CC BY
13Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(13), 2014 г., [120-129] УДК 631.674:635.63
С. М. Григоров, А. С. Орлов (ФГБОУ ВПО «ВолГАУ»)
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАССАДНЫХ ОГУРЦОВ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ В ТОННЕЛЬНЫХ УКРЫТИЯХ
Целью исследования является определение основных закономерностей продуктивности и водопотребления рассадного огурца, а также установление оптимальных приемов возделывания для широкого внедрения рассадной культуры в промышленное производство в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья. Для решения поставленной цели был заложен трехфакторный опыт, где изучаемыми факторами были ширина тоннельного укрытия (0,5 и 1,0 м); дозы удобрений на планируемую урожайность плодов огурца 50, 70 и 90 т/га (N100P60K0, N170P100K100, N240P140K200), пред-поливной порог влажности почвы в слое 0,5 м (70, 80 и 90 % НВ). Опыты проводились в 2010-2012 гг. с гибридом Компонист F1. В результате экспериментальных исследований было установлено, что использование широких (1,0 м) тоннельных укрытий способствует значительному повышению урожайности огурца и водопотребления (на 34,9-47,6 %) при внесении одинаковых доз минеральных удобрений на планируемую урожайность и поддержании одинаковой предполивной влажности почвы. При усилении минерального и водного питания огурцов прибавка урожая в вариантах с широкими тоннельными укрытиями возрастает с 62 % при внесении удобрений дозой N100P60K0 и поддержании предполивной влажности почвы не ниже 70 % НВ до 94,4 % при внесении N240P140K200 и поддержании предполивной влажности почвы не ниже 90 % НВ. Общий прирост суммарного водопотребления рассадных огурцов составил 1387 м3/га или 81,4 %. Поддержание предполивного порога влажности почвы не ниже 90 % НВ в широких (1,0 м) тоннельных укрытиях и внесение удобрений в дозе N240P140K200 способствует получению максимальной урожайности огурца, составляющей 83,8 т/га, при суммарном водопотреблении 3090 м3/га.
Ключевые слова: огурец, капельное орошение, рассадная культура, тоннельные укрытия, урожайность, удобрение, водопотребление.
S. M. Grigorov, A. S. Orlov (FSBEE HPE "VolSAU")
WATER CONSUMPTION AND YIELD OF CUCUMBER GROWING FROM SEEDLINGS IN TUNNEL COVERINGS UNDER DRIP IRRIGATION
The purpose of the research is to determine the main relations of productivity and water consumption for cucumber growing from seedling, as well as to establish the optimal growing methods for wide implement of seedling culture for commercial production in the dry steppe zone of light-chestnut soils of the Lower Volga region. To this purpose three-factor experiment was conducted where the study factors were the width of tunnel covering (0.5 and 1.0 m), the rate of fertilizers calculated for planned yield of 50, 70, and 90 t/ha (N100P60K0, N170P100K100, N240P140K200), and the threshold of moisture content in soil layer 0.5 m (70, 80, and 90 % FC). The experiments were conducted in 2010-2012 using cucumber hybrid Komponist F1. As a result of experimental study it was found that the use of wide (1.0 m) tunnel covering provides the significant increase of cucumber yield and water consumption (by 34.9-47.6 %) at the equal rates of fertilizers calculated for planned yield and equal pre-
irrigation moisture content in soil. The enhancing of mineral and water supply leads to yield increase from 62 % at applying fertilizer rate N100P60K0 and maintaining soil moisture higher than 70 % FC to 94.4 % at applying fertilizer rate N240P140K200 and maintaining soil moisture higher than 90 % FC. Total increase of water consumptive use of cucumber growing from seedlings was 1387 m3/ha or 81.4 %. The maximum cucumber yield 83.8 t/ha at the water consumption of 3090 m3/ha was obtained in wide (1.0 m) tunnel coverings by maintaining the content of soil moisture higher than 90 % FC and fertilizer applying at the rate of N240P140K200.
Keywords: cucumber, drip irrigation, seedling culture, tunnel coverings, crop yield, fertilizer, water consumption.
В системе мероприятий по рационализации и совершенствованию использования потенциала продуктивности современных гибридов огурца существенное значение приобретают технологии и способы орошения, которые обеспечивают возможность подачи поливной воды и питательных веществ непосредственно в зону корневого питания растений. К таким способам полива относится капельное орошение [1-3]. Однако совершенствование технологии капельного орошения огурца связано с необходимостью проведения теоретических и экспериментальных исследований, базирующихся на наиболее полном учете биологических особенностей культуры, ее реакции на комплекс внешних факторов, закономерностей водопотребления и т. д. Это послужило основанием для начала проведения опытов, целью которых является определение основных явлений, процессов и закономерностей, связанных с продукционным процессом культуры и позволяющих оптимизировать технологию ее возделывания. Продуктивность и водопотребление огурца в данном случае являются основными показателями, необходимыми для оптимизации режимов эксплуатации системы капельного орошения.
Материалы и методы. Экспериментальной частью исследований было предусмотрено изучение влияния трех уровней водообеспечения (предполивной порог влажности почвы в слое 0,5 м 70, 80 и 90 % НВ) и трех уровней минерального питания (внесение удобрений дозами N100P60K0, N170P100K100 и N240P140K200, рассчитанными соответственно на уровни планируемой урожайности 50, 70 и 90 т/га) на продукционный процесс и водопотребление рассадной культуры огурца [4, 5]. Для орошения на опытном уча-
стке используется система капельного орошения Ешго&1р. Система укомплектована капельными линиями «Эолос» с капельницами полукомпенсированного типа. Расход воды капельницей составляет 1,6 л/ч. Расстояние между капельницами в линии составляет 0,3 м. Подкормку посевов минеральными формами азота, фосфора и калия проводили с поливной водой через систему капельного орошения. Маточный раствор с помощью дозаторов подавался в поливную воду в середине полива. В течение вегетационного периода полную дозу фосфора вносили да начала фазы цветения, а калийные и азотные удобрения - до 20 дня плодоношения. Для обеспечения приживаемости и начального роста рассады опыты проводились с использованием предложенной технологии, предусматривающей использование тоннельных укрытий шириной 1,0 м (вариант А2). В качестве контроля использовали тоннельные укрытия с общепринятой геометрией шириной 0,5 м (вариант А1). Закладка трехфакторного полевого опыта проводилась методом расщепленных делянок, повторность опыта по площади опытного участка трехкратная. Общая площадь опытного участка - 2,5 га, площадь по-вторности - 0,84 га, площадь учетной делянки - 420 м . Опыты проводились в 2010-2012 гг. с гибридом Компонист F1 на опытном участке ООО Лидер Николаевского района Волгоградской области. Урожайность плодов огурца определяли методом валового сбора урожая в течение периода плодоношения. Одновременно из урожая делали выборку с последующим разделением ее на фракции стандартной и нестандартной продукции.
Результаты и обсуждение. Урожайность огурца по вариантам опыта изменялась в среднем за 2010-2012 гг. от 27,9 до 83,8 т/га (таблица 1). Опыты показали, что переход на широкие (1,0 м) тоннельные укрытия дает прибавку урожайности плодов огурца до 17,3-40,7 т/га при наименьшей существенной разнице по этому фактору 1,1 т/га. По отношению к контролю, где использовали тоннельные укрытия полуметровой ширины, урожайность плодов огурца возрастала на 62,0-94,4 %. При усилении минерального и
водного питания огурцов прибавка урожая в вариантах с широкими тоннельными укрытиями возрастала. Например, при внесении удобрений дозой К100Р60К0 и поддержании умеренного режима водообеспечения (70 % НВ), прибавка урожая в вариантах с широкими (1,0 м) тоннельными укрытиями по отношению к контролю составила 62,0 %, при внесении К170Р100К100 и поддержании предполивного уровня 80 % НВ - 82,3 %, а при внесении К240Р140К200 и поддержании предполивного уровня 90 % НВ - 94,4 %. Таким образом, использование широких (1,0 м) тоннельных укрытий дает больший эффект при своевременном обеспечении растений огурца водой и элементами минерального питания.
Таблица 1 - Водопотребление и урожайность рассадных огурцов при капельном орошении в тоннельных укрытиях
(среднее за 2010-2012 гг.)
Уровень минерального питания, кг д. в./га (фактор С) Уровень предполивной влажности почвы, % НВ (фактор В) Конструкция тоннельных укрытий (фактор А) Суммарное водопотребление, м3/га Оросительная норма, м3/га Доля оросительной воды в водном балансе, % Рабочее время эксплуатации системы капельного орошения для возмещения дефицита водного баланса, час Урожайность, т/га
^00Рб0К0 70 А1 1703 1200 70,5 31,6 27,9
^00Рб0К0 70 А2 2297 1620 70,5 21,3 45,2
^00Рб0К0 80 А1 1810 1300 71,8 34,2 29,6
^00Рб0К0 80 А2 2523 1860 73,7 24,5 54,0
^00Рб0К0 90 А1 1887 1367 72,4 36,0 32,4
^00Рб0К0 90 А2 2700 2040 75,6 26,8 58,1
^70Р100Кю0 70 А1 1727 1200 69,5 31,6 31,0
^70Р100Кю0 70 А2 2363 1620 68,6 21,3 52,1
^70Рю0К100 80 А1 1907 1367 71,7 36,0 36,8
^70Рю0К100 80 А2 2653 1980 74,6 26,1 67,1
^70Рю0К100 90 А1 2040 1433 70,3 37,7 40,3
^70Рю0К100 90 А2 2870 2160 75,3 28,4 73,5
^40РшК200 70 А1 1740 1200 69,0 31,6 33,1
^40РшК200 70 А2 2457 1800 73,3 23,7 57,2
^40РшК200 80 А1 1970 1400 71,1 36,8 40,1
^40РшК200 80 А2 2853 2220 77,8 29,2 75,3
^40РшК200 90 А1 2093 1483 70,9 39,0 43,1
^40РшК200 90 А2 3090 2340 75,7 30,8 83,8
НСР05, т/га по фактору А 1,1
В 1,4
С 1,4
В свою очередь, переход на широкие (1,0 м) тоннельные укрытия позволяет с большей эффективностью реализовать потенциал продуктивности культуры при усиленном водном питании растений. Это хорошо видно из данных, приведенных в таблице 1. В вариантах с тоннельными укрытиями полуметровой ширины прибавка урожая при повышении порога предполив-ной влажности почвы с 70 до 80 % НВ составила 1,7-7,0 т/га или 6,1-21,1 %, а в вариантах с широкими (1,0 м) тоннельными укрытиями - 19,5-31,6 %.
Оросительная вода является главным средством регулирования баланса почвенной влаги при возделывании рассадных огурцов в НижнеВолжском регионе. Использование широких пленочных тоннелей для укрытия огурцов в ранневесенний период на 34,9-47,6 % увеличивало суммарное водопотребление рассадных огурцов. При этом повышение порога предполивной влажности почвы с 70 до 90 % НВ в хорошо удобренных вариантах увеличивало суммарное водопотребление рассадных огурцов еще на 25,8 %. Общий прирост суммарного водопотребления рассадных огурцов составил 1387 м /га или 81,4 %. В результате при формировании урожайности плодов огурца, близкой к планируемому уровню 50 т/га, что обеспечивалось при использовании широких (1,0 м) тоннельных укрытий и внесении минеральных удобрений дозой К100Р60К0 в сочетании с поддержанием порога предполивной влажности не ниже 70 % НВ, суммарное во-допотребление в среднем не превышало 2300 м /га. Формирование урожайности, близкой к планируемому уровню 70 т/га, обеспечивалось при использовании широких (1,0 м) тоннельных укрытий и внесении минеральных удобрений дозой К170Р100К100 в сочетании с поддержанием порога предполивной влажности не ниже 80 % НВ, суммарное водопотребление за вегетационный период, в среднем, составило не менее 2650 м /га воды. Наибольшая урожайность огурцов (на уровне 83,8 т/га) была получена на участках, где при использовании широких (1,0 м) тоннельных укрытий удобрения вносены дозой К240Р140К200, а влажность почвы в активном слое поддерживали не ниже 90 % НВ. Суммарное водопотребление огурцов при
3
этом достигло 3090 м /га.
Таким образом, повышение уровня продуктивности рассадных огурцов тесно связано с существенным ростом суммарного водопотребления, что требует безусловной интенсификации режима капельного орошения. За вегетационный период для поддержания предполивного уровня влажности почвы на уровне 80 % НВ при возделывании рассадных огурцов с укрытием в ранневесенний период широкими (1,0 м) пленочными тоннелями было необходимо проведение 8-14 капельных поливов по 180 м /га (таблица 2). Для поддержания предполивного уровня влажности почвы не ниже 90 % НВ при возделывании рассадных огурцов с укрытием в ранневесенний период широкими (1,0 м) пленочными тоннелями требуется проведение до 19-29 капельных поливов по 90 м /га. Установлено, что интенсивность орошения возрастает до 2 декады плодоношения и в этот период допустимо проведение ежедневных вегетационных поливов.
Опыты показали, что доля оросительной воды в приходной части во-добалансового уравнения для рассадных огурцов составляет в среднем 68,6-77,8 % (таблица 1). Обеспеченность внешних факторов, регулирование которых в опыте проводилось по утвержденной программе, изменяло долю участия оросительной воды в формировании баланса почвенной влаги не более, чем на 6,7 %. Установлено, что эти изменения объясняются влиянием преимущественно одного фактора - условий водообеспечения. На участках, где в течение вегетационного периода допускалось снижение влажности почвы перед поливом до 70 % НВ, доля участия оросительной воды в формировании баланса почвенной влаги не превышала 68,6-73,3 %. При поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы перед поливом не ниже 80 % НВ участие оросительной воды в формировании баланса почвенной влаги достигает уже 71,8-77,8 %. В равных условиях больше оросительной воды на регулирование баланса почвенной влаги затрачивалось в вариантах, где в ранневесенний период для укрытия огурцов использовали широкие (1,0 м) пленочные тоннели.
Таблица 2 - Число поливов, необходимое для поддержания заданных уровней предполивной влажности почвы (по данным полевого опыта 2010-2012 гг.)
Сочетание факторов По- Высадка Цветение - Плодоношение За вегета-
С В А ливная рассады - начало пло- I декада II декада III декада IV декада V декада ционный
норма, начало цве- доношения период
м3/га тения
min max min max min max min max min max min max min max min max
N100P60K0 70 %НВ А1 150 1 2 0 3 0 2 2 3 0 1 0 0 0 0 4 11
N100P60K0 70 % НВ А2 270 1 2 0 1 0 1 1 2 1 2 0 0 0 0 4 7
N100P60K0 80 % НВ А1 100 3 4 0 4 0 4 3 4 1 2 0 0 0 0 7 17
N100P60K0 80 % НВ А2 180 2 2 0 2 0 2 2 3 2 3 1 2 0 0 8 12
N100P60K0 90 % НВ А1 50 5 8 0 7 0 8 6 10 2 5 0 0 0 0 14 36
N100P60K0 90 % НВ А2 90 4 5 0 4 0 4 4 5 5 6 3 5 0 0 19 25
N170P100K100 70 %НВ А1 150 1 2 0 3 0 2 2 3 0 1 0 0 0 0 4 11
N170P100K100 70 % НВ А2 270 1 2 0 1 0 1 1 2 1 2 0 0 0 0 4 7
N170P100K100 80 % НВ А1 100 3 4 0 4 0 4 3 4 2 3 0 0 0 0 7 18
N170P100K100 80 % НВ А2 180 2 2 0 2 0 2 2 3 3 3 1 2 0 0 8 13
N170P100K100 90 % НВ А1 50 6 8 0 7 0 8 6 10 3 6 0 0 0 0 16 37
N170P100K100 90 % НВ А2 90 4 5 0 4 0 4 4 5 6 6 4 5 0 1 20 26
N240P140K200 70 %НВ А1 150 1 2 0 3 0 2 2 3 0 1 0 0 0 0 4 11
N240P140K200 70 % НВ А2 270 1 2 0 1 0 1 1 2 1 2 0 1 0 0 5 8
N240P140K200 80 % НВ А1 100 3 4 0 4 0 4 3 4 2 3 0 0 0 0 8 18
N240P140K200 80 % НВ А2 180 2 2 0 2 0 2 2 3 3 3 1 2 1 1 10 14
N240P140K200 90 % НВ А1 50 6 8 0 7 0 8 6 10 4 7 0 0 0 0 16 39
N240P140K200 90 % НВ А2 90 4 5 0 4 0 4 4 5 6 6 4 5 2 2 21 29
К
рэ У Л X
Е »
ж
у
43 X
рэ
и
Р
о о о к
О
я о ч о
я
43
о а\
и а>
сг> и
X о
43 рэ С
к к
ю о
г
ю о
ю
VO
За вегетационный период наибольшее количество оросительной воды (в среднем, 2340 м /га) расходовалось для поддержания постоянного уровня предполивной влажности почвы 90 % НВ на участках вариантов, где удобрения вносили наибольшей в опыте дозой К240Р140К200 и использовали пленочные тоннели шириной 1,0 м. Общая продолжительность работы системы капельного орошения для поддержания заданного режима во-дообеспечения составила в среднем 30,8 часов. Для поддержания порога предполивной влажности на уровне 80 % НВ на участках, где при использовании широких (1,0 м) тоннельных укрытий удобрения вносили дозой ^л0Р100К100, потребовалось в среднем 26,1 часов суммарной работы системы капельного орошения. Это позволило создать условия для формирования урожайности, близкой к 70 т/га. Для поддержания умеренного режима водообеспечения (70 % НВ) на участках, где удобрения вносили дозой К100Р60К0, было достаточно 21,3 часа суммарной работы системы капельного орошения. Однако урожайность огурцов даже при использовании широких (1,0 м) тоннельных укрытий не превышала 50 т/га.
Выводы. Использование широких (1,0 м) тоннельных укрытий способствует значительному повышению урожайности огурца (на 62,0-94,4 %) и водопотребления (на 34,9-47,6 %) при внесении одинаковых доз минеральных удобрений на планируемую урожайность и поддержании одинаковой предполивной влажности почвы. При усилении минерального и водного питания огурцов прибавка урожая в вариантах с широкими тоннельными укрытиями возрастает с 62 % при внесении удобрений дозой К100Р60К0 и поддержании умеренного режима водообеспечения (70 % НВ) до 94,4 % при внесении К240Р140К200 и поддержании предполивной влажности почвы не ниже 90 % НВ. Общий прирост суммарного водопотребления рассадных огурцов составил 1387 м /га или 81,4 %. Поддержание предпо-ливного порога влажности почвы не ниже 90 % НВ в широких (1,0 м) тоннельных укрытиях и внесение удобрений в дозе К240Р140К200 способствует
получению максимальной урожайности огурца, составляющей 83,8 т/га, при суммарном водопотреблении 3090 м /га. Однако планируемого уровня урожайности 90 т/га достигнуть не удалось.
Список использованных источников
1 Гайда, А. Капельное орошение в овощеводстве фермеров Кубани / А. Гайда // Техника и оборудование для села. - 2004. - № 2. - С. 29-30.
2 Литвинов, С. С. Научное обеспечение овощеводства России / С. С. Литвинов // Главный агроном. - 2005. - № 3. - С. 56-60.
3 Григоров, С. М. Оптимальное орошение рассадного огурца в пленочных укрытиях [Электронный ресурс] / С. М. Григоров, А.С. Орлов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. пе-риодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. - Электрон. журн. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2013. - № 3(11). - 11 с. - Режим доступа: http://www.rosniipm-sm.ru/archive?n=188&id=190.
4 Григоров, С. М. Потенциал продуктивности огурцов при возделывании в тоннельных укрытиях рассадным способом / С. М. Григоров, А. С. Орлов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - № 2. -С. 181-187.
5 Орлов, А. С. Капельное орошение огурцов при выращивании из рассады с использованием тоннельных укрытий на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья / А. С. Орлов // Вестник Прикаспия. - 2013. -№ 2. - С. 3-7.
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 Uni-
versity" (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
