фазам вегетации культуры. Переход на поддержание дифференцированного порога предполивной влажности почвы на уровне 80 % НВ до начала цветения и огурца и 90 % НВ в период плодоношения в среднем по годам исследований статистически достоверно увеличивает на 200–230 м3/га (5,7–6,5 %) расход воды на эвапотранспирацию.
Поддержание влагозапасов в расчётном слое почвы на уровне 90 % НВ в течение всего вегетационного периода повышало объемы потребляемой влаги до 3420–4240 м3/га, что на 7,5–12,1 % больше, чем на участках, где поддерживалась влажность почвы на уровне 80 % НВ. Переход же от предполивных порогов 80 % НВ к 90 % НВ во всех вариантах не оказался статистически значимым, однако темпы роста водопотребления оставались высокими в горизонтах 0,3–0,5 м. Такие особенности являются следствием характера увлажнения горизонтов почвы, значений нижних оптимальных границ увлажнения, физиологических потребностей культуры огурца и агроклиматических параметров зоны проведения опытов.
Внесение минеральных удобрений, способствуя активизации процессов роста и развития, увеличивая биологическую массу и испаряющую поверхность посевов огурца, во все годы исследований увеличивало суммарное водопотребление культуры, однако основное влияние на величину суммарного водопотребления оказывает фактор водного режима почвы (69,5 %). Как показал двухфакторный дисперсионный анализ, на формирование суммарного водопотребления приблизительно равное влияние оказывают минеральное питание (16,2 %) и метеоусловия территории (13,8 %). На участках, с внесением дозы минеральных удобрений, рассчитанной на получение 50 т/га стандартных плодов, суммарное водопотребление огурца составляет в среднем по годам исследований при постоянной глубине промачивания 0,5 м – 3410–3680 м3/га, при дифференцированной (0,3–0,5 м) – 3540–3920 м3/га. Повышение доз удобрений до N130P50K20 увеличивает суммарный расход воды в посевах огурца на 80–100 м3/га. Максимальное суммарное водопотребление огурца за 2006…2008 гг. исследований составило 4090–4240 м3/га, и отмечено при внесении дозы минеральных удобрений N165P65K65 в варианте с дифференцированными горизонтами увлажнения 0,3–0,5 м.
Полученные результаты опытов показали, что среднесуточное водопотребление огурца в течение вегетационного периода изменяется в широком диапазоне от 25,6 до 58,8 м3/га по всем вариантам опыта. Наименьшие значения среднесуточного водопотребления, 25,6–34,0 м3/га в сут., отмечены в фазу «высадка рассады – начало цветения». В среднем за годы наблюдений посевами огурца независимо от фона минерального питания в период «высадка рассады – начало цветения» за сутки расходовалось 29,5–32,4 м3/га. Преимущественное влияние на величину среднесуточного водопотребления огурца в этот период оказывают метеорологические условия (78,1%).
В последующие фазы роста и развития растений огурца значения среднесуточного водопотребления культуры возрастали. В период от цветения до начала плодоношения в среднем за сутки посевами потреблялось 33,3–51,8 м3/га в сут. воды. Варианты поддержания тех или иных предполивных порогов влажности в определённых горизонтах промачивания при капельном поливе не оказали в этот период существенного влияния на среднесуточное водопотребление. Наиболее существенным в данном случае оказался климатический фактор (более 80 %), на период плодоношения – водный режим почвы (42,6 %).
В течение вегетационного периода наиболее интенсивный расход воды происходил в период плодоношения. Максимальное среднесуточное водопотребление посевами огурца (54,4–70,9 м3/га в сут) в опытах зафиксировано в период от 21 до 30-го дня плодоношения, что совпало с периодом наибольшей интенсивности плодоношения. В дальнейшем наблюдалось снижение среднесуточного водопотребления на 4–14 % за декаду и на дату последнего сбора составило 41,1–57,8 м3/га в сут. В период плодоношения в основном сохранялась тенденция возрастания суммарного водопотребления при снижении порогов начальной влагообеспеченности. Основным фактором, оказывающим определяющее влияние на численные характеристики среднесуточного водопотребления посевами до фазы плодоношения являются метеоусловия, что свидетельствует о необходимости его обязательного учета при проектировании и оперативном планировании поливных режимов.
На делянках с внесением пониженных доз удобрений N95P35K0 и средних N130P50K20 влияние водного режима на динамику коэффициентов водопотребления проявляется наиболее существенно: с увеличением предполивного порога влагосодержания с 80 % НВ до 90 % НВ коэффициенты водопотребления снижаются как при постоянных 0,5 м, так и при дифференцированных глубинах промачивания почвы. Дифференцирование глубин увлажнения в вышеуказанных вариантах поддержания предполивных влагозапасов увеличивает расход воды на получение единицы стандартной продукции. На дифференцированных по фазам развития культуры предполивных порогах влажности 80–90 % НВ наблюдается обратная тенденция – снижение коэффициентов водопотребления при переходе на дифференцированные глубины увлажнения. При внесении повышенных доз минеральных удобрений, N165P65K65, статистически значимых различий между вариантами по фактору водного режима не наблюдается. Это объясняется значительным увеличением выхода продукции при внесении данных доз и относительно одинаковым суммарным водопотреблением. Таким образом, при достаточном уровне питания и высокой предполивной влажности почвы различия стираются, т.е. внесение высоких доз удобрения способствует эффективному использованию воды. При внесении минеральных удобрений наибольшей в эксперименте дозой, N165P65K65 экономия водных ресурсов составляла до 20 % в сравнении с вариантами, где минеральные удобрения вносили дозой N95P35K0.
По результатам многофакторного дисперсионного анализа наибольшая доля дисперсии значений коэффициента водопотребления огурца объясняется влиянием фактора минеральной обеспеченности (78,9 %).
Статистическая обработка результатов полевых опытов позволила выявить следующую зависимость коэффициента водопотребления от суммы водоподачи и осадков и поступления азота в почву (рис. 4):
К = 170,6 – 0,09 ∙ N – 0,05 ∙ Q + 0,001 ∙ N2 + 9,3 ∙ 10–6 ∙ Q2 – 1,2 ∙ 10 –4 ∙ N ∙ Q, (1)
где K – коэффициент водопотребления огурца, м3/т; Q – сумма оросительной и атмосферной влаги, поступившей за сезон на орошаемый участок, м3/га; N – доза внесения минерального азота, кг д.в./га (как элемента, находящегося в минимуме минерального питания растений в регионе).
Множественный коэффициент корреляции полученной зависимости составляет 0,88, (все компоненты уравнения значимы на p = 0,05 уровне), что свидетельствует о достаточно высоком влиянии изучаемых факторов на коэффициент водопотребления посевов огурца. Таким образом, используя в формуле вида:
E = К·У, (2)
где Е – суммарное водопотребление огурца, м3/га; У – урожайность, т/га.
коэффициент К, рассчитанный для определенного сочетания водного и минерального режимов растений огурца и условий Нижнего Поволжья, можно с приемлемой точностью вычислить суммарное водопотребление посевов культуры для различных уровней планируемой урожайности.
Анализ опытных данных показывает существенное влияние на величину биоклиматических коэффициентов транспирации посевами огурца метеорологических условий в годы проведения исследований и водного режима почвы. Увеличение предполивного порога влажности в среднем по годам исследований снижает биоклиматические коэффициенты испарения влаги посевами огурца. Дифференцирование горизонтов увлажнения почвы по фазам развития культуры статистически значимо (наименьшая существенная разность НСР05 = 0,002 мм/0С) снижает температурные коэффициенты испарения посевами огурца на вариантах с дифференцированными предполивными порогами влагосодержания 80 – 90 % НВ и увеличивает их на делянках с постоянными предполивными уровнями влагозапасов 80 % НВ и 90 % НВ.
Существенная доля дисперсии значений биоклиматического коэффициента испарения влаги посевами огурца (44,5 %) объясняется регулированием содержания влаги в почве по фазам вегетационного периода (рис. 5). Наименьшая в эксперименте величина температурных коэффициентов испарения влаги посевами огурца отмечена при внесении минеральных удобрений дозой N95P35K0 (0,199 до 0,223 мм/0С). Повышение порога предполивной влажности почвы с 80 % НВ до 90 % НВ в фазу «цветение - начало плодоношения» и его дифференцирование не обеспечивало изменения биоклиматических коэффициентов (0,20–0,22 мм/0С).
В период плодоношения более интенсивно (0,25–0,26 мм/0С) вода расходовалась на участках, где поддерживали дифференцированный в течение вегетации предполивной уровень влажности почвы 80–90 % НВ на постоянных горизонтах увлажнения 0,5 м. В среднем за период плодоношения величина биоклиматических коэффициентов изменялась от 0,18 до 0,26 мм/0С. Наиболее существенно в этот период значения биоклиматических коэффициентов испарения изменялись по фактору водного режима почвы.
Исследованиями получены регрессионные уравнения полиноминального вида, позволяющие определять величину биоклиматических коэффициентов в любой период развития растений в зависимости от горизонтов промачивания почвы при поддержании в них 90 % НВ в течение всего периода вегетации (yд – в дифференцированных 0,3–0,5 м, yп – в постоянных горизонтах 0,5 м):
yд90-90 = – 5Е –05·x2 + 0,006·x + 0,054 (3) | yп90-90 = – 5Е –05·x2 + 0,006·x + 0,043 (4) |
где уд/п – численное значение биоклиматического коэффициента испарения влаги посевами огурца при капельном орошении, мм/0С; x – период роста и развития растений с момента высадки рассады, сут.
Все зависимости имеют высокую степень надежности (r = 0,74–0,76) и достоверны только при ведении расчётов с 13 по 94 день вегетации гибрида Маша F1 в почвенно-климатических условий Нижнего Поволжья.