CC BY
19
периодам развития озимой пшеницы // Гидротехника и мелиорация. - 1975. -№ 2. - С. 38-43.
Материал поступил в редакцию 20.09.10. Пчелкин Виктор Владимирович, доктор
технических наук, профессор кафедры «Мелиорация и рекультивация земель» Тел. 8 (495) 976-47-73
Абдель Таваб Метвалли Ибрахим, аспирант E-mail: abdo10@mail.ru
УДК 502/504:631.6:633.85
В. В. БОРОДЫЧЕВ, Е. А. ДУБИНА
Государствение научное учреждение
Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костикова. Волгоградский филиал
В. А. ПЛЕШАКОВ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЛАГОЗАПАСОВ ПОСЕВАМИ ЯРОВОГО РЫЖИКА В РИСОВЫХ ЧЕКАХ
Исследована эффективность использования влагозапасов посевами ярового рыжика в рисовых чеках. Определены сочетания норм посева и доз внесения минеральных удобрений, обеспечивающих минимальные затраты воды на формирование урожая рыжика.
Рыжик, рисовые чеки, сопутствующая культура, технология, закономерность, оптимизация, норма посева, уровень минерального питания.
The efficiency of water stocks usage by sowings of spring saffron milk cap in rice checks was studied. Combinations of sowings norms and application doses of mineral fertilizers which ensure minimal water consumption on formation of the saffron milk cap harvest are determined.
Saffron milk cap, rice checks, associated crop, technology, regularity, optimization, norm of sowing, level of mineral feeding.
Обоснованная норма потребления успешно возделывается в качестве сопут-
масла на душу населения составляет ствующей культуры рисовых севооборо-
13,2 кг в год, из которых за счет отече- тов, обеспечивая сбор маслосемян в пре-
ственного производства обеспечивается делах 0,8...1,3 т/га. Однако результаты
только половина. Среди масличных куль- проведенных опытов показывают, что воз-
тур, жир которых пригоден для пищевых можно повышение продуктивности рыжи-
целей, большой интерес представляет яро- ка в рисовых чеках до 1,5.2,0 т/га.
вой рыжик. Из всех масличных культур, Методика. Базисным направлением
относящихся к семейству крестоцветных, концепции повышения эффективности
рыжик наиболее устойчив к повреждению производства ценной масличной культу-
вредителями, поэтому технология возде- ры - рыжика - в рисовых чеках явля-
лывания этой культуры исключает при- ется оптимизация использования почвен-
менение пестицидов, что очень важно в ных влагозапасов - основного источника
экологическом отношении. водного питания растения. Рыжик, как
Культура рыжика отличается ско- сопутствующую рису культуру, в рисо-
роспелостью, высокой пластичностью, вых чеках необходимо выращивать без
неприхотливостью и ликвидностью [1]. полива, в богарных условиях; в то же
В рисовых чеках Республики Калмыкии время повышенные почвенные влагоза-
эта культура уже на протяжении ряда лет пасы дают дополнительный потенциал
№ 1' 2011
(49)
продуктивности культуре, который недоиспользуется при возделывании рыжика по обычной «богарной» технологии. Выход из указанных противоречий связан с необходимостью проведения исследований, в том числе экспериментальных, с закладкой полевого опыта. Полевой эксперимент, который явился основой исследований, был реализован авторами в 2007-2009 годах в чеках рисовой оросительной системы опытно-производственного хозяйства «Ха-рада» Октябрьского района Республики Калмыкии. Основное внимание было уделено норме посева (фактор А) и определению оптимального режима минерального питания (фактор В), уровни которых варьировались в вариантах. Норму высева в опыте изменяли от 6 до 9 млн семян на 1 га; за контроль был принят вариант, где высевали 7 млн штук семян на 1 га. Контрольным вариантом по фактору В было естественное плодородие почвы в рисовых чеках. Удобрения вносили дозами N^30, ^40Р50'К25 и М70Р70К50'
рассчитанными соответственно на формирование 1,5; 2,0 и 2,5 т маслосемян с одного гектара.
Результаты. Результаты эксперимента послужили убедительным доказательством существенного влияния нормы высева рыжика и режима минерального питания на тот объем влаги, который расходуется для формирования одной тонны маслосемян. Значение коэффициента водопотребления этой культуры в рисовых чеках в среднем за годы исследований по вариантам опыта изменялось от 1508 до 2195 м3/т.
Исследованиями выявлены устойчивые закономерности изменения коэффициента водопотребления рыжика, возможность аппроксимации которых в математической форме доказана методом регрессионного анализа. В результате получена регрессионная зависимость коэффициента водопотребления рыжика от исследуемых в опыте факторов со статистически значимым корреляционным отношением, равным 0,79. Зависимость -нелинейная (рис. 1):
КЕ = а + Ьх + с/у + йх2 + е/у2 + fx/y +
+ §х3 + Н/у3 + ¿х/у2 + ]х2/у,
где КЕ-коэффициент во до потребления, м3/т; х -показатель, характеризующий уровень минерального питания (этот показатель равен действующему веществу (д.в.) минерального
азота, вносимого с удобрениями; количество минерального азота использовано для исследования зависимости, так как этот элемент в наибольшей степени лимитирует урожайность сельскохозяйственных культур на бурых почвах республики); у - норма посева, млн семян/га; коэффициенты а = 8896; Ь = -64,6; с = -107 415; й = 1,44; е = 476 896; f = 76,3; g = -0,005; Н = -454 734; ¿ = 1 156; ] = -5,0 получены эмпирическим путем в результате обработки экспериментального материала.
Рис. 1. Зависимость коэффициента водо-потребления рыжика от уровня минерального питания и нормы посева
Из материалов, приведенных в табл. 1, видно, что среднестатистические фактические значения коэффициента водопотреб-ления отличаются от рассчитанных по приведенной выше зависимости не более чем на 2,9 %. Это подтверждает высокую сходимость теоретического и экспериментального материала и позволяет использовать зависимость в оптимизационных расчетах.
График зависимости свидетельствует о наличии вполне определенного минимума, т. е. такого сочетания факторов, при котором влага посевами ярового рыжика используется максимально эффективно (рис. 1). Причем контроль по норме высева (7,0 млн штук семян/га) достаточно близок к области минимума.
Например, на фоне естественного плодородия почвы посев рыжика нормой 7,0 млн штук семян/га обеспечил наиболее выгодные условия использования воды при формировании урожая. Коэффициент водопотребления при таком сочетании факторов в среднем составил 1972 м3/т, что на 101...223 м3/т меньше, чем при посеве нормой 8.9 млн штук семян/га или 6 млн штук семян/га.
Таблица 1
Коэффициент водопотребления рыжика в зависимости от уровня минерального питания и нормы посева при возделывании в рисовых чеках, м3/т
Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га Норма высева, млн штук семян/га Коэффициент водопотребления, м3/т Ошибка, %
Год исследований Теоретический
2007 2008 2009 Среднее значение
1Ч0Р0К0 7 2063 1612 2242 1972 1957 -0,8
6 2172 1731 2430 2111 2135 1Д
8 2160 1698 2362 2073 2032 -2,0
9 2248 1731 2605 2195 2224 1,3
^оРзоКо 7 1759 1374 1893 1675 1723 2,9
6 2139 1662 2305 2035 1992 2,1
8 1761 1447 1959 1722 1738 0,9
9 2033 1580 2125 1913 1889 -1,3
^оР5оКг5 7 1675 1332 1846 1618 1585 -2,0
6 2061 1609 2230 1967 1985 0,9
8 1549 1273 1703 1508 1526 1,2
9 1707 1395 1820 1641 1636 -0,3
^оР7оК5о 7 1702 1348 1885 1645 1642 "0,2
6 2051 1647 2190 1963 1961 -од
8 1702 1418 1880 1667 1671 0,2
9 1955 1591 2051 1866 1864 -од
Однако уже при внесении малой дозы удобрений Ы10Р30К0 достаточно ясно прослеживается смещение эффективности использования воды на формирование урожая в сторону повышения посевной нормы. В среднем за годы исследований при внесении Ы10Р30К0 коэффициент водопотреб-ления рыжика на участках, где посев проводили нормой 7 или 8 млн штук семян/га, находился в пределах 1 675.1 722 м3/т.
При внесении удобрений дозой Ы40Р50К25 наименьшее количество воды (в среднем 1508 м3/т) на формирование урожая расходовалось при посеве рыжика нормой 8 млн штук семян/га. Это на 110 м3/т меньше, чем при контрольном варианте, и на 133.459 м3/т меньше, чем на участках, где посев проводили нормой 6 или 9 млн штук семян/га.
Таким образом, на удобренных вариантах целесообразно повышение нормы посева ярового рыжика до 8 млн штук семян/га. Следует заметить, что повышение дозы внесения минеральных удобрений до Ы70Р70К50 сопровождалось снижением эффективности использования воды на формирование урожая при норме посева 6.9 млн штук семян/га, т. е. при всех посевных нормах в опыте.
При анализе численного материала, полученного в результате расчета такого показателя, как коэффициент водопотребления,
трудно обойти вниманием или каким-либо образом упростить факт существенного изменения величины исследуемого показателя при фиксированных сочетаниях вариантов опыта. Например, при сочетании Ы40Р50К25 + 8 млн штук семян/га, обеспечивающем минимальный расход влаги на формирование единицы урожая, коэффициент водопотреб-ления изменялся по годам исследований от 1176 до 1703 м3/т. Причем зависит этот разброс в основном от продуктивности посева, которая в свою очередь, при возделывании рыжика в рисовых чеках, зависит от того, какой общий ресурс влаги был доступен растениям. Действительно, взаимозависимость урожайности и водопотребления, выявленная многочисленными исследованиями для большинства сельскохозяйственных культур, в полной мере проявляется и при возделывании рыжика в рисовых чеках (рис. 2) [2].
Для формирования урожайности до 2 т/га посевам рыжика требуется расходовать 2700.2800 м3/га воды, а если суммарное водопотребление не превышает 2200.2300 м3/га, то трудно рассчитывать на получение более 1 т/га маслосемян.
Однако при возделывании рыжика в рисовых чеках без орошения суммарное водопотребление зависит от объема водных ресурсов, которые доступны растениям. Например, в проведенных опытах посевы наибольшей продуктивности,
№ 1' 2011
Суммарное водопотребление, м3/га
2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000
0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Урожайность, т/га
Рис. 2. Зависимость «вода — урожай» для рыжика при возделывании в рисовых чеках
обеспечивающие до 2,0 т/га маслосемян, формировались в 2008 году, атмосферных осадков в котором за вегетационный период рыжика было существенно больше, чем в 2007 и 2009годах. Выпадение большего количества атмосферных осадков обеспечило за годы исследований максимальные ресурсы влаги, доступные растениям; наряду с этим суммарное водопотребление рыжика - 2250.2800 м3/га - в этом году было наибольшим.
Исследованиями рассчитаны значения теоретически доступных растениям объемов влаги в разные годы исследований (табл. 2). В качестве источников влаги для растений в расчетах использованы объемы воды, запасенной в корнео-битаемом горизонте почвы, влага атмосферных осадков, учтена возможность подпитывания растений за счет грунтовых вод [3]. Из табл. 2 видно, что максимальная урожайность рыжика обеспечивалась в годы, общий ресурс теоретически доступной растениям влаги в которые был наибольшим.
Таким образом, эффективность использования водных ресурсов на формирование урожая тесно связана с доступностью почвенной влаги растениям в течение вегетационного периода. Доступность почвенной влаги определяется наличием общего ресурса теоретически доступной растениям влаги и потреблением ее посевами. Естественно высказать предположение о наличии взаимосвязи между эффективностью использования влаги растениями, динамикой водопотребления посева и объемом теоретически доступной растениям влаги:
Таблица 2
Продуктивность и водопотребление рыжика в рисовых чеках
Доза внесения минеральных удобрений, кг д.в./га Норма высева, млн штук семян/га У (урожайность, т/га) £фаз. (водопотребление рыжика за период «посев — цветение») £фаз.,м3/га (среднее значение за годы исследований) £ а •е. II É ц р-
2007 год 2008 год 2009 год
\¥т (объем водных ресурсов, теоретически доступных растениям):
2620 м3/га 2870 м3/га 2420 м3/га
КоРоКо 7 1,11/900 1,47/940 0,99/870 903 0,343
6 0,99/830 1,30/880 0,86/830 847 0,321
8 1,06/920 1,39/950 0,94/870 913 0,346
9 1,01/960 1,34/950 0,86/890 933 0,354
^оРзоКо 7 1,37/910 1,82/960 1,22/890 920 0,349
6 1,08/900 1,42/930 0,95/850 893 0,339
8 1,38/930 1,79/970 1,21/920 940 0,357
9 1,22/1030 1,62/1080 1,12/1060 1057 0,401
^4ОР5ОК25 7 1,51/920 1,96/1000 1,30/930 950 0,360
6 1,15/910 1,51/940 1,00/860 903 0,343
8 1,64/940 2,16/1020 1,48/960 973 0,369
9 1,50/1040 2,00/1130 1,39/1050 1073 0,407
^()Р7оК50 7 1,51/1000 1,98/1050 1,31/1170 1073 0,407
6 1,17/920 1,56/990 1,05/1020 977 0,390
8 1,51/1010 1,96/1130 1,33/1220 1120 0,425
9 1,33/1120 1,76/1220 1,17/1240 1193 0,453
¿r m
• «
Л . 'У - = 470,17: : + 1790
R2 = [)т85
К = /Ефа,/Ю = ЯПлок>
где К - коэффициент водопотребления; плок = Е. / " ; Е. - водопотребление рыжика за^пе-
фаз.' т фаз. 1 А тт7-
риод «посев - начало цветения»; 1Ут - теоретически доступный растениям ресурс влаги.
В табл. 2 приведены значения коэффициента плок, равного отношению водопотребления рыжика Е за период «посев -начало цветения» к общему, теоретически доступному растениям объему влаги. Повышение значений коэффициента плок с 0,32 до 0,37 сопровождается ростом эффективности использования воды на формирование урожая рыжика. Коэффициент водопотребления в среднем снизился с 2195 до 1508 м3/т.
Зависимость коэффициента водопотребления рыжика в рисовых чеках от коэффициента плок нелинейная (рис. 3): КЕ = 189 012п 3 - 124 391п 2 +
Е 1лок. 1лок.
+ 8 133п + 6 154.
лок.
Коэффициент детерминации зависимости - 0,92.
Коэффициент водопотребления, м3/т 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500
0,30 0,35 0,40
"Л лок.=
0,45 0,50
цветения коэффициент водопотребления рыжика существенно увеличивается. В этом случае звеном, лимитирующим урожайность, является дефицит почвенной влаги, которая становится труднодоступной в период формирования урожая. Потенциал продуктивности посева, сформированный к началу цветения рыжика, вследствие дефицита водных ресурсов не реализуется.
Выводы
От посева до начала цветения рыжика должна израсходоваться вполне определенная доля теоретически доступной растениям влаги. При использовании за период от посева до начала цветения 37 % теоретически доступной растениям влаги можно ожидать максимальной эффективности использования водных ресурсов на формирование урожая.
Рис. 3. График взаимосвязи между эффективностью использования влаги растениями, динамикой водопотребления посева и объемом теоретически доступной растениям влаги
При расходовании менее 37 % теоретически доступной растениям влаги часть водных ресурсов недоиспользуется. В результате существенно ограничивается продуктивность посевов.
Однако при расходовании более 37 % теоретически доступной растениям влаги за период от посева до начала
1. Буянкин В. И. Масличный рыжик на юге России // Масла и жиры. -2008. - № 3. - С. 19-22.
2. Бородычев В. В., Лытов М. Н., Репенко Т. В., Кравченко А. В. Новые сопутствующие культуры в рисовых севооборотах // Мелиорация и водное хозяйство. - 2007. - № 3. - С. 19-21.
3. Данильченко Н. В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопот-ребления и оросительных норм // Мелиорация и водное хозяйство. - 1999. -№ 4. - С. 25-29.
Материал поступил в редакцию 02.09.10. Бородычев Виктор Владимирович, член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, директор Волгоградского филиала Тел. 8-844-2 411505 E-mail: vkovniigim@yandex.ru Дубина Елена Анатольевна, аспирантка Тел. 8-844-2 411505 E-mail: vkovniigim@yandex.ru
Плешаков Владимир Александрович,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Мелиорация» Тел. 8-902-3857756 E-mail: vkovniigim@yandex.ru
№ 1' 2011
(S3)
