Содержание к диссертации
Введение
1. Научно-производственный опыт и пути повышения эффективности производства огурцов в условиях защищенного грунта 8
1.1 Опыт производства овощей в условиях защищенного грунта 8
1.2 Биологические особенности культуры огурца 15
1.3 Преимущества и недостатки капельного способа орошения в условиях защищенного грунта.
2. Программа исследований и условия проведения эксперимента 37
2.1 Программа экспериментальных исследований 37
2.2 Методики исследований 41
2.3 Почвенные условия и краткая характеристика агротехники огурца в пленочных теплицах
2.4 Динамика и обеспеченность метеорологических показателей климата в годы проведения исследований
2.5 Формирование микроклимата в теплице 55
3. Закономерности роста, развития и реализации потенциала продуктивности огурцов при разных сочетаниях регулируемых факторов 61
3.1 Закономерности роста и развития огурцов при капельном поливе в пленочных теплицах
3.2 Оценка эффективности сочетаний водного и пищевого режимов почвы по уровню формируемой урожайности плодов огурца 76
3.3 Фотосинтетические показатели огурца при разных уровнях продуктивности 90
3.4 Биологическая масса и биометрический контроль формирования планируемых уровней урожайности огурцов в пленочных теплицах
4. Водопотребление и формирование водного режима почвы при капельном орошении огурцов в пленочных теплицах 122
4.1 Динамика влагосодержания почвогрунта и поливной режим огурцов при капельном орошении в пленочных теплицах 122
4.2 Закономерности водопотребления огурцов в весенних пленочных теплицах 135
4.3 Зависимость «вода-урожай» и ее основные характеристики для культуры огурца в пленочных теплицах при капельном орошении 147
4.4 Среднесуточное водопотребление огурцов и его связь с основными характеристиками микроклимата в пленочных теплицах . 154
5. Динамика экономических критериев эффективности производства огурцов при капельном орошении в пленочных теплицах 171
5.1 Экономические показатели эффективности производства огурцов при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы 171
5.2 Оценка инвестиционной привлекательности проектов производства огурцов при капельном орошении в пленочных теплицах . 179
Выводы 189
Рекомендации производству 192
Список литературы 193
Приложения 213
- Биологические особенности культуры огурца
- Почвенные условия и краткая характеристика агротехники огурца в пленочных теплицах
- Оценка эффективности сочетаний водного и пищевого режимов почвы по уровню формируемой урожайности плодов огурца
- Закономерности водопотребления огурцов в весенних пленочных теплицах
Введение к работе
Актуальность исследований. Приоритетная роль в удовлетворении потребности населения в свежих овощах во внесезонное время принадлежит тепличному овощеводству. Во многих странах мира эта отрасль занимает ведущее место в производстве овощей.
В современной России доля производства овощей в закрытом грунте не превышает 4,8 % от общего объема их производства. После интенсивного развития в 80-е годы, овощеводство защищенного грунта переживает период сокращения производства. Большинство отечественных теплиц эксплуатируется свыше 25 лет и за этот период морально и физически устарели, требуют незамедлительной реконструкции и капитального ремонта. Износ основных фондов тепличных предприятий в среднем по России превышает 60 %.
Для развития тепличного овощеводства в современных агроэкономиче-ских условиях России перспективно строительство пленочных теплиц. Эти сооружения в 2 раза дешевле по стоимости и в условиях весеннего севооборота потребляют в 4-5 раз меньше энергии, способны гарантированно обеспечить высокие урожаи. Однако, как показывают результаты анализа практического опыта, в современном тепличном производстве все еще слишком велика разница эффективности работы по тепличным предприятиям и в сравнении с потенциалом продуктивности новых сортов и гибридов, в том числе огурцов. В вопросах разработки и применения новых технологий возделывании огурцов в теплицах необходим не только экспериментальный опыт, но и творческий, ответственный подход. Необходимо качественное совершенствование технологии выращивания культуры с учетом более полного использования имеющихся природных и технических ресурсов, биологического потенциала продуктивности сортов или гибридов в весенних пленочных теплицах, как наиболее динамичной отрасли тепличного хозяйства России. Решению этого круга задач были подчинены наши исследования.
Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство».
Целью исследований являлось обоснование элементов технологии орошения и удобрения огурцов в весенних пленочных теплицах с использованием систем капельного полива, обеспечивающих наиболее рациональное сочетание расходования ресурсов и выхода стандартной продукции при планировании урожайности на уровне 80-160 т/га.
В задачи исследований входило решение следующих вопросов:
оценить агроклиматические ресурсы региона проведения исследований, технический уровень и объемы капитальных вложений на формирование инженерных систем регулирования условий выращивания огурцов, определить возможности повышения эффективности производства огурцов и наметить целесообразные пути реализации этих возможностей;
установить закономерности формирования водного режима почвы при капельном орошении огурцов в весенних пленочных теплицах, исследовать динамику водопотребления культуры при различных уровнях планируемой урожайности;
определить эффективные методы и численные значения показателей для прогнозирования водопотребления огурцов при капельном орошении в весенних пленочных теплицах;
обосновать основные элементы технологии капельного орошения огурцов, обеспечивающие поддержание влажности почвы в активном контуре для получения различной урожайности плодов;
провести оценку влияния капельного орошения на основные показатели роста, развития и продуктивности посевов огурца в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания;
провести экономический анализ эффективности выращивания огурцов в весенних пленочных теплицах при разных сочетаниях уровней водного
и минерального питания растений, оценить инвестиционную привлекательность проектов производства огурцов в пленочных теплицах при капельном орошении.
Научная новизна. С учетом генетического потенциала гибрида обоснованы уровни продуктивности огурцов в условиях защищенного грунта при выращивании с использованием систем капельного орошения. Определены основные показатели формирования агрофитоценоза огурцов для различных (в пределах 80-120 т/га) уровней планируемой урожайности. Для разных уровней урожайности установлены закономерности формирования эва-потранспирации посевами огурцов, основные параметры режима капельного орошения, численные значения удельных затрат поливной воды на единицу товарной продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
комплексная оценка основных урожаеобразующих факторов, обеспечивающих получение 80-120 т/га плодов огурца;
закономерности роста, развития и формирования урожайности огурцов при разных сочетаниях водного и пищевого режимов почвы;
закономерности формирования водного режима почвы, водопотреб-ления и основные количественные характеристики технологии капельного орошения огурцов в весенних пленочных теплицах, обеспечивающие снижение уровня потребления водных ресурсов и минеральных удобрений.
Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом результатов экспериментальных исследований, выполненных с применением современных, апробированных и стандартизированных методик, применением общепринятых методов математического анализа и данными производственной проверки.
Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что производству рекомендованы экономически эффективные, ресурсосберегающие технологии капельного орошения огурцов в пленочных теплицах,
обеспечивающие формирование 80-120 т/га стандартных плодов огурца в весенне-летний период. Изученные закономерности продукционного процесса агрофитоценоза огурца в пленочных теплицах при капельном орошении могут быть использованы научными и проективными организациями.
Производственная проверка результатов исследований по возделыванию огурцов в весенних пленочных теплицах с использованием систем капельного орошения в фермерских хозяйствах Дубовского и Суровикинского районов Волгоградской области подтвердила возможность устойчивого формирования до 120 т/га плодов огурца со сроком окупаемости инвестиций в производство 1 -2 года.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях «Агроэкологическое состояние АПК: опыт, поиск, решения» (Саратов, 2005), «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия для засушливых условий Нижнего Поволжья» (НВ НИИСХ, 2005), международных научно-практических конференциях, «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, 2004 г.), «Наукоемкие технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, Москва, ВНИИГиМ, 2005 г.), «Научно-производственное обеспечение развития сельского социума» (ПНИИАЗ, 2005), «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (ПГСХА, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, получено 2 патента РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 219 страницах, в т.ч. основного текста 117 страниц. Работа содержит 47 таблиц, 17 рисунков, 7 приложений. Список использованной литературы включает 204 источника, в том числе 22 иностранных автора.
Биологические особенности культуры огурца
Огурец (Cucumis sativus L.) - однолетнее травянистое растение семейства тыквенных (Cucurbitaceae).
Питательными веществами плоды огурцов бедны. В них содержится 94-96% воды и всего 1-2% Сахаров. При этом в грунтовых огурцах несколько больше Сахаров, чем в тепличных и парниковых. Низка и общая калорийность огурцов. Один килограмм огурцов содержит лишь 3% калорий, необходимых человеку в течение суток [91].
Огурцы ценны тем, что содержат в относительно большом количестве минеральные соединения щелочного характера, которые нейтрализуют неорганические кислые соединения, вводимые в организм с такими важнейшими продуктами питания, как мясо, жиры, яйца, мучные и крупяные изделия. Такая нейтрализация необходима для более полного усвоения белков, поддержания щелочной реакции крови и нормального функционирования всего организма [57].
Огурцы обладают высокими вкусовыми качествами, содержат соли калия, кальция, фосфора и других элементов, а также витамин С. Содержащиеся в огурцах ферменты необходимы для усвоения витамина Ъг из другой пищи. Приятный, освежающий вкус огурцов отчасти зависит от наличия небольшого количества свободных органических кислот (хлорогеновой и кофейной). Характерный запах обусловливается присутствием в огурцах эфирного масла. Количество свежих огурцов, потребляемых одним человеком в год, примерно равно 6,8 кг [57].
Употребляют в пищу плоды огурца в недозрел ом. состоянии — от 3-5-дневных завязей до обычного зеленца в возрасте 10-12 дней. В биологической спелости мякоть плода теряет вкусовые качества и приятный запах, поэтому такие плоды в пищу не используют. Форма плода зависит от сорта и условий выращивания. Даже на одном растении она может быть разной. У различных сортов плоды бывают шаровидной, сильно вытянутой, изогнутой или змеевидной формы. Окраска плодов в технической зрелости - от белой до темно-зеленой со всеми промежуточными оттенками. Поверхность огурцов может быть совершенно гладкой или с наличием бугорков и опушения. Окраска опушения - бесцветная, черная или коричневая. Строение шипиков опушения простое - каждый шипик состоит из волоска и сложное - у волоска имеется утолщенное шаровидное основание. Плоды с редким сложным опушением имеют меньшее число резко выступающих бугорков, чем простые с густым опушением [91].
У плодов с неровной поверхностью - матовый восковой налет, пропадающий с возрастом. У плодов с гладкой поверхностью восковой налет теряется очень рано, и к моменту технической зрелости они кажутся глянцевыми, блестящими.
Иногда огурцы бывают горького вкуса. Они нередко появляются на растениях, которые имеют плоды без горечи. Последняя присуща главным образом сортам с гладкой поверхностью. Такой вкус плодам придает особое вещество кукурбитацин. Старые растения дают более горькие огурцы, чем молодые. Горечь огурцов - следствие нарушений роста, причины которых различны. Огурцы становятся горькими, если после жаркой погоды без перехода наступает холодная и дождливая. При поливе растений холодной водой рост задерживается и плоды становятся горькими [57].
В огурцах содержатся глюкоза, сахароза, декстрин, крахмал, пентоза-ны, клетчатка, пектиновые вещества и гемицеллюлоза. Глюкоза и фруктоза составляют половину сухих веществ, сахароза - в очень небольшом количестве или совсем отсутствует. Пектиновых веществ в плодах огурцов содержится около 0,24%, гемицеллюлозы - около 0,1%, имеется лигнин, свободных органических кислот (в пересчете на лимонную) в зависимости от сорта, величины плодов, условий выращивания - от 16 до 68 мг на 100 г сухого вещества. Плоды разных сборов несколько отличаются по количественным биохимическим показателям. При ранней уборке они имеют обычно больше сухого вещества и Сахаров, чем при поздней.
В плодах огурцов содержатся каротин, тиамин, рибофлавин, биотип, а также никотиновая, пантотеновая, фолевая и аскорбиновая кислоты. Каротин в количестве 0,8...2,8 мг/кг сырого вещества имеется главным образом в кожице наряду с ксентофиллом и хлорофиллом [152].
Тиамин и рибофлавин в среднем составляют по 0,50 мг/кг, никотиновая кислота - 1,59, биотин - 0,021 мг/кг сырого вещества плодов. Из овощных культур огурцы наиболее богаты биотином и бедны фолиевой кислотой.
Содержание аскорбиновой кислоты в огурцах варьирует в зависимости от условий выращивания и сорта в пределах 4,1...18,1 мг %. Аскорбиновая кислота сконцентрирована преимущественно в кожице плодов. Разница в ко 18 личестве аскорбиновой кислоты в плодах одного и того же сорта, но выращенных в различные годы, может достигать 10 мг %. При слабой освещенности растений уменьшается содержание аскорбиновой кислоты в плодах [22]. Огурцы по сравнению с другими овощами имеют наиболее активную оксидазу аскорбиновой кислоты, в соке - пероксидазу. Плоды содержат активные дегидразы - аминодегидразу, цитрикоде-гидразу, фумаразу, сукциндегидразу и фосфорглюкодегидразу. Обнаружены также глютатионредуктаза и пектинэстераза, протеолетический фермент, который гидролизует пептон и казеин с выделением триптофана, растворяет желатин и свертывает молоко. Свежий сок огурцов оказывает сильное антибиотическое действие на ряд микроорганизмов, нагревание сока до 100, а также длительное хранение инактивируют его антибиотическое действие [57].
Корневая система огурца развита слабо и расположена неглубоко. Основная ее часть находится на глубине 0,05-0,20 м, лишь отдельные корни проникают в почву на большую глубину: В горизонтальном направлении корни распространяются на 1,00-1,20 м [91].
Стебель ползучий, длина его различна и зависит от сорта и способа выращивания. Любая часть стебля обладает способностью быстро образовывать придаточные корни, если присыпать ее влажной и рыхлой почвоЖистья пятилопастные, с длинными черешками. Их форма, величина и окраска в зависимости от сорта варьируют. Стебель и листья покрыты густыми волосками и шипиками.
Почвенные условия и краткая характеристика агротехники огурца в пленочных теплицах
Почвы в регионе исследований, преимущественно, светло-каштановые, различной степени солонцеватости. Почвообразующие породы представлены четвертичными отложениями в виде делювиальных суглинков буровато-палевой окраски, с тонкопористым строением. Механический состав почв преимущественно средне- и тяжелосуглинистый, реже встречаются легкосуглинистые разновидности [1].
Опытный участок, в пределах фермерского хозяйства «Спринг» Дубов-ского района Волгоградской области, расположен в подзоне светло-каштановых почв. Почвы данной подзоны характеризуются маломощными гумусовыми горизонтами 0,15-0,25 м и низким содержанием гумуса (1,6-2,3 %) в пахотном слое. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН 7,0-8,3). Емкость поглощения невысокая, сумма поглощенных оснований достигает 28,5 мг/экв. на 100 г почвы. В составе обменных катионов 70-80 % приходится на кальций. Процент натрия в сумме поглощенных оснований колеблется от 2,4 до 3,3 % на несолонцеватых и от 5 до 10 % на солонцеватых почвах [52]. По содержанию доступных форм элементов питания почвы характеризуются низкой обеспеченностью азотом, средней - подвижным фосфором и обменным калием [51].
В пределах опытного участка гранулометрический состав почвы тяжело- и среднесуглинистый (табл. 2.1). Содержание частиц менее 0,01 мм (физическая глина) в верхних горизонтах изменяется от 46,3 до 50,8 % и характеризует ее как тяжелый суглинок. С глубины 0,5 м и более гранулометрический состав почв среднесуглинистый. По горизонтам прослеживается преобладание фракций крупной пыли (0,005-0,01 мм) по сравнению с мелкой. Илистая фракция почвы (менее 0,001 мм) постепенно увеличивается с 23,9 % в верхних горизонтах до 29,7-30,0 % в нижележащих (более 0,5 м) слоях. В прямой зависимости от гранулометрического состава находятся водно-физические свойства почвы (табл. 2.2).
Вниз по профилю, в соответствии с ухудшением структуры почвы, уменьшается порозность и увеличивается плотность сложения. Показатели плотности сложения и скважности свидетельствуют о средней плотности сложения почвы во всех горизонтах. В среднем для расчетного слоя почвог-рунта 0,0-0,4 м плотность сложения составляет 1,22 т/м3, наименьшая влаго-емкость - 24,7 % массы сухой почвы (табл. 2.2).
Содержание подвижных форм фосфора в пахотном слое почвы характеризуется как среднее и варьирует от 27 до 35 мг/кг почвы. Обеспеченность почвы азотом, 34-39 мг/кг почвы, в пахотном слое низкая, а в подпахотном снижается до 22 мг/кг почвы. Наиболее обеспечены почвы опытного участка (что согласуется с общей характеристикой почв в регионе исследований) обменным калием, которого содержится от 246 до 341 мг на кг почвы. Обеспеченность почвы калием в пахотном слое, характеризуется как среднее.
Высокие урожаи плодов огурца при орошении можно получит только при строгом соблюдении всего комплекса агротехнических приемов, направленных на формирование оптимальных условий для жизни и развития растений. Несоблюдение агротехнологии возделывания культуры существенно снижает урожайность даже при применении нового наукоемкого технологического оборудования. Реализуется следующий принцип: чем выше интенсивность производства, тем более существенно сказывается на результате любое отступление от технологии производственного процесса. В растениеводстве, вследствие большой сложности и комплексности влияния внешних и внутренних факторов жизни на формирование хозяйственно - ценной части производственного результата, важно учитывать вероятностные характеристики реакции агрофитоценоза на любое агротехническое действие в функции времени.
Агротехника возделывания огурцов в пленочных теплицах предусматривает подбор сортов, предпосевную подготовку семян, посев в оптимальные агротехнические сроки, регулирование почвенного плодородия, своевременный и комплексный уход за посевами, борьбу с вредителями и болезнями, поддержание наилучшего режима тепла и влажности.
Экспериментальная часть наших исследований основана на проведении полевого опыта в условиях защищенного грунта (весенние пленочные теплицы) с посевами огурца сорта МАША F1. Это перспективный, ранний, парте-нокарпический гибрид с темно-зелеными, крупнобугорчатыми плодами. Плоды темношипые с небольшой семенной камерой, имею нежный вкус, плотную консистенцию, без горечи. При оптимальном пищевом режиме потенциально способен образовывать до 6 полноценных плодов на каждом узле, характеризуется высоким выходом стандартных плодов. Устойчив к вирусу мозаики огурца, кладоспориозу, настоящей мучнистой росе и перонос-порозу.
Для гибрида характерен сильно выраженный гетерозисный эффект, что проявляется в быстром формировании ассимиляционного аппарата, сильно развитой корневой системы, дружной отдаче раннего урожая и высокой общей урожайности. Особенностью подготовки семян огурцов при возделываний в пленочных теплицах является обязательное проведение их закаливания. Предпосевная закалка семян низкими температурами повышает устойчивость всходов к похолоданиям, ускоряет плодоношение и увеличивает урожайность. Закалку проводили после замачивания семян в течение 12 часов переменными температурами (днем 18-20 С, ночью 0-2 С) за неделю перед посевом, причем прекращали ее с сообразованием корешков длиной 5 мм. Посев проводили проращенными семенами исходя из оптимальной пло-щади питания для гибрида около 0,2 м на растение (в среднем 5 растений на 1 м2).
Вообще в пленочных теплицах еще практикуется возделывание огурцов в расстил (если габариты теплицы не позволяют возделывать на шпалерах). Однако такая агротехника возделывания огурцов значительно менее урожайна и существенно менее эффективна в условиях защищенного грунта с применением дорогостоящего технологического оборудования. Мы в своих исследованиях огурцы в весенних пленочных теплицах выращивали на шпалерах с применением приемов формирования растений в течение вегетационного периода.
В принципе из каждого женского цветка мог бы развиться полноценный плод, если бы это допускала продуктивность растения при конкуренции между образованием плодов и ростом побегов. Вследствие ограниченной способности к синтезу вещества у растения только часть плодов может вызревать. Поэтому обрезка обеспечивает целесообразное соотношение между вегетативным ростом и формированием плодов.
Оценка эффективности сочетаний водного и пищевого режимов почвы по уровню формируемой урожайности плодов огурца
Урожайность культуры является одним из основных показателей результата производственной деятельности сельскохозяйственного предприятия. Являясь важнейшим экономическим показателем, урожайность сельскохозяйственных культур может также служить критерием эффективности сочетания технологически регулируемых условий жизни растений, определяется как степень реализации потенциальной биологической продуктивности.
Таким образом, фактор варьируемости нерегулируемых условий выращивания культуры оказывает в три раза большее влияние на урожайность огурцов, чем уровень минерального питания (естественно, в пределах его изменения, принятого программой исследований). Собственно уровень минерального питания способствовал формированию дисперсии урожайности плодов огурца в четыре раза меньшей, чем вариация водного режима почвы по вариантам опыта; а совместное влияние удобрений и орошения на урожайность огурцов с учетом взаимодействия этих факторов почти в два раза превышало значимость фактора варьируемости нерегулируемых условий выращивания культуры в годы проведения исследований.
Таким образом, дисперсионный анализ экспериментального материала позволил установить факторы, оказывающие превалирующее влияние на урожайность огурцов в пленочных теплицах при капельном орошении. В таблице 3.7 приведены данные, по которым можно судить о закономерностях, в соответствии с которыми регулируемые и нерегулируемые в опыте факторы оказывают влияние на формирование урожайности культуры.
По годам исследований урожайность огурцов изменялась от 47-107 т/га до 68-138 т/га стандартных плодов огурца. На участках с наименьшим обеспечением растений элементами минерального питания и водой, где в соответствии со схемой опыта вносили NSQPSOKO и поддерживали постоянный в течение вегетационного периода порог предполивнои влажности почвы на уровне 75 % НВ, урожайность огурцов в 2003 году составила 68 т/га, в 2004 -возросла до 72 т/га (HCPos = 3 т/га), а в 2005 году снизилась до 47 т/га. Максимальная амплитуда изменения урожайности составила 25 т/га (между 2004 и 2005 годами). Исследованиями установлено, что с увеличением уровня урожайности огурцов влияние условий, регулирование которых не в полной мере обеспечивается при реализации технологического процесса возделывания культуры, существенно увеличивается. Например, при поддержании порога предполивнои влажности почвы на уровне 85 % НВ в слое 0,4 и 0,15 м с чередованием больших и малых норм полива в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой NsoPgoKo, рассчитанной на формирование планируемого уровня урожайности 120 т/га, в расчете на гектар площади в 2003 году было собрано 131 тонна стандартных плодов огурца, в 2004 году - 139 тонн, в 2005 году - 84 тонны. Наибольшая амплитуда изменения урожайности огурцов при таком сочетании факторов составила 55 т/га.
По фактору водного режима почвы продуктивность огурцов возрастала на 3,2-85,7 %, то есть были отмечены и статистичеки несущественные изменения и почти двукратная вариация урожайности. За контроль был условно принят вариант, где порог предполивнои влажности почвы в течение вегетационного периода поддерживали на уровне 75 % НВ [15, 22, 28, 91, 111,117.]. В сравнении с ним на участках, где порог предполивнои влажности почвы поддерживали дифференцированно, 75-85 % НВ, урожайность стандартных плодов огурца в пленочных теплицах изменялась при внесении NsoPsoKo - на 2 т/га, N170P140K90 - на 4 т/га, N290P200K320- на 3 т/га (при НСР05 по фактору водного режима почвы 4 т/га). Поддержание порога предполивнои влажности почвы на уровне 85 % НВ в течение вегетационного периода в слое 0,4 м обеспечивало прибавку урожайности в сравнении с контролем в пределах 24-42 т/га или 38,7-60,0 %.
Поддержание порога предполивной влажности почвы на уровне 85 % НВ в слое 0,4 и 0,15 м (вариант А4) обеспечивало наибольшую прибавку урожайности огурцов в сравнении с вариантами опыта, где порог предполивной влажности почвы в течение вегетационного периода был постоянным, на уровне 75 % НВ. В зависимости от дозы внесения минеральных удобрений прибавка урожайности по водному режиму почвы составила 43,5-85,7 %.
Повышение урожайности "огурцов при увеличении доз внесения минеральных удобрений на всех вариантах опыта было статистически достоверным (НСРо5 по фактору В - уровень минерального питания = 3 т/га). Однако в зависимости от водного режима почвы эффективность, увеличения доз внесения минеральных удобрений была не одинаковой. При поддержании предполивной влажности почвы на уровне 75 % НВ в течение вегетационного периода или дифференцированно, 75-85 % НВ, повышение доз внесения минеральных удобрений (в сравнении с вариантом N5oP8oKo) увеличивало урожайность огурцов на 6,5-14,1 %. Урожайность стандартных плодов огурца при таких условиях водного питания растений возрастала с 62-64 т/га при внесении N170P140K90 До 70-73 т/га при внесении Ы29оР2ооКз2о- Планируемых уровней урожайность огурцов на этих вариантах опыта не достигала.
Закономерности водопотребления огурцов в весенних пленочных теплицах
Непосредственно для орошаемого участка (поля) в теплый период года при автоморфных условиях формирования почвенного покрова можно исключить компоненты AUCH, ZM, ZX, ЕВ, К, а уравнение упростится до: X + M + Yn.n + Yn.no4-Yn-Yno4-E-I-Mc6 + AW„ + AUno„ = 0
При капельном орошении сельскохозяйственных культур в условиях защищенного грунта такие составляющие водного баланса как атмосферные осадки, приток поверхностных и внутрипочвенных вод, а также их сброс (отток), инфильтрация поливной воды в грунтовые воды и понижения микрорельефа, как правило, отсутствуют. Это связано с тем, что в различного вида теплицах и тепличных комбинатах значительная часть факторов жизни растений создается искусственно. Поэтому возделываемые культуры в значительной степени ограждены от воздействия внешних факторов. Капельное орошение позволяет подавать воду только в грядки, без увлажнения рабочих проходов между ними. Увлажняемая часть площади существенно сокращается в сравнении с общей культивационной площадью. Учитывая все эти положения, уравнение водного баланса для условий защищенного грунта будет иметь следующий вид [181]: (AWk + M)-kk + AWM-kM - Е = О, где AWk - изменение запасов влаги в почве в пределах контура увлажнения; AWM - изменение запасов влаги в почве между грядками, в рабочих проходах; kk и км - соответственно доля увлажняемой и неувлажняемой площади от производственной (в пределах культивационного сооружения).
Таким образом, основным фактором, определяющим динамику изменения влагозапасов в почвенных горизонтах, а значит, водный режим почвы и режим орошения культуры является суммарное водопотребление (эва-потранспирация).
В пленочных теплицах водопотребление культуры зависит от комплекса факторов, таких как тепло, влажность воздуха, интенсивность вентиляционного воздухообмена, площадь испаряющей поверхности культуры, доступность почвенной влаги и др. В наших исследованиях суммарное водопотребление огурцов в весенних пленочных теплицах при капельном орошении изменялось по вариантам опыта от 1772 до 2418 м /га (средние значения за годы исследований). Численный материал приведен в таблице 4.4.
Наибольшие значения суммарного водопотребления огурцов формировались при поддержании порога предполивной влажности почвы по схеме варианта А4, который обеспечивал в опыте получение наибольших урожаев стандартных плодов (планируемый урожай 120 т/га). В среднем за годы исследований на участках этого варианта за вегетацию расходовалось при вне-сении минеральных удобрений дозой N170P140K90 - 2361 м /га, при внесении N290P200K320 - 2418 м3/га. Разница в объеме водопотребления огурца при внесении минеральных удобрений дозами N170P140K90 и N290P200K320 составила 137 м /га, при увеличении урожайности плодов на 12 т/га. Таким образом, улучшение условий минерального питания при увеличении доз внесения удобрений до N290P200K320 позволяет при незначительном увеличении водопотребле-ния существенно повысить результативность производства.
Сокращение дозы внесения минеральных удобрений до NsoPsoKo при тех же условиях водного питания обеспечило снижение суммарного водопо-требления огурцов на 138 м3/га в сравнении с вариантом, где удобрения вносили дозой N29oP20oK32o- Это обеспечило формирование урожая плодов огурца при среднем за годы исследований водопотреблении огурца 2223 м /га.
Изменение условий формирования водного режима почвы на участке варианта A3 (поддержание постоянного порога предполивной влажности почвы на уровне 85 % НВ в слое 0,4 м) способствовало существенному снижению объемов потребляемой посевами огурца воды. В среднем за годы исследований на участках с таким уровнем предполивной влажности почвы суммарное водопотребление составило: при внесении N5oP8oKo - 2063 м3/га, при внесении N170P140K90 - 2152 м3/га, при внесении N290P200K320 _ 2204 м3/га. Из приведенных данных следует, что при сочетании водного режима почвы в схеме варианта A3 с внесением минеральных удобрений дозой N5oP8oKo, обеспечивающее формирование планируемых на уровне 80 т/га урожаев огурцов, потребляется в среднем на 160 м /га воды меньше, чем при поддержании порога предполивной влажности почвы по схеме варианта А4 и внесении удобрений дозой N5oP8oKo, рассчитанной на формирование 80 т/га плодов огурца. Наибольшие значения суммарного водопотребления при поддержании постоянного порога предполивной влажности почвы на уровне 85 % НВ, 1900-2470 м3/га или в среднем 2204 м3/га, формирующиеся при внесении максимальной в опыте дозы минеральных удобрений, N290P200K320, были меньше в сравнении с водопотреблением на участках варианта А4 и внесении наименьшей дозы удобрений, N5oPgoKo (2223 м /га). Это означает преимущественную зависимость водопотребления огурцов от содержания и доступности растениям влаги в почве, чем от уровня минерального питания. Вместе с тем, отмечено, что при повышении доз внесения минеральных удобрений повышение водопотребления огурцов с увеличением уровня предполивной влажности почвы носит более динамичный характер. Другими словами, четко проявляется взаимодействие факторов водного и пищевого режимов почвы, которое вносит дополнительное возмущение в дисперсию численных значений суммарного водопотребления огурцов.
На участках, где минеральные удобрения вносили дозой N170P140K90» рассчитанной на формирование 120 т/га стандартных плодов огурца, суммарное водопотребление огурца по фактору водного режима почвы (с переходом от варианта А1 к вариантам А2, A3 и А4) возрастало соответственно на 11,7,18,6 и 30,2 %, а при внесении N290P200K320 - на 12,9,21,4 и 33,1 %.
Важно добавить, что наименьшие значения суммарного водопотребле-ния огурцов в пленочных теплицах во все годы исследований формировались при поддержании постоянного в течение вегетационного периода порога предполивной влажности почвы на уровне 75 % НВ (1500-2040 м3/га). Однако, как показали результаты эксперимента, при таком уровне водообеспече-ния растений в посевах формируется не более 70 т/га стандартной продукции, а значит сокращение интенсивности подачи воды и элементов минерального питания к растениям возможно лишь при существенном снижении уровня планируемой урожайности.
Анализ баланса запасов почвенной влаги за вегетационный период огурца в пленочных теплицах показал, преимущественно, стохастический характер формирования этого показателя (табл. 4.5). Например, в 2003 году на участке, где поливы проводились при снижении уровня влагосодержания в контуре почвогрунта до 75 % НВ, было использовано 290 м /га почвенной влаги. Почти на таком же уровне почвенная влага использовалась на участке варианта A3 при поддержании постоянного порога предполивной влажности почвы, 85 % НВ, в 2004 году (272 м3/га) и в 2005 году при поддержании влажности почвы по схеме варианта А4 (270 м /га).
