Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.02, доктор сельскохозяйственных наук Кузнецов, Юрий Владимирович

• Кузнецов, Юрий Владимирович
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Кузнецов, Юрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОМАТОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1 Биологические особенности и отношение к условиям внешней среды.

1.2 Водный режим почвы и продуктивность томатов.

1.3 Продуктивность томатов при различных дозах внесения удобрений в условиях орошения.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОСБЕРЕ-ГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

2.1 Анализ влияния орошения на мелиорируемые земли.

2.2 Поверхностные способы полива.

2.3 Дождевание.

2.4 Капельное орошение.

2.5 Обоснование направления исследований.

3 УСЛОВИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Схема опытов и методология исследований.

3.2 Агроклиматические условия места проведения исследований.

3.3 Водно-физические и агрохимические свойства почв опытных участков.

3.4 Агротехника томатов.

3.5 Согласование режима орошения и элементов техники полива по затопляемым бороздам.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОСБЕРЕГАЮ-ЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОЛИВА.

4.1 Характеристика поливных режимов для поддержания различных уровней влажности почвы.

4.2 Структура суммарного водопотребления и урожайность томатов при различных способах полива.

4.3 Динамика и численное значение среднесуточного водопотребления по вариантам исследований.

4.4 Влияние уровня урожайности томатов на продуктивность использования влаги и затраты оросительной воды.

4.5 Связь суммарного водопотребления томатов с метеорологическими показателями, прогноз водопотребления.

5 ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ТОМАТОВ.

5.1 Влияние водного режима почвы и удобрений на продолжительность периода вегетации томатов при различных способах полива.

5.2 Динамика роста и развития растений.

5.3 Фотосинтетическая деятельность растений томатов.

5.4 Динамика накопления корневой массы.

6 ВЛИЯНИЕ ИЗУЧАЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ УРОЖАЕОБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПЛОДОВ' ТОМАТОВ.

6.1 Продуктивность плодов в зависимости от водного режима почвы в сочетании с удобрениями при различных способах полива.

6.2 Потребление и вынос элементов минерального питания растениями томата.

6.3 Влияние орошения и удобрений на качество плодов томата.

6.4 Сочетание управляемых факторов роста и развития для получения запланированных уровней урожайности.

7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭНЕРГЕТИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЧЕТАНИЙ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ И РАСЧЕТНЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.

7.1 Экологическая оценка режимов орошения.

7.2 Энергетическая и экономическая эффективность водосберегающих технологий орошения томатов.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-экспериментальное обоснование водосберегающих технологий орошения томатов в Нижнем Поволжье»

Актуальность исследований. Достаточное и стабильное производство продукции сельского хозяйства считается одним из основных показателей эффективности функционирования агропромышленного комплекса и продовольственной безопасности страны. Орошаемые земли всегда вносили существенный вклад в укрепление и стабилизацию экономики агропромышленного комплекса страны. В докризисный период с них получали весь объем производимого риса, около 80% овощей, 30% зерна кукурузы, четвертую часть кормов для животноводства. Однако за период с 1990 по 2003 год площадь орошаемых земель в стране снизилась с 6,16 млн. до 4,68 млн. га, а их продуктивность почти на 50%. Среднегодовые показатели объемов производства продукции овощеводства на орошаемых землях оказались на уровне семидесятых годов.

Одновременно с уменьшением общего количества орошаемых земель наблюдается сокращение поливной техники. В настоящее время осталось около 25 тыс. дождевальных машин, в том числе более 20 тыс. уже отслуживших свой нормативный срок. Погодные условия засушливых лет приводят к резкому сокращению валовых сборов зерна, овощей, кормов и технических культур, тем самым, показывая, что в новых экономических условиях в России орошению в сочетании с многообразием комплексных мелиораций принадлежит ведущая роль в устойчивом производстве сельскохозяйственной продукции. В связи с этим проблема разработки научных основ высокоэффективного экологически рационального использования существующих и развития новых орошаемых земель в Российской Федерации на базе освоения ресурсосберегающих и эколого-экономически обоснованных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и овощных, позволяющих повысить продуктивность орошаемого гектара, остается одной из приоритетных.

Современный объем производства овощей не удовлетворяет растущих потребностей населения страны. По научно-обоснованным нормам питания на душу населения должно приходиться 150-160 кг овощей, а потребление в настоящее время составляет около 70 кг. Обнадеживающий рост производства овощей в 1986-1990 гг. сменился ощутимым спадом.

Возникновение и развитие новых форм собственности, в том числе и на землю, переход к, рыночной экономике вызывают объективную необходимость в разработке и совершенствовании научного обеспечения, в первую очередь стратегии развития овощеводства в стране, внедрение в практику сельскохозяйственного производства водосберегающих, почвозащитных, экологически безопасных технологий орошения. Необходимость решения этой проблемы определила направленность наших исследований по разработке вопросов технологии возделывания томатов при дождевании, поверхностном и капельном орошении в засушливых условиях Нижнего Поволжья.

Актуальность исследований подтверждается участием автора диссертации в выполнении государственных научно-технических программ РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство»: «Разработать и внедрить системы орошаемого земледелия с программированным выращиванием высоких урожаев сельскохозяйственных культур на индустриальной основе»; «Разработать высокоэффективные экологически безопасные системы орошаемого земледелия, обеспечивающие программированное выращивание сельскохозяйственных культур при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия в различных природно-экономических зонах страны».

Цель исследований сводилась к научному обоснованию ресурсосберегающих, экономически обоснованных и экологически безопасных технологий орошения адаптированных к условиям Нижнего Поволжья, обеспечивающих эффективное использование ресурсов и повышение продуктивности томатов.

Задачи исследований: - анализ литературных источников по технологиям орошения и возделывания томатов, определение основных направлений научно-технического прогресса, связанного с повышением продуктивности этой культуры и совершенствованием технологий орошения;

- дать сравнительную оценку способам орошения томатов дождеванием, поверхностным и капельным и обосновать технические средства для их применения;

- обосновать«ресурсосберегающие поливные режимы* с учётом особенностей способа орошения, установить закономерности изменения продуктивности томатов и водообеспеченности;

- установить особенности формирования- водного' режима почвы, при разных способах орошения и динамику водопотребления томатов;

- дать оценку влияния режима орошения и уровня минерального питания при разных способах полива на основные физиологические показатели и продуктивность томатов;

- определить численные значения биоклиматических коэффициентов испарения по межфазным периодам, декадам и в среднем за период вегетации томатов;

- провести экологическое и экономическое обоснование, дать энергетическую оценку технологии полива при разных способах орошения томатов на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья.

Научная новизна результатов исследований состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении эффективности возделывания томатов в Нижнем Поволжье при разных способах орошения. С учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей растений определены новые подходы к обоснованию поливного режима при дождевании, поверхностном и капельном орошении. Изучено влияние способов орошения на физиологические показатели томатов в зависимости от водного режима почвы и обеспечивающего его режима поливов, уровня минерального питания. Определены закономерности водопотребления и установлены связи между продуктивностью и влагообеспеченностью,, получены биоклиматические коэффициенты испарения и рассчитаны нормы водопотребности томатов в годы с различным дефицитом водного баланса. На основе учёта тепловых ресурсов в различных зонах региона исследований по сумме активных температур обоснованы сроки посева семян, высадки рассады в грунт и сроки созревания томатов. Новизна принятых направлений и полученных результатов исследований подтверждена патентами на изобретения Российской Федерации №№ 2192720, 2215404, 2218690, 2223634, 2222936, 2223635, 2246206, 2246207, 22462208.

Практическая ценность> работы. Установленные закономерности и тенденции формирования элементов технологических процессов возделывания томатов при разных способах орошения позволяют обеспечить снижение затрат и обосновать принятие решений для получения высоких гарантированных урожаев при рациональном использовании природных и трудовых ресурсов.

Реализация результатов исследований осуществлялась:

- производственной проверкой ресурсосберегающих технологий орошения овощных культур в СПК «Светлоярское», КСП «Ахтубинское», фермерском хозяйстве «Садко», КСП «Заканальное», КСП «Суровикинское» Волгоградской области, на опытно-производственном участке ВНИИГиМ в Быковском районе Волгоградской области;

- использованием результатов исследований при разработке проекта реконструкции участка орошения в фермерском хозяйстве «Садко», проектировании и строительстве экспериментального участка капельного орошения в Ду-бовском районе Волгоградской, области, реконструкции орошаемого участка в СПК «Светлоярское» при переводе орошения овощных культур с дождевания на полив по бороздам;

- использованием Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области и Управлением «Волгоградоблвод-хоз» при разработке целевой программы развития мелиорации Волгоградской области на 2001-2005 годы;

- публикацией статей, информационных листков, рекомендаций, выступлениями на конференциях, семинарах, научно-производственных совещаниях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка состояния и эффективности применения различных способов орошения овощных культур и, в частности томатов, в Нижнем Поволжье, послуживших основой для выбора направления исследований.

2. Обоснование водосберегающих и почвозащитных технологий и режимов орошения^ томатов при разных способах распределения поливной воды в условиях Нижнего Поволжья, обеспечивающих повышение продуктивности этой культуры, эффективность использования орошаемых земель, экономию оросительной воды, сохранение почвенного плодородия.

3. Закономерности формирования урожая и водопотребления томатов в годы различной влагообеспеченности, информационное обеспечение программ управления орошением овощного поля.

4. Экономическое и экологическое обоснование, энергетическая оценка выращивания томатов при дождевании, поверхностном и капельном орошении.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом анализа и обобщения многолетних исследований, которые проводились лично автором в опытно-производственных условиях на орошаемых участках Городищенской, Светлоярской, Среднеахтубинской, Кисловской ОС, в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области.

Автор принимал непосредственное участие в теоретическом обосновании выбранного направления и методов исследований; методологическом обеспечении экспериментов; закладке и проведении полевых опытов, обобщении результатов экспериментов и разработке научно-обоснованных рекомендаций, реализации результатов исследований при разработке и внедрении проектов реконструкции орошаемых участков для полива овощных культур разными способами. Общая доля автора в выполнении исследований, положенных в основу написания диссертации и результатов, выносимых на защиту, составляет 80%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах: ежегодные конференции ВГСХА профессорско-преподавательского состава (1990-2009); научные конференции молодых ученых и специалистов ВГСХА (1989-2000 гг.); Всесоюзная научно-техническая конференция «Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве», Новочеркасск, НИМИ (1990); «Автоматизированные системы управления факторами роста растений», Волгоград, ВНИИОЗ (1990); «Экологические основы орошаемого земледелия», Москва, ВНИИГиМ (1992); «Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель», Новочеркасск, ЮжНИИГиМ (1995); «Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем», Новочеркасск, ЮжНИИГиМ (1996); «Экология здоровье и природопользование», Саратов, Саратовская ГСХА (1997); «Современные проблемы повышения продуктивности и охраны аридных ландшафтов», Соленое Займище, ПНИИАЗ (1998); «Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России», Волгоград, ВНИАЛМИ (1998); научные совещания по комплексным проблемам мелиорации, Волгоград, ВНИИОЗ (1993, 1994); «Вековой опыт и перспективы агролесомелиорации аридных ландшафтов на юге Российской Федерации», Нефтекумск, ВНИАЛМИ (2000); «Почва, жизнь, благосостояние», Пенза, НТО (2000); «Строительство и природообустройство на рубеже тысячелетия», Благовещенск, ДальГАУ (2000); «Природообустройство сельскохозяйственных территорий», Москва, МГУП (2001); «Экологические проблемы мелиорации», Москва, МГУП (2002); «Научные и практические основы сохранения плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии», Белгород, БелНИИСХ (2004); «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии», Коломна, ФГНУ ВНИИ «Радуга» (2004); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ», Волгоград, ВНИАЛМИ (2008); «Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки», Махачкала, Дагестанская ГСХА (2010).