Влияние режима орошения и водопотребления на продуктивность капусты при капельном орошении

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 635.342:631.674.6

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КАПУСТЫ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ

А.Д. Ахмедов, доктор технических наук, профессор А.А. Кравцов, аспирант

Волгоградский государственный аграрный университет

Изложены основные результаты исследований режима капельного орошения капусты при различных фонах минерального питания. Выявлено влияние исследуемых факторов на структуры формирования продуктивности капусты при различных вариантах наименьшей влагоемкости почвы.

Ключевые слова: капельное орошение, капуста, урожайность, масса кочана, влажность почвы, режим орошения, удобрения, суммарное водопотребление.

Одной из важнейших проблем сельского хозяйства в современных условиях является повышение урожайности и качества получаемой продукции для удовлетворения растущих потребностей населения в продуктах питания. В связи с этим, особый интерес представляет капельный способ орошения. Использование данного способа полива позволяет в значительной степени снизить расход воды и минеральных удобрений, автоматизировать процесс полива. В результате этого повышается урожайность сельскохозяйственных культур на 20-50 %, по сравнению с дождеванием и поверхностным способом полива. Поэтому проведение экспериментальных исследований в указанном направлении имеет большое значение для мелиоративной науки и практики [1, 2, 3, 6].

Капуста является одной из важнейших культур, с помощью которой возможно решить проблему дефицита в нашем организме очень редких витаминов и и К. В ней очень высокое содержание витамина С, и это единственный овощ, в котором этот витамин присутствует постоянно. Есть в капусте также витамины группы В, токоферол, ниацин, рутин, биотин. Полезные свойства капусты увеличиваются за счет большого количества клетчатки, а также почти полным отсутствием крахмала и сахарозы. В капусте достаточно содержится кальция, магния, калия, фосфора, железа и других элементов. Мировые площади под кочанной капустой составляют около 1,6 млн га. В Российской Федерации она занимает лидирующее положение среди овощных культур. Ее возделывают на площади 170 тыс. га или около 20 % от площади занятых овощами. Средняя урожайность капусты не превышает 25-30 т/га, в передовых хозяйствах области 80-100 т/га. 100 г сырой капусты обеспечивают более 60 % суточной потребности взрослого человека в витамине С. Калорийность капусты белокочанной - 24 ккал, а пищевая ценность: белки - 1,8 г, жиры - 0,1 г, углеводы -4,7 г. В то же время природные условия Волгоградской области позволяют с применением орошения и внесением удобрений получать до 90 т/га урожая капусты и сделать регион Нижнего Поволжья привлекательным для производства этой культуры. Учитывая данное положение, полевые опыты проводили с капустой белокочанной позднего сорта «Колобок Б1». Лучшие результаты получают при капельном поливе.

Исследуемый участок расположен в Городищенском районе Волгоградской области в крестьянском фермерском хозяйстве ИП «КФХ Воробьев». На данном

участке в течение 2011-2013 гг. возделывалась капуста, агротехника была общепринятой для данной зоны.

Климат района исследования резко континентальный с преобладанием иссушающих восточных и юго-восточных ветров и незначительным количеством осадков. Наиболее низкая среднемесячная температура наблюдается в январе, наиболее высокая - в июле. Летом температура воздуха может подниматься выше +40 °С, зимой - опускается ниже -30 °С. Таким образом, абсолютная амплитуда колебаний температуры воздуха составляет около 80 °С.

Плотность пахотного слоя преимущественно находится в пределах 1,1...1,4 т/м , наименьшая влагоемкость в слое 0.0,3 м равна 29,3 %, а в слое 0.0,4 м - 28,8 %. В рассматриваемых нами почвах не высокое содержание гумуса, всего - 2,02 %. В данной почве отмечается очень высокая обеспеченность легкогидролизуемым азотом и подвижными фосфатами, но низкое содержание обменного калия. Реакция почвенного раствора на орошаемом участке близка к нейтральной, следовательно, рН изменяется 7,0.8,3.

Необходимым условием для получения высоких и стабильных урожаев этой культуры является регулирование водного режима почвы путем проведения поливов.

Первым изучаемым фактором (А) был режим орошения капусты. В соответствии с биологическими особенностями возделываемой культуры мы рассматривали три варианта с предполивной влажностью почвы 70...80...70; 75...85...75; 80...90...80 % НВ. Предполивную влажность принимали дифференцированной в зависимости от различных требований к ней капусты по фазам роста: например, 70 % НВ от высадки рассады до начала образования кочана, 80 % НВ в период образования и роста кочана до начала технической спелости, 70 % НВ от начала технической спелости до уборки урожая. Расчетный слой увлажнения почвы приняли равным 0,4 м (табл. 1).

Таблица 1 - Варианты полевого опыта

№ Фактор А <и Фактор В <и Полное обозначение вариантов

п/п Предполивной порог влажности почвы, % НВ 1 К 8 и ю й О ä н Доза минерального удобрения, кг д.в./га 1 К 8 * ю й о £ н

1 а1 Без удобрений (К) bo a1 bo

2 70...80...70 а1 N100 Р30 К120 b1 a1 b1

3 (I режим орошения) а1 N120 Р40 К140 b2 a1 b2

4 а1 N140 Р50 К160 Ьз a1 Ьз

5 а2 Без удобрений (К) bo a2 bo

6 75...85...75 а2 ^N100 р30 К120 b1 a2 b1

7 (II режим орошения) а2 -^120 Р40 К140 b2 a2 b2

8 а2 N140 Р50 К160 Ьз a2 Ьз

9 аз Без удобрений (К) bo aз bo

10 80...90...80 аз N100 Р30 К120 b1 aз b1

11 (III режим орошения) аз -N120 Р40 К140 Ь2 aз b2

12 аз N140 Р50 К160 Ьз aз Ьз

Вторым изучаемым фактором (В) было внесение минеральных удобрений. Дозы внесения минеральных удобрений (килограмм действующего вещества на 1 га) рассчитывали под планируемый урожай: 70, 80, 90 т/га с учетом нормативных выносов элементов питания с урожаем и были согласованы с многочисленными рекомендациями

[4, 5].

Всего было заложено 12 вариантов в 3-х кратной повторности. Площадь учетной делянки - 60 м . Общая площадь опытного поля составила около - 3,0 га.

На опытном участке за годы исследований наибольшая поливная норма 185...160...185 м/га, и наименьшее количество поливов, равное 22-26, приходится на варианты с первым режимом орошения (70...80...70 % НВ). На вариантах со вторым и третьим режимами орошения поливная норма уменьшается в среднем на 13-26 и 25-65 м3/га, а количество поливов увеличивается на 4 и 14 соответственно. Разница между вариантами со II и III режимами составляет 12-36 м/га для поливной нормы и 9 поливов (табл. 2).

Таблица 2 - Фактический режим орошения капусты _по вариантам опыта за 2011 -2013 гг._

Режим орошения капусты в зависимости я

Предполивна я влажность почвы, % НВ Год от фазы развития, число поливов/ поливная норма, м3/га Общее число поливов роси тельна норма, м3/га

высота рассады формирования образовани е и рост техническая спелость -

розетки кочана уборка О

2011 3/185 20/160 3/185 26 4310

70-80-70 2012 2/185 19/160 3/185 25 4150

2013 2/185 17/160 2/185 22 3645

2011 4/172 24/134 3/172 31 4420

75-85-75 2012 3/172 24/134 3/172 30 4248

2013 2/172 22/134 2/172 26 3736

2011 5/160 30/95 5/160 40 4450

80-90-80 2012 5/160 30/95 4/160 39 4290

2013 4/160 28/95 3/160 35 3780

Анализируя полученные данные, можно отметить, что режим орошения и метеорологические условия периода вегетации оказывают решающее влияние на величину суммарного водопотребления.

Наибольшее суммарное водопотребление капусты отмечено на третьем варианте и составило в среднем за три года 4864 м3/га. В первом и втором вариантах общий расход влаги растениями уменьшается и составил в среднем за три года соответственно 4694 и 4808 м3/га.

В структуре суммарного водопотребления основной приходной статьей водного баланса орошаемого поля капусты является оросительная норма. Так, например, количество оросительной воды в зависимости от условий года и от режима орошения в среднем изменялось от 4150 до 4450 м3/га (табл. 3).

От атмосферных осадков растения получали в среднем 274 м3/га, и из запасов почвы 190-220 м /га суммарного расхода воды.

Суммарное водопотребление возрастает с увеличением влагообеспеченности растений капусты. Так, на вариантах с I режимом орошения оно составляет в среднем

3 3 3

за три года 4694 м /га, со II режимом - 4808 м /га и с III режимом - 4864 м /га. Соответственно увеличивается и среднесуточный расход воды (от 21 до 48 м3/га).

Таблица 3 - Структура суммарного водопотребления капусты _в среднем за 2011-2013 гг._

Показатель Режим орошения

I II III

Атмосферные осадки, м3/га 274 274 274

Оросительная норма, м /га 4230 4334 4370

Запас почвенной влаги, м /га 190 200 220

Суммарное водопотребление, м3/га 4694 4808 4864

Расход влаги капустой по периодам роста и развития происходит неодинаково: самый низкий - в начале и конце вегетации и в период созревания кочанов и самый высокий - в период интенсивного нарастания розетки листьев и роста кочана.

На протяжении всего периода вегетации велись фенологические наблюдения. При этом существенной разницы по вариантам опыта не обнаружено. Тем не менее, следует отметить, что на вариантах со II режимом орошения и внесенными удобрениями шло опережение в развитии на 3.4 дня.

Наблюдения за ростом надземной части растений показали, что с повышением уровня увлажнения почвы увеличиваются размеры растения. Максимальный диаметр розетки листьев капуста имела в фазу массового созревания. На варианте 75-85-75 % НВ он превышал 60-70 см - здесь же отмечается наибольшая площадь листовой поверхности - 1503 см .

Растения варианта без удобрений были менее развитыми, малопродуктивными. Диаметр розетки составил в среднем 61 см, средняя площадь листьев одного растения - 1150 см2.

Применение удобрений стимулировало развитие растений. Диаметр розетки на фоне расчетной дозы удобрений при орошении превышал 65 см, а максимальная площадь листьев одного растения достигала почти 1350 см2.

По результатам наших исследований четко прослеживается положительное влияние орошения и удобрений на прирост площади листьев капусты в течение вегетации. Характерно, что при совместном применении орошения и удобрений прирост листовой поверхности идет до конца вегетации. С повышением уровня предполивной влажности до 80.90.80 % НВ площадь листьев увеличивается и достигает на фоне удобрений К120Р40К140 максимальных размеров - более 52,5 тыс. м2 на 1 га или 2,19 м на одно растение именно в конце вегетации.

Наибольший суточный прирост листьев капусты отмечается в период роста розетки и образования кочанов и изменяется по вариантам от 0,0435 до 0,0628 м2.

Условия минерального питания в сочетании с орошением значительно активизируют работу листьев в течение вегетационного периода, фотосинтетический потенциал на вариантах при внесении удобрений (№120Р40К140) составил в среднем за 3 года 1,36-2,60 млн м дней.

Наибольшие показатели фотосинтетической мощности отмечались на варианте с предполивной влажностью почвы 75.85.75 % НВ.

Высоким показателям фотосинтетической мощности посевов соответствует и наибольшая урожайность капусты. При фотосинтетическом потенциале 2,6 млн м2 дней урожай капусты превысил 90 т/га.

В наших опытах масса одного кочана колебалась значительно по вариантам опыта. Так, на вариантах с I режимом орошения среднее значение диаметра и массы одного кочана было наименьшим - 0,162 м и 2,56 кг, на вариантах со II режимом орошения эти значения соответственно составили 0,165 м и 2,65 кг. На III режиме

орошения эти показатели, в сравнении с другими режимами, имели наибольшее значения и составили 0,171 м и 2,74 кг соответственно. Также необходимо отметить, что на вариантах с III режимом орошения средняя плотность кочанов была наибольшая 830 кг/м3 (табл. 4).

Таблица 4 - Структура урожая капусты в среднем за 2011-2013 гг.

Показатель Ед. изм. Вариант опыта

А1В0 А1В1 А1В2 А1В3 А2В0 А2В1 А2В2 А2В3 А3В0 А3В1 А3В2 А3В3

Масса кочана и И 2,09 2,15 2,50 2,86 2,16 2,21 2,60 2,94 2,19 2,25 2,65 3,05

Среднее по режиму орошения и И 2,56 2,65 2,74

Диаметр кочана 0,147 0,150 0,168 0,170 0,151 0,158 0,170 0,172 0,161 0,169 0,173 0,175

Среднее по режиму орошения 0,162 0,165 0,171

Плотность кочана к 0 00 7 0 00 7 0 о 8 0 8 0 о 8 0 о 8 0 т 8 0 8 0 8 0 8 0 т 8 0 8

Среднее по режиму орошения к 795 820 830

Средняя урожайность т/га 50,4 65,2 70,6 66,0 70,9 86,2 92,4 90,1 65,1 81,4 87,3 90,2

Увеличение урожая и улучшение его качества можно объяснить влиянием орошения, внесением минеральных удобрений и биологическими особенностями сорта, а также климатическими условиями, сложившимися в вегетационный период.

В наших опытах дисперсионный анализ урожайности выполнен по методике В.А. Доспехова. Сравнение вариантов проводилось согласно схеме опытов. Существенная наименьшая разность изменяется в пределах от 1,15-2,78 т/га, т.е. между вариантами опытов имеются существенные различия на 5 % - ом уровне значимости.

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Орошение в сочетании с удобрением на светло-каштановых почвах ВолгоДонского междуречья позволяет получать планируемый урожай белокочанной капусты сорта «Колобок Б1»в пределах 70.. .90 т/га.

2. Суммарное водопотребление капусты на вариантах с I режимом орошения (предполивная влажность почвы - 70.80.70 % НВ) составило в среднем по годам исследований 4694 м3/га, со II режимом (75.85.75 % НВ) - 4808 м3/га и с III режимом (80.90.80 % НВ) - 4864 м3/га. Таким образом, с повышением предполивного порога влажности увеличивается и суммарное водопотребление.

3. Наиболее продуктивным следует считать II режим орошения с оросительной нормой 4334 м3/га, выданной за 29 вегетационных поливов, 6 из которых нормой 172 м3/га и 23 поливов нормой 134 м3/га. Так, на этих вариантах получен максимальный урожай, который в зависимости от вариантов опытов изменяется в пределах 70,9.92,4 т/га.

Библиографический список

1. Ахмедов, А.Д. Особенность оценки равномерности водораспределения в низконапорных системах капельного орошения [Текст] /А.Д. Ахмедов, А.А. Темерев, Е.Ю. Галиуллина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 3(23). - С. 174-179.

2. Ахмедов, А.Д. Водопотребление овощных культур на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья [Текст] /А.Д. Ахмедов, А.А. Королёв, И.А. Давыдов // Использование инновационных технологий для решения проблем АПК в современных условия: материалы междунар. науч. - практ. конф. ВГСХА. - Волгоград, 2009. - С. 292-296.

3. Ахмедов, А.Д. Экологические аспекты капельного орошения [Текст] / А.Д. Ахмедов, А.А. Темерев, Е.Ю. Галиуллина // Проблемы и перспективы инновационного развития мирового сельского хозяйства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саратовского ГАУ. - Саратов, 2010. - С. 156-158.

4. Методические рекомендации к проведению полевых опытов с овощными культурами [Текст]/ Сост. В.М. Андреев. - Волгоград: ВГСХА, 1995. - 42 с.

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

6. Техника и технология возделывания сельскохозяйственных культур при капельном и внутрипочвенном орошении [Текст] /А.Д. Ахмедов, А.С. Овчинников, Е.П. Боровой, М.В. Мазепа // Достижения науки в Волгоградской области 2004-2009 гг. /Администрация Волгоградской области. - Волгоград. - Издательство «Панорама», 2010. - С. 301-301.

E-mail: gidro-vgsha@mail.ru