Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Почвозащитные и водосберегающие технологии полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Почвозащитные и водосберегающие технологии полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины"

003158127

на правах рукописи

КИМ ИННА ИГОРЕВНА

почвозащитные и водосберегающие технологии полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных

светлых нижней зоны чуйской

долины

03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 о СЕН 2007

ДУШАНБЕ-2007

Диссертационная работа выполнена на кафедре метеорологии, экологии и охраны окружающей среды Кыргызско-Российского Славянского университета

Научные руководители

доктор сельскохозяйственных наук,

член-корр ТАСХН,

Сангинов Сангинбой Раджабович

доктор географических наук, профессор Подрезов Олег Андреевич

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, Алиев Иршат Саидович

доктор сельскохозяйственных наук, Пулатов Яраш Эргашевич

Ведущая организация

Таджикский аграрный университет

Защита диссертации состоится « 28 » сентября 2007 г в 09 00 часов на заседании Диссертационного совета К 050 002 01 при Научно-исследовательском институте почвоведения ТАСХН по адресу Республика Таджикистан, 734025, г Душанбе, пр Рудаки 21а, НИИП

Тел +992 372 2271979 Факс +992 372 2213207

E-mail soil2004@mail ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института почвоведения.

Автореферат разослан «27» августа 2007 г

/ Ученый секретарь диссертационного совета, д.с-х н

M С Султанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия хозяйственная деятельность человечества в сельском хозяйстве достигла таких масштабов, что деградация сельскохозяйственных земель Чуйской долины Кыргызской Республики может принять необратимый характер На орошаемых землях продолжается нарушение экологического равновесия, наблюдается подъем уровня грунтовых вод, происходит вторичное засоление почв, развивается водная эрозия, загрязнение водных источников В значительной степени это обусловлено резким снижением технического уровня оросительных систем, несовершенством поливной техники, слабой оснащенностью средствами водоучета и управления поливами, снижением общей культуры поливного земледелия, а также нарушением режимов орошения сельскохозяйственных культур и использованием режимов орошения не всегда адаптированным к зональным ландшафтам

Проблемы повышения урожайности сельскохозяйственных культур, рационального использования водных, земельных, энергетических и других ресурсов, а также улучшения плодородия почв вызывают необходимость совершенствования технологий полива, направленных на сохранение благоприятной эколого-мелиоративной обстановки и охране окружающей среды Необходима также разработка наиболее приемлемых экологически обоснованных режимов орошения возделываемых сельхозкультур, которые сравнительно точно учитывали бы погодные и природно-хозяйственные условия территории

Таким образом, исследование и разработка перспективных почвозащитных и водосберегающих технологий полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины, где сосредоточено основное население республики и сельскохозяйственный потенциал региона, имеет большую научную и практическую значимость

Связь НИР с государственными программами Исследования проводились в соответствии с научно-технической государственной программой «Высокоэффективные технологии и процессы, обеспечивающие продовольственную и сырьевую безопасность Кыргызстана» и по проектам «Автоматизированные экологические безопасные водо-сберегающие и энергосберегающие системы водохозяйственного комплекса», «Разработка и исследование низконапорных комбинированных оросительных систем и технологий орошения сельскохозяйственных культур по бороздам и дождеванием», финансируемых Государственным агентством по науке и интеллектуальной собственности при Правительстве Кыргызской Республики

Целью работы является научное обоснование и разработка почвозащитных и водосберегающих технологий орошения сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины Задачи исследований:

1 Определить влияние различных технологий полива по бороздам на равномерность увлажнения почвы, сток воды и смыв почвы

2 Определить влияние различных технологий полива по бороздам на урожайность и качество сахарной свеклы

3 Выявить оптимальную технологию полива по бороздам сахарной свеклы на сероземах северных светлых при близком залегании уровня фунтовых вод

4 Разработать усовершенствованные ресурсо-водосберегающие, повышающие плодородие почв системы и технологии орошаемого земледелия

5 Определить оптимальные элементы техники полива по бороздам сельскохозяйственных культур в условиях нижней зоны Чуйской долины

6 Обосновать экономическую эффективность разработанного способа полива

Научная новизна работы Выявлена оптимальная почвозащитная и водосберегающая технология полива по бороздам сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы) для условий сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании уровня грунтовых вод Определено влияние элементов техники полива на равномерность увлажнения почвы, сток поливной воды и смыв почвы, урожайность и качество сахарной свеклы

Практическая значимость Предложенная технология полива позволяет устранить недостатки традиционных способов орошения, применяемых на сероземах северных светлых в нижней зоне Чуйской долине, а именно предотвратить потери воды на сброс, сток, инфильтрацию, уменьшить затраты поливной воды, предотвратить деградацию почв, повысить плодородие орошаемых земель, урожайность и качество сахарной свеклы

Реализация результатов Разработанная технология орошения внедрена на опытном участке сельскохозяйственного кооператива «Ветка» Аламудунского района Чуйской области

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практической конференции Кыргызско-Российского Славянского университета, посвященной 200-летию со дня рождения А С Пушкина (Бишкек, 2000), Международной научно - практической конференции, посвященной 50 - летию КГПУ им И Арабаева (Бишкек, 2002), ежегодных научно - практических конференциях КРСУ (Бишкек, 2000 - 2005), организуемых кафедрой

метеорологии, экологии и охраны окружающей среды в честь Всемирного метеорологического дня, на IV межвузовской научной конференции в Южно - Российском государственном университете экономики и сервиса (Волгодонск, 2006)

Публикация. По материалам диссертационной работы автором опубликовано 9 научных работ и получено 3 патента КР на изобретение Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, выводов, списка литературы и приложений Диссертация изложена на 120 страницах текста, содержит 27 рисунков, 27 таблиц, список литературы включает 159 наименований

Объекты исследований - орошаемые участки с посевами сахарной свеклы на сероземах северных светлых нижней зоны Чуйской долины Кыргызской Республики (2002-2004 гг)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, формулируется цель и задачи исследований, приводятся сведения о научной новизне и практической ценности работы, апробация разработок и исследований

В разделе 1 приведен анализ существующих принципов и методов орошаемого земледелия В настоящее время, вследствие применения традиционных несовершенных систем и технологий мелиорации, сельскохозяйственные земли в нижней зоне Чуйской долины деградируют, подвергаясь процессам подтопления, засоления и осолонцевания В 1990 г в Кыргызской Республике применялись следующие способы полива- напуском по полосам на площади - 506, 5 тыс га или 46,9%, полив по бороздам - 434, 5 тыс га или 40, 2 %, дождевание-138,2 тыс га или 12,8 %, капельное орошение - 0,8 тыс га или 0,1 % В 1993 - 1996 гг из-за распада многих коллективных хозяйств и отсутствия материальных ресурсов у фермеров площадь дождевания в республике резко сократилась По данным Чуйского областного управления на 2000 год среди орошаемых земель (328,8 гыс га) Чуйской долины, эродированные земли занимают площадь 53,17 тыс га, засоленные земли - 37,47 тыс га, с высоким уровнем грунтовых вод - 10,89 тыс га, с комплексными проблемами - 4,81 тыс га

Таким образом, анализ применения известных технологий орошаемого земледелия показали, что они требуют дальнейшего совершенствования и адаптации к природным и хозяйственным условиям Чуйской долины

Вопросами совершенствования теории и техники полива занимались И П Айдаров, И С Алиев, М Н Багров, Н В Беспалов, В В Бо-родычев, И С Вырлев, А А Голованов, М С Григоров, К В Губер, В Г Губин, О Г Грамматикати, А Ш Джалилов, X Д Домуллоджанов, А Н Костяков, В Н Краснощеков, С М Кривовяз, И П Кружилин, Р К Курбонов, Н Д Лактаев, И В Маслов, И Д Маслов, Ц Е Мирцхула-ва, Ж С Мустафаев, М Ф Натальчук, В Ф Носенко, Н К Нурматов, В И Ольгаренко, Я Э Пулатов, А А Рачинский, И И Судницын, В А Сурин, С Р Сангинов, Г Е Тугуши, Г Ю Шейнкин, Б А Шумаков, Б Б Шумаков, Н Р Хамраев и многие другие

В разделе 2 приводятся физико-географические, климатические, гидрологические, почвенно-мелиоративные условия Чуйской долины, а также краткая характеристика почв опытных участков и методика исследований Исследования технологий полива по бороздам проводились в трехкратной повторности на экспериментальных участках, распложенных в сельхозкооперативе СК «Ветка», Аламудунского района, Чуйской области в нижней зоне Чуйской долины

В геологическом отношении участок приурочен к Чуйской межгорной впадине к слабонаклонной равнине, расположенной в пределах третьей надпойменной террасы р Чу, которая имеет поверхность с уклоном на север, равным 0,007 Сложена она аллювиально-пролювиальными отложениями четвертичного периода, которые представлены нерасчлененной суглинисто-супесчанной толщей с маломощными прослоями и линзами песка средне и крупнозернистого с включениями гравия

Определения гранулометрического состава почвы опытного участка показали, что преобладающей является фракция пыли с размером частиц от 0,05 до 0,005 мм, которой содержится 58,62 %, песчаные частицы от 0,05 до 1 мм составляют 18,65 %, глинистая фракция с диаметром частиц от 0,005 до 0,001 и <0,001 мм составляет 22,73 %

По данным анализов водных вытяжек грунты относятся к незасо-ленным, содержание воднорастворимых солей не превышает 0,045 % Общая щелочность в НСОз в пределах нормы Реакция слабощелочная, рН равен 7,8-8,0 Окраска пахотного слоя буровато-светлосерая, почвенный профиль по механическому составу однороден Объемный вес 1,36 г/см3, общая пористость составляет 47,53% Мощность гумусового слоя 20-25 см с содержанием в нем гумуса 1,5 % Почвы слабокарбонатные с содержанием СаСОз 10-14%, слабо обеспечены минеральными формами азота (3,5 мг/кг), подвижного фосфора (10,6 мг/кг), хорошо обеспечены обменным калием (345 мг/кг) Грунтовые воды залегают на глубине 1,0-1,4 м, по минерализации относятся к пресным, с сухим остатком 0,73 г/л

Почвы опытного участка относятся к сероземам северным светлым Выращиваемая культура сахарная свекла

Разработка схем закладки опыта и проведение экспериментальных исследований осуществлялись в соответствии с методическими принципами, изложенными в работах Б А Доспехова, А А Роде, М И Будыко, А Р Константинова

При определении оптимальной технологии полива по бороздам (через борозду) по коротким (100 м) уплотненным тупиковым бороздам в условиях нижней зоны Чуйской долины с близким уровнем залегания грунтовых вод были исследованы варианты, представленные в таблице 1

Смыв почвы определялся по общепринятой методике объемным методом Сток поливной воды определялся с помощью водосливов Томсона

Таблица 1

Варианты исследований при выборе оптимальной технологий _полива по бороздам___

№ Варианты опыта Расход поливной струи, л/с Оросительная норма, м3/га

1 0,450

2 Полив постоянным расходом поливной 0,560 6300

3 струи по неуплотненным бороздам 0,650

4 0,780

5 0,450

6 Полив постоянным расходом поливной 0,560 6300

7 струи по уплотненным бороздам 0,650

8 0,780

9 0,450—»0,225

10 Полив переменным расходом поливной 0,560—»0,280 4000

11 струи по уплотненным бороздам 0,650—»0,325

12 0,780—»0,390

13 Дискретная технология полива по ту- 0,450 0,225

14 пым уплотненным бороздам с перемен- 0,560 0,280 2000

15 ным расходом поливных струй и муль- 0,650 0,325

16 чированием неполивных борозд 0,780 0,390

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований почвозащитных, водосберегающих технологий полива по бороздам в нижней зоне Чуйской долины

Исследования технологий полива по бороздам Первый полив (рис 1а) проводился расходом поливных струй 0,45 л/с по уплотненным и неуплотненным бороздам

-в- ^пипйсннзя борош -♦- неутетнааш борозда

Рис 1 Продвижение воды по уплотненным и неуплотненным бороздам с постоянным расходом поливной струи а)С> = 0,45 л/с, б)С> = 0,78 л/с

Время добегания поливных струй до конца борозд по неуплотненным бороздам в 2,5 раза была больше, чем по уплотненным бороздам Скорость продвижения поливной струи не зависела от способа подачи воды через борозду или в каждую борозду При поливе по неуплотненным и уплотненным бороздам (рис 16) расходом поливной струи О = 0,78 л/с продолжительность добегания поливных струй до конца поливных борозд составила соответственно /нсупл = 0 50 07 (0 ч 50 мин 7 с) и /упл — 0 32 14 Эффект более быстрого добегания поливных струй по сравнению с подачей в борозды расхода 0 = 0,45 л/с был более ярко выражен на неуплотненных бороздах На уплотненных бороздах этот эффект был менее значительным

На рис 2 показаны продвижения поливных струй при поливе через борозду (следующий опыт) по уплотненным бороздам при первой подаче воды с постоянным расходом поливных струй О = 0,45 л/с а) Т

0 20 40 60 80 ¡00 Цм 1 паша -*- 2 пата (через еугкн)

Рис 2 Полив через борозду постоянным расходом поливных струй С2 = 0,45 л/с

Время продвижения поливных струй до конца борозд составило 54 минуты Увеличение времени добегания поливных струй до конца борозд по сравнению с предыдущим опытом было вызвано меньшей

увлажненностью почвы поливного участка При второй подаче поливных струй в борозды (через сутки) таким же расходом продолжительность добегания поливных струй до конца борозд уменьшилась до 35 минут Это свидетельствует о рациональности предварительного замачивания поливных борозд перед проведением основного полива для обеспечения распада комков почвы и создания водопрочных агрегатов в бороздах перед основной фазой полива

При поливе дискретной (импульсной) технологией (рис За) полив проводился импульсной подачей поливных струй через борозду, поочередно в две группы уплотненных борозд Первый импульс полива подавался с расходом поливных струй <3 = 0,45 л/с Второй, третий и четвертый импульс -(31= 0,225 л/с Длительность импульсов обеспечивала до-бегание поливных струй до конца борозд Стабилизация скорости продвижения поливных струй наступала после четвертого импульса Скорость продвижения поливных струй при четвертом импульсе оказалась выше примерно в три раза, чем при первом импульсе полива Через сутки импульсный полив повторили (рис 36) Первый импульс полива проводился с расходом поливных струй С? = 0,45 л/с Продолжительность добегания воды до конца борозд примерно равнялась продолжительности добегания поливных струй при четвертом импульсе полива в предыдущем поливе Второй импульс полива осуществлялся с расходом поливных струй СЬ = 0,225 л/с Продолжительность добегания поливных струй до конца борозд увеличилась на 11% Это свидетельствует о необходимости увеличения расхода поливных струй до <3 = 0,45 л/с при повторной подаче воды в борозды через сутки

1 иыпугьс 4-0,45 л'с -»-2 импульс 0^5.215 я/с -♦-1 импульс (5-0,43 л'с -®-2 и>яут.с 0-0.225я/с

—-3 импульс ^-одгз Л'с * 4 ичпулм с?-0,225 л'с

Рис 3 а) Продвижение воды в бороздах при импульсном поливе с переменным расходом поливных струй б) Дополнительный импульсный полив через сутки

На рис 4а показано продвижение поливных струй в бороздах при импульсном поливе через сутки после предварительного замачивания поливных борозд Первый импульс полива подавался с расходом поливных струй О = 0,45 л/с, второй — (З1 = 0,225 л/с

О 20 40

1 нштулъс 0*0,45 я/с

№ а ио ц» -2 (шпульс 0*0,225 л/с

£0 100 и ч 0,45 л/с 2 нммулъс С> - 0,4^ „"Ус

» Зимпуяьс^« 0,225 л*с -•-4 импульс р-0,225 л/с

—1 иыпупьс Q » 0,45 -1'с ——2 импульс <} - 0,45 л/с -»-3 НМП}!ЯЬС <5 - 0,225 я/с

О 20 40 «О 60 100 им

Рис 4 а) Импульсный полив через сутки после предварительного замачивания поливных борозд б) Повторный импульсный полив через

четверо суток после первого импульсного полива в) Повторный импульсный полив через двое суток после первого импульсного полива

Средняя продолжительность добегания поливных струй при первом импульсе составила 36 35 (36 мин 35 с ), при втором уменьшилась до 28 48 Через четверо суток (рис 46) по этим же бороздам провели импульсный полив Первый и второй импульс полива подавался с расходом поливных струй (2 = 0,45 л/с, третий и четвертый - с расходом <3, = 0,225 л/с Продолжительность добегания (() лба поливных струй до конца борозд составляла /¡= 52 40, ?2= 20 45, Ц= 22 19, ?4= 25 55 Как видно, резкое уменьшение продолжительности добегания поливных струй наблюдалось при втором импульсе На рис 4в показан аналогичный импульсный полив в эти же борозды через двое суток Продолжительность добегания лба поливных струй двух первых импульсов с <3 = 0,45 л/с составила 33 06, ?2= 20 36, а третьего импульса с = 0,225 л/с Г3= 23 55

Исследования показали, что межполивной период более двух суток между дробной выдачей поливной нормы при импульсном поливе приводит уже к значительному увеличению времени добегания поливных струй до конца борозд, что ухудшает качество полива

При исследовании равномерности увлажнения почвы вдоль длины борозд было установлено, что наименьший коэффициент равномерности увлажнения (К? - 0,6) был при поливе с постоянным расходом Q = 0,225 л/с поливных струй При поливе с постоянным расходом 0 = 0, 45 л/с поливных струй коэффициент равномерности увлажнения вдоль

длины борозд (Кр = 0, 98) был близок к единице Однако при этом наблюдался большой сброс воды в конце поливных борозд При поливе с переменным расходом коэффициент равномерности увлажнения вдоль длины борозд Кр - 1,05 При дискретном поливе коэффициент равномерности увлажнения вдоль длины борозд составил Кр = 0,96 Однако при этом поливная норма была примерно в два раза меньше, нем при поливе, с переменным расходом поливных струй

Итак, для улучшения равномерности увлажнения почвы вдоль длины борозд и поддержания оптимального водно-воздушного режима активного слоя почвы при близком залегании грунтовых вод поливы рационально проводить по коротким уплотненным бороздам, с подачей воды через борозду с применением дискретной технологии полива Причем выдача дробных частей поливной нормы может осуществляться сначала подачей двух импульсов полива с максимальным эрозийно допустимым (полным) расходом поливных струй и затем двумя импульсами с уменьшенным расходом поливных струй в два раза (Патент КР № 548, КХЗ МКИ 7 А 01 О 25/16)

Влагозапасы в почве при дискретном поливе через борозду и мульчировании неполивных борозд На рис 5 приведена влажность почвы В (%) под поливной бороздой, под грядкой и неполивной бороздой через сутки после дискретного полива нормой 200 м3/га Видно, что при мульчировании неполивных борозд содержание влаги по ширине грядок было практически одинаковым по всей глубине активного слоя почвы, а на грядках без мульчирования такого эффекта не наблюдалось

За период с 14 по 19 09 2003 года фактическое изменение влаго-запасов на грядках без мульчирования неполивных борозд составило АР] =11,10 мм, а изменение влагозапасов на грядках с мульчированием неполивных борозд составило АР2 = 7,57 мм Разность влагозапасов между грядками с мульчированием неполивных борозд и грядками без мульчирования неполивных борозд АР2~3,53 мм и составляла 32 % от изменения влагозапасов на грядках, где не было мульчирования неполивных борозд Уменьшение затрат поливной воды можно по-видимому объяснить уменьшением испарения влаги с поверхности грядок, лучшим сохранением влаги, конденсирующейся на поверхности почвы в ночной период, повышением коэффициента использования грунтовых вод

неполивных борозд после дискретного полива, б) 13 09 03 без мульчирования неполивных борозд, в) 13 09 03 при мульчирования неполивных борозд, г) 19 09 03 при мульчирования неполивных борозд

Проведенные исследования показали на возможность экономии при применении мульчирования неполивных борозд до 30 % поливной воды, поддержания равномерного увлажнения почв по ширине грядок на участках с близким залеганием грунтовых вод При мульчировании отсутствовало прорастание сорняков по середине грядок

Сток поливной воды и смыв почвы В таблице 2 представлены элементы техники полива исследуемых технологий орошения по бороздам Наибольшие потери поливной воды на сброс наблюдались при поливе постоянным расходом поливной струи по уплотненным бороздам от 10-15% при расходе воды С> = 0,45 л/с до 40-45% при (5 = 0,78 л/с Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй потери поливной воды на сброс исключает

При увеличении расхода в поливные борозды происходит увеличение стока поливной воды и смыва почвы (таблица 3). При увеличении расхода воды в борозду разница между стоком воды при расходе 0,45 л/с и 0,78 л/с при технологии полива постоянным расходом поливной струи по уплотненным бороздам составила 192 м3/га, по неуплотненным -184 м3/га и при поливе переменным расходом поливной струи по уплотненным бороздам - 44 м3/га Наибольший смыв почвы наблюдался при поливе постоянным расходом поливной струи по неуплотненным бороздам 11,0 т/га при расходе 0,78 л/с, и 2,8 т/га при 0,45 л/с При поливе дискретной технологией по уплотненным тупым бороздам с переменным расходом поливных струй и мульчированием неполивных борозд смыва почвы за пределы орошаемого участка не происходило

Таблица 2

Элементы техники полива по бороздам в условиях нижней зоны __Чуйской долины____

№ Варианты опыта Расход поливной струи, л/с Количество поливов Продопжи тельность полива, ч Потери воды на сброс, %

1 Полив постоянным расходом поливной струи по неуплотненным бороздам 0,45 8 20,6 8-10

0,56 8 16,5 14-18

0,65 8 14,3 21-27

0,78 8 11,9 30-40

2 Полив постоянным расходом поливной струи по уплотненным бороздам 0,45 8 ' 20,6 10-15

0,56 8 16,5 20-22

0,65 8 14,3 27-33

0,78 8 11,9 40-45

3 Полив переменным расходом поливной струи по уплотненным бороздам 0,45—»0,225 10 13,7 5-10

0,56—>0,280 10 11,0 8-12

0,65—»0,325 10 9,5 10-14

0,78—»0,390 10 7,9 12-16

4 Дискретная технология полива по уплотненным тупым бороздам с переменным расходом поливных струй и мульчированием неполивных борозд 0,45 0,225 10 6,0 Сброса нет

0,56 0,280 10 5,0

0,65 0,325 10 4,0

0,78 0,390 10 3,0

Следовательно, разумеется, наиболее целесообразно применять дискретную технологию полива с переменным расходом поливных струй по тупым уплотненным бороздам с мульчированием неполивных борозд, где исключается и сток воды, и смыв почвы за пределы поливаемого участка А при выборе оптимальных технологий полива, допускающих сток поливной воды, рациональной является технология полива переменным расходом поливной струи (0,45—>0,225 л/с) по уплотненным бороздам

Урожайность и сахаристость сахарной свеклы Наибольший выход урожая с 1 м3 поливной воды (таблица 4) был получен при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй 0,45—»0,225 л/с с по тупым уплотненным бороздам и мульчированием неполивных борозд, составил 25,8 кг/м3, и при этой же технологии полива расходом 0,78—>0,39 л/с, составил 21,1 кг/м3 оросительной воды Однако, при подачи таких расходов воды (0,78—+0,39 л/с) в поливные борозды наблюдалась значительная эрозия почвы в начале поливных борозд

Максимальный прирост урожая относительно контроля - технологии полива постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам, был получен при применении дискретной технологии

Сток поливной воды и смыв почвы при различных технологиях полива по бороздам

№ Варианты опыта Расход поливной струи, л/с Продолжительность полива, ч Сток, м'/га Смыв почвы, т/га Оросительная норма, м'/ia

1 Полив постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам 0,450 20,6 96 2,8 6300

2 Полив постоянным расходом поливных струй но уплотненным бороздам 0,450 20,6 176 1,6 6300

3 Полив переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,450 0,225 137 28 0,5 4000

4 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по упл туп бороздам 0,450 0,225 6,0 нет нет 2000

5 Полив постоянным расходом поливных струй по не-уп логненным бороздам 0,560 16,5 176 6,8 6300

6 Полив постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,560 16,5 192 4,1 6300

7 Полив переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,560 -»0,280 11,0 35 1,15 4000

8 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по упл туп бороздам 0,560 0,280 5,0 нет нет 2000

9 Полив постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам 0,650 14,3 184 8,7 6300

10 Полив постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,650 14,3 220 6,3 6300

И Полив переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,650 -> 0,325 9,5 42 2,3 4000

12 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по упл туп бороздам 0,650 0,325 4,0 нет нет 2000

13 Полив постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам 0,780 11,9 280 11,0 6300

14 Полив постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,78 11,9 340 9,4 6300

15 Полив переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,780 -»0,390 7,9 40 3,4 4000

16 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струи по упл туп бороздам 0,780 0,390 3,0 нет нет 2000

Урожайность сахарной свеклы, и эффективность использования оросительной воды при поливе

по бороздам различными технологиями

№ Варианты Расход поливной струи, л/с Оросительная норма, м3/га У рожайность, ц/га Прирост, ц/га Выход урожая, кг/м3

2002 2003 2Р04 Сред нее

1 Полив постоянным расходом поливных струй по неупл (контроль) 0,450 6300 425,1 417,3 396,1 412,8 6,6

2 Полив постоянным расходом поливных струй по упл бороздам 0,450 6300 451,6 451,0 444,8 449,1 36,3 7Д

3 Полив переменным расходом поливных струй по упл бороздам 0,450 -»0,225 4000 462,5 474,2 497,4 478,0 65,2 12,0

4 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по тупым упл бороздам 0,450 0,225 2000 478,9 507,1 562,0 516,0 103,2 25,8

5 Полив постоянным расходом поливных струй по неупл бороздам 0,780 6300 388,0 368,0 323,1 359,7 -53,1 5.7

6 Полив постоянным расходом поливных струй по упл бороздам 0,780 6300 419,6 403,5 384,0 402,4 -10,5 6,4

7 Полив переменным расходом поливных струй по упл бороздам 0,780 -»0,390 4000 403,5 385,9 357,8 382,4 -30,4 9,6

8 Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по тупым упл бороздам 0,780 0,390 2000 436,0 421,8 409,0 422,3 9,4 21,1

НСР0 95 21,8

полива переменным расходом поливных струй 0,45—»0.225 л/с по уплотненным тупым бороздам с мульчированием неполивных борозд и составил 103,2 ц/га. При полива исследуемыми технологиями расходом 0,78 л/с урожай сахарной свеклы был ниже по сравнению с контролем, кроме варианта 8, прибавка урожая при котором составила 9,4 ц/га. В результате проведенного анализа выявлено (рис. 6), что в условиях нижней зоны Чуйской долины содержание сахара в корнеплодах сахарной Свеклы было минимальным при поливе постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам: 17,58% при у 0.45 л/с и ¡7,26 % при О = 0,78 л/с. При поливе по уплотненным бороздам постоянным расходом поливной струи содержание сахара составило 17,76 и 17,50% при О = 0,45 л/с и 0,78 л/с соответственно. При поливе переменным расходом поливных струй содержание сахара в корнеплодах составило 18,26 и 17,94% и при О " 0,45-»0,22 5 л/с и 0,78—0,39 л/с было максимальным при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй с мульчированием неполивных борозд; 19,13 м 18,68 % при О = 0,45...0,225 л/с и 0,78.. .0,39 л/с соответственно.

Также можно проследить, что при поливе расходом поливных струй 0,45 л/с сахаристость была заметно выше по сравнению с расходом 0,78 л/с в среднем на 0,3 %.

12 3 4

Рис. 6. Сахаристость корнеплодов сахарной свеклы при поливе различными технологиями: ! - Полив постоянным расходом поливных струи по неуплотненным бороздам; 2 - Полив постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам; 3 - Полив переменным расходом поливных струй; 4 - Полив дискретной технологией с переменным расходом поливных струй.

Таким образом, установлено, что на сероземах северных светлых Нижней зоне Чуйской долины с близким уровнем залегания грунтовых вод наиболее рационально применять дискретную технологию полива

1 Т~П "(II

с переменным расходом поливных струй 0,45—>0,225 л/с с мульчированием неполивных борозд, при использовании которой выход урожая на 1 м3 оросительной воды и содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы является наибольшим по сравнению с другими исследуемыми технологиями полива, и составляют соответственно 25,2 кг/м3 и 19,13% Кроме того, дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй позволяет сократить оросительную норму, а следовательно и затраты на поливную воду в 3 раза

Связь между урожайностью сахарной свеклы (у) и расходом воды в поливные борозды (х) для сероземов северных светлых характеризуется следующими уравнениями регрессии 1) полив постоянным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам у = 476 93145 90х, при значениях х от 0,45 до 0,78 л/с (г = -0 93), 2) полив постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам у = 541 33-206 88х, при значениях х от 0,45 до 0,78 л/с (г = -0 92), 3) полив переменным расходом поливных струй по неуплотненным бороздам у = 584 43-236 ЗОх, при значениях х от 0,45 -> 0,225 до 0,78 0,390 л/с (г = -0 94), 4) дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй по уплотненным тупым бороздам с мульчированием неполивных борозд у = 647 45-291 46х, при значениях х от 0,45 0,225 до 0,78 0,390 л/с (г =-0 93)

Экономическая эффективность технологий полива по бороздам рассчитана на примере технологий полива сахарной свеклы, исследуемых в СК «Ветка» Аламудунского района Чуйской области Кыргызской Республики Эффективность вложенных затрат состояла в увеличении урожайности сахарной свеклы и экономии оросительной воды

Выход дополнительной валовой продукции (таблица 4) составил 103,2 ц/га при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй 0,45 0,225 л/с по уплотненным тупым бороздам с мульчированием неполивных борозд, 65,2 ц/га, при поливе переменным расходом поливных струй 0,45—»0,225 л/с по уплотненным бороздам и 36,3 ц/га при поливе постоянным расходом поливных струй по уплотненным бороздам 0,45 л/с

Таким образом, выявлено, что в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании уровня грунтовых вод наиболее экономически выгодной целесообразной технологией полива по бороздам в условиях сероземов северных светлых является применение дискретной технологии полива через борозду по уплотненным тупым бороздам с переменным расходом поливных струй 0,45 0,225 л/с с мульчированием неполивных борозд, прибыль от применения которой составила 324,41 $США/га

На основании проведенных исследований автором получены следующие патенты, которые приведены в разделе 4

» Способ мелиорации поливных участков при близком залегании грунтовых вод (Патент № 761, KG, МПК7 А Ol G 25/00)

• Система биомелиорации почвы орошаемого участка с бороздко-во-капельным поливом (Патент № 341, KG, МКИ 6 А 01 G 25/02)

• Система биомелиорации при близком залегании грунтовых вод и увлажнении почвы животноводческими стоками (Патент № 783, KG МПК7 А 01 G 25/00)

ВЫВОДЫ

1 Применение в Чуйской долине традиционных систем и технологий орошаемого земледелия приводит к потерям поливной воды, заболачиванию, засолению, деградации почвы Агроклиматические и почвенные условия региона используется недостаточно, урожайность большинства сельскохозяйственных культур составляет менее половины максимально возможного уровня. Устранение возникших проблем возможно при применений уточненных оросительной и поливных норм, наряду с внедрением комбинированных почвозащитных водосберегающих приемов полива сельскохозяйственных культур и биологических систем земледелия

2 Выявлено, что при поливе по бороздам наиболее оптимальной почвозащитной и водосберегающей технологией является дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй, через борозду, по коротким тупым уплотненным поливным бороздам, малыми нормами с рассредоточением выдачи поливной нормы и мульчированием неполивных борозд Причем выдача дробных частей поливной нормы может осуществляться сначала подачей двух импульсов полива с максимальным эрозийно допустимым (полным) расходом поливных струй (0,45 л/с), затем двумя импульсами с уменьшенным расходом поливных струй в два раза Коэффициент равномерности увлажнения вдоль поливных борозд при поливе этой технологией составил Кр = 0,96, причем поливная норма была в два раза меньше, чем при поливе технологией с переменным расходом поливных струй, при поливе которой коэффициент равномерности увлажнения которой составил Кр= 1,05

3 Наибольшие потери поливной воды на сброс и сток почвы наблюдались при поливе постоянным расходом поливной струи по уплотненным бороздам с расходом поливных струй 0,78 л/с (4045% и 340 м3/га соответственно) Наибольший смыв почвы на-

блюдался при поливе постоянным расходом 0,78 л/с по неуплотненным бороздам, и составил 11,0 т/га Дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам исключает сток поливной воды, и смыв почвы за пределы орошаемого участка, так как полив проводился по тупиковым бороздам

4 Наибольший выход урожая на единицу поливной воды был получен при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй через борозду по тупым уплотненным бороздам, с мульчированием неполивных борозд, при расходе поливных струй 0,45 0,225 л/с, составил 25,8 кг/м3, что по сравнению с контрольным вариантом выше на 75%

5 Содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы было максимальным при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по уплотненным тупым бороздам, при расходе поливных струй 0,45 0,225 л/с с мульчированием неполивных борозд, составило 19,13 %, что больше по сравнению с контрольным вариантом на 8%

6 Наиболее экономически выгодной технологией полива по бороздам является полив дискретной технологии полива с переменным расходом поливных струй (0,45 0,225 л/с) через борозду по уплотненным тупым бороздам с мульчированием неполивных борозд, при применение которой была получена прибыль 324,4 $ США/га, что на 225,6 $ США/га больше, чем в варианте полива постоянным расходом поливных струй (0,45 л/с) по уплотненным бороздам

Рекомендации производству

1 В условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании грунтовых вод для сохранения и повышения плодородия почвы и получения высоких урожаев почвозащитной, водосберегающей и экономически целесообразной является дискретная технология полива по бороздам с переменным расходом поливных струй, обеспечивающих добегание лба поливных струй до конца поливных борозд, через борозду, по коротким, тупым, уплотненным поливным бороздам, малыми нормами, с мульчированием неполивных борозд Подача первых двух импульсов полива осуществляется максимальным эрозийно допустимым (полным) расходом поливных струй равным 0,45 л/с, затем двух импульсов уменьшенным расходом поливных струй в два раза, выдача оставшейся поливной нормы осуществ-

ляется подачей одного импульса полива расходом 0,45 л/с через 0,4 — 1 суток

2 В связи с ухудшением эколого-экономической ситуации в орошаемом земледелии необходимо внедрять новые ресурсоводос-берегающие системы и технологии орошаемого земледелия, основанные на приемах биомелиорации и комбинированном орошении сельскохозяйственных культур по бороздам, дождеванием и мелкодисперсным дождеванием

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1 Ким ИИ, Ким АИ, Красавская ЕА Система биоинтенсивного орошаемого земледелия семейного фермерского хозяйства // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 1 - Бишкек КРСУ, 2001 -С 94-101

2 Ким ИИ Система комплексного регулирования агроклимагиче-ских факторов повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 2 - Бишкек КРСУ, 2002 - С 87-95

3 Ким ИИ Система дождевания и управления микроклиматом орошаемых участков // Материалы Международной научной конференции «Экологическая безопасность горной страны и новые информационные технологии в образовании», посвященной «Году гор» и 50-летию КГПУ им И Арабаева - Бишкек, 2002 - С 249 - 253

4 Налойченко АО, Ким ИИ, Ким А И Агрометеорологические факторы определения суммарного водопотребления и рациональные нормы полива сельскохозяйственных культур в условиях Чуй-ской долины Кыргызстана // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 3 -Бишкек КРСУ, 2003 -С 75-82

5 Ким ИИ Экологически безопасные технологии орошаемого земледелия для Чуйской долины // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 3 -Бишкек КРСУ, 2003 -С 82-88

6 Ким ИИ, Ким А И Результаты исследований полива по коротким бороздам в нижней зоне Чуйской долины при близком залегании грунтовых вод // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 4 - Бишкек КРСУ, 2004 - С 82-88

7 Ким ИИ Предварительные результаты исследований полива дождевальными машинами «Фрегат» в нижней зоне Чуйской долины // Метеорология и гидрология в Кыргызстане Вып 4 - Бишкек КРСУ, 2004 - С 88-97

8 Сангинов СР, Ким ИИ Система биомелиорации почв // Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук № 9-10 - Душанбе, 2006 -С 77-81

9 Ким И И, Подрезов О А Проблемы орошаемого земледелия и методы их решения // Вестник КРСУ, 2007 - Т 7, №4 - С 21-26

10 Патент на изобретение № 341, Кв, МКИ 6 А 01 С 25/02 Способ мелиорации орошаемых почв / И А Ким, И И Ким, В К Цой -Опубл 30 12 99 - Бюл № 4 - 4с

11 Патент на изобретение № 761 КС МПК7 А 01 О 25/00 Способ мелиорации поливных участков при близком залегании грунтовых вод /А И Ким, И И Ким - Опубл 31 03 2,005 Бюл № 3 - 4 с

12 Патент на изобретение № 783 КО МПК 7 А 01 в 25/00 Система мелиорации при близком залегании грунтовых вод и увлажнении почвы животноводческими стоками /А И Ким, И И Ким - Опубл 30 06 2005 -Бюл №6 -4с

Сдано в набор 26 08 07 Подписано в печать 27 08 07 Формат 60x84Офсетная печать Уел печ л 1,5 Тираж 100 экз Заказ № 123 Отпечатано ООО «Контраст»

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Ким, Инна Игоревна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ . 1 Г

1.1. Технологии полива сельскохозяйственных культур.

1.2. Экологически безопасные системы земледелия.

1.3. Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур.

2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЧУЙСКОЙ ДОЛИНЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Физико-географические условия.

2.2. Климатические условия.

2.3. Гидрологические условия.

2.4. Почвы растительность и мелиоративное состояние земель.

2.5. Характеристика опытных участков.

2.6. Методика исследований.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Определение биологических коэффициентов сельскохозяйственных культур.

3.2. Технологии полива по бороздам.

3.2.1. Продвижение воды в поливных бороздах.

3.2.2. Равномерность увлажнения почвы вдоль длины борозд.Т,

3.2.3. Влагозапасы в почве при дискретном поливе через борозду и мульчирования неполивных борозд.

3.2.4. Сток поливной воды и смыв почвы.

3.2.5. Урожайность и сахаристость сахарной свеклы.

3.2.6. Оценка экономической эффективности внедрения различных технологий полива по бороздам.

3.3.7. Оценка технико-экономической эффективности внедрения биоинтенсивной системы орошаемого земледелия.

4. РАЗРАБОТАННЫЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫЕ

ВОДОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ.

4.1. Способ мелиорации поливных участков с мульчированием неполвных борозд.

4.2. Система биомелиорации участка с поливом по бороздам.

4.3. Система биомелиорации почвы орошаемого участка с бороздково-капельным поливом.

4.4 Система биомелиорации почвы орошаемого участка ^ с капельным поливом.

4.5. Система биомелиорации при увлажнении почвы животноводческими стоками и близком залегании грунтовых вод.

4.6. Система дождевания и управления микроклиматом орошаемых участков.

4.7. Система комплексного регулирования агроклиматических факторов повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Почвозащитные и водосберегающие технологии полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины"

В настоящее время развитие сельского хозяйства и мелиорации в Кыргызстане происходит в сложных экономических, экологических и социальных условиях. Однако, обеспечение продовольственной безопасности страны невозможно без мелиорации почв и развития орошаемого земледелия, т. к. наибольшая часть сельскохозяйственных угодий находится в засушливых районах, относящихся к зонам неустойчивого земледелия.

Чуйская долина является одной из крупнейших зон орошаемого земледелия в Кыргызской Республике и наиболее обжитой и развитой частью республики. На площади 13 тыс. км2 сосредоточено 1,2 млн. чел. или почти треть населения республики, с самой высокой плотностью на 1 км2 - 77 чел. Здесь находится столица Кыргызстана и ее главный промышленный центр город Бишкек.

Чуйская долина расположена на северной периферии Тянь-Шаня, занимая территорию в пределах 42,7 - 42,3° с.ш. и 73,5 - 75,6° в.д. Хребты, обрамляющие долину, простирающиеся преимущественно широтно, со средними высотами 3,5 - 4,5 км в ее южном обрамлении (Кыргызский Ала - Too) и 1 - 2,5 км в северном обрамлении (отроги Заилийского Ала - Tay), образуют конус выноса. Кыргызская часть долины расположена преимущественно на левобережье реки Чу после выхода реки из Боомского ущелья.

На долю сельскохозяйственных угодий приходится 1225,9 тыс.га долины. Из них пашни 401,7 тыс.га, в том числе орошаемой 328,8 тыс.га что составляет третью часть от этих показателей республики. На долю многолетних насаждений приходится 15 тыс. га, естественных сенокосов 23,6 тыс. га, пастбища 785,5 тыс. га. На орошаемых землях возделываются пшеница, ячмень, кукуруза на силос и зерно, сахарная свекла, семена сахарной свеклы и многолетних трав, овощи, фрукты и бахчевые культуры, развито кормопроизводство. Чуйская область производит до 70% овощебахчевых культур, 50% фруктов и винограда, 40% зерна республиканского валового сбора. Здесь сосредоточены научно-исследовательские институты, их центральные опытные станции и лаборатории селекции сельхозкультур.

Чуйская долина по своим почвенно-климатическим условиям относится к числу регионов, где важнейшим стабилизирующим фактором сельскохозяйственного производства является орошение. При соблюдении научно обоснованных систем земледелия и технологий орошения здесь возможно обеспечение высокой продуктивности сельскохозяйственных угодий. На орошаемых землях продолжается нарушение экологического равновесья, наблюдается подъем уровня грунтовых вод, происходит вторичное засоление почв, развивается водная эрозия, загрязнение водных источников, что дает повод для критики мелиорации. В значительной степени это обусловлено резким снижением технического уровня оросительных систем, несовершенством поливной техники, слабой оснащенностью средствами водоучета и управления поливами, снижением общей культуры поливного земледелия, а также нарушением режимов орошения сельскохозяйственных культур и использованием режимов орошения не всегда адоптированным к зональнь-м ландшафтам. Вместе с тем, имеющийся в республике положительный опыт использования орошаемых земель показывает, что в благоприятных почвен-но-климатических условиях при соблюдении научно обоснованных приемов, орошение обеспечивает получение высоких урожаев овощных, технических, кормовых и других сельскохозяйственных культур, что свидетельствует о больших потенциальных возможностях создания в республике устойчивой базы обеспечения населения продуктами растениеводства собственного производства, что в свою очередь, неизбежно ведет к восстановлению роли орошаемого земледелия.

Актуальность темы. Наблюдающееся потепление климата на ^емле, сокращение ледниковых запасов воды в горах Центральной Азии, опустынивание территории и нарастание дефицита водных ресурсов в странах Центральной Азии и Казахстане, экологический кризис в бассейне Аральского моря относятся к числу важных региональных проблем [111, 110, 44, 51, 52, 117, 142]. В настоящее время вода становиться таким же стратегическим ресурсом, как и энергоносители и является незаменимым ресурсом существования человеческого общества. Сохранение этого ресурса, его количества и качества всецело зависит от организации водопользования [2].

По размерам удельных расходов поливной воды, нерациональности ее использования страны Центральной Азии (ЦА) прочно удерживают первое место в мире. Положительное воздействие орошения здесь проявляется в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, а отрицательное - в ухудшении экологической обстановки [23, 54, 126]. Существующая система земледелия не обеспечивает рационального использования биоклиматических, земельных и водных ресурсов, а интенсификация сельскохозяйственного производства сопровождается ухудшением состояния природной среды в результате развития деградационных процессов и в первую очередь снижения плодородия почв [84]. В результате нерационального применения традиционных технологий орошаемого земледелия более 60 % орошаемых земель Центральной Азии деградировали и были выведены из сельскохозяйственной эксплуатации [110].

Для устранения негативных процессов в орошаемом земледелии необходимо разработать и внедрять технологии, предотвращающие непроизводительные потери поливной воды, деградацию почв, активизирующие восстановительные процессы, деятельность микроорганизмов-редуцентов, интенсификацию процессов воспроизводства биологических ресурсов [106].

В Чуйской долине, как и во всей Центральной Азии, развиваются процессы опустынивания. В предгорной зоне тонкие слои почвы при применении традиционных систем и технологий полива по бороздам и дождеванием подвергаются сильной эрозии, а часть объема оросительной воды, подаваемой на поля, теряется на глубинную фильтрацию и затем выклинивается в нижней зоне долины, вызывая поднятие грунтовых вод [108]. Применение традиционных технологий орошения в нижней зоне долины также приводит к значительным потерям поливной воды (до 50 %) на глубинную фильтрацию, что еще более увеличивает поднятие уровня грунтовых вод и создает условия для их интенсивного испарения, накапливания солей в почве и снижения их плодородия.

По данным Чуйского областного управления оросительными системами площадь орошаемых земель Чуйской долины составляет 330 тыс. га. Площадь земель с недопустимым уровнем грунтовых вод (УГВ) на 2000 год в Чуйской долине составила 10,7 тыс. га, засоленных 36,1 тыс. га, засоленных в комплексе с недопустимым УГВ 6,6 тыс.га. В Чуйской области наметилась тенденция роста подтопленных населенных пунктов, количество которых составил 80, около которых 14 тыс. га орошаемых земель заросли камышом.

Происходящие процессы деградации почв орошаемых земель в Центральной Азии и Чуйской долине свидетельствуют актуальности разработки и внедрения в сельское хозяйство почвозащитных, водосберегающих систем и технологий орошаемого земледелия.

Связь НИР с государственными программами. Исследования проводились в соответствии с научно-технической государственной программой «Высокоэффективные технологии и процессы, обеспечивающие продовольственную и сырьевую безопасность Кыргызстана» и по проектам: «Автоматизированные экологические безопасные водосберегающие и энергосберегающие системы водохозяйственного комплекса Чуйской долины»; «Разработка и исследование низконапорных комбинированных оросительных систем и технологий орошения сельскохозяйственных культур по бороздам и дождеванием», финансируемых Государственным агентством по науке и интеллектуальной собственности при Правительстве Кыргызской Республики.

Цель работы - научное обоснование и разработка почвозащитных и водосберегающих технологий полива сахарной свеклы в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины.

Объекты исследований: орошаемые участки с посевами сахарной свеклы в нижней зоне Чуйской долины.

Защищаемые положения:

1. Эффективность дискретной технологии полива с переменным расходом поливных струй, через борозду, по коротким, тупым, уплотненным поливным бороздам, малыми нормами с рассредоточением выдачи поливной нормы и мульчированием неполивных борозд в условиях близкого залегания уровня грунтовых вод.

2. Оценка влияния различных технологий полива по бороздам на сток поливной воды, смыв почвы, урожайность и качество сахарной свеклы.

3. Ресурсосберегающие системы орошения и земледелия. Задачи исследований:

1. Определить влияние различных технологий полива по бороздам на равномерность увлажнения почвы, сток воды и смыв почвы.

2. Определить влияние различных технологий полива по бороздам на урожайность и качество сахарной свеклы.

3. Выявить оптимальную технологию полива по бороздам сахарной свеклы на сероземах северных светлых при близком залегании уровня грунтовых вод.

4. Разработать усовершенствованные ресурсо-водосберегающие, повышающие плодородие почв системы и технологии орошаемого земледелия.

5. Определить оптимальные элементы техники полива по бороздам сельскохозяйственных культур в условиях нижней зоны Чуйской долины.

6. Обосновать экономическую эффективность разработанного способа полива.

Научная новизна работы. Выявлена оптимальная почвозащитная и во-досберегающая технология полива по бороздам сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы) для условий сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании уровня грунтовых вод. Определено влияние элементов техники полива на равномерность увлажнения почвы, сток поливной воды и смыв почвы, урожайность и качество сахарной свеклы.

Практическая значимость. Предложенная технология полива позволяет устранить недостатки традиционных способов орошения, применяемых на сероземах северных светлых в Чуйской долине, а именно предотвратить потери воды на сброс, сток и глубинную фильтрацию, сократить затраты на поливную воду, предотвратить деградацию почв, повысить плодородие орошаемых земель, урожайность и качество сахарной свеклы.

Реализация результатов. Разработанная технология орошения внедрена на опытном участке сельскохозяйственного кооператива «Ветка» Аламу-дунского района Чуйской области.

Достоверность результатов обеспечивалась применением современных научных методологий и использованием сертифицированного гидрометеорологического оборудования при сборе и обработке научно - исследовательского материала:

1. Данные о мелиоративном состоянии земель Чуйской долиныЧуиского областного управления оросительными системами на 2004 год.

2. Данные автоматических метеостанций «СатЬе1» и теплобалансовых наблюдений с 2001 по 2004г. на опытных участках.

3. Экспериментальные данные по продвижению воды в поливных бороздах, по равномерности увлажнения вдоль длины борозд, по изменению влагозапасов в почве, а также стоку поливной воды, смыву почвы, урожайности и качества сахарной свеклы (2002 - 2004гг).

4. Данные наблюдений Кыргызгидромета за осадками и температурой воздуха в течение вегетационных периодов 2002 - 2004 гг.

5. Данных климатических и агрометеорологических справочников и национальных докладов о состоянии землепользования Кыргызстана (1989,2000 и 2004-2006 гг.).

Все эти исходные материалы обобщались, анализировались, критически оценивались и сравнивались с целью обоснования почвозащитных и водосберегающих систем и технологий орошаемого земледелия и элементов техники полива для создания надежной базы устойчивого получения высоких гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур наряду с сохранением окружающей среды.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практической конференции Кыргызско-Российского Славянского университета, посвященной 200-летию со дня рождения A.C. Пушкина (Бишкек, 2000), Международной научно - практической конференции, посвященной 50 - летию КГПУ им. И. Арабаева (Бишкек, 2002), ежегодных научно - практических конференциях КРСУ (Бишкек, 2000 - 2005), организуемых кафедрой метеорологии, экологии и охраны окружающей среды в честь Всемирного метеорологического дня, на IV межвузовской научной конференции в Южно - Российском государственном университете экономики и сервиса (Волгодонск, 2006).

Публикация научных работ. По материалам диссертационной работы автором опубликованы 9 научных работ и получено 3 патента KP на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 120 страницах текста, содержит 27 рисунков, 27 таблиц, список литературы включает 159 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Ким, Инна Игоревна

134 ВЫВОДЫ

1. Применение в Чуйской долине традиционных систем и технологий орошаемого земледелия приводит к потерям поливной воды, заболачиванию, засолению, деградации почвы. Агроклиматические и почвенные условия региона используется недостаточно, урожайность большинства сельскохозяйственных культур составляет менее половины максимально возможного уровня. Устранение возникших проблем возг. ожно при применении уточненных оросительной и поливных норм, наряду с внедрением комбинированных почвозащитных водосберегающих приемов полива сельскохозяйственных культур и биологических систем земледелия.

2. Выявлено, что при поливе по бороздам в условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании грунтовых вод почвозащитной и водосберегающей является дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй, через борозду, по коротким, тупым, уплотненным поливным бороздам, с м>льчи-рованием неполивных борозд, малыми нормами с рассредоточением выдачи поливной нормы. Причем выдача дробных частей поливной нормы может осуществляться сначала подачей двух импульсов полива с максимальным эрозийно допустимым (полным) расходом поливных струй (0,45 л/с), затем двумя импульсами с уменьшенным расходом поливных струй в два раза. Коэффициент равномерности увлажнения вдоль поливных борозд при поливе этой технологией составил Кр = 0,96, причем поливная норма была в два раза меньше, чем при полиь ;, переменным расходом поливных струй, при поливе которой ко:/ффи-циент равномерности которой составил Кр = 1,05.

3. Наибольшие потери поливной воды на сброс и сток почвы наблюдались при поливе постоянным расходом поливной струи по уплотнену ным бороздам с расходом поливных струй 0,78 л/с (40-45% и 340 м /га соответственно). Наибольший смыв почвы наблюдался при поливе постоянным расходом 0,78 л/с по неуплотненным бороздам, и составил 11,0 т/га. Дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам исключает сток поливной воды, и смыв почвы за пределы орошаемого участка, так как полив проводился по тупиковым бороздам.

Наибольший выход урожая на единицу поливной воды был получен при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй через борозду по тупым уплотненных бороздах и мульчировании неполивных борозд, при расходе поливных струй 0,45. 0,225 л/с, составил 25,8 кг/м3, что по сравнению с контрольным вариантом выше на 75%.

Содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы было максимальным при поливе дискретной технологией с переменным расходом поливных струй по уплотненным бороздам, при расходе поливных струй 0,45.0,225 л/с, составило 19,13 %, что больше по сравнению с контрольным вариантом на 8%.

Наиболее экономически выгодной технологией полива по бороздам является полив дискретной технологии полива с переменным расходом поливных струй (0,45.0,225 л/с) через борозду по уплотненным тупым бороздам и мульчированием неполивных борозд, при применение которой была получена прибыль 324,4 $ США/га, что на 225,6 $ США/га больше, чем в варианте полива постоянным расходом поливных струй (0,45 л/с) по уплотненным бороздам.

Для решения существующих экологических проблем орошаемого земледелия разработаны усовершенствованные системы и технологии мелиорации:

Способ мелиорации поливных участков при близком залегании грунтовых вод. Полив участка с мульчированными неполивными бороздами проводится через борозду, по коротким, уплотненным, тупым бороздам с увеличенным поперечным сечением в начале борозд, по дискретной технологии с переменным расходом поливных струй и рассредоточением выдачи поливной нормы (Патент № 761, КО, МПК 7 А 01 в 25/00).

Система биомелиорации почвы орошаемого участка с бороздково-капельным поливом. Система содержит поливные борозды, проложенные посередине грядок, и две группы узких траншей с растительными остатками и гравием. Дно поливных борозд полосой перфорированной мелиоративной полиэтиленовой пленкой (Патент № 341, КО, МКИ 6 А 01 в 25/02).

Система биомелиорации при близком залегании грунтовых вод и увлажнении почвы животноводческими стоками. Система для утилизации животноводческих стоков содержит проложенные по середине грядок траншеи, экранированные снизу лотками и накрытые сверху мелиоративной пленкой, и бесполостные дрены с гравием для отвода грунтовых вод и аэрации почвы (Патент № 783, Кв МПК 7 А 01 в 25/00).

Система биомелиорации почвы при поливе участков по бороздам. Система содержит по середине грядок на месте неполивных борозд узкт?е траншеи, заполненными растительными остатками и навозом. Система биомелиорации почвы орошаемого участка с капельным поливом. Система содержит поливные трубопроводы с капельницами, расположенными на краю узких траншей с навозом и растительными остатками, проложенными по середине грядок и внутрипочвенные воздушные трубопроводы для аэрации почвы.

Система дождевания и управления микроклиматом орошаемых участков. Полив в системе осуществляется с чередованием норм полива на увлажнение верхней части и всего корнеобитаемого слоя почв-т, прикрытого мульчей из растительных остатков в сочетании с аэрозольным увлажнением.

I • Система комплексного регулирования агроклиматических факторов повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур при поливе по бороздам. Система содержит биоинтенсивну^о систему орошаемого земледелия с поливом по бороздам и систему мелкодисперсного дождевания.

8. Предложенные системы и технологии орошаемого земледелия позволяют:

• Осуществлять комплексное регулирование факторов жизни растений, поддерживать оптимальную влажность, температуру почвы и призем

1 ного слоя воздуха, улучшить аэрацию почвы, активизировать биологические процессы в почве, повышающие ее плодородие во всем активном слое, обеспечить утилизацию животноводческих стоков, выращивать экологически чистую сельскохозяйственной продукцию.

• Создать стационарные системы орошаемого земледелия с минимальными затратами на обработку почвы, борьбу с сорняками и полив.

• Обеспечить равномерное увлажнение почвы вдоль длины поливных борозд и по периметру грядки, устранить сброс поливной воды в конце борозд, устранить эрозию почвы минимизировать непроизводительные потери поливной воды на испарение и глубинную фильтрацию, поддерживать оптимальную влажность почвы, предотвратить поднятие к грунтовых вод.

Рекомендации производству

1. В условиях сероземов северных светлых нижней зоны Чуйской долины при близком залегании грунтовых вод для сохранения и повышения плодородия почвы и получения высоких урожаев почвозащитной, во-досберегающей и экономически целесообразной является дискретная технология полива с переменным расходом поливных струй, обеспечивающих добегание лба поливных струй до конца поливных борозд, чсрез борозду, по коротким, тупым, уплотненным поливным бороздам, малыми нормами. Подача первых двух импульсов полива осуществляется максимальным эрозийно допустимым (полным) расходом поливных струй равным 0,45 л/с, затем двух импульсов уменьшенным расходом поливных струй в два раза, выдача оставшейся поливной норм'ы осуществляется расходом 0,45 л/с через 0,4 - 1 суток. В связи с ухудшением эколого-экономической ситуации в земледелии необходимо внедрять ресурсосберегающие системы и технологии орошаемого земледелия, основанные на приемах биомелиорации и комбинированном орошении.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Ким, Инна Игоревна, Бишкек

1. Агроклиматический справочник по Киргизской ССР. - Л: Гидрометео-издат, 1961.

2. Аванесян И.М., Капустина Т.А. Нормирование орошения по природно-климатическим зонам как основа рационального водопользования //МиВХ. 2004. - № 3. - С. 39 - 42.

3. Акималиев Д.А. Система возделывания орошаемой свеклы в Киргизской ССР. Фрунзе.: Кыргызстан, 1974. - 323 с.

4. Александрова Л.Н., Найденова O.A. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л.: Агропромиздат, 1986. - 295 с.

5. Алисов Б.П., Полтораус Б.В. Климатология М.: Изд. МГУ, 1974.-296 с.

6. Алиев И.Г., Разумовский A.A. Эффективность применения поливных борозд с прикатанным дном и щелью в концевой части //Новое в технике и технологии полива. Вып. 1. - М., 1978. - С. 44 - 50.

7. Амелин A.A. Влияние плодородия почвы на аккумуляцию нитратов в растениях //Агрохимия. 2001. - № 6. - С. 17-23.

8. Атлас Киргизской ССР. Том 1. Природные условия и ресурсы. М.: ГУГКСССР, 1987-157 с.I

9. Андрианов А.Д., Андрианов Д.А. Оптимизация водопотребления раннего картофеля при орошении //МиВХ. 2004. - № 3. - С. 22 - 23.,

10. A.c. 1375190 СССР, МКИ А 01 G 25/00. Способ автоматизированного полива /В.И. Пронов, И.А. Ким. Опубл. 23.02.88. - Бюл. № 7 . - 3 с.

11. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почвы. М.: Изд-во МГУ, 1988. -330 с. ил.

12. Багров М.Н. Пути рационального и экономного использование оросительной воды /Биологические и агротехнические основы орошаемого земледелия.-М.: Наука, 1983.-С. 155-161.

13. Багров М.Н., Кружилин И.П. Совершенствование принципов и приемов оптимизации водного режима почвы при орошении //Проблемы орошаемого земледелия Поволжья. Вопросы развития агропромышленного комплекса. Изд-во Саратовского ун-та, 1990. - 148 с.

14. Багров М.Н., Жаринов Е.И. Способ рационализации поливного режима //ГиМ. 1986. - № 4. - С. 49 - 51.

15. Баженов Н.К. Засоленные почвы Киргизии и пути их мелиорации. -Фрунзе: Кыргызстан, 1973.-148 с. 8.

16. Бальбеков P.A., Бородычев В.В. Салдаев А.М., Деменьтьев A.B., Кузнецов Ю.В. Новая система капельного орошения //МиВХ. 2003. - № 4.-С.6-9.

17. Безднина С.Я. Экология мелиорации и водного хозяйства //МиВХ, 2001. -№ 2. С. 30.

18. Большаков М.Н., Григоренко П.Г. Перспективы использования подземных вод Чуйской впадины: Тр. Института водного хозяйства и энергетики. АНКирг. ССР, вып. 3 (4), 1956, С. 3-33.

19. Бородычев В.В. Аэрозольное орошение сельскохозяйственных культур. М.: Росагропромиздат, 1989. - 72 с.

20. Будаговский А.И. Испарение почвенной влаги. М.: Наука, 1964- 242 с.

21. Будаговский А.И. Основы методики расчета оросительных норм и режимов орошения //Водные ресурсы. 1989. - № 1. - С. 38 - 48.

22. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. JL: Гидромете издат, 1965.-252 с.

23. Бушков В. Проблема обеспечения водой государств центрально-азиатского региона одна из важнейших и актуальных проблем современности //Водные проблемы Центрально-азиатского региона. - Центральная Азия. - 2000. - № 1 (13).

24. Ванеян С.С. Эффективность полива овощных культур дождеванием малыми нормами // МиВХ, 2001. № 2. - С. 10-12.25