Агротехнология получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур при эффективном круглогодичном использование такыровидных почв с признаками олуговения

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире используется 220,4 млн. га сельскохозяйственных земель для выращивания пшеницы, средняя урожайность которой составляет 31,1 ц/га. Хлопчатник выращивается на площади 29,2 млн. га, при этом ежегодно производится свыше 22,8 млн. тонн хлопковолокна1. Кроме того, на площади 183,3 млн. га ежегодно выращивается кукуруза со средней урожайностью 49,0 ц/га, ячмень как двух-сезонная культура2 на площади 48,5 млн. га, белокачанная капуста со средней урожайностью 18,4 т/га на площади 3,8 млн. га, и лук, средняя урожайность которого составляет 54 млн. т/га3 на площади 3 млн. га. В нашей стране осуществляются крупномасштабные меры по эффективному использованию имеющихся земельных и водных ресурсов для наиболее полного удовлетворения потребностей населения в продовольственной и других видах сельскохозяйственной продукции, а также производства сырья для промышленности, ежегодного получения бесперебойного, двух-трехкратного высококачественного урожая, а также увеличения объемов получаемой продукции. Например, в 2017 г. в республике после уборки зерновых планируется размещение повторных культур на площади 1,01 млн. га. Для обеспечения продовольственной безопасности в мире особое внимание уделяется эффективному использованию орошаемых земель. Для бесперебойного производства сельскохозяйственной продукции и получения высоких урожаев средне- и тонковолокнистых сортов хлопчатника, озимой пшеницы, ячменя, кукурузы, капусты, лука в южных регионах нашей страны требуется дальнейшее повышение эффективности существующей системы агротехнических мероприятий. При этом важное значение имеет восстановление, сохранение и систематическое повышение плодородия почв путем правильного подбора типов культур, а также эффективное использование имеющихся водных ресурсов. Следовательно, проведение исследований по разработке мероприятий по определению потребности культур в поливной воде, оптимизации водно-солевого и питательного режимов корнеобитаемых слоев почв, повышению водосбережения и повышению качества водопользования, обеспечению равномерного увлажнения почв по всей длине оросительных борозд, исходя из биологических характеристик каждого типа сельхозкультур на полугидроморфных почвах, является актуальной задачей. Данная диссертационная работа в значительной степени отвечает практическому выполнению задач, поставленных в указе Президента Республики Узбекистан за № ПП-1958 «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рациональному использованию оросительной воды на период 2013-2017 гг.» от 19 апреля 2013 г., за № 3027 «О мерах по размещению в 2017 г. повторных культур на посевных площадях, после уборки зерновых культур, и своевременному предоставлению необходимых материально-технических ресурсов для проведения посевов» от 1 июня 2017 г, и а также в других нормативноправовых документов, принятых в данной сфере. Целью данною исследования является разработка оптимальных агротехнологий с целью эффективного использованию земельных ресурсов и получения двух-трех высоких урожаев сельскохозяйственных культур в год в условиях орошаемых такыровидных почв (с признаками олуговения) южных регионов Узбекистана. Научная новизна исследования: впервые в условиях такыровидных почв с признаками олуговения в южных регионах страны разработаны высокопродуктивные элементы агротехнологии выращивания средне- и тонковолокнистых сортов хлопчатника, озимой пшеницы, ячменя, кукурузы, поздней белокочанной капусты, лука в результате более эффективного использования земельных ресурсов; определено влияние круглогодичного использования такыровидных почв на их агрофизические свойства, уровень и минерализацию грунтовых вод и сезонной динамики накопления солей в почвах; определены показатели оптимальной влажности почв, сроки и продолжительность орошения, сезонного водопотребления и объема воды на производство 1 центнера урожая при непрерывном использовании земель; в условиях места проведения исследований показано влияние режима оптимального орошения и внесения удобрений на рост и развитие растений, урожайность, вес одной коробочки хлопчатника, 1000 шт. зерен и 1 кочана капусты и головки лука. Выводы 1. Исследования такыровидных почв южного региона страны с признаками олуговения выявили, что содержание гумуса в пахотном слое 0-30 см составило 0,830%, а в подпахотном слое (30-50 см) - 0,770%. Содержание валового азота составило 0,080 и 0,072%, общего фосфора -0,125 и 0,111%, калия - 1,42 и 1,42%. Следовательно, почвы опытного участка низко обеспечены нитратным азотом, а обеспеченность обменного калия и подвижным фосфором характеризуется как средняя. 2. При круглогодичном выращивании на такыровидных почвах сельхозяйственных культур с различной глубиной проникновения корневой системы в почву отмечалось улучшение агрофизических свойств почвы. При этом, предельная полевая вл агое.м кость почвы за весь период ротации в слоях 0-30,0-50, 0-70,0-100 см увеличилась по сравнению с началом на 0,7, 0,8, 0,7 и 0,4%, а объемный вес с начала сезона к концу вегетации культур изменялся по слоям в пределах 0,01-0,08 г/см3, уменьшаясь к окончанию периода ротации на 0,02 г/см3. Водопроницаемость почвы под хлопчатником уменьшалась на 0,075 мм/мин, зерновыми культурами - на 0,016 мм/мин и кукурузой - на 0,024 мм/мин, под капустой и луком - на 0,037 мм/мин, к концу периода ротации водопроницаемость увеличилась на 0,010-0,042 мм/мин. 3. Проведение влагозарядкового полива нормой 1,400-1,600 м3/га привело к подъему уровня грунтовых вод на опытном участке, расположенных на глубине 2-3 м от дневной поверхности земли, с 222 до 137 см (на 75 см). В период до и после полива, уровень грунтовых вод изменялся в пределах 21-52 см, а анализ степени его минерализации на хлопковых полях при режиме орошения в пределах 70-75-65% от ПИВ показал, что во время первого полива минерализация по плотному остатку составила 4,032-4,055 г/л, а во время очередных поливов значительно уменьшилась, и во время последнего полива составила 3,301-3,482 г/л. По хлор-иону минерализация оказалась на уровне 0,267-0,292 г/л, который снизился во время поливов, составив после последнего полива 0,188-0,214 г/л. При вышеуказанном режиме орошения наблюдалась закономерность подъема уровня грунтовых вод и снижение их минерализации. При круглогодичном использовании такыровидных почв, наиболее низкий коэффициент сезонного накопления солей наблюдался при режиме полива 70-75-65% от ППВ, изменяясь в пределах 1,05-1,18 по плотному остатку, а по хлор-иону - 1,13-1,17. При повышении режимов орошения КСНС снижался, при этом наблюдалась закономерность уменьшения количества водорастворимых солей. 4. Расчетный слой почв для проведения полива в период цветения хлопчатника составляет 0-70 см, в период от цветени-плодообразования - 0-100 см, в фазу созревания - 0-70 см; на озимой пшенице и ячмене: в период до начала трубкования - 0-50 см, в период «начало трубкования -колошения» - 0-70 см, при созревании - 0-50 см; на кукурузе: до фазы появления султана - 0-70 см, «появление султана - молочная спелость» - 0-100 см, от молочной спелости до полного созревания - 0-100 см; на белокачанной капусте: до начала кочанообразования - 0-50 см, при формировании кочана - 0-70 см, в фазу созревания - 0-50 см; на луке: до начала образования головок лука - 0 50 см, в фазу образования головок - 0-70 см, в фазу созревания - 0-50 см. На такыровидных почвах средне- и тяжелосуглинистого механического состава, наиболее приемлемыми являются поливы хлопчатника со скоростью струи в борозде равной 0,45-0,55 л/сек в первые три четверти длины борозды, последующим сокращением расхода вдвое, до 0,22-0,27 л/с при достижении водой этой длины и, при достижении конца борозды уменьшением расхода до 0,12-0,15 л/с. При такой технологии полива обеспечивается постоянное медленное течение, приводящее к наиболее полному увлажнению почв по всей глубине корневого слоя. При поливе зерноколосовых культур по тем же расчетным расстояниям длины борозд, наиболее эффективным является обеспечение гидромодульных ординат на уровне 0,55-0,65, 0,27-0,32, 0,14-ОД 8 л/сек, кукурузы - 0,32-0,43, 0,15-0,22, 0,11-0,14 л/сек, капусты, лука -0,26-0,32,0,13-0,16,0,09-0,12 л/сек. 5. При изменении режимов орошения на такыровидных почвах с 65-65-65% до 70-75-65% от ППВ происходит увеличение высоты главного стебля хлопчатника на 6,3 см по состоянию на 1-2 июня, количество настоящих листьев - на 1,1 шт., при этом некоторое увеличение режима орошения оказывает положительный эффект на повышение урожайности хлопчатника, но приводит к снижению количества раскрытых коробочек. При повышении режима орошения с 75-75-70% до 80-80-70% от ППВ, высота основного стебля зерновых культур увеличивается на 2,9 см, длина колосьев - на 0,2 см, количество стебельков в одном стебле - на 0,5 шт., количество зерен в одном стебле - на 1,6 шт. На освободившихся после зерновых культур полях при режиме полива хлопчатника 70-75-65% от ППВ происходит задержка раскрытия коробочек, приводящее к снижению урожайности. Следовательно, повышенный режим орошения сортов кукурузы, капусты, лука является целесообразным. 6. При выращивании на такыровидных почвах хлопчатника в основном севе, режиме орошения 70-75-65% от ППВ и норме минеральных удобрений N220P132K88 кг/га вес одной коробочки и урожайность хлопчатника сорта Бухара-102, по сравнению с контрольным вариантом, были больше на 0,3 -0,5 г и 1,6 ц/га, сорта Термез-49 - на 0,3-0,4 г и 2,9 ц/га соответственно. Увеличение веса 1000 шт. зерен на 3,3-4,6 г и урожая зерна пшеницы сорта Чиллаки на 6,0 ц/га по сравнению с контролем обеспечиваются при режиме орошения 80-80-70% от ППВ и внесении минеральных удобрений в норме N180P108K72 кг/га. Те же показатели для сорта Болгали составляют 1,8-2,3 г и 6,1 ц/га. Наибольший прирост веса 1000 шт. зерен на 10,8-13,4 г и урожая зерна кукурузы сорта Нарт на 7,2-7,7 ц/га, по сравнению с контролем, обеспечиваются при режиме орошения 75-75-60% от ППВ и норме минеральных удобрений N220P132K88 кг/га, а те же показатели для сорта Узбекистан-ЗОбАМВ составляют 14,3-21,0 г, 6,8-6,7 ц/га. Увеличение веса равный 123-126 г одного кочана капусты сорта Шаркия и урожайности -на8,7 т/га, по сравнению с контролем, обеспечиваются при режиме орошения 80-80-70 % от ППВ и норме удобрения N200P120K80 кг/га, те же показатели сорта Узбекистан-133 составляют 116-119 г и 7,7 т/га соответственно. Вес одной луковицы - 19-22 и 24-25 г. и наибольшая урожайность - 11,4 и 6,6 т/га лука сортов Сумбула и Зафар по сравнению с контролем обеспечиваются при режиме орошения 80-80-70% от ППВ и внесении минеральных удобрений в норме N200P140K60 кг/га. 7. На вышеупомянутых оптимальных вариантах использование оросительной воды из расчета на 1 центнер урожайности привело к приросту урожайности хлопчатника сорта Бухара-102 до 96,6-120,8 м3/ц, Термез-49 -до 100,3-115 м3/ц, сортов Бухара-6 после уборки зерновых культур - 120,5-134,6 м3/ц, Бухара-8 - 132,9-137,5 м3/ц, ячменя сорта Болгали -43,9-46,9 м3/ц, озимой пшеницы сорта Чиллаки - 47,1-48,3 м3/ц, прирост урожайности зерна кукурузы сортов Нарт и Узбекистан-ЗОбАМВ соответственно 84,9-102,8 и 81,8-101,1 м3/ц и зеленой биомассы - 7,7-7,8 и 6,6-6,8 м3/ц, капусты сортов Шаркия и Узбекистан-133 - 7,7-8,0 и 7,7-7,9 м3/ц, лука сортов Сумбула и Зафар-11,7-11,9 и 14,5-15 3 м3/ц. Рекомендации по выращиванию сельхозкультур на основе результатов данного научного исследования: 8. На такыровидных почвах с признаками олуговения, со слабозасоленными грунтовыми водами, расположенными на глубине 2-3 м от дневной поверхности земли, со средним и тяжелым механическим составом, при выращивании хлопчатника в основном посеве рекомендуется применение минеральных удобрений в норме N220P132:K8 кг/га при режиме орошения в 70-75-65% от ППВ с кратностью 4-5 поливов по схеме (0)1-3-1; густота стояния растений сорта Бухара-102 составляет 100-110 тысяч растений/га, поливная норма - 740-1020 м3/га, а оросительная - 3690-5000 м3/га, промежуток между поливами должен составлять 17-33 дня, продолжительность поливов до фазы цветения - 18-25 часов, во время фазы цветения - плодообразования - 26-36 часов, при созревании - 19-29 часов. Те же показатели для тонковолокнистого хлопчатника сорта Термез 49 составляют: 120-130 тыс. растений/га, 760-1040 м3/га, 3770-4670 м3/га, 18-31 дней, продолжительность полива 18-24, 25-33 и 19-28 часов, проведение первых поливов не позднее 07-25 июня, последних - не позднее 10-го сентября. 9. Для получения высоких урожаев озимой пшеницы сорта Чиллаки и ячменя сорта Болгали необходимо внесение минеральных удобрений в норме N180P108K72 кг/га, обеспечить густоту стояния 220-240 растений/м2, при режиме орошения 80-80-70% от ППВ и 6-тикратном поливе по схеме 1-4-1, проведение поливных норм объемом 330-520 м3/га и оросительных - 2720-2790 м3/га, промежуток между поливами должен составлять 9-21 дней, продолжительность поливов до фазы начала трубкования - 11-15 часов, от фазы трубкования до колошения - 14-18 часов и созревания - 13-17 часов. 10. При выращивании хлопчатника сортов Бухара-6 и Бухара-8 в качестве повторной культуры после зерновых культур, рекомендуемая густота стояния растений составляет 95-100 и 100-110 тыс. растений/га, норма N:P:K=220:132:88 кг/га, при режиме орошения 65-65-65% от ППВ и 4-кратном поливе по схеме 1-2-1, поливной нормой 780-1210 м3/га и оросительной нормой в пределах 3700-4010 м3/га, промежуток между поливами должен составлять 21-30 дней, продолжительность поливов до фазы цветения - 17-22 часа, от фазы цветения до плодообразования - 23-30 часов, при созревании - 19-29 часов, проведение первых поливов рекомендуется не позднее 03-11 июля, а последних - не позднее 15 сентября. 11. Для получения высоких урожаев кукурузы сортов Узбекистан-ЗОбАМВ и Нарт после зерновых культур, рекомендуемая густота стояния составляет 65-67 тыс. растений/га с внесением минеральных удобрений в норме N220P132K88 кг/га, при режиме орошения 75-75-60% от ППВ и 4-кратном поливе по схеме 1-2-1 поливными нормами 790-1030 м3/га и оросительной нормов - 4740-4840 м3/га (3730-3840 м3/га по схеме 1-2-0 для получения зеленой массы), промежуток между поливами должен составлять 11-20 дней, продолжительность поливов до фазы выброса султана - 16-26 часа, от фазы выброса султана до молочной спелости - 22-33 часов и от молочной спелости до полного созревания - 19-30 часов. 12. Для получения высоких урожаев белокочанной капусты сортов Шаркия и Узбекистан-133 после кукурузы повторного сева, рекомендуемая густота стояния составляет 45-50 тыс. растений/га, с внесением минеральных удобрений в норме N200P120K80 кг/га, при режиме орошения 80-80-70% от ППВ и 11-кратном поливе по схеме 6-3-2, проведение поливов в норме 290-470 м3/га и оросительной нормой в пределах - 4150-4180 м3/га, промежуток между поливами должен составлять 9-15 дней, продолжительность поливов по фазам роста и развития составляет 10-17 часов. 13. Для получения высоких урожаев лука сортов Сумбула и Зафар после кукурузы в повторном севе, рекомендуемая густота стояния лука составляет 330-340 тыс. растений/га при норме удобрений N200P140K60 кг/га и режиме орошения 80-80-70% от ППВ и 16-17-кратно.м поливе по схеме 11-3-2(3), поливными нормами 290-480 м3/га и оросительной нормой - 5870-6300 м3/га, промежуток между поливами должен составлять 8-13 дней, продолжительность поливов по фазам роста и развития составляет 7-20 часов.