Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы и перспективы возделывания репчатого лука в ранней культуре 9
1.1 Народно-хозяйственное значение и современное состояние мирового производства репчатого лука 9
1.2 Биологические особенности как основа повышения эффективности промышленного производства репчатого лука 14
1.3 Особенности возделывания репчатого лука в ранней культуре. Обоснование направления исследований 21
2. Схема и условия проведения полевых опытов 32
2.1 Схема полевого эксперимента 32
2.2 Методики исследований 35
2.3 Условия проведения полевого эксперимента 39
2.3.1 Краткая природно-климатическая характеристика региона исследований 39
2.3.2 Почвенные условия опытного участка 41
2.3.3 Метеорологические условия 45
2.3.4 Агротехника лука в опытах 53
3. Закономерности продукционного процесса раннего лука при капельном орошении 56
3.1 Фенология рассадного лука 56
3.2 Фотосинтетическая активность посевов как критерий оптимальности условий водного и минерального питания рассадного лука 62
3.3 Динамика накопления органического вещества посевами раннего лука при капельном орошении 75
3.4 Основные взаимосвязи формирования урожайности рассадного лука при капельном орошении 82
4. Водопотребление и водный режим почвы при капельном орошении рассадного лука 91
4.1 Поливной режим и динамика влажности корнеобитаемой зоны почвогрунта при капельном орошении рассадного лука 91
4.2 Водопотребление рассадного лука и водный баланс активной зоны почвы 103
4.3 Динамика водопотребления рассадного лука при капельном орошении 113
4.4 Связь водопотребления рассадного лука с метеорологическими показателями 121
5. Эффективность капельного орошения лука при возделывании в рассадной культуре 131
5.1 Содержание нитратов как критерий ограничения интенсификации производства рассадного лука 131
5.2 Условия эффективного использования воды на формирование урожая рассадного лука 135
5.3 Инвестиционная привлекательность производства репчатого лука в рассадной культуре 139
Выводы 146
Предложения производству 150
Список литературы 151
Приложение 166
- Биологические особенности как основа повышения эффективности промышленного производства репчатого лука
- Почвенные условия опытного участка
- Фотосинтетическая активность посевов как критерий оптимальности условий водного и минерального питания рассадного лука
- Водопотребление рассадного лука и водный баланс активной зоны почвы
Введение к работе
Актуальность исследований. За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более, чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн. тонн в год. В Российской Федерации ежегодно производится свыше 1,5 млн. тонн репчатого лука при средней урожайности не более 18 т/га. Для производства такого объема продукции под посевами занято свыше 85 тыс. га земель. При этом дополнительно в Россию завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн. долларов. Значительная часть импорта приходится на ранние луки, производство которых традиционно налажено в регионе Нижней Волги.
В регионе отработана и находит все большее применение кассетная технология выращивания рассады, которая позволяет внедрить в промышленное производство практику возделывания рассадного лука. Природные ресурсы региона, использование высококачественных гибридных семян и формирование рассады в кассетах обеспечивают высокий потенциал продуктивности раннего лука. Но для максимальной реализации заложенного потенциала продуктивности ранних луков при капельном орошении в регионе назрела необходимость создания научно-информационной основы решения оптимизационных задач по комплексу критериев, характеризующих эффективность и безопасность производства. Следует учитывать, что получить экологически безопасную продукцию невозможно без экологического нормирования агротехнических и мелиоративных мероприятий, а также исходить из того, что рассадная культура лука является новой в промышленном производстве, что определяет актуальность исследований и необходимость проведения полевого эксперимента.
Цель исследований – повышение эффективности возделывания раннего лука за счет введения в промышленное производство рассадной культуры с обоснованием параметров технологии капельного орошения и уровня минерального питания, обеспечивающих формирование до 80 т/га экологически безопасной продукции при минимизации расходования водных ресурсов.
В соответствии с поставленной целью исследованиями предусматривалось решение следующих задач:
– провести исследование сложившейся практики возделывания репчатого лука в ранней культуре, оценить перспективы и проблемы способов возделывания в условиях промышленного производства;
– исследовать особенности роста и развития рассадного лука в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания;
– установить закономерности формирования урожайности и качества лука при выращивании из рассады, определить условия, обеспечивающие формирование экологически безопасной продукции;
– обосновать ключевые элементы технологии возделывания рассадного репчатого лука – режимы минерального питания и капельного орошения рассадного лука для получения ранней продукции;
– оценить экономический и ресурсосберегающий эффекты возделывания репчатого лука при возделывании по рассадной технологии.
Научная новизна. Впервые в регионе Нижней Волги экспериментально определены оптимальные параметры режима капельного орошения и системы удобрения рассадного репчатого лука, обеспечивающие формирование до 80 т/га луковиц в ранние сроки. Установлены закономерности формирования агроэкологических условий, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса рассадного лука при возделывании с использованием систем капельного орошения. Проведена оценка потенциала продуктивности репчатого лука при выращивании из рассады и проведено экологическое нормирование уровней агротехнического воздействия для получения безопасной продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
– уровни водообеспечения и минерального питания для формирования до 80 т/га экологически безопасной продукции при выращивании репчатого лука из рассады.
– закономерности роста и развития рассадного лука при формировании разных уровней планируемой урожайности;
– экономический и ресурсосберегающий эффекты возделывания репчатого лука при возделывании по рассадной технологии.
Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации: постановка цели и задач исследования; разработка программы, выбор методик, закладка и проведение полевых опытов; анализ и обобщение их результатов; поиск и аппроксимация математических взаимосвязей; обработка и анализ метеоданных; поликритериальная оценка эффективности капельного орошения и удобрения репчатого лука при выращивании из рассады; подготовка рекомендаций производству; внедрение результатов исследований в практику возделывания лука в фермерских хозяйствах.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретический вклад работы в развитие сельскохозяйственной науки заключается в установлении закономерностей формирования агроэкологических условий, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса рассадного лука при возделывании с использованием систем капельного орошения.
Практическая значимость работы определяется увеличением более чем в 4 раза урожайности репчатого лука в ранней культуре и возможностью значительного сокращения импорта этой продукции при внедрении в практику орошаемого земледелия Нижнего Поволжья разработанной технологии его возделывания из рассады с обоснованием уровней водообеспечения и минерального питания.
Достоверность результатов исследований подтверждается достаточным объемом экспериментальных данных, полученных с применением апробированных и стандартизированных методик, применением общепринятых методов математического анализа и результатами производственной проверки.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по возделыванию рассадного лука с использованием систем капельного орошения в КФХ «Грошев С.М.» и КФХ «Карпов В.В.» Городищенского района Волгоградской области на площади 20 га подтвердила возможности получения до 80 т/га экологически безопасной продукции в ранние сроки.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях «Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (Рязань, 9 декабря 2011 г.), «Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства и пути их решения» (Москва, 11-14 апреля 2011 г.), «Инновационные технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, ГНУ ВНИИГиМ, Москва, 12-13 апреля 2011г.), «Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (ФГНУ ВНИИ «Радуга», 11.10.2010г.), «Научные основы современного овощеводства» (Посвященная 80-летию создания ГНУ ВНИИО, 18-20 октября 2010 г., Москва), «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (ВГСХА, 26-28 января 2010 г., Волгоград).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 222 стр. компьютерного текста, в том числе основного текста 112 страниц, 35 таблиц, 11 рисунков, 57 приложений. Список литературы включает 169 наименования, в том числе 16 иностранных источников.
Биологические особенности как основа повышения эффективности промышленного производства репчатого лука
Урожайность является результатом целого комплекса биологических и биофизических процессов, направленность которых в растениях зависит от их генетической природы, внутренней программы развития и условий внешней среды [113]. Если рассматривать урожайность «изнутри», то она представляется не абсолютной величиной, а результатом взаимодействия между потенциалом продуктивности растений и их устойчивостью к неблагоприятным условиям внешней среды. Причем значение имеет как уровень адаптационного потенциала, так и то, насколько он задействован в тех или иных аг-роэкологических условиях [77].
Уровень использования внешних условий, эффективности задействования ресурсов как природных, так и привносимых в результате хозяйственной деятельности, зависит от внутренних генетических и биологических механизмов. В свою очередь реализации генетического потенциала растений определяется обеспеченностью всего комплекса факторов жизни [89, 113]. В связи с этим выяснение механизмов, способствующих повышению потенциальной продуктивности растений, должно основываться на наиболее полном учете их биологических особенностей применительно к конкретному виду и даже - к конкретной группе сортов.
Все известные виды лука относятся к многочисленному семейству лилейных (Liliaceae L.), которое объединяет 101 род и входят в большой род Allium L. Род Allium L. объединяет около 400 видов луков, из которых в пищу используется 20-25 видов, а в культуре находятся 12 видов [3].
Allium сера L. - лук репчатый является типичным двулетним растением, которое в первый год жизни формирует луковицу. Луковица, сформированная в первый год жизни является хранилищем для накапливания пласти ческих веществ, из которой на второй год развивается цветущее растение, с последующим образованием семян [7, 151].
Луковица состоит из сухих и сочных чешуи и укороченного стебля -донца. Сухие чешуи в зависимости от сорта могут быть желтой, белой или фиолетовой окраски, а сочные чешуи бывают открытыми и закрытыми. В самой луковице, на донце, образуются вегетативные или генеративные (цветочные ) почки [113], из которых в дальнейшем развиваются новые луковицы или цветоносы с соцветиями. Количество вегетативных почек в луковице может быть разным и в зависимости от этого луковица может быть мало -или многозачатковой. Это является одним из признаков, определяющим сортовую принадлежность репчатого лука [63, 72].
Листовой аппарат у репчатого лука специфичный, представлен в виде полых трубок, которые покрыты сверху восковым налетом. В нижней части толщина листьев лука увеличивается, они переходят в сочные чешуи, которые составляют луковицу [64]. Во время созревания луковицы листовой аппарат растений перестает развиваться, подсыхает, постепенно развиваются процессы некроза. Также ссыхаются и влагалища листьев, которые в результате образуют так называемую «шейку» луковицы. Состояние шейки характеризует качество луковиц, степень защищенности продукции от заражения болезнетворными бактериями [29]. У невызревших луковицы шейка крупная, такая продукция быстро загнивает, плохо хранится.
Корневая система лука развита слабо, корни сначала струнообразны, затем появляются разветвления первого и второго порядков, густо покрытые корневыми волосками. Основная масса корней располагается в слое почвы 5-20 см [40, 72]. У однолетней луковицы корнями покрыта вся наружная часть донца стебля. С отмиранием листьев отмирают и корни . У луковицы, посаженной в землю на второй год ее жизни, новые корни прорастают вокруг остатков прошлогодних корней. В самом центре донца образуется омертвевший, как бы одревесневший слой, так называемая «пятка», по которой луко 16
вицу , выросшую из семян, всегда можно отличить от луковицы, выращенной из севка или из выборка [3, 40, 89, 151].
Цветонос-стрелка у лука, как и лист, полая внутри с характерным вздутием на одну треть ее высоты, несет на себе шаровидное соцветие - зонтик, состоящий из большого количества цветков [3]. Бутоны в соцветии распускаются как бы в три яруса. В первую очередь зацветают бутоны верхнего яруса, в них формируются наиболее вызревшие семена, чем обеспечивается формирование наиболее качественного посевного материала. Во время цветения бутонов первого яруса ниже располагаются бутоны следующего яруса. После отцветания первого яруса цветоножка бутонов следующего яруса растет и теперь они становятся верхними. В результате цветет всегда верхний ярус. [113]. Плоду лука - трехгранная коробочка. При полном оплодотворении в ней образуется шесть семян. Семена мелкие, округло-трехгранной формы с плотной роговидной оболочкой. В одном грамме 250-400 штук семян. При обычных условиях хранения их всхожесть сохраняется два-три года [63, 64].
У двулетних видов лука, к которым относится лук репчатый, цикл развития складывается из следующих физиологических фаз [3, 7, 89]: 1) прорастание семян - появление всходов; 2) появление настоящих листьев, рост корней; 3) разрастание листового аппарата; 4) образование и начало роста луковицы; 5) формирование соцветия; 6) период цветения; 7) образование и развитие семян. В первый год жизни растение проходит 4 фазы развития.
Для прохождения каждой фазы требуются определенные условия, и в зависимости от этих условий продолжительность отдельных фаз колеблется довольно значительно [151].
В первую фазу на поверхности почвы появляются петелькообразные всходы. Это наиболее важный период в формировании рассады. С началом развития растений из семян корешок, так же как и основание семядоли вместе с почечкой появляются из семени. В течение некоторого времени наблюдается рост корешка, после чего семядоля коленообразно изгибается в виде петелки. Петелка в своем основании удлиняется, в результате чего семя извлекается из земли [63, 72]. Данную особенность появления всходов лука важно учитывать при выборе субстрата для выращивания рассады; предпочтение отдается легким, рыхлым почвам [39].
Во вторую фазу у основания семядольного колена формируется почка, которая дает первый настоящий лист. Для репчатого лука, как и для других видов, семядоля бывает трубчатая, а позже появляются настоящие листья, которые выходят из отверстия, образующегося у основания семядоли. Впоследствии из вновь закладывающихся почек развиваются новые листья; одновременно идет и закладка боковых корней [3, 113, 141].
Почвенные условия опытного участка
Сухо-степная зона светло-каштановых почв в комплексе с бурыми зональными почвами по площади равна примерно 50 % площади территории Нижнего Поволжья [85]. Географически она представлена частью Волгоградского Заволжья, Правобережья, междуречья Волги и Дона, включает территорию республики Калмыкия восточнее Ергеней и занимает почти всю территорию Астраханской области.
Главными факторами климата, лимитирующими эффективность возделывания здесь сельскохозяйственных культур, являются условия тепло и вла-гообеспеченности.
На территории Волгоградской области суммы среднесуточных температур выше 10С возрастают с северо-запада на юго-восток от 2750 С до 3300С, причем в подзоне светло-каштановых почвы они превышают 3000 С (табл. 2.1). В республике Калмыкия сумма активных среднесуточных температур воздуха еще увеличивается и варьирует по природным зонам от 3300 до 3600 С. В пределах Астраханской области по теплообеспеченности выделено две природных зоны: с суммой среднесуточных температур воздуха выше 10 С 3200-3400 С (занимает северную часть области, граничащей с Волгоградской) и 3400-3600 С (вся остальная часть территории).
В пределах Волгоградской области среднемноголетняя сумма атмосферных осадков за теплый период года снижается с 250-330 до 175 мм. В республике Калмыкия с запада на восток этот показатель уменьшается с 275 до 100 мм, а в административных границах Астраханской области варьирует от 160 до 80 мм [85]. Учитывая, что испаряемость в пределах Нижнего Поволжья возрастает, в среднем за год, с 800 до 1200 мм в том же направлении, в котором снижаются среднемноголетние значения обеспеченности атмосферными осадками, можно заключить, что влагообеспеченность региона является лимитирующим для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур, в том числе и такой водотребовательной, как лук. Плодородие средне- и тяжелосуглинистых почв светло-каштановой подзоны региона исследований снижается по отношению к подзоне темно-каштановых почв. Почвы, как правило, малогумусные, в пахотном слое гумуса содержится не более 1,5-2,0 %. Содержание общего азота составляет 0,08-0,16 %, валового фосфора - 0,11-0,15 %, однако доступных растениям форм содержится существенно меньше. Общего калия в почве содержится от 1,6 до 2,1 %. Емкость поглощения в зависимости от гранулометрического состава и степени гумусированности почвы изменяется от 20 до 28 мг/экв. [1,48].
Территориально опытный участок во все годы исследований был размещен на землях фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области. По совокупности почвенно-климатических условий территория этого хозяйства располагается в сухостепнои зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья. На опытном участке был заложен почвенный разрез глубиной 0,9 м, который дает представление о морфологии и генезисе почв, что важно при анализе типичности почвенных условий для региона. Результаты исследования почвенного разреза следующие: Горизонт "А" - 0-0,25 м, типичный для региона пахотный слой с наибольшим содержанием гумуса, цвет серый со светло-коричневыми оттенками, структура почвы в горизонте мелкокомковатая, гранулометрический состав ереднесуглинистый. Слой насыщен корневыми остатками, с сильно выраженным переходом в нижележащий горизонт.
Горизонт "В!" - 0,25-0,35 м, цвет сероватый с переходом в светло-коричневый, гумусированность слабая, среднесуглинистый, структура неясно-призматическая, слой существенно уплотнен по отношению к пахотному горизонту, корни растений наблюдаются в меньшей степени, переход к горизонту "В2" выражен слабо.
Горизонт "В2" - 0,35-0,50, цвет неоднородный, преимущественно светло-коричневый, наблюдаются неясно-выраженные гумусовые пятна, сильно уплотнен, структура комковатая, гранулометрический состав среднесуглинистый, корни растений наблюдаются редко, переход к горизонту "ВС" неясно выражен.
Горизонт "ВС" - 0,50-0,90 м, цвет от светло-коричневого до палево-желтого, плотность сложения высокая, наблюдаются включения карбонатов, переход в нижележащий горизонт сильно выражен.
Данные, приведенные в таблице 2.2, подтверждают, что гранулометрический состав почвы на опытных делянках среднесуглинистый. Сумма частиц размером менее 0,01 мм составляет 46,5-46,9 % от общей массы сухой почвы. При увеличении глубины взятия образцов наблюдается уменьшение доли фракций менее 0,01 мм до 41,2-45,5 %.
По показателю рН водной вытяжки реакция почвенной среды в гумусовом горизонте слабокислая. С увеличением глубина горизонта наблюдается снижение кислотности, а с глубины 0,3 м отмечен переход к слабощелочной реакции почвенного раствора (рН = 7,2-7,3). Емкость поглощения почвы на опытном участке типичная для региона исследований и изменяется от 22,1-23,7 мг-экв. в пахотном слое до 19,5 мг-экв. на глубине 0,6 м. Содержание натрия в почве не превышало 0,31-0,52 мг-экв. для гумусового горизонта и возрастало до 0,79 мг-экв. на глубине 0,6 м, что составляет не более 4,05 % от емкости поглощающего комплекса. Таким образом процессов осолонцева-ния не наблюдается. Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое почвы во все годы исследований не превышало 22,1-34,5 мг/кг, а доступных растениям форм фосфора -26,2-33,7 мг/кг почвы. Содержанием обменного калия в почве опытного участка достигало286,1-314,3 мг/кг, что типично для региона исследований. По совокупности водно-физических свойств почвы можно сделать вывод о ее хорошей водоудерживающей способности (табл. 2.4): значения наименьшей влагоемкости для пахотного слоя почвы в годы исследований находились в пределах от 25,0 до 25,2 % массы сухой почвы, в нижележащих горизонтах - 20,7-24,8 % массы сухой почвы.
Фотосинтетическая активность посевов как критерий оптимальности условий водного и минерального питания рассадного лука
В полевых условиях ценоз, как совокупность растений на единице площади, представляет собой сложную динамическую саморегулирующуюся фотосинтезирующую систему. Эта система характеризуется новыми свойствами по сравнению с единичным растительным организмом, в частности [131]: - включает в себя много компонентов, которые можно рассматривать как подсистемы; - система - динамическая, так как постоянно меняет свои параметры во времени; - система - саморегулирующаяся, так как, несмотря на разнообразные воздействия, посев изменяет свои параметры определенным образом, поддерживая гомеостаз.
Посев представляет собой оптическую систему, в которой листья поглощают солнечную радиацию в фотосинтетически активном спектре. До образования луковицы площадь листьев у лука невелика и значительная часть фотосинтетически- активной радиации не ассимилируется ими. С увеличением площади листьев растет и доля поглощенной радиации. Когда площадь листьев в посеве достигает 40-50 тыс. м2/га, поглощение ФАР возрастает до 75-80% видимой части спектра и до 40% общей радиации [105]. Как правило, в урожае аккумулируется только незначительная часть этой энергии, обычно от 0,5 до 2-3 %, хотя теоретически возможная аккумуляция в биомассе до 8 % фотосинтетически- активной радиации [77]. Таким образом, получение высоких урожаев тесно связано с оптимальным ходом нарастания площади листьев. Однако такие графики могут быть определены для каждой культуры и сорта (гибрида) в конкретных условиях их выращивания [105, 106].
В опытах лук высаживали рассадой, в фазу 3-4 листьев. Общая пло-щадь листьев лука в этот период составляла 6,5-7,1 тыс. м /га, а листовой индекс не превышал, соответственно, 0,7 (табл. 3.5). Подготовка рассадного материала в кассетах и применение передовой технологии высадки обеспечили безболезненную адаптацию растений к новым условиям среды и позволили в самые короткие сроки перейти к активному росту листьев. Уже к началу формирования луковицы площадь листьев лука в опытах, в среднем, дости-гала 15,6-20,7 тыс. м /га, а к началу активного роста - увеличилась до 26,2-41,3 тыс. м /га. Эти значения близки к максимальным, что с биологической точки зрения объясняется торможением процессов развития листового аппарата с началом активного роста луковицы (рис. 3.2).
Максимального развития листовой аппарат достигает в фазу активного роста луковицы и сохраняется, впоследствии, до начала созревания. В зависимости от условий водного и минерального питания растений площадь листьев лука в этот период изменялась от 27,4 до 42,6 тыс. м2/га (табл. 3.6). Анализ экспериментального материала показал статистическую значимость зависимости площади листьев раннего лука от поддерживаемого уровня допустимого снижения влажности почвы и режима удобрения (прилож. 8, 10, 12). Результаты дисперсионного анализа опытных данных доказали статистическую значимость взаимодействия условий водного и минерального питания и их комплексного влияния на мощность сформированного листового аппарата.
На участках, где удобрения вносили дозой N50P35K10, максимальная площадь листьев лука по вариантам водного режима почвы изменялась в пределах 27,4-28,8 тыс. м /га, что сравнимо с ошибкой эксперимента (HCPos = 0,8-1,3 тыс. м /га). Увеличения максимальной площади листьев с ростом уровня минерального питания при увеличении дозы удобрений с N50P35K10 до NiioPeoKloo на фоне поддержания постоянного уровня предполивной влажности почвы 70 % НВ также статистически не доказано (HCPos = 0,9-1,6 тыс. м /га). Однако при увеличении нормы минеральных удобрений от N50P35Kio до N170P85K190 или N230P110K280 максимальная площадь листьев лука на участках, где влажность почвы поддерживали на уровне 70 % НВ повысилась, со-ответственно, на 7,2-8,4 тыс. м /га. Таким образом, даже при умеренном уровне водообеспечения повышение уровня минерального питания способствует существенному приросту листового аппарата.
Совместное улучшение условий водного и минерального питания способствует наиболее эффективному развитию листового аппарата. Например, при увеличении допустимого уровня снижения влажности почвы с 70 до 80 % НВ и внесении удобрений дозой N]10P6oKioo площадь листьев лука увели-чивалась, в среднем, на 3,0 тыс. м /га, а на фоне внесения NnoPssKiw площадь листьев лука возрастала на 5,5 тыс. м /га. Наибольшее развитие листового аппарата, 38,7-44,3 тыс. м /га, в опытах обеспечивалось на участках варианта, где минеральные удобрения вносили нормой Ni7o-23oP85-iioKi90-280 и поддерживали предполивной уровень влажности почвы в пределах 80-90 % НВ.
Эффективность развития листового аппарата в динамике характеризуется накоплением фотосинтетического потенциала посевов. В таблице 3.7 представлены средние данные по накоплению фотосинтетического потенциала раннего лука, рассчитанные по результатам полевого эксперимента в 2008-2010 гг. Исследования показали, что условия водного и минерального питания лука оказывают существенное влияние на динамику развития листового аппарата, что отражается изменением накопленных значений фотосинтетического потенциала более, чем в 1,5 раза.
При внесении удобрений дозой N50P35K10 и поддержании предполивного уровня влажности почвы 70 % НВ за вегетационный период посевами лука бы-ло накоплено 1552 тыс. м дней/га фотосинтетического потенциала. При таком же режиме минерального питания, но при повышении предполивного порога влажности почвы с 70 до 80 % НВ фотосинтетический потенциал посева увели-чился на 149 тыс. м дней/га, а при поддержании предполивного уровня 90 % НВ накапливалось до 1745 тыс. м дней/га фотосинтетического потенциала.
Совместное увеличение нормы внесения удобрений в пределах от N50P35K10 до ЫцоРбоКюо и уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ обеспечило увеличение фотосинтетического потенциала посева на 434 тыс. м дней/га и формирование его на уровне 1986 тыс. м дней/га. Повышение порога предполивной влажности почвы до 90 % НВ при внесении ЫпоРбоКюо обеспечило накопление, в среднем, 2090 тыс. м дней/га фотосин-тетического потенциала, что на 104 тыс. м дней га больше, чем при поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы 80 % НВ.
Водопотребление рассадного лука и водный баланс активной зоны почвы
Опытами установлено, что суммарное водопотребление является достаточно динамичным показателем и активно изменяется при повышении уровня предполивной влажности почвы и дозы внесения минеральных удобрений (табл. 4.5). По опытным данным нами проведены статистические исследования, результаты которых позволили определить области влияния факторов в варьировании численных значений суммарного водопотребления раннего рассадного лука. На рисунке 4.1 представлены результаты этих исследований, из которых видно, что уровень влияния порога предполивной влажности почвы на величину суммарного водопотребления оценивается в 21 %. Безусловно, нужно принять во внимание то, что в эксперименте не было варианта без орошения, а порог предполивной влажности почвы изменяли в диапазоне 70 - 90 % НВ. Отсюда следует, что 21 % вариаций суммарного водопотребления раннего рассадного лука объясняется изменением порога предполивной влажности почвы в пределах 70-90 % НВ.
Регулирование уровня минерального питания в пределах, заданных схемой опыта, обеспечивает прибавку еще 8 % вариаций суммарного водопотребления. В сравнении с фактором водного режима почвы, изменение уровня минерального питания отражается на суммарном водопотреблении почти в три раза слабее.
Расчеты показывают, что в наибольшей степени суммарное водопо-требление раннего рассадного лука изменяется под влиянием метеоусловий. Установлено, что до 69 % вариаций суммарного водопотребления лука приходится на долю этого фактора.
Из рисунка 4.1 видно, что около 1 % вариаций суммарного водопотребления приходится на взаимодействие факторов, которые регламентируют порог предполивной влажности почвы и уровень минерального питания. По данным, приведенным в таблице 3,5, можно проследить, как на практике проявляется это взаимодействие. Например, показано, что повышение порога предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ сопровождается увеличени-ем суммарного водопотребления рассадного лука, в среднем, на 260 м /га при внесении удобрений дозой N50P35K10, на 290 м3/га при внесении удобрений дозой NiioP6oKio(b на 380 м3/га при внесении удобрений дозой N170P85K190 и на 490 м /га при внесении максимальной в опыте дозы минеральных удобрений, N23oPiioK28o- Следовательно, на более удобренных вариантах, повышение порога предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ сопровождается большей прибавкой суммарного водопотребления в сравнении со слабо-удобренными вариантами. Закономерность сохранялась при увеличении допустимого уровня снижения влажности почвы с 70 до 90 % НВ.
С другой стороны усиление минерального питания за счет повышение нормы удобрений с N50P35K10 до N17oP85Ki9o сопровождается ростом суммарного водопотребления рассадного лука на 180 м3/га при поддержании допус-тимого уровня снижения влажности почвы 70 % НВ, на 300 м /га - при поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы 80 % НВ и на 340 м /га при поддержании допустимого предполивного уровня 90 % НВ. Таким образом, условия водообеспечения оказывают существенное влияние на прибавку суммарного водопотребления посевов с увеличением уровня минерального питания.
В среднем за годы исследований, суммарное водопотребление рассад-ного лука составило 3070-3900 м /га, причем при поддержании предполивно-го уровня 70 % НВ изменялось в пределах 3070-3260 м /га, при поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы 80 % НВ - в пределах 3330-3750 м /га, а при поддержании предполивного уровня влажности почвы 90 % НВ - от 3480-3900 м /га. Наименьшее количество воды, в среднем 3070 м /га, посевами рассадного лука расходуется при внесении удобрении посевов дозой N50P35K10 в сочетании с поддержанием допустимого уровня снижения влажности почвы 70 % НВ; при сочетании дозы внесения минеральных удобрений N170P85K190 с поддержанием допустимого предполивного уровня 80 % НВ эвапотранспирация лука увеличилась до 3630 м /га, а при внесении удобрений дозой N230P110K280 и поддержании предполивного уровня 90 % НВ -достигает максимума, в среднем, 3900 м /га.
По годам исследований суммарное водопотребление изменялось с мак-симальной амплитудой 760-1130 м /га. На участках, где удобрения вносили дозой N50P35K10, разница в суммарном водопотреблении по годам исследований составила 760-840 м3/га. При поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы не ниже 80 или 90 % НВ и внесении удобрений дозой N170P85K190 разница в суммарном водопотреблении по годам исследований возрастала до 1070-1110 м3/га. Таким образом, при улучшении условий водного и минерального питания растений, необходимость точного контроля за динамикой суммарного водопотребления рассадного лука, с учетом метеоусловий, возрастает.
Во все годы исследований оросительная вода являлась основной приходной статьей баланса почвенной влаги при возделывании рассадного лука (табл. 4.6). При поддержании допустимого предполивного уровня 70 % НВ и внесении N50P35K10 за вегетационный период на орошение затрачивалось 1500-2040 м7га, что составляет 51,6-65,8 % от суммарного водопотребления. Повышение допустимого уровня снижения влажности почвы до 80 % НВ в сочетании с внесением N170P85K190 потребовало увеличения затрат оросительной воды до 1950-2490 м3/га , что составляет 54,6-70,5 % от суммарного водопотребления. При поддержании предполивного уровня 90 % НВ и внесении удобрений дозой N230P110K280 за счет оросительной воды возмещается до 57,7-75,8 % суммарного водопотребления.
Использование запасов почвенной влаги в опыте изменялось в широких пределах от 2,2 до 14,0 % к суммарному водопотреблению. Несмотря на то, что использование почвенной влаги посевами носило в достаточной степени стохастический характер, следует отметить, что со снижением уровня предполивной влажности почвы и увеличением засушливости вегетационного периода доля участия почвенных влагозапасов в структуре суммарного водопотребления возрастала.
Объем и характер поступления атмосферных осадков в течение вегетационного периода рассадного лука оказывает существенное влияние на состав и структуру водного баланса активного слоя почвы. Наибольшее коли-чество выпавших осадков, 1585 м /га в 2010 году, обусловило максимальную долю их участия в формировании суммарного водопотребления рассадного лука. Доля участия естественных осадков в общем расходе воды посевами лука в 2008 году изменялась от 27,8 до 33,5 %, а в 2009 году не превышала 18,8-23,5%.
