CC BY
17УДК 631.674:635.63
С. М. Григоров, А. С. Орлов (ФГБОУ ВПО «ВолГАУ»)
ОПТИМАЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ РАССАДНОГО ОГУРЦА В ПЛЕНОЧНЫХ УКРЫТИЯХ
Целью исследований являлось повышение эффективности производства огурца в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья за счет разработки инновационных элементов технологии возделывания в тоннельных укрытиях с использованием систем капельного орошения, обеспечивающих получение 50-90 т/га стандартных плодов. При этом учитывалось, что в прочих равных условиях выгодно использовать технологию, которая обеспечивает сбережение водных ресурсов. Исследования показали, что при поддержании постоянного порога предполивной влажности почвы не ниже 90 % НВ в сочетании с использованием для временного укрытия посевов в ранне-весенние сроки широких (до 1,0 м) пленочных тоннелей, создаются наиболее благоприятные условия для развития и плодоношения рассадных огурцов. В совокупности с применением минеральных удобрений дозой N240P140K200 это позволяет получить до 80 т/га плодов огурца в ранние сроки при минимальных, 33,2-40,2 м3/т, затратах воды на формирование урожая и обеспечивает наибольшую, 214 %, рентабельность производства. На фоне применения минеральных удобрений дозой N170P100K100, поддержание постоянного предполивного уровня, 90 % НВ, в сочетании с использованием пленочных тоннельных укрытий шириной не менее 1,0 м, позволяет получать гарантированный урожай стандартных плодов не ниже 70 т/га, при средних затратах воды на формирование урожая не более 36,3-42,6 м3/т и рентабельности производства на уровне 193 %.
Ключевые слова: огурец, рассадная культура, тоннельные укрытия, урожайность, коэффициент водопотребления, орошение, удобрение.
S. M. Grigorov, A. S. Orlov (FSBEE HPE "VolSAU")
OPTIMAL IRRIGATION FOR SEEDLING CUCUMBER IN PLASTIC COVERINGS
The aim of this study was to increase the efficiency of cucumber production in the dry zone of light-chestnut soils of the Lower Volga region through the development of innovative elements of growing technology in tunnel coverings using drip irrigation systems which can provide the yield of 50-90 t/ha standard fruits. This takes into account that the other conditions being equal to leverage this technology, which provides water conservation. The study has shown that maintaining the constant pre-irrigation threshold of soil moisture higher than 90 % of field capacity (FC) in combination with the use in early spring as a temporary shelter broadened (up to 1.0 m) plastic tunnels, created the most favorable conditions for the development and fruiting of cucumber. In conjunction with the use of mineral fertilizer dose N240P140K200, it allows receiving up to 80 t/ha of cucumber fruits at the early stages with minimal, 33.2-40.2 m3/t, costs of water for yield formation and provides the greatest profitability, 214%. At the background of fertilizer dose N170P100K100, maintaining the pre-irrigation level of 90% FC in conjunction with width of plastic tunnels no less than 1.0 m allows getting a guaranteed yield of standard fruits not below 70 t/ha, at an average cost of water less than 36.3-42.6 m3/t and profitability at the level of 193%.
Keywords: cucumber, seedling crop, tunnel coverings, crop yield, water consumption rate, irrigating, fertilizing.
В условиях орошения выращивание овощных культур из рассады является одним из способов получения ранней продукции с возможностью минимизации затрат ресурсов на производство. Однако огурец в этом отношении остается наиболее проблемной культурой по ряду объективных причин. Во-первых, культура огурца является одной из наиболее требовательных к тепловому режиму окружающей среды - как воздуха, так и почвы. Причем даже кратковременное снижение температуры после высадки рассады отрицательно влияет на продукционный процесс огурца в течение вегетационного периода. Во-вторых, продолжительность полива, равно как и межполивного периода, при возделывании огурца в ранней культуре оказывает существенное влияние на температурный режим почвы. Это необходимо учитывать, поскольку для орошения используется, как правило, вода с температурой ниже биологического оптимума огурца. Поэтому совершенствование технологии капельного орошения рассадного огурца должно базироваться на результатах научных исследований при наиболее полном учете биологических особенностей культуры и применении экспериментальных методов.
В настоящее время научные разработки по возделыванию рассадной культуры огурца с использованием пленочных каркасных укрытий прошли успешную апробацию и используются для организации конвейера производства овощей в Северо-западном и Центральном нечерноземном регионах России. В Нижневолжском регионе практического применения такая технология не получила из-за резкой континентальности климата, значительных перепадов дневных и ночных температур воздуха и высокой вероятности возвратных заморозков. Решая эту проблему, мы принимали во внимание, что почва под укрытиями из пленочных тоннелей является главным теплоносителем. Это позволило нам предположить, что стабильность микроклимата в тоннельных укрытиях определяется объемом теплоносителя, в данном случае - укрытой площадью почвы. Учитывая это,
а также результаты исследований в области биологии и физиологии культуры огурца [1, 2, 3], была выдвинута гипотеза о возможности эффективного использования в условиях резко-континентального климата Нижнего Поволжья пленочных тоннельных укрытий для рассадной культуры огурца при оптимизации геометрических параметров их конструкции. Эта гипотеза послужила отправной точкой и обоснованием направления наших исследований.
Целью исследований является повышение эффективности производства огурца в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья за счет разработки инновационных элементов технологии возделывания в тоннельных укрытиях с использованием систем капельного орошения, обеспечивающих получение 50-90 т/га стандартных плодов. При этом учитывалось, что в прочих равных условиях выгодно использовать такую технологию, которая обеспечивает сбережение водных ресурсов.
Материалы и методы.
Исследования по данному направлению были начаты в 2010 году и предусматривали экспериментальную часть работы, реализованную на опытном участке ООО «Лидер» Николаевского района Волгоградской области при выращивании гибрида Компонист F1. Для орошения на опытном участке используется система капельного орошения Еш^пр. В программу эксперимента включена экспериментальная проверка модернизированной технологии выращивания рассадного огурца в тоннельных укрытиях.
Общепринятая технология выращивания ранних огурцов основана на общей схеме возделывания рассадных овощных культур в тоннельных укрытиях. Она предусматривает, преимущественно, ленточную высадку рассады огурца на одной капельной линии с расстоянием между капельными линиями 1,4 м. При этом для временного укрытия рассады используются пленочные тоннели с шириной у основания 0,5 м. Этот вариант (А1) принят нами за контроль. Модернизированная технология в опыте реализова-
на ленточным способом посева огурца по схеме (рисунок 1): 2 рядка на двух капельных линиях с раскладкой спаренных поливных трубопроводов через 1,4 м (по осевым линиям) и расстоянием в рядке между капельными трубопроводами 0,6 м при формировании тоннельных укрытий шириной 1,0 м (вариант А2).
Рисунок 1 - Схема высадки рассады огурца и раскладки капельных линий при возделывании с использованием широких (1,0 м) тоннельных укрытий
Таким образом, главным отличием предложенной технологии возделывания рассадного огурца является использование уширенных до 1,0 м тоннельных пленочных укрытий. Для соблюдения принципа единственного различия в том и в другом варианте в пересчете на гектар высаживали 35 тыс. растений огурца.
На участках с общепринятой и модернизированной технологией возделывания огурца были заложены опыты по изучению эффективности регулирования водного (фактор В) и пищевого (фактор С) режимов почвы. По фактору В (водный режим почвы) предусматривалось поддержание постоянного в течение вегетационного периода огурца порога предполивной влажности почвы на уровне 70 % НВ (В1), 80 % НВ (В2) и 90 % НВ (В3). По фактору С закладывалось три уровня минерального питания: внесение минеральных удобрений дозой К100Р60К0, рассчитанной на формирование планируемой урожайности огурца 50 т/га (С1), дозой К170Р100К100, рассчи-
танной на формирование планируемой урожайности огурца 70 т/га (С2), и дозой К240Р140К200, рассчитанной на формирование планируемой урожайности огурца 90 т/га (С3).
Общая площадь опытного участка 2,5 га, площадь повторности 0,84 га, площадь учетной делянки 420 м . При закладке экспериментальных исследований учитывали требования общепризнанных методик полевого опыта (Б. А. Доспехов, 1985 г., В. Н. Плешакова, 1983 г.). Изучение водного режима почвы проводили с учетом принципов, сформулированных и изложенных А. А. Роде (1960 г.); классификацию результатов гранулометрического состава почвы проводили по Н. А. Качинскому (1970 г.); измерения метеорологических параметров проводили на открытом участке и дополнительно - в тоннельных укрытиях по вариантам опыта; текущее содержание влаги в почве контролировали тензиометрами и термостатно-весовым методом (ГОСТ 20915-75). Для определения актуальной кислотности почвенного раствора (ГОСТ 26483), гумуса (метод Тюрина в модификации ЦИНАО: ГОСТ 26213) нитратного азота (ГОСТ 26488-85), доступных форм фосфора и калия (метод Мачигина в модификации ЦИНАО: ГОСТ 26205) использовали стандартные методы.
Урожайность плодов огурца определяли методом валового сбора урожая в течение периода плодоношения. Чтобы не допускать старения плодов уборку огурца на опытном участке проводили каждые 1-3 дня.
Условия проведения экспериментальных исследований были типичны для Нижневолжского региона. Почвы среднесуглинистого гранулометрического состава, с плотностью 1,25-1,27 т/м3, содержанием 24,3-32,2 мг/кг легкодоступного азота и 21,2-29,5 мг/кг фосфора; наименьшая влагоемкость -20,8-22,1 % от массы почвы. По совокупности гидротермических условий сезон производства ранних огурцов (апрель-июль) в 2011 и 2012 гг. был среднеобеспеченным и сухим (сумма атмосферных осадков соответственно 68,5 и 30,3 мм).
Результаты и обсуждение. Исследования показали, что использование пленочных тоннельных укрытий шириной 1,0 м обеспечивает возможность получения планируемой урожайности рассадного огурца на уровне 70 т/га (таблица 1). Для этого требуется внесение минеральных удобрений дозой К170Р100К100 и поддержание порога предполивной влажности почвы на уровне 90 % НВ. При прочих равных условиях и поддержании предпо-ливного уровня влажности почвы 80 % НВ урожайность формируется на уровне 64,3-67,2 т/га.
Таблица 1 - Водопотребление и продуктивность рассадного огурца при капельном орошении в тоннельных укрытиях
Конструк- Предполив- Уровень ми- Водопотребление, Урожайность, т/га
ция тон- ная влаж- нерального среднее
нельных ность поч- питания, за 2011-2012 гг.
укрытий (фактор А) вы, % НВ (фактор В) кг д. в./га (фактор С) суммарное, м3/га среднесуточное, м3/га 2011 г 2012 г. средняя
Ширина 70 ^00Рб0К0 1740 30,8 31,2 25,4 28,3
0,5 м 80 ^00Рб0К0 1850 31,6 34,2 26,2 30,2
90 ^00Рб0К0 1940 32,1 37,2 30,1 33,7
70 ^70Р100Кю0 1760 31,1 35,5 27,5 31,5
80 ^70Р100Кю0 1970 32,5 40,3 33,4 36,9
90 ^70Р100Кю0 2050 32,7 43,2 37,8 40,5
70 ^40РшК200 1760 31,2 36,1 29,1 32,6
80 ^40РшК200 1990 32,8 42,6 37,6 40,1
90 ^40РшК200 2110 33,2 45,4 41,2 43,3
Ширина 70 ^00Рб0К0 2320 37,1 44,5 43,2 43,9
1,0 м 80 ^00Рб0К0 2520 37,3 54,7 51,3 53,0
90 ^00Рб0К0 2710 38,0 59,3 57,1 58,2
70 ^70Р100Кю0 2390 37,6 53,4 50,7 52,1
80 ^70Р100Кю0 2650 38,1 67,2 64,3 65,8
90 ^70Р100Кю0 2850 38,7 74,3 70,2 72,3
70 ^40РшК200 2480 37,9 58,6 55,3 57,0
80 ^40РшК200 2820 38,0 76,3 71,3 73,8
90 ^40РшК200 2990 39,0 84,7 78,8 81,8
НСР05 Фактор А 0,8 0,7
Фактор В 1,0 0,9
Фактор С 1,0 0,9
Для частных средних 2,5 2,2
При внесении удобрений дозой К100Р60К0 и использовании широких тоннельных укрытий урожайность, близкая к планируемому уровню (50 т/га), обеспечивалась даже при поддержании умеренного уровня водо-
обеспечения (порог предполивной влажности почвы 70 % НВ). Повышение предполивного уровня до 80 % НВ при прочих равных условиях позволило увеличить урожайность стандартных плодов до 51,3-54,7 т/га, а при поддержании порога предполивной влажности 90 % НВ - до 57,1-59,3 т/га.
Для получения наибольшей урожайности, 78,8-84,7 т/га, в опытах потребовалось внесение удобрений дозой К240Р140К200 сочетать с поддержанием постоянного порога предполивной влажности почвы не ниже 90 % НВ, а укрытие растений огурца в ранневесенний период проводить уширенными до 1,0 м пленочными тоннелями. Планируемого, 90 т/га, уровня урожайности достичь не удалось, но полученные данные свидетельствуют о возможности формирования близкой к этому урожайности при создании благоприятных метеорологических условий.
Количественно суммарное водопотребление огурца пропорционально уровню продуктивности посева. Представленная на рисунке 1 зависимость «вода-урожай» для рассадной культуры огурца при капельном орошении в тоннельных укрытиях аппроксимирована по полученным в опыте данным и имеет коэффициент детерминации 0,92.Последнее свидетельствует о наличии чрезвычайно тесной связи между продуктивностью и водо-потреблением огурца при изменении порога предполивной влажности почвы в диапазоне 70-90 % НВ.
Из рисунка 1 видно, что при формировании урожайности на уровне
3
50 т/га потребуется суммарно израсходовать не менее 2100 м /га воды. Для формирования урожайности плодов огурца на уровне 70 т/га требуется не менее 2600 м /га воды. Хотя урожайность на уровне 90 т/га в опыте не была получена, используя полученную зависимость можно уверенно прогнозировать необходимость расходования не менее 3300 м /га воды для обеспечения такого уровня продуктивности.
100 90 80
и
^ 70
£
0 60
1 50
о
а.
40 30 20
1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300 3500 Суммарное водопотребление, м3та
Рисунок 1 - Зависимость «вода-урожай» для рассадной культуры огурца при капельном орошении в тоннельных укрытиях
Таким образом, рост продуктивности огурца в рассадной культуре тесно связан с увеличением водопотребления, а значит, с необходимостью интенсификации режима орошения и повышением требований к эксплуатационной надежности систем капельного орошения. Поэтому в качестве обобщающего критерия эффективности капельного орошения рассадного огурца целесообразно использовать уровень удельных затрат воды на формирование урожая. В таблице 2 представлены значения коэффициента водопотребления для рассадного огурца, полученные по данным полевого эксперимента в 2011 и 2012 годах.
Исследованиями доказано, что переход на широкие (1,0 м) тоннельные укрытия является эффективным мероприятием с точки зрения уменьшения затрат водных ресурсов на формирование урожая огурцов. По отношению к контролю, где использовали тоннельные укрытия полуметровой ширины, коэффициент водопотребления огурца снижался на 6,8-23,1 %. В результате на участках, где огурцы выращивали по модернизированной
—и - -
-[ 1 ~гг
_|_
•
•
< 1
•
«
V 82.046111 X Э/О-ЭЭ
4 1
И2 - 0,9
в л
• /
технологии, на формирование тонны урожая затрачивалось не более 33,2-56,7 м3 воды.
Таблица 2 - Коэффициент водопотребления рассадного огурца в годы исследований
Конструк- Предполив- Уровень мине- Коэффициент ДКе в 2012 г.
ция тон- ная влаж- рального пита- водопотребления КЕ, по отношению
нельных ность поч- ния, кг д. в./га м3 /т к 2011 г.
укрытий (фактор А) вы, % НВ (фактор В) (фактор С) 2011 г 2012 г м3/т %
Ширина 70 ^00Р60К0 52,6 72,4 19,8 37,6
0,5 м 80 ^00Р60К0 50,9 74,8 23,9 47,0
90 ^00Р60К0 48,7 68,8 20,1 41,3
70 ^70Р100Кю0 46,5 67,6 21,1 45,4
80 ^70Р100Кю0 45,7 62,6 16,9 37,0
90 ^70Р100Кю0 44,2 57,7 13,5 30,5
70 ^40РшК200 45,7 64,3 18,6 40,7
80 ^40РшК200 43,4 56,4 13,0 30,0
90 ^40РшК200 43,2 54,9 11,7 27,1
Ширина 70 ^00Р60К0 49,0 56,7 7,7 15,7
1,0 м 80 ^00Р60К0 43,5 51,9 8,4 19,3
90 ^00Р60К0 43,7 49,6 5,9 13,5
70 ^70Р100Кю0 42,1 49,9 7,8 18,5
80 ^70Р100Кю0 37,2 43,5 6,3 16,9
90 ^70Р100Кю0 36,3 42,6 6,3 17,4
70 ^40РшК200 39,9 47,4 7,5 18,8
80 ^40РшК200 34,1 42,5 8,4 24,6
90 ^40РшК200 33,2 40,2 7,0 21,1
Установлено, что переход на широкие тоннельные укрытия позволяет с большей эффективностью использовать водные ресурсы на формирование урожая при усиленном минеральном и водном питании растений. Например, в вариантах с тоннельными укрытиями полуметровой ширины при повышении порога предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ коэффициент водопотребления снизился на 1,7-5,0 %, а в вариантах с широкими тоннельными укрытиями - на 11,2-14,5 %. Приведенные в таблице данные подтверждают хорошую отзывчивость культуры огурца на усиление водообеспечения. Дальнейшее увеличение предполивного уровня влажности почвы до 90 % НВ в сочетании с повышением дозы внесения минеральных удобрений до К240Р140К200 позволило снизить расход воды на формирование тонны стандартной продукции до 33,2-40,2 м3/т.
Расчеты показали, что эффективность расходования воды на формирование урожая рассадного огурца существенно зависит от природных нерегулируемых факторов. В 2012 году значения коэффициента водопотреб-ления увеличились на 15,7-47,0 %, а эффективность использования воды на формирование урожая, соответственно, снизилась. Однако и в изменении значений коэффициента водопотребления по годам исследований наблюдалась определенная закономерность. На участках, где использовали полуметровые тоннельные укрытия, значения коэффициента водопотребления в 2012 году по отношению к 2011 году увеличились на 27,1-47,0 %, тогда как при использовании тоннельных укрытий шириной 1,0 м - не более чем на 13,5-24,6 %. Таким образом, переход на способ возделывания огурца в тоннельных укрытиях шириной 1,0 м позволяет не только повысить эффективность расходования воды на формирование урожая, но и добиваться наилучших результатов в годы со сложными погодными условиями.
Выводы. Оптимальный режим водообеспечения рассадного огурца при использовании капельного орошения и временных пленочных укрытий тоннельного типа должен обеспечивать поддержание предполивной влажности почвы в слое 0,5 м не ниже 90 % НВ. В совокупности с применением минеральных удобрений дозой К240Р140К200 это позволяет получить до 80 т/га плодов огурца в ранние сроки при минимальных, 33,2-40,2 м /т, затратах воды на формирование урожая и обеспечивает наибольшую, 214 %, рентабельность производства. На фоне применения минеральных удобрений
дозой КшРшКш, поддержание постоянного предполивного уровня, 90 % НВ, в сочетании с использованием пленочных тоннельных укрытий шириной не менее 1,0 м, позволяет получать гарантированный урожай стандартных плодов не ниже 70 т/га, при средних затратах воды на формирование урожая не более 36,3-42,6 м /т и рентабельности производства на уровне 193 %.
Список использованных источников
1 Борисов, А. В. Огурец и температура / А. В. Борисов, О. Н. Крылов // Картофель и овощи. - 1998. - № 2. - С. 37-38.
2 Влияние кратковременного снижения температуры на рост и холодоустойчивость растений в условиях разных фотопериодов (опыты с растениями огурца и пшеницы) / Е.Ф. Марковская [и др.] // Ботанические исследования в Азиатской России. - Барнаул, 2003. - Т. 2. - С. 243-245.
3 Старых, Г. А. Программирование урожайности огурца / Г. А. Старых // Картофель и овощи. - 2004. - № 7. - С. 23.
Григоров Сергей Михайлович - доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «ВолГАУ»), заведующий кафедрой «Мелиорация земель и природообустройство». Контактный телефон 8 (8442) 41-81-78. E-mail: gsm.dtn@mail.ru
Grigorov Sergey Mikhaylovich - Doctor of Technical Sciences, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education "Volgograd State Agricultural University" (FSBEE HPE "VolSAU"), Head of the Chair "Land Reclamation and Environmental Engineering".
Contact telephone number 8 (8442) 41-81-78. E-mail: gsm.dtn@mail.ru
Орлов Александр Сергеевич - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «ВолГАУ»), аспирант. Контактный телефон: 8-937-538-90-40. E-mail: Orlov_Aleksandr@mail.ru
Orlov Aleksandr Sergeyevich - Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education "Volgograd State Agricultural University" (FSBEE HPE "VolSAU"), Postgraduate Student.
Contact telephone number: 8-937-538-90-40. E-mail: Orlov_Aleksandr@mail.ru
