Спосіб оптимізації витрат води при виробництві зерна в короткоротаційній сівозміні на зрошенні

Реферат: Спосіб оптимізації витрат води при виробництві зерна в короткоротаційній сівозміні на зрошенні включає застосування загальноприйнятого режиму зрошення при класичній технології вирощування сільськогосподарських культур на півдні України. Поливи проводять по типу ґрунтозахисного режиму зрошення за схемою для кукурудзи на зерно 80-80-80 % НВ і сої 60-8060 % НВ в 0,5 метровому шарі ґрунту. Схема для пшениці озимої -70-70-70 % НВ в 0,3 метровому шарі ґрунту, що передбачає проведення поливів невеликими нормами (250-300 3 м /га) в критичний період. UA 115727 U (12) UA 115727 U UA 115727 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, до технології вирощування сільськогосподарських культур. Відомим аналогом є спосіб оптимізації водних ресурсів при виробництві зерна сільськогосподарських культур в короткоротаційній сівозміні передбачає застосування загальноприйнятого режиму зрошення при класичній технології вирощування сільськогосподарських культур на півдні України. [Патент № 53601 "Спосіб вирощування пшениці озимої на зрошуваних землях, 11.10.2010 p.; Методичні рекомендації по технології виробництва сої на зрошуваних землях України. - 2007 р. - C. 14; Методичні рекомендації з технології вирощування кукурудзи в умовах зрошення південного Степу України. - 2006 p. С.13]. Недоліком аналога є те, що оптимальний режим зрошення найбільш енергозатратний та не завжди може застосовуватися у невеликих господарствах з обмеженими фінансовоекономічними ресурсами, а також в короткоротаційних сівозмінах з насиченням вологолюбними культурами. В основу корисної моделі поставлена здача теоретичне обґрунтування та визначення особливостей водного режиму темно-каштанового ґрунту, сумарного водоспоживання та інтенсивності продукційних процесів сільськогосподарських культур під впливом різних моделей зрошення для одержання високих та стабільних врожаїв при найменших затратах на одиницю продукції. Поставлена задача вирішується тим, що поливи проводять по типу ґрунтозахисного режиму зрошення за схемою: для кукурудзи на зерно - 80-80-80 % НВ і сої 60-80-60 % НВ в 0,5 м шарі ґрунту; пшениці озимої - 70-70-70 % НВ в 0,3 м шарі ґрунту, що передбачає призначення 3 поливів невеликими нормами (250-300 м /га) в критичний період. Спосіб розроблений і експериментально проведений у відділі зрошуваного землеробства Інституту зрошуваного землеробства НААН протягом 2013-2015 років. Агротехніка в дослідах була загальноприйнятою для даних культур, окрім факторів, що 2 вивчалися. Повторність в досліді 4-разова, площа посівної ділянки - 450 м , облікової для 2 культур звичайного і широкорядного способу сівби - 50 м . Схема досліду Культура Соя Кукурудза на зерно Пшениця озима Загальноприйнятий 70-70-70* 70-70-70** 70-70-70*** Режими зрошення Водозберігаючий Ґрунтозахисний 60-70-60* 60-80-60* 70-80-70** 60-80-80** 80-80-80*** 70-70-70*** 0,3 м шар ґрунту Періоди росту та розвитку рослин: 1) соя* I - сходи-бутонізація II - бутонізація-цвітіння-налив бобів (критичний період) III - налив бобів-початок побуріння середнього ярусу, 2) кукурудза на зерно** I - сходи -9-10 листків II-9-10 листків-формування зерна III - формування зерна-воскова стиглість зерна, 3) пшениця озима *** I - відновлення вегетації-трубкування II - трубкування-налив зерна III - налив зерна-молочна стиглість зерна. 30 35 Об'єктом вивчення був темно-каштановий середньо-суглинковий ґрунт з глибиною гумусного горизонту 30-40 см, вмістом гумусу в орному шарі 2,3 %, загального азоту - 0,17 %, валового фосфору - 0,09 %, рН водної витяжки - 6,8-7,3 одиниць. Показники щільності складення ґрунту мають вплив на швидкість вбирання і фільтрації води, що забезпечує накопичення вологи в осінньо-зимовий період та раціональне її використання рослинами протягом вегетації. Оптимальна щільність складення для більшості 3 сільськогосподарських культур становить 1,1-1,3 г/см . Підтримувати щільність складення орного шару на рівні, що відповідає біологічним вимогам культур, які входять до складу сівозмін 1 UA 115727 U 5 можна, головним чином, за рахунок застосовування відповідних типів зрошення, способів і глибини обробітку ґрунту. З метою оцінки впливу різних схем поливу пшениці озимої, сої та кукурудзи на зерно на змінення водно-фізичних властивостей ґрунту встановлено, що щільність складення 0-40 см шару ґрунту на початку вегетації при застосовуванні полицевого різноглибинного розпушування 3 склала 1,28 г/см (табл. 1). Аналізуючи матеріали щодо ущільнення ґрунту наприкінці вегетації можна зробити висновок про те, що найменше цей процес проходить при ґрунтозахисному (1,29 3 2 г/см ), а найбільше (1,32 г/см ) при загальновизнаному режимі зрошення. Таблиця 1 Водно-фізичні властивості у 0-40 см шарі ґрунту, середнє за роки досліджень Щільність складення, г/см Режим зрошення Початок Кінець вегетації вегетації Загальновизнаний 1,28 1,32 Водозберігаючий 1,28 1,30 Ґрунтозахисний 1,28 1,29 3 Пористість, % Початок Кінець вегетації вегетації 51,0 49,6 51,0 50,3 51,0 50,6 Водопроникність, мм/хв Початок Кінець вегетації вегетації 3,5 2,7 3,5 2,8 3,5 2,9 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В прямій залежності від щільності складення орного шару знаходиться його пористість. Внаслідок зниження пористості менш 50 % зменшується біологічна активність ґрунту, його фільтрація та спостерігається слабкий розвиток кореневої системи. Оптимальні параметри загальної пористості для сільськогосподарських культур знаходяться в межах 50-54 % від загального об'єму. Результати експериментальних досліджень з вивчення загальної пористості в шарах орного горизонту свідчать про зниження цього показника протягом вегетації на 1,4, 0,7 та 0,4 % відповідно при застосуванні загальновизнаного, водозберігаючого та ґрунтозахисного режимів зрошення. Однією з найбільш важливих водно-фізичних властивостей ґрунту, пов'язаних зі щільністю складення та пористістю є здатність ґрунту вбирати та фільтрувати через себе воду, яка подається в поле при вегетаційних поливах і надходить з атмосферними опадами. Так в період сходів водопроникність була на рівні 3,5 мм/хв. Ущільнення ґрунту та зниження загальної пористості в кінці вегетації сільськогосподарських культур сприяло зниженню водопроникності. Простежується чітка залежність цього показника від величини поливних норм та кількості проведення поливів, тобто від різних типів режимів зрошення. Найбільше зниження водопроникності (на 0,8 мм/хв) відмічено при загальновизнаному режимі зрошення, якому відповідала максимальна кількість поливів та зрошувальна норма. Змінення умов вологозабезпечення (водозберігаючий режим зрошення) покращило водопроникність на 0,1 мм/хв відносно загальновизнаного режиму зрошення. Слід відзначити позитивний вплив 3 ґрунтозахисного режиму зрошення на цей показник. Поливні норми 250-300 м /га менше ущільнюють ґрунт і тому швидкість поглинання води збільшується при цьому режимі на 0,2 мм/хв порівняно із загальновизнаним режимом зрошення. У середньому по сівозміні, для підтримання вологості ґрунту на рівні 70 % НВ в 0,5 м шарі ґрунту (загальновизнаний режим зрошення) було проведено 5,5 зрошувальною нормою 2730 3 м /га. Базування водозберігаючих режимів зрошення при таких технологічних заходах як зниження передполивного порогу вологості ґрунту в окремі некритичні фази розвитку культур сівозміни не змінило кількості поливів, але зменшило зрошувальну норму на 14 % на 1 га сівозмінної площі в середньому за роки досліджень. Ґрунтозахисні режими зрошення сільськогосподарських культур сівозміни передбачають зменшення розрахункового шару ґрунту або підвищення передполивного порогу вологості ґрунту в критичні періоди до 80 % НВ, що дозволяє проведення поливів невеликими поливними 3 нормами (250-300 м /га), які направлені на мінімізацію техногенного впливу на родючість ґрунтів. Ці заходи до призначення поливів (на пшениці озимій, сої та кукурудзі на зерно) збільшили 3 кількість поливів до 7,3, але зменшили зрошувальну норму на 280 м /га відносно до загальновизнаного режиму зрошення. Сумарне водоспоживання у досліджуваній сівозміні знаходиться в прямо-пропорційній 3 залежності від величини зрошувальної норми. Свого максимуму (5090 м /га) воно досягло при 2 UA 115727 U загальновизнаному режимі зрошення. Майже однакові значення цього показника водного режиму ґрунту відмічені у модулях ґрунтозахисного та водозберігаючого режимів зрошення (табл. 2). Таблиця 2 Баланс сумарного водоспоживання сівозміни у 0-100 см шарі ґрунту за різних режимів зрошення та коефіцієнт водоспоживання Складові балансу Сумарне Режим зрошення водоспоживання, Ґрунтова волога Опади 3 3 3 з м /га м /га % м /га % Загальновизнаний 5090 853 17 1504 29 Водозберігаючий 4657 804 17 1504 32 Ґрунтозахисний 4750 772 16 1504 32 Коефіцієнт Поливи водоспоживання 3 м /га % 2730 54 727 2350 51 740 2475 52 715 5 10 15 20 В середньому на 1 гектар сівозмінної площі потреба у воді в варіанті із загальновизнаним режимом зрошення забезпечується на 17 % за рахунок продуктивних запасів, на 29 % за рахунок опадів та на 54 % за рахунок поливів. При водозберігаючому та ґрунтозахисному режимах зрошення збільшується кількість використаної вологи з опадів (до 32 %), але знижується ефективність поливів до 51-52 %. Наскільки продуктивно рослини витрачають вологу на формування одиниці врожаю вказує коефіцієнт сумарного водоспоживання. В середньому за роки досліджень більш раціональне використання вологи для створення 3 однієї тонни врожаю (715 м /т) спостерігається при поливах за схемами ґрунтозахисного режиму зрошення. Погіршення умов вологопостачання в некритичні періоди росту та розвитку рослин (водозберігаючий режим зрошення) призвели до зниження врожаю і тим самим для росту цього 3 показника до 740 м /т. При оптимальному зрошенні (загальновизнаний режим зрошення) 3 коефіцієнт водоспоживання складав 727 м /т. Показники продуктивності - найважливіший критерій оцінки сівозміни. Урожайність кукурудзи на зерно в залежності від років проведення досліджень та режиму зрошення коливалась від 13,3 до 15,2 т/га, сої - від 2,97 до 3,61т/га та пшениці озимої від 6.03 до 7,65 т/га (табл. 3). Таблиця З Показники продуктивності сівозміни в середньому на 1 га сівозмінної площі Окупність Вихід кормових Вихід зернових Прибуток, Рентабельність, поливної води, одиниць, т/га одиниць, т/га грн./га % 3 кг/м Загальновизнаний 12,10 10,62 14593 143,4 3,22 Водозберігаючий 11,29 9,88 13068 134,0 3,44 Ґрунтозахисний 11,93 10,43 14252 144,1 3,49 Режим зрошення 25 30 35 Аналізуючи дані щодо кормової цінності ланки сівозмін встановлено, що найбільшим цей показник був при загальновизнаному режимі зрошення і складав 12,1 т/га (табл. 3). Призначення поливів при водозбереженні знизило вихід кормових одиниць до 11,29 т/га, а при ґрунтозахисному режимі зрошення спостерігається незначне (на 0,17 т/га) зниження цього показника в порівнянні з оптимальним зрошенням. В такій же закономірності і вихід зернових одиниць в сівозміні. Слід відзначити безперечну перевагу ґрунтозахисного режиму зрошення за рівнем рентабельності виробництва зерна, який сягнув позначки 144,1 %. Найвищим при цьому типі зрошення був і показник окупності поливної води, який (у середньому по фактору А), перевищував водозберігаючий та загальновизнаний режими зрошення на 2,0-8,4 % відповідно. Таким чином, для отримання рентабельності виробництва зерна на рівні 144 %, з окупністю 3 3 поливної води 3,49 кг/м з найменшим ущільненням ґрунту (1,32 г/см ) на зрошувальних землях необхідно застосовувати ґрунтозахисний режим зрошення за схемами: для кукурудзи на зерно 80-80-80 % НВ і сої 60-80-60 % НВ в 0,5 метровому шарі ґрунту; пшениці озимої - 70-70-70 % НВ 3 UA 115727 U в 0,3 метровому шарі ґрунту, що передбачає проведення поливів невеликими нормами (250-300 3 м /га) в критичний період росту і розвитку рослин. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб оптимізації витрат води при виробництві зерна в короткоротаційній сівозміні на зрошенні, що включає застосування загальноприйнятого режиму зрошення при класичній технології вирощування сільськогосподарських культур на півдні України, який відрізняється тим, що поливи проводять по типу ґрунтозахисного режиму зрошення за схемою для кукурудзи на зерно 80-80-80 % НВ і сої 60-80-60 % НВ в 0,5 метровому шарі ґрунту; пшениці озимої -70-70-70 % НВ в 0,3 метровому шарі ґрунту, що передбачає проведення поливів невеликими нормами (250-300 3 м /га) в критичний період. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4