Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологические и организационные условия повышения эффективности орошения на каштановых почвах Заволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологические и организационные условия повышения эффективности орошения на каштановых почвах Заволжья"

лггощда ¡¡ЧЕСКМЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭМЕКШЗНОСТИ ОРОШЕШ НА КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 - сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ-диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук1

САРАТОВ - 1996

Pf-rtüiü ьь«ол1№1Ш на ка;елро сель снох ь ья лстейнноЯ иелиьрецт Ct.ix.-roacKoH госудерствекной сельскохозяйственной екалекии имаки М.И. Вавилова • , . . * ч»

научные руководители: доктор географических наук, профессор, ькадешк УЪк к ккО, H.A. Мосиенко} кандидат сельскохозяйственных неук, профессор А,П. Куббнцеа

инициальные оппоненти: доктор технических неук, профессор, мк1,дем1;к кАСХН, М.и. 1'ригоров; кандидат' с&льскохсзяйстьенных наук, доцент А,.«-. Хохлов

Ведущая организация - НЛО "ВолжНШРиМ"

защите диссертации состоится I 1996 года

в 1С часов на заседании диссертационного совета К.Г20.72.01 при Оьрьтовской государственной сельскохозяйственной скедемии ик. Н.и.Вьвилове по адресу:.^10601, ивратов, Теетрьльнея пл.1.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке вкаавияи Автореферат рьэосдсш 'й-п^са > 1996 г.

Учений секретарь диссертационного оогеть,

гоиевт' «микст с.-*, ньук ' . Р.йДе?ввавва

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬО'Ш

Актуальность темы. Одной из главных задач при развитии орошения в степной зоне является сохранение ппти-мальных почвенно-мелиоративных условий во всей толще зоны аэрации почвогрунтов. При этом полино бить уделено особое внимание комплексному подходу к освоению мелиорируемых земель. Необходимо не только получать проектные урожаи на орошаемых землях, но и осуществлять конкретике меры по ускорении перехода на содосбе-регающке технологии орошения, бережно*^ использованию земельных и водных ресурсов, охране окружающей среды.

Поставленные задачи особенно- актуальны на каштановых почвах Саратовского Заволжья, где в последние годы наблюдается тенденция ухудшения мелиоративного состояния ороиаешх земель. Так, на площади около 30,0 тыс. га уровень грунтовых вод поднялся вышо критического, а на 65,0 тыс. га - близок к нему, т. е. крайне неудовлетворительное мелиоративное состояние охватывает почти пятую часть орошаемых земель области. Эти же явления имеют место и в других орошаемых регионах России.

Для предотвращения негативных последствий и получения планируемых урожаев на орошаемых землях необходимо прежде всего знать а^роекоцогические . и организационные условия повышения эффективности орошения э системе агробиоцснозов Саратовского Заволжья.

Цель, и задачи исследования. Главная цель данной работы состояла в агроэкологическом и гидрологическом обосновании развития орошаемого земледелия на каштановых почвах Саратовского Заволжья.

В соотв< >;твии с поставленной задачей в настоящей диссертации освещаются следующие вопросы, недостаточно изученные в условиях степной зоны Саратовского Заволжья:

- водный баланс оросительных систем;

- сток с орошаемых земель;

- влияние орошения на окрулсавщуи среду;

- водно-солевой баланс орошаемых земель; '

- ирригационная эрозия на орошаемых землях и мероприятия по ее предупреждению;

- организация службы урожая на орошаемых землях.

Научная новизна. Впервые дано агроэкологическос и гидрологическое обоснование развития орошаемого земледелия в условиях степной зоны Саратовского Заволжья. Установлена величина активного влагообыена в условиях слоистого грунта с помощь» безпавильонного гидравлического почвенного балансомера,,

Анализ и обобщение трехлетних экспериментальных данных позволило автору по-новочу подойти к агрогидрологическоцу обоснованию использования орошаемых земель с учетом разнообразных факторов внешней среды, обеспечивающих регулирование' водного и солевого режима в оптимальных пределах, а также с учетом охраны природы на водосборах и сельскохозяйственных угодиях при дефиците водных ресурсов.

Практическая значимость. На основе проведенных исследований на Приволжской оросительной системе и обобщения литературных источников разработана организация службы урожая, на ороааемых землях Саратовского Заволжья, суть которой заключается во внедрении в производство результатов определения суммарного испарения (водопотребления) той или иной кулъ-гурп на орошаемом поле севооборота с помощью, гидравлического ючвенного балансомера и передачи этих данных по радио (ежесуточ но) и в обласноЙ газете (по пентодам). : "

Апробация работы., Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях Саратовского СХИ им. Н.И. Вавилова (1990...1995 гг.) и на Всероссийской научно-производственной конференции "Экологические проблемы сельского и водного хозяйства Поволжья" (Саратов, .22...24 сентября 1992 г.). ' ..

Публикации. По результатам исследований автором опубликовано статей. • ■.. 1 , ' ".■

С.т р у ктура и объем диссертации.

Диссертация неписана на 156 страницах машинописного.текста и содержит 24 таблицы, 4 рисунка (графика), три приложения и включает введение, обзор литературы, методику исследования и условия их проведения, пять специальных глав с результатами экспериментальных исследований, заключение, рекомендаьдеи производству и список литературы, состоящий из 188 наименований, в том числе 4 иностранных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во вселении обоснована актуальность теми, а также иокппыло га неумное п практическое гнэ.чен;:г;.

В первой главе :.г»н краткий обзср и анализ лу,-гс-ратурн по рассматриввеиой теме как в етранзх СНГ, твн и р зарубежных странах.

Анализ литературные источников показывает, «¿то из общей иощади земель сельскохозяйственного использована в странах Ж до 2/3 приходится па зону недостаточного увлажнения (Костя-сов, 1961; Щуыаков, 1969), которая нуждаемся в оросительных «е-пкрацштх (Григоров,198б; Кружилкн, 1930).

ИсслвЕОЕОни ни мелиоративного состояния орсааемых земель, фОвед\;кные учеными НПО "Волтй1ИШ>^", установлено, что к 1990 г. штая часть орошаемых земель находится в неудовлетворительном ; остоянии, а остальная часть требует реконструкции. Одной иэ су-1вствэшшх■причин ухушаенкя почвонно-мзлиоративиого состояния »решаемых земель в степной зоне Заволжья являются потери вогш

0 орссительнсй сети и несоблюдение режима орошения основных 5.-х. культур ара поливе (Безыеноз, Хохлов, 1983; Губш, 1930; Сузнкк, Чумакова, 1978; Ыанько, I985i Четвертков, 1990).

Суммарное испарение (водопотребление) определяется сле-|уюп;кми методами:.

- биофизическими, учитывающими свойства растений в процес-!в развития и гидротермические свойства атмосферы;

- метеорологическими (данные наблюдений за метеорологически элементами), к которым относятся,прежде всего, метод тепло-юго баланса, а также метопы A.M. и С.М. Алпатьевых, М.И. Бупы-:о« А.И. Будаговского, А.Р. Константинова, B.C. Мезенцева, H.A. [осиенко, Ы.Г. Санояна, Г.В. Талалаевского, С.И. Харченко,

i.A. Штойко и др.; из зарубежных авторов слепует упомянуть Х.Л. [енмана, Л. Тюркэ, Х.Ф. Блейни - В.Д. Придала, C.B. Торнтвайта

1 др.; . ■

- водно-балансовые методы А.Н. Костякова, Б.А. и Б.Б. Исаковых.

На основе анализа современных методов определения суммарно-о водопотребления и .положения дел с оперативны« планированием оливов на крупных оросительных системах, нами был выбран метоя

гидравлических балансокс-ров конструкции П.В. Тищенко, а расчет испарения проведен по ¡.огиональньш параметра*,' воде потребления.

Ьс в т о р о й : л а. ъ а приведены методика исследований и уелоьия их проведенш:.

Спит бкд заложен ь совхозе им. Майского Пленума Мврксовско-го района Саратовской области на полях ляцерны второго, третьего и четвертого годов еизнм (сккегибрллная Зайкевича) и кукуруз« на силос (ВПР-42) в 1590...1592 гг. Площадь ояытняс полей, относящихся к Приволжской оросительной системе, составляла. 112 ть.

Поливы проводились дождевальными машинами "Фрогат" и "Ьол-ж»нха" при снижении влизиости до 70...80% от наиы«ньшейалагоёы-. косжи(НВ) в аптивном слое почвы глубиной 0,6 ы (кукуруза) и 0,8 ы (лшёрне).

Суммарное испарение определялось на 4-х вариантах, заложенных в 3-х кратной повторности (Доспехов, 1973) различными методами .

Ка вариантах I и П для расчета суммарного испарения использовалось уравнение водного баланса (Костяков, 1960), в котором влагозапаса определялись до влажности почвы. На варианте I влажность определялась.термостатно-весовым методом, е на втором варианте - по давлению почвенной влаги, определяемому тензиометра-ми (Чумакова, 1988).

На варианте Ш суммарное испарение устанавливалось с помощью безпавильонного гидравлического почвенного балансомера (Ткщенко, 1988).

На четвертом варианте проводился расчет суммарного испарения по биоклиматическим коэффициентам .для Заволжья и коррективам на условия расчетного года (К/зник, 1979).

Поливная норма учитывалась дождемерными стаканами Ф.Ф. Да-витая, а осадки - осадкомером Третьякова и почвенными дождемэ- . рами.

Для исследования ирригационной эрозии на делянках с учетной ллащваыэ от 150 до 4Х> нг определялся поверхностный сток. Стоковые площадки, позволяющие определять поверхностный стск и смыв почвы, оборудовали соответствующими емкостями.

Испаряющая площадь гидравлического испарителя составляла 1,0 высота почвенного монолита - 2,5 м. В двух балансомера*

произрастали соответственно люцерна и кукуруза.

Почвы орошаемого участка - тсмнокаштановые, среднемоирше, глинистые н среднесуглинистые. Мощность гумусового горизонта 0,7 м, содержание гуцуса в пахотном слое 3...5&. Глубина залегания грунтовых вод - 10...12 м. Качество поливной воды удовлетворительна«, минерализация не превышает 0,5...0,7 г/л.

По метеорологическим условиям годы проведения исследований были различными: 1990 г. - влажный, 1991 г. - сухой, 1992 г. -засушливый.

При возделывании кормовых культур на орошаемых землях Заволжья применена общепринятая для этих условий агротехника: норма высева люцерны 18...20 кг/га, кукуруза на силос высевалась широкорядным способом „ густотой стояния растений 80.:100 тыс. на I га.

Уборка люцерны на зеленую массу осуществлялась, как правило, в фазу бутонизации, кукурузы на силос - в фазу молочно-восковой спелости початков.

Удобрения вносились с учегом р, планируемого урожая, а также в зависимости от содержания питательных веществ в почве у предшественников, а также выноса их с урожаем.

Втретьей главе диссертации дан анализ влияния оросительной системы на гидрологический режим орошаемого массива.

Сформуровонапринципиальная схема - модель формирования водного баланса орошаемых территорий Заволжья. Подчеркивается, что этот процесс протекает во всех микрозонах Заволжья по единой модели. Установлено, что вся система взаимодействия оросительных мероприятий с естественными и измененными под влиянием орошения гидрологическими условиями территорий обладает в известной мере свойствами саморегулирования и равновесия.

Величины основных элементов водного баланса (осадки, сток, аккумуляция на поверхности почвы) зависят не только от поливов, но и в большей мере от конструкции оросительной системы (закрытая, отхрытая или комбинированная).

Поверхностный сток не ороситёльных системах открытого типа в условиях Саратовского Заволжья охазался сравнительно небольшим' (менее 10 мм). Рельеф открытых оросительных систем благоприятен . вует накоплению снега в каналах и в приканальной зоне, что приводит к резкому погашению" уровня грунтовых вод (УГВ) на орошае-

игле массивах в вессеннмй период. Причиной снижения поверхностного стока на орошаемой поле явились открытые каналы и резервы, акку-цулирующие воду и оказывающие механическое! противодействие отекания воды по поверхности почвы.

Таким образом выяснилось, что на открытых оросительных системен происходит резхое сокращение весеннего стока, а на закрытых - сток с орошаемых площадей больше, чем на неорошаемых.

Вчетвертой главе рассмотрен водно-солевой баланс орошаемых земель. Практика эксплуатации орошаемых земель в Саратовском Заволжье, где имеется свыше 350 тыс. га поливных земёль, показала, что грунт.овые воды практически повсеместно поднимаются со скоростью 0,3...О,8 м/год. Это приводит к ухудшению мелиоративного состояния, отдельные участки 'ухе заболочены или подверглись вторичному засолению (например, часть земель с-за "Новый", Энгельсского района). V

Подъем грунтовых вод обычно связывает с ««фильтрационными потерями из оросительной и сбросной сети. Однако на орошаемых участках с дождевальными машинами "Фрегат", "Днепр", работающими только от закрытой оросительной сети, где фильтрационные потери практически отсутствуют, они также поднимаются со скоростью 8,3 м/год и более. Это объясняется наличием инфильтрационных попарь, котррые связаны с движением влаги в ненасыщенных грунтах уони аэрации. Процессы, проходящие в зона аэрвции.зачасоуа не учитываются при составлении мелиоративных прогнозов, воднобалан-совых обоснованиях при проектировании дренажа.

Водный режим почв и грунтов орошаемых земедь неразрывно: связан с солевым. В результате поливов происходит перераспределение солей по почвенноцу профиля (Платонова, 1987). Интенсивность и направление этого процесса зависит от целого ряда факторов, которые неразрывно связаны друг с другом. Существенное влияние оказывает реликтовое распределение Солей, минерализация оросительной оды, глубина залегания и минерализация грунтовых вод.

Используя полученные опытным путем коэффициенты конвектив- ; ной диффузии в известном уравнении С.Ф, Аверьянова (1979), мы произвели ряд расчетов распределения солей в зоне аэрации на . опытном участке Приволжской оросительной системы. Расчеты показали, что при глубоком залегании УГВ наблюдается опреснение верх-

них слоев зоны аэрации. Расхождение ыевду расчетными данными и подученными экспериментально не превышало' 15...20».

Прогноз возможного засоления под влиянием орошения автоморф-пых почв Заволжья показал« что наиболее подверженными вториадому засолении являются восточные и юго-восточные районы Саратовской области, расположенные преимущественно на бессточной Прикаспийской низменности. '

При орошении земель в условиях степной зоны обычнмЗ для каштановых почв непромывной водный режим при сравнительно глубоком УГВ (10...15 и от поверхности ) сменяется периодически чередую-цимися десукционно-вьпотным и промывным режимами. Это приводит, если грунтовые воды пресные, к олуговению, а при минерализованных грунтовых водах, наряду с олуговением, почвы будут подвержены вторичному засолению.

При проектировании крупных оросительных систем в степной зоне Прикаспийской низменности Заволжья необходимо применять ба-лансово-экссистеыный подход к мелиорация земель, обеспечивающий ее положительное влияние на природную среду агроландшафта и повышение плодородия почвенного покрова.

Пятая глава диссертации посвящена исследованию ирригационной эрозии иа орошаемых землях Саратовского Заволжья.

Процессы формирования поверхностного стока и смыва находятся в тесной зависимости от величин' плотности, водопроницаемости к влажности активного схоя Почвы, а также зависят от величин уклона местности, типа дождевальной хехники (точнее от интенсивности дождя)* величины фактической поливной нормы и рода возделываемой культуры при орошении.

Поверхностный сток при поливной норме 800 м3/га, в среднем за три годе исследований, достиг максимальной величины 129,9 м3/га, я рри поливной норме 400 м3Уга он был почти в 3 раза меньше (табл. I).

Саше высокие величины ирригационной эрозии обнаружены при поливе кукурузы ВИЕМ2 с помощь» двухконсряьного дождевого агрегата ДДА-ЮОМА, имеющего очень высокую интенсивность дожил (1,5...2 иц/мин и более).

Урожайность силосной массы кукурузы находится в зависимости от поливной нормы и интенсивности дождя при поливе дождевальными машинами. При этом оптимальной поливной нормой следует рекомен-

дояать £00 ы3/ге, s докдевавьиис шашны по «гооэкологичяекой эффективности • реснологачтся н сльдущий .убывя.чщий ряд: "Цубвг'Ь*, ~ "Фрегат11, - ДЦА-ГООМА.

Использование на оросительных системах на темно-Квятаноичс средносуглинистых почвах Саратовского Заволжья широкозахватной до&дегл гъной техники ('»шш "-Ъ;вгй-г *, "Куйань") псэзоляет до&естк полиа^ норму до оптика (400...600 ма/га), а ущерб ov ирригационной эроэьи почз снизить до кишодм (1,5,..2,0 руб/га в ценах 1990 г.)

Таблица I. Поверхностный стох m темнокавтановых почвах Саратовского Заволжья, ы3/га (среднее за один полив) . -

Варианты опыта ' 1989 г. 1990 г. 1991 г. Среднее за три года

Поливная норма,' м3/га

200,0 10,3 5,9 12,2 9,5.

400,0 46,7 40,6 55,9 47,7

600,0 113,0 118,4 103,6. III,5

800,0 143,0 123,6 130,9 129,9

HCP05v 7,96 11,0 8,09 9,01

' Дождевальная техника

ДДА-ЮОМА 103,0 94,4 . 102,9 100,1

"Фрегат" 72,7 62,9 67,6 67,7

"Кубань" 40,1 29,1. 36,3

нср05 6,36 6,05 5,71 6,04

Шестая глава посвящена организации службы урожая на орошаемых зеклях Заволжья.

В Саратовской области б неудовлетворительном состоянии находятся ныне тысячи гектаров орошаемых земель. Причин этоы& иного, но основннми являются нарушения режима -орошения оросительной сети. Высокий уровень грунтовых вод наблюдается на орошаемых участках с открытой оросительной сетью, построенных 10 - 15 лет назад, пасть ия которых была построена по проектам неспециалиаи-

оаатах проектных институтов без надлежащих гидрогеол? -ичесслх зысмкай ¡; поймах рек.

.. Срошагиее земледелие, позволяющее целенаправленно упрамгеть однш» солевым, пищевым, воэлушшм и тепловым режимами прои.)ряс~ эния растений, а следовательно, и урокайностьга, возпелт'паем-.-/ ультур, - одна из наиболее технологически сложных отраслей кохозяйственного производства. Мало иметь технически оснащеннув исправную оросительную систему - необходимо облапать инфорко-ией о•фактическом мелиоративном состоянии оросительной системы, роиаемого поля. Прежде чем дать полю влагу, надо знать, сколько е находятся в активном слое почвы: а затем, поело пблива - сколь-о стс.чо. '

Для управления режимами орошения сельскохозяйственных куль» ур в степной и лесостепной зонах Поволжья можно рекомендовать нструментаяьный метод П.В. Тищенко, который широко применяется а Украине и в Ростовской области. Он реализуется на основе из-ерений суточных величин элементов водного баланса, входящих б асчет режима орошения. Такой подход наиболее полно учитывает собенности погодных условий не только по отдельным периодам, но в течение суток.

Важнейшим звеном а управлении режимами орошения является азначение очередного срока полива. Для этого нужно знать оста-ок активных влагозапасов на данном поле, на конец каждого дня, яя чего необходимо ежедневно измерять величину осадков, полипов приходная часть водного баланса) - с одной стороны и суммарное спарение (расходная часть) - с другой. Осадки измеряются осадко-ерами (один на 500 - 600 га); поливы - водомерами или по задан-ой гидротехником норме полива на каждом поле. Таким образом, ешающее значение в определении оптимальных сроков поливов имеют ва фактора: точность измерения величин суммарного испарения и перативность доставки этих сведений до хозяйств. Первая залвча ешается гидравлическими балансомерами, вторая - средствами мяс-овой: информации. ■

Измерение балансомером величины суммарного испарения исполь-увтея для управления режимами орошения при глубоком и близком влегании грунтовых вод в радиусе но 100 км от прибора, который станавливается непосредственно на поле не ближе 150-200 м от го края; в нем используется принцип гидростатического вявекиоа-ия.

Управление режимами орошения осуществляйся следующим образом. Ежедневно лаборант хозяйства получает опубликованные в газете или сообщенные по радио величины суммарного испарения с сельскохозяйственных культур за прешедшие сутки. Имея величины осадков, поливов и суммарного испарения, он вычисляет оставшиеся активные влагозапасы для каждого поля -своего хозяйства. Расчет выполняется в расчетных ведомостях, которые составляются на каждом поле и ведутся ежедневно от начала до конца вегетации. Для того, чтобы ввести данное орошаемое поле в управляемый

режим орошения, необходимо термостатно-весовыа методом опреде-

» влат^апаоь'

лить исходные общие влагозапасы. Затем из них вычитывЬйтСЯотред-

полквного порога, разница составляет активные влагозапасы, которые и будут исходной величиной для дальнейших расчетов, Например, измеренные общие влагозапасы данного поля составили 3025 м3/га, влагозапасы предлоливного порога для метрового слоя почвы (при наименьшей влагоемкости в метровом слое почвы 3500 м3Уга и поливной нормой 600 м3/га) равняются 2900 и3/га. Следовательно, исходные активные влагозапасы будут 3025 - 2900 = 125 и3/га. Эта величина заносится в учетную ведомость (табл. 2) в графу 5 как исход« нал. После расходования125 мэ/га на суммарное испарение наступит дата очередного полива. Дальнейший ход расчета понятен из приведенной ниже таблицы. '

Результаты расчетов, сообщаемые хозяйствам по телефону, оформляются в виде таблиц - так называемые экраны режима орошения ^ Они (вывешанные в кабинетах главных агрономов хозяйств) иллюстрируют условия влагообеспеченности посевов основных орошаемых культур в количественном выражении: запасы влаги наносят на экран красным цветом, причем указываются необходимые кормы поли, ва.

Служба урожая на орошаемых землях может быть внедрена в Саратовской области уже в ближайшие голы. Для этого необходимо:

на балансовой станции совхоза Им. Майского Пленума Марксов-ского района и в первом отделении совхоза "Ершовский" с помощью балансомеров-лизиметров измерять суточные величины суммарного водопотребления по двум-трем основным культурам орошаемого севооборота (люцерна, кукуруза и т.д.);

. данные о суммарном водопетреблении ежедневно публиковать в

областной газете "Саратовские вести"-поп рубрикой "Служба урожая", а также перепевать по областному радио в утренней передаче "Скиф". '

Таблица 2

Учетная ведомость элементов водного баланса орошаемого поля (^льтура - кукуруза на зерно; оптимальная поливная норме 600 м3/га)

>Приход мэ/га!Расход, мэ/га! Активные влагозапасы,! Дата !осад-!поли- I суммарное ! оставшиеся на поле, (Примеч. ? ки ! вы !испарение (Е)!м3/га (АВзАВисх+Ц+Х-Е)!

Полив отменен

10.06 125

II.Об 35 . 90

12.06 180 35 253

13.06 45 190

14.06 ' 10 10 190

15.06 . ' 25 165

16.06 30 35 160

17.06 10 35 135

18.06 * 25 • НО

19.06 ю . 20 100

20.06 " 5 30 75

21.06 30 45

22.06 25 20

23.06 600 25 . 575

Полив

, При ограничении наличия водных ресурсов или в случаях, когда себестоимость.продукции оказывается определяющим фактором выбора алгоритма оптимального управления поливами может быть использована блок-схема решений, предложенная Н.Ф. Бондаренко (см. схему). -

: Из этой схемы видно, что блок теории и методы принятия решений занимает отдельное место и не может быть отнесен к почвен-но-гидрологическим основам упревления влагообеспеченностья растений". Однако постановка вопросе об оптимальном управлении ьод-ным режимом в общем случае требует совместного рассмотрения тес-

рии формирования урожая, особенностей информационной базы и алгоритмов оперативного управления поливами, т. е. оптимального управления ими. ■ ■

Для решения настоящей задачи мы и выбрали модель, в основе которой лежит критерий оптимальности. Таким критерием является доход получаемый от реализации продукции.

/

Блок-схема автоматизированной системы принятия решений при орошении (САПР ОС - система автоматизированного проектирования оросительной системы, АСУ ТП ОС - автоматизированная система . управления техническими процессами оросительной системы)

В г л а в е седьмой рассмотрены агроэкономичее-кий и агроэкологический аспекты развития орошения в степной зоне Заволжья.

В современных условиях при широкомасштабном развитии орошения в Поволжье приходится все чаще сталкиваться с рассогласованность« результатов деятельности человека, направленной на ыалио-

аци» земе/ь и их сельскохозяйственного использования, с одной торсмы, и ее последствий для окружающей среды, к в первую сче-едь пля почвенного покрова, с другой сгорам. Вплоть до пос,:нп-:его времени при обосновании развития орошения в степной зоне ¡овокья основное внимание уделялось повышения урожайности основ-ых сельскохозяйственных культур (преимущественно кормовых), днако, по нашему мнению, здесь необходим глубокий и рязност:рон-:ий подход к развитию орошения. Вместе с ростом урожайности кор-ювых культур в степной и полупустынной зонах Заволжья отмечены [егатисные экологические последствия орошения:

- Усиление вымывания питательных веществ из почб в результате интенсификации их промывного режима.

- Изменение условий почвообразования: от автоморфных к гил-юморфным или полугилроморфньш почвам.

- Резкое повышение УГВ на орошаемых землях а результате «упорядоченного режима ороиения, а порою и слабой службы зксп-(уатации на крупных оросительных системах.

Потребность интенсификации орошаемого земледелия, охраны Природы и большие территории орошаемых земель в Поволжье привели ! необходимости переосмыслить современную цель мелиораций и под-года к обоснования их состава.

Целью мелиораций и земледелия на мелиорированных территори-IX должно быть не только увеличение сельскохозяйственной продукции, но и сохранение и у.цучшение плодородия в активном слое почв |ри условии рационального использования водных ресурсов и ограда природы.

Для успешной эксплуатации орошаемых земель в условиях степ-юй зоны Саратовского Заволжья необходимо решить вопросы их рационального размещения по микрозонам области с учетом климати-1еских и геоморфологических условий агроландшафта, всемерно ме-санизировать все процессы орошения и выращивания с.-х. культур са поливных землях и, наконец, определить оптимальные ороситель-ше и поливные нормы.

Фактическая урожайность на орошаемых землях Заволжья сущест-¡енно ниже потенциально возможной урожайности при используемой ¡гротехнкке и при заданном плодородии каштановых малогумусных' ючв. Основной причиной этого положения являются недостаточно

обоскоБ5нные поливные режимы, не обеспечивающие оптимальные вла-гозапасы почм в разные межфазные г: е рис п.!; конкретных лет,

С^оситедьнке и полисные иорш гораздо в С-ольшей мере меняются от года к году, чем по т<гориторки. Поэтому .для конкретных сухих лет оросительные нормы оказывается заниженными, а для ныл - аянышеьнымя. В т<.к и другом сдучаи имее-г место сюженис урожаи: в засушливые гсды из-аа заниженных (г:ротиз оптимальных) влэгоэапасоа .почвы, а ¡¡с влаяяые - из-за п е реу в л ежи е и ия почвы и нарушения ее аэрации. Кроме того, избыточная ьолв приводит к вторичному засохшкп и де&е к заболачиванию орошаемых земель. В этом состоит одна из основных причин выхода из строя большого количестве орошаеиых земель, площади которых часто бывают сопоставимы -с вноаь ороааешми землями.

В существующих методиках расчета .поливного режима и оросительных норм используются величины испаряемости, определяемые для разных видов поверхностей и расчитываемые столь же разнообразиями методами, как и величины испарения.

Наиботе распространенные до последнего времени методики определения оросительных норм при расчете суммарного возопотреб-■ления (Е) исходили из заданной урожайности (У) и коэффициента водспотребления (Кв):

Е - Кв •■ У, (I)

Коэффициент водопотребления (Ка) обычно определяется для заданной территории путем сопоставления урожайности той или иной культуры с расходом воды зо последующие годы.

Оросительные нормы (М) при ётом определяется по зависимости Б.А. Щуыакова (1969):

М = КзУ - 10/ Р-(УЙ - IV; ) ± (2)

Этот метод расчета сослужил хорошую службу сельскоцу хозяйству на ороиаешх землях, так как положил основу получения высоких урожоеа и показал необходимость научного подхода и определении оросительных норм и поливного режима (Григоров, 1983; Мосиенко, 1984). Слабым местом этой методики является принятое положение о прямой пропорциональности водопотребления и урожай -ности.

Действительно, при прочих равных условиях с ростом урожайности пропорционально растет и водрпотребление растений, Если

сравнить между собой, например, прирост растительной массы и водопотребление культуры за одинаковые ыежфазные периоды, то прямая пропорциональная зависимость в первом приближении сохраняется. Если же проводить подобное сравнение за весь вегетационный период (как это делается при определении оросительных норм), то возникают существенные отклонения от прямой пропорциональной зависимости.

Пропорциональность между этими величинами имеет место лишь при малой и средней интенсивности водопотребления, что обычно соответствует малым и средним влагозапасам почвы. При влагсзаласах почвы, близких,к оптимальным (что характерно для орошаемых полей), когда Е =» Ео, прямая пропорциональность между Е и У нарушается • из-за изменения коэффициента водопотребления Кв.

Это происходит потому, что величина Кв зависит как от общих погодных условий, характеризуемой величиной Ео, так и от интенсивности их трансформации и внутри травостоя, обусловленной фито-климатом слоя обитания растения (Константинов, 1968; Мосиенхо, 1984). '

Таким образом, принятие водспогребления пропорциональном урожайности не является надежным основанием для расчета оросительных норм в условиях степной зоны Заволжья.

ВЫВОДЫ

1. При неустойчивой обеспеченности осадками в степной зоне Сарзтоеского Заволжья необходимо иметь гибкий режим орошения, изменяющийся в зависимости от метеорологических условий вегетационного периода и дифференцированный для различных культур с учетом УГВ. :

2. На открытых оросительных системах происходит резкое сокращение весеннего стока, а на закрытых - сток с орошаемых площадей больше, чем на неорошаемых.

3. В условиях близкого залегания УГВ при орошении каштановых почв формируется ирригационный дессукционно-выпотный тип всдного режима почв, что частй приводит к накоплению воднорастворимых солей в зоне активного влагообыена. Создание благоприятного для растений .водного режима этих почв возможно лишь после проведения мероприятий, способствующих усилению дренированности территории

4. Использование на темно-каштановых почвах широкозахватной.

дождевальной техники позволяет доведи поливную норму' ло оптимума (400...600 ур/га), а ущерб от ирригационной эрозии почв снизить до минимума (1,5...2,0 руб/га). • ■

5. Считать оптимальными размерами орошаемой пашни 4...б тыс. га на каждое сельскохозяйственное предприятие Заволжья прл условии наличия в нем общей площади угодий порядка 8...12 тыс. га.

6. Решающее значение в определении оптимальных сроков полива имеют два фактора: величина суммарного водопотребления и оперативность доставки этих сведений до хозайства. Первая задача может быть решена с поырщью гидравлических почвенных балансе меров, ьторая - средствами массовой информации.

7. При решении оптимизационных задач орошаемого земледелия которое определяется стохастическим характером природных процес соь, определение оросительной нормы для основных культур следуе проводить с учетом математического, ожидания чистого доходя, а величина отого критерия должна рассматриваться как функция • стоимости подачи воды на орошаемое поле севооборота.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Решающее значение в определении оптимальных срокоЕ поли ва имеют два фактора: величина суммарного испарения той или иной возделываемой культуры и оперативность доставки этих сведений до хозяйств.'Первая задача может быть решена с помощью почвенных балаисомеров, вторая - средствами массовой информации (по радио и в областной газете "Саратовские вести").

2. Использование на темно-каштановых среднесуглинистых . почвах широкозахватной дождевальной техники можно довести поливную норму по оптимума (400...600 м3/га), а ущерб ст иррига-. ционной эрозии почв снизить до мин'ицума (1,5...2,0 руб/га, в ценах 1990 гола)

3. На крупных оросительных системах Саратовского Заволжья средняя годовая прогнозная скорость подъема УГВ составляет:

в долине р. Волги 0,8...0,9 ы, на Сыртовой долине 1,1 м, на Прикаспийской низменности 1,5 м/год.

СПИСОК, ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Крыльчук ГШ. Экологические аспекты орошения земель в

Поволжье// Проблемы комплексного природопользования. - Саранск, 1990 - с. 75-76.

Z. Крыльчук Г.М. Влияние негативных последствий орошения на экологическую обстановку в Заволжье// Тезисы доклада на конференции. - Пенза, 1991. -с. 7-8 (в соавторстве).

3. Крыльчук Г.М. Агроэкологнческие аспекты развития орошаемого

земледелия в Саратовском Заволжье// Тезисы доклада на конференции. - Алма-Ата, 1991. с. 15-16. ;

4. Крыльчук Г.М. Влияние орошения на мелиоративное состояние

: земель// Тезисы доклада Всерос. научно-произ-' " водственной конференции/Саратов, 1992.-с. 23-24 (в соавторстве).

5. Крыльчук Г.М. Борьба с засолением и заболачиванием орошаемых

земель. Справочник по орошаемому земледелию.-Саратов: Приволжское кн. изд-во, 1994. с. ЕЗ-196 (в соавторстве).

Тодписано в печать 25.03.96г. Формат 60x84 1/16 Течать офсетная. Заказ {69- Тираж О

)бластной комитет государственной статистики