Управление водным и питательным режимами каштановой почвы с целью получения планируемых урожаев томата

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 633.64: 631.67: 631.8

УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМ И ПИТАТЕЛЬНЫМ РЕЖИМАМИ КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНИРУЕМЫХ УРОЖАЕВ ТОМАТА

В.И. Филин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.В. Филин, кандидат сельскохозяйственных наук

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

В статье изложены результаты исследований по оптимизации водного и питательного режимов каштановой почвы при возделывании гибридов томата с целью получения планируемых урожаев до 80-100 т/га.

Ключевые слова: рациональная система орошения и удобрения, динамика элементов питания, каштановая почва, гибриды томата, планируемый урожай.

Главными факторами интенсификации овощеводства в сухостепной зоне каштановых почв являются орошение и применение удобрений, которые дают максимальный эффект только при научно обоснованном сочетании, обеспечивающем одновременную оптимизацию поливных режимов и питания растений [5, 6, 7]. Вопрос этот достаточно сложный и нуждается в более углубленном изучении. Цель наших исследований заключалась в обосновании рациональной системы орошения и удобрения новых гибридов томата на мелиорированных каштановых почвах для получения планируемых урожаев товарных плодов до 80-100 т/га.

Полевые опыты проводились на каштановых почвах Волго-Иловлинского междуречья (в крестьянско-фермерских хозяйствах на территории Городищенской оросительной системы в границах землепользования бывших совхозов «Самофаловский» и «Россошинский»), Обеспеченность почв легко гидролизуемым азотом низкая (31-40 мг/кг), подвижным фосфором - средняя (16-30 мг/кг), обменным калием - повышенная (301-400 мг/кг).

Схема полевого опыта представлена в таблице 1. Расчет доз минеральных удобрений под планируемые урожаи изучаемых гибридов томата проводили по методике В.И. Филина [6]. Постановку опытов в годы исследований, а также все сопутствующие наблюдения, учеты и определения осуществляли в соответствии с методиками полевого опыта и агрохимических исследований [2, 3, 4, 8].

Таблица 1 - Годовые дозы минеральных удобрений и системы их применения в полевом опыте с гибридами томата

Г одовая доза минеральных удобрений (ЫРК) Плани- руемый урожай, т/га Система применения удобрений

основное удобрение подкормки во время вегетации

через 12-14 дней после высадки рассады через 14-21 дней после первой подкормки через 14-21 дней после второй подкормки

Без удобрений - контроль - - - - -

^40Рб0Кб0 60 N90? боКбо N50 - -

^шРэоКэо 80 ^юРэоКэо N50 N50 -

^80Р12С>К120 100 ^зоРігоКіго N50 N50 N50

Площадь делянок составляла 72 м2, повторность четырехкратная при систематическом расположении вариантов. Для закладки опытов использовали рассаду гибридов томата Дуал плюс Г1 и Санрайз Б!, выращенную кассетным способом. Густота посадки изучаемых гибридов томата - 36 тыс. раст./га. Режим орошения осуществляли с предполивным порогом влажности активного слоя почвы (0-0,6 м) в интервале 80-85 % НВ. Способ орошения - дождевание с

использованием ДКШ-64 «Волжанка». Результаты исследований, полученные в полевых опытах, обработаны статистически методом дисперсионного анализа [2].

Для защиты растений томата от вредных организмов и профилактики болезней использовали с соблюдением предписанных регламентов пестициды, разрешенные к применению на этой культуре в Российской Федерации [1].

Управление водным режимом каштановой почвы в посадках томата в годы исследований заключалось в поддержании уровня увлажнения корнеобитаемого слоя (0-0,6 м) в диапазоне 80-100 % НВ в течение всей вегетации изучаемых гибридов. При наличии в почве таких запасов продуктивной влаги удается обеспечить бесперебойное водопотребление растений томата в соответствии с их физиологической потребностью. Для осуществления заданного режима орошения изучаемых гибридов в 2003-2005 гг. потребовалось от 9 до 12 вегетационных поливов нормой 200-450 м3/га. Различия в количестве поливов обусловлены продолжительностью и разными погодными условиями вегетационного периода. В результате суммарное водопотребление томата в годы исследований варьировало от 4542 м3/га (2004 г.) до 5773 м3/га (2003 г.). При этом на долю оросительной воды приходится 76,9 %, атмосферных осадков - 21,8 %, почвенных влагозапасов - всего лишь 1,8 %.

Отсюда становится понятным, насколько важно своевременное проведение очередных вегетационных поливов для формирования высокого урожая томата. В исследованиях по водному режиму почвы нами применялся термостатно-весовой метод определения влажности почвы, который дает точные данные, но мало подходит для оперативного управления режимом орошения в производственных условиях. Для этих целей более перспективен биоклиматический метод

с использованием температурных коэффициентов суммарного испарения для динамического моделирования эвапотранспирации посадок томата [6].

На основе базы экспериментально полученных данных по водному режиму каштановой почвы, по динамике суммарного водопотребления, биологии и фенологии скороспелых детерминантных гибридов томата (Санрайз Б1, Дуал плюс нами разработана и успешно апробирована в опытно-производственных условиях биологоматематическая модель прогнозирования эвапотранспирации посадок в процессе формирования урожаев в сухостепной зоне при орошении (табл. 2).

В связи с тем, что все без исключения эмпирические модели носят региональный характер, в составленную нами модель включены параметры, характерные для изучаемых гибридов томата при оптимальной влагообеспеченности: 1) календарная продолжительность межфазных периодов в агрометеорологических условиях Волго-Иловлинского междуречья; 2) сумма биологически потребных температур для нормального прохождения указанных межфазных периодов вегетации; 3) модули суммарного испарения посадок томата в расчете на 1 °С в течение вегетации (по периодам); 4) нормативное суммарное водопотребление посадок томата при заданной влагообеспеченности растений 80-100 % НВ (табл. 2).

Для управления водным режимом почвы в посадках томата с помощью разработанной биолого-математической модели применяется следующий алгоритм: на дату высадки рассады томата определяют запасы влаги в метровом слое почвы, затем рассчитывают величины допустимого дефицита водного баланса в принятом для томата активном слое почвы (0,3 м - при высадке и приживании рассады, 0,6 м - в течение всей последующей вегетации) при иссушении почвы до влажности, соответствующей интервалу значений 80-85 % НВ.

Таблица 2 - Параметры биолого-математической модели прогнозирования эвапотранспирации рассадного томата в сухостепной зоне каштановых почв при орошении дождеванием

№ пер. Период вегетации томата в открытом грунте Продол- житель- ность периода, дней Формула прогнозирования эвапотранспирации (Е), мм Сумма среднесуточных температур воздуха за расчетный период (й_ 4),°С Водопотребление посадок томата при режиме оро-иения 80-100 % НВ, мм

1 Высадка рассады - цветение 22 Е=0,167а а=470 78

2 Цветение - пло-дообразование 15 Е=0,183^2 112=320 59

3 Плодообразова-ние - созревание плодов 22 Е=0.210ХЬ Х13=540 113

4 Созревание -плодоношение 66 Е=0,189^^4 £14=1370 259

Прогнозирование дефицита водного баланса в почве осуществляется с помощью уравнений модели для

конкретных периодов вегетации томата - [1, 2, 3, 4] (табл. 2). При выпадении атмосферных осадков расчетный дефицит водного баланса уменьшают на величину их суммы. Каждый очередной полив назначается при достижении предельного значения дефицита водного баланса в активном слое почвы. Поливная норма должна быть достаточной для доведения влагозапасов в почве до 100 % НВ. В опытно-производственных условиях предлагаемый нами алгоритм управления водным режимом при возделывании томата показал достаточно высокую сходимость сроков полива, рассчитанных по модели, с контрольными датами их проведения по фактической влажности почвы, определенной термостатно-весовым методом (расхождения в 90 % случаев находились в пределах двух суток).

Изучаемые в полевых опытах гибриды томата на фоне оптимального режима орошения в годы исследований формировали на каштановых почвах урожаи 39,2-56,4 т/га, хотя потенциал их продуктивности был в 2,0-2,5 раза выше. В данном случае реальная урожайность томата ограничивалась недостатком элементов минерального питания в почве. К такому выводу мы пришли после детального изучения изменений содержания подвижных форм элементов питания в каштановых почвах под влиянием расчетных доз полного минерального удобрения под планируемые урожаи томата (табл. 3).

Результаты трехлетних исследований показывают, что применяемые дозы и сочетания удобрений существенно улучшают питательный режим в посадках томата (табл. 3).

Так, при годовой дозе ]МмоРбоКбо содержание МП1Ш в полуметровом слое почвы перед высадкой рассады увеличилось с 17,2-22,5 мг/кг на контроле до 24,7-27,3 мг/кг, а подвижного фосфора в пахотном слое с

21,2-25,8 мг/кг до 27,8-31,7 мг/кг. По содержанию калия таких заметных различий не отмечалось. В течение вегетации посадки томата получали одну азотную подкормку N50. В результате применения удобрений урожайность гибридов томата в среднем за три года составляла 67 т/га (Санрайз Б!) и 68,4 т/га (Дуал плюс обеспечив прибавку по сравнению с контролем (без удобрений), равную 17,3 и 20 т/га соответственно (при НСРо5=1,4-3,3 т/га).

Таким образом, на этом варианте системного управления водным и питательным режимами каштановой почвы уровень планируемой урожайности томата достигается с большой гарантией (+11,2-14,0 %).

При внесении годовой дозы N21(^90К-ад, рассчитанной на урожай товарных плодов томата 80 т/га, отмечены на дату высадки рассады более существенные различия между контролем и этим вариантом по содержанию всех элементов питания: по 1Ч,1Ш в полуметровом слое почвы увеличение на 8,2-10,4 мг/кг, по подвижному фосфору в пахотном слое -на 9,9-11,5 мг/кг и по обменному калию - на 12-36 мг/кг (табл. 3). В течение вегетации посадки томата получили еще две азотные подкормки

по N50. В результате применения расчетных доз 1МРК урожайность гибридов томата в среднем за три года составила 81 т/га (Санрайз и 78,6 т/га (Дуал плюс обеспечив прибавку по сравнению с контролем (без удобрений) - 31,3 и 30,2 т/га соответственно (при НСРо5=3,2-3,3 т/га).

Оценивая полученные результаты, приходим к выводу, что и на этом варианте (^юРэдКэд) уровень фактической урожайности изучаемых гибридов полностью соответствует планируемой

продуктивности (расхождения от +1,25 % до -1,75 %).

Судя по запасам в полуметровом слое почвы к дате высадки рассады, наилучшие условия азотного питания в первый период вегетации растений томата в открытом грунте были созданы на варианте ^хоРшКш- По сравнению с контролем содержание в

годы исследований увеличивалось на 10,7-14,7 мг/кг почвы.

Значительно улучшились и условия фосфорного питания растений, так как под влиянием удобрений концентрация подвижных фосфатов в пахотном слое возросла на 12,0-14,3 мг/кг почвы. Положительные изменения отмечены и в отношении обменного калия: его содержание увеличилось на 9-39 мг/кг почвы. На фоне оптимизированного

питательного режима за счёт основного удобрения в течение вегетации проведены еще три подкормки азотом дозами N50. В результате такой системы удобрения и орошения урожайность изучаемых гибридов томата в среднем за три года составила 83,8 т/га (Санрайз и 82,4 т/га (Дуал плюс Р1), обеспечив прибавку урожая товарных зрелых плодов по сравнению с контролем (без удобрений) - 32,7 т/га и 34,0 т/га соответственно (при НСРо5=3,2- 3,3 т/га).

Таким образом, на данном варианте (^хоРшКш), рассчитанном на получение урожая 100 т/га товарных плодов томата, фактическая и заданная продуктивность посадок имела существенные расхождения

16,2-17,6 %, так как при последнем сборе плоды молочной спелости и зеленые нами не учитывались (в среднем 10,5-12,8 т/га).

Изучение динамики элементов питания в почве показало, что к завершению вегетации томата содержание подвижных форм азота, фосфора и калия заметно уменьшается (табл. 3). Прежде всего, это касается минерального азота (МП1Ш), которого становится в 2,5-3,7 раза меньше по сравнению с началом вегетации (высадка рассады), затем подвижного фосфора и в меньшей степени обменного калия.

Таблица 3 - Влияние расчетных доз минеральных удобрений на содержание подвижных форм элементов питания в каштановой почве при возделывании томата

Вариант опыта Слой почвы, м Перед посадкой рассады После уборки урожая

N  1>mm Р205 К20 N  1>тт Р205 К20

мг/кг воздушно-сухой почвы

2003 год

Без удобрений -контроль 0-0,25 21,4 25,8 389 10,1 21,3 372

0,25-0,50 20,6 16,4 236 8,4 15,4 210

N140P60K60 0-0,25 28,2 31,7 397 13,9 24,9 364

0,25-0,50 26,4 16,9 240 12,0 15,6 220

N210P90K90 0-0,25 32,8 35,7 410 15,3 27,8 382

0,25-0,50 30,0 17,4 232 12,7 16,2 228

N280P120K120 0-0,25 36,7 38,4 428 16,1 30,0 380

0,25-0,50 33,7 18,0 278 17,9 17,1 261

2004 год

Без удобрений -контроль 0-0,25 23,0 21,2 354 9,0 17,0 338

0,25-0,50 22,0 13,4 288 10,0 11,7 300

N140P60K60 0-0,25 24,9 27,8 371 9,5 21,0 346

0,25-0,50 25,3 13,5 296 10,2 12,0 300

N210P90K90 0-0,25 32,4 32,7 390 9,8 25,2 385

0,25-0,50 29,0 15,8 302 9,8 15,6 308

N280P120K120 0-0,25 34,3 35,5 385 9,3 27,0 358

0,25-0,50 32,0 15,2 296 9,7 15,0 277

2005 год

Без удобрений -контроль 0-0,25 16,0 22,0 369 7,5 16,0 354

0,25-0,50 18,5 13,0 177 7,3 8,5 140

N140P60K60 0-0,25 24,0 28,0 343 14,2 20,0 347

0,25-0,50 25,4 13,5 215 9,7 9,5 160

N210P90K90 0-0,25 26,3 32,0 381 17,1 24,0 350

0,25-0,50 28,7 15,0 215 10,1 10,0 167

N280P120K120 0-0,25 29,7 34,0 378 19,8 27,0 354

0,25-0,50 34,3 16,0 208 9,4 12,5 183

Однако внесением расчетных доз полного минерального удобрения удается осуществить целенаправленное регулирование питательного режима каштановой почвы, обеспечивающее получение планируемых урожаев томата до 80- 100 т/га, сохранение и

расширенное воспроизводство исходного плодородия почвы.

Библиографический список

1. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. - Издание официальное [Текст]. - М.: Россельхозиздат, 2005.-418 с.

2. Доспехов, Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных [Текст] / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1972. -207 с.

3. Методика опытного дела в полеводстве и овощеводстве [Текст] / Под ред. В.Ф. Белика. - М.: Агропромиздат, 1992. - 319 с.

4. Моисейченко В.Ф. Основы научных исследований в полеводстве, овощеводстве и виноградстве [Текст] / В.Ф. Моисейченко, А.Х. Заверюха, М.Ф. Трифонова. - М.: Колос, 1994. - 383 с.

5. Петинов, Н.С. Состояние и перспективные разработки научных основ поливных режимов и системы питания главнейших сельскохозяйственных культур [Текст] /Н.С. Петинов //Биологические основы орошаемого земледелия. - М.: Наука, 1974. - С. 23-53.

6. Филин, В.И. Биологические и технологические основы программированного возделывания сельскохозяйственных культур при орошении в зоне сухих степей Нижнего Поволжья: автореф. дис. докг. с.-х. наук: 06.01.09 [Текст] / Филин Валентин Иванович. -Волгоград, 1987. -49 с.

7. Филин, В.И. Эффективность различных систем удобрения томата Санрайз F! на каштановых почвах при орошении дождеванием [Текст] / В.И. Филин, М.И. Кривошеин, В.В. Филин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 2 (18). - С. 69-75.

8. Юдин, Ф.А. Методика агрохимических исследований [Текст] / Ф.А. Юдин. - М.: Колос, 1980. - 366 с.

E-mail: agrovgsha@mail.ru