Современные технологии орошаемого земледелия и полива

     Тема 8. Современные технологии орошаемого земледелия и полива. 

     Содержание, задачи курса и методы исследований в орошаемом земледелии. Зоны орошаемого земледелия страны и характеристика природных условий в них. Зона орошаемого земледелия Ставропольского края. Действие законов земледелия в условиях орошения. Водные свойства почвы и потребления воды растениями. Методы назначения поливов. 

      Тема  дистанционного обучения: Особенности возделывания кукурузы на орошаемых землях

1. Значение, распространение, урожайность.

    Кукуруза (маис) – наиболее важная в мире зерновая культура после пшеницы и риса. Во многих регионах земного шара ее возделывают, главным образом, для получения продовольственного зерна, из муки и крупы которого готовят разнообразные пищевые продукты, в том числе оригинальные национальные блюда. В зерне кукурузы содержится от 60 до 68% углеводов, от 7 до 20% белка, 4-8% жира и 1,5-2% минеральных веществ. Наиболее ценный белок, содержащий важнейшие аминокислоты – лизин и триптофан, находится в зародыше, где также сосредоточена большая часть жира (до 80%) и витаминов. Это учитывается при селекции новых сортов и гибридов, которое предусматривает отбор семян с крупным зародышем. Большое количество кукурузного зерна перерабатывается на крахмал, спирт, пиво, глюкозу, сахар, масло, витамины и многие другие виды продукции, служащие сырьем для различных отраслей промышленности. Бумагу, вискозу, линолеум, пластмассу, активированный уголь так же получают из кукурузы, перерабатывая для этого, сухие стебли, листья, стержни и обертки початков. 

    Кормовое  направление – одно из важнейших  в кукурузной индустрии. На корм идет зерно, продукты его очистки и  переработки, зеленая масса в  свежем, сухом и засилосованном виде.

    По  данным ФАО (1989 г.), из общего производства зерна кукурузы (405,5 млн. т) на долю Америки приходилось 45,7%, несмотря на то, что в Новом Свете сосредоточено только ¹/₃ кукурузных площадей, занимающих 126,6 млн. га. Более ²/₃ американского зерна производят в США, получающие самый высокий сбор в мире – 53-75 ц/га. В тропиках Америки кукуруза наиболее распространена в Бразилии, Мексике, Аргентине. Она также является одной из главных зерновых культур в Колумбии, Венесуэле, Парагвае, Гватемале, Гондурасе. В большинстве этих стран урожай зерна невысокий – 12-20 ц/га. В Азии (без стран СНГ) кукуруза занимает 38,6 млн. га, что при средней урожайности 28 ц/га обеспечивает годовое производство 107,2 млн. т, или 26,4% мирового сбора. Здесь главное производство зерна сосредоточено в Китае (63,8%), где получают урожаи в 30-39 ц/га.

    В странах тропического пояса кукурузу возделывают, главным образом в  Индии, Индонезии, Таиланде, Непале, на Филиппинах. В Африке она тоже очень  широко распространена, занимает почти 16% мировых площадей. Ее возделывают  в ЮАР, Танзании, Кении, Зимбабве, Египте, Анголе, Заире, Замбии и ряде других стран. К сожалению, средний урожай на этои континенте низкий – всего 15 ц/га, в результате его производство не превышает 7,4% (30,3 млн. т) от мирового. Это более чем вдвое ниже, чем в Европе, которая получает высокие урожаи зерна (47-62 ц/га) со значительно меньшей площади – 9,2% от мировых посевов. В странах СНГ кукурузой занимаются в среднем до 4,2 млн. га при средней урожайности зерна до 38 ц/га, что в ежегодном мировом производстве не превышает 3,1-3,9%. 

    Кукуруза  происходит из Мексики, где ее дикие  предки существовали еще 80 тыс. лет  назад. Наиболее древние находки  возделываемой кукурузы относятся  к 3400-2300 гг. до Рождества Христова. К  приходу испанцев в Мексику культура кукурузы достигла высокого уровня. Ее возделывали разные индейские племена. У северного племени майя был культ бога кукурузы Чинтеотля. Существенное значение имела кукуруза в жизни инков, живших на территории Перу. Крупносемянные, скороспелые и холодостойкие формы, найденные на месте империи инков, свидетельствуют о долголетней селекции и высокой культуре земледелия. До наших дней дошли сведения о ритуалах, связанных с кукурузой, которые проводились в храме Солнца в столице инков Куско. На другие континенты кукуруза попала в ХVI веке, после открытия Америки европейцами. К этому времени в Новом Свете уже существовали все подвиды культурного единственного вида кукурузы  - Zea mays L.

    К 1990 году производство зерна на орошаемых  землях стран СНГ должно было достичь 20 млн. тонн, в том числе 9,1 млн. т кукурузы. Посевные площади кукурузы на зерно в 1985 г. на орошаемых землях Северного Кавказа составили 149,8 тыс. га. Урожайность зерна этой культуры в целом по Северному Кавказу была 42,4 ц/га, что на 8,5 ц/га выше в сравнении с озимой пшеницей. Посевные площади кукурузы на зерно в 1985 г. на орошаемых землях Северного Кавказа составили 78% посевов этой культуры в РСФСР. Средняя урожайность кукурузы в целом по зоне была 42,4 ц/га, что почти на 4 ц/га больше, чем в РСФСР.

    Несмотря  на то, что посевные площади и урожайность кукурузы в 80-е годы возросли, однако ее потенциальные возможности использовались еще недостаточно. При высокой агротехнике, оптимальных режимах орошения и питания кукуруза может обеспечить урожай зерна в пределах 90-100, а зеленой массы – 800-1000 ц с каждого гектара. Чтобы получать такие урожаи зерна и зеленой массы, нужно использовать все резервы.

    В настоящее время, в связи с  невостребованностью кормов для  общественного животноводства, посевы на кукурузы значительно сократились, особенно на зеленый корм и силос. В то же время многие предприятия перерабатывающей промышленности заказывают зерно для производства различных видов пищевой продукции.  

2. Биологические  особенности в связи с орошением.

    Кукуруза  – это однолетний, травянистый, слабо кустящийся вид с глубокими, мощными, сильно развитыми корнями. Довольно толстый стебель имеет высоту от одного до шести метров. У высокорослых растений из нижних узлов образуются воздушные (опорные) корни, некоторые из них укореняются. Число листьев разное – от восьми до 20 и более, они линейные, крупные, сверху опущенные, с влагалищами, тесно облегающими стебли.

    На  растениях кукурузы образуются два  типа соцветий. Верхушечные мужские  соцветия – метелки длиной до 40 см – имеют на веточке по два ряда колосков с 1-2 цветками в каждом. Женские соцветия образуются в пазухах листьев нижних частей стебля. Они представляют собой видоизмененные боковые побеги с верхней частью, разросшейся в початок, и нижней с видоизмененными листьями, принявшими вид оберток.

    Початок состоит из толстого стержня, на котором  попарно вертикальными рядами расположены колоски с двумя цветками. Нижний цветок неразвит, а верхний имеет две чешуи и пестик с крупной завязью и длинным нитевидным столбиком с рыльцем на конце. Во время цветения верхушки столбиков свешиваются из оберток наружу («шелк»), рыльца выделяют липкую жидкость, на которую улавливают пыльцу. Опыление перекрестное с помощью ветра. В пределах одного растения мужские цветки на 3-8 дней опережают цветение женских.

    Плод  кукурузы – зерновка различной окраски  и крупности. Масса 1000 зерен –  от 100 до 400 г. Эндосперм зерновки двух типов: очень твердый роговидный и рыхлый, мучнистый. Этот признак  лежит в основе деления кукурузы на подвиды: лопающаяся (мелкосемянная), зубовидная, кремнистая, крахмалистая и сахарная.

    Кукуруза  имеет разную продолжительность  вегетации – от 70 до 200 дней, соответственно и экологические требования сильно различаются. Ее выращивают как в  долинах или на невысоких равнинах, так и в горных районах до высоты 2000-3300 м. Горные формы более скороспелые, холодостойкие, способные переносить без большого ущерба понижение температуры до нижнего уровня активности (+10⁰С), а в первые фазы роста – даже кратковременные заморозки. Для удовлетворительного урожая им достаточно 1800-2000⁰С тепла, хорошего – 2100-2300⁰С, т. е. необходима среднесуточная температура в 19-21⁰С. Средние и особенно позднеспелые сорта кукурузы равнинного рельефа требуют значительно большей теплообеспеченности. Для них сумма активных температур должна достигать 2400-3000⁰С, что обеспечивается среднесуточной температурой воздуха в 25-30⁰С. 

    Требования  к теплу обычно повышаются во время  цветения, образования и формирования зерновок. Однако и очень высокая температура (больше +40-45⁰С) в этот период – явление отрицательное. Такая температура сопровождается большой сухостью воздуха, при которой пыльца погибает и в початках наблюдается череззерница. Кстати, постоянные дожди в это время могут дать аналогичный результат, так как сырая пыльца теряет летучесть. С другой стороны, к периоду цветения в почве должен быть запас воды не менее 160 мм на глубине 1 м. Доказано, что если в период интенсивного роста (от начала стеблевания до цветения) растения будут испытывать дефицит влаги, то потеря урожая зерна может достигнуть 50% и более. А вот в ранний период, от образования вторичных корней (3-4листа) до начала интенсивного прироста стеблей, кукуруза хорошо переносит недостаток влаги и даже засуху – потеря урожая всего 6-7%. Когда идет формирование и налив зерна, потребность в воде несколько ниже, чем в период сильного роста, но тоже значительная, с постепенным ослаблением к фазе молочной спелости. Лучшая влагообеспеченность кукурузы достигается в районах, где годовая сумма осадков 600-900 мм, но главное, чтобы за период вегетации их количество было не меньше 200 мм.

    Решающее  значение для получения высоких  урожаев кукурузы имеет оптимальное  сочетание факторов – вода - тепло  – яркое солнечное освещение. Последнее, особенно важно учитывать в тропиках, где широко распространены ее совмещенные посевы с фасолью, арахисом, соей, бататом, африканским просом, сорго и другими полевыми культурами. Местные сорта кукурузы – типичные растения короткого дня, а многие селекционные и интродуцированные слабо реагируют на изменение продолжительности солнечного освещения.

    Под кукурузу отводят очень разные почвы: от тяжелых до легких, от бедных до богатых, от кислых (рН=5) до щелочных (рН=8). Однако наиболее высокие урожаи получают на легких или суглинистых средних почвах, хорошо дренированных и рыхлых, богатых органикой и доступными питательными веществами, с нейтральной реакцией почвенного раствора.

    Кукуруза  очень сильно страдает на тяжелых, заболоченных, засоленных и сильнокислых почвах. Кукуруза особенно требовательна к  эффективному плодородию почвы, т. е. приобретенному в результате обработки, удобрений и других приемов окультуривания. Поэтому в Западной Африке ее обычно не возделывают на вновь осваиваемых землях (очищенных от леса, залежах, перелогах), где ей не хватает азота и других питательных веществ, а сеют после арахиса, хлопчатника, маниоки. При интенсификации земледелия в этом регионе вместо перелога вводят сидеральные пары с бобовыми культурами (зелеными удобрениями). В засушливой зоне (сумма осадков 350-500 мм), на бедных мало структурных почвах с нейтральной реакцией, кукуруза идет второй культурой после пара в севообороте: сидеральный пар – кукуруза – арахис – сорго. В зоне достаточного увлажнения на болотистых прибрежных почвах ее пускают в севообороте после неорошаемого риса: сидеральный пар – рис – рис – кукуруза – рис.

    В Индии кукурузу выращивают на щелочных почвах при поливе после пшеницы, ячменя, картофеля, а также чередуют с хлопчатником или сахарным тростником как неорошаемую культуру. На Кубе, в дождливый сезон, ее размещают на легких почвах после традиционных культур сухого сезона – табака, картофеля, батата, а орошаемую кукурузу сеют на тяжелых почвах после многих культур. В тропиках практикуют повторное возделывание кукурузы на одном поле для получения двух урожаев в год, в этом случае используют скороспелые сорта и орошение одной из культур.

    Длительное  бессменное возделывание ухудшает физические свойства почвы, снижает запас воды и питательных веществ, увеличивает опасность эрозии, засорения посевов и поражение растений болезнями и вредителями. Правда, 20-летние опыты Научно-исследовательского института в Барии (Италия) и 80-летние исследования в Кабардино-Балкарии показали, что всего этого можно избежать в условиях интенсификации земледелия, используя возрастающие дозы минеральных удобрений, особенно увеличивая дозу азота, заделывая пожнивные остатки одновременно с азотом и препаратом, способствующим их разложению, орошая кукурузу и защищая ее от патогенов. Внедряя новые гибриды с учетом климатических условий зоны, отмечено увеличение урожая зерна на 66-120%, доведя его в отдельные годы до 100 ц/га.

     3. Сорта и гибриды, требования  к ним

    Роль  гибридов в повышении мирового производства зерна кукурузы очень велика. Явление  гетерозиса (свойство гибридов первого поколения превосходить по жизнеспособности, плодовитости и другим признакам лучшего из родителей), положенное в основу их получения, позволяет значительно повысить продуктивность посевного гектара. Основные направления  селекции при получении гибридов следующие: высокая урожайность, повышенное содержание в зерне жира и незаменимых аминокислот – лизина и триптофана, низкорослость, скороспелость, экологическая приспособленность к природно-климатическим зонам. Однако уровень продуктивности гибридов определяется не только их потенциалом, но и уровнем агротехники.

    Но  в то же время нельзя забывать и  о сортах, потому что в этом случае на много снижается проблема семеноводства, и нет необходимости заниматься гибридизацией. Как на Северном Кавказе, так и в Ставропольском крае, высеваются многие сорта и гибриды, которые не только высокоурожайные в данном регионе, но и поставляют семенной материал для более северных регионов страны, где нет возможности получать свои семена.