775.влияние режимов орошения на продуктивность кукурузы при комбинированном способе полива на основе

На правах рукописи

КОЛОМЫЦА Владимир Александрович

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ

ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ ПОЛИВА НА ОСНОВЕ

ДМ «ФРЕГАТ» В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2003

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ, Заслуженный деятель науки Узбекистана, академик РАСХН Шумаков Борис Борисович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный мелиоратор РФ Иванова Нина Анисимовна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных иаук, профессор Проездов Петр Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Морковин Валерий Тимофеевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Донской госудзр т: . шй аграрный университет»

Защита диссертации состоится а^1ь » дс. \ • <" ,• в 10 • и г заседании диссертационного совета Д 2Гп.. . ФГОУ .:Л'Л\ «Саратовский ГАУ» по адресу: 410600, г. Сараи L arpan,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек? ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан « Л£~ » /Л>Я&$ 2003 г

Ученый секретарь ^^~ диссертационного совета м>/М^>^1^-'— -*-А. Пронько


3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является мелиорация земель. Орошение позволяет создать крупные зоны гарантированного производства зерна, кормов, повысить продуктивность технических, овощных и других культур.

Земельный фонд Ростовской области составляет 8459 тыс. гектар, оро

шаемые земли занимают 290 тыс. га. Площадь орошения дождеванием состав

ляет 195,0 тыс. га.

Современное орошаемое земледелие требует высокой механизации и ав

томатизации поливов сельскохозяйственных культур на новой, более прогрес

сивной технической основе. Одним из главных направлений увеличения меха

низации является переход на полив широкозахватной дождевальной техникой.

В Ростовской области широкое распространение получили широкозахватные

дождевальные машины - «Фрегат», «Днепр», «Волжанка», «Кубань».

Наиболее высокая производительность и автоматизация полива достига

ется при поливе дождевальной машиной «Фрегат»: Многообразие природных и

организационно-хозяйственных условий районов орошения вызвали необходи

мость создания различных модификаций этой машины. В настоящее время на

полях страны эксплуатируется 58 модификаций данной машины марок ДМ,

ДМУ-А, ДМУ-Б. Общим отличительным признаком работы ДМ «Фрегат» яв

ляется полив в движении по кругу с водозабором из гидранта в центре орошае

мого участка. Как правило, сельскохозяйственное поле имеет прямоугольную

или квадратную форму, в результате чего до 21,5 % площади поля остается

неорошаемой.

Для уменьшения площади недополива на конце консоли серийно выпус

каемых дождевальных машинах «Фрегат» для полива углов полей установлен

один дальнеструйный трехсошювый аппарат секторного типа. Однако он не

обеспечивает удовлетворительного орошения угловой площади.

.... .. <*гМе>?>


4

Кардинальное решение проблемы полива всей посевной площади на уча

стках, обслуживаемых «Фрегатами», предложено автором совместно с учеными

Российского НИИ проблем мелиорации (патент автора на изобретение №

2175473) на основе комбинированного способа орошения, включающего наря

ду с дождеванием дополив угловых площадей по кротовым увлажнителям.

Вместе с тем закономерности водопотребления и формирования продук

тивности полевых культур при данном комбинированном способе орошения не

изучены, а рациональное управление водным режимом почвы оставалось прак

тически нерешенной задачей мелиоративной науки и практики.

Цель и задачи исследований. Разработать энергосберегающие режимы

орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе полива ДМ «Фре

гат» с дополивом угловых площадей по кротовым увлажнителям, обеспечи

вающие получение высоких устойчивых урожаев в условиях Ростовской облас

ти.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Функционально-стоимостной анализ технологического процесса возде

лывания кукурузы на зерно при орошении;

2 Изучение особенностей водного и пищевого режимов почвы при раз

личных режимах орошения при поливе дождеванием и по кротовым увлажни

телям;

3 Установление закономерностей изменения суммарного и среднесуточ

ного водопотребления кукурузы на зерно от улучшения снабжения растений

влагой при комбинированном способе орошения;

4 Определение влияния различных режимов орошения при поливе дож

деванием и по кротовым увлажнителям на продуктивность и качество зерна ку

курузы;

5 Определение рациональных режимов орошения кукурузы на зерно при

комбинированном способе орошения;


5 6 Установление технико-экономических показателей и биоэнергетиче

ской оценки режимов орошения кукурузы на зерно при комбинированном спо

собе орошения.

Исследования выполнены в соответствии с заданием 1.18 «Разработать

технологический процесс внутрипочвенного орошения по кротовым увлажни

телям с использованием водорегулирующих устройств сети кротово-

внутрипочвенного орошения» государственной программы «Мелиорация и

гидротехника».

Методология исследовании. В диссертационной работе использованы

результаты полевого эксперимента, выполненного в соответствии с общепри

нятыми методическими требованиями. При анализе и обработке эксперимен

тальных данных применялись методы системного анализа и простейшие про

граммы для персональных компьютеров.

Научная новизна. В результате исследований впервые для условий оро

шаемых обыкновенных черноземов Ростовской области:

- разработаны энергосберегающие режимы орошения, выполняемого

комбинированным способом - дождеванием ДМ «Фрегат» и внутрипочвеным

поливом угловых площадей по кротовым увлажнителям;

- установлены закономерности водопотребления при различной водо-

обеспеченности и способах орошения;

- определены закономерности влияния режимов орошения при комбини

рованном способе на урожайность и качество зерна кукурузы.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанные режимы

орошения, выполняемые комбинированным способом - дождеванием ДМ

«Фрегат» и по кротовым увлажнителям (дополив угловых площадей), позволя

ют повысить продуктивность зерновой кукурузы до 7,0 т/га при рациональном

использовании водных и материальных ресурсов.

Результаты исследований по отработке элементов технологии орошения

кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей внедрены в

совхозе «Золотаревский» Семикаракорского района Ростовской области на


6

площади 150 га и в ЗАО «Волгоуралстрой» Саратовской области на площади 70

га. Ежегодный экономический эффект по результатам внедрения в 1992-1995 и

1999-2002 гг. составил 300,3 тыс. руб.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 на

учных работах, общим объемом 1,66 п.л., из них авторских 0,25 п.л.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы до

ложены и одобрены на научно-практических конференциях в НПО «Югмелио-

рация»: «Интенсификация рабочих процессов и совершенствование конструк

ции гидромелиоративных машин» (1989 г.); НИМИ: «Повышение эффективно

сти использования водных ресурсов в сельском хозяйстве» (1989 г.); «Пробле

мы мелиорации и экономики Юга России» (1993 г.); «Комплексное использова

ние и охрана водных ресурсов» (1995 г.); НГМА: «Проблемы сохранения окру

жающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем» (1996 г.); «Кад

ры и научно-технический прогресс в мелиорации» (1997 г.); на научно-

практической конференции НГМА, посвященной 65-летию со дня рождения

академика Б.Б.Шумакова (28 - 29.10. 1998 г.); ФГНУ «РосНИИПМ»: «Перспек

тивы проведения научных исследований в области решения проблем мелиора

ции» (2002 г.).

За разработку технологии орошения кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с

дополивом угловых площадей по кротовинам автор награжден медалью «Лау

реат ВВЦ», получен патент на изобретение № 2175473 «Оросительная система»

2001г.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 177 страницах

машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов и предложений производст

ву, списка литературы из 161 наименования, в том числе 17 иностранных авто

ров, содержит 17 таблиц, 25 рисунков и 14 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты функционально-стоимостного анализа зонального техноло

гического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении;


7

- ресурсосберегающие режимы орошения зерновой кукурузы при комби

нированном способе, включающем дождевание ДМ «Фрегат» и внутрипочвен-

ный полив угловых площадей по кротовым увлажнителям;

- закономерности изменения водопотребления кукурузы на зерно с по

вышением водообеспеченности при различных способах орошения;

- закономерности влияния режимов орошения при разных его способах на

урожайность и качество зерна кукурузы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования выполнялись в совхозе «Золотарев-

ский» Семикаракорского района Ростовской области в 1989-1991 гг.

Объектом исследований были: обыкновенный тяжелосуглинистый черно

зем, кукуруза на зерно и орошаемый участок, включающий ДМ «Фрегат» и сеть

кротово-внутрипочвенного орошения.

Почва опытного участка характеризуется достаточно благоприятными водно-физическими свойствами. Плотность сложения пахотного слоя составляет 1,29, подпахотного 1,31 г/см3, общая скважность почвы соответственно 53,0 и 51,0 %, наименьшая влагоемкость 29,6 и 27,9 % от массы абсолютно сухой почвы.

Мелиоративное состояние участка благоприятное, содержание солей в пахотном и метровом слоях невысокое.

Грунтовые воды залегают глубже 3 м, их химический состав - гидрокар-бонатно-сульфатно-кальциевый.

Обеспеченностью почвы питательными веществами - средняя. В пахотном горизонте содержится легкогидролизуемого азота 2,51 - 4,18, подвижного фосфора 1,93 - 2,64, обменного калия 22, - 33,0 мг на 100 г почвы.

Место проведения исследований характеризуется континентальным климатом. Температура воздуха в среднем за зимне-весенний период равна 2,6° С, а за вегетационный 16,4° С. Годовое количество осадков составляет 420 мм, из которых за зимне-весенний период выпадает 150 мм, а за вегетационный - 270


8

мм. Среднегодовой коэффициент увлажнения по Н.Н. Иванову 0,41. Наиболее низкая относительная влажность воздуха приходится на летние месяцы (май-август). В среднем за вегетационный период влажность воздуха составляет 49%.

Погодные условия в годы исследований характеризовались следующим образом: 1989 и 1990 гг. были теплыми и влажными, 1991 г. - теплым и сухим. Обеспеченность дефицита водного баланса в 1989 г. составляла 5, в 1990 г— 21, 1991 г . - 6 7 % .

Полевые исследования выполнялись на базе опытно-производственного

участка площадью 70 га, на котором орошение производилось комбинирован

ным способом — дождеванием основной площади 64 га ДМ «Фрегат» и дополи-

вом угловых площадей по кротовым увлажнителям. На этом участке на площади 6 га была запроектирована и построена сеть

кротово-внутрипочвенного орошения (КВПО), состоящая из двух оросительных трубопроводов, длиной соответственно 90 и 115 м и диаметром труб - 125-300 мм. При этом автором был выполнен гидравлический расчет перфорированного оросительного трубопровода, установлена последовательность технологических операций при орошении угловых площадей поля, поливаемого ДМ «Фрегат», и осуществлен авторский надзор за строительством сети КВПО.

При комбинированном способе орошения вода в кротовую сеть подается транзитом - по оросительному трубопроводу ДМ «Фрегат» в приемный колодец, расположенный в угловой части поля.

Из колодца вода самотеком поступает в оросительные трубопроводы, а затем через водовыпуски (в верхней части трубы) - в щебеночную засыпку и кротовины. Остановка машины ДМ «Фрегат» для подачи воды в сеть КВПО достигается механическим подгоном концевой части к распределительному колодцу.

Конструкция ДМ «Фрегат» не изменяется, машина лишь снабжается удлинителем концевой части для удобства направления струи воды в распределительный колодец. Затраты на строительство сети КВПО минимальные, поэтому комбинированный способ орошения на участках, оснащенных ДМ «Фрегат», является перспективным.

Агротехника возделывания кукурузы на зерно за исключением изучаемых приемов - зонально рекомендуемая.


9

Схема опытов при изучении режимов орошения кукурузы на зерно при комбинированном способе полива зерновой кукурузы включала 5 вариантов:

Вариант 1 - Без орошения (контроль). Вариант 2 — Поливы при снижении влажности почвы до 60 % НВ. Вариант 3 — Поливы при снижении влажности почвы до 70 % НВ. Вариант 4 - Поливы при снижении влажности почвы до 80 % НВ. Вариант 5 - Поливы при снижении влажности почвы до 90 % НВ. Глубина расчетного слоя почвы составляла 0,7 м. Данная схема была развернута и на основной площади опытного участка,

поливаемой дождеванием (опыт № 1) и на угловых площадях, где полив осуществлялся кротово-внутрипочвенным орошением - по кротовым увлажнителям (опыт № 2).

Для поддержания заданных режимов орошения в разные по погодным условиям годы потребовалось проведение разного количества поливов (табл. 1).

Опыт заложен методом систематических повторений. Повторность -трехкратная.

Заданные режимы орошения были в основном выдержаны. Основные и сопутствующие наблюдения проводились в соответствии с

общепринятыми методиками и ГОСТами («Методическим указаниям по проведению полевых опытов с кормовыми культурами» ВНИИК, 1980, М.М. Горян-ского, 1970, Б.А. Доспехова, 1985, B.C. Астапова, 1958 и др.).

Таблица1 Количество поливов и оросительные нормы при разных режимах и способах орошения кукурузы на зерно ____

Режим орошения,

%НВ

60 70 80 90

60 70 80 90

Число поливов Оросительная норма, м3/га Годы исследований

1989 1990 1991 1989 1990 Опыт № 1 - дождевание

0 1 3 3

0 1 2 2

1 4 4 5

-490 2100 2100

-700 1400 1400

Опыт № 2 - кротово-внутрипочвенное орошение 0 0 3 3

0 1 2 2

1 4 4 5

-600 1890 1890

--

1560 1400

1991

420 2030 2900 3700

420 2090 2260 3700


10

Влажность почвы определялась весовым методом, суммарное водопо-требление рассчитывалось методом водного баланса.

Биоэнергетическая оценка режимов и способов возделывания кукурузы проводилась в соответствии с «Временными методиками энергетической оценки в сельском хозяйстве (Минск, 1991) и «Методическими рекомендациями по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур» (Москва, 1989).

Экономическая эффективность изучаемых вариантов определялась по показателям: выход продукции с I га, затраты на орошение, издержки производства, себестоимость продукции, чистый доход и рентабельность согласно «Инструкции по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении и осушении земель, обводнении пастбищ и мелиоративном строительстве» (Москва, 1998).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Функционально-стоимостной анализ (ФСА) технологического процесса возделывания кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» В качестве исходной информации для проведения ФСА технологического

процесса возделывания кукурузы на зерно была использована технологическая карта. На основании этой карты в виде матриц представлена структурная модель возделывания кукурузы на зерно в условиях центральной орошаемой зоны Ростовской области. Сформулирован полный состав функций технологического процесса (ТП) возделывания кукурузы на зерно и его составных элементов и построена функционально-структурная модель (ФСМ).

Для повышения объективности экспертных оценок значимости функций технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении использован метод расстановки приоритетов, предложенный В.А.Блюмбергом и В.Ф.Глущенко.

Наибольшая значимость для ТП возделывания орошаемой зерновой кукурузы отмечена у функции Fi (заделать семена в почву) и F4 (убрать урожай).

Относительные затраты на реализацию функции определялись как сумма относительных затрат на отдельные операции ТП, обеспечивающие выполнение данной функции (табл. 2).


11

Таблица 2 Распределение значимости и относительных затрат по функциям технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении

Наименование функции

1. Подготовить почву

2. Заделать семена в почву 3. Обработать посевы

4. Убрать урожай

Обозначение

функции

F,

F2

F3

F*

Значимость функции

Относительные затраты общие

затраты 0,206 0,097 0,319 0,037 0,155 0,721 0,319 0,145

Г С М

0,206 0,037 0,319

0,0084 0,155 0,011

0,319 0,099

заработная плата

0,206 0,018 0,319 0,0081

0,155 0,088

0,319 0,036

затраты труда 0,206 0,005 0,319 0,0017

0,155 0,023 0,319

0,0034

На основании ФСА было установлено, что в данном ТП ярко выраженным несоответствием затрат и значимости характеризуется функция F3 (обработать посевы). Причина данного несоответствия была установлена при анализе значимости и затрат у нижестоящих функций ТП культуры, касающихся обработки посевов, и заключалась в значительном несоответствии затрат и значимости у функции F3.1 «обеспечить оптимальный водный режим».

Для устранения данного несоответствия и обеспечения оптимального водного режима почвы на всей посевной площади при поливе ДМ «Фрегат» на первом этапе был предложен и реализован комбинированный способ орошения, включающий дополив угловой площади. На втором этапе проведены исследования по разработке энергосберегающих режимов орошения зерновой кукурузы. Результаты этих исследований представлены в настоящей работе.

Влияние режимов орошения на водный режим почвы н водопотребление зерновой кукурузы

С интенсификацией режима орошения влажность активного слоя почвы

под посевами зерновой кукурузы увеличивалась как на основной площади при

дождевании ДМ «Фрегат», так и на угловой - при кротово-внутрипочвенном

орошении (рис. 1).


1989 г. 1990 г. 1991г.

май июнь июль август сентябрь октябрь май июнь июль август сентябрь октябрь май июнь июль август сентябрь октябрь

Опыт № 1 - при дождевании ДМ «Фрегат»

май июнь моль август сентябрь о т б р ь май июнь июль август сентябрь октябрь май июнь июль август сентябрь октябрь

Опыт №2 - при кротовом внутрипочвенном орошении

вариант 1 вариант 2 вариант 3 — вариант 4 вариант 5 поливы: В вариант 2 Щ вариант 3 Q вариант 4 § вариант 5 | осадки

Рис.1. Динамика влажности почвы при различных режимах и способах орошения


13

Недостатком КВПО является уменьшение пропускной способности кротовин в

процессе их эксплуатации, от чего зависит эффективность управления водным

режимом почвы на угловой площади поля. Для определения изменения пропу

скной способности кротовин в зависимости от количества поливов на варианте

с режимом орошения 80 % НВ были проведены исследования за изменением

влажности почвы по длине кротовин (табл. 3).

Таблица 3 Показатели влажности почвы по длине кротовых увлажнителей в зависимости от количества проведенных поливов (среднее за 1989 - 1991 гг.)

№№ полива

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Длина 30

кротовых увлажнителей, м 70 100

Влажность почвы в слое 0,7 м 98,5 97,3 96.9 95,7 94,3 93,5 92,8 91,7 90,5

98,5 97,1 96,5 95,0 93,3 92,4 91,6 90,5 89,0

98,2 96,6 95,9 94,0 92,8 92,0 91,0 89,8 88,0

Результаты исследований свидетельствуют о том, что с увеличением ко

личества проведенных поливов и длины кротовых увлажнителей их пропускная

способность падает.

Режимы орошения оказывали определенное влияние на суммарное водо-

потребление кукурузы на зерно (табл. 4).

Повышение предполивного порога влажности почвы с 60 до 70 % НВ не

только не привело к увеличению суммарного водопотребления кукурузы, но

способствовало его уменьшению на 1,3 % при дождевании и на 10,1 % при

КВПО, что было связано с сокращением расхода почвенных влагозапасов. При

режиме орошения 80 % НВ суммарное водопотребление культуры было наи

большим при обоих способах орошения 6203 - 5739 м3/га.


14 Таблица 4 Суммарное водопотребление кукурузы на зерно (среднее за 1989— 1991 гг.)

Режим ороше

ния, %НВ

60 70 80 90

60 70 80 90

Используемый

запас влаги из почвы, м3/га

2649 1647 1322 405

Опыт № 2624 1141 1089 579

Осадки,

м /га

Оросительная норма, м /га

Суммарное во-допот-ребле-

ние, м7га Опыт № 1 - дождевание

2748 2748 2748 2748

140 1072 2133 2620

5537 5467 6203 5773

Урожайность,

т/га

4,8 5,9 7,0 6,8

2 - кротово-внутрипочвенное орошение 2748 2748 2748 2748

140 1076 1896 2010

5512 4965 5739 5337

4,9 6,2 7,2 7,1

Коэффициент

водопо-требле-ния, м3/т

1154 927 886 849

1125 801 791 752

Дальнейшее увеличение предполивной влажности до 90 % НВ привело к

небольшому на 7 % уменьшению водопотребления по причине значительного

сокращения расхода влаги из почвы.

Интенсификация поливного режима вызывата значительное изменение

структуры приходной части водного баланса. При режиме орошения 90 % НВ

по сравнению с жестким режимом 60 % НВ в 6,5 - 4,5 раз уменьшался расход

почвенной влаги и увеличивалась доля оросительной воды.

Среднесуточное водопотребление зерновой кукурузы возрастало по мере

роста и развития растений и достигало наибольших значений в период «12-й

лист - выметывание метелки»: при дождевании в зависимости от режимов

орошения 69,4-76,8 м3/га, при кротово-внутрипочвенном орошении 59,5-72,1

м3/га (табл. 5).

Во все периоды роста и развития кукурузы наибольшее среднесуточное

водопотребление отмечено при поддержании предполивной влажности почвы

на уровне 80 % НВ независимо от способа орошения.


15

Таблица 5 Динамика среднесуточного водопотребления кукурузы на зерно в зависимости от режимов и способов орошения (среднее за 1989-1991 гг.)


% НВ

60 70 80 90

60 70 80 90

Всходы -3-й лист

9,8 10,3 11,1 10,3 Опыт N 9,5 8,7 10,2 85

3-й лист -12-й лист

Опыт № 19,5 20,6 24,4 22,7

z2 - кротово-19,5 18,0 22,6 19,1

12-й лист-выметывание

метелки

Выметывание метелки - мо-

лочно-восковая спелость

1-дождевание 70,9 69,4 74,8 71,5

55,1 54,1 61,9 57,6

внутрипочвенное орошение 70,3 59,5 72,1 68,0

543 50,3 56,9 53,4

Молочно-восковая -полная спе

лость

48,4 45,1 47,6 44,1

54,1 41,1 45,7 45,6

Урожайность и качество зерна кукурузы при различных режимах и способах орошения

Наиболее высокий уровень урожайности кукурузы на зерно при дождева

нии и кротовом внутрипочвенном орошении 7,0-7,2 т/га формировался при ин

тенсивном режиме орошения 80 % НВ (табл. 6).

Таблица 6 Урожайность кукурузы на зерно в зависимости от режимов и способов орошения (средняя за 1989 - 1991 гг.)


% Н В

Контроль 60 70 80 90

( Контроль

60 70 80 90

НСР05 т/га

1989 г.

Опь 5,0 5,0 6,1 7,3 7,3

Эпыт № 2 - крот 5,0 5,0 6,7 7,4 7,3 0,31

Урожайность, т/га

1990 г. 1991 г.

I T № 1-дождевание 3,9 4,4 6,0 7,0 6,7

2,5 4,8 5,7 6,7 6,5

ово-внутрипочвенное орошение 3,9 4,4 6,2 7,2 7,1 0,25

2,5 5,0 5,7 7,0 7,0 0,24

средняя

3,8 4,8 5,9 7,0 6,8

3,8 4,9 6,2 7,2 7,1


16

Зависимость урожайности от затрат оросительной воды при изучавшихся

поливных режимах носит параболический характер (рис. 2) и описывается

уравнениями:

при дождевании у = -5Е-0,7х2 + 0,0025х + 4,1356

при кротово-внутрипочвенном орошении у = -4Е-0,7х2 + 0,0019х + 4,9269

Зависимость имеет высокий уровень достоверности - коэффициент де

терминации R2 при дождевании равен 0,87, при кротово-внутрипочвенном

орошении- 0,81.

Опыт №1

•А Н О О В в о о, >

Опыт №2

1000 2000 3000 4000

Оросительная норма, м /га

Рис.2 - Зависимость урожайности кукурузы на зерно от оросительной нормы

Исследованиями установлено, что интенсификация режима орошения

зерновой кукурузы способствует увеличению выхода с одного гектара белка и

кормовых единиц, но до определенного уровня. Сбор кормовых единиц и вы

ход переваримого протеина с единицы орошаемой площади возрастал с увели

чением предполивной влажности почвы с 60 до 80 % НВ и уменьшался при ре

жиме орошения 90 % НВ (табл. 7).


17

Таблица 7 Сбор кормовых единиц и выход переваримого протеина, в т/га, в за-висимости от режимов и способов орошения (среднее за 1989-1991 гг.)

Режим орошения, %НВ

Контроль 60 70 80 90

Сбор кормовых единиц дождева

ние

11,6 112,3 116,7 129,0 121,3

кротово-внутрипочвен-ное орошение

106,6 112,3 117,6 131,7 121,0

Выход переваримого протеина дождева

ние

4.1 4,6 4,7 5.2 5,0

кротово-внутрипочвенное

орошение 4,1 4,6 4,8 5,3 5,1

Наибольший сбор кормовых единиц и переваримого протеина с единицы

поливной площади обеспечивал режим орошения 80 % НВ. При этом режиме с

одного гектара в среднем за годы исследований было получено при дождевании

129, кротово-внутрипочвенном орошении 131,7 т к.е., выход переваримого про

теина составил соответственно 5,2 и 5,3 т.

Биоэнергетическая и экономическая эффективность режимов и способов орошения кукурузы на зерно

Несмотря на увеличение в 1,6 раз по сравнению с богарой затрат сово

купной энергии, возделывание кукурузы на зерно при орошении в Ростовской

области является энергетически выгодным приемом. При применении рацио

нальных режимов орошения коэффициент энергетической эффективности уве

личивается с 1,57 до 1,93-2,33 (табл. 8).

Таблица 8 Энергетическая оценка режимов и способов орошения кукурузы на


%НВ

Без орошения

зерно Урожа йность,

т/га

3,0

Энергия урожая, ГДж/га

42,4

Затраты совокупной

энергии, ГДж/га

23,2

Приращение валовой

энергии, ГДж/га

19,2

Коэффициент энергетической эффек

тивности 1,83

Опыт № 1 - дождевание 70 80

6,0 7,0

84,8 99,0

32,5 34,2

52,3 64,8

2,61 2,89

Опыт № 2 - кротово-внутрипочвенное орошение 70 80

6,2 7,2

87,7 101,8

32,6 34,8

55,1 67,0

2,63 2,93


18

Наиболее энергетически выгодным было возделывание кукурузы на зер

но при интенсивном режиме орошения - поддержании предполивной влажно

сти в 0-70 см слое почвы на уровне 80 % НВ. При нем обеспечивалось наи

большее приращение валовой энергии - при дождевании 64,8 ГДж/га при внут-

рипочвенном орошении 67,0 ГДж/га и коэффициент энергетической эффектив

ности составил соответственно 2,89 и 2,93.

По сумме показателей энергетической эффективности дождевание основ

ной площади ДМ «Фрегат» и внутрипочвенное кротовое орошение угловых

площадей практически равноценны.

При комбинированном способе орошения, включающего дождевание ос

новной площади поля ДМ «Фрегат» и КВПО угловой, экономически наиболее

эффективным является выращивание зерновой кукурузы при интенсивном ре

жиме орошения 80 % НВ. Этот режим обеспечивает наибольший чистый доход

1495-1513 руб./га, рентабельность 70,0 и 75,5 % и наименьшую себестоимость 1

тонны зерна 304,2 и 286,5 руб.

По результатам трехлетних исследований дополив угловой площади поля

с помощью КВПО был на 5,5 % рентабельнее по сравнению с дождеванием.

Это подтвердило правильность сделанного на основе ФСА выбора направлений

исследований для устранения несоответствия затрат и значимости у функции

F3.i «обеспечить оптимальный водный режим», свойственного принятому в

центральной орошаемой зоне Ростовской области технологическому процессу

выращивания кукурузы на зерно при поливе ДМ «Фрегат.

ВЫВОДЫ

1 Результаты функционально-стоимостного анализа технологического

процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении ДМ «Фрегат» выяви

ли наличие несоответствия затрат и значимости функции «обеспечить опти

мальный водный режим», для устранения которого был разработан и реализо

ван комбинированный способ орошения, включающий дополив угловой пло-


19

щади по кротовым увлажнителям, и разрабатывались рациональные поливные

режимы.

2 Интенсификация режимов орошения кукурузы на зерно, обеспечиваю

щая повышение предполивного порога влажности с 60 до 70, 80 и 90 % НВ,

способствует улучшению водного режима расчетного 0-70 см слоя почвы как

при дождевании, так и при внутрипочвенном орошении.

При кротово-внутрипочвенном орошении пропускная способность крото

вых увлажнителей уменьшается с увеличением их длины и количества прово

димых поливов, что ограничивает длительное, эффективное регулирование

водного режима почвы на угловых площадях поля при комбинированном спо

собе орошения.

3 Динамика содержания в почве легкогидролизуемого азота, подвижного

фосфора и обменного калия независимо от режима и способа орошения отлича

ется убывающим в процессе онтогенеза кукурузы характером.

Наибольшее содержание в почве доступных элементов питания во все фа

зы роста и развития зерновой кукурузы обеспечивается при кротово-

внутрипочвенном орошении и поливном режиме 80 % НВ.

4 Суммарное водопотребление зерновой кукурузы в Ростовской области

при рациональных режимах орошения 70 и 80 % НВ составляет 5467-6203 м3/га

при дождевании и 4965-5739 м3/га при кротово-внутрипочвенном орошении,

расход влаги на формирование 1 тонны зерна соответственно 928-886 и 801-791

м3.

Улучшение водоснабжения посевов зерновой кукурузы существенно уве

личивает суммарное водопотребление культуры при дождевании только при

переходе от жесткого 60 % НВ к интенсивному 80 % НВ режиму орошения от

5537 до 6203 м3/га (на 12%).

Различные режимы орошения при кротово-внутрипочвенном поливе не

оказывают заметного влияния на суммарное водопотребление зерновой кукуру

зы - изменения расхода влага полем не превышают 10 %.


20

5 Среднесуточное водопотребление зерновой кукурузы в онтогенезе име

ет вид одновершинной кривой. Наибольших значений оно достигает в период

«12-й лист - выметывание метелки»: при дождевании в зависимости от режи

мов орошения 69,4-76,8 м3/га, при кротово-внутрипочвенном орошении 59,5-

72,1 м3/га.

Во все фазы роста и развития кукурузы наибольшее среднесуточное во

допотребление отмечено при поддержании предполивной влажности почвы на

уровне 80 % НВ независимо от способа орошения.

6. Наиболее высокий уровень урожайности кукурузы формируется при

интенсивном режиме орошения 80 % НВ: при дождевании 7,0 т/га, кротово-

внутрипочвенном орошении 7,2 т/га.

Зависимость урожайности от затрат оросительной воды при изучавшихся

поливных режимах носит параболический характер и описывается уравнения

ми: при дождевании у = -5Е-0,7х" + 0,0025х + 4,1356, кротово-

внутрипочвенном орошении у = -4Е-0,7х2 + 0,0019х + 4,9269.

7 Сбор кормовых единиц и выход переваримого протеина с единицы

орошаемой площади возрастает с увеличением предполивной влажности почвы

с 60 до 80 % НВ и уменьшается при дальнейшей интенсификации режима оро

шения.

Наибольший сбор кормовых единиц и переваримого протеина с одного

гектара обеспечивает режим орошения 80 % НВ: при дождевании 129 т к.е./га,

кротово-внутрипочвенном поливе 131,7; выход переваримого протеина состав

ляет соответственно 5,2 и 5,3 т/га.

8 Наиболее энергетически выгодным является интенсивный режим оро

шения зерновой кукурузы - поддержание предполивной влажности в 0-70 см

слое почвы на уровне 80 % НВ, при котором обеспечивается наибольшее при

ращение валовой энергии - при дождевании 64,8 ГДж/га и при внутрипочвен-

ном орошении 67,0 и коэффициент энергетической эффективности составляет

соответственно 2,89 и 2,93.


21

9 При комбинированном способе орошения экономически наиболее эф

фективным является выращивание зерновой кукурузы при интенсивном режи

ме орошения 80 % НВ, что обеспечивает наибольший чистый доход 1495 и

1513 руб/га и рентабельность 70,0 и 75,5 %, себестоимость 1 тонны зерна при

этом наименьшая - 304,2 и 286,5 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Проблему недополива угловых площадей на участках, орошаемых ДМ

«Фрегат», целесообразно решать при помощи кротово-внутрипочвенного оро

шения.

2 Для рентабельных хозяйств Ростовской области рекомендуется выра

щивать кукурузу при интенсивном режиме орошения 80 % НВ в 0,70 см слое

почвы, обеспечивающем получение наибольшего урожая зерна на уровне 7 т/га

чистого дохода и рентабельности.

3 В условиях объективно ограниченных водных ресурсов и для хозяйств,

испытующих временные экономические трудности, предпочтительнее возде

лывать кукурузу при умеренном режиме орошения 70 % НВ в 0,70 см слое поч

вы, обеспечивающем снижение затрат на 7,1 - 6,4 %, но позволяющем получать

6 т/га зерна.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Коломыца В.А., Чеботарев А.В. Совершенствование элементов сети

КВПО при дополиве угловых участков полей под ДМ «Фрегат» /'/ Повышение

эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве: Тезисы

конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1989. - С. 18-19. (доля автора - 70 %).

2 Коломыца В.А., Чеботарев А.В. Орошение прямоугольных полей дождевальными машинами кругового действия // Интенсификация рабочих процессов и совершенствование конструкции гидромелиоративных машин Тезисы конф. НПО «Югмелиорация». - Новочеркасск, 1989. - С. 34-35. (доля автора -60%).


22

3 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Сравнительная эффективность дополива угловых площадей полей различными способами // Проблемы мелиорации и экономики юга России :Тезисы конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1993. - С. 2. (доля автора-50%).

4 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Влияние орошения ДМ «Фрегат» с допо-ливом угловых участков полей по кротовинам на урожайность сельскохозяйственных культур // Комплексное использование и охрана водных ресурсов .•Тезисы регион, науч.-практ. конф. НИМИ. - Новочеркасск, 1995. - С. 93 - 94. (доля автора - 50 %).

5 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Продуктивность кукурузы при комбинированном способе полива ДМ «Фрегат» // Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем: Сб. науч. тр. НГМА. -Новочеркасск, 1996.-С. 181-182. (доля автора-50 %).

6 Коломыца В.А., Сиверинова И.В. Орошение кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом углов по кротовинам // Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Новочеркасск, 1997. - С. 134. (доля автора - 70 %).

7 Иванова Н.А., Гостищев Д.П., Коломыца В.А. Эффективность использования оросительной воды при орошении кукурузы ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей // «Мелиорация антропогенных ландшафтов:- Сб. науч. тр. НГМА». - Новочеркасск. - т. 5 «Водосберегающие и почвозащитные технологии орошения на Нижнем Дону», 1998. - С. 105-106. (доля автора - 60 %).

8 Коломыца В.А., Осипов В.Ю. Технология строительства оросительной сети для дополива угловых площадей под ДМ «Фрегат»: Тезисы докл. науч.-практ. конф. посвяш. 65-летию со дня рождения акад. Б.Б. Шумакова. - Новочеркасск. - Ч. 1 «Мелиорация, эксплуатация, охрана природы и комплексное использование водных ресурсов», 1998. - С. 8-10. (доля автора- 70 %).

9 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Влияние способов полива на продуктивность кукурузы на зерно // Вопросы мелиорации. - 1998. - № 5-6. - С. 62-65.' (доля автора - 60 %).

10 Коломыца В.А., Осипов В.Ю. Совершенствование технологии орошения ДМ «Фрегат» с дополивом угловых площадей // Проблемы и перспективы


23

развития орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. ГУ ЮжНИИГиМ. - Новочеркасск, 2000. - С. 100-102. (доля автора - 70 %).

11 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Эффективность возделывания кукурузы на зерно при орошении ДМ «Фрегат» с.дополивом угловых площадей // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. ГУ ЮжНИИГиМ. - Новочеркасск, 2001. - Вып. № 32-33. - С. 212-214. (доля автора - 70 %).

12 Коломыца В.А., Иванова Н.А. Оросительная система. Патент на изобретение № 2175473, Москва, 10 ноября 2001. (доля автора - 80 %).

13 Коломыца В.А. Влияние способов орошения на структуру урожая озимой пшеницы // Исследования в области решения проблем мелиорации: Сб. науч. тр./ Под редакцией Щедрина В.Н.- М., 2002. - С. 54-56.

14 Коломыца В.А. Результаты исследований по технологии орошения кукурузы на зерно ДМ «Фрегат» с дополивом углов по кротовым увлажнителям // Исследования в области решения проблем мелиорации: Сб. науч. тр./ Под редакцией Щедрина В.Н - М., 2002. - С. 56-58.

15 Иванова Н.А., Коломыца В.А. Функционально-стоимостной анализ технологического процесса возделывания кукурузы на зерно при орошении // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. - М., 2002. - Вып № 34. - С. 214-222 (доля автора - 70 %).

Подписано в печать 11. 11. 2003 г. Тираж 100. Заказ № 550

Типография НГМА Новочеркасск, ул. Пушкинская, 11.1


ff<h

В 2 0 в 8 I


Documents

775.влияние режимов орошения на продуктивность кукурузы при комбинированном способе полива на основе