Исследование динамики водных балансов орошаемых кормовых культур на черноземах Воронежской области

Землянухин, Иван Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Исследование динамики водных балансов орошаемых кормовых культур на черноземах Воронежской области
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование динамики водных балансов орошаемых кормовых культур на черноземах Воронежской области"

РГ6 ОА . НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

.- о 1"-.; ' -, .: •

. ЗЕМЯНУХИН Иван Павлович

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВОДНЫХ БАЛАНСОВ ОРОШАЕМЫХ . КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НА ЧЕРНОЗЕМАХ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат . диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 1995

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных мелиораций Воронежского государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки и Черноземном институте мониторинга земель и экосистем.

Научные руководители: . заслуженный деятель науки и техники РФ," академик РАСХН, доктор технических наук, профессор М.С.Григоров и доктор сельскохозяйственных наук А.Ю.Череми-синов. . -

Официальные оппоненты: академик КЭА и ААО, доктор географических наук, профессор Н.А.Мосиенко, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А.И.Хохлов.

Ведущее предприятие - АООТ ЦЧРГипроводхоз.

Защита состоится . ДОМ,.. 1995 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета К 120.72.01 в Саратовской ~государственной .сельскохозяйственной академии им. Н.И.Вавилова по адресу: 410710, г. Саратов, Театральная пл. 1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии.

. Автореферат разослан <2Т> .. ______ 1995 г.. ,

Ученый секретарь . -

диссертационного Совета,

кандидат сельскохозяйственных наук Г.И.Караваева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕТИСГИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. На современном этапе важно увеличение производства кормов за счет эффективности новых технологий на основе интенсификации. Интенсификация производства кормов не возможна без анализа и использования особенностей природно-климатических, материальною-технических и экономических ресурсов. Оросительные" мелиорации, а также химизацию нельвя эффективно использовать без надежного анализа и прогноза природных процессов. Такие подходы и разработки коренным образом могут изменить систему планирования оросительных мелиорации, сыграть решающую роль в разработке режимов орошения и ведении экологически сбалансированного орошаемого земледелия.

Поэтому проблема влияния динамики водных балансов орошаемых черноземов на урожайность кормовых культур очень актуальна.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследовать условия формирования водных балансов, их особенностей в пространственно-временном распределении на орошаемых черноземах Воронежской области с учетом повыиения урожайности кормовых культур и сохранения плодородия почв.

Эта цель определила необходимость решения следующих задач:

- исследование и анализ условий формирования водных балансов орошаемых участков кормовых культур;

- исследование влияния орошения на урожайность кормовых сельскохозяйственных культур;

- исследование влияния пространственно-временных колебаний параметров водного баланса орошаемых черноземов на урожайность кормовых культур;

- исследование особенностей водопотребления кормовых культур на черноземах, выбора расчетного метода, определения зональных коэффициентов;

- обоснование потребности в гидромелиорациях кормовых культур и районирование в связи с этим территории Воронежской области с учетом пространственно-временной динамики параметров водных балансов.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Исследования проводились на опытных участках в агрофирме "Левобережное", совхозах "Кировский" Новоус-манского и "Дон" Хохольского районов Воронежской области..

Природные условия в районах исследований, почвы, способы и техника поливов типичны для орошаемых черноземов области.

В работе широко использованы материалы собственных натурных

наблюдений (1984____1990 г.г.)., а также опубликованные в печати

данные опытов различных авторов и научно-исследовательских учере-ждений. Привлечены данные исследований, проведенных другими авторами в ОПХ "Докучаевское" Таловского района. Гидрометеорологические данные по исследуемой территории взяты в Управлении по гидрометеорологии и контролю природной среды, а также из различных справочников и обзоров.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что на основе системного подхода исследованы и проанализированы условия формирования водных балансов орошаемых кормовых культур на Черноземах; обосновано применение бжжлиматического метода водопотребления кормовых культур и уточнены биоклиматические коэффициенты; произведена оценка и обоснование потребности в гидромелиорациях кормовых культур на примере Воронежской области, с учетом пространственно- временйых,колебаний параметров водных балансов и влияния на них циркуляционных особенностей атмосферы. .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается:. В обосновании потребности в*гидромелиорациях для Воронежской области, районировании территории с учетом динамики параметров водных балансов, позволяющей разработать схему развития орошения черноземов, на перспективу; разработке рекомендаций по созданию, поддержанию и управлению экологически сбалансированных орошаемых участков в условиях изменений климатических условий; получена биологическая кривая для кормовых"куйьтур на орошении, обеспечивающая .необходимую точность и надежность расчетов водопотребления;

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты исследований использованы при составлении заключительного научного отчета за 1988...1990 г.г. (госрегистрация номер 01.86.0051725), по которому имеются положительные заключения и акты внедрения НИР, и отчетов Черноземного института мониторига Бемель.и экосистем по теме "Обоснование контролируемых параметров гидрологического рекима в

системе мониторинга земель" за 1992...1994 г.г.,-по которым даны положительные отзывы и акты внедрения НИР.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы ежегодно докладывались на научно-практических конференциях Воронежского агро-университета с 1980 по 1994 годы; научно - технических конференциях г.г. Пензы, Курска, Иркутска, Ростова на Дону, Перми, Днепропетровска и Волгограда.

•ПУБЛИКАЦИИ. Опубликовано 17 статей, из-них по теме диссертации - 57 --• -

СШЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций производству, списка используемой литературы. В.состав работы входит 211 страниц машинописного текста, 34 таблицы, 25 рисушсов, 18 приложений. Список литературы включает в себя 204 литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ отмечается актуальность принятого направления исследований, определены цели и задачи данной работы.

ПЕРВАЯ ГЛАВА. Как показывает многолетний опыт роль воды в урожае сельскохозяйственных культур очень велика (М.С.Григоров, Н.А.Мосиеяко, М.А.Козин и другие).

Водные балансы сельскохозяйственных территорий, а также фак-. торы влияющие на них, изучены довольно хороио. А.И.Будаговский, М.И.Будыко, Ф.Ф.Давигая, Н.Н.Иванов, П.И.Колосков, А.Р.Константинов, Г.К.Селянинов, Д.И.Шашко и другие детально исследовали климатические и метеорологические факторы влияющие на продуктивность растений. Но разработанные ими методы определения гидрометеорологических параметров, различные оценочные показатели тепло-влаго-обеспеченности вегетационных периодов, в современных условиях требуют новых подходов.

Основными гидрометеорологическими факторами влияющими на формирование водных балансов сельскохозяйственных участков являются атмосферные осадки и сток воды. К сожалению рассмотрению стога в водном балансе уделено маю внимания.-

Гидрометеорологические элементы подвержены значитесьннч то-

лебаниям во времени; Это затрудняет разработку надежных методов расчетов водопотребления сельскохозяйственных культур, схем потребности в орошении и других гидромелиоративных задач, что существенно влияет на продуктивность культур.

Важнейшим звеном водных балансов орошаемых участков является водолотребление растений. Наибольшее распространение в различных регионах получили расчетные методы - И.А. Шарова, A.M. и С.М.Алтатьевых, А.Р.Константинова, С.И.Харченко, Д.А.Штойко, Н.В. Данильченко, А.Н.Костикова и других.

Одним.из недостатков этих методик является их региональное«» (Б.Б.Шумаков,_М.С.Григоров и другие). В связи с этим, для создания объективного расчетного метода необходимы длительные экспериментальные и теоретические исследования водопотребления растений (А.Ю.Черемисинов).

Основными недостатками гидромелиоративной оценки территорий является недостаточный анализ условий формирования элементов водного баланса.

Проработки по этим вопросам в Центрально-Черноземной зоне выполнялись И.П. Сухаревым, Г.В., Ереминой и Н.В. Данильченко. В частности, И.П. Сухарев, а позже Н.В. Данильченко выделили по естественному увлажнению на территории ЦЧЗ три зонй орошения-и разработали для них режимы орошения на годы 50 , 75 и 95 X, обеспеченности. Такие рекомендации имели важное значение ■ для орошаемого земледелия Воронежской области. Но сегодня- обоснование перспективного' развития орошения требует не общей осредненной оценки естественного увлажнения территории, а более детальной, дифференцированной как по площади, так и по годам. Поэтому необходимо районирование, основанное ■ на учете пространственновременной динамики колебаний гидрометеорологических йараметров.

ВТОРАЯ ГЛАВА. Воройежская область характеризуется признаками континентальности. На территории часто наступают засухи и суховеи, в среднем раз в три - четыре года.

Исследования проводились на опытных участках в агрофирме "Левобережное", совхозах "Кировский" Новоусманского и "Дон" Хо-хольского районов Воронежской области. Почвы, представленные выщелоченными и типичными черноземами, являются средними и тяжелосуглинистыми, мощностью от 0,6 до 0,8 м, содержание гумуса

3,2...5,5 %, водно-растворимых солей 0,03...0,11 %, хлора 0,00?...0,04 X.

Водно-физические свойства черноземов в метровом слое почвы характеризуются следующими параметрами: плотность 2,6...2,9 г/см3, объемная масса 1,11... 1,34 г/см3, пористость 50...60%. Уровень грунтовых вод колеблется от 5 до 8 метров.

Район исследований относится к зоне неустойчивого увлажнения. Среднегодовое количество осадков по территории равно 530 мм, а за вегетационный период (V - IX месяцы) - 280 мм.

Для исследования влияния орошения на водные балансы орошаемых участков использована следующая схема опытов:

1. Без орошения и.внесения удобрений (контроль);

2. Поливы расчетной нормой, обеспечивающей промачивание слоя почвы 0...60 см при уровне увлажнения 75% НВ;

3. Поливы нормой 0,4 от расчетной;

4. Поливы нормой 0,6 от расчетной;

5. Поливы нормой 0,8 от расчетной;

6. Поливы нормой 1,2 от расчетной.

Опыты проводились на фоне вносимых удобрений, нормы которых определялись балансовым методом. Для исследования эффективности удобрений на ороиаемых черноземах в с-зе "Кировский" схема опытов была дополнена по каждому варианту с. разными поливными нормами вариантами орошения без удобрений, всего 12 вариантов.

Исследования водсчтотребления орошаемых кормовых сельскохозяйственных культур проводились с районированными сортами того: летних и однолетних трав и кукурузы на зеленую массу.

Посев производился в производственных условиях по типичным предшественникам. Агротехника возделывания культур была максимально высокой и типичной для производственных условий.

На опытных ороиаемых участках производились наблюдения за влажностью почвы термостатно-весовым способом каждые десять дней в 4-кратной повторности, температурой, влажностью воздуха, атмосферными осадками, поливными нормами и фазами развития кормовых культур. Для наблюдений за метеорологическими параметрами органй-зоЕаны стационарные метеорологические станции и посты.-

Фенологические наблюдения, учет урокая производились по общепринятым методикам (Б.А.Доспехов).

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приведены метеорологические характеристики в годы исследований. Засушливыми и сухими были три года исследований, два были близкими по увлажнению к норме и три - влажными.

Назначение норм полива и применением минеральных удобрений на орошаемых черноземах играет решающею роль в производстве кормов".

Чтобы установить потребность растений в воде проводились опыты согласно принятой схеме, дополненной вариантами с внесением удобрений, таблица 1.

- -- - . ■ Таблица 1- - ■

Влияние норм полива и удобрений на урожайность люцерны на зеленую массу (т/га) в 1987 году

I I I

Урожай-|От удобрен.|От орошения|Совместно

-Ч-1-1—

NN| Варианты

ность | т/га

% |т/га | X |т/га

5 | 6 | 7 | 8

I_|_|_

1 Без орош. и 11,78 -удоб. (контроль)

2 Без орош. с МРК 14,72 2,94 25

3 Орошение нормой

0,4 ш без удоб. 20,33 -

4 Орошение нормой

0,4 ш с ЫРК 34,16 -

5 Орошение нормой

0,6 т без удоб. 21,20 -

6 Орошение нормой

0,6 т с МРК • ' 25>92 -

7 Орошение нормой

0,8 га без удоб. 25,76 -

8 Орошение нормой 0,8 т с №К 31,31 -

9 Орошение нормой 1,0 т без удоб. 30.38 -

6,55 72,6

12,38 105,1

9,42 80,0

14,14 120,0

- 14,98 12,72

- 18,68 157,9

19,53 165,8

продолжение таблицы 1

г—т-

I 11 2

I 3 |-4|Б|В|7|8|9|

10 Орошение нормой

1,0 ш с ЫРК 36,33

24,55 208,4

11 Орошение нормой

1,2 ш без удоб. 32,03 - - 20,25 171,9

12 Орошение нормой

1,2 ш с ИРК 36,63 - 24,85 211,0

Наибольшие прибавки в урожайности люцерны подучены при поливах нормами 400 м3/га и 480 м3/га. Они увеличили урожайность почти в три'раза по сравнению с контролем - на 18,6 и 20,25 т/га без удобрений - .24,55 и 24,85 т/га соответственно при внесении удобрений. Но в целом, величины урожайности по этим вариантам близки между собой, а если учесть, что при поливе нормой 480 м3/га теряется больше воды, производятся дополнительные затраты труда на. получение продукции. Отсюда следует вывод о нецелесообразности поливов нормами превышающими 400 м3/га.

Наиболее важное значение имеют поливы, такой величины, которая оптимизирует все факторы. В таблице 2 приведены результаты по урожайности люцерны при орошении их различными поливными.

Таблица 2

Влияние различных уровней увлажнения на урожайность люцерны

Варианты, | Урожайность т/га " |Прибавка от орошения

поливные |-1-1-1-1-;-

контроль

7,79 6,93 14,72

160 240 320 400 480

12,53 11,63 24,16 9,44 ' 64,1

13,24 12,68 25,92 11,20 76,1

17,76 13,55 31,31 16,59 112,7

21,12 15,21 36,33 21,61 146,8

20,29 16,34 36,63 21,91 148,8

Представляет интерес вариант с поливной нормой 320 м3/га. При экономии воды на 20% по сравнению с предыдущим вариантом урожай снизился на 14%, что свидетельствует о целесообразности такого варианта.

Результаты опытов показывают, что различные нормы полива и внесение удобрений оказывают влияние на ботанический состав травостоя люцерны. На орошаемых и удобренных вариантах растения люцерны были более мощными, а сорняки находились в угнетенном состоянии. На отдельных вариантах сорняки практически выпали из травостоя. В урожае второго укоса клевера уменьшилось на 2т..3%. Наилучшие показатели ботанического состава травостоя люцерны возможны при поливной норме 400 м3/га и внесении полной расчетной дозы удобрений.

Важнейшим условием назначения поливов является влажность почвы перед началом орошения.

Сопортавление продуктивных влагозапасов по всем участкам показывает, что в большинстве случаев эа период вегетации; максимальные запасы продуктивной влаги отмечаются на орошаемом " участке. В таблице 3 приведены данные по водному балансу орошаемого ;и не орошаемого участков.

Таблица 3

Водный баланс чернозема выщелоченного при рптимальном водообеспечении культур (агрофирма "Левобережное")

I-1-1-1---г—: ;;; ' I

I | |Осадки)Ороси-|Водо- IПоказ, увлажненияДоля |

I I I (норма |блёние|Орошение| Не.оро-|ния, I]

I || |м3/га |м3/га | |шаем. уч| |

I- I I—-ч-ь-—I—:—I-—н—I

I 1 I 2 | 3 | . 4 | 5 | 6 | 7 I 8 |

I_I_I_I_:_I_1_-1-1—:-1

Многолет- 1984 1907 3530 . 5530 0,98 0,34 64

ние травы 1985 2866 3303 6215 0,99 0,46 53

1986 1749 2762 5463 0,83 0,32 48

1987 3081 1886 4870 1,02 0,63 39

1988. 3196 1560 5538 0,86 0,58 32

1989 3112 820 4637 0,85 : 0,67 18

продолжение таблицы Э

I-1-1-1-!-1-1-1 I

I 1 | ■ 2 | • 3 | 4 ) 5 • | 6-| 7 1 в |

I_I_I_I_I_1_:_I-1-1

1984 1639 1560 3269 0,98 0,50 38

1085 1664 .1922 3658 0,98 0,45 53

1986 1061 2636 3634 1,02 0,29 73

1987 1148 1926 2499 1,23 0,46 77

По результатам анализа можно сделать следующие выводы:.

- результаты опытов показывают, что оптимальна влажность почвы при поливах 320.. .400 м3/га, когда она соствляет 75... ВОХ ГО.

- в целом, водный баланс черноземов орошаемого участка можно характеризовать, как неустойчивый, обладающий значительной вариацией, в силу изменчивости гидрометеорологических параметров.

Исследования динамики подвижных элементов питания в течении вегетационного периода на опытных участках с-за "Дон" показывают, что наиболее оптимально изменяется содержание кальция за вегетационный период ' на участках с внесением удобрений дозой (!И20Р110К90), причем изменения магния и натрия при татой дозе удобрений и орошении в почве не значительны. При внесении других ' приведенных доз удобрений при орошении наблюдается уменьшение содержания кальция в почве и увеличение магния и натрия, что негативно влияет на качество черноземоз.

Результаты полевых опытов показывают, что сбалансированность орошаемых участков по воде очень зависит от многих факторов: рельефа и экспозиции поля, его высотоного положения, а также от состояния почвы. Факторы влияют весьма разнообразно также в зависимости от сезонных периодов года, поэтому водные балансы орошаемых кормовых культур тесно связаны с сезонными метеорологическими характеристиками и в результате наблюдаются различные вдагоэаласы на черноземах в вегетационные периоды.

В таблице 4 приведены осредненные за период наблюдений данные, полученные на опытном поле, занятом многолетними травами в агрофирме "Левобережное".

Таблица 4

Водный баланс орошаемого участка от состояния почвы мм (числитель), процентное содержание к осадкам (знаменатель)

1 1 ■ | | Периоды | § 1 1

1 г | Статьи баланса | 1 1 зимний 1 j летний 1 1 1 |осенне-весен.1

1 1 1 1 . . - .. 1 1 1 з | 1 1 | 4 .1 I

Осадки 213 216 200

Поверхностный 22 16 83

сток 10 7 42

13 181 229

Испарение — — —

6 . 84 115 •

Влагозапасы:

в почве 60 19 6

28 9 3

в снегу 118 - -38

56 -14 ■

Ив таблицы 4 видно, . что состояние почвы существенно влияет на величины и диапазоны водных балансов.

Для болеее глубокого исследования водных балансов орошаемых участков и их влияния на урожай проанализируем данные по люцерне (198? г. с-з "Дон") для различных уровней увлажнения, таблица 5.

Из таблицы видно, что в вариантах с орошением расход воды травами и почвой увеличивался, появлялись различия в составляющих водного баланса. Максимальная его величина была в варианте при влажности почвы более 80%. НВ, наименьшая при 60% НВ.

Динамика уровня сбалансированности по годам показывает, что на него значительно влияют количества атмосферных осадков и вно-

симых удобрений.

Таблица 5

Показатели сбалансированности орошаемых участков

|-1-1-1-!-1--

I_I_I_I_I_I_

Многолетние 89 144 458 41,1 0,80

травы, 87 120 436 51,7 0,78

осадки 221 мм 86 96 420 43,6 0,76

82 . 72 357 36,7 0,83

73 48 . 358 21,2 0,75

....... 67 - 222 12,6 0,09

Многолетние 82 144 436 36,6 0,85

травы, 80 120 433 36,3 0,81

осадки 226 мм 79 06 398 31,3 0,78

77 72 392 25,9 0,76

75 48 369 24,2 0,74

65 - 236 14,7 0,98

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА. Водопотребление кормовых культур при орошении. • •

Величины водопотребления в годы исследований колебались у многолетних трав от 18,5 мм до 28,0 мм, у однолетних трав от 21,9 до 27,9 мм, у кукурузы от 22,8 до 29,1 мм. Детальный анализ подзывает, что они вызваны изменениями метеорологических факторов в течении вегетации.

С целью обоснования выбора формулы расчета водопотребления (Е) исследовалась зависимость от основных метеоэлементов общего вида:

Е = ИР,<и,У) (1)

где: среднесуточных, декадных осадков (Р), дефицита влажности воздуха (с1), температуры воздуха (I) и скорости ветра (V). Корреляционно-регресионный анализ показал целесообразность использования температуры и дефицита влажности воздуха для определения водопотребления.

Для.условий Воронежской области проверялись расчетные методы определения водопотребления кормовых сельскохозяйственных культур: А.Р.Константинова, Д.А.Штойко, А.М.Алпатьева, Н.Н.Иванова, И.А.Шарова.

Для сравнения результатов расчетов с фактическими данными определялись относительные ошибки расчета: средние (В), максимальные завышающие (+Э пах) и занижающие (-8 шах) результаты, а также мера рассеяния около фактической величины (К). В табл. 6 приведены результаты сравнения на примере многолетних трав.

Таблица 6

Основные характеристики расчетов водопотребления многолетних и однолетних трав по формулам

0% Мног. тр. Однол.тр. 36,8 37,2 37,9 39,5 29,7 35,3 31,5 34,4 32.4 . 29.5

К Мног. тр. Однол.тр. 0,65 0,82 1,40 1,20 1,28 1,22 1,64 1,77 2,66 2,28

Мног. тр. -6 шах Однол.тр. 82,0 69,3 88,4 68,7 61,3 63,9 68,2 75,7 51,5 49,2

Мног. тр. +G-max Однол.тр. 220,0 151,7 251,0 169,4 112,8 172,5 188,6 158,3 166,1 197,2

Установлено, что лучшую сходимость с опытными данными по всем показателям и культурам дает формула А.М.Алпатьева. Для условий Воронежской области этот метод несколько завышает значения водопотребления, что подтверждает региональность взятых биоклиматических коэффициентов (А.Ю.Черемисинов). В целях повышения ее точности в условиях Воронежской области опытным путем получены величины биоклиматических коэффициентов для многолетних и одноле-? тних трав, кукурузы на зеленую массу, табл.7.

4Г

Таблица 7

Осреднение биоклиматические коэффициенты Кб (мм/мб) и их погрешности ш %.

г~-1-:-г—-1—I-:-1

|Сумма тем-(Многолетние травы|Однолетние травы|Кукуруза на з/м|

1 г |ператур ЭЪ| | | ] Кб | 1 | т% 1 г-..... ' 1 1 Кб | I 1 вй 1 | Кб 1 Г " " " " " 1 1 | ■ 1

0-200 0,33 7,1 . 0,31 4,7 0,22 4,5

201-400 0,36 5,3 ' 0,33 8,2 0,28 6,1 :

401-600 0,39 9,5 0,34 6,2 0,32 6,1

601-800 • 0-,41 8,2 0,42 8,2 0,40 5,6 -

801-1000 0,32 6,9 0,44 . 8,1 0,42 7,1

1001-1200 0,39 6,9 . 0,42 6,6 0,43 9,2

1201-1400 0,41 4,8 0,43 5,1 0,43 8Д .

1401-1600 0,38 8,5 0,42 10,5 0,39 10,1 .

1601-1800 0,32 . 6,6 0,44 8,7 0,35 5,6

1801-2000 0,39 8,8 0,41 6,8 0,32 7.7

2001-2200 0,43 8,8 0,36 6,7 . -

2201-2400 0,41 6,4 0,33 5,8 • - . , -

2401-2600 0,34 7,2 0,31 4,6 -

2601-2800 0,39 5,3 0,33 9,1 • , -

Зональные биоклиматические коэффициенты позволяют с достаточной точностью рассчитывать водопотребление сельскохозяйственных культур. Но анализ показал, что они непостоянны Во времени и по территории. Причиной колебаний является изменчивость метеорологических факторов. Высокая. точность метода возможна лишь тогда, ко-' гда складывающиеся метеорологические условия соответствуют тем, " при которых получены эти коэффициенты.

Следовательно, необходимы кривые водопотребления полученные для данной территории. Их проверка показала, что расчеты с. учетом кривых точнее и учитывают любые климатические изменения. Эти кривые просты в практическом использовании и характеризуют пространственную динамику водопотребления основных кормовых сельскохозяйственных "культур по территории Воронежской области.

ПЯТАЯ ГЛАВА. Выполнены оценки водного баланса орошаемых уча- .

стков и потребности в гидромелиорация*.

Для проведения анализа динамики водных балансов и потребности в гидромелиорациях были использованы данные по 16 метеорологическим станциям и постам, расположенным в пределах территории Воронежской области.

Для оценки естественного увлажнения изучаемой территории привлечены декадные данные по температуре воздуха, дефициту влажности воздуха и осадкам, а также годовые суммы осадков и годовой сток. Часть этих данных взята из агрометеорологического бюллетеня за декаду, но период наблюдений оказался малым. Для решения-поставленных задач были выбраны из первоисточников (форма ТСХ-1) декадные значения температуры, дефицита влажности воздуха, осадков по 16 метеостанциям и стока по 17 гидрологическим станциям и постам, расположенных в пределах области. Привлечены данные повторяемости типов, атмосферных процессов по классификации Г.Я.Ван-генгейма и А.А.Гирса.

По стандартной программе.были получены основные статистические характеристики по температуре воздуха, дефициту влажности и осадкам по каждой метеостанции.

Произведен анализ зависимости осадков от высоты местности для территории области и получено уравнение следующего вида: Р = 120,5 * Н (2)

где Р - слой осадков, мм; Н - высота метеостанций, м. Среднеквадратическое отклонение - 6,14 мм. Коэффициент корреляции - 0,75 + 0,03. •

Зависимость стока от высоты местности можно описать уравнением следующего вида: . . ' . V = 0,0015(Н1)2 + 49,5 (3) где: У - средний сток, мм, Н1 - средняя высота водосбора, м. Среднеквадратическое отклонение - 4,47 мм.

Анализ пространственно-временных колебаний гидрометеорологических параметров годовых сумм осадков и стока тесно связан с особенностями проявления циркуляционных.процессов атмосферы.

Рассмотрены колебания увлажненности на изучаемой территории по основным эпохам атмосферной циркуляции V, Е и С . Для этого вычислены модульные коэффициенты стока для периодов с 1600 по 1928 год (эпоха И), с 1929 по 1939 год (эпоха Е), с 1940 по

1948г.г. (эпоха С), с 1949 по 1972 годы эпоха (Е+С) и современная эпоха период с 1973 по 1993 г.г.. (эпохи атмосферной циркуляции далыяе называются типами атмосферной циркуляции).

Установлено, что территорию области можно разделить на три ярко выраженных района по воздействию форм атмосферной циркуляции на формирование увлажненности. Линии раздела проходят с северо-востока на юго-запад, около нормы увлажненность наблюдается при аномалии любого типа атмосферной циркуляции северо-западнее линии * В.Хава,- Нововоронежский - Репьевка. Резкие изменения увлажненности отмечаются при всех типах атмосферной циркуляции восточнее, юго-восточнее линии Грибановский - Бутурлиновка - Вогучар. Центральная часть территории области, расположенная между указанными линиями, характеризуется более плавными изменениями увлажненности в различные периоды аномалий атмосферной циркуляции.

Исследования данных по влажности черноземов показали, что в среднем многолетнем разрезе в начале вегетации кормовых культур влагозапасы в почве в основном достаточны (кроме крайнего юго-востока) довольно устойчивы во времени и соответствуют оптималь- , ным. Во второй половине лета,- влажность почвы в среднем многолетнем разрезе резко уменьшается до критической ■ или даже ниже ее. Коэффициенты вариации очень велики. И в конце вегетации влажность почвы увеличивается, но не везде достигает оптимальной.

Следовательно, в условиях Воронежской области для выралдава-ния кормовых культур в период июнь- сентябрь необходимо принимать меры для обеспечения растений водой.

Для оценки естественного увлажнения территории Воронежской области были вычислены коэффициенты увлажнения (Ку) по 16 метеостанциям и 17 гидрологическим станциям и постам.

Статистическая обработка рядов позволила получить для них основные статистические характеристики: средние многолетние значения коэффициента Ку, стандартное отклонение 0 и коэффициенты вариации Су и асимметрии Сз. Результаты- представлены в таблице 8.

Анализ показывает', что увлажнение области очень неравномерно, особенно это характерно для юго-восточной части территории.

Существенны изменения коэффициентов увлажнения также и в центральной части области. Отметим, что велика в этих районах изменчивость естественного увлажнения.

. {

Таблица 8

Коэффициенты увлажнения и их статистические характеристики I-1-1-1-1-т-1

1 NN 1 Метеостанции ! Ку | 1 1 0 1 СУ Сэ | 1

1 1 1 1 ■ 2 1 1 1 3 | | 1 4 I 5 . I 6 I |

1 Нижнедевицк . 0,37 0,11 0,29 0,48

2 Воронеж 0,3? 0,12 0,33 0,99

3 Анна 0,34 0,12 0,32 0,23

4 Щучье 0,35 0,12 0,29 0,68

6 Ир. Лиман 0,34 0,10 0,33 0,58

6 Острогожск 0,33 0,11 0,34 0,51

7 Лиски 0,27 0,08 0,30 0,90

8 Каменная Степь 0,28 0,10 0,35 1,17

9- Новохоперск 0,29 0,11 0,38 0,77'

10 Борисоглебск 0,31 0,12 0,39 1,46

И Павловск 0,29. 0,10 0,35 0,49

12 Калач 0,24 0,08 0,33 0,61

13 Митрофановка 0,30 0,10 0,34 1,19

14 Бутурлиновка 0,26 0,11 0,36 0,57

15 Сагуны 0,29 0,11 0,38 0,49

16 Богучар . 0,26 0,08 0,29 0,71

Коэффициент Ку позволяет дать оценку территории области по условиям влагообеспеченности с учетом особенностей циркуляции атмосферы. В таблице 9 представлена потребность в гидромелиорациях сельскохозяйственных кормовых культур по административным районам области. Оценка произведена по шкале Д.И.Шашко.

В таблице приняты следующие сокращения: период. - периодическое брошение, пост.-, постоянное орошение, агротех.- агротехнические приемы.

К первой зоне относятся следующие административные районы области: Рамонский, Семилукский, Хохольский, Острогожский, Лис-кинский, Павловский, Ольховатский, Н.Воронежский, Панинский, Ре-пьевский, В.Хавский, Н.Усманский.

Таблица 9

Потребность в гидромелиорация)! основных кормовых - культур по периодам атмосферной циркуляции

| Зона

Потребность в гидромелиорациях по периодам | атмосферной циркуляции |

Е+С

С+Е

период.+ агротех. пост.

агротех. агротех.+ ' гк-риод.

пост. период. период.+ период.

агротех.

пост.

пост..

период.

период.+ пост.

Ко второй зоне относятся районы: Эртильский,'Анненский, Бобровский, Таловский, Новохоперский, Борисоглебский, Воробьевский.

К третей зоне относятся районы: Бутурлиновский, Калачский, Богучарский, Каменский, Подгоренский, Россошанский, Кантемировс-кий

Для практического использования построена схема распределения потребности в орошении кормовых культур для периодов различных временных циклов атмосферной циркуляции.

В последнем разделе пятой главы изложена экономическая эффективность выращивания люцерны на зеленый корм в зависимости от поливных норм и внесения полных расчетных норм минеральных удобрений. Данные расчета экономической эффективности приведены в ценах, действующих до 1990 года. Расчеты проказали, что наиболее высокая рентабельность выращивания ' люцерны на зеленую массу оказалось в опытах с поливом нормой 400 м3/га и внесении полной расчетной дозы удобрений (2502). При поливе нормой 460 м3/га рентабельность не возросла, а даке незначительно уменьшилась (на 52). Отсюда следует, что поливы не превышающее 400 м/Та рациональны- не только с экологической стороны, но и с экономической. На контро-

льных участках в среднем урожайность составила 14,72 т/га, а рентабельность -109%.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Опытами установлено: наибольшие прибавки в урожайности многолетних трав получены при поливах кормами 400 м3/га и 480 м3/га.; наиболее оптимальная влажность почвы для кормовых культур 75...80% НВ на черноземах достигается при поливах нормами 320... 400 м3/га.; самый низкий коэффициент водолотребления был в вариантах с поливной нормой 400 м3/га,.что свидетельствует о более продуктивном расходе воды на единицу урожая.

2. Поливную норму можно уменьшать до 320 м3/га, при этом урожайность культур снизится не более чем на 13...15 X, что имеет значение при ограниченных водных ресурсах Воронежской области в засушливые периоды. ' .

3. Наиболее существенная прибавка урожая кормовых культур на черноземах достигается при совместном действии орошения и удобрений. При орошении прибавка составила 8,55 т/га, при внесении удобрений расчетной нормой удобрений (Н120Р110К90) - 12,38 т/га. Урожай зеленой массы люцерны при поливе составил 57,1...58,4 т/га. Внесение одних фосфорно - калийных удобрений в опытах снижало урожайность на 6,2 т/га. Выло.замечено, что в условиях орошения влияние доз азотных удобрений на урожайность люцерны зависит от гидрометеорологических условий года.

4. Исследования режимов подвижных элементов питания на орошаемых черноземах показали, что их динамика тесно связана с колебаниями гидрометеорологических условий, величины доз вносимых удобрений и года пользования многолетних трав. Для сохранения плодородия чернозема при орошении обязательно внесение удобрений (И120Р1ЮК90).

5. Проведенные исследования условий формирования водопотре-Оления кормовых культур на орошаемых черноземах показали, что из метеорологических параметров: температуры и дефицита влажности воздуха, скорости ветра и осадков в условиях Воронежской области водопотребленне наиболее связано с дефицитом влажности и температурой воздуха. Проверка наиболее распространенных методов расчета

й1

водопотребления кормовых культур в условиях Воронежской области показала лучшую сходимость фактических и расчетных данных, полученных биоклиматическим методом. Относительные ошибки составили 25 - 292.

6. Для более высокой точности расчета водопотребления были определены фактические биоклиматические коэффициенты для основных кормовых культур Воронежской области. Их средние величины за период вегетации составили 0,37 (кукуруза на зеленую массу)...0,39 (однолетние и многолетние травы).

7. Выявлена тесная связь основных параметров водных балан-. сов с высотой местности и по территории. При увеличении высоты местности на 100 м осадки увеличиваются в среднем на 15 мм, а сток на 13 мм. Изменение осадков и стока по территории на один градус географической широты составляет соответственно 15 мм и 24 мм, а-по долготе - 8 мм и 4 мм. Отмечено значительное увеличиние осадков и стока в пределах возвышенностей территории.

8. Установлены закономерности распределения основных элементов водного баланса по изучаемой территории за периоды циклов атмосферной циркуляции. Характер распределения влагообеспеченнос-ти по циклам атмосферной Циркуляции дает возможность выделить в пределах Воронежской области три зоны по водным балансам с различными пространственно - временными колебаниями.

9. Естественное увлажнение территории Воронежской области крайне неравномерно, и практичесют вся она нуждается в орошении. Из 100 лет потребность в орошении составляет 69 лет. Выявлено влияние на естественное увлажнение территории циклов атмосферы.

10. Производству рекомендуется детальная оценка территории в потребности гидромелиорации. Выполнено районирование потребности в орошении кормовых культур для территории Воронежской области с учетом циклов атмосферной циркуляции. Это позволит более точно планировать оросительные Мелиорации.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Некоторые особенности залегания грунтовых вод на орошаемом пойменном участке учхоза "Верезовское'7/Тр. ин-та/Воронеж, с.-х. ин-т.- 1981.-0.102-198 (в соавторстве).

2. Особенности связей годового стока рек с осадками на территории центрально-черноземных' областей//Тр.инта/Воронеж. с.-х. ин-т.- 1986.- С. 18-22.

3. К вопросу расчета нормы годового стока в условиях морфологической неоднородности территории ЦЧО / Тр.ин-та / Воронеж, е.- х. ин-т.- 1990.-С. 33-38.

4. Влияние атмосферной циркуляции на пространственное положение корреляционных полей годового стока рек ЦЧО на фоне различных геоморфологических условий. Воронеж, с.х. ин-т.-Воронеж., 1990.- 30с.- Деп.ВИНИТИ 12.12.90, N6212 - В90 (в соавторстве). ?

5. Концепция.конструирования экологически устойчивых агроси-стем // Эколог.проблемы аграрного производства: Тез.. докл.- Днепропетровск, 1992.- С. 25-26 (в соавторстве).

Подписано в печать 25.05,95г. Формат бумаги 60x90 1/16 Бумага офсетная.п.л. 1.0 Тираж 100. Заказ 182.

394017. Воронеж, пр. Революции, 19, ВГТА У0П

Информация о работе

Землянухин, Иван Павлович
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов, 1995
ВАК 06.01.02

Автореферат

Похожие работы