Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОЦЕНКА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИАЗОВЬЯ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ОЦЕНКА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИАЗОВЬЯ"



На правам рукописи

ДОКУЧАЕВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ (

ОЦЕНКА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИАЗОВЬЯ

специальность 06.01.02 - "Мелиорация, рекультивация и охрана земель"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новочеркасск - 2005

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Новочеркасская государственная мелиоративная академия". Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Макаров Виктор Валентинович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, старший науч-

Ведущая организация - ФГОУ BI10 «Донской государственный аграрный университет»

Защита состоится "17" июня 2005 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВСЮ "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 339.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГОУ ВПО "Новочеркасская государственная мелиоративная академия".

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета

ный сотрудник

Балакай Георгий Трифонович

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Дудникова Любовь Григорьевна

Автореферат разослан

мая 2005 Г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор. Заслуженный мелиоратор

ренчуков Г, А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На юге степной зоне России устойчивое земледелие без регулярного орошения невозможно. Большую территорию здесь занимают чернозёмы обыкновенные, отличающиеся высоким бонитетом, однако из - за недостаточного увлажнения эффективно использовать плодородие почвы невозможно.

Эту проблему решает регулярное орошение, однако при использовании слабо минерализованных вод неблагоприятного химического состава ухудшаются агропроизводственные сиоиства этих почв, снижается урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур. Основным объектом орошения и Приазовье является Миусская оросительная система (МОС), агроландшафт которой за многолетний период эксплуатации претерпел существенные изменения, прежде всего, ухудшились: мелиоративное состояние, физические и химические свойства почв.

Поэтому восстановление и поддержание хорошего мелиоративного состояния орошаемых земель Приазовья является весьма актуальной и неотложной проблемой.

Для решения этой проблемы необходимо дать оценку мелиоративного состояния земель, вскрыть причины его ухудшения и разработать мероприятия по его улучшению.

Цель исследований: разработка комплекса мероприятий, обеспечивающих существенное улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель Миусской ОС для повышения эффективности орошаемого земледелия.

Задачи исследований: нзучмть техническое и мелиоративное состояние Миусской ОС;

- оценить эффективность применения различных способов орошения сельскохозяйственных культур;

- дать оценку качества оросительной воды, схему районирования территории системы по применению ра зл и ч (ых способов полиШ;

ЦНБ МСХ,

фоид нзучНГЙ

- обосновать способы восстан 01 мления изношенных оросительных трубопроводов;

- оценить экономическую эффективность рекомендуемых мероприятий.

Объект исследований: Мнусская оросительная система, ей техническое

и мелиоративное состояние, существующая технология орошения сельскохозяйственных культур, качество оросительной воды.

Научная новизна настоящей работы состоит в следу ¡о тем:

- дана оценка мелиоративного состояния Миусской оросительной системы за весь период ее эксплуатации и качества оросительной воды;

- установлены математические зависимости между суммой ионов и содержанием отдельных ионов и почве;

- дана оценка способов полива;

- оценена экономическая эффективность рекомендуемых мероприятий.

На защиту выносятся:

- оценка современного состояния и мероприятия по улучшению технического и мелиоративного состояния Миусской оросительной системы;

- результаты исследований по применению различных ресурсосберегающих способов полива сельскохозяйственных культур;

- картосхема районирования территории Миусской ОС по применению различных способов орошения сельскохозяйственных культур.

Методология исследований заключается в использовании методов системного анализа и полевого эксперимента. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.

Достоверность результатов исследований подтверждена большим объемом информации, полученной в результате многолетних полевых экспериментов, достаточным объёмом расчётных данных при установлении зависимостей на ПЭВМ, а!гробацией результатов исследований в опытно - производственных условиях, высокой эффективностью внедрения разработок в производстве.

Практическая ценность и реализация работы. Научно обоснован комплекс организационных, мелиоративных, агромелиоративных, эксплуатациоп-

пых мероприятий, направленных на улучшение технического и мелиоративного состояния орошаемых земель за счет применения рациональных способов орошения сельскохозяйственных культур, эффективного способа восстановления изношенных трубопроводов в соответствии с картосхемой районирования МОС.

Полученные результаты исследований позволят принимать обоснованные решения при реконструкции оросительных систем в Приазовье,

Результаты исследований внедрены на площади 180 га в СПК «Прогресс», 150 га в СПК «Лиманный» и 32 гз в СПК «Золотая Коса» Неклиновско-го района Ростовской области с общим экономическим эффектом 3853 тысячи рублей.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе методик и проведения исследований, подготовке диссертации, выводах и предложениях производству.

Апробации работы. Работа выполнялась согласно координационному плану Россельхозакадемии по теме 05.01: "Обосновать эколога чес кие, экономические, вод »сберегают не способы и режимы орошения сельскохозяйственных культур при сохранении почвенного плодородия и охраны окружающей среды". Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно -практических конференциях и семинарах: Новочеркасск, ФГУ ВПО «НГМА» -«Гидротехника, гидравлика и геоэкология» (декабрь 2002 г.); п. Рассвет, НПО ДЗНИИСХ - Рациональное природопользование и сельскохозяйственное производство в южных регионах Российской Федерации (июль, 2003 г.); Ставрополь, ФГОУ ВПО «СТГДУ» - «Проблемы борьбы с засухой» (июль, 2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 181 странице машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы из 149 наименований, содержит 55 таблиц, 15 рисунков и 12 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТЫ lio введении приведены актуальность и общая характеристика работы, сформулированы защищаемые положения, отражены цель, задачи, научная новизна исследований, практическая ценность и результаты внедрения разработки.

В первой главе сделан аналитический обзор по оценке мелиоративного состояния орошаемых земель и мероприятий по его улучшению.

Многолетняя практика показала, ^гго основным и эффективным путём повышения продуктивности сельскохоодйственных утдий является регулярное орошение, обеспечивающее создание культурных агролесоландшафтов. Однако при неосторожном и неправильном орошении нередко происходят негативные процессы, ухудшается мелиоративное состояние орошаемых земель. Решению этой проблемы посвящены работы многих ученых: А. Н. Костя кона, И. А. Шарова, Б. А. Шумакова, Б. Б. Шумакова, В. Н. Щедрина, В. И. Олыаренко, Г. А. Сснчукова, И. П. Кружили-на, С. М. Грнгорова, А. 11. Айдарова, А. И. Голованова, Д. М. Каца и Н. И. Парфёновой, В. П. Бобкова, В. М. Ивонина, С, В. Кирейчевой, Г. Т. Балакая, А. А. Попова, Н. С. Скуратова, Л. Г. Дудииковон и друшх.

Из обзора литераторы следует, что основными оценочными критериями мелиоративного состояния (МС) орошаемых земель должны быть: состав почвенного поглощающего комплекса пахотного и подпахотного слоёв мелиорируемых почв; содержание солей в зоне аэрации; глубина, мииерализация и химический состав фуитовмх и оросительных вод; содержание гумуса в почве; наличие карбонатов и гипса а метровом слое, а также pl 1 солевой и водной вытяжек.

В начале XXI века наметился адаптивно - ландшафтный и экологически ориентированный подход к оценке мелиоративного состояния орошаемых земель.

Д. М. Кац (ВНИИГиМ) предложил для оценки мелиоративного состояния орошаемых земель учитывать ещё общую минерализацию и химический состав грунтовых вод (или верховодки) с характеристикой сезонного, годового и многолетнего режима их, влияние грунтовых вол на заболачивание и вторичное засоление почв, а также урожайность сельскохозяйственных культур.

Мелиоративное состояние орошаемых земель в значительной степени за-

висит от применяемых способов полива сельскохозяйственных культур. В обзоре литературы приводятся критерии оценки мелиоративного состояния орошаемых земель, а разработка вопросов по оценке мелиоративного состояния земель и мероприятий по их улучшению является весьма актуальной.

Вторая глава содержит описание природных условий района исследований.

По данным агроклиматического районирования Ростовской области Не-клиновский район, где расположена территория Миусской ОС, находится в подрайоне II б Л, который характеризуется гидротермическим коэффициентом (ГТК) 0.7 и суммой активных температур выше 106С - 3200°С. Лето здесь жаркое, средняя температура июля около 22 - 23°С, продолжительность безморозного периода 180 - 190 дней, зима умеренно мягкая, средняя температура воздуха за год по ст. Таганрог +9.6°С, сумма осадков за тёплый период составляет 270 - 300 мм, за год - 422 мм.

Влагообеспеченность вегетационного периода озимой пшеницы по пару со-стаатяет 61 %, яровой пшеницы -65%, кукурузы - 38%, подсолнечника - 36% от оптимального.

По материалам гидрогеологической ст>ёмки, проведённой в 1961 г. Волю -Донским управлением ороентельных систем, грунтовые воды встречены на глубине 22 - 36 м в известняках среднесарматского возраста, водоутюром яшищется средне-еармотские глины.

На водораздельной части минерализация грунтовых вод составляет 1.0 -1.3 г/л, к южной склоновой части Азовского моря она возрастает до 12-15 г/л. Низкая минерализация грунтовых вод на водораздельной части полуострова обусловлена большой нромытостью почвенной толщи и незначительными запасами солей в подстилающих породах.

Единственным источником орошения Приазовья является Миусское водохранилище (лиман), которое подпиты вастся загрязнённой сульфатно - натриевой водой р. Миус. За 1989 - 2003 гг. сумма ионов в оросительной воде возросла с 1.44 до 1.68 г/л (на 17%), показатель рН с 7.5 до 8.2 (таблица I).

Таблица 1 - Химический состав івд Миуссксо о нсуюхраиилишр, г/л / мг- 'лев

Дата отбора ноли рП СГ КО," НСО)- Са*+ М(Г Сумма ионон Сухой остаток г/п

05.1989 г. 7.5 0.017 0.58 0.62 12.92 0.39 6.40 0.077 3.92 0.033 2.74 030 13.04 1.44 39.6 1.58

05.2003 г. 8.2 т 6.25 0.76 15.7 021 3.48 0.09 5.04 0.09 5.04 031 13.60 1.68 48.7 1.67

Химический состав оросительной йоды за период 1989 - 2003 гг. ухудшился. Содержание в оросительной воде хлор - иона возросло к 2003 г. почти в 11 раз, магния - в 2 раза, натрия - на 4.3%, кальция - лишь на 17%.

Сульфатно - натриевые воды Миусского водохранилища характеризуются неблагоприятным для регулярного орошения химическим составом и относятся к нижнему - IV классу (таблица 2).

Таблица 2 - Соотношение ионов и минерализация оросительной воды и р. Миус(1987г.)

Анионы, % - экв. Катионы, % - экв. Сумма ионовг мг/л

ИСОл Б04 ; С1 Са Мв І N3+ К 1650

25 50 ] 25 26 15 ; 59

Па территории Миусской ОС преобладают чернозёмы обыкновенные (северо - приазовские). Сумма солей не превышала 0.2% от массы сухой почвы (МСГ1), сумма поглощённых оснований » слое 0 - 70 см составляла от 35 до 25 мг • экн на 100 г почвы. Почтенный комплекс был насыщен: кальцием на 82 -95%, поглощённым магнием на 4 - 15% и натрием - на 0.6 - 2.5% от суммы поглощённых оснований. Почвы были не солонцеватые.

Гранулометрический состав - тяжелосуглинистый, содержание физической глины 43 - 63%, плотность сложения массы почвы пахотного слоя - около 1.0 т/м\ слоя О - 50 см -1.23 т/м3, порозность соответственно 61 и 53% МСГТ.

Под воздействием многолетнего орошения водами Миусского водохранилища почвы подверглись осолонневанию, уплотнению, дегумификации. К 2003 г. содержание гумуса в пахотном слое снизилось с 3.9 -4.1 до 2М - 3.8%.

Самой актуальной проблемой эксплуатации МОС является загрязнённая сульфатно- натриевая оросительная вода IV класса с минерализацией 1.44 - 1.67 г/л, кото-

рая при дождевании постоянно оказывает неблагоприятное воздействие на плодородие чернозёмов, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

В третьей главе представлены методика и условия проведения опытов.

В ходе исследований использованы материалы и методики, разработанные в ЮжНИИГиМе (ныне - РосНИИПМ), в научных исследованиях которого автор принимал личное участие, а также материалы ЮжГИПроводхоза (ныне - ГОжводпро-ект) и НИМИ (ныне - ФГОУ ВПО "НГМА"). Современное мелиоративное состояние Миусской ОС изучалось и оценивалось по методике, разработанной Д. М. Ка-цем п Н, И. Парфёновой и ЮжНИИГиМом.

Для изучения мелиоративного состояния земель на территории МОС были заложены три створа, пересекающие систему с севера на юг.

На ключевых участках по трём створам отбирались почвенные образцы в слоях 0-1 и 0 - 2 м и определялись: объемная масса, наименьшая влагоёмкость (НВ), скорость впитывания в первый час наблюдений, степень засоленности почв, поглощённые основания, обеспеченность питательными веществами и показатель рН.

Наименьшая вла!\)ём кость в натурных условиях определялась методом залива площадок размером 3 х 3 м с метровой защитной зоной.

Средняя скорость впитывания воды в почву определялась на ключевых участках специальным прибором (цилиндром). Обработка опытных данных произведена графо - аналитическим методом А. Н. Костикова,

Контуры увлажнения почвы между поливными бороздами изучались путём определения влажности почвы в метровом слое в дне и гребнях опытной и двух защитных борозд через 20 см по глубине.

Минерализация и солевой состав оросительной воды изучались путём систематического анализа проб воды. Кроме того, в натурных условиях ао время работы ДМ "Фрегат" определена минерализация оросительной воды, поступающей непосредственно на поверхность почвы.

Характеристика рельефа определялась по методике ВНИИГиМа. Районирование территории МОС по применению различных способов полива сельскохозяйственных культур выполнено на основе крупномасштабной съёмки

типовых участков и детального изучения рельефных, почленно - мелиоративных, климатических и хозяйственных условий. Для изучения особенностей способов орошения на трёх участках проведены полевые опыты.

Схемы полевых опытов по изучению влияния способов полива на урожайность сельскохозяйственных культур Опыт Л» 1. СПК « Л и ман и ый »200 1 - 2003 гг. Вариант 1. Вез орошения. Вариант 2. Дождевание с помощью «ДДН - 70». Вариант 3. Полив но бороздам.

Возделываемые культуры: в 2001 с, - поздняя капуста сорта «Амагер» в 2002 - 2003 гг. - томаты, сорта «Ред Фуего».

Размер делянок 1.1 га, повторность трехкратная, площадь под опытом -4.0 1тц способ вырапщваиия - рассадный. Опыт № 2.С11К «Прогресс» Вариант 1. Вез орошения.

Вариант 2. Дождевание с помощью «ДДН - 70». Вариант 3. Капельное орошение о]-урцов.

Повторность трёхкратная, площадь иод опытом - 8.0 га. Огурцы высевались семенами в грунт.

Опыт № З.СПК «Золотая коса», плодоносящий яблоневый сад Вариант 1. Вез орошения.

Варизнг 2. Цлаширадконый полив по бороздам сугагажнсиием слоя О-60 см. Вариант 3. Влагозарядкопий поли и по бороздам с увлажнением слоя 0 - 100 см, Плодоносящие яблони сортов Айдаред и Делишес. Размер делянок 0.24 га, повторность трёхкратная, плошадь под опытом - 3.6 га.

При возделывании сельскохозяйственных культур осуществлён режим орошения, рекомендованный ЮжНИИГиМом. Влажность почвы поддерживалась не ниже 80% НВ. Поздняя капуста в 2001 г. получила 8 поливов оросительной нормой равной 5100 м3/га, томаты в 2002 - 2003 годах - шесть поливов оросительной нормой 4000 м3/га, для плодоносящих яблонь - проведён один

влагозарядковый полив с увлажнением слоя 0 - 60 и 0 - 100 см соответственно нормой 720 и 1050 Ms/ra.

Калелыюе орошение столовых огурцов осуществлено на участке СПК "Прогресс" площадью 8 га с использованием оборудования греческой фирмы "ЕБродит". На участке выращивались огурцы гибридов Потомак, Кристина и Дел ьп и на по схеме (160 + 60) х 35 см. В расчёте на 1 га высевалось до 35 тыс. семян. Капельное орошение в рядках растений начинали при появлении 3-4 листов. Проведено 18 поливов оросительной нормой 1290 м3/га. Минеральные удобрения вносились с оросительной водой.

Четвёртая глава содержит результаты исследований но технике полива и районированию территории МОС по применению различных способов орошения сельскохозяйственных культур.

Научно обоснованный выбор способов орошения возможен на основе системного подхода - то есть на основе объективного районирования территории оросительной системы. В связи с этим необходимо было в натурных условиях Приазовья предварительно выяснить пригодность и эффективность основных способов орошения сельскохозяйственных культур.

С этой целью на ключевых участках МОС осуществлена серия падевых опытов по изучению особенностей дождевания, полива по длинным бороздам и капельного орошения в трех хозяйствах.

При среднем уклоне в направлении полива 0.007 и длине борозд 450 м на участке Jía 1 влажность почвы в слое 0 - 1 м после полива в голове борозд составила -26.68%, в середине - 25.83, в конце борозд - 26.11% от массы сухой почвы. При дождевании урожайность капусты была на 37% выше, чем на контроле, при поливе по бороздам - на 3.5 т/га выше, чем при дождевании и урожайности на контроле 41.0 т/га (НСР05 = 0.25 т/га).

На опыте № 1 орошение томатов также производилось с помощью ДМ ДДН - 70 и по бороздам длиной 450 м, накрытых полиэтиленовой плёнкой с целью получения ранней продукции.

Средняя за два года урожайность томатов была при дождевании выше.

чем на контроле на 24,8%, при поливе по бороздам - 11.4% выше, чем при дождевании, и урожайности на контроле 16.4 т/га (НСРа; = 0,33 и 0.24 т/газа 2002 и 2003 гг.).

Капельное орошение огурцов сравнивалось с дождеванием (опыт № 2), При капельном орошении сбор огурцов с 1 га был на 13,5 т (41%) выше, чем при дождевании (НСР«5 = 4.75 т/га),

В междурядьях плодоносящего яблоневого сада СПК "Золотая Коса" (опыт № 3) в 2003 г. проведены влагозарядковые поливы по бороздам с увлажнением слоев почвы 0 - 60 и 0 - 100 см при уклоне 0,0025. В случае нарезки в междурядьях сада трёх поливных борозд через 80 см произошло достаточно равномерное увлажнение корнеобитаемого слоя почвы.

При величине расхода в борозду Í -2 л/с, длине борозд 200 м и времени добега-пиядо конца борозд 142 мин, фактическая поливная норма была равна 640 м3/га. После осенней нлагозарядки средняя влажность расчётных слоев составила 0,88 НВ в течение первого месяца вегетации. Без орошения урожайность яблок copra "Айдаред" составила 14.5 т/га, по второму варианту - на 8,0 т/га выше контроля, но третьему ва-риату - на 8.7 т/га выше второго варианта (НСР<е=2.41 т/га).

При использовании дня регулярного орошения дождеванием слабоминсрали-зованной н загрязнённой воды из Миусского водохранилища проблема учйта с£ потерь на испарение особенно актуальна.

Потери воды на испарение возрастают с увеличением дальности полёта струи поды. При дождевании короткоструйным аппаратом КДУ, по данным Л. И, Шгангея, потери воды на испарение составляют до 27%, при дождевании среднеструйными аппаратами - 35%, а дальнестрйными - 45%. В условиях Миусской ОС нами проведён полевой опыт с использованием ДМ "Фрегат" "ДМУА - 362 - 50", оборудованного короткоструиными насадками, при температуре воздуха 26 - 28°С и скорости ветра до 7.0 м/с, В результате испарения распыляемой воды её средний плотный остаток в 14 водомерных стаканах на поверхности поля составил 1.727 г/л, или на 27.32% больше, чем в канале (таблица 3).

Таблица 3 - Изменение минерализации оросительной воды при

дождевании ДМ "Фрегат", г/л

Пдсггный ; 1 ІОІ-реШНОСТЬ Минимальный Пролаиаигщц Пронял-от чтоб-

стаканов остаток ; анализа. ; плотный фЗНМПИЛНЪМ наотмшого

воды из ' ± і /її ; остаток остатком воды остатка

водомер- ; в канапе (от 1,36 г/л}

ныхегжанов; ; ;

1 .. --Г-2 : 3 4 5 6

1 2.Ї0 : 0,189 1,911 0,551 40.50

і 1,84 • 0,166 І 1,654 0,294 21,60

3 1,90 і 0,171 1,729 0,369 27,10

4 1,85 ; 0,166 1,684 0,324 23,80

5 1,90 і 0,171 1,729 0,369 27,10

б 1,98 І 0,178 1,802 0,442 32,50

7 1,93 І 0,173 1,757 0,390 28,70

8 1,90 і 0,171 1,729 0,369 32,50

9 1,92 і 0,172 1,748 0,388 28,50

10 1,84 і 0,166 1,674 0,314 23,10

11 1,92 : 0,173 1,747 0,387 28,40

12 1,85 ї 0,166 1,684 0,324 23,80

13 1,87 : 0,168 1,702 0342 25,10

14 1,80 ; 0,170 1,630 0,270 19,80

Средний 1,90 • 1.727 27,32

1,36 г/л - средний плотный остаток воды из канала Миусской ОС.

В период вегетации при температуре воздуха 26 - 28°С за пять поливов нормой 500 м3/га в почвы Миусской ОС вносится солей 4.33 т/га.

Во время весенних и летних суховеев, когда скорость ветра достигает 12 -15 м/с, при температуре воздуха до 30 - 35°С потери воды на испарение могут возрастать до 35 - 42%.

Отсюда видно, что при дождевании сельскохозяйственных культур минерализованной водой необходимо учитывать её фактические потери на испарение и увеличение концентрации водорастворимых солей в оросительной воде.

Фактические многочисленные результаты внедрения в производство поверхностных способов орошения сельскохозяйственных культур убедительно свидетельствуют о их высоких -технико - экономических показателях в различных районах Ростовской области, и сопредельных территорий.

Нами выполнено районирование территории Миусской ОС по применению различных способов орошения сельскохозяйственных культур с учётом почвенно - мелиоративных условий, рельефа местности и организационно хозяйственных факторов.

Установлено, что показатель характеристики рельефа территории Миусской ОС варьирует в пределах 26, 40 - 37, 99, а характеристика сложности микрорельефа от 0.12 до 10.23, что свидетельствует о спокойном микрорельефе невысокой сложности, то есть о микрорельефе первой категории. Вторым важным благоприятным фактором являются уклоны в направлении полива от 0.001 до 0.005, что снижает объём планировочных работ.

В результате исследований проведено районирование территории Миусской ОС и определён удельный вес способов орошения: дождевание - 49.2%, поверхностные механизированные и автоматизированные способы орошения -33.7%, капельное- 13.5 и внутри почвенное орошение - 3,6% от площади нетто системы (рисунок 1),

Существующие высокопапорпые модификации ДМ "Фрегат" целесообразно постепенно заменить низконапорпыми Д^І "Фреіат-Н" и "Кубань-.)Ж- Г*.

В пятой главе дана оценка технического и мелиоративного состояния Миусской оросительной системы и показаны пути их улучшения. Первая «череді. системы введена в эксплуатацию п 1978 г. площадью 3.2 тыс. га. В настоящее время площадь орошаемых земель Миусской ОС составляет 10,4 тыс. га, в том числе государственная система площадью 7,4 тыс. га.

В 1999 г, m Миусской ОС бьшо lSO^к>ждcвaш^ь«^iaшин,шкoггorpыxpaбc>Ia,lo69,в том чисте 24 дождевальных машин ДЦА - ] 00 МА. Из 147 дождевальных машин "Фрегат" работали только 44 машины (295%).

В 2004 г. из имеющихся 81 ДМ "Фрегат" работало только 30 (37%), из 26 ДЦЛ - 100 МА - 18 (69%) аїрегатов, из четырех ДДН - 70 - две установки.

На сети статьиых оросительных трубопроводов ежегодно происходит от б до 11 порывов. Коррозия стальных трубопроводов и труб РТНС усиливается периодичностью их работы и агрессивностью сульфатно - натриевых вод Миусского во-

дохранилища.

Поскольку 85% металлических трубопроводов вышло из строя, большую острогу приобрела проблема ремонта (восстановления) этой сои. Проведенный нами анализ многочисленных способов и технологий ремонта оросительных трубопроводов и лабораторные исследования покачали, что наиболее совершенными и экономичными являются бестраншейные методы ремонта трубопроводов путём нанесения на нх внутреннюю поверхность эпоксидных смол с полихлорвиниловой плёнкой в один слой.

Исследованиями установлено, что на начало 2003 г, капитальному ремонту подлежало 4 насосные станции, текущему ремонту из 57 электродвигателей подлежало - 37. В целом техническое состояние МОС является неудовлетворительным.

В период ввода системы в эксплуатацию в её границах преобладали легасолен-ные обыкновенные черноземы: в нахогном слое сумма ионов водной вытяжки составляла 2.20 - 3.04, в слое 0- I м-2,12-3,47 мг-эквна 100 г почвы.

Под воздействием регулярною орошения минерализованными волами Миусского водохранилища и невысокой культуры земледелия мелиоративное состояние МОС претерпело некоторые изменения (таблица 4).

Таблица 4 - Изменение засоленности лочв мос за период 1988 - 2003 і г.

Голы Слой, см Среді ісе содержал но ионов вводной вьпяжке, мі-зга на 100 г

ПСОз ЙО, СІ Са № Сумма ионов

1988 0-30 0.50 0.37 0.34 0.34 0.19 0.66 2.41

2003 0-30 0.47 0.54 0.23 0.54 0.40 0.32 2.50

УКМ№КНИЄ,% - 47.5 - 56.5 105.1 - 3.80

Снижение, % 6.755 - 32.5 - - 51.3

1988 0-100 0.57 0.54 0.47 0.44 0.23 0.80 3.04

2003 0-100 0.64 0.47 0.21 0.54 0.36 0.36 2.58

Увеличение^ 12.50 - - 23.90 55.80 - -

Снижение, % - 13.80 54.40 - - 55,30 15.20

В пахотном слое возросло содержание сульфат - нона, магния и кальция, в слое 0-1 м - гидрокарбонат - иона, магния и кальция. В том же слое содержание хлор -иона и натрия снизилось (таблица 4). 11о химизму преобладала категория незаселенных почв хлоридио - сульфатної о, сульфатно - содового и сульфитно - хлорндного засоления. По сумме токсичных солей слабозасалепной оказалась почва в слое 0 - 1 м на динамических площадках ! I - 1 и II - 2, а в слое 0-30 см - на площадках 1-1 и 1-2.

Рисунок 1 - Схема районирования территория МОС по применению различных способов орошения сельскохозяйственных культур

Между суммой ионов водной вытяжки нз почв и содержанием отдельных ионов нами получены криволинейные корреляционные связи.

Для слоя 0 - 100 см 1988 - 2003 г. г, наиболее тесная связь установлена между суммой ионов в водной вытяжке почвы и содержанием в ней ионов SO4, Na и % токсичных солей. Эта связь выражена уравнениями; ysw = 0.002їх2 - 0.005х f 0.2807; R2 - 0,7574 Уїчл = 0.0004X2 - 0.0328x + 0.2433; R2 = 0.7282 Ук,™«. „л.= 0.00009.x2 + О.ООІЗх + 0.0373, R1 = 0.7637 Оценка указанных выше криволинейных корреляционных связей произведена с помощью критерия существенности tp но первому метру почвенного профиля и составила 2,58 - 4.73, что превышает теоретическое значение tos = 2.13 - 2.11, следовательно, нулевая гипотеза отвсршстся.

Под влиянием регулярного орошения минерализованными волами (за 1988 -2003 гг.) в структуре почвенного поглощающею комплекса (ПГЖ) произошли существенные изменения. По трём створам МОС содержание поглощенного магния в пахотном слое возросло па 15.8 - 33.4%, а натрия - на 0.3 - 5.16% от суммы поглощённых оснований, в слое О - 1,0 м к 2003 году содержание поглощённого кальция снизилось в 1.3 - 2.0 раза, возросло содержание магния в 2.4 - 3.7 раза и натрия - на 1.59-438% от суммы поглощённых оснований.

К 2003 г. содоустойчивость обыкновенных орошаемых чернозёмов оставалась слабой - она варьировала в пределах 26.4 - 31.50.

Полученные доверительные интервалы на 5% - ном уровне значимости свидетельствуют о существенности различий содержания поглощённых оснований указанных в таблице 5 за 1988 и 2003 гг.

По сравнению с исходным состоянием чернозёмов и результате орошения загрязнённой сульфатно - натриевой водой Миусского водохранилища агрохимические свойства почв ухудшились: и слоях 0 - 40 и О - 100 см снизилось содержание поглощённого кальция, возросло содержание поглощённых магния (в 3.7 - 3.2 раза) и натрия (в 8.4 - 8.7 раз). Плотность почв увеличилась, порочность - снизилась.

Таблица 5 - Изменение содержания поглощённых оснований в почвах МОС за 1988 - 2003 гг. в слое 0 - 100 см, в % от суммы поглощённых оснований _

№№ динам Годы Са++ Ыа+ Содоустой-чивость

гглпщадок

1 2 ......3""" 4 5 6

1-1 1988 80.0 12.81 7.80 29.70

2003 63.4 29.70 6.85

1-2 1988 75.50 17.20 7.30 28.24

2003 49.30 41.20 9.52

1-3 1988 72.90 20.70 6.40 29.94

2003 50.10 45.10 8.59

И - 1 1988 80.6 10.80 8.50 28.28

2003 43,50 45.60 10,92

11-2 1988 78.60 14.40 6.99 31.50

2003 56.10 43.80 10.24

11-3 1988 74.50 19.30 6.17 30.02

2003 41.30 50.80 7.86

111-1 1988 74.10 19.90 5.95 28.88

2003 48,90 40.80 10.33

II1-2 1988 2003 78.05 39.10 14.70 53.80 7.28 7.05 27.18

Ш-3 1988 2003 72.60 46.70 20.70 44.90 6.75 8.34 30.44

Степень 1умификации в условиях орошения снизилась до средней, тип гумуса гуматно - фульватный. При таких условиях обеспеченность элементами питания чаще низкая и средняя.

Существующий агролесоландшафт всей МОС оказался неустойчивым и несовершенным.

В целом техническое и мелиоративное состояние МОС является неудовлетворительным, что требует безотлагательного осуществления комплекса мероприятий.

Поскольку основной проблемой МОС является использование слабоминерализован иых вод Миусского водохранилища, в первую очередь требуется мелиорация оросительной воды. Исследования показали, что в качестве мелиорантов целесообразно использовать отходы нефтехимической промышленности - отработанные сильные кислоты Н^О* и ИСК

В целях улучшения технического и мелиоративного состояния МОС нами разработан комплекс мелиоративных строительных, эксплуатационных, агротехнических и лесомелиоративных мероприятий.

Строительные меры включают:

- планировку земель под топографическую поверхность;

- зама iy пысоконапор 1ых ДМ *Фра а г" на юкконапорг № и ДМ "Кубань-JIK- ]";

- переход на части плошади системы на автоматизированные и механи-рованиые ресурсосберегающие и малозатратные способы орошения сельскохозяйственных культур;

К числу эксплуатационных мер относятся:

- строгое выполнение каждым хозяйством плана водопользования;

- использование информационно - советующих компьютерных систем для управления всей Миусской ОС;

- осуществление ресурсосберегающих режимов орошения, проведение вегетационных поливов главным образом в критические фазы развития сельскохозяйственных культур;

Организационные и агромелиоративные мероприятия включают:

- принципы адаптивно - ландшафтного земледелия на орошаемых землях;

- ежегодное предпосевное выравнивание поверхности кочны;

- научно - обоснованные севообороты, закрепляемые на период не менее одной ротации за бригадой или механизированным отрядом;

- до улучшения качества оросигс.чьной воды - регулярное внесение в почвы ком постов с фосфогипсом, глауконитом и террнконовой породой по рекомендации РосНИИГТМ и др.

В целях создания культурных агролесолонди юфтои в проектах реконструкции участков Миусской ОС необходимо предусматривать следующие мероприятия:

- увеличение облесённости сельскохозяйственных утодий до 5,3% (495 га);

- создание лесонасаждений вдоль дорог, дамб и коллекторов, но границам орошаемых массивов и вокруг бассейнов суточного регулирования;

- создание долголетних культурных пастбищ на 21% площади системы (1956 га) и сенокосов на 1.0% площади (93 га).

В шестой главе показана экономическая эффективность предлагаемых мероприятий. Нами произведена сравнительная оценка различных способов орошения сельскохозяйственных культур. Полив но коротким затопляемым бороздам отличается низкой производительностью и невозможностью механизации полевых работ. Затопление (по чекам) требует проведения дорогостоящей планировки.

Дождевание с помощью ДМ ДЦА - 100 МЛ и ДДЛ - 100 ВХ находит все более широкое применение благодаря высокой надежности лих агрегатов.

Орошение с помощью ДМ "Фрегат" создаёт дли автоматизации полива

наилучшие условия, олнако из-за высокой энергоёмкости машины стоимость полива одного 1-ектара возросла до 1015 рублей, против 750 - 800 руб/га при использовании дождевальных машин типа ДДД - 100 и поливной норме 500 м'/га,

В условиях хорошей спланированности полей при уклонах 0.002 - 0.010 и поливе по длинным бороздам и полосам сменная производительность оператора (поливальщика) достигает 8 - 32 га. При этом создаются хорошие условия для механизации и автоматизации поливов.

В последние годы все более широкое применение находит капельное орошение овощных культур. Несмотря на значительные капитальные вложения, дороговизну семян и электроэнергии, за счёт высокой урожайности и товарности продукции (огурцов) прибыль с 1 га составила в СПК "Прогресс" 123.4 тыс. руб., себестоимость 1 ц - 226.4 руб., рентабельность - 121%.

Ожидаемый годовой экономический эффект от основных мероприятий складывается за счёт; улучшения качества оросительной воды, экономии электроэнергии при переводе дождевальной техники на низконапорный режим, совершенствования техники полива и автоматизации всех насосных станций.

Произведённые нами расчёты по Миусской ОС показали, что при улучшении качества оросительной воды возможен экономический эффект 75757 тыс, руб., переводе ДМ "Фрегат" на низконапорный режим даст экономический эффект - 525,08 тыс, руб, переходе на орошение пропашных и плодовых культур по длинным бороздам - 4262 тыс, руб., автоматизации всех насосных станций - 216 тыс, руб.

Ожидаемый обший экономический эффект с учётом понижающего коэффициента 0,75 по системе составит более 80 млн, рублей в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. 110ЧВСННЫе, рельефные, геологические И IWфонологические условия территории Миусской оросительной системы в целом благоприятны для орошения. Преобладающие здесь черноземы обыкновенные, мощные, карбонатные и выщелоченные до орошения не были засолены и солонцеваты. Ёмкость поглощения в пахотном слое колебалась от 29.07 до 36.66 мг- эхв на 100 г почвы. В целом обыкновенные черноземы Приазовья являлись лучшими почвами в 1раницах системы и их балл бонитета но природным свойствам составлял от 67 до 73.

2. За период 1989 - 2003 гг. качество воды в источнике орошения - Миусском водохранилище - существенно ухудшилось за счет у «сличения содержания хлор - иона, натрия, мапшя и су.ш.фат - иона. Загрязнённая сульфатно - натриевая вода относится к IV классу и без улучшения её качества для регулярного орошения черноземов непригодна

3. Исследованиями установлено, что при дождевании за вегетационный период в воздухе испаряется 27 - 32% поливной воды. При средней минералмзапик поливной воды в магистральном канале 1,36 г/л на поверхность ноля поступает вода с минерализацией 1,73 - 1,80 г/л, Dro необходимо учитьнтъ при анализе и upoiполировании вводно - солевого режима ночи и рпеч&ге режимов орошения сельскохозяйственных кулыур.

4. Под воздействием многолетнего регулярною орошения дождеванием елгь боминерализованной и загрязнённой сульфатно - натриевой водой мелиоративное состояние Миусской оросительной системы заметно ухудшилось: и водной вытяжке из почв слоя 0 - 1 м по сравнению с 1988 г. среднее содержание гидрокарбонаг - иона и магния возросло, в ряде мест при сульфатно - хлоридном химизме почвы оказались слабозасоленными. Содержание поглощенных: кальция к 2003 г. снизилось на 16 -40%, магния - увеличилось в 2.0 - 4.5 раза, натрия - увеличилось на 1.6 - 4,4% от суммы поглощённых оснований, содоустойчиость орошаемых черноземов оставалась слабой. В орошаемых чернозёмах превалируют неблагоприятные почвенные процессы: осолониевание, уплотнение, слитообразование, ДС1умифнкация, способствующие переходу элементов питания в недоступные для растений формы и, в целом, снижению урожайности сельскохозяйственных, культур.

5. Участки со спокойным рельефом при средних уклонах 0.002 - 0.010 на территории Миусской оросительной системы занимают 86% её площади. Показатель характеристики рельефа варьирует в пределах 26.40 - 37,99, характеристика сложно-

сти микроратьефа - от 0.12 - 10.23, что свидетельствует о микрорельефе невысокой сложности. Преобладание участков со спокойным рельефом и ясно выраженными уклонами позволяет, наряду с домсдсваиием, примененять ресурсосберегающие механизированные и автоматизированные поверхностные способы полива сельскохозяйственных культур.

6. На основании анализа почвенно - мелиоративных условий, рельеф местности, ор]аиизашюнно - хозяйственных факторов выполнено районирование территории МОС, в соответствии с которым определены преобладающие способы полива сельскохозяйственных культур: дождевание - 49.2%, поверхностное орошение (но длинным бороадам, полосам) - 33.7, капельное - 13.5 и внутркпочвенное орошение -3.6% от площади нетто системы.

7. Механизированные ресурсосберегающие поливы по длинным бороздам, обеспечивают постепенное и медленное капиллярное смачивание почвы водой, создают условия для лучшей аэрации и промывки почвы, особенно при использовании слабоминерализованных вод. При этом на спланированных полях производительность труда оператора (поливальщика) в среднем выше в 3 - 4 раза, затраты на проведение поливов ниже в 2.5 -3,2 раза, урожайность возделываемых культур минимум на 5-11% больше, доход с 1 гавышев 1.53 раза, чем при дождевании.

8, Дня улучшения мелиоративного состояния оросительной системы Приазовья необходимо планомерно осуществлять разработанный комплекс организационных, мелиоративных, агромелиоративных, эксплуатационных и лесомелиоративных мероприятий с учётом выполненного районирования ее территории по применению различных ресурсосберегающих и совершенных способов орошения сельскохозяйственных культур. Самыми важными и неотложными мероприятиями является улучшение качества оросительной воды и комплексная мелиорация орошаемых ночв.

9, Общий экономический эффект от использования результатов исследований складывается за счет: улучшения качества оросительной воды; перевода дожаеваль^ ней техники на низконапорный режим; совершенствования технолога и полива сельскохозяйственных культур; рационализации способа восстановления изношенных трубопроводов.

Ожидаемый годовой суммарный экономический эффект составляет 8-10 тыс. руб/га.

ПРЕДЛОЖЕНИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В проектах реконструкции участков оросительных систем Приазовья целесообразно предусматривать:

1. Возможности применения различных способов орошения сельскохозяйственных культур на основе районирования территории системы по технике полива; часть площади переустраивать для применения автоматизированных и механизированных поливов по длинным бороздам, полосам и капельного орошения;

2. Улучшение качества оросительной воды, подаваемой из Миусского водохранилища за счёт внесения дозированных промышленных отходов отработанных серной и соляной кислот.

3. Бестраншейные методы ремонта оросительных трубопроводов, путём нанесения на их внутреннюю поверхность эпоксидных смол с полихлорвиниловой плёнкой в один слой;

4. Замену высоконапорпых дождевальных машин низконанорными модификациями ДМ "Фрегат 11" и "Кубань ЛК 1".

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Макаров В. В., Галкина В. А., Назаренко В, А., Галкина Т, П., Докучаев В. В. Мслиоративно - техническое состояние Миусской оросительной системы // Материалы научно - технической конкуренции по итогам работы сотрудников НГМД в 1999 году - Новочеркасск: 1 Н"МА, 2000. - С. 79 - 81. (автор - 60%).

2 Докучаев В. В., Макаров В. В., Шилер I". Г. К проблеме восстановления трубопроводов ороентельных систем // Гидротехническое строигельстно: Сб. науч. работ. - Новочеркасск; Н! МА, 2003. - Вып. 1.-С. 131 - 134. (актор-70%).

3 Докучаев В. В., Макаров В. В. О выборе способов орошения сельскохозяйственных культур в условиях Приазовья Н Мелиорация и водное хозяйство: Материалы региональной научно - практической конференции / ФГОУ ВПО НГМА- Новочеркасск: НГМД,2003,-Т. 1,-Вып. 2. - С. 91 -93 (автор-65%).

4 Докучаев В. В., Макаров В. В. Способы орошения Миусской оросительной системы. // Рациональное природопользование и сельскохозяйственное производство в южных регионах Российской Федерации - М.: Изд - во "Современные тетради", 2003. - С. 389 - 392 (шпор- 70%).

5 Докучаев В. В., Макаров В. В., Рекомендации но улучшению технического и мелиоративного состояния Миусской оросительной системы. / Утверждены на 1Л С ФГУ "Упрошение Ростошелиоводхоз'' - Новочеркасск, 2003. - 50 с. (ан-тор 70%),

6 Докучаев В. В. Памятка машиниста двухконсолъього дождевального агрегата. - 1>усскиЙ колодец 2004. - 31 с.

7 Шидер Г. Г., Докучаев В. В. Механизация поверхностных способов орошения сельскохозяйственных культур, // Агропромышленные машины и оборудование (теория, конструкция, расчёт): Сб. науч. труд, - Новочеркасск: НГМА. 2004. - Вып. 6. - С. 70 - 72 (автор - 65%).

8. Макаров В. В, Шилер Г. Г., Докучаев В. В. К проблеме борьбы с засухой// Проблемы борьбы с засухой, Международная научно - практическая конференция (1.07.2004 г.) Том I. Ставрополь, 2005, С 87 - 90 (автор - 40%).

Подписано эз печать 12.05.20С5г Tapase IQQ. ш, Заказ j.i 112 Объса I,ü п,д. Формат 60x84 1Д6

Типография ЯГШ., г .Новочеркасск Рост,обл. Пушкинская XII 346428

DI О464