Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ГОЛОДНОЙ СТЕПИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ГОЛОДНОЙ СТЕПИ"

московский ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В.ЛОМОНОСОВА

СТУЛИНА ГАЛИНА ВЛАДИСЛАВОВНА

ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ГОЛОДНОЙ СТЕПИ

Специальность Ов. 01.03 — почвоведение

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

Факультет Почвоведения

На правах рукописи. УДК 631.4. 631.Є

Автореферат

Москва— 1982

Работа бы полнена в отделе техники орошения САНИИРИ мм. В. Д, Журина и на кафедре физики и мелиорации пс'чв факультета Почвоведения МГУ им- М. В. Ломоносова.

Научные руководители — доктор бнолош :ескпх наук,

доиснт

ВОРОНИН л. Д.

— кандидат сельскохозяйственны* наук, старший научный сотруд-ни к

ЛУНЕВ В. Г.

Официальные оппоненты — доктор биологических

наук

КУЗНЕЦОВ М, С.

— кандидат сельскохозяйственны* наук

БОБЧЕНКО В. И.

Ведущее учреждение — Институт Почвоведения н агрохимии АН УзССР.

Автореферат разослан « /4 :> ]983 г.

Зашита состоится /<¥ лта^ъы? 1983 г, в /О часов на

заседании специализированного Совета по почволедеипю в МГУ имени М. В. .Ломоносова, з аудитории М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертация на заседании специализированного Соаета по почвоведению в Московском университете, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 117234, Москаа, Ленинские горы, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет.

Ученьш секретарь Совета, доцент

" " ч П.

Актуальность проблемы. В.соответствии с доеледними решениями Партии и Правительства в 11-ой пятилетке намечено продолжить курс на всемерную интенсификации сельскохозяйственного производства* всестороннее повышение эффективности использования орошаемых земель и увеличение урожайности сельскохозяйственных культур. Одним вз важнейших резервов освоения урожайности является аффективная технология полива с наиболее продуктивным использованием води. Задача продуктивного использования оросительной води приобретает первостепенное значение в условиях нарастающего дефицита водных ресурсов в аридной зоне. •

Одним из наиболее рациональных способов полива в настоящее гремя по мленш многих специалистов является внутрипочвениое (подпочвенное) орошение, которое позволяет снизить затраты волн и труда на производство едивица продуввди, повысить эффективность использования орошаемых земель, автомат»аировать процесс полива и т.д. Эффективность этого способа орошения определяется не только гидравлическими параметрами и конструктивными особенностями систем, но в и силу своей специфики - строением зоны аэрации, водко-физическика свойствами почв, режимом орошения и т.д. Несмотря на многочисленные работы, до сего времени почти не изучены особенности водно-физических свойств почв и их динамика при ввутрвпочвенном орошении, направленность почвенных процессов, режим орошения, хотя именно такие исследования позволяет получить материалы, необходимые для расчетов, проектирования и skсилуэта-ции производственных систем внутрисочвеняого орошения.

В аридной аоне в настоящее время продолжается строительство участков внутридочвенного орошения в в перспективе площади с таким способом полива будут неуклонно возрастать. Потенциально пригодные вемли для развития внутрипочвенкого орошения в УзССР составляют около 700 тис.га (Хамраев, 1977). В связи с вышеизложенный необходимы детальные сведешь о динамике водно-физических свойств сероземных почв и почвенных процессов, направление которых при внутрипочвенном орошении имеет свои отличительные особенности, обусловленные спецификой атого способа полива.

Цель работыт Изучение особенностей водио-физическич свойств сероземно-луговых почв при внутрапочвенном орошении В условиях Голодной степи.

Основные задачи исследований,

1. Детально изучить свойства почв pafcoua исследований и дать подробную характеристику их как вокального типа.

2. На основе современного термодинамическою метода »crjit* и,о~

вать энергетику и кинетику влаги в рассматриваемых почвах, изучить функционаленле физические свойства, установить почвенно-гид-родотеческие константы, определить целесообразность применения внутрипочвенного орошения на сероэеыно-лугових почвах района исследование,

3. Изучить влияние внутрипочвенного орошения на динамику водно-физических свойств сероземных почв, выявить особенности почвенных свойств и направленность процессов при разных поливных нормах и установить на основе почвенных характеристик оптимальный размер поливных и оросительных норм при внутрипочвенном орошении хлопчатника, обеспечиваших максимальный положительный эффект (сохранность благоприятного сложения почва и ее водко-фйзическа? свойств, продуктивное использование воды, получение высокого урожая хлопка-сырца)*

Новизна работы состоят в том, что впервые проведенное в опыт но-производетвенных условиях внутрип очвеин от о орошения детальное комплексное изучение водксм^иэических свойств почв с применением термодинамического метода исследования, позволило установить особенности распределения и перемещения влаги в сероземах при данном типе полива я »а их основе определить оптимальную поливную норму. Показано, что физические свойства почв при внутрипочвенном орошении не подвергаются отрицательный изменениям в остаются практичес ки постоянными в течение вегетационного периода. Наилучшая сохран ность структур» и спадения почвЫ отмечается при поддержании рекомендуемого в данной работе режима увлажнения.

На основе проведенных исследований разработан ряд научно-обоснованных рекомендация, имеющих практическое значение для успешного применения внутрипочвенйого орошения на производственных системах в аридной зоне (установление норм, количества и продолжительности полива хлопчатника, использование теяэиометров для назначения сроков'полива и т.к.).

Практическая ценность и реализация работу,, На основе ви»влеы ных особенностей водно-физических свойств почв к их динамики прч внутршочвеннсы орошения показана целесообразность и эффективность применение этого способа полива на везасоленных и с&абоэа-соленных лессовидных суглинистых сероземных почвах с хорошо выраженной капиллярной проводимостью. Подучены основные почвеняо-Гидрологическяе константы» используемые при расчете производствен нкх систем виутрипочвенвого орошения» установлены оптимальные раз меры поливных норм при внутрипочвенном орошении хлопчатника, обее печиваших достаточнуо увлажненность корнеобитаемого слоя, отсут-

ствяе значительных потерь на инфильтрацию, продуктивно6 использо-вакке оросительиоЗ воды, сохранность благоприятного сложения почв и ее физических. свойств,аскдачашщх уплотнение, коркообразованле.

Часть подученных материалов использована институтом "Средаз-гицроводалопок" в проекта 3-еЙ очереди внутршючвенного орошения в совхозе им•Ворошилова Голодной степи, а также в "Рекомендациях по проектировании, строительству и эксплуатации систем внутршючвенного орошения из полиэтиленовых перфорированных труб на опытно-цроизводствениых участках в аридной зоне", утвержденных ОД и ЕХ СССР 1.У1 1979 г.

рекомендации до размеру поливных норм включены в ведомственный план внедрения новой техники Главсредазирсовхозстроя на 1981 г. ШИШ СССР.

Апробация, работу. Результаты работ в виде ежегодных научно-технических отчетов (1977-1930 гг-) к диссертации в целом обсуждались и одобрены на заседании расширенного семинара отдела техники орошения и на Ученом Совете секции мелиорация САВДИШ. Работа докладывалась на республиканском семинаре молодых ученых и специалистов по проблемам повышения эффективности сельскохозяйственного производства (Ташкент, 1979) и на республиканской каучно-технической конференции молодых ученых и специалистов по водному хозяйству (Ташкент, 1981).

фг&шкацгд. Основные положения диссертации опубликованы а 4 статьях, в печати находятся 2.

Объем работ. Диссертация coctoi г из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы из 164 наименований и приложения. Работа изложена на /9? страницах машинописного текста, имеет 18 таблиц и 51 рисунок.

С^ъект и методы исследована^. Исследования проводились в течение I977-I90D гг. на оштяо-проиэБодственяом участке внутрнлоч-венного орошения в совхозе им.Ворошилова Голодное степи на не-даькоорошаемых леосовидных незаселенных и слабо засоленных серо-земно-луговых почвах. Общая площадь опытно-производственного участка 155 га. Глубина слабоминерализованных (3-7 г/л плотного остатка) грунтовых вод колебалась в года исследований в пределах 2,2-3,7 м. Система внутриаочвенного орошения на опытно-производственном участке представляет собой разветвленную сеть закольцованных подземных подводящих и распределительных трубопроводов диаметром 150 ми и перфорированных полиэтиленовых трубок-увлашш-телей длиной 76ми диаметром 20 мм, уложенных на глубину 45-50 см. Диаметр перфорацшишкх отворотив 1,0-1,5 мм, расстояние

ниш 10 см. Особенности водно физических свойств почв и юс дина-инка изучались на фоне разных режимов вяутрипочвенного орошеная, йспвтыьались вариант» с повышенным (80-85£ от ШШ) л умеренным (70-75%) увлажнением почв. Размер поливных норм расчитывался по заданному,, дефициту влаги в активном слое почвы. Б зависимости от заданной прадиоливной влажности на участках внутрипочвенного орошения в годы исследования проведено от 3-х до 8 поливов (табл. I).

Таблица I

число ИОШЬОВ, ШаіШНІлК її оросятоьные вдрш

Годы исследований Опытный участок Поливы и нории, м /га Оро-

" I 2 3 4 5 6 7 ' 8 норма, и3Ай

1977 Н-І 2500 400 500 1050 - - - - 4450

П-2 1100 650 1000 700 - - - _ 3650

1978 й-6 800 100 1000 100 300 350 250 350 3250

П-7 500 850 750 - - - - - 2500

1979 П-6 850 650 550 550 540 - - - 30Б0

1960 П-6 950 850 850 800 - - - — 3450

Учет воды при поливах проводился с псмоодо трапецеидального водослива с порогом 0,5 м, установленного в от стой я гае в головной части системы.

На апытпих участках исследовались: строение почв, влагоем-кость, водопроницаемость, экергетическое состоякяе и динамика почвенной влаги, объемная касса, плотность, порозноеть. В почвенных образцах в лабораторных условиях определялись: гранулометрический и микроагрегатный составы, плотность твердой фазы почвы, илистая фракичэ, степень я тип засоления, удельная поверхность» кривые водоудеркиваемости, дифференциальная порозаосгь.

Из почвенных монолитов были изготовлены ш*и$н и изучены с помощью поляризационного микроскопа МИН-8, что позволило описать микроструктуру рассматриваемых почв« Мякростроение почв изучалось по методике Е,П.Парфеновой и Е.А.Яриловой (1977)'

Пробы на влажность брались в течение вегетационных периодов І977-І980 гг. в сроки: после оева, перед поливами, а такие на 3, 5, 7, 10* 16, 20 день после каждого полива. Пробы на влажность отбирались по 10 сантиметровым слоям на глубяиу I м, повгоркость - 3-х кратная.

Наблюдения за энергетическим состоянием влаги в зоне аэрации проводились по кустам тенэяометрсв ежедневно. Датчики тензиомет-ров размещались на разлом удалении о? трубки-увлажнителя и охватывали вся зону аэрации. Бодно-физические н химические свойства вочв опытных участков изучались в створе трубок-увлажнителей к между ними.

Свойства почв изучались по общепринятый методикам (Астадоа, 1958, Ваданшш, Корчагина, 1973, Методы агрофизических, агрохимических в микробиологических исследований в поливных хлопковых районах, 1963)-

Кривые водоудерииваемост* почвы были получены; в области высоких влаашостей (в интервале потенциалов, выраженных через эквивалентные давления почвенной влаги от 0 до - 400 см.вод.ст.) -капилдяриметрическим методом, в области низких влажностей (в интервале потенциалов от -27830 до -2605000 см вод.ст.) - гигроскопическим методом.

Средняя часть кривых водоу дерюшаемости была получена расчетным путем.

Расчет средней части кривой водоуде решаемости, получение по кривым функциональных показателей, а также расчет коэффициенте влагопроводности были выполнены по методике А.Д.Воронива (Воронин, 1977, 1980).

Фенологические наблюдения и учет урожая хлопка-сырца проводили по методике ССгаВДХИ (1977).

Характеристика почв района исследований.

С целью характеристики почв района исследовании нами бнло проведено детальное изучение их. Установлено, что сероэемно-луго-вые почвы участка внутрипочвенного орошения характеризуются монотонностью почвенного профиля, слабой дифференциацией на горизонты и обладают ся другими особенностями, характерными для сероземного типа почвообразования,

Изучение характера распределения илистой фракции показало, что в сероземно-луговых почвах района исследований повышенное содержание ила (14-18?) сосредоточено в средней (50-60 ем) -части почвенного профиля. В верхней полуметровой толще содержание илистых фракций не превышает 7-85?, а глубже 80 см колеблется в пределах 8-12$.

Химический свойства изучаемых почв следующие. Содержание гумус а в слое 0-40 см составляет 0.65-0.9К5, резко снижаясь (до 0,31%) во второй полуметровой тоше (табл. 2). Содержание поглощенных оснований в рассматриваемых сероэемно-луголых почвах ло

Тййішш 2

Некстерне гтигчесЕие к фазичесвие своїства серозешо-^луговїіг почв опитного учаетеа

Гевеївч.

см

С0„

Сухой

о статок Ш-

водної Сум-

витяе- ча

кя. мг-

і 8КВ

Паглащейвае оснававия, %

Са Щ ІЇаі К'

Удель- Шот-ая ность повері-твер-ность ДОЙ ц2ді фази,

г/см3

Обьем- По- ІШВ, ная роз- % в насса, вость,нассе г/си3 2 почвн

Ап 0-28 0.30 7.42 0,272 9,1 9,45 0,038 0.086 0,030 0,029 44 2,73 1,27 53 20,3

Апп 28-36 0,65 7.92 . 0,241 8,2 3,82 0,084 0.034 0.029 0.022 38 2,73 1,41 48 19,4

Ве 36-60 0.41 8,97 0,194 8,1 8,52 0,076 0,029 0,044 0,016 за 2,?9 І »35 52 23,1

Вх 60-85 0,41 8,97 0,241 8Д 14,81 0,156 0.056 0,048 0,013 не сир. 2,82 1,26 55 22,9

Вгвас 85-112 0,31 6,51 0,325 8,0 12.17 0,120 0,048 0.043 0,012 2,75 1,28 53 21,0

130-155 7,74 0.270 6,2 11,37 0,156 0.022 О.СБ6 0,008 2.76 1,32 52 не олр,

С 155-185 7,44 0,194 8,2 14,13 0,172 0.041 0,042 0,012 2,75 1,35 50 _

профилю колеблется» Максимум поглощенного кальция (до 0,172?) сосредоточен в средней части профиля. В слоях 0-80 си в глубже 2 и количество поглощенного кальция резко уменьшается (0,076%), Кая абсолютное так. и относительное содержание поглощенного кальция и магния выше, чем калия и натрия.

№ водной вятяжки располагается в слабощелочном интервале (8,0-в,2). По типу засоления почвы района исследований являются хлорадно-суяьфатными, а по степени засоления - незаселенными и слебоэасолешшми. Содержание сухого остатка колеблется в пределах 0,194-0

Максимум С02 карбонатов (до 9$) приурочен (табл. з) к среднее части профиля (40-80 см).

Физические и водные свойства рассматриваемых почв характеризуется следующими показателями.

Б гранулометрическом составе преобладает фракция крупной (0,05-0.01 мм} шиш, содержание которой по всей глубине почвенного профиля колеблется в пределах 55,7-77,235, С поверхности и до глубины 0,6-0,8 м почвы опытного участка представлены средними суглинками,, подстилаемыми слоистыми отложениями.

Гранулометрический состав определяет, в частности, величину и качество удельной поверхности. Общая удельная поверхность в изучаемых сероземно-луговых почв небольшая и колеблется по горизонтам от 27 до 44 н^/г. Основную часть общей удельной поверхности составляет внешняя поверхность, что являетоя характерным для карбонатных почв.

Данные микроагрегатного состава свидетельствуют о том, что сероземно-луговые почвы опытного участка содержат, в основном, частицы размером 0,25-0,01 мм и меньше, т.е. обладают микроструктурой, придающей почве хорошую капиллярную пористость и проводимость, высокую водоотдачу, влагоемкость и т,п. В формировании доминирующих микроагрегатов 0,1-0,01 мм участвуют чаЛицы 0,01-0,005 мм а 0,0054),001 им.

Таким образом, существенной особенностью физического состояния рассматриваемых почв является высокая и прочная их микроагре-гированность при отсутствии элементов водопрочной макроструктуры.

Плотность твердой фазы почв колеблется по горизонтам от 2.69 до 2,82 г/смэ. Величина объемной, массы сероземно-лугових почв опытных участков составляет 1,26-1,42 г/ом8 (табл. 2). Оорозность ночв довольно высокая (5Э~55#) и уменьшается до 48i лишь в подпахотном уплотненном горизонте. Б, пехотном горизонте сероземно-луговых почв опытного участка нижний предел пластичности, соответствующий оптимальной плаиности спелого состояния поч-

пн, составляет I6-I7Í к маосе.

Бодлыа свойства почв в значительной мере определяются физическими свойствами. Во допронд паем ость язучаемых дочв 0,45 м/с г тая, предельная долевая влагоемкосгь метрового слоя 31,3» и массе я высота капиллярного поднятая - 230 см,

Тр^одякамяка соды s всследованрых почвар. При изучения подно-физическшс свойств почв л яочієшшх процессов кроме общепринятых методов нами использовался термодинамический подход В прежде всего опре целеняе зависимости между капяя-ялрпо-сорбииоанш потенциалом воки к влажность» почгы (кривая водо-jдертиваемоотя почвы). Кривая водоудеряИваемостя оОладает большой инфогмашонной емкость», отражает почти все основные параметры, характеризующие почву и может быть использована для опенке поведения води в почве. На рио. І, приведеш кривые водоуцерживаемостн генетических горизонтов оероземно-лугових почв опытного участка.

кГ* вьвист.

. 535 ода о?о мо Ряс. i. Кривив водоу дермваемости ггачвн сштаого участка П-6 (между увлажая теля««)

-А„ 0-2&CMÍ--Aw МНЮсм;

— В* 40-80см;—В, 80-Н2см.

Наиболее резкие изменения в энергетическоы состояния влаги огме-. таится в области средних влажностей при изменении потенциалов в интервале-I00-10000 см вод.ст. (рис. I),

Структурно-4ункциональине физические свойства генетических горизонтов исследуемых почв, установленные по кривим водоудераш-ваемости, следующие: влага завддавяа 4-6% к кассе почвы, влага разрыва капилляров максимальная кашшшрно-сорбдианнвя

влагоемкость 16-24^ и высота кащшшрного подъема 2,5 н.

Кривые водоудерживаемости Оыли использованы такие для определения дифференциальной пористости. Для решения практических задач, связанных с орошением целесообразно выделять пори по функциям, выполняемым в процессе передвижения влага. Результаты определения эффективных диаметров пор показывают, что в изучаемых почвах пора инфильтрации имеют диаметр более 20 мкм, поры аэрации-более 10-15 ыкм, поры с хорошей алагопроводностью от 10-15 мкм до

мкы, поры с пониженной влагопроводностью от 4-6 шеи до 0,20 «км (табл. 3).

Сероэемяо-дуговне бочвы рвИсяш и ссд едованый содержат около пор аэрации, 24$ пор с хорошей и пониженной влагопроводностью и 6% (к объему почвы) пор с малодоступной для растений влагой, т.е. количество капиллярных пор преобладает над порами инфильтрация и, следовательно, применение внутри очвеннсто орошения в таких почвенных условиях целесообразно.

Возможность проведения влаги пор"мл разных размеров неодинакова в силу разной подвижности ее в порах и характеризуется коэффициентом влагопроводности (табл. 4).

Как показали зависимости коэффициента влагопроводности от влажности (табл. 4) снижение влагопроводности начинается при влажности меньшей, чем ШВ и особенно резко падает влагоправодность при влажности в интервале от влаги разрыва капилляров до влаги завяданкя (на 4 порядка).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод,"что серо-эемно-луговые по^вы района исследований обладают благоприятными (для применения вяутриночвеняого орошения) водно-физическими свойствами (строение и сложение почвенного профиля, капиллярная проводимость, сочетание пор разного диаметра я количества их, влаго-ироводность и т.п.).

Влияние внутрипочвенного, орошения нд, водно-<6ивические свойства почв.

I, Особенности родуо£о режима почв.

При внутрипочвеннои орошения вода поступает на-соредвлеяную

ТаОжвда 3

Дафференпдальная пористость {% х объему почвы) и дгаметр пор (Нгш) почвы опытных участков

Опыт- Геаетичесд. Диаметр Объем Двэд, Объем Диаметр пор Объем Диаметр пор Объем ¿иадотр сор Объем

яы4 горизонт, пор дор пор пор заполнен, учас- глубина, аэранда аэрации вифа- инфи- влагой с той см льтр дьтр хорошей

влагопро-вод.

пор, заполнен, запол. влагой с влагой лониженяой с хор. влагопро- . вдаго- вода, еров.

пор заполнен.

задал, калояод-

влагой вихя.

с пони-влагой

жен.

влага-

дров.

пор засол, малоподвижной влагой

впо Ад 0-28 >11,35 29,6 >20 27,1 5,99-11,95 6,1 0,20-6,99 12,9 0,002-0,20 4,4

D-2 Алл 28-36 >10,64 19,0 >20 16,4 5,85-10,64 11,0 0,20-5,ß5 12,5 0,001-0,20 5,5

Bs 36-60 >9,49 24,а >20 23,4 6,00-9,49 9,5 0,20-6,00 12,2 0,003-0,20 5,5

ВПО in 0-28 >11,68 га ,6 >20 25,3 5,58-11,68 5,4 0,20-5,58 12,9 0,002-0,20 5,1

Ann 28-40 >10,32 17,7 >20 15,0 4,98-10,91 8,6 0,20-4,98 14,4 0,002-0,20 6,3 *

Bs 40-00 >15,00 к,а >20 12,8 4,33-15,00 10,6 0,20-4,33 15,3 0,002-0,20 7,3

h 80-112 >13,10 18,9 >20 I3,S 4,86-13,10 10,4 0,20-4,86 15,9 0,002-0,20 4,8

ЕО An 0-28 >13,00 25,0 >20 21,3 6,00-13,00 10,0 0,20-6,00 12,2 0,0c8~0,20 5,8

2-4 Ann 28-40 >11,41 26,5 >20 23,1 5,46-11,41 5,8 0,20-6,46 12.8 0,003-0,20 5,9

B2 40-60 >10,64 £5,9 >20 19,5 5,09-10,64 7,2 0,20-5,09 14,1 0,001-0,20 5,8

Таблица 4

Коэффициент Благоправодности (си/мин) дочв ари различных категориях влаги {% к пассе почвы)

Опыткцв Генетический

участок горизонт. ВЗ £ Вїй К ВДВ К

глубина.

см ■ _

ШО Ал 0-28 3,7 3,72 • IO"9 13 ^ 3,66 • IO"6 18.4 5,96 ■ lO^4

1-а Ала 28-36 3,9 3,ÖI * IO"9 12,8 3,84 - ІСГ5 18,7 1,21 • IO"3

Вк 36-60 4,1 2,38 * IQ"9 ІЗД 3,84 • IOTS 20,1 9,05 • 1Сr4

BSQ АС 0-28 3,8 ' 2,46 • 10-« 13,9 5,06 * ІСГ5 18,0 3,95 • IO"4

П-6 Алл 28-40 4,4 2,54 • IO"6 14,5 5,21 - IO-5 20,6 7,36 • IO-4

Бк 40-80 5,4 4,86 • IO"9 16,9 6,72 - IO*5 24,8 8,51 » ІСГ4

h 80-112 3,6 3,69 . ІСГ® 15,4 5,91 . ю-® 23,1 8,32 * IO-4

БО An 0-28 4,6 1,84 . IO"9 13,8 4,67 • IO"5 21,5 1,47 • IO"3

Q-4 fan 28-40 4,4 3,32 * 1er« 14,0 4,54 • Itr6 18,3 4,15 • 1er1

Вк 40-60 ■ 4,6 3,4 • 10-9 15,6 4,11 - IO-5 21,2 4,51 . IO-4

глубину соответственно закладке подпочвенаше увлажнителей в, следовательно, при этом способе полива большая роль принадлежит ка-авлляраому пзредвампяю воды в отслоны от увлажнителя. Изучение характера распределения и кинаыяка влага (pao- 2) показало, что пря внутрипочвеином орошении передвижение влаги от увлажнителя х ловерсноотн почвы при поливах нормой 8,5 тыс.м3/га довольно интенсивно uf следовательно, здесь наблюдается аепроизводятельвый расход на ({язачесяое испарение.

JHhU ЛОСЯ& nOjtuSa. к

Рис. 2. Лроноиэоплат» влажности почвы после полива участков внутршіочвенного орошения Є - норма 1.1 тыс.мэ/га Л - норма 2.5 тыс.иэ/К-

□ ЕЭ■ ЕЭ л-»*, [=ц>д« *

о трубка-увлажнитель'

При корме 1,1 тыс.ыэ/га верхняя граница увлажнения не достигает поверхности и в слое 0-15 см обеспечивается сохранение сухого рыхлого мульчирующего слоя, препятствующего непродуктивно^ расходу влаги на физическое испарение (рис. 3). Таким образом, при внутрилочвенвш орошении нормами 1,1 тыс.м3/га условия впитывания я размещения воды в почве оптимальные и водный режим благоприятный для роста и развития хлопчатника.

На рис, 2 четко видно зональное распределение влаги. Выделяются слои с влажностью менее 10%, 10-1655, 16-20^, 20-26# и более 7&% от массы почвы.

Слои с влажностью менее 10% содержат, в основном, адсорбированную и пленочно-стыковую категорию влаги, а слои с влажностью 10-16$, 16-20$ и 20-26$ содержат соответственно оленочно-стыковую капиллярно-плево\чую, капиллярную и гравитационную влагу.

Общая картина зональности влаги в вертикальном профиле почв сохраняется в течение всего вегетационного периода, однако, мощность и глубина зон меняются в зависимости от водного режима почв обусловленного водоподачеЯ и расходованием на суммарное испарение

3„ Распределение потенциалов вода в -уолие почва.

Особенности водного режима почв я характер размещения воды определяются характером распределения кадиллярно-сорбционкого и гидравлического потенциалов воды, а такие вяагопроводностью почв при том или ином значении потенциала.

распределите исходных (пе^Ьд началом полива) гидравлических потенциалов свидетельствует о том, что движение влаї-н направлено сверху вниз и снизу вверх в зону.расположенную на глубине около I м (рис. За).

Через час после начала полива картина распределения потенциалов заметно меняется.

Вокруг трубки-увлажнителя образуются зквипотенииальные поверхности в виде эллипсов, вытянутых в горизонтальном направлении. На расстоянии 5 см в обе стороны от труС-и и 2 см вверх от нее потенциал, выраженный через эквивалентное давление равен -40 см вод.ст. (рис. 36), а на расстоянии 60 см в стороны от трубки и на глубину 70 см от поверхности потенциал равен - 90 см вод.ст.

К концу третьего часе полива (рис. Зв) в зоне трубки образуется положительный гидравлический напор, равный +13 см вод.ст. На расстоянии 2 см над трубкой и 6 см в обе стороны и вглубь от трубки напор отсутствует. К концу пятого часа полива гидравлический напор распространяется до 4 с» вверх я до 9 см в сторони и

Рис. Э. Распределяй* гидравлически: потенциалов почвы при поливе участка внутрипочвенного ортенкя

вниз, составляя +18 см вод.ст. вблизи трубки. В последующие часы наблюдений до 24 часов гидравлический напор в зоне трубки сохраняется в пределах +14 - +18 см вод.ст.

Интенсивное увлшшение верхнего иадгрубного слоя происходит к П-му часу, когда гидравлический потенциал на глубине 30 см увеличился с -74 до -52 см вод.ст. (рис. Зг). К этощу времени подано ВСЮ нэ/га оросительной воды.

В интервале от 13 до 18 часов наблюдений тенденция распределения влаги следующая: проасходит заметное увлажнение слоя 30-45 см, продолжается движение воды в стороны от увлажнителя и рост потенциала в межтрубной зоне в слое 30-70 см (рис. Зд).

В период с 18 до 22 часов после начала полива наблюдается дальнейшее увлажнение кадтруОяой зоны (рис. Зе). Интенсивность увлажнения в горизонтальном направлении от трубки в этот период меньше, чем в вертикальной.

Таким образом, при норме 1000 м3/га пйнанной за 22 часа и У1В 2,5 м, достигается желаемое распределение влаги, т.е. увлажнение вадтрубной зоны без значительных потерь из корнеобйтаеиого слоя.

Б работе проведен расчет распределения кадиллярно-сорбдион-ного потенциала на основании алгоритмов решения уравнения влаго-переноса, разработанных Павловым Г.В,, Дашиной В.В. (1980). В программу« реализующую алгоритмы вводились полученные водно-физические показатели. Сопоставлений опытных и вычисленных данных показывает хорошую сходимость между ними в зоне установившегося движения под увлажнителем.

На основании 4-х летних наблюдений*, проведенных по кустам тензнометре» в полевых условиях, определена опгямады^е значения потенциала"влаги и'глубина установки датчиков тенэиометров в почвах для диагностирования сроков проведения поливов хлопчатника. Б первый период развития растений (фаза бутонизации) поливы следует проводить по показаниям тензиометров, установленных на глубине 30 см при потенциале влаги около — 300 ем вод.ст., что соответствует 75-70!! от ППВ в слое 0-70 си.

В период цвет ения-плодооб р» э овання поливы надо проводить при аналогичном значении капидлярна-сорбцисиного потенциала, но уже по тензиометру на глубине 45-50 см и на расстоянии 60 см от трубки-увлажнителя.

Сроки проведения поливов хлопчатника в 1980 гачу назначались согласно вышеуказанным рекомендациям. Хорошее развитие растений и высокий урммА хлопка-сыраа подтвердил» правомерность наших предложений.

3. Физические свойства,почв.

Трехлетними исследована®«! не бшго обнаружено существенных изменений "в оодертанки илистой фракции по лрофшш почв на опытных участках внутрипочвенного орошения.

В шкроагрегатном составе изучаемых, сероземно-луговых цочв доминирует фракция 0,05-0,01 ш, которая составляет окало 5С#. фракции размером 0,1-0,05 мы содержатся около и фракции 0.01-0,005 № - около 20$.

Повышенное содержанке фракции 0»05-0,01 ш улучшает микро- -структуру почв, улучшает влагоемкость водо-« воздухопроницаемость (Качинский,1958).

Микроагрегаткыа состав поверхностных горизонтов почв претер— девает незначительные изменения в течение вегетационных периодов под влиянием орошения. При внутрипочвенвоы орошении в результате капиллярного увлажнения и периодических процессов скачивания а высушивания к осени в слое 10-40 см происходит векоторая агрегация часшц, выражающаяся в увеличении фршщни зфупной пчтч в снижении содержания мелкой и средней пыли..

Одним из важнейших показателей физических свойств почв к особенно пахотного сдоя является плотность сложения. Известно, что величина объемной массы, находясь за прадедами оптимальных величин (Йодее 1,4 т/си5) становится причиной, ограккчиваотей эффективное плодородие почаы и урожайность хлопчатника (Кондратш, 1972; Яковлева ,1972). Результаты изучения объшноВ массы почв в динамике Стабл.5) показывают, что при внутридочвенвых поливая нормами до 1,1 тыо.мэ/га иаиеаекия в плотности незначительны, что подтверждается даниши статистической обработке.

Некоторый рост уплотнения навидается лишь яри поливных нормах, превышашнх 1,5-2,0 таа.ы3/га, когда влага выступает на поверхность почвы я переувлажняется пахотный СЛОЯ.

Таким образом, 9 вегетационный период динамика объемной массы почв, особенно слоя 0-40 си, обусловлена комплексом агротехнически: факторов (режан орошения, обраАижи доча я т.д.) (риа,4).

В соответствии с объемной массой сохраняется и пороэность. На участках внутрипочвенного оровения общая порозаость стабильна я составляет 50-53?.

Расчет дифференциальной пористости показал, что изменения в объеме наиболее динамичных пор (более 30 мим) от весны к осени не происходит (рио.5).

рорневая система, рост, развитие и урожайность хлопчатника.

Изучение корневой системы показало, что при внутрипочьеннон

Таблица 5

Динамика обьєшой üaccu почв, г/см3, а вегетационный период

Глубина,

Вкутршючвеяное оршевие

cu І-ай палив »opt. 1-І гис.м3/га j 1-ый лолдв порт. 2.5 тыс.и3/га

пая трубкой кезду адбішм f ._-------------------- -, -1— над грубко.1! мезду трубками

Весна после Осень I полива

Весна после I полива

Осень ¡ Весна

после Осень I полива

Весна после Осень I полива

0-6 1,33 1,12 1,14

10-15 1,35 1,37 1,32

20-25 1,33 1,39 1,28

30-35 , 1,36 1,37 1,43

40-45 ' 1,31 1,35 1,29

70-95 1,22 1,27 1,20

95-Ioa 1.29 1,28 1,21

0-25 25-60 50-100

1,34 1,33 1,25

1,29 1,36 1,27

1,25 1,36 1,21

1,32 1,22

1.23 1,41 1,35

1.24 1,28

1,28 1.38

1.25

ІД6 1,28 Х& 1,39 1,28 1,20 1,22

I.ES 1,33 1.21

1,11 1,32 1,42 1,31 1,20 1,20

1,13 1,37 1,20

1,21 1,24 1,26 1,22 1,2В 1,25

1,24 1,36 1,22 1,17 1,23 1,18

1,32 1,36 1,25 1,28 1,31 1,33

1,32 1,38 1,37 1,32 1,36 1,37

1,37 1,43 1,32 I,® 1,38 1,25

1,28 1,34 1,31 1,29 1,32 1,27

1,28 JJ32 1,26 1,29 1,31 1.33

1,26 1,32 1,24 1.22 1,26 1,25

1,34 1,40 1,35 1,33 1,37 1,31

1,28 1,33 1,29 1.29 1,31 1,30

І ст€оре Jiipyixu П 2

нез^ду mpyëjtajiu

.'.« . "___!í

П-6

tt г* '*

1

П-7

n t.* <t

» n-?

г/ ^ /< '<

7

Рас. 4. Объемная наоса почвн на участках Енутрипоаденного оролеаня.

Услоіхие aiàsxavexug :

поем -1977t

Cría —•— ttH»

---- Itffi

іамн* — •— 1977t fmrxutx—•— >94' —-1919,

лсрк аэрации (сі* » икн )

Рно. 5. Объем пор аэрации почвы на участке внутрипочвенаого орошения.

орошении нормами 800-1000 м3/га около 705Ї проводящих корней распространено .в слое до 40 см, а деятельные корни (до 40?) сосредотачиваются в более глубоких почвенных горизонтах. У растение, размещенных между трубками, рост корней направлен в сторону трубки-увлажнителя, т.е. к источнику влаги.

К созреванию стержневой корень проник на глубину 0,8-1,0 м, а основная масса корневой системи ражмещена в верхнем полуметровом слое.

Таким образом, особенности водного режима почв при внутри-почвенном орошении способствуют интенсивному росту и разветвлению корневой системы хлопчатника в верхнім, наиболее плодородном, полуметровом слое почвы.

Лучшее развитие растений и самый высокий урожай хлопка-сырца (44,5-46,6 ц/га) был получен на участках внутршочвенного орошения при проведении 4-6 поливов нормами 800-1000 мэ/га. При поддержании высокой предполивной влажности наблюдается интенсивный рост вегетативных органов в ущерб генеративним.

Подученный значительный урожай, хотя и не следует принимать за абсолютную величину для внутрипочвенного орошения, т.к. наблюдения за состоянием растений и учет урожая хлоячатниха проводились

на ограниченных опытных участках, однако может свидетельствовать о высокой сготе»¡шальной возможности данного способа полива.

ВИВОДІ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлены почвенные параметры и характеристики, позволяющие обосновать целесообразность и эффективность применения внутраиочвекного орошеншГ'н1п&'засаленных иди слабозасоленных сероземных почв.

2. Определены зависимости калиллярно-сорбциойкого лотекайала воды от влажности почвы и на их основе уточнены структурно-функ-цион&льные физические свойства исследованных почв.

Показано, что эти почвы содержат около 2(55 (и объему почвы) пор аэрации, 24% влагояроводящих пор и 6% пор о малоподвижной влагой. Максимальная капиллярно-оорбционная влагоемкость втих почв (величина близкая к предельной полевой влагоеыкости) составляет 18-26$, влага разрыва капиллярной связи —13-21 влага завядшая 4-5$, высота возможного капиллярного подъема 2,5 м. .

3. Большое содержание капиллярных, пор (более 2ВД о высокой гидравлической проводимостью, значительная высота капиллярного подъема, оптимальное сложение вертикального профиля почв обуславливают возможность применения внутрипочвенного орсиения в таких условиях.

4. Оптиідальное распределение влаги в почвенной толще при внутрипочвенном орошении на сероземных почвах наблюдается при нормах полива 1,0-1,1 тыс.м3/га. Увеличение размера поливных нор« ведет к переувлажнению поверхностных горизонтов почв, а также к непроизводительным потерям воды на фильтрация за пределы корне-обитаемого слоя.

.5, Показано, что для определения сроков полива хлопчатника целесообразно использовать тенэиометры. В фазу бутонизации хлопчатника поливы следует проводить по наказаниям тензисметров близким — 300 см водного столба при датчике расположенной на глубине 30 см. В периоды цветения - ааодообразования поливы рекомендуется проводить при аналогичных показаниях, но до тенэиометрам расположенным на глубине 45-60 см и на расстоянии 60 см от увлажнителя,

6. В результате периодических процессов капиллярного смачивания к высушивания в слое 10-40 см к осени наблюдается некоторая агрегация частиц, в микроагрегатном составе возрастает содержание

фракции крупной пали.

7. Максимальней положительный эффект при внутрипочвенном орошении (сохранность благоприятного сложения почв и ее водно-физических свойств, продуктивное использование воды, получение высокого урожая) достигается при проведения 4-6 поливов дифферен цированными поливками нормами» Первый вегетационный попив хлопчатника надо проводить в первых числах июня нормой 1,0-1,1 тыс, ма/га. Второй, третий и четвертый поливы проводятся в конце июня в конце июля и в начале - середине августа. Поливные нодоы 800-900 мэ/га. Оросительная норма сжало 4,0 тыс.мэ/га. Предполивную влажность почв необходимо поддерживать в пределах 70-75$ от ШЩ.

При создании вышеуказанных условий обеспечивается оптимальный водао-воадушный режим почв, более продуктивно используется оросительная вода, отпадает необходимость в предполивных и после поливных рыхлениях, почва меньше уплотняется и распыляется, улуч шаются условия для роста и развития хлопчатника.

По материала диссертации опубликованы следующие работы

1. Стулйна Г.В., Лунев В.Г. Внутрипочвенное орошение. Сельское

хозяйство Узбекистана, 197В, # 8 2* Студина Г.В. Влияние внутрипочвенного орошения на физические свойства светлых сероземов Голодной степи. Сб. научных трудов САЩИРИ, 1978, вып. 156

3. Стулвва Г.В. Водный режа» почв при внутрипочвенном орошении хлопчатника в условиях Голодной степи. -В кн.: Материалы рес публинансяой школы семинара молодых ученых и специалистов по проблемам повышения эффективности с.х. производства, Ташкевт, 1979

4, Стулина Г.В. Процесс впитывания ври внутрипочвенном орошении. _ Тезиса докладов республиканской научно-технической конферен пии молодых ученых и специалистов по водному хозяйству "Внедрение НИР в водное хозяйство". Ташкент, 19В1

f

F-Обізг. Подписано в печать 8/ІУ-82Г, Заказ IS7. tipa* 100. Oteen 0.5п.л.

г »Ташкент .САЯИИИЇ ,Я .Kornea, 24