CC BY
25Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(16), 2014 г., [37-48] УДК 635.62:631.587:628.17 В. А. Кулыгин
Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Рассвет, Российская Федерация
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ТЫКВЫ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ
Целью исследований было определение оптимального сочетания режима орошения, способа основной обработки почвы и уровня минерального питания при возделывании тыквы. Опыты проводились в Ростовской области в 2012-2013 годах. Изучались три варианта орошения: интенсивный (нижний порог влажности почвы 75-80 % НВ в слое 0,6 м в течение всего периода вегетации), водосберегающий (поливы в период от всходов до цветения) и богарный. Фон минерального питания был следующим: рекомендованная доза P90K90 кг д. в./га, половинная доза и вариант без удобрений. Способы основной обработки почвы включали отвальную и безотвальную обработки на глубину 25-27 см и минимальную - дискование на 14-16 см. Установлено, что интенсивное орошение способствует повышению урожайности тыквы в 2,0-2,2 раза по сравнению с богарным вариантом. В водосберегающем варианте отмечалось снижение урожайности тыквы на 32,2-37,4 % по сравнению с интенсивным орошением. При этом экономия оросительной воды составила 1140 м3/га. Наибольшая эффективность использования удобрений получена при внесении полной дозы. Прибавка урожайности при этом составила 10,5-20,7 % по сравнению с вариантом без удобрений. В данном случае на 1 кг внесенных удобрений приходилось 33,4 кг дополнительной продукции. Отвальная основная обработка почвы способствовала получению более высокой продуктивности культуры. При этом урожайность была на 7,4-11,3 % выше, чем при минимальной обработке. Оптимальным сочетанием элементов технологии возделывания тыквы является следующее: интенсивный режим орошения, отвальный способ основной обработки почвы и полная доза внесения удобрений.
Ключевые слова: тыква, режим орошения, уровни минерального питания, способы основной обработки почвы, урожайность, экономия оросительной воды, ресурсосбережение.
V. А. Kulygin
Don Zonal Research Institute of Agriculture, Rassvet, Russian Federation
EFFECT OF TECHNOLOGY ELEMENTS ON PRODUCTIVITY AND WATER CONSUMPTION OF PUMPKIN UNDER IRRIGATION
The aim of the research is to identify an optimal combination of irrigation regime, method of tillage, and mineral nutrition level for pumpkin (Cucurbita moschata) growing. The experiment was conducted in the Rostov region in 2012-2013. We studied three variants of irrigation regime: intense (pre-irrigation threshold of soil moisture content 75-80 % FC in soil layer of 0.6 m throughout the growing period), water-saving (irrigation in the period from seedling emergence till flowering) and rainfed. Background of mineral nutrition was as follows: recommended fertilizer dose P90K90, half dose and without fertilizers. Methods of tillage included moldboard and subsurface to the depth of 25-27 cm and minimal - disking to the depth of 14-16 cm. It was established that intense irrigation improved pumpkin yield in 2.02.2 times comparing with rainfed variant. In water-saving variant there was marked the de-
creasing of pumpkin yield by 32.2-37.4 % comparing with intense irrigation, while the savings of irrigation water were 1140 m3/ha. The greatest efficiency of fertilizer use was obtained at applying the recommended fertilizer dose which increased the yield by 10.5-20.7 % against the variant without fertilizing. For this case one kilogram of applied fertilizers provided 33.4 kg of additional production. Moldboard tillage facilitated to higher crop productivity which was by 7.4-11.3 % higher than at minimal tillage. The optimal combination of technological elements for pumpkin growing is intense irrigation regime, moldboard tillage and the recommended fertilizer dose.
Keywords: pumpkin, irrigation regime, mineral nutrition levels, methods of tillage, crop yield, irrigation water savings, resource savings.
Тыква является важной продовольственной культурой, плоды которой - ценнейший пищевой и диетический продукт питания, источник разнообразных биологически активных веществ. Тыква содержит полезные человеческому организму достаточно хорошо усвояемые белки, пектин, углеводы, крахмал, органические кислоты, жиры, витамины, минеральные соли и другие вещества. Данная культура также широко используется в медицинских целях. Лимитирующим фактором получения высоких, устойчивых урожаев тыквы на юге России является дефицит влагообеспе-ченности, что диктует необходимость разработки ключевых элементов технологии ее возделывания в аспекте ресурсосбережения.
В условиях дефицита природных ресурсов, неблагоприятной для производителей сельскохозяйственной продукции конъюнктуры цен на удобрения, средства химизации, дождевальную технику, ГСМ, а также и на саму продукцию растениеводства актуальным является совершенствование технологии возделывания тыквы, предусматривающей рациональное использование оросительной воды, удобрений, снижение энергетических и трудовых затрат.
Исходя из вышесказанного, целью исследований, проводившихся в 2012-2013 гг. на опытном стационаре во ФГУП «Семикаракорское» (Семикаракорский район Ростовской области) в рамках трехфакторного опыта, было выявление оптимального сочетания способа основной обработки почвы, режима орошения и уровня минерального питания при возделывании тыквы.
Тыква является засухоустойчивой культурой, которая при этом очень отзывчива на орошение. Эта культура имеет значительную площадь листовой поверхности и испаряет много влаги. Наибольшая потребность в воде у растений тыквы отмечается от всходов до цветения и при интенсивном росте плодов. В эти периоды культура негативно реагирует даже на кратковременную засуху [1]. Кроме того, тыква отзывчива на применение минеральных и органических удобрений, эффективность которых зависит от конкретных почвенно-климатических условий, комплекса технологических приемов, сроков и способов внесения. Тыква по своим биологическим особенностям требует для нормального роста и развития хорошо аэрированной почвы, так как в уплотненной почве затрудняется поступление кислорода к корням, вследствие чего резко снижаются жизнедеятельность тыквенного растения и его продуктивность. Поэтому для получения высоких урожаев данной культуры обязательным условием являются эффективные приемы обработки почвы [1].
Исходя из этого, в данной работе изучались три варианта орошения (фактор А):
- поливы при достижении влажности почвы 75-80 % НВ в слое 0,6 м в течение всего периода вегетации (интенсивный вариант, контроль);
- полив в период от всходов до цветения (водосберегающий вариант) с расчетом поливной нормы по фактической влажности почвы в слое 0,6 м;
- без орошения.
Кроме того, в опытах изучались три способа основной обработки почвы (фактор В):
- отвальная вспашка на глубину 25-27 см (контроль);
- безотвальная вспашка на глубину 25-27 см;
- минимальная (дискование на 14-16 см).
Исследовались также уровни минерального питания (фактор С):
- доза, рекомендованная для зоны возделывания, - Р90К90 кг д. в./га
(РК);
- доза, сниженная на 50 %, - Р45К45 кг д. в./га (0,5 РК);
- без удобрений (контроль).
Опыт проводился в четырехкратной повторности, использовался сорт тыквы мускатной Витаминная. Предшественником являлась люцерна третьего года жизни. Внесение удобрений в вариантах опыта осуществлялось под основную обработку. Отвальная и безотвальная обработки проводились с помощью плуга ПЛН-4-35, дискование - с использованием бороны БДМ-3х2. Посев осуществлялся сеялкой СПБ-8, норма высева - 3 кг/га. Орошение проводилось дождеванием с помощью дождевальной машины ДДА-100ВХ. Во всех вариантах опыта применялась рекомендованная зональными системами земледелия агротехника [2]. При проведении исследований использовались общепринятые методики [3, 4].
Почвы опытного участка представлены черноземами обыкновенными, по гранулометрическому составу они относятся к разряду тяжелых глинистых почв. Средняя величина емкости катионного обмена 33-39 мг/100 г почвы. Содержание гумуса в слое почвы 0-20 см составляет 3,35 %. Содержание элементов питания следующее: №ЫО3 - 5,3 мг/кг; №КН4 - 12,7 мг/кг; Р2О5 - 39,0 мг/кг; К2О - 550 мг/кг (по Мачигину), - что указывает на низкую обеспеченность черноземов азотом, среднюю - подвижным фосфором и высокую - обменным калием. Эти черноземы не проявляют солонцовых свойств, реакция их слабощелочная (рН 7,2-7,5).
Посев тыквы в годы исследований проводился 6 и 7 мая, полные всходы наблюдались 16 и 17 мая, фаза появления 1-го настоящего листа приходилась на 18 и 21 мая, фаза 5-6-го настоящего листа - 29 и 30 мая, фаза цветения - 25 июня и 4 июля, фаза съемной спелости - 12 и 9 сентября.
В условиях низкой влагообеспеченности с целью снижения дефицита водопотребления проводилось орошение. Фактором, оказывающим приоритетное влияние на режим орошения сельскохозяйственных культур, являются метеорологические условия в период их вегетации [5, 6]. По степени тепловлагообеспеченности вегетационные периоды тыквы характеризо-
вались как сухой и очень сухой с коэффициентами природной увлажненности 0,33 и 0,17.
Разнообразные условия увлажнения культуры в вариантах опыта обусловили разный водный режим почвы за счет различия в оросительных, поливных нормах, количестве и сроках проведения поливов (таблица 1). Таблица 1 - Режим орошения тыквы в среднем за 2012-2013 гг.
Вариант водного режима Полив, шт. Поливная норма, м3/га Оросительная норма, м3/га
Без орошения - - -
Водосберегающий 1 540 540
Интенсивный 4 420 1680
Для поддержания интенсивного режима орошения в годы исследований потребовалось проведение в среднем 4 вегетационных поливов оросительной нормой 1680 м /га. При этом влажность почвы в разные периоды роста и развития растений изменялась в пределах 79-100 % НВ.
В водосберегающем варианте необходимость проведения полива в период от всходов до цветения возникала в среднем один раз, оросительная норма при этом была существенно меньше, чем при интенсивном орошении, - 540 м /га. При данном режиме орошения влажность почвы в течение вегетации растений изменялась от 58 до 100 % НВ (после полива). Стабильный переход влажности почвы ниже отметки 70 % НВ в данном варианте был отмечен в третьей декаде июня - первой декаде июля, ниже отметки 60 % НВ - в третьей декаде августа.
При возделывании тыквы без орошения влажность почвы в слое 0,6 м в течение вегетационных периодов варьировала от 94 до 47 % НВ. Причем стабильный переход влажности почвы ниже 70 % НВ был отмечен в третьей декаде июня - первой декаде июля, ниже 60 % НВ - во второй-третьей декаде июля, ниже 50 % НВ - в третьей декаде августа.
Разные условия вегетации тыквы, обусловленные отличием водного режима, способов основной обработки почвы и фонов минерального питания, нашли отражение в средних показателях урожайности (таблица 2).
Таблица 2 - Влияние приемов возделывания на урожайность тыквы
В т/га
Вариант водного режима (фактор А) Фон удобрений (фактор С)
без удобрений 0,5 PK PK
Отвальная обработка почвы (фактор В)
Без орошения 14,16 14,93 16,04
Водосберегающий 19,70 20,99 21,97
Интенсивный 29,10 31,95 35,11
Безотвальная обработка почвы (фактор В)
Без орошения 14,28 15,21 15,78
Водосберегающий 19,32 20,06 21,55
Интенсивный 28,50 30,75 33,66
Минимальная обработка почвы (фактор В)
Без орошения 12,85 13,25 14,33
Водосберегающий 18,09 18,84 19,89
Интенсивный 26,96 28,74 31,96
НСР05 ABC = 1,47 т
НСР05: по фактору А - 1,62 т; по фактору В - 1,23 т; по фактору С - 1,34 т
Вариант интенсивного орошения на фоне разных способов основной обработки и уровней минерального питания способствовал повышению урожайности тыквы в 2,0-2,2 раза по сравнению с богарными условиями произрастания культуры.
В водосберегающем варианте снижение урожайности по сравнению с интенсивным орошением на фоне разных уровней минерального питания составляло: при отвальной обработке - 32,3-37,4 %, безотвальной -32,2-36,0 %, минимальной - 32,9-34,4 %.
Фон удобрений также оказывал определенное влияние на изменение урожайности тыквы. Применение половинной дозы удобрений (0,5 РК) на фоне разных вариантов орошения способствовало повышению урожайности культуры при отвальной обработке на 5,4-9,8 %, безотвальной -на 6,5-7,9 %, минимальной - на 4,1-6,6 % в сравнении с вариантом без удобрений. Применение полной дозы минерального питания (РК) при разных вариантах орошения повышало урожайность тыквы на фоне отвальной обработки на 13,3-20,7 %, безотвальной - на 10,5-18,1 %, минимальной - на 10,0-18,5 % по сравнению с условиями возделывания без применения удобрений.
Отвальная основная обработка почвы способствовала достижению более высокой урожайности культуры по сравнению с безотвальной и минимальной. При этом безотвальная обработка на фоне интенсивного орошения и разных уровней минерального питания снижала урожайность тыквы на 2,1-4,1 % по сравнению с отвальной. Аналогичное снижение отмечено в водосберегающем варианте (2,0-4,4 %). Минимальная основная обработка по сравнению с отвальной снижала урожайность тыквы на 7,4-10,0 % на фоне интенсивного орошения при разных уровнях минерального питания. Подобное снижение при водосберегающем режиме орошения составляло 8,2-10,2 %, а в богарных условиях произрастания - 9,3-11,3 %.
Разные варианты водного режима почвы оказывали влияние на показатели эффективности использования оросительной воды при возделывании тыквы, что отражают средние данные варианта на фоне отвальной вспашки и полной дозы удобрений (таблица 3). Таблица 3 - Эффективность использования оросительной воды
тыквой при отвальной вспашке на фоне рекомендованной дозы удобрения
Показатель Вариант водного режима
без орошения водосберегающий интенсивный
3 Оросительная норма, м /га - 540 1680
Экономия оросительной воды, м /га 1680 1140 -
Урожайность, т/га 16,04 21,97 35,11
Прибавка от орошения, т/га - 5,93 19,07
Расход воды на 1 т прибавки, м3 - 91,06 88,10
Выход дополнительной продукции на 100 м оросительной воды, т - 1,10 1,14
Наибольшая урожайность тыквы получена при интенсивном режиме орошения - 35,11 т/га. В водосберегающем варианте урожайность снизилась на 37,4 % по сравнению с интенсивным вариантом орошения, но экономия оросительной воды при этом составила 1140 м /га, или 68 %. В богарных условиях произрастания соответствующее уменьшение урожайности тыквы составило 54,3 %.
Наибольшая прибавка урожайности по сравнению с богарой
(19,07 т/га) отмечена в варианте интенсивного орошения, а в условиях во-досберегающего орошения этот показатель не превысил 5,93 т/га. Наиболее эффективное использование оросительной воды было отмечено при интенсивном орошении, где расход воды на 1 т прибавки урожайности был
33
самым низким - 88,1 м , а выход дополнительной продукции на 100 м оросительной воды оказался самым высоким - 1,14 т. В условиях водосбе-регающего варианта орошения аналогичные показатели составили 91,06 м и 1,10 т.
Суммарное водопотребление (Е) слагалось из основных составляющих водного баланса тыквы: атмосферных осадков (Х), изменения запасов почвенной влаги (АЩ) и величины оросительной нормы (М). Грунтовые воды на опытных полях находились на глубине более 5 м, ввиду чего их участие в водном балансе культуры не учитывалось. При разных способах основной обработки почвы просматривались общие закономерности изменения водного режима почвы. Характерен водный баланс тыквы на фоне основной отвальной обработки почвы при полной дозе удобрений (таблица 4).
Таблица 4 - Водный баланс и водопотребление тыквы в зависимости
от режима орошения на фоне отвальной обработки при рекомендованной дозе удобрений
Вариант водного режима АЩ, м3/га % Х' м /га % м, м /га % Е м /га % Урожайность, т/га Кв, м /т
Без орошения 903 50,5 887 49,5 - 1790 100 16,04 112
Водосберегающий 722 33,6 887 41,3 540 25,1 2149 100 21,97 98
Интенсивный 405 13,6 887 29,9 1680 56,5 2972 100 35,11 85
Доля оросительной нормы в суммарном водопотреблении тыквы в вариантах опыта снижалась по мере уменьшения частоты поливов, составив при интенсивном орошении 56,5 %, при водосберегающем - 25,1 %. Процент атмосферных осадков в водном балансе тыквы в зависимо-
сти от изменения оросительной нормы в вариантах опыта варьировал. Наименьшим этот показатель оказался при интенсивном орошении, составив 29,9 %, наибольшим - в богарных условиях выращивания - 49,5 %. Доля расхода воды из почвы в суммарном водопотреблении тыквы в вариантах опыта также возрастала по мере снижения оросительной нормы, изменяясь от 13,6 % при интенсивном орошении до 50,5 % в богарных условиях выращивания. Наиболее эффективное использование почвенной влаги отмечено при интенсивном орошении, где получен самый низкий коэффициент водопотребления тыквы - 85 т/м .
Способы основной обработки почвы оказали определенное влияние на продуктивность использования почвенной влаги. Это наглядно просматривается на примере варианта интенсивного орошения при полной дозе минеральных удобрений (таблица 5).
Таблица 5 - Водный баланс и водопотребление тыквы при
интенсивном орошении и внесении рекомендованной дозы удобрений
Вариант основной обработки А Ж, м3/га Х м /га м /га Е, м /га Урожайность, т/га Кв, м /т
Отвальная 405 887 1680 2972 35,11 85
Безотвальная 416 887 1680 2983 33,66 89
Минимальная 431 887 1680 2998 31,96 94
Анализ водного баланса показал, что на фоне отвальной вспашки почвенная влага использовалась несколько лучше. Это подтверждалось
л
самым низким коэффициентом водопотребления, составившим 85 м /т.
В данных по эффективности использования минеральных удобрений на посевах тыквы при разных дозах их внесения просматривались общие закономерности. Наиболее наглядно они проявились на фоне вариантов интенсивного орошения и богарных условий произрастания культуры при отвальном способе основной обработки почвы (таблица 6). Наибольшая урожайность была получена при внесении рекомендуемой дозы минеральных удобрений, при этом прибавка по сравнению с вариантом без удобрений составила 6,01 т/га, или 20,7 %.
Таблица 6 - Эффективность использования удобрений при
возделывании тыквы на фоне интенсивного орошения и отвальной основной обработки
Фон Богара Интенсивное орошение Отдача Эффек-
удобрений от удобрений, тивность
кг/кг удобре-
Уро- Прибав- Урожай Прибавка, т/га на на оро- ний при
жай- ка от ность, от от богаре шении ороше-
ность, удобре- т/га удоб- ороше- нии, раз
т/га ний, т/га рений ния
Без удобрений 14,16 - 29,10 - 14,94 - - -
Р45К45 кг д. в./га 14,93 0,77 31,95 2,85 17,03 8,56 31,7 3,7
Р90К90 кг д. в./га 16,04 1,88 35,11 6,01 19,07 10,4 33,4 3,2
Аналогичная прибавка на фоне внесения дозы Р45К45 кг д. в./га была ниже, составив 2,85 т/га, или 9,8 %. Следует отметить, что прибавка урожайности тыквы от орошения увеличивалась по мере повышения дозы вносимых удобрений, достигая наибольшего значения при интенсивном орошении - 19,07 т/га.
Наиболее высокой эффективность использования удобрений оказалась в варианте интенсивного орошения, где вносилась полная доза удобрений (Р90К90 кг д. в./га), за счет которой производилось 33,4 кг дополнительной продукции на 1 кг внесенных удобрений. Аналогичное количество дополнительной продукции на фоне применения половинной дозы удобрений (Р45К45 кг д. в./га) оказалось несколько ниже, составив 31,7 кг. В богарных условиях произрастания тыквы внесение полной дозы удобрений способствовало получению 10,4 кг дополнительной продукции на 1 кг удобрений, а при половинной дозе аналогичное количество произведенной продукции составило 8,56 кг. Таким образом, интенсивное орошение повышало эффективность использования удобрений при полной дозе внесения в 3,2 раза, а при половинной - в 3,7 раза по сравнению с богарой.
В целом интенсивное орошение способствовало значительному увеличению урожайности тыквы, которая на фоне разных способов основной обработки и уровней минерального питания была в 2,0-2,2 раза выше, чем при отсутствии орошения.
В водосберегающем варианте снижение урожайности тыквы по сравнению с вариантом интенсивного орошения на фоне разных уровней минерального питания и способов основной обработки почвы находилось в пределах 32,2-37,4 % при экономии оросительной воды 1140 м3/га.
В результате исследований установлено, что наиболее эффективное использование оросительной воды происходило при интенсивном орошении, где имели место самый низкий расход воды на 1 т прибавки урожайности - 88,1 м - и наиболее высокий выход дополнительной продукции на 100 м3 - 1,14 т.
Применение половины расчетной дозы удобрений на фоне разных вариантов орошения и способов основной обработки способствовало повышению урожайности культуры на 4,1-9,8 %, а применение полной дозы - на 10,5-20,7 % по сравнению с участками без удобрений. Наибольшая эффективность использования 1 кг удобрений на 1 кг дополнительной продукции была получена при внесении полной дозы удобрений - 33,4 кг.
Интенсивное орошение повышало эффективность использования удобрений при полной дозе внесения в 3,2 раза, а при половинной -в 3,7 раза по сравнению с богарными условиями выращивания тыквы.
Отвальная основная обработка почвы способствовала получению более высокой продуктивности культуры. При этом урожайность тыквы на фоне разных режимов орошения и уровней минерального питания была выше, чем при безотвальной и минимальной обработках, соответственно на 2,0-4,4 и 7,4-11,3 %.
Таким образом, оптимальным сочетанием элементов технологии возделывания тыквы является следующее: интенсивный режим орошения, отвальный способ основной обработки почвы и полная доза внесения удобрений (Р90К90 кг д. в./га). В условиях дефицита водных ресурсов наряду с интенсивным вариантом орошения тыквы может быть рекомендован и водосберегающий вариант, который при снижении урожайности на треть
3
позволяет экономить 1140 м /га оросительной воды. Сэкономленная вода при дефиците влаги может быть оперативно использована для орошения других сельскохозяйственных культур.
Список использованных источников
1 Каратаев, Е. С. Овощеводство / Е. С. Каратаев, В. Е. Советкина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 272 с.
2 Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 годы / С. С. Авдеенко [и др.]; М-во сельского х-ва и продовольствия Ростовской обл. - Ростов н/Д., 2013. - 375 с.
3 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
4 Горянский, М. М. Методика полевого опыта на орошаемых землях / М. М. Го-рянский. - Киев: Урожай, 1970. - 43 с.
5 Ильинская, И. Н. Расчет экологически безопасных норм водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур / И. Н. Ильинская, В. М. Игнатьев // Вестник РАСХН. - 2003. - № 5. - С. 26-28.
6 Ильинская, И. Н. Моделирование продуктивности агроэкосистем в условиях орошения на Северном Кавказе / И. Н. Ильинская // Мелиорация и водное хозяйство. -2006. - № 6. - С. 52-54._
Кулыгин Владимир Анатольевич - кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Рассвет, Российская Федерация. Контактный телефон: +7 951 825-43-82. E-mail: kulygin-vladimir@rambler.ru
Kulygin Vladimir Anatolyevich - Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher, Don Zonal Research Institute of Agriculture, Rassvet, Russian Federation. Contact telephone number: +7 951 825-43-82. E-mail: kulygin-vladimir@rambler.ru
