Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Модельные исследования влияния термических эффектов источников орошения на продуктивность хлопкового поля

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Модельные исследования влияния термических эффектов источников орошения на продуктивность хлопкового поля"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНЦЕРН ПО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ «ВОДСТРОЙ»

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «САНИИРИ» (НПО САНИИРИ)

На правах рукописи АХМЕДОВ Шарифбой Рузиевич -

МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИСТОЧНИКОВ ОРОШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ХЛОПКОВОГО ПОЛЯ

Специальность — 06.01.02 — Мелиорация и орошаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ--Ш

Работа выполнена в Математическом институте с ВЦ АН Республики Таджикистан.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор САТТОРОВ М. А.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор МУРОДОВ М. М.

Официальные оппоненты:

заслуженный ирригатор Республики Узбекистан, доктор технических наук

ЛАКТАЕВ Н. Т. кандидат технических наук, доцент НУРМАТОВ М. К.

Ведущая организация — Таджикский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации.

Защита диссертации состоится «/^ » марта 1992 г. в » часов на

заседании специализированного Совета Д.009.02.01 при научно-производственном объединении «САНИИРИ» по адресу: 700187, Ташкент, Карасу-4, дом 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО «САНИИРИ» Автореферат разослан « » февраля 1992 г.

Ученый секретарь ^

специализированного Совета .Л

доктор технических наук / Э' Ж' МАХМУДО!

01Л-Л хл?;}пь?;:ст;гКА дчосертйз'СНКОП ?д"а:н

Актуальность чсслеаования, Расширение орслаемчх площадей с?.?>охохозяйстееяг2? культур л пэвааешге продуктивности каждого' доливного гектара в различай*, в том число горних и межгорных зсуах Сродней Азия ставят проблем регулирования стока и накопле-С?л водних ресурсов горных рек Таджикистана и Кнрг?-гзстана. 1?еге-цаа этой пробле?^ в спсгз очередь требует всестороннего глубокого 'п.укнпз слоякей дяпамкческоЯ. систс».?: прярс^-пк условий и устань— теггля когк'^всгвешзгс значений пгр^иетроз функционально:! оатж.'о-ггн пзедородия земель каждого ргйска Среднеазиатской аридной зоки >г ^¡гплеяса естестгсинкх процессов, а тг,кг.о бапторсв, сбусловлен-г.!х активной жизнедеятельность^! пзлозеха. В этод; плане строитель-тг.о еусотных плотин и образование глубоководных горных зедохраш!-

регулирование стока горних ре?,, как например, р.р.Ваха и йа-тз, в будущем тг?:~з р.Шшдд,' репая гпзнекко ватные проблема онер-соггзбяенЕя и водоснабжения, обуславливают проявление. гашзгестза ?ср:гапгх побочжх явлений, которнз с течением пресеки качинаэт стяено воздействовать на гидрологические, гкдрогеолопгееекке, 5дрс*дзическко к гкдрохгсспгескне ситуация, следовательно, в целом I узтгновипдаеся характеристики агроохоскстеш в бассейнах' этих

з частности в прилегавши районах сельскохозяйственного про-водзтва.

Создание высоконапорннх (до" 303 м) водохранилищ и дзух-трек 2Еное расположение водоводов для гпдрсагрзгатов энергоблоков г-хггх ГЭС прявэли я тому, что отбор или попуск зодч кэ горного дехрагсшеца производится кз глубин» 40—50 петров» где тешерату-води в летнее врс>.:я находится ккэ «ем П°С. Например, отбор п из Нурехохого водохранилища для Взхя-Дангарикского Туннеля-свода производится кз глубины более 50 метров и температура и у выходглго портала туннеля в Дангаринскув степь, составляет я о II0С в 52ало-августе месяцы, в то время, как до строительст-Нурекского' водохранилища на этот период температура воды реки з в укоголсткем разрезе составляла в среднем 14-15°С и вкзе.

В этой связи возникает актуальность вопроса об изучении влия-низнотешературкых источников орошения /подземных и погерхно-5Х вод' - в Таджикистане. и подзежьтх вод в других районах Сред-Азии/ на продуктивность хлопкового поля. л.«

Цель г задача исследований. Основной целью диссертационной работы является разработка методики изучения влияния низкотемпературных подземных и поверхностных источников орошения на динами ку роста, развития и плодородия хлопчатника в научно-производств ных условиях путем целенаправленных систематических опытов на мс дельных участках-площадях хлопкового поля. "

• Основной задачей исследования является установление количественных характеристик воздействия низкотемпературных /Хб-19°С/ поливных вод на продуктивность хлопкового шля на 'основе накопле ния, анализа и обобщения систематических данных научно-произБедственных опытов на базе методов математического моделирования идентификации конкретных моделей агроэкоскстеш и гидроагрофизик на примере хлопчатника.

Объект исследований - Хлопковые поля - модельные участки в Шафриканскогл и Гиждуванском районах Бухарской области, разделенн на три делянки,'соответственно, а также отдельное растение - кус хлопчатника, как объект математического моделирования и модельно го представления.

Паедиет исследований - разработка рекомендаций по снижению отрицательных воздействия"низкотемпературных источников ороаения на продуктивность хлопкового поля.

Методика исследований. Обоснование, постановка и разработка методики проведения целенаправленных систематических опытов в естественно-производственных условиях и обобщение полученных даннк натурных исследований путем создания конкретных математических т делей динамики роста и развития хлопчатника, а также элементов техники бороздкового полива.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- установлена отличительная особенность агроклиматического районирования в мекгорннх и предгорных долинах, где термические ресурсы плодородных слоев зоны аэрации земель существенно зависяч от температура поливной-поверхностной, а такзе близлежащих подзег ных вод с температурой ниже 17-19°С;

- разработана методика проведения систематических опытов в районах, где поверхностные /речные/ и подзегляые источники орошения« ииеат температуру, существенно отличаз'.цуися друг от друга. Лол этом модельные участки разделены 15а три делянки;

- получены простейшие, но зффеоткЕккв в смысле инженерных приложений, модели динамики роста и развития'растений /на примере хлопчатника/, а такяо модификация известных моделей Полетаева и Робертсона, полутени полуэкпирическке модели движения струя воды-в борозде с учетом горизонтального впитывания влаги в почву;

- установлена эффективность сосредоточенного внесения местного удобрения /навоза/ в борозду при поливе хлопчатника из низко-' гешературного источника орошения.

Практическая ценность работы.заключается в обосновании особенностей агроклиматического районирования и оценки термических зесурсов плодородных слоев почвы зон аэрации земель межгорных и 1редгорны;с. долин горного Таджикистана путем конкретных расчетов, {а этом основании и на базе трехлетних целенаправленных систематн-геских опытов установлено существенное влияние температурного режа источников орошения на Динамику роста; развития и урожайно-:ть хлопчатника, а также на сроки созревания плодов хлопчатника, 'заработана методика сосредоточенного внесения местного удобрения : борозду» которая значительно снижает отрицательные воздействия изкотемпературной /прохладной/ поливной воды на продуктивность сроки созревания хлопчатника. Разработанные математические кодс-я носят'более общий характер и могут быть использована такгз при зучегам динамики- роста, развития хлоцчатдика' . а также дру-йх растений. .

Внедрение. Научно-исследовательские' опыты проводились непос-гдственно в■производственных условиях двух хозяйств Шафриканско-э и Гиждуваяского районов, результативность которых - подтверждена зответствующшг актами» .

Апробация. Основные научные положения и результаты научно-юкзводственных исследований по теме диссертации доложены на пос-шшо-действующем всесоюзном семинаре "Математическое моделкрова-го гидрогеологичзских процессов"!! других семинарах /Новосибирск-©5, Дуианбе-1988, Дуианбё-1920, Дущанбе-1991/, на-научных конфе-¡кциях по матшатичесхой экологии /Дрганбе-1991/, научно-практи-ский семинар по зслопководству /Бухара-1985/.

На закату выносятся: . - обоснование отличительных особенностей агроклиматического йошфования мздгорншс и предгорных- долин горных регионов Средне-катской яридкон зона при учете гкдрояермических свойств поверх- .

- р - :

костных и подземных, источников ороаени-, атакяе уточненная методика оценки термических ресурсов плодородных сяоов зона аэрации хлопкосеющих районов в зависимости от глубины залегания уровня грунтовых вод поливных земель;

- методика постановки и проведения опытов для обнаружения влияния низкотемпературной /15-19°С/ поливной воды на динамику роста,.развития и продуктивность хлопкового поля в естественных . производственных условиях путем габора модельных участков в оптимальных для оксперимента зонах хлопководства Средней Азия;

- простейшие, но новые и удобные для инженерных приложений математические модели динамики роста и развития растений, дянами-•ки движения струи поливной води по борозде, идентификация параметров полученных и обоснованны^ методов энергетического баланса, зм-пирических, полуэмпирических эвристических моделей с данными систематических опытов;

- рациональная технология использования местных удобрений, заключающаяся в порциальном сосредоточенном использованш их на хлопковых полях, где полив хлопчатника производится из холодных источниково орошения. ■

.Публикации, Основные положения и содержание диссертаций оггуб-• ликованы в 4-х научных статьях к 5-ти тезисах научных конференций и семинаров.

• Личный вклад автора. Методика постановки и проведения полевых систематическихо ^опытов в Шафриканском и Гиждуванском районах , Бухарской области, непрерывные наблюдения и сбор первичной информации и их статистический анализ и обобщение, получение математических моделей динамики роста и развития хлопчатника, модели динамики движения струи воды в борозде. Методика рационального использования местных удобрений и речных наносов в полях, где полив производится из низкотемпературных источников орошения.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 стр. машинописного текста и состоит из введения, трех глав, выводов и заключения, 39 таблиц, 63 списка литературы, а также рекомендаций для снижения отрицательных эффектов низкотемпературных источников орошения в хлопкосеющих районах Среднеазиатской аридной зоны. Прилагаются акты внедрения результатов научных исследований в производственных условиях.

Автор выраяает глубокую признательность своему научному оводителя доктору технических наук, профессору Саттарову Н.А. постановку теш диссертации, бояьяуэ помощь и постоянное внима-иа всех этапах выполнения работы. Автор а лицо профессора одова М.М. и Тозюва М.Т. п сотрудников Бухарского технологиче- . го института и его кафедры "Механики" за поддержку при прохожий аспирантуры, а танго искренно благодарен бригадирам колхо-им.Ф.Ходааева и З.Энгельса -ГБозооозу"!^ и Рафневу Т. в выбо,- • модельных участков, за содействие з организации ,и проведении тематических полевых работ и наблюдений.

• СОДЗШНИВ РАБОТЫ

Во введений отмечается, что весь комплекс arpo- и гидрофизи-3JOC, химико-биологических я других гочвенно-гидрологических горою, являясь основой фязкологическоЯ сущности и продуктявно-растений непрерывно связан с питательным режимом корнеобитае-слоев почво-грунтоз. В свою очередь цроцесс формирования опти-ьного питательного pesara я его дальнейшее эффективное усвоение гениями коренным образом зависит от оптимального теплового, яо-воздушного режимов почвы. Как правило, низкотемпературная яо-воздушная потаенная среда зоны аэрации, естественно, не обе-зивает своевременного растворения естественных и искусственных ательннх ¿ещестз и удобрений, препятствует их полному своевре-зоглу освоению корневыми система;,ni растений, особенно для тако-геплояюбивого растения, как хлопчатник.-При этом часть питатель-веществ под воздействием нисходящих токов прохладной воды опу-зтея вниз и перемешивается с грунтовыми и подземными водами, эряя последних. С другой стороны, сравнительно холодная /16-'С/ водно-воздушная почвенная среда для хлопчатника действует itéjío, значительно сникая темпы роста и развития, подвергает его шчзйгм болезням. Все это в конечном результате сказывается на шйность и качество хлогша-ецрца, на сроки продолжительности зевания его плодов.

■Таким образом, обосновывая целесообразность целенаправленно-гселедования этой проблемы, отмечается» что оценка термических ?рсов зоны аэрации и их влияние на продуктивность хлопкового i, оказались весьма слабоизученными в горных условиях Таджики-

стана» к которому относятся также и районы Кыргызстана» где хлопковые плантации с площадью более 3QÖ тыс.га сосредоточены в «es-горных и предгорных территориях и прилегают к низкотемпературным /1&-19°С/ поверхностным и подземным источникам орошения, К этим районам приравнены также и другие» где для орошения используются ' подземные вода е исходной температурой 15-18

В первой главе рассматривались вопроси оценки водацх ресурсов, а также вопроси агроклиматического районирования хлопкосеющих территорий Среднзазиатской йрщюй зоны. Отмечая, заслуги ученых Шредера P.P., Скворцова A.A., Бабушкина Л,Я., Мурашова Ф.А Когай H.A., Закирова-Ш.С. в изучении природных условий и агроклиматическом районировании Средней Азии» s работе особое внимание уделяется Туранской провинции* В частности, в работах Шредера Р.Р Туранская провинция разделяется на три части и температура летнего периода, где выращивается хлопчатник вше +10 С принимается . эффективной температурой для выращивания хлопчатника и суммарно распределяются .следующим образом:

для тонковолокнистых сортов - 4I0Ö°C;

для средневолокнистых сортов - Зб?0°С;

дяя скороспелых ефтов . . - 3330°С.

Отмечается» что в Туранской провинции буквально каждый силон, горная долина, что особенно в Таджикистане, даже отдельные участки долины /например, Яванской и Данг'аринской степи/ имеют свои особенности, хотя по аналогии с равнинной частью Средней;Азии территория Таджикистана-разделена на II агроклиматические районы.

Считая также разделение формальным* далее в § 2 этой главы дана оценка термическим ресурсам плодородных слоев зоны аэрации засушливых -земель Таджикистана до освоения Д932/ и после освоения /1985/, на примере Вахшской долины Южно-Таджикского сельскохозяйственного региона. •

Показано, что при условии, когда до освоения Вахшской долины уровень грунтовых вод в большой части долины находился на глубине не менее 5 м от поверхности почвы, а после освоения под орошение уровень грунтовых вод.в настоящее время находится на глубинах до 3 м, произошла потеря термических ресурсов в пределах от 300° до 450°С в слое 0,2-0,7 м. Если яе глубина грунтовых вод достигла 1,5-2,0 м, то потеря термических ресурсов в этом слое составляет

:50-550°0 за вегетационной период.

•На этом основании сделан вывод о том, что на орошаемых участях Вахшской долины, где уроиень и температура грунтовых вод, ©ответственно равны 2 м и 1б°С, термические ресурсы плодородных лоев /0,2-0,7 и/ уже определяются не только интенсивностью сол-ечной радиации, температурой поверхности почвы, как ото было ринято ранее при агроклиматическом районировании, но определяет-я целым ко1.шлексом факторов, среди которых важнуюр роль играет ешературиый режим грунтовых вод и глубина- ее залегания. В частости, можно показать, что в даннбй ситуаций термические ресурсы яодородного слоя зоны аэрации земель северо-восточной части Вахл-::ой долины не больше, чем термические ресурсы Гиссарской долины здкикистана.

Далее в этом параграфе обсуждается агрофизическая ситуация 1 орошаемых землях бассейна реки Вахт после строительства Нурек-сой высотной плотины /до 300 га/, образования глубоководного Ну-зкского водохранилища и регулирования шли стока реки Вахш.

Отмечается, что в связи с созданием Нурекского водохранилища, юизоиио резкое сокращение'количества взвешенных наносов' а стоке Вахш на никнем бьефе плотины. Например, если до регулирования ■ока реки в одном кубометре воды р.Вахй в период вегетации содер-лкеь более 4,5 кг твердого стока, то в настоящее время, эта ве-:чина в нижнем бьефе Нурэкской плотины сократилась более чем в '-35 раз.'В оросительную сеть и орошаемое поле перестало поступать 10 до 50 т/га богатого минералами твердого стока реки» Ороси-льная вода потеряла свои кольматируюцие свойства, тем. самым увечились ее размывающие и вертикалько-прокикшощие способности, ачительные размывающие эффекты прозрачной оросительной воды наб-цаэтся лишь на территории Таджикистана, а дальше сток реки Вахш зкдаясь попутно, приближается к степени естественного насыщения больших магистральных каналах Тадаикистана и Узбекистана. Напри-э, наш установлено, что в летнее время объем взвешенных наносов ■.{агистралышх каналах из Амударьи достигает до 1,5-2,5 кг на I м3 го время, как в Яванской долине я северо-восточной части Вахш-зй долины, эта величина не цревшгает 0,28-0,4 кг на I Мэводы.

Отмечается, что уменьшение взвешенных наносов, потеря кольма-зуэщих свойств прозрачной воды привели к новому нежелательному тени» - значительному увеличению вертикально проникаюцих инф;шьт~

- IÖ -

рационных способностях чистой прозрачной воды в почво-грунтах . при поливах. Опыты показывают, что вертикальное просачивание прозрачной пресной воды при движении ее по борозде в 2-2,5 раза вша, чем скорости впитывания "мутной" пресной воды. Это явление, в 'свою очередь, привело к увеличению продолжительности разового полива- и объема водоподачи на единицу площади орошения. Предполагается, что рост скорости вертикальной инфильтрации обуславливает процесс суффозии мелких частиц и интенсивное оседание их на дне пахотного слоя, что мокет привести.к образованию слабоводопроницаемого корковидно-уплотненного слоя на этом участке зоны аэрации, что иожег значительно ухудшить нормальное развитие корневой системы растений на глубине 0,35-0,50 м.

' В этой &е главе дана оценка водным ресурсам, как поверхностным, гак и подземным, горного региона, а такке изменениям температурного режима р.Вахш до и после es регулирования Нурекской плотиной. .

Отмечается, что в среднегодовом разрезе температура воды р.Вахш в нижнем-бьефе стала вше, достигнув 12 С против 9,5°С до регулирования стока реки, хотя в водохранилище в летнее время, на ■ глубинах - 15-20 м и более встала ниже 10° против Х4-Х5°С до регулирования, о чем кратко сказано вше при обосновании актуальности тематики данной диссертации. ■

Вторая глава посвящена-вопросам математического моделирования агроценоза на примере хлопчатника. Анализируя основные работы исследователей, посвященных процессам управления агроценозами, отмечается, что к главным факторам, непосредственно воздействующим на динамику роста и развития хлопчатника, на сроки созревания, на величину урожайности и ее качество следует отнести температуру и-влажность почвы, которые обуславливаются температурой и влажностью приземной зоны атмосферы, концентрацией питательных веществ, температурой оросительной воды при медленном длительном бороздковом поливе. В связи с этим функциональная зависимость урожая хлопчатника или его других элементов предлагается представить в -виде

u*J(t,e,T) (I)

где 9 - интегрально-осредненный влагозапас-раствор в единице объема плодородной почвы в корнеобитаемом слое;

Т' - средне-интегральная температура почвы в зоне аэрации;

г - время.

При установлении общего вида уравнения процесса роста и развития хлопчатника в зависимости о? различных факторов в отдель-шсти, например, от времени или от степса увлажнения, от темпера-'уры и другие, выдвинуто предположение о присущее отому процессу следующее общефизическое свойство роста растений - при отсутствии ¡актора роста /или скорость роста/ растения равен нуля', с песком ;елкчины этого фактора сна непрерывно растет до некоторой точки качения и при дальнейшем увеличений рассматриваемого фактора, ункция роста непрерывно убывает, например, при отсутствии влаги, астение не." растет, а при перенасыщении /затоплении/ почвн, реет становится или растение гибнет. При этом, величину ^ , рассматрп-ая как функцию одной переменной, предлагается выражение

и - -/ {г., а, 3,с) , , (2>

ае здесь Т - независимая переменная, которая мотет вцразать время £ л влажность & , количество питательных веществ № , температура почвн У и другие, го обстоятельство позволило выбрать серию аналитических формул, зторые использованы при сопоставлении с систематическими данными ютов в качестве эмпирических моделей исследуе?.нх процессов.

В- § 2 этой главы обсуздайтся вопросы математического модели-шания агроценоза на основе обобщения известных в литературе юстейаих моделей Й.Л.Полетаева-(1972) и Робортсона (1978), кото-га получены на базе энергетического баланса и физически обосно-нных гипотез. В частности, путем обобщения моделей Робертеона И.А.Полетаева для скорости роста растений получено уравнение

^ » (3) '

Общее решение которого имеет вид

•.ледованы поведение этого решения для случая и

юследнем случае решение (4) примет вид

II- с1аелр (~0,5 &Ь*) (5)

Обсувдены вопросы предела применимости уравнения (3) и его решений, где отмечается, что с физической точки зрения, получен ная модель отражает более реальную кизнь мира растений. Далее н. базе физически обоснованных предложений, получено более обобщенное уравнение вида

^ = и[ч>Ш- 9(£)- а] (б)

из которого как частный случай, следует известные модели агроце-ноза и других экологических объектов. Получены частные решения уравнения (4) при конкретных представленных функций ^ ( ¿" ) и

? (г).

В § 3 обсувдается вопрос идентификации параметров ( О. , ё , с1, £> и т.п.) полученных вше модельных приближений с факторами - температурой и влагозапасом почвы, которые, -как наш принято, являются определяющими в зизнедеятельностн и плодородие растения. -При этом в дополнении к полученным теоретическим модельнь представлениям предлагаются эмпирические модели вида

и-- / "(а^'+ ё) . <7)

В § 4 рассматриваются вопросы оценки термических ресурсов плодородных слоев зоны аэрации при проведении гидромелиоративных мероприятий, например, в зависимости от глубины залегания грунте вых вод, от температурного режима поливной воды. Яри этом введено понятие показатель термической эффективности полива и дренажа в аридных зонах, прилегающих к низкотемпературным источникам оро шения, таких, как, например, локальный и средне-интегральный пока затели термического эффекта гидромелиорации.

В § 5 посвящен разработке элементарной математической модели движения грунтовых вод в борозде в связи с процессом впитывания поливной воды в почве на базе геометрического представления эпюры увлажнения почвы при линейном (бороздковом) поливе. Лолуче ны оценочная формула для определения 5 - площади' эпюры увлажнения в виде

£

Я- . (8)

id -

i,e ij0 (zf ) - глубина увлажнения почвы в начале борозды,

L it ) - длина фронта движущейся струи в момент времени t . »лучены среднеинтегральные формулы расчета для средней величины угажнения и среднего значения слоя впитавшейся влаги по длине Е ( ± ). Также рассмотрены ряд частных случаев геометрического >едставления эпюры увлажнения (в виде параболы, четвертой части :липса и т.п.).

Далее на базе гидродинамического истолкования процесса в пищания как процесс нисходящий фильтрации'получены формулы для ределения (j - глубины увлажнения в любой точке борозды, по торой движется струя воды. В частности, на базе линейной моде-Л.Я.Полубариновой-Кочиной получена формула

¡с / ts J

з .h - слой воды з начале борозды; .

Д. ~ величина капиллярного вакуума; . & - недостаток насыщения почвы.

Получены формулы такке я при нелинейной фильтрации по Верили вниз.

В § 6 рассмотрены вопросы вероятностно-статистического ана-за и обобщение данных наблюдений и идентификации параметров ма-яатических моделей с экспериментальными данными. Приведены фор-1Ы основных статистических величин, для которых составлены провалы расчета на ЭВМ системы ЕС и ПЭВМ IBM PC/AT. Дана информа-t о совокупности, выборке и отдельных таблицах полученных в теше 1985-1987 гг. исходных натурных данных в период системати-:ких опытов на модельных участках Шафрикансного и Гиздуванско-районов Бухарской области. В диссертации результаты вероятност-•статистического анализа приведены в окончательном виде в форме. :инного представления - в виде компактной таблицы с выводом ос-ных вероятностных характеристик вплоть до гистограмм и полиго-совокупности случайной величины - высоты роста хлопчатника в исимости от времени.

Далее полученный статистический материал о высоте роста рас-ияг. интерполирован в промеауточных точках данных фактические

наблюдений в интервале одной сутки.

Полученный и обработанный'таким образом материалы опытных данных легли в основу идентификации параметров математических моделей. Для решения задачи идентификации использован метод наименьших квадратов. За модельных приближений приняты формулы

и , и~- ¿1/ +ё) (10)

и другие, которые приведены в форме линейных функций вида

£ = А + &Х-+СЦ (II)

В третьей главе диссертации посвящена разработке методики научно-производственных оцытов по изучению влияния термических эффектов-источников орошения на продуктивность хлопкоеого поля. .Объекты производственных исследований подобраны таким образом, что температура оросительной воды из поверхностных источников стока в Бухарской области существенным образом отличается от темпе-, ратуры подземных вод, используемых для орошения. Отмечается, что температура подземных вод данных объектов исследования близка к температуре оросительных каналов Яванской, Дангаринской.и.Вахшской долин Таджикистана. Опыты проводились в двух района}: с различными характеристиками производственных, почвенных и других антропогенных условий, но различие мевду температурными режимами-оросительных, как поверхностных, так и подземных у них является несущественными. Объект (участок) А находится в колхоз'е им.Ф.Ходааева Шафриканского района, объект (участок) В - в колхозе да.Знгель-са Гиждуванского района. Каждый участок разделен на три участка-делянки. В таблице I отражено распределение опытных.участков по делянкам.

Отмечается, что подготовка методики опытов была начата в конце 1983 г. и в полном объеме завершилась в -1934 г. При этом также были выполнены работы по сбору и анализу климатических, физико-механических, химико-гидрологических параметров почво-грунтов опытных участков и физико-химических компонент поверхностных (арычных) -и подземных (артезиански) вод. В последствии эти работы проводились и: в 1935-1987 гг. Информация об этих данных приведены в отдельных таблицах в тексте диссертации с кратким анализом и -

¡общением, а таете з приложении к диссертации.

Таблица I

№ лянки | Источник полива ] ! Площадь делянок , в га

участок А ! участок Б

I Подземный из скваетны 1,7 1Д

2 Подземно-поверхносткый 0,8 1,1 ■

3 Речной (поверхностный) 1,2. 1,3

Всего 3,7 3,5

Фенологические наблюдения и накопление информации о росте развитии хлопчатника проводились по методике СоюзНИХИ, принятой г полевых опытов с хлопчатником в условиях орошения: высота звного стебля хлопчатника, наступление основных фаз развития зед первым поливом, а в последующем послеполевных агротехничес-: мероприятий. Масса хлопка-сырца одной коробочки устанавлива-!ь путем проб из 50-150 коробочек каждого сбора с учетом динами-раскрытия коробочек по высоте стебля. ■

Гидромелиоративные и агротехнические мероприятия проводились ¡оответствии с принятым в хозяйствах программ я сроков работ [ строгом контроле и полном соблюдении- правила чистоты произведенного опыта, информация о которых отражена в таблицех. В частности, в таблице 2 приведены вероятностно-статистичес-данные о динамике роста 50 кустов средневолокнистого' сорта пчатника на 1-й и 3-й делянках участка А , в начале и в кон-борозды соответственно.

Здесь видно существенное влияние полива из подземных (холод) вод на динамику роста и развития хлопчатника. Примечателен факт, что на делянке, где полив проводился холодной водой, в зле борозды рост хлопчатника' несколько "отстает, ото особенно ко выражено в период быстрого развития растения - после второ-% третьего поливов. Этот эффект отставания (почти на 25-30 %) обнаружен на обоих участках (т.е. разных районах) хотя агро-тоеские характеристики их почвогрунтов были различными.

В результате сопоставления полученных данных установлен так-I тот факт, что полное созревание урожая на делянке, где полив гзводился из подземных вод, отстает на 7-12 дней, а урожайность

! а блица 2

Дата каблю-'_Подземная вода_! Поверхностная вода

дений ! Среднее 'Сред. кв. !Коэф. ' Среднее^ Сред. кв. !Коэф. !арищм..см! 'откл. " '

27.03.86 19/24 5,8/3,6 31/15 27,8 4,7 17,1

' 07.07.86 31/37 7,8/4,5. '25/12 41,3 6,2 ■ 14,9

14.07.86 40/41 8,5/5,5 22/13 48,3 7,3 15,2

31.07.86 45/48 5,4/7,5 12/16 50,6 7,9 15,6

16.08.86 , 47/50 5,8/6,7 12/13 51,3 - 8,7 16,9

3.07.87 ' 24/32 4,4/4,9 18/15 26,7 3,9/5,4 15/13

13.07.87 41/50 5,5/6,3 44/45 44,45 4,8/5,3 11/12

23.07.87 60/66 7,2/8,8 12/13 61/62 6,2/7,8 10/12

27.07.87 63/70 7,7/9,8 13/14 64,6 5,4 8,3

снижается на 3,5-4,5 ц/га. Это видно из таблицы 3.

Таблица 3

Сроки, величина валового сбора хлопка-сырца §-175_ и урожайность хлопкового поля в 1985-1986 гг.

Величина сбора по делянкам (кг)

Дата наблюдения!__Участок А__

_I I делянка - 1,7 га > 3 делянка - 1,2 га

1.09.85 951 980

17.09.85 2576 2169

2.10.85 1149 1169

9.10.85 561 • '257

18.10.85 618 106

ВСЕГО: 5855 4681

Участок В

I делянка - 1,1 га- ! 3 делянка - 1,3 га

8.09.85 1893 3359

22.09.85 . 1260 - 1035

1.10.85 401 491

10.10.85 251 168

22.10.85 192 124

ВСЕГО:

399?

• 5187

Урожайность (ц/га)

Года

1985

1986

Участок А

34,45 27,0

39,0 31,2

Участок В'

1985

1986

36,2 36,0

39,9 .39,9

Далее на основе накопленной многолетней информации обсужда~ г я обобщаются полученные' в полевых, условиях результаты опы-и визуальных наблюдений

8 частности отмечается, что продолжительность времени поли-швнялась трем суткам - т. б. при 5 поливах в течение 15 суток ш находилась вода, в соответствии с ее температурным режимом аелялся температурный режим зоны аэрации. Заметим, что после ращения полива» в течение- 5-7 суток основная энергия солнеч-радиации местности будет израсходована для интенсивного испа-й и Дйя нагревания почвы до глубины 1,0 и. При этих обстоя-ствах потери термических ресурсов делянки № I, где полив продался холодной подземной водой со средней температурой /195/ по сравнению с. хлопковым полем /делянка № 3/, где полив вводился теплой водой /24-2б°С/ оросительного канала будут иельнши. Например,если учесть, что в течение 15 суток полипоследующих процессов испарения .и нагрева почвы в течение 7 с после каждого полива, то при разнице температуры воды 5°С, »лучим,' что^ потеря тепла .в среднем составляет 250°С за:", период 'ации. ^

Как показывают расчеты при периодических поливах, когда полив водился холодной водой, последствия этого процесса на глуби-1,1-0,5 могут длиться десятки суток. Следовательно термиче-потери, которые мы получили путем элементарной оценки пред-яют собой минимальное значение возможной потери. Однако, ох-ние почвы при поливах холодной водой, меньшей на 4-5°С, чем ая вода приведет не только к прямым потерям термического

/физического/ ресурса почвы, оно будет значительно влиять и на физиологические состояния растений - происходит замедление роста и.развитие растения» Особенно пагубным на наш взгляд является тот факт, что при высоких температурах почвенной поверхности, снижение температуры на 4-5°С приведет к проявлению значительных сил термического градиента на небольшом слое почвогрунтов - надпочвенная часть растения будет испытывать высокий "парниковый" эффект испарения и транспирации, а корневая система будет находиться под воздействием огромной силы термического градиента. В результате этого могут возникнуть а|фегсты, пагубно воздействующие на нормальное состояние растения, на его динамику роста и развития, обуславливая различные болезни хлопчатника. Наблюдения показывают, что непрерывный полив без последующей агротехнической обработки . почвы является одной из главных причин выпадения цветков хлопчатника в период от 20 июля по 10 августа, когда в Средней Азии стоит самая жаркая погода,причем с часто повторяющимися "гармселем".-

В § 5 этой главы предложена определенная методика-производственного опыта по разработке мер борьбы с отрицательными воздействиями низкотемпературных источников орошения на продуктивность ■ хлопкового поля. Суть опыта заключалась в том, что I - делянка участка А, которая орошалась прохладной /15-1б°С/ артезианской водой, была разделена на 4 - цддделянок. Далее в период поливов орошения 1-й -подделянки производилось, подземной водой, однако, вода, поступающая в борозду при входе в поле сильно насыщалась арычными наносами; подземная вода во 2-й подцелянок поступала в борозду, в которую перед поливом было внесено хорошо усвояемое местное удобрение /навоз/, из расчета 18 тонн на -га, перемешанное с минеральными удобрениями /калий и небольшая доза азота/; 3-й подцелянок, при орошении низкотемпературной водой получал' дополнительно 150 кг аммофоса и только 4-й .подцелянок и делянка 2-я /которая в предыдущие годы орошалась смещанно - первые 2 полива - подземная, осталь--ные - "арычные"/ поливались исключительно артезианской водой.

Эти опыты повторялись в 198? г. и'на участке Б. Результаты - оказались следующими. Несмотря на то, что хлопчатник поливался подземной /артезианской/ водой на первой к второй подделянках динамика роста, развития хлопчатника ша' нормально, без отставания по отношению с делянхом 3, где полив как в предыдущие, так и в этом году, производился из теплого /22-28 С/ источника орошения -

гтюй-аркганой, Урожайность хяопкоеого шля достигла уровня де-инси № 3. Однако, на третьем подделянке, где' было внесено допол-:тельно 150 кг. амофоса, созревание и раскрытие коробочек-кура- ' щ несколько отстало /на 7-10 дней/, хотя урожайность хлопчатнк-, и на этой подделянке достигла уровня хлопкового делянка 3 с 'ЖНЫМ поливом.

При этих обстоятельствах динамика роста, развития и плодоро-я хлопчатника на 4-м подделянке /без дополнительных внесений обрений/ и на делянке 2,'где ш полностью перешли на полив из кодца артезианского была также снижена, как в предыдущие годы 1-й делянке. А урожайность поля снизилась на 3,4-4,6 ц,- причем зревание плодов-курака отстало на 10-12 дней.'

На основании результатов трехлетних производственных опытов наблюдения в конце этого параграфа даны конкретные предложения рекомендации по снижению воздействия отрицательных эффектов ниэ-гемпэратурных источников орошения на плодоношение хлопчатника.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ '

Проведен анализ и обобщение опытно-производственных испытаний повышению уровня продуктивности 'хлопкового поля на землях с [котемпературными источниками орошения.

В работе дана экспериментальная й теоретическая оценка влия-! температуры воды на рост и развитие хлопчатника и урояай хлоп-ника в реальных условиях.

Полученные теоретические, экспериментальные результаты позво-т сделать следующие выводы:

1. Установлена отличительная особенность агроклиматических онов меягорной и предгорной территории в связи с термическими актеристиками поверхностных и подзе.'лшх источников орошения ного региона;

2. Установлена зависимость термических ресурсов зоны аэрации пкового поля от глубины залегания и температурного реаима грун-ых вод, а также от температуры поливной воды;

3. Установлена существенная зависимость процессов роста уро-кости хлопчатника от температуры источников ороаения, если

температура воды в этих источниках ккде 18-20°С;

4. Разработаны обобщенные- математические модели применится! но только к процессу роста и развития культуры хлопчатника» из которых, как частный случай, вытекают известные в.математическог биологии модели Робертеона, Полетаева и др.

5. Получены новые элементарные модели движения воды по боре де при учете процесса впитывания влаги в глубь зоныа аэрации;

6. Разработаны конкретные предложения и рекомендации да бор бе с отрицательным воздействием низкотемпературных поверхностных и подземных источников орошения на продуктивность хлопкового пол

7. Использование артезианских и низкотемпературных источников вод /температура вода 15-19°С/, в некоторых регионах Средней Азии, без привлечения речной воды для вегетационных поливов, поз воляет в первые годы получить достаточно высокий урожай хлопка /до 27-36 ц/га/;

8. Дальнейшее многолетнее непрерывное использование кизкоте .пературных вод для поливов приводит к снижению урожайности хлолк на 2,0-4,5 ц/га, что соответствует недополучению 10 % урожай хяо: ка; .-..."'- : ■' . • '

9. Использование низкотемпературных подземных вод в начале вегетационного периода в первые или вторые поливы, а затем испол) зовакие речной воды /температура 24-28°С/ в последующих поливах практически не снижает урожайности хлопка по сравнению с поливай исключительно речной водой.

По предлагаемой методике научно-производственных опытов можно сэкономить от 20-40 % речной воды, которая является дефицитом в условиях Средней Азии, особенно для сохранения Аральского моря.

Основные результаты диссертации изложены автором в слодующю публикациях: ■

1. Саттаров М.А.,' Ахмедов Ш.Р. Некоторые элементарные модели процесса увлажнения почвогрунтов при бороздковых поливах //Известия АН Таджикской ССР. Отделение физико-математических, химиче ских, и геологических наук 1990 ft 2, С.69-72,

2. Саттаров М.А., Комилов O.K., Ахмедов Ш.Р. К вопросу мате матического описания процесса просадки лесовых грунтов при непрерывном замачивании //Изб» АН Таджикской ССР. Отдел физико-математических, химических и геологических наук.-1990, £ 4. С.17-20.

3. Саттарова U.K., Ахмедов Ш.Р. О гидротер.-пгсесктк зффгк-зх поверхностных и подземок вод на динамик;' роста и развитие юпчатника'//Тез.докладов. Математическое моделирование гвдрогсо-)гических процессов. 24-26 сентября IS9I г.. г.Душанбе.

4. Комилов O.K., Ахмедов II!.Р. Опыт» и элементарные модели плавания влаги при орояевии просадочньк почвогруктов //Гез.док-дов. Математическое моделирование гидрогеологически:: процессов. Дусанбе, 24-26 сентября IS9I г.

5. Ахмедов Ш.Р. Исследование динамики роста и развития оттниха в зависимости от температура поливной вода //Тез.лендов. Математические проблема экологии. г.Дудашбо, IS9I г. -32-33.

6. Очялов Ш.Б., Абдуллаев АЖ» Ахмедов Ш.Р. Проблеют рацио-тыгого использования 'водных ресурсов в областном АПК АП ССР -¡тральный экономико-математический институт //'Управление процесса интенсификации агропромышленного производства в условиях но-ло хозяйственного механизма. Москва. ■» I9S9. C.I2I-I25.

7. Саттаров H.A., Ахмедов ELP. "О некоторых моделях пифиль-г-(ия в проегдочных грунтах при "бороЗДйОВах поливах" //Тез.докладов '.азань, 1991 г.

Подписано о печать — ~j/f t 'S)Л % ¡."ориат ÖyMarn 60x8.)'/,,. Бумага тяямрзфлмя » 1. ГЬпть'.РОТАПРИНТ». 05мм f. О, Тнрж /Л?-,<,.

г* г- / ' с

Типография шдтльелм «Фзи. ЛИ Ргсп> 0.и<к.ч, У,Яе*тгин. . 7G0170. Т:';пкснт, i.p. М Горккг.ге, 70.