Капельное орошение сахарной кукурузы в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья

Качественное повышение потенциального и эффективного плодородия земель является важнейшей задачей сельского хозяйства, решаемой посредством комплексного применения мелиоративных технологий. В засушливых условиях Нижнего Поволжья одним из наиболее эффективных мелиоративных приемов, позволяющих существенно повысить продуктивность сельскохозяйственных земель и устойчивость производства сельскохозяйственной продукции является орошение. Большое значение придается выбору экологически безопасных технологий и технических средств полива, к которым относится способ капельного орошения.

Сахарная кукуруза обладает уникальной питательной ценностью, вследствие чего высоко востребована на рынке. Это одна из наиболее рентабельных и перспективных культур, капельное орошение которой в природных условиях сухостепной зоны Нижнего Поволжья позволяет сформировать значительный резерв для увеличения производства початков и зерна. Научное обоснование и разработка технологии капельного орошения этой культуры позволит существенно расширить сферу применения капельных систем и обеспечит возможность получения высоких урожаев при стабильной эффективности производства.

Исследования по технологии капельного орошения сахарной кукурузы в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья до настоящего времени не проводились. В связи с этим необходимо решить вопросы влияния капельного орошения на основные показатели роста, развития и продуктивности посевов сахарной кукурузы, в зависимости от режима орошения и уровня минерального питания. Необходимо установить закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы посевами сахарной кукурузы при капельном орошении в различные по условиям увлажнения годы. Необходимость применения комплексного, единого подхода в методах получения опытного материала с качеством и в объемах, достаточных для четко формализованного обоснования практически значимых выводов, разработки общих схем и моделей возделывания сахарной кукурузы при капельном орошении является основным критерием актуальности проводимых исследований.

Цель исследований — обосновать параметры технологии капельного орошения и удобрения сахарной кукурузы, обеспечивающие наиболее рациональное сочетание расходования ресурсов и выхода стандартной продукции при планировании урожайности початков до 30 т/га.

В соответствии с поставленной целью программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• с учетом биологических особенностей сахарной кукурузы установить научно-обоснованные уровни продуктивности этой культуры и обосновать возможности их реализации;
• установить закономерности роста и развития сахарной кукурузы, формирования урожайности початков в зависимости от условий водного и минерального питания;
• установить динамику влажности активного слоя почвы в онтогенезе сахарной кукурузы в различные по условиям увлажнения годы с последующим обоснованием эксплуатационного режима орошения;
• оценить комплексное влияние орошения и удобрений, метеорологической среды региона исследований на формирование эвапотранспирации сахарной кукурузы;
• установить динамику и адаптировать методы прогнозирования водопотребления сахарной кукурузы в онтогенезе при капельном способе орошения;
• выявить экономически эффективные сочетания регулируемых факторов для формирования планируемых урожаев сахарной кукурузы;
• предложить обобщенные подходы и типизированные схемы в формировании и реализации технологии возделывания сахарной кукурузы при капельном орошении.
  

Объект исследований — посевы сахарной кукурузы на орошаемых землях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья.

Предмет исследований — элементы технологии орошения и удобрения сахарной кукурузы с использованием систем капельного орошения.

Впервые в регионе исследований получен экспериментальный материал и установлены закономерности формирования агроэкологических условий выращивания, расходования водных ресурсов, удобрений, продукционного процесса сахарной кукурузы при возделывании с использованием систем капельного орошения. Разработаны методические подходы и предложены технологические решения в области создания оптимальных условий водного и минерального питания растений сахарной кукурузы в зависимости от ресурсообеспеченности производства при разных уровнях планируемой урожайности.

Основные положения:

• комплексная оценка и оптимизация регулируемых урожаеобразующих факторов сахарной кукурузы, обеспечивающих формирование 15-25 тонн выполненных початков с гектара;
• оценка закономерностей водопотребления, динамики влажности почвы и режима капельного орошения сахарной кукурузы в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья;
• элементы технологии орошения и удобрения сахарной кукурузы с использованием систем капельного полива.
  

Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате многолетних полевых опытов, выполненных с применением апробированных современных методик и стандартных методов математического анализа, а также положительными результатами производственной апробации.

Практическая значимость работы определяется разработкой и практической реализацией на орошаемых светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья элементов технологии возделывания сахарной кукурузы с использованием систем капельного орошения, способствующих ресурсосбережению и обеспечивающих высокую стабильную рентабельность производства.

Разработаны рекомендации возделывания сахарной кукурузы с учетом ее биологических особенностей, агроклиматических ресурсов региона и специфики функционирования систем капельного орошения, которые могут быть использованы как проектными, так и производственными организациями.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в КФХ «Садко» Дубовского района Волгоградской области. Возделывание сахарной кукурузы с использованием систем капельного орошения при применении разработанных элементов технологии капельного полива и удобрения позволило сформировать производственные посевы продуктивностью 26,2 т/га початков при рентабельности производства 230%.

ВЫВОДЫ

1. В сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья капельное орошение позволяет формировать эффективное производство сахарной кукурузы при формировании до 30 т/га початков с высоким потребительским качеством.
2. Обеспечение планируемой урожайности 15 т/га початков сахарной кукурузы связано с необходимостью формирования посевом 32,4-33,4 тыс. 22 м /га максимальной площади листьев, 1318-1395 тыс. м дней/га фотосинтетического потенциала, 6,8-6,9 г/м в сут. продуктивности фотосинтеза, 9,079,72 т/га сухого вещества. Урожайность 25 т/га початков сахарной кукурузы и выше обеспечивается при формировании 41,2-43,0 тыс. м²/га максимальной площади листьев, 1680-20,31 тыс. м дней/га фотосинтетического потенциала, 7,4-7,8 г/м в сут. продуктивности фотосинтеза, 12,51-15,85 т/га сухого вещества.
3. Наибольшая продуктивность сахарной кукурузы, 27,1- 31,7 т/га, при капельном орошении обеспечивается поддержанием постоянного предполивного порога влажности почвы 80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений. Планируемая урожайность 25 т/га початков сахарной кукурузы обеспечивается при поддержании дифференцированного, 70-80 % НВ, или постоянного, 80 % НВ, порогов предполивной влажности почвы в сочетании с внесением минеральных удобрений. Планируемая урожайность 15 т/га початков сахарной кукурузы обеспечивается при поддержании дифференцированного, 70-80 % НВ, порога предполивной влажности почвы в сочетании с внесением минеральных удобрений или постоянного предполивного уровня 80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений. 
4. Зерно сахарной кукурузы с оптимизированным по вкусовым свойствам химическим составом формируется при повышенном фоне минерального питания (внесение минеральных удобрений)  в сочетании с умеренным (70-70 % НВ или 70-80 % НВ) уровнем водообеспечения.
5. Наибольшая масса початка, 306 г, и наилучшие товарные свойства продукции формируются при поддержании постоянного предполивного уровня 80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой N190P100K150. При поддержании дифференцированного, 70-80 % НВ, порога предполивной влажности почвы в сочетании с внесением минеральных удобрений масса початка снижается до 239-256 г.
6. Поддержание постоянного, 80 % НВ, порога предполивной влажности почвы в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой N190P100K150 требует наибольших материальных вложений в производство, соответствующих в денежном эквиваленте 159804 руб./га. При поддержании дифференцированного предполивного уровня, 70-80 % НВ, на том же фоне минерального питания материальные затраты на производство сокращаются до 152784 руб./га. Сочетание дифференцированного, 70-80 % НВ, предполивного уровня с внесением удобрений дозой N110P60K30 обеспечивается при расходовании 143208 руб./га.
7. Наибольшая внутренняя норма доходности потенциальных проектов возделывания сахарной кукурузы, 399,3 %, с использованием систем капельного орошения обеспечивается при поддержании предполивного уровня 80 % НВ и внесении N190P100K150. Поддержание дифференцированного, 70-80 % НВ, порога предполивной влажности почвы в сочетании с внесением N190P100K150 обеспечивает внутреннюю норму доходности проектов 305,7 %, в сочетании с внесением NnoP6oK30 314,8 %, в сочетании с внесением N40P10K0-273,5 %. о
8. Наиболее эффективно, 118-125 м /га на формирование урожая сахарной кукурузы вода расходуется при поддержании предполивного уровня 80 % НВ в период «выметывание метелки — молочная спелость зерна» или в течение вегетационного периода в сочетании с внесением минеральных удобрений N110-19C)P60-100K30-150
9. Суммарный расход воды посевами сахарной кукурузы при сочетании факторов, обеспечивающих формирование урожайности 15 т/га початков, составляет 2790-2880 м³/га. При сочетании факторов, обеспечивающих формирование урожайности сахарной кукурузы 25 т/га початков, суммарное водопотребление возрастает до 3000-3240 м /га. Наибольшее количество воды, 3470 м /га, посевами кукурузы потребляется при поддержании постоянного предполивного уровня влажности почвы 80 % НВ в сочетании с внесением минеральных удобрений дозой N190P100K150.
10. Для поддержания постоянного порога предполивной влажности почвы 80 % НВ, обеспечивающего наибольшую продуктивность кукурузы, требуется провести 12-19 поливов по 90 м /га в период «посев —  выметывание метелки» и 3-7 поливов по 160 м /га в период в «выметывание метелки — молочная спелость зерна». Поддержание дифференцированного предполивного уровня 70-80 % НВ связано с необходимостью проведения 5-9 поливов по 160 м /га в период «посев — выметывание метелки» и 3-6 поливов той же нормой в период «выметывание метелки — молочная спелость зерна».
11. Среднесуточный расход воды посевами сахарной кукурузы при поддержании дифференцированного предполивного уровня (70-80 % НВ) изменяется в пределах 31,2-34,8 м³/га, при поддержании постоянного уровня 80 % НВ) — от 32,9 до 36,6 м /га. Изменение среднесуточного водопотребления в течение вегетационного периода характеризуется многовершинной кривой, что наиболее сильно коррелирует с поступлением метеорологических ресурсов.
12. Исследованиями определены значения биоклиматических коэффициентов испарения воды дифференцированно для условий, обеспечивающих планируемые уровни урожайности кукурузы 15-30 т/га початков. Предложены математические модели расчета биоклиматических коэффициентов сахарной кукурузы в течение вегетационного периода класса регрессии. Корреляционные отношения полученных зависимостей 0,92-0,96.
    

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

• Для получения до 30 т/га початков сахарной кукурузы при обеспечении наилучших товарных свойств продукции, максимальной прибыли и рациональном расходовании водных ресурсов при капельном орошении следует поддерживать постоянный уровень предполивной влажности почвы 80 % НВ в сочетании с внесением удобрений дозой N190P100K150, что обеспечивается при проведении 15-26 капельных поливов нормами 90-160 м /га.
• Получение продукции с химическим составом зерна, обеспечивающим наилучшие вкусовые качества сахарной кукурузы, связано с необходимостью снижения уровня водообеспечения. При этом для рационального расходования водных ресурсов и получения наибольшей экономической прибыли следует порог предполивной влажности снижать до 70 % НВ в период «посев — выметывание метелки», а дозу внесения минеральных удобрений сокращать.