Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование технологии и режима микроорошения садов на крутосклонных землях Ферганской долины

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии и режима микроорошения садов на крутосклонных землях Ферганской долины"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫМ ИНСТИТУТ

На правах рукописи НУРАБАЕВ Даулен Мырзаевич

УДК 631.674

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РЕЖИМА МИКРООРОШЕНИЯ САДОВ НА КРУТОСКЛОННЫХ ЗЕМЛЯХ ФЕРГАНСКОЙ ДОЛИНЫ

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор А. И. Голованов, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор В. Е. Ермакова.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. А. Сурин, кандидат технических наук, старший научный сотрудник К. В. Губер.

Ведущая организация — институт «Ферганагипроводхоз».

Защита состоится « /<Л> . ...... 1992 г.

в «а?» часов на заседании специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата технических наук К 120.16.02 в Московском гидромелиоративном институте по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, МГМИ. гг^у

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « . . . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат технических наук, доцент

Т. И. Сурикова

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ« АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТУ. Одной из важнейших задач по оздоровлении : колопг.'-зский обстановки в среднеазиатском регионе являг :ся внедрение прогрессивно:"! ресурсосберегающей поливной техники и технологии. Особенно остро эти запроси' сто::т при произведете сельскохозяйственной продуьции на крут¿склонных землях со слокиим рельефом.

Традиционные для равнинк методы орошаемого земледелия, кульшзируеные на этих землях (глубокая вспашка, полив по бороздам длиной более 100 н, ручное вододеление), приводят к тому, что для достижения требуемой влажности почвы затрачивается е 2...3 раза больше воды, чем на равнине, причем-до АО'/, воды теряется на поверхностный сброс и до Ж/, на глубинный сброс. Такая агротехника кроме больших потерь водних и энергетических ресурсов приводит к интенсивному развитию эрозионных процессов (смЫ'З плодородного слоя почвн достигает 60...70 т/га за сезон), подтопления и засолению прилагающих равнинных территорий. Поэтому целесобразно использовать эти земли под многолетние насаждения с применением способов орошения, позволяющих строго дозировать поливную воду и искличать водную эрозии.

Одним из этих способов является микроороввние, для котоиого к частоякему времени в этих условиях не имеется н:-учго обог.пованннх далках по оптимальному объему увлажнения почза :;орнеобитае»ой зон!! ■ и сумиэрнпиу водопотребленив плодовчх деревьев, пл основе чего била 5н возможной разработка режима оровения. Кроме того отсутствует рекоивндзшш по опряпеленив технояогкчо'кяч ппр<«»ет-ров микроорошения с учетом специфических природных особенностей ад;;ров.

Нзлокеянге обстоятельства определит актуальность исследований

- г -

по обосновании технологии и ревима микроорошения садов на крутосклонных землях Ферганской долины.

ЦЕЛЬ И. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ. Целью наших исследований является обоснование и внедрение систем микроороиения для полива садов и виноградников на крутосклонных массивах Ферганской долины, создание совершенных технологий, позволявших рационально использовать водные, земельные, трудовые и энергетические ресурсы.

Для реализации поставленной цели на опытно-производственном участке нами проведены исследования работы системы капельно-бо-роздкового полива в условиях крутосклонных земель аридной зоны, так как опыты показали неэффективность чиста капельного орошения на этих землях. При этой решались следующие задачи:

изучение возмокности применения микроороиения в данных природных условиях;

- определение технологических параметров поливного оборудования системы капельно-бороздковопо полива в условиях аридного климата на крутосклонных землях;

- изучение динамики составляющих водного баланса при различных объемах увлаанения корнеобитаеиой зоны яблони;

- изучение влияния микроороиения на рост и урожайность яблони;

- определение оптимального объема увлажнения корнеобитаеиой ■ зоны;

- разработка рекомендаций по расчету режима орсвения плодового сада и технологических параметров поливного оборудования;

определение технико-экономических показателей новой системы микроороиения и экономической эффективности орошения садов на крутосклонных землях Ферганской долины,

ИЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. Опытные поливы, экспериментальные и исследовательские работы проводились в 1986...1989 гг. на опыт-

но-тоизводстгенных участках, располокенкнх на землях совхоза им. Т, Ццрзае.ш Андижанского района и им. ХХП партсъезда Курганте-пчнского района Анднзанской области з ранках экспедиции кафедрп селкскохозкйственкцк гидротехнических кзлиораций МГНИ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ била разработана на основе методов планируемого отпио-произзодствепного „ксперенента, математической статистики и системного анализа. На участка:: проводились измерения, необходимые для оценки суммарного зодопотребления сада, динамики влаяности в почзе, глубинного сброса я продуктивности сада при различных реаимах орошения методом рендомиэирозан-ннх площадок. Кроке того, проводились экспериаентальные исследования по изучению технологических параметров капель-но-бороздкового поляга, результаты которого обобщались с применением математических моделей процессов влагопереноса. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате анализа литературных данных и собственна" исследований предложен новый способ микроороиен;:к крутосклошш- зскель - капельно-бороздковый рассредоточении»! полив малчгш дозами. Определены оптималыше объемы двлавненип почвы корнеобигземой зоны плодоносящих деревьев и суммарное водо-потре'!ле;:пз, Вютяенг/ связи суммарного вод&погреглишя плодокос?-• Iпрз никроорояении с основные:! N п гс| 'лгтячесвиш:

хйррк Определены коэффициенты Окояогь •• кривой

зблон!- п завнсяаости от к-.копления пологг;'?йышх ^.-¡г.-рат'.ф воздуха с начала ваге тс.

На основе соеремеш.чх ~\\Г: ';с: теории - " ч '-лаги

в почве обосноганн технологические параметр. оп'-дли1: чпиго способа полива.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ данной диссертационной работы заключается в :ле дующем:

- разработан способ и технология микроороиения садов и виноградников с промежуточными культурами на крутосклонных землях, что позволяет оросить требуемую площадь у каждого дерева по микробороздам без поверхностного сброса и эрозии почвы.

- разработана методика расчета орошения плодовых садов и опре-' деления технологических параметров капельно-бороздкового полива, ОСНОВНЫЕ ЗйЦМЩаЕМИЕ ПОЛОЖЕНИЯ :

- капельно-бороздковый рассредоточенный способ полива садов и виноградников с промежуточными культурами на крутосклонных землях.

оптимальный объем увлажнения почвы корнвобитаемой зоны плодоносящих деревьев и динамики составляющих водного баланса при микроорошении.

- методика расчета режима орошения плодового сада и технологических параметров системы капельно-бороздкового рассредоточенного полива в условиях крутосклонных земель:

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, Основные пологения диссертации долокены на научно-технических, конференциях МГМИ (Москва.198?;198В;1989; 1990); на городской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной ?0 летию ВЛКСМ <Джамбул, 1988 ); на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов с сельском хозяйстве" (Новочеркасск, 1989); на техническом совете института "Ферганэгипро-водхоз" (Фергана,1989;1990).

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, написано 6 Научно-технических отчетов.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы использованы институтом "Ферганзгипроводхоз" при разработке 7 рабочих проектов систем микроорошения на адырных массивах в Андижанской и Ферганской областях. Построена и введена в эксплуатация

опытная система рассредоточенного полива малыми дозами. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения. Объем работы 235 страниц, в тон числе 29 тайлиц, 31 рисункоп, ? прилокений. Список литературы ек.т'чпт 147 наименований, из них 15 раЗот зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РйБОТН. Б первой главе приведены особенности природных условий и существующие способы ороэения крутосклонных земель Ферганской долины, дана оценка применимости способов и техники орошения в этих условиях и предлонен новый способ микроороиения.

Для Ферганской долины характерны длительные безморозные периоды и большие суммы среднесуточных температур выше +10"С, что благоприятствуют выращиванию многих ценных сельскохозяйственных культур (хлопчатник, рис, плодовые культуры, виноградник и др.).

Характерными особенностями адырннх массивов долины являются наличие крутых склонов, сложный расчлененный рельеф, малая мощность мелкоземного суглинистого слоя, наличие просадочных грунтой и почв, подверженных водной и ветровой- эрозии. Разнообразие и сложность природных условий диктуют необходимость дифференцированного подхода при выборе способа орошения этих зеяе.чъ, состава сельскохозяйственных культур, поливной техники и её зтемзнтов при назначении режимов орошении и трхч -югии полива (Зухрнтдинов С,С., Каблуков Q.B., Камбпроа Б.Ф., Пя.ктаев Н.Т., Нурматоз U.K., Сурин В.Д., Шейнкин Г.К), и др.).

Техника и технология полива на крутосклонных землях, определяющие эффективность орошения, базируются на ручном водораспределении по бороздам из временной сети, что приводит к отмеченным выше негативным последствиям. Для устранения этих последствий неправильного орошения адырных массивов необходимо

проверти реорганизацию территории и внедрить прогрессивную ресурсосберегающую технологию полива. Перспективными для орошения адырных массивов" являются: закрытая самонапорная сеть с подземными перфорированными трубопроводами . для полива садов и виноградников по бороздам, закрытая распределительная сеть трубопроводов для полива садов по бороздам на террасированных склонах, система синхронного импульсного дождевания и системы микроорошения.

Системы микроороиения в зависимости от способов увлажнения почвы имеют следующие разновидности: . - системы капельного орошения;

- системы подкронового дождевания;

- системы внутрипочвенного капельного орошения.

По результатам исследований многочисленных авторов, проведенных в различных климатических зонах", .наиболее эффективными являются системы капельного орошения. Однако, наши опыты, проведенные на крутосклонных, землях аридной зоны, показали, что существует ряд недостатков- капельного орошения, связанный с необходимостью равномерного увлажнения требуемой плоцади междурядий в соответствии с особенностями распространения корневой системы плодовых деревьев. • ■ '

Разработан способ микрборошения, который позволяет увлажнять требуемую площадь у каждого дерева. Новый способ микроорошения назван капельно-бороздковым поливом малыми дозами. От традицион-•ного капельного орошения он отличается те», что подача воды в зону распространения корневой системы растений осуществляется по микробороздам с помочью сети полиэтиленовых труб малого диаметра, проложенных по поверхности земли, и снабженных микроводовыпуска-ии. Основными технологическими параметрами капельно-бороздкового

полива являптса длина чикроборозд и .расстояние иеада ними, расход ; количэство ьшкроводовыпускав у единичного дерева, схема их расстановки.

:'1ли:?а микроборозд равна расстояния иекдд деревьями. Расстояние меяду бороздами зависит от пирикы контура двлавнеиия почвы из иикроборозды и иоает бить принято - 0.45; 0.6; 0,9 и. Иикро-борозди формируются каткой, при этом обеспечивается уплотнение лога борозды и создается необходимый профиль. Глубина микроборозды - 2...6 см. Расход микроводовыпуска подбирается из условия до-бегания поливной струи до конца микроборозды и изменяется в зависимости от длины иикроборозды, уклона поверхности земли и водно-физических .свойств почвы от 4 до 16л/час. Количество микрово-довыпусков определяется исходя из требуемой площади увлажнения. Доля увлажняемой площади при-микроорошении сада зависит от природно-климатических условий, от сорта и возраста плодовых культур.

Капельно-бороздковый полив позволяе.т поддергивать оптимальный рекик ороасния сада. При этом исклвчавтся потери на поверхностный сброс, эрозия почв и минимизируется глубинный сброс.

Во второй главе изложены задачи, состав и методика исследований, дана характеристика природных условий опытно-производственного {¡чистка (ОПУ), определена его типичность.

Опытно-производственный участок площадьи 24га (брутто) распо--лояен в центре Теашктавского массива и по геоморфологическим, геологическим, гидрогеологическим и почвенним ус- ;вмк является типичным для адырных массивов иго-восточной Ферганы.

Эклоны поверхности земли опытного участка 0.07... 0.3. Рельеф сильна изрезанный саями, площадь нерасчлененннх участков составляет б...10 га.

Грунтовые воды .на участке залегают на большой глубине (более

10м) р не влияют на процессы влагообмена в зоне аэрации.

Почвы - типичные сероземы, освоенные, средноэродкрованные на лессовидных суглинках. ' Характеризуются малым содеряанием гумуса -0.2.. .1.42'/.. Коэффициент фильтрации расчетного слоя составляет 0.2...О.бм/cyr. Пористость почвы опытного участка 50...53%, плотность- " 1.21...1.35r/cmA3. На глубине 0.2...0.6м наблюдается заметное уплотнение почвы, при этом плотность увеличивается до 1.42г/смА3, пористость уменьшается до 467.. Предельная полевая влагоемкость составляет 27.9...ЗОЯ, а максимальная молекулярная влагоемкостъ 10.3..,12.5% объема почвы.. По результатам химического анализа водной вытяжки почвы участка незасоленные.

Плодовый сад на опытно-производственном участке был посажен в 1981 году. Яблони районированного сорта "Боровинка Ташкентская" на среднерослом подвое Дусен 2 (М2) размещены по схеме 5*4 м. Деревья сформированы по типу .полуплоской кроны. В первый год исследований высота плодовых деревьев была 3.6...4.6м, диаметр кроны вдоль ряда.. - 3.4...4.2м, поперек ряда - 2.2,..3.0м, окружность втамба - 28.3...32.8см.

Исследованиями были охвачены различные годы - от влажного (1987г.) до сухого (1989г.). При этом изучались закономерности движения воды по микроборозде, скорость впитывания воды в почву и формирования контуров увлажнения в зависимости от уклонов повер-' хности земли; определялись составляющие водного баланса, харак-, теристики водного режима растений, биометрические параметры и •продуктивность плодовых деревьев при различных объемах увлажнения.

Методика исследований основывалась на апробированных иирокой практикой рекомендациях. Схема и основные элементы полевых опытов разработаны,с учетом современного состояния орошения адырных массивов, режима ороаения плодовых деревьев, физиологических особен-

ностей культуры, условий опатного участка и систем микроорове^пя, ри этой технологические параметры капельно-бороздкового рассро-тг энного полива .изучались путей производственного моделироза-1л;й технологических процессов полива нг-пос'.^дстяенно в саду. Они.:! проводились на уклонах поверхности земли 0.03.. .0.25 при расходах микроводовыпусков в одну борозду 2.0...12л/ч. Впитывание води в почву изучалось на отрезках микроборезд с учетом бокового поглощения воды.

Опыты по определении расчетного корнеобитаемого объема, подлежащего увлажнению, и суммарного водопотребления деревьев закладывались в плодовом саду по методу рендомизированных площадок. При этом площадь увлажнения изменялась от 18...202 до .95... 100% площади междурядий. Поливы назначались при снижении влажности почвы до 70...75 БПБ. Суммарное водопотребление определялось методом водного баланса, глубинный сброс - по формуле Дарси, При этом потенциал почвенной влаги на границах расчетного слоя почвы измерялся с помощью тензиометров. Остальные составляющие водного баланса измерялись непосредственно на поле.

Результаты экспериментов обобщались с применением методов математической статистики и математического моделирования. При выборе ;;одели оценивалась ее адекватность экспериментальным данным. Проведено теоретическое обобщение полученных результатов.

В главе 3 приведены результаты исследований поливного режима плодового сада, динамики глубинного сброса воды лз корнеобитаемого слоя почвы, суммарного водопотребления, развития и урожайности плодовых деревьев при увлажнении различных объемов почвы корнеобитаемой зоны.

В результате трехлетних исследований установлены поливные реяикы плодовых деревьев при различных площадях увлажнения

междурядий. При этом принималось, что глубина увлажнения равна 100см и соответствует глубине распространения основной массы корней,-диапазон регулирования влажности почвы - 0.70...0.85ППВ.

Полученные поливные режимы показывают, что требовалось разное количество поливов по вариантам и по годам исследований, Наи-больаее количество поливов (27...30 нормой 150..,170л/дерево) потребовалось на том участке сада, где увлажнялось 18...20% площади междурядий. Оросительные нормы составили 4250...5100 л/дерево. По мере увеличения увлажняемой площади поливы проводились pese, но большими поливными нормами. На участках сада, где увлажнялась вся площадь междурядий, проводили 13...14 поливов нормой 720...760 л/дерево. Оросительные нормы при этом составили 9440...11300 л/дерево.

Обоснование оптимального . объема увлажнения почвы корнеоби-таемой зоны и режима орошения плодового сада при микроороявнии на адырах . будет наиболее- полным с учетом инфильтрационных потерь части оросительной, воды за пределы расче'тного слоя почвы.

Минимальная величина инфильтрационных потерь 190...210л/дерево (90...110мА3/га) за весь вегетационный период плодовых деревьев получена при увлажнении почвы 18.,.20% площади междурядий,. -Наибольшие величины глубинного сброса из корнеобитаемого слоя-почвы (1490...1550л/дерево) получены в варианте, где увлажнялось вся площадь междурядий.. Кроме того, глубинный сброс из расчетного слоя почвы изменялся в течение вегетационного периода. Нинимальные значения отмечались в середине вегетации. Это связано с увеличением интенсивности отбора почвенной влаги из увлажняемого объема. :

Диалогичные закономерности изменения величины глубинного сброса в течение вегетационного периода наблюдались также по

- и -

остальным вариантам опыта.

Составляющие водного баланса влаги в увлавпясмон объеме п^чвы •зрнеобитаемой зоны приведены в таблице 1, из которой следует, то о цвеличеииен увлажняемой члощади увеличивается суммарное водопитрлблзние и влагопбмен с никелей^чими с-юями. Увеличение ■дсходных статей водного баланса не прямо пропорционально увеличении увлажняемой плоцади. Это обяснлется тем, что с увеличением увлажняемой площади уменьаается интенсивность отбора влаги корнями и боковой отток влаги.

Величина суммарного водопотребления в каждый момент времени определяется биологическими особенностями растений и физическими факторами внешней среды (погодные условия, влажность почвы, технология полива, уровень агротехники и др.). Связь суммарного водопотребления с определяющими его величинами является многофакторной и в символическом виде ее можно записать как Функцию погодных условий, биологических свойств культура, влагозапасов почва к технологии полива:

Е - f ( П, 5, Н, Т ) (1)

где П - метеорологический Фактор, характеризующий погодные условия; Б - биологические свойства культуры; Н - влагность почвы; Т - технология полила.

';изиче:ки наиболее обоснованной и практически >-..,йбной характеристикой погоды (П) является испаряемость (Ео). П расчетах по обоснования суммарного водопотребления плодовых деревьев в зависимости от погоднкх усяовий была чспользованс :аг;;е!;ость, определенная по формуле H.H. Иванова с поправкой il.fl, 'огмнова.

Биологические свойства культуры (Б) есть количественное вы-раяение ряда сложных процессов, протекающих в сообществе растений и влияющих на испарение в онтогенезе (йлпатьев, 1954). Они

I. Суммарное водопотребление <Е). оросительные нормнШ, осадки (0), водообмен ((?) и запасы влаги в почве в начале (Нн) и в конце !Нк) вегетации по вариантам (л/дерево).

•.Площадь: Нк Е

Годы Вари- :увла«н.,: Ин . 0 Н Ч

анты \У. от пл:

* :мендур.:

1 18...20 1120 330 4250 210 840 4650

П 36...40 2240 660 7080 470 1840 7670

1387 В 55...60 3360 990 8510 790 2650 9220

1и 75. ..80 4480 1320 9960 1160 3520 10090

и 90...100 5600 1650 9440 1550 4250 10890

1 18...20 1120 250 4900 190 . 870 5210

п 36...40 2240 500 7620 460 1940 7960

1988 И 55...60 3360 750 9620 760 2710 10260

1» 75...80 4480 1000 9920 1110 3430 10860

и 90...100 5600 1250 10540 1490 4360 11550

1 18...20 1120 130 5100 . 190 870 5290

п 36...40 2240 260 7960 450 1810 8200

1989 13 55...60 3360 330 10060 780 2610 10420

75.,.80 4480 520 . 10560 1090 3550 10920

и 90...100 5600 650 11300 1490 4160 • 11900

зависят от вида культуры (К), сорта СС), фазы развития (Ф), т.е. Б = ПК.С.О). Для конкретной - культуры и сорта изменение биологических свойств культуры будет происходить по фазам развития, т.е. Б = КО). /

Влавно.сть почвы СИ) является одним из основных факторов; определяющих суммарное водопотребление культуры. Больвой экспериментальный материал, полученный многочисленными исследователями показывает, что от предполивной влаяности почвы СО.65.,.0.7Ш1В) до вланности, соответствувщей ППВ, водопотребление культуры не лимитируется влагозапасами почвы.

При ороиекии садов и виноградников в условиях аридного климата, где орошение является -практически единственным источником

снабжения растений водой, фактор технологии полива (Т) определяется увлажняемым объемом (УО) почвы корнеобитаемой эо>ш деревьев , т.е. Т = КУО). Увлажняемый объем почвы корнеобитаемой зоны в свою очередь определяется площадью (5) и глубиной увлажнения (Н). Глубина увлажнения почвы принимается для конкретной культуры, исходя из глубины проникновения основной массы корневой системы. Поэтому фактор технологии полива при микроорошении деревьев . определяется в основном увлажняемой площадью в пределах междурядий.

Зависимости суммарного водопотребления, урожайности и затрат оросительной воды на единицу урожая от увлажняемой площади, построенные на оснсве данных полевых исследований, приведены на рис. 1. Эти кривые по увлажняемой площади можно разделить на два участка : участок I - увлажняемая площадь изменяется от нуля до оптимальной; участок II - от оптимальной до площади междурядий. Оптимальная площадь увлажнения равна 50...80^ площади междурядий, •что в наших экспериментах соответствовало площади горизонтальной проекции кроны деревьев. В этом варианте наблюдались в течение трех лет исследований наилучшие биометрические показатели и наибольшая урожайность плодовых деревьев при минимальном расходе оросительной воды на единицу урожая (табл. 2, 3.),

Таким образом, сумиарное водопотребление плодовых деревьев при поддержании влажности почвы в пределах 0.70...0.85 ППВ на площади, соответствующей 50...60Х площади междурядий, определяется только напряженностью метеорологических условий и биологическими свойствами культуры, т.е. Е = ИП.Б).

Суммарное водопотребление плодовых деревьев характеризуется одним максимумом, который приходится на период с июня по август. От начала вегетации до середины лета идет постепенное нарастание

¿.о

аз

ае

0.2

о-о

У""* 1 ^ . 11-*— +

\ >

\с у ^ / /* / / I /

+ А / 3 \

/ и __-8-

/ с ^опт 5 а*в

В2 0.6 Р.8

У ■0-8

-0.6

■О.*

0.1,

дз

0.2

Рис.1. Зависимость суммарного водопотреблвния (1), урожайности (2) и затрат оросительной водн. (3) на единицу урожая яблони от увлажняемой площади междурядий: 5 - увлак-. няемая площадь; а*в - схема посадки деревьев .(площадь междурядий).

интенсивности суммарного водопотрёбления от 14.0...24.2 до ?8.8.7.95{-2л/дерево за сутки. После прохождения критического периода : максимального потребления воды деревьями снижение интенсивности суммарного водопотреблвния идет чуть большими темпами, чем при возрастании, составляя в конце вегетации 20...29л/дерево за сутки.

- 15 -

2. Рост и развитие плодовых деревьев.

Вари-1Площадь ув-анты ¡лажнения, \У. от площа-. !ди междуря-! дья

Средний!Прирост прирост¡окруж-побе- !ности -гов, ¡штамба, см ! см

Диаметр кроны

вдоль ¡поперек ряда, ¡ряда, м ! м

Сила роста

1987г.

1 18.. ,.20 23.2 2.5 3.95 2;75 слабая

п 36., ,.40 46.1 3.7 4.06 2.83 сильная

1 54., ,.60 60.5 5.4 4.04 2.91 '—" —

1U 75., ,.80 60.1 5.1 4.08 2.93 — "—

и 90., ,.'100 60.4 5.3 4,10 2.87 — » —

1988г

1 18., ,.20 20.3 1.8 4.02 2.80 слабая

п 36.; ..40 40.4 3.1 4.03 2.85 умеренн

m 54.. ..60 48.8 3.8 4.08 2.96 сильная

1U 75., ,.80 50.3 3.9 4.13 3.03 —"—

и 90., ,.100 52.1 4.0 4.07 3.01 —" —

1989г

1 18., ..20 19.8 2.1 3.98 2.91 слабая.

п 36., ,.40 42.7 3.2 4.02 2.97 умеренн

■в 54., ..60 51.9 4.2 4.03 3.05 сильная

m 75. ..80 51.3 4.2 4.03 3:01 —" —

и 90., ..100 52.3 4.3 4.02 2.99 —

3, Урожайность и затраты воды на единицу урожая яблони (посадка 5*4м, сорт "Боровинка Ташкентская").

¡Площадь ув-!Урожайность, ¡Средняя шасса ¡Затраты воды на Вари-'.лажнения, ! ц/га. ¡плодов, г. ¡единицу продук-

анты !% от площа-! ! ¡ции, мА3/кг.

!ди междуря-!-----------------------------------------------

•! дья ! 1988г. ¡1989г.! 1988г. ! 1939г. i 1988г. ! 1989г.

1 18...20 52 50

П 38...40 98 93

13 54...60 128 13?

1W 75...80 128 ' 138

U 90...100 . 130 . 135 контроль (полив по бороздам в

хозяйствах) 95 97

142 152 0.471 0. .510

183 179 0.389 0. ,428

200 197 0.37S о; ;367

195 199 0.387 0, .383

201 202 0.405- 0, ,415

175 181

Исследования показали, что существует тесная корреляционная зависимость суммарного водопотребления от испаряемости (.коэффициент коррелияции .0.98) и от среднесуточной температуры воздуха (коэффициент коррелияции 0.66.')..

На основе этих данных получены сяедувщие эмпирические зависимости для определения суточного суммарного водопотребления: Есут = б.50*Еосут + 0.74*(Еосут )л2 (2)

или

Есут = 0.94 * ехр!0.083**.сут), (3)

где Есут - суточное суммарное недопотребление'яблони в условиях . Ферганской долины (сорт - "Боровинка Ташкентская"; схема посадки-5*4м; увлажняемая площадь - 54...60Х междурядий), л/сут/дерево; Ьсут среднесуточная температура воздуха,"С; Еосут - суточная испаряемость, мк/сут.

Полученные формулы (2 и 3) рекомендуются для расчетов при корректировке эксплуатационных графиков водопользования на массивах с аналогичными условиями.

Для учета биологических свойств культуры определена биологические кривые суммарного водопотребления, которые представляй? собой ряд коэффициентов (кбДО, изменяющихся в онтогенезе по декадам или по фазам развития культуры в течение вегетации. Зги коэффициенты увеличиваются от начального периода вегетации к середине, а затем укеяьэаотся, что вполне соответствует активности развития плодовых деревьев в периоды цветения (весна), плодоношения -(лето) и подготовки ^ зиме (осень). Изменение коэффициентов ■ кб и Н в течение вегетации происходит по куполообразной кривой (рис.2). Получены зависимости биокликатических (кб) и биофизических (кЬ) коэффициентов от интегральной суммы температур воздуха (21) с начала вегетация для яблони в условиях Ферганской

- \1 -а.

/ А, -V \7~-v

/У У V. V

'у N4 V

'9 ч\

7 К0,1 9 +8.6 *М'Л-Н-2.0 • \

» и, «с

ш-

Мо

ш

О.бО

о.2о

800 /600 2Ьоо згоо 4000 б.

/мм

-ч —

У

\

к$»0Л7 . *2.о -/о'*-Н - А.1. ю'-11г \.....

0.60

0-50

о.Ао

о.зо

воо. /ш г4оо згю 4ооо

1с.2. Динамика биофизических (а) и биоклиматических (б) коэффициентов в период вегетации для яблони в условиях Ферганской долины:

1 - экспериментальная кривая;

2 - расчетная кривая.

Долины,- которые описываются уравнением параболы второго порядка:

М = 0.59 + 8.6*10* *11 - 2.0*10"7 *2Ьг ; (4)

• кб = 0.37 + *П - 4.4*10"&*И* . (5)

Полученные зависимости дают возможность рассчитать проектный и эксплуатационный режим орошения яблони для условий предгорий Ферганской долины в любой год.

Возможность проведения частых и качественных поливов при мик-роороиении способствует хоровёму развитии и значительному увеличению урожайности яблони в вариантах, где увлажнялось 54...1002 площади междурядий. По сравнению с вариантом с увлажняемой площадью 18...20Х от площади междурядий, здесь окружность штамба и урожайность по отдельным годам повышалась в 1.5...3.3 и 2.0...2.7 раза соответственно, крупность плодов на 30...402. Наилучшее использование поливной воды было в третьем варианте опыта (54...602 площади медурядий). По этому варианту потребность оросительной воды для получения высоких урожаев (130...140ц/га) в условиях адырних массивов составила 4.5...5.0 тис. м"3/га.

Производству предлагается при возделывании плодового сада на крутосклонных землях применение рассредоточенного полива по иикробороздам с поддержанием влажности почвы в диапазоне 0.75.,.0.85ППВ на 50...602 площади междурядий. •

В четвертой главе разработана математическая модель увлажнения почвы корнеобитаемой зоны из никроборозды, приведены результаты сопоставления расчетов по модели с экспериментальными данники, предложена методика расчета технологических параметров и реаима орошения плодового сада и определены технико-экономические показатели при внедрении систем микроорооения.

Для расчета технологических параметров системы разработана математическая модель, в основе которой леяат дифференциальное

уравнение передвивения влаги в почве с учетом отбора влаги корнями плодовых деревьев на- суммарное водопотребление и балансовое уравнение потока в микроборозде. Уравнение влагопереноса в ради-ально-осевых координатах г в неявной конечно-разностной форме записывается в следующем виде:

• С5 Hl "Hl = Hl-! - - Sí > (8)

где H[ - напор в центре слоя h\. на момент времени j; C«J¿eS -средний коэффициент влагоемкости за время в центре слоя h¡,; r¡, - расстояние от 4eHTpat микроборозды до центра i - го слоя; R¡_,- сопротивление потоку влаги меяду центрами слоев h¡-, и h i. ; i i. - средняя удельная интенсивность отбора влаги корнями за время ¿ti из центра слоя ht ; 1 = 1,2...п - общее число слоев; I -индикатор вага по времени.

Зависимость капиллярного давления (Р) от влаяности почвы (Н) , полученная в результате проведения лабораторных исследований, записывается в следующем виде (Голованов,1975; Зейлигер,Í985):

W = (m-WW) exp L-I—-1] -Wnr' (?)

где .а - пористость; Нмг - максимальная гигроскопичность', В,С -эмпирические коэффициенты;

Зависимость коэффициента влагопроводности (Kv) от влаяности почвы имеет вид (йверьянов.1949; Голованов,1975):

I/ v ( W- Wnr где Кф - коэффициент фильтрации.

Закономерность передвижения струи определяется балансовым уравнением потока в микроборозде,записанным в виде конечных сумм:

где х - путь, прейденный за время q - расход микроводовыпус-ка; и - площадь живого сечения воды в микроборозде; а - смоченный периметр; .¿х^ - отрезок пути, пройденной за время лЦ; Ц} -скорость впитывания воды в почву на отрезке пути х за интервал времени 1д - время добегания до отрезка дх;,; I - индикатор

оага по I и х; I - индикатор иага по времени после добегания до отрезка лх-^;

. В работе проведена проверка работоспособности модели сопоставлением с результатами экспериментальных исследований. Проверка показала, что предложенная математическая модель увлажнения почвы из микроборозда описывает этот процесс с достаточной для прикладных расчетов точностью.

При расчете технологических параметров капельно-бороздково-г-о полива, таких как расход капельных микроводовыпусков и их расстановка на увлажняемой площади, за основные критерии качестса полива принимаются коэффициенты равномерности увлажнения почвы с учетом - особенностей распространения корневой системы на увлажняемой площади.

По опытным данным разработана методика для расчета регшма орошения плодового сада. Водопотребление яблони рассчитывается на основе биоклиматического метода. Исходными данными для расчета является значения испаряемости (Ео). полученные по наблюдениям на метеостанциях или в результате вычислений по формуле Н.Н.Иванова. Биоклиматические коэффициенты определяется по формуле (4 или 5) в

(9)

зависимости от суммы полояит'елышх темпрратур с начала вегетации.

Предложенная методика реио.нридумтгя для расчета режима ороиения плодового сада при проектирпялнии систрм никроороиения, при расчете эксплуатационных гп'Юиклп плдоподачи и для других водохозяйственных расчетов донного региона.

Путем технике - экономических расчетов проведено сопоставление существующей техники полива (Оэзовой) с системой капельно-бороэд-кового полива (новой техникой). Годовой экономический эффект при поливах садов на адырных землях от внедрения новой системы и технологии полива составил 1560рцб/га (в ценах до 1 апреля 1931г.).

В эаклпчении сформулировлшг основные результаты выполненной работы, выводи и предложения.

1. Адырные массивы Ферганской долины чарактеризувтея большими уклонами поверхности, сложным сильнорасчл^неннни рельефом, проса-дочными грунтами, маломощными каменистыми .ючвами. Разнообразие и сложность природных условий диктуют необходимость дифференцированного подхода при выборе способа ороиения этих земель, состава сельскохозяйственных культур, поливной техники и её элементов пои назначении реяимов орошения и технологии полива. Существующие техника и технологии полиса на этих землях, определяющие, эффективность ороиения, базируются на ручном водораспределении по бороздам из временной сети, которое приводит к большим потерям водных и энергетических ресурсов, водной эрозии почв на склонах и подтоплению нижерасполояенных земель.

2. В результате анализа литературных данных и собственных исследований предложен новый способ микроороиения, который позволяет увлажнять требуемую площадь у каждого дерева без поверхностного сброса оросительной воды, ирригационной эрозии почв с минимальным глубинным сбросом. Этот способ модно назвать капель-

"но-бороздковыы поливом малыми дозами. От традиционного капельного орошения он отличается тем, что подача воды в зону распространения корневой системы растений осуществляется по микробороздам с помощью сети полиэтиленовых труб малого диаметра,.проложенных по поверхности земли, и снабженных микроводовыпусками. Напельно-бо-роздковый полив позволяет реализовать оптимальный режим орошения сада.

3. В результате трехлетних исследований получены поливные режимы плодовых, деревьев при различных площадях увлакнения почвы мекдурядий. Наибольшее количество поливов (2?...30 нормой 150... 170л/дерево) потребовалось на том участке сада, где увлажнялось 18...202 плоцади междурядий. Оросительные нормы составили 4250... 5100л/дерево, По мере увеличения увлажняемой площади поливы проводились pese, но большими поливными норнами. На участках сада, где увлажнялась вся площадь мендурядий, проводили 13... 14 поливов нормой 720...760л/дерево. Оросительные нормы при этом составляли 9440.,.11300 л/дерево.

4. В результате наших исследований и по данным биометрических измерений установлено, что при микроорошении в условиях аридного климата оптимальный является поддереанио влажности почва a пределах 0.70...0,85 ППВ на площади, соответству;"5..1.'* горизонтальной проекции кроны дерева, то есть SO...60 У. плоцади меадурядкй. При этой обеспечивается высокая урожайность (130...140 "ц/га) и минимальные затрат« оросительной зодк (4.5., .5.СГ тыс. м.куб/га),

5. "При регулировании водного режима в оптимальном объеме почвы коркеобитаемой зоны , т.е. на 50...602 плоцади иекдурядий глубинный сброс составляет 700.,.800л/дерево (350..,400нА3/га), иди 7.0..,8.52 от суммарного водопотребления.

6, Получены эмпирические зависимости суточного суммарного водопотреблекия от основных метеорологических характеристик, которые, рекомендуются для корректировки эксплуатационных графиков водопользования. Определены биологические кривые суммарного водопотребления, как функции интегральной суммы температур воздуха (St,) с начала вегетации для яблони в условиях Ферганской долины.

7. Для .определения технологических параметров предложенного способа полива разработана и экспериментально проверена математическая модель, основанная на решении дифференциальных уравнений передвижения влаги в почве с учетом отбора влаги корнями плодовых деревьев и балансового уравнения потока в микроборозда.

.8. Разработана методика расчета режима орошения плодового сада, основанная на полученных биоклиматических и биофизических коэффициентах и зависимости суточного суммарного водопотреблекия плодовых деревьев интенсивного сада на слаборослых подвоях от основных метеорологических характеристик.

9. Экономический эффект от' внедрения системы капель-но-бороздкового полива достигается за счет рационального использования оросительной воды, предотвращения водной эрозии почвы-и создании оптимальных мелиоративных режимов. При этом на :клонах повышается урожайность яблони, на нижерасполокенных землях - хлопчатника и других культур и возрастает производительность труда при поливе.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих >аботах:

I. Капельное орошение садов на крутосклонных землях // 'езисы докладов городской научно-практической конференции " Вклад

'молодик ученых и специалистом в ускорение научно-технического прогресса ", лосвяценноп 70 летий ВЛКСМ.-Джамбул,1988, с.40.

2. Определений шш;;.;<элытго объема увлажнения почвы при капельном орошении плодового сада на крутосклонных землях аридной зоны // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве" ,4.81 .НИМИ - Новочеркасск, 1389. 27с.

3. Результаты исследования формирования зон увлажнения при капельном орошении крутосклонных земель // Комплексное мелиоративное регулирование: Труды МГМИ,- й.,1989, с.19...25.

4. Совершенствование системы капельного оровения на адцрных землях Ферганской дслини // Тезисы докладов научно-технической конференции ЙГМИ.-М..1991. с. 18.

5. Исследования новой системы орошения садов и виноградников на крутосклонных землях Ферганской долины (в печати) // Сельскохозяйственные мелиорации: Труди -Й.,1992, В. соавторстве с Й.И.Головановым и' О.В.Каблуковим.