Спосіб оптимізації водного режиму ґрунту в насіннєвих сівозмінах з короткою ротацією

Реферат: Спосіб оптимізації водного режиму ґрунту в насіннєвих сівозмінах з короткою ротацією включає різні способи поливу для сільськогосподарських культур. За біологічно оптимального режиму зрошення поливи призначали при вологості ґрунту на рівні 70 % НВ у шарі 0,5 м, за ґрунтозахисного режиму передполивний поріг складав 70 % НВ у шарі 0,3 м, а за водозберігаючого - поливи призначали лише у критичні фази розвитку рослин. UA 82807 U (54) СПОСІБ ОПТИМІЗАЦІЇ ВОДНОГО РЕЖИМУ ҐРУНТУ В НАСІННЄВИХ СІВОЗМІНАХ З КОРОТКОЮ РОТАЦІЄЮ UA 82807 U UA 82807 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, до технології вирощування сільськогосподарських культур. У сучасній практиці зрошуваного землеробства застосовуються три основних види режимів зрошення: біологічно оптимальний - оптимальний протягом усього зрошувального сезону; водозберігаючий - вологість ґрунту знижується на 5-10 % від нижнього оптимального рівня у некритичні фази розвитку с.-г. культур; ґрунтозахисний - вологість ґрунту знижується на 10-20 % від оптимального рівня у некритичні фази розвитку с.-г. культур, поливні норми подаються порційно [Управління еколого-безпечними, водозберігаючими та економічно обґрунтованими режимами зрошення у різних еколого-агромеліоративних умовах Південного Степу України / За наук. ред. член-кор. НААНУ, д.т.н., Сташука В.А. - Херсон: Грінь Д.С., 2011. - 172 с]. Недоліком водозберігаючого та ґрунтозахисного режимів зрошення є свідоме невелике зниження врожайності культури за рахунок економії поливної води. Стосовно оптимального режиму зрошення сільськогосподарських культур, то він є найбільш енергозатратним та не завжди може застосовуватися у невеликих господарствах з обмеженими фінансовоекономічними ресурсами. В основу корисної моделі поставлено задачу теоретичного обґрунтування та визначення особливостей водного режиму темно-каштанового ґрунту, сумарного водоспоживання й середньодобового випаровування, інтенсивності продуційних процесів сільськогосподарських культур в короткоротаційній насіннєвій сівозміні під впливом різних моделей режимів зрошення та фону мінерального живлення. Поставлена задача вирішується тим, що за біологічно оптимального режиму зрошення поливи призначали при вологості ґрунту на рівні 70 % НВ у шарі 0,5 м; за ґрунтозахисного режиму передполивний поріг складав 70 % НВ у шарі 0,3 м, а за водозберігаючого - поливи призначали лише у критичні фази розвитку рослин. Дослідження проведені в лабораторії зрошення Інституту зрошуваного землеробства НААН в 2008-2011 pp. Агротехніка в дослідах була загальноприйнятою для даних культур окрім факторів, що вивчалися. Роки проведення досліджень за дефіцитом природної вологозабезпеченості дуже різнилися, що впливало на показники сумарного та середньодобового випаровування, а також на продуктивність рослин у сівозміні (табл. 1). Таблиця 1 Характеристика років досліджень за показниками природного вологозабезпечення Культура соя пшениця озима кукурудза 35 40 45 Рік проведення досліджень 2008 2009 2010 2009 2010 2011 2009 2010 2011 P  m  0.3 n  0.4 49,2 79,4 47,7 49,2 29,7 35,7 79,4 47,7 85,4 Характеристика року середній середньосухий середній середній середньовологий середньовологий середньосухий середній середньосухий Пшениця озима протягом весняно-літньої вегетації по різному використовувала вологу за міжфазними періодами. В середньому за роки досліджень, витрати води з 0-100 см шару ґрунту 3 в період від відновлення вегетації до трубкування становлять 14,2 м /га. Надалі, від фази трубкування до колосіння, її середньодобове випаровування збільшується і досягає 29,4-30,2 3 3 м /га. Максимального значення (50,9-62,4 м /га) цей показник набуває в наступний міжфазний період (колосіння-молочна стиглість), коли високі температури повітря в поєднанні з максимальним розвитком вегетативної маси рослин, особливо в умовах оптимального вологозабезпечення, різко посилюють потребу води на транспірацію та втрати на фізичне 3 випаровування з поверхні ґрунту. До кінця вегетації ця величина знижується до 11,1-17,6 м /га за добу. Дослідження середньодобового випаровування по міжфазних періодах розвитку рослин сої показали, що середньодобові витрати вологи із шару ґрунту 0-100 см від сходів до початку 3 цвітіння становили 22,8-23,5 м /га за добу. Цей показник збільшується у подальший період 1 UA 82807 U 5 10 15 20 25 вегетації рослин сої і досягає максимуму на початку цвітіння до фази наливу бобів становить 3 64,4-71,5 м /га. Починаючи, від початку наливу бобів до кінця вегетації середньодобове 3 випаровування зменшується до 21,6-25,3 м /га у міжфазний період початок дозрівання-повна стиглість. Спостереження за середньодобовим випаровуванням по фазам росту та розвитку насіннєвих посівів кукурудзи свідчать проте, що витрати води з 0-100 см шару ґрунту від сходів 3 до 7 листків становлять 14,0 м /га за добу. Від 7 листків до цвітіння вони збільшувалися до 353 40 м в залежності від наявності легкодоступної вологи, яка надходила з поливами, а свого максимуму даний показник сягав у міжфазний період цвітіння-молочна стиглість зерна та 3 коливався від 73,2 при біологічно оптимальному до 51,5 м /га при ґрунтозахисному режимі зрошення. Починаючи від фази молочно-воскової стиглості зерна середньодобове випаровування поступово зменшується та у міжфазний період воскова-повна стиглість не 3 перевищує 17-20 м /га. Застосування різних систем удобрення та диференціація густоти стояння рослин практично не впливали на показники сумарного водоспоживання. За роки досліджень сумарне водоспоживання пшениці озимої в двометровому шарі ґрунту за весняно-літній період вегетації у варіантах з призначенням поливів по вологості ґрунту 70 % НВ в 0,5 та 0,3 метрових шарах ґрунту майже не коригувалося зі зрошувальною нормою і 3 склало 3748 та 3648 м /га, відповідно. При водозберігаючому режимі зрошення цей показник 3 становив 3605 м /га (табл. 2). Сумарне водоспоживання рослин сої у шарі ґрунту 0-200 см залежало від режиму зрошення 3 і становило у середньому за три роки: на біологічно оптимальному - 4940 м /га, на 3 водозберігаючому - 4504, а ґрунтозахисному -4275 м /га. При біологічно оптимальному режимі зрошення питома частка ґрунтової вологи в 1,1 рази менша, порівняно з водозберігаючою та ґрунтозахисною схемою штучного зволоження. Слід зазначити, що в усіх режимах зрошення найвища частка в сумарному водоспоживанні припадає на поливи і становить в середньому від 35 до 46 %. Таблиця 2 Пошарове сумарне водоспоживання культур сівозміни та його складові (середнє за роки досліджень) Культура соя пшениця озима кукурудза соя пшениця озима кукурудза соя пшениця озима кукурудза 30 35 Складові сумарного водоспоживання Сумарне водоспоживання, ґрунтова волога опади поливи 3 3 3 3 м /га м /га % м /га % м /га % біологічно оптимальний 4940 1094 22 1579 32 2267 46 3748 410 11 1771 47 1570 42 4369 1186 27 1296 30 1887 43 водозберігаючий 4504 1025 23 1579 35 1900 42 3605 934 26 1771 49 900 25 4219 1430 34 1296 31 1493 35 ґрунтозахисний 4275 1146 27 1579 37 1550 36 3648 677 19 1771 48 1200 33 4094 1325 32 1296 32 1473 36 Сумарне водоспоживання кукурудзи залежало від умов вологозабезпеченості рослин. Визначена пряма залежність водоспоживання від величини зрошувальної норми. Максимальні 3 його показники (4369 м /га) з двометрового шару ґрунту за роки досліджень спостерігались на варіанті з біологічно оптимальним режимом зрошення. Аналіз структури сумарного водоспоживання ділянок гібридизації кукурудзи на поливних варіантах показує, що питома вага ґрунтової вологи з шару ґрунту 0-200 см становила 24-27 %, опадів - 32-35 %, поливів - 35-45 %. Отже, основна частина водоспоживання приходилась на поливи. На основі проведених досліджень та одержаних результатів був проведений аналіз продуктивності сівозміни, балансу вологості та пошарового випаровування вологи з різних шарів ґрунту по культурах, які вивчалися в дослідах. 2 UA 82807 U 5 Аналіз використання вологи рослинами сої, пшениці озимої та кукурудзи із різних шарів ґрунту та процесів гравітаційних втрат її за межі зони аерації показали, що в середньому по сівозміні при водозберігаючому та ґрунтозахисному режимах зрошення 77 % вологи використовується з метрового шару ґрунту, та 14 % з шару ґрунту 100-150 см. Зовсім незначна її кількість (9 %) витрачається з глибини 150-200 см (табл. 3). Таблиця 3 Пошаровий аналіз ґрунтової вологи, % по культурах Шар ґрунту 0-50 0-100 0-150 0-200 0-50 0-100 0-150 0-200 0-50 0-100 0-150 0-200 10 15 20 Культура соя пшениця озима біологічно оптимальний режим зрошення 42 34 28 31 14 25 16 10 водозберігаючий режим зрошення 48 26 39 40 6 22 7 12 ґрунтозахисний режим зрошення 51 26 30 38 12 20 7 17 кукурудза 51 33 9 7 36 42 15 7 46 39 10 5 При оптимальному зрошенні з метрового шару ґрунту за рахунок легкодоступної вологи її використання зменшується і становить 73 %, але збільшується з глибини 100-150 см. Таким чином, гравітаційні витрати води за межами зони аерації відсутні по всім режимам зрошення і на всіх культурах. В середньому на 1 га сівозмінної площі потреба у воді у варіантах з різними режимами зрошення забезпечується на 8-12 % за рахунок продуктивних запасів, на 58-66 % за рахунок опадів зимового та весняно-літнього періодів, на 24-31 % за рахунок поливів. Слід відмітити, що найменше (64-66 %) вологи з метрового шару ґрунту використовує пшениця озима (табл. 4). Коефіцієнт водоспоживання для культур в сівозміні змінювався в широких межах від 680 до 3 2052 м /т і зазнавав незначних коливань від різних режимів зрошення. В середньому по 3 сівозміні на утворення одної тони продукції необхідно 932-1002 м /т вологи. Окупність вологи 3 3 врожаєм коливалась від 1,06 кг/м при біологічно оптимальному до 1,11 кг/м при ґрунтозахисному режимі зрошення. 3 UA 82807 U Таблиця 4 Продуктивність та баланс вологи в трипільній сівозміні Культури сівозміни В середньому пшениця кукурудза Показники на 1 га соя озима самозапильні (2008-2010 pp.) (2009-2011 лінії (2009-2011 сівозмінної площі pp.) pp.) 1 2 3 4 5 біологічно оптимальний режим зрошення 1. Урожайність, т/га 2,18 5,80 7,45 5,14 2. Вихід кормових одиниць, т/га 2,88 6,9 9,83 6,54 3. Баланс вологи 0-200 см шару 5909 6436 7009 6451 ґрунту в тому числі: 3 а) використана волога м /га 722 811 639 724 б) використана волога, % 12 13 9 11 3 в) опади, м /га 2920 4055 4170 3715 г) опади, % 49 63 60 58 3 д) зрошувальна норма, м /га 2267 1570 2200 2012 ж) зрошувальна норма, % 39 24 31 31 4. Вартість кормових одиниць, 5184 12420 17694 11766 грн. 5. Вартість насіннєвої продукції, 18100 21228 45488 28272 грн. 6. Коефіцієнт водоспоживання, 2052 933 713 986 3 м /т 3 7. Окупність вологи врожаєм, кг/м 0,49 1,23 1,40 1,06 8. Прибуток, грн./га 10520 16231 38504 21752 9. Рентабельність, % 139 325 551 338 водозберігаючий режим зрошення 1. Урожайність, т/га 2,05 5,35 6,61 4,67 2. Вихід кормових одиниць, т/га 2,68 6,37 8,72 5,92 3. Баланс вологи 0-200 см шару 5454 5766 6571 5930 ґрунту в тому числі: 3 а) використана волога м /га 634 210 658 501 б) використана волога, % 12 4 10 8 3 в) опади, м /га 2920 4656 4170 3915 г) опади, % 54 80 63 66 3 д) зрошувальна норма, м /га 1900 900 1743 1514 ж) зрошувальна норма, % 34 16 27 26 4. Вартість кормових одиниць, 4824 11466 15696 10662 грн. 5. Вартість насіннєвої продукції, 16930 19581 40406 25639 грн. 6. Коефіцієнт водоспоживання, 2035 905 754 1002 3 м /т 3 7. Окупність вологи врожаєм, кг/м 0,49 1,15 1,33 1,01 8. Прибуток, грн./га 9350 14584 33422 19119 9. Рентабельність, % 123 292 478 298 ґрунтозахисний режим зрошення 1. Урожайність, т/га 1,95 5,73 7,35 5,01 2. Вихід кормових одиниць, т/га 2,55 6,82 9,70 6,36 3. Баланс вологи 0-200 см шару 5126 6066 6601 59,31 ґрунту в тому числі: 4 UA 82807 U Продовження таблиці 4 3 а) використана волога м /га б) використана волога, % 3 в) опади, м /га г) опади, % 3 д) зрошувальна норма, м /га ж) зрошувальна норма, % 4. Вартість кормових одиниць, грн. 5. Вартість насіннєвої продукції, грн. 6. Коефіцієнт водоспоживання, 3 м /т 3 7. Окупність вологи врожаєм, кг/м 8. Прибуток, грн./га 9. Рентабельність, % 5 655 13 2920 57 1550 30 553 9 4313 71 1200 20 858 13 4170 63 1543 24 689 12 3801 64 1431 24 4590 12276 17460 11422 16070 20979 44877 27309 2008 889 680 932 0,50 8490 112 1,24 15982 320 1,47 37893 542 1,11 20788 325 Вихід кормових одиниць з 1 га сівозмінної площі коливався в межах 5,01-5,92 т. Чистий прибуток від зрощування даної сівозміни і схем, закладених в досліді, складає 19119-21752 грн./га з рентабельністю від 298-338 %. Найбільш рентабельним режимом за 3 роки спостережень виявився біологічно оптимальний (338 %). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб оптимізації водного режиму ґрунту в насіннєвих сівозмінах з короткою ротацією, що включає різні способи поливу для сільськогосподарських культур, який відрізняється тим, що за біологічно оптимального режиму зрошення поливи призначали при вологості ґрунту на рівні 70 % НВ у шарі 0,5 м, за ґрунтозахисного режиму передполивний поріг складав 70 % НВ у шарі 0,3 м, а за водозберігаючого - поливи призначали лише у критичні фази розвитку рослин. 15 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5