Рационализация режима орошения картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики

Шаршеев, Эрмек Сабырович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Рационализация режима орошения картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Рационализация режима орошения картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики"

оьи

На правах рукописи

ШАРШЕЕВ ЭРМЕК САБЫРОВИЧ

РАЦИОНАЛИЗАЦИЯРЕЖИМА ОРОШЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ В ПРЕДГОРНОЙ ЧАСТИ КОТЛОВИНЫ ОЗЕРА ИССЫК-КУЛЬ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 8 ЯНВ 2010

Москва-2010

003490488

Работа выполнена на кафедре мелиорации, рекультивации и охраны земель ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообу-стройства».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Шабанов Виталий Владимирович Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГОУ ВПО МГУП)

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор технических

наук, профессор Маслов Борис Степанович (Российская академия сельскохозяйственных наук)

кандидат технических наук, доцент Евграфов Алексей Владимирович. Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева

Ведущая организация: Государственное предприятие «Ирригация»

Министерства природных ресурсов Кыргызской Республики.

Защита состоится « 19 ъыМдОфУ 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.045.01 ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19 (1 учебный корпус, аудитория. 201). Тел./факс: 8(495) 976-10-46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства».

Автореферат диссертации размещен «/<?» декабря 2009 года на официальном сайте ФГОУ ВПО МГУП по адресу: http://www.msuee.ni/html/19_l.htrnl

Автореферат разослан » о)С/СО(-С) 1)$ 2009 г.

Учёный секретарь

Диссертационного совет Сурикова Т.И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Природные условия республики Кыргызстан характеризуются засушливым климатом и низким плодородием почв. Производство картофеля в структуре посевных площадей технических культур во всех категориях хозяйств Кыргызстана необходимо не только для обеспечения местного населения полноценным продуктом питания, но и для продажи в другие страны. Основное товарное производство картофеля осуществляется на орошаемых землях. По ряду причин актуальным становится экономное расходование оросительной воды. Применение научно обоснованных оросительных норм позволяет повысить не только урожай, но и рентабельность производства.

Таким образом, для условий предгорной (юго-восточной) части котловины озера Иссык-Куль при нынешней технике орошения (поверхностный полив) чрезвычайно остро стоит проблема повышения эффективности использования орошаемых земель, которая включает экономию водных ресурсов и сохранение плодородия.

Это делает актуальным разработку методики эколого-экономического обоснования, которое должно включать оптимальное распределение поливных норм во время вегетации с учетом фаз развития сельскохозяйственных культур и учитывать особенности формирования разумных урожаев в данной почвенно-климатической зоне при различных параметрах водного и пищевого режимов почвы. Реализация технологии оптимального (рационального) распределения поливных норм во времени, позволит более эффективно использовать поливную воду, минимизируя затраты на производство единицы продукции и сохраняя плодородие.

В связи с этим продолжение и развитие исследований в этом направлении является весьма актуальным.

Цель работы - разработать рациональные режимы орошения картофеля для эффективного использования водных и земельных ресурсов на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль.

Задачи работы:

• выбор и оценка системы математических моделей для рационализации режима орошения;

• статистический анализ входных параметров моделей;

• проверка моделей на полевых материалах опытно- производственного участка в Джеты - Огузском районе (село Джеты - Огуз, крестьянское хозяйство Узун-Калпак);

• экспериментальные исследования режимов орошения картофеля.

• уточнение параметров моделей рационализации режима орошения картофеля на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль;

• оптимизация режима поливов с учетом баланса гумуса;

• оценка эффективности использования водных ресурсов.

Для решения поставленных задач автором проведены теоретические исследования проблемы, спланирован и реализован двухлетний комплекс полевых исследований режимов орошения на производственном участке. Участок расположен на предгорной (юго-восточной) части котловины озера Иссык-Куль, Джеты-Огузского района, село Джеты-Огуз, крестьянское хозяйство «Узун-Калпак».

Проведен всесторонний анализ полученных результатов и сделаны обобщения, необходимые для их последующего использования в производстве. Материалы использовались при написании научно-технического отчета на тему «Эколого-экономическая оценка эффективности мелиорации земель сельскохозяйственного назначения» которая выполнялась научно-исследовательской частью МГУП по заказу МСХ РФ.

Объекты исследования - орошаемые участки предгорной части котловины озера Иссык-Куль.

Предмет исследования - проверка применимости моделей оптимизации режима орошения и оптимального распределения поливных норм с учетом фаз развития картофеля в данном регионе.

Методология исследований. Теоретические и полевые исследования проводились с применением стандартных и специально разработанных методик, а достоверность полученных результатов оценивалась путем сравнения теоретических зависимостей с результатами полевых исследований.

Научная новизна работы:

• обоснован выбор системы математических моделей и уточнены их параметры;

• проведена стыковка двух вычислительных систем: моделей влаго-обмена и моделей оптимального распределения водных ресурсов при орошении, выявлено влияние изменения параметров моделей на результаты моделирования;

• при подготовке данных для математического моделирования предложено использовать детальные статистические методы, в том числе аппарата матриц переходных вероятностей для анализа метеорологических процессов. Такой подход дает возможность получить новое знание о природных процессах и позволяет избежать неправильной интерпретации данных;

• выявлены факторы, определяющие оптимальный водный режим картофеля: параметры моделей, оросительные нормы, их внутри вегетационное распределение, предполивные влажности.

На защиту выносятся:

• закономерности изменения параметров среды в течение года и процедура выбора периодов с нормальным законом распределения вероятностей;

• подобранные параметры для моделей рационализации режима орошения;

• результаты моделирования процессов влагообмена;

• результаты моделирования процессов оптимального водораспреде-ления оросительной нормы по декадам вегетации;

• результаты полевых исследований и их сопоставление с теорией^

• оптимальные значения предполивной влажности для картофеля.

Практическое значение и реализация работы:

• полученные результаты исследований позволяют принимать научно-обоснованные решения при оценке рациональности и продуктивности орошения;

• получать устойчивые урожаи на орошаемых землях при экономии ресурсов поливных вод;

• экономить оросительную воду фермерами Иссык-Кульской области-

• получить инструмент, позволяющий рационально планировать водо-распределение от головного распределительного узла.

Достоверность результатов заключается в следующем:

• автором проанализированы и использованы в расчетах детальные данные по основным параметрам внешней среды;

• уточнены параметры моделей;

• результаты исследований прошли практическую проверку в хозяйстве Узун-Калпак, село Джеты-Огуз, Джеты-Огузского района, теоретические исследования подтверждаются экспериментальными данными.

Апробация результатов исследований и публикации. Основные методические положения и полученные результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в г. Москве (МГУП-2006, 2007,2008,2009гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликованы ■// печатных работ в том числе одна работа в издании, рекомендованным ВАК РФ: «Мелиорация и водное хозяйство» и 4 работы депонированы ВИНИТИ.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов и приложений, списка литературных источников из 110 наименований. Общий объём диссертации составляет 120 страниц компьютерного текста, 34. рисунка, 24 таблицы, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общий обзор современных проблем и разногласий в водно-энергетическом комплексе Центрального Азиатского региона, возникающих между странами, находящими выше по течению (Кыргызстан) со странами находящимися ниже по течению (Узбекистан и др.). Обосновывается актуальность экономного использования водных и земельных ресурсов путем оптимизации режима орошения и показывается, что это может привести к экологической стабильности орошаемых земель республики.

В первой главе рассматриваются физико-географические характеристики республики. Более % территории занимают горные массивы с высотными отметками от 1500 до 3500 м, а некоторые вершины поднимается выше 6000-

7000 м над уровнем моря. Самая высокая вершина Тянь-Шаня - Пик Победы, имеет отметку 7439 м над уровнем моря

Рельеф территории республики сложный, и в общих чертах представляет собой систему расчлененных хребтов, простирающихся в широтном направлении с востока на запад, между которыми расположены межгорные впадины, различные по размерам и высоте.

Амплитуда высот колеблется от 1700 м до 6500 м, что обуславливает высотную зональность всех природных ландшафтов от полупустынь и сухих степей до арктических тундр, «вечных» снегов и ледников.

Иссык-Кульская впадина также отличается своеобразием рельефа, климата, и гидрографическими условиями. Располагаясь на севере-востоке республики, она занимает крупную межгорную депрессию, вытянутую с востока на запад в длину более чем на 250 км и в ширину до 90 км. Центральная часть впадины занята незамерзающим озером площадью водной поверхности 6238 км2, при общей площади бассейна 21890 км2; глубина оз. Иссык-Куль 668 м.

С севера впадина ограничена хребтом Кунгей Ала-Тоо с наибольшей высотой в средней части 4771 м; с юга - хребтом Терскей Ала-Тоо. Иссык-Кульской котловине присущ мягкий теплый климат, сочетающий элементы приморского, горного и степного воздуха. Циркуляция воздушных масс создает своеобразный режим температуры и увлажнения западной и восточной частей котловины. Пустынное западное побережье Иссык-Куля - одно из засушливых мест в Кыргызстане. Средняя годовая сумма осадков здесь составляет 119 мм, увеличиваясь до 400-550 мм на востоке. Северная и восточная части котловины могут быть охарактеризованы, как полувлажные и влажные, здесь развито земледелие, в том числе картофелеводство. Южное побережье и предгорная восточная равнина засушливые, но на высоте 2550-2750 м средняя годовая сумма осадков может доходить до 600-800 мм.

Зима на западном побережье (до высоты 1700 м) очень мягкая. Сумма отрицательных температур за холодный период не превышает -20°С. Климат восточного Прииссыккулья сильно отличается от западного. Средняя годовая температура составляет 5-6°С, январская около -7°С, а июльская +17...+18 °С. С октября по апрель господствует восточный ветер «санташ». Летом хорошо выражена бризовая циркуляция воздуха.

Абсолютный минимум температуры воздуха -23 -28°С при средних значениях абсолютных минимумов - 11 -15°С. Зимний период продолжается здесь около 100 дней. В средней части котловины зимний период длится 120135 суток, а на высоте 2550м - 200 суток. Здесь высота снежного покрова достигает 60-80 см.

Своеобразному распределению осадков соответствует развитие речной сети котловины, где насчитывается 118 рек и ручьев. В бедной осадками западной части бассейна речная сеть развито слабо. В средней и восточной, где количество осадков больше, гидрографическая сеть более густая и реки многоводны [Чупахин В.М. Алма-Ата 1964].

Основой экспериментальных и теоретических исследований послужили работы Аверьянова С.Ф., Айдарова И.П., Бездниной С.Я., Вериго С.А., Гулиновой Н.В., Голованова А.И., Губера К. В.; Добрачева Ю.П., Дубенка Н. Н., Касьянова А.Е., Кирейчевой JI.B., Костякова А.Н., Константинова А.Р., Краснощекова В.Н., Маслова Б.С., Нгуен Динь Айя, Ольгаренко Г. В. Разумовой JI.A. Рекса Л.М., Селянинова Г.Т., Шабанова В.В., Харченко С.И. и других ученых в области мелиорации сельскохозяйственных земель, растениеводства, климатологии, гидрогеологии, земледелия и почвоведения.

Характеристика экспериментального участка. Массив орошения расположен в Иссык-Кульской области Джеты-Огузском районе, селе Джеты-Огуз. Это зона полупустыни и эфемерных степей на суглинистых и супесчаных почвах. Общей чертой этого района, являются континентальность и засушливость.

Климатические характеристики: среднегодовая температура воздуха +6,3°С; средняя температура в летнее время года +16,4 °С; среднемесячная температура в жаркое время года (июль) +17,3°С; продолжительность безморозного периода 254 суток; среднемноголетнее количество осадков 375 -400 мм.; испаряемость - 1110-1200 мм; среднегодовая скорость ветра 2,5 м/сек; направление ветра преимущественно западное.

Результаты расчетов продолжительности периодов при переходе температуры воздуха через границы разных уровней температур - t„>0 °С; /„>5 °С; is>10 °С и суммы температур показаны в табл. 1.

Таблица 1

Периоды с температурой выше Продолжительность периода (сутки) Начало Конец Сумма положительных среднесуточных температур воздуха за периоды в °С.

0 "С 254 12.03 21.11 2794

5°С 178 21.04 15.10 2539

10°С 144 16.05 6.10 2257

Гидрологические и гидрогеологические условия обусловлены питанием поверхностных и подземных вод за счет выпадения атмосферных осадков, таяния ледников и снегов, а также за счет потерь из ирригационной сети.

Базисом для разгрузки грунтовых вод служит оз. Иссык-Куль и побережье. Экспериментальный участок находится на расстоянии 18 км от озера. Разница отметок поверхности участка и озера составляет 32 м. Грунтовые воды на экспериментальном участке залегают на глубине более 10 м.

Почвенный покров массива представлен преимущественно суглинистыми и супесчаными почвами и частично светлыми сероземами. Различия обуславливается в основном скелетностью, каменистостью и мощностью мелькоземистого слоя.

В межгорной впадине Центрального Тянь-Шаня, где расположен экспериментальный участок, распространены горно-равнинные светло-каштановые почвы. Они формируются на хрящеватых суглинках под сухостепной растительностью. Материнскими породами служат пролювиалыю-делюпиальныс отложения, представленные хрящеватыми суглинками, реже супесями и лессовидными суглинками, подстилаемыми галечниками. Агрогидрологические свойства почвы экспериментального участка показаны в табл. 2. (Данные метеостанции г. КАРАКОЛ).

Таблица 2

Тип кочны Показатель Глубина слоя

0...20 20..40 40... 60 60... 80 80...100

Горно- долиннаи, светло каштановая, Тижслосугли- пистая Плотность г/см3 1,4 1,25 1,2 1,2 камни

Влажность завядания, обемпая 0,062 0,064 0,062 0,061 камни

Капиллярная влагоемкость, объмная 0,235 0,24 0,25 0,25 камни

Полная плагобмкоегь, объмная 0,34 0,435 0,48 0,445 камни

Спстло-каштаноная, средпесуглшш-стая на хрящеватых суглинках Плотность г/см1 1,25 1,25 1,25 1,25 камни

Влажность завядания объЬшая 0,054 0,053 0,053 0,055 камни

Капиллярная влаюСмкосгь, обмшая 0,375 0,37 0,375 0,375 камни

Полная влагоемкость, объемная 0,42 0,42 0,435 0,45 камни

В главе также рассмотрены некоторые агрометеорологические условия, которые определяют возможности возделывания картофеля в этом районе.

В восточном Прииссыккулье безморозный период продолжается 254 суток. Заморозки наступают в сентябре и кончаются в мае. Вегетационный период продолжается 152 суток. Постоянный снежный покров мощностью 2030 см держится около 140 суток. Относительная влажность воздуха 60-65% Максимум осадков повсеместно приходится на лето, минимум - на зиму. В котловине много солнечных дней. [Агрометеорологический справочник 1986]. Основным показателем, который делает этот район очень благоприятным для возделывания картофеля, являются температуры вегетационного периода, которые стабильны и находятся в диапазоне 16-18 °С, что оптимально для роста и развития картофеля. Более подробный анализ условий внешней среды приведен в главе 3.

В главе 2 рассмотрены математические модели, основанные на теоретических разработках профессоров МГУП - Голованова Л.И., Краснощекова В.Н. и Шабанова В.В. и цитируется с их любезного согласия.

При расчете рационального (оптимального) режима орошения использовались следующие системы моделей:

1. Модель, отражающая требования растений к условиям внешней среды в частности, к водному режиму почв ^(и-,; т) или модель продуктивности.

2. Модель формирования водного режима почв на богаре и при орошении ЦГ(т).

3. Модель оптимизации распределения воды но декадам вегетации (максимизирует продуктивность при заданном объеме воды) Я(М).

4. Модель вымыва гумуса при различных уровнях инфильтрации (сбросах) С(£).

5. Модели экономического обоснования шах(С); гшп(СД') В табл.3 приведены входные и выходные параметры.

Таблица 3

Модель Входные параметры Выходные параметры

1 • S,(w¡; т) Wj0pt, У„ Umax S;U;

2. W(t) Ri; t;; ф; kw; W¡; g

3. S(M) W0M; у; Мшх mi (M=const)

4. G(g) Go ¿G

5. шах(С); min(CS) C(U); C(M); C(G) (CSagr); (CSm) qua* или CSm¡„

Где, Sj - относительная продуктивность в i-io декаду; W| - влагозапасы в почве в i-ю декаду; т - время; Wiopt - оптимальные влагозапасы в i-ю декаду;

- коэффициент саморегулирования растения; Umax - максимальный урожай; S

- относительная продуктивность за вегетацию; U - урожай; W(t) - изменение влагозапасов во времени; R; атмосферные осадки в i-й момент времени; t; -температура; <р - относительная влажность воздуха; kw - коэффициент влагопроводности1 ; W; - влагозапасы в i-ю декаду вегетации; g - инфильтрация; S(M) - зависимость продуктивности от оросительной нормы (М); Wopt -средние за вегетацию оптимальные влагозапасы; у - средний за вегетацию коэффициент саморегулирования растения; Мшах - оросительная норма нри максимальном урожае; m,(M=const) - процедура распределение по декадам заданной оросительной нормы; G(g) - зависимость вымыва гумуса от инфильтрацци; Go - начальное содержание гумуса; J.G ~ уменьшение количества гумуса за счет вымыва; тах(С) - процедура максимизации чистого

1 Кроме этого, для расчета водного режима почвы необходимы еще следующие параметры: пористость, ММВ, МГ, ВЗ, Нк, Кф (с учетом трещиноватости)

дохода; ггнп(С5) - процедура минимизации издержек; С(и) - стоимость единицы продукции; С(М) - стоимость м3 поливной воды; С(О) - затраты на восполнение 1 т. гумуса; СБлоя - удельные сельскохозяйственные издержки; СБм - удельные мелиоративные издержки; Стк - максимальный чистый доход; СБтш - минимальные издержки;

Взаимодействие между отдельными группами моделей графически можно показать в виде следующей схемы (рис. 1).

рь Уь и„,

1 г

1 :х)

Рис. 1. Блок - схема взаимодействия моделей

В главе 3 анализируются результаты статистической обработки метеорологических данных, которые являются входными величинами при математическом моделировании. В результате обработки данных выявлены статистические параметры распределения вероятности появления определенных значений метеорологических величин в каждую декаду вегетации и установлена необходимая продолжительность наблюдений.

Предлагаемая методика дает возможность оценить вид кривой распределения и выявить генетически однородные части случайного процесса. Кроме того, рассмотрены процессы анализа и подготовки метеорологических величин: атмосферные осадки, температура, и влажность воздуха, (Метеостанция Каракол Ак-Суйского района Иссык-Кульской области Республики Кыргызстан).

Для определения продуктивности растения необходима влажность почвы, она измеряется далеко не на всех метеостанциях, но ее можно найти путем моделирования. Для большинства моделей нужны исходные данные в виде осадков, температур и влажности воздуха. Эти величины являются случайными во времени, поэтому необходимо установить вид законов распределения и их числовые характеристики.

Использованы методы обработки результатов наблюдений, приведены в работах [Гулинова,1974, Голованов, Сорокин, 2008 и др.].

Для представления об изменении во времени основных параметров законов распределения метеорологических величин приведены результаты статистической обработки данных (рис.2 - 6).

26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 Е 12.0 - 10.0 г 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0

•

• •

• # •

• • *

•

е ■ !

•

1 11 III 1 II III 1 II III 1 II III 1 II III 1 II III 1 11 III I и ш 1 11 III 1 II 111 1 II III 1 II mi

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь |

Рис. 2. Изменение средней многолетней величины атмосферных осадков

(мм) по декадам года Для развития растений важно не только абсолютная величина осадков, но и их стабильность (повторяемость) из года в год. Можно предположить, что чем стабильнее осадки, тем больше видовое разнообразие. Мерой разнообразия (стабильности) случайного процесса служит величина среднего квадратического отклонения (рис.3).

Иногда, в расчетах эту величину принимают постоянной во времени. Изменение величины среднего квадратического отклонения атмосферных осадков по декадам года также имеет куполообразный вид с максимумом, приходящимся на 12-25 декады. В календарном отношении это конец апрель-середина сентября. Таким образом, можно сделать вывод, что наибольшее количество осадков приходится на самый важный, вегетационный период. Декадные величины осадков невысоки - 15-20 мм, однако за 13 декад это составляет 195-260 мм (1950-2600 м3/га).

20.0 г150 5 10.0 5.0 0.0 •

• • • • •

• • • • 9 •

• • Я * * • • •

I Я и наа III ?ь I ф| II •Р III ль I II Лл III т 1 А II пре III ль I II Ма III 1 II :юи ш ь 1 II юл III ь 1 А II • ГУ III ст I Се II нтя III 5рь I 0 II сгяб III Р» 1 Н II □ лб III Рь 1 д II каб III Р'

Рис. 3. Среднеквадратическое отклонение атмосферных осадков В целях уточнения анализа процессов варьирования осадков, можно проанализировать изменение во времени коэффициента вариации - Су (Рис. 4).

Рис. 4. Изменение величины коэффициента вариации атмосферных осадков

по декадам года

Наименьшие коэффициенты вариации наблюдаются в период с 13 по 25 декады. Это означает, что в это время не только увеличиваются осадки, но и уменьшается их изменчивость. В целом, экосистемы, в этот период находятся в более благоприятном (стабильном) состоянии. Для сельскохозяйственных культур интродуцированных в этот район (например, картофеля) для нормального роста и развития осадков может и не хватать, но урожаи даже без орошения будут достаточно стабильны. При орошении, можно ожидать стабильность величин требуемых водных ресурсов, что облегчает планирование заказов на воду для фермеров.

Коэффициенты асимметрии, рассмотренных данных во все декады положительны (рис.5).

Минимальные значения коэффициента асимметрии приходятся на период с 15 по 20 декады.

• • • •

• • » • • • • « • — _ _____ •

• • • V • • • • •

1 Я II нва III рь I Ф< II ар III ль 1 II 4ар III г 1 А II прс III ль I II Ма III I и п юн III ь I И ю: III ь I А II ■гу III ст I Се II тя III Зрь 1 0 11 СГЯ1 III рь I н II зяб III рь I Де II каб III рь

3.5 3.0 2.5

в •

в в

1.5 1.0 0.5 0.0 4 • • • • • •

4 • • • • • •

в • 1 а • • •

• •

I я и ква III РЬ I Ф( II яр П1 ШЬ 1 II III <т 1 И пре III ль I II III 1 II Ю! III ц> 1 1 II 1ЮЛ Ш ь 1 А II вгу Ш сг I Со II ГГЯ III )рь 1 Ох II т»; ш рь I Н и зяб 111 рь 1 д II жа£ 111 рь

Рис.5. Изменение коэффициента асимметрии по декадам года Таким образом, использование в этом периоде аппарата нормального закона распределения более правомерно, чем в другие периоды. Положительность коэффициента асимметрии, показывает, что максимум частоты находится в левой части распределения, а правая часть обладает длинным хвостом. Это должно учитываться в случае, если процесс выпадения осадков характеризуется только средними величинами.

Коэффициент эксцесса характеризует островершинность закона распределения (рис.6).

12.0

•

8.0

•

* *

2.0 4 • • • • • * в а • • V

0.0 -2.0 • Л • • • л. * * • • • • •

1 Я II 4Ва Л1 ь I Фс II вра Ш ль 1 II 4ар III I А II тре 111 ь 1 II Май III 1 II юн III I II юл III ь 1 А II ЙП' 111 г 1 Сс II чтл 111 I о И гтм! III P^ [ Н II зяб III 1 Дс И «а 5 111 Р1

Рис.|6. Изменение коэффициента эксцесса по декадам года На рисунке 6 видно, что в вегетационный период года (15-20 декады) коэффициент эксцесса приближается к нулевым величинам. Это дает возможность считать закон распределения осадков в этот период приближающимся к нормальному закону распределения, т.к. коэффициент эксцесса нормального распределения равен нулю. Он положителен, если пик распределе'ВДЯ'около математического ожидания острый, и отрицателен, если пик гладкий. Эксцессы распределения в разные декады могут быть положительны (28 случаев) и отрицательны (8 случаев). Во время вегетационного периода (апрель-сентябрь) пик дифференциального распределения выполаживается, однако абсолютные величины не очень велики.

Аналогичные расчеты в диссертации были выполнены и для других входящих в модели величин - температур воздуха и осадкам. Анализ величин

параметров кривых распределения этих величин, показал, что они еще более приближаются к нормальному закону.

Для оценки возможности стохастического прогнозирования условий внешней среды были рассмотрены структуры матриц переходных вероятностей.

Матрицы среднедекадных температуры и влажностей воздуха почти диагональны. Это дает возможность предположить сохранение значений предыдущей декады в последующей. Матрицы осадков имеют треугольную форму, причем основной массив значений располагается в левом нижнем углу, т.е. независимо какие осадки были в предыдущую декаду в последующей (с большой вероятностью) они уменьшаются.

Для оценки достаточности длины ряда наблюдений за метеорологическими параметрами был использован метод скользящей средней. Скользящее среднее используется для расчета значений в прогнозируемом периоде на основе среднего значения переменной для указанного числа предшествующих периодов. В отличие от простого среднего для всей выборки оно содержит сведения о тенденциях изменения данных.

Для атмосферных осадков временем стабилизации скользящего среднего будем считать число лет, за которые средняя величина будет находиться в пределах диапазона ±1 мм. Время стабилизации меняется по месяцам, (рис.7), поэтому продолжительность наблюдений должна быть выбрана по максимальному значению времени стабилизации. В рассматриваемом случае не менее 25 лет.

Рис. 7. Изменение времени стабилизации скользящей средней осадков по месяцам года

Аналогичные расчеты были сделаны и для других метеорологических величин. Для температур и для влажности воздуха достаточная продолжительность не превосходит 25 лет. В работе использовались 30-летнии ряды наблюдений, что дает возможность, надеется на достаточную точность расчетов.

В главе 4 рассматривается водный режим опытного участка, полученный многочисленными расчетами по модели 1¥(т) «Полив», разработанной

А.И. Головановым. Целью проведения этих расчетов было получение влагозапасов в почве и влагообмена зоны аэрации с более глубокими слоями. Критерием адекватности моделей служила итоговая зависимость - изменение продуктивности от оросительной нормы и ее совпадение с экспериментальными данными.

Многочисленные расчеты показали, что существенное влияние на совпадение экспериментальных и теоретических точек, оказывают такие параметры модели влагообмена, как показатель степени в уравнении влагопроводности2- п. Обычно величина его не связывается с региональной водопроницаемостью и принимается постоянной от 3,5 (Аверьянов C.B.) до 5 (Голованов А.И.). Такие величины п не приводили к достаточно точному совпадению экспериментальных и теоретических данных, поэтому в диссертации были выполнены численные эксперименты, в которых п принималось от 5 до 27. Было найдено, что показатель степени в формуле влагопроводности, который лучше описывает динамику изменения влагозапасов во времени, равен 10. Изменяя этот показатель, можно настроить модель на получение адекватного изменения продуктивных влагозапасов в разных климатических районах.3

На рисунке 8 показан один из результатов расчетов при поиске п в модели влагообмена - изменение продуктивности при изменении п.

Рис. 8. Зависимость относительной продуктивности 5 от показателя степени влагопроводности п. (Вариант без орошения)

Как видно из рисунка стабилизация продуктивности происходит при «=10. Вместе с тем, при л=10 наблюдается наилучшее совпадении экспериментальных и теоретических точек в зависимости: продуктивность - оросительная норма.

Аналогичные расчеты были сделаны и для варианта с орошением, а также было—рассмотрено изменение оросительной нормы от степени влагопроводности. При показателях степени от 7 до 10 оросительная норма меняется незначительно. При показателе степени 10 расчеты влажности,

0.60

0.30 ------

О S 10 15 20 25 30

Показатель степени влагопроводности (л).

3 Эти исследования проводились при постоянных консультациях автора вычислительной системы «Полив» проф. А.И. Голованова.

выполненные по методики Голованова А.И. (динамический баланс) и Разумовой Л.А.(статический баланс) достаточно близко сходятся.

Вместе с тем, при показателе степени 10 наблюдается наилучшее совпадение теоретической и экспериментальной кривых зависимости продуктивности от оросительной нормы.

В этой же главе было показано влияние переменности по фазам параметров модели продуктивности на результаты расчета. Использование средневегетационных параметров может определенным образом снизить точность прогноза продуктивности.

Специально было исследовано влияние предполивной влажности на результаты расчетов. Зависимость продуктивности Я от предполивной

Рис.9. Зависимость продуктивности (Б) от предполивной влажности

На рисунке видно, что чем шире диапазон регулирования, тем меньше продуктивность.

Аналогичные расчеты были сделаны для оценки влияния предполивной влажности на оросительную норму (рис 10) и величину влагообмена (рис .11).

Оросительные нормы имеют тенденцию к росту при увеличении предполивной влажности, а, следовательно, растут и влагообмены.

Предполивная влажность в долях от НВ.

Рис. 10. Зависимость оросительной нормы (М) от предполивной влажности в

долях от НВ.

О 0.2 0.4 0.6 0.8

Предполивная влажности почвы в долях от НВ.

Рис. 11. Зависимость водообмена (в) от предполивной влажности

В связи с тем, что основным выходным параметром для оптимизации режима орошения, кроме влагообмена, является влажность почвы при орошении и на богаре, в работе были проанализированы матрицы переходных вероятностей влажности.

Основные выводы следующие: результаты моделирования в условиях орошения и без него логично объединяются в одну матрицу (матрицы не распадаются на самостоятельные), что свидетельствует о правильности описания физических процессов влагообмена. Элементы матрицы в диапазоне низких влажностей (до 0,2 ПВ) расположены по диагонали, т.е. влажность в последующую декаду остается такой же, как и в предыдущую. В диапазоне высоких влажностей диагональность нарушается, т.к. увеличивается интенсивность влагообмена и влажность в последующую декаду становиться меньше на одну (20 мм) градацию. Матрица влагозапасов при орошении почти диагональна на всем диапазоне влагозапасов, т.к. они искусственно пополняются.

В пятой главе рассматривается оптимизация режима орошения (уменьшение оросительных норм) путем оптимального распределения поливных норм во время вегетационного периода. В этом случае оптимизация режима орошения приводит не только к существенному сокращению оросительных норм, но и дает возможность создать положительный баланс гумуса в почвенном слое.

В качестве критерия оптимизации водоподачи обычно берется максимум продуктивности при заданных объемах воды. Вместе с тем в качестве критерия оптимизации можно выбрать и минимум затрат воды на единицу продукции или минимум сбросов оросительной воды в грунтовые воды.

Уравнение связи между относительным урожаем (продуктивностью сельскохозяйственной культуры - 5) и оросительной нормой нетто (М) можно представить в следующем виде [Шабанов, 1981]:

(со'ор! - СО„)

- + соа

СО Ор1

1 IV • Ч М 1

1-К> ор, — соа) — + ю0]

М.

1-й/

ор1

г (I-

где ® ор( — эффективная оптимальная влажность за период вегетации; у

— эффективный коэффициент саморегулирования растения. * *

Величины соор, и у получаются при осреднении требований растений

к условиям внешней среды за вегетационный период.

Зависимость (1) получается путем объединения зависимости продуктивности от влажности почвы - Б(ю) в /-ую декаду вегетации, которая может быть записана в виде (2):

/ \ J® / \ Г (1 - <0 ор, )

5 )г, =

СО

со

1 - со 1 - со

(2)

^ opt J v opt

и зависимости между водоподачей и влажностью почвы, которая может быть записана (3):

а = —--О ор, ~ ® о ) + ® о (3)

opt

где, со - текущая влажность почвы; raopt - оптимальная для растения влажность почвы в определенную фазу вегетации; S - относительная продуктивность, равная отношению текущего и максимального урожаев U/Umax; Mopt - оросительная норма при относительной продуктивности S=l; ю0 - параметр стабилизации влажности при отсутствии внешних воздействий (обычно 0.1 ПВ).

Влажность почвы выражалась в виде продуктивных влагозапасов в расчетном слое, в метровом. Единицы измерений могут быть как абсолютные (мм), так и относительные - в долях от полной продуктивной влагоемкости, т.е. влажности без «влажности завядания».

Исходные влажности для расчетов могут быть получены из данных агрометеорологических наблюдений или путем моделирования. Наиболее распространенными, в настоящее время, являются динамические модели влагообмена (Голованов А.И, и др. 2008) и статические балансовые модели, используемые для прогноза влагозапасов почвы.

Задача оптимизации была сформулирована так: для каждого фиксированного объема воды, оросительной нормы, распределить декадные водоподачи таким образом, чтобы максимизировать суммарную относительную продуктивность. Задача решалась методом динамического программирования и в программе была записана следующим образом:

Найти шах5'2.(М),при^»г/ = М и М'(М{М"

где mi - поливные нормы в i -ую декаду, М' и М" минимально и максимально экологически допустимые оросительные нормы.

Эту задачу при определенных условиях можно свести к задаче динамического программирования, рекуррентное соотношение которой запишется так:

(М0) = шах{^(М0-ш,.) + 5((/п()}

при условии ^¡Г т1 = М0 и т^ < ттах. Задавая различные Мо, можно

построить зависимость о£

Результаты расчета получались на интерактивном экране, где можно было менять оросительную норму и получать оптимальное распределения декадных водоподач. В зависимости от выбора величины шага поливной нормы, как характеристики техники полива, распределение получаются в виде (рис. 12)._

OPTIMALNI VARIANT1

Р2

Количество д«н*д расчета 10

W0 л

Ми ним. приращение продуктивности. .01 Шаг мжмеиеиил поливной нормы 20

Коэффициент А 3

Коэффициент В 0.11

Начальный влагоаапас 2ЭВ

Полная «лагоемкость 430

Наименьшая влагоемко сть ***

Наяаание варианта Оптимизация 1

Параметры кривой S (M) лодеиеддо*

Коэффициент Оптимальная вес

саморвгулир. влажность декады

1. 3.2 .4 .04

2. 3.2 .4 .04

3. 3.2 .5 .04

4. 5.8 .64 .04

5. 5.8 .64 .04

6. 5.6 .67 .16

7. 6 .56 .16

8. 6 .58 .18

9. 6 .58 .18

10. 6 .4 .18

Параметры расчетной кривой Wopt-0.33 Mopt-220 Gamma «1.41 Wo-0.10

во

■I

■Il

3 4 5

ESC - КОНЕЦ ДИ- ПОМОЩЬ | FS ■ Печать Д F6/F7 - Сохранение Д F в - ДАННЫЕ |

Рис. 12. Интерфейс программы «Оптимизация режима орошения».

На рисунке 12 показано оптимальное распределения оросительной нормы М= 180 мм, поливная норма га=20лш, Параметры панелей F2 и F} могут быть изменены по желанию пользователя.

На панели F4 показана кривая S(M) с интерактивной возможностью выбора оросительной нормы, оптимальное распределение которой по декадам показано на 4-ой панели рис.12. Как видно из рисунка оросительная норма 1800 м3/га._ должна быть подана дифференцированными поливами. Время проведения4 поливов соответствует наиболее важным фазам развития картофеля, первый полив производится в 3 декаде в момент бутонизации с нормой /л=400 м3/га. Второй полив самый основной в момент цветения т=800 м3/га, третий полив в 5 декаде с нормой т=200 м3/га и 4 полив 400 м3/га в 6 декаде вегетационного периода (клубнеобразование).

При рассмотрении всех возможных оросительных норм (полив дождеванием -поливная норма т=300 м3/га, начальные параметры - ПВ-430мм; начальные

влагозапасы -235мм), можно получить оптимальное распределение любой оросительной нормы (с шагом 30мм типичные для дождевания) по декадам вегетации (табл.5).

Таблица 5

Оросительные нормы М3/га Декады в в,,

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10

0 0 0,44 0,44

300 30 0,54 0,55

600 30 0,66 0,64

900 30 0,76 0,72

1200 30 90 0,86 0,79

1500 30 90 30 0,94 0,84

1800 30 щш 30 30' .0,98 0,89

2100 30 90 30 30 30 0,9В 0,93

2400 30 90 30 30 30 30 0,95 0,96

2700 30 90 30 30 30 30 30 0,92 0,98

3000 30 90 30 30 30 30 60 0,89 1

3300 30 90 30 30 30 30 90 0,86 1

где, кривая, которая апроксимируется теоретическим уравнением Б(М)

Критерием правильности расчетов является совпадение теоретической кривой (относительная продуктивность - оросительная норма) с

экспериментальными данными, полученными на опытном участке. Приведем результаты сравнения расчетов теоретических и экспериментальных данных (рис.13).

«,1

3 ^ 1

к л {? 0.9-

О) £ и 0.8- к

о & 0.7

>ч

У о-в-

и & 0.5

0.4

Л»:

4.....< > 1 в

А •

А ^ » -

• В .13.111 авансы

............! ►

100 300 500 700 900 1100 1300 15(111 1700 1900 2100 2300 25(10 М, (м3/га)

Рис. 13. Зависимость продуктивности от оросительной нормы (М)

Шаг изменения поливной нормы 300 м3/га по программе оптимизация режима орошения [В.В, Шабанов].

Разница между экспериментальными и теоретическими точками составляет от 2% до 8%.

Зависимость, показанная на рис.13 интересна еще тем, что по пей можно определить изменение продуктивности при сокращении оросительной нормы. Так, например, сокращение оросительной кормы от 1800 м3/га (Л'-0,98) до 1300 м3/га, даст незначительную потерю продуктивности (на 0,1), Сокращение продуктивности на 20% (5^=0,8) даст возможность уменьшить оросительиуго норму до 950 м3/га. Экономия водных ресурсов почти в два раза при незначительных потерях урожая.

Сокращение оросительной нормы приводит не только к экономии водных ресурсов, но и к охранению плодородия. На основании данных водообмена, полученных в 4 главе, можно рассчитать, вымыв и баланс гумуса. Более обобщенно, срабогку гумуса можно определить по укрупненным данным (Голованов А.И.,2008) рис.14.

М, (м /га)

Рис. 14. Сработка гумуса в зависимости от оптимальной оросительной

нормы (М)

На этом графике видно, что в диапазоне оросительных норм от 1000 до 2000 м3/га процесс орошения несущественно влияет на плодородие, поэтому больших экономических выгод ожидать нельзя. Однако сам принцип обязательного сохранения плодородия подсказывает, что это необходимо.

Экономическая эффективность рационального использования водных и земельных ресурсов зависит от стоимости воды, навоза, издержек и стоимости продукции. При определенном соотношении этих параметров, по-видимому, можно получить оптимальную точку на кривой эффективности. Однако в большинстве случаев удается только наблюдать тенденцию приближения к оптимуму. В этой ситуации можно говорить о рациональном режиме орошения.

Результаты расчетов показаны на рис. 15.

О 500 1000 1500 2000 2500 3000

М, (м3/га).

Рис. 15. Зависимость чистого дохода от оросительной нормы (М) Эта кривая подтверждает теоретические расчеты максимальный чистый доход достигается при оросительной норме 2000 мэ/га, что соответствует данным рассматриваемого экспериментального участка. При больших величинах М чистый доход падает. Вместе с тем, сокращение оросительной нормы с 2000 м3/га до 1000 м3/га (в 2 раза) снизит чистый доход только на^5гле р/га (около 17%).

Найти более выгодный вариант можно проанализировав, эффективность использования воды показаны, на рис. 16.

О 500 1000 1500 2000 2500 3000

М, (м3/га)

Рис. 16. Эффективность использования воды в зависимости от оросительной нормы (М) Максимальная эффективность использования воды, т.е. наибольшая прибыль на 1 м3, приходится на малые оросительные нормы, 500 до 1000 м3/га. Это естественно, т.к. в этом диапазоне набольшие приросты урожаев на 1 м3 поданной воды. Наибольший прирост эффективности наблюдается при диапазоне Л/=1500 -2000 м3/га, однако по абсолютным величинам эффективность использования воды здесь приближается к нулю.

Приведенные расчеты показывают, что при существующем соотношении стоимостей экономические критерии не дают однозначного критерия необходимости экономии воды.

Общие выводы

В рамках исследований проведена стыковка математических моделей различных авторов, позволившая создать единую вычислительную систему. Работоспособность этой системы моделей была опробована на примере достаточно сложного природного объекта и сложного вида антропогенной деятельности. Таким объектом был выбран район со сложными природными условиями - восточная часть Иссык-Кульской долины, а в качестве вида антропогенной деятельности - оптимальное распределение ограниченных водных ресурсов для орошения.

Полученные результаты исследований позволили получить некоторые новые знания и сделать ряд новых выводов.

1. Практически все входные величины, используемые при моделировании (осадки, температуры воздуха, влажности воздуха), могут быть описаны нормальным законом распределении вероятностей. Это существенно облегчает расчеты и повышает достоверность полученных результатов.

2. В результате специальных исследований была разработана методика оценки достаточной продолжительности наблюдений за основными входными величинами. Было установлено, что для всех параметров достаточно 30-и летнего ряда, а для температуры и влажности воздуха ряды наблюдений могут быть еще короче. Этот вывод актуален в связи с высокой стоимостью получения исходных данных.

3. Группы моделей, характеризующие взаимодействие биологических объектов с внешней средой, показали достаточную гибкость и могут быть использованы не только для сельскохозяйственных культур, но и для диких и декоративных растений, что важно при мелиорации земель различного назначения, например природоохранных.

4. Модели, описывающие влагообмен в системе атмосфера -растение - почва чувствительны к изменениям показателей влагопроводности. Исследования дали возможность наметить методику обоснованного выбора этих показателей.

5. Одной из основных выходных характеристик блока моделей характеризующих влагообмен являются влагозапасы в почве, которые однозначно связаны с продуктивностью биотического сообщества и, следовательно, являются основой для экономической оценки деятельности. Проведенные исследования показали, что многолетние влагозапасы в каждую декаду вегетации подчиняются нормальному закону распределения вероятностей. Это дает возможность использовать для их анализа математический аппарат, разработанный для такого класса случайных величин, что существенно сокращает необходимую длительность ряда при соблюдении достаточной точности. В результате исследований показана квазидиагональность матриц переходных вероятностей влагозапасов почвы (влажность в предыдущую декаду с большой вероятностью остается в том же

значении), что дает возможность построить процедуру прогноза влагозапасов, которую можно использовать для оперативного управления поливами.

6. Другой основной выходной характеристикой являются величины влагообмена между зоной аэрации и более глубокими слоями грунтов. Эта величина дает возможность характеризовать изменения плодородия (изменение количества гумуса) в процессе поливов и корректировать оросительные нормы для поддержания плодородия на высоком уровне.

7. В процессе исследований были получены новые или подтверждены ранее полученные закономерности, связывающие основные параметры процесса управления. Так, были получены следующие зависимости: зависимость продуктивности от оросительной нормы; зависимость водообмена от оросительной нормы; зависимость оросительной нормы от нижнего предела влажности почвы при орошении; зависимость продуктивности от нижнего предела влажности; зависимость продуктивности от водообмена и ряд других. Все это позволяет связать экологические показатели с экономическими и сделать процесс эколого-экономического обоснования научно обоснованным.

8. В результате исследований удалось настроить математическую модель, позволяющую не только проводить эколого-экономическую оценку мелиоративной деятельности, но и существенно экономить водные ресурсы при орошении. При правильном управлении сокращение оросительных норм в 1.5-2 раза приводит к снижению продуктивности не более чем на 15-20%.

9. В процессе многовариантного моделирования было установлено, что при существующих ценах на воду сельхозпроизводителю экономически не выгодно, рациональное использование ресурсов воды и земли.

10. Разработанная вычислительная система позволяет оценить влияние изменения климата (осадки и температуры) на основные выходные параметры (влажность почвы, продуктивность посева, интенсивность вымыва питательных веществ).

Список работ опубликованных по теме диссертации.

1.Шаршеев, Э.С. Проблемы и методы рекультивации нарушенных земель и восстановление водных объектов [Текст] / Шаршеев, Э.С//. Сборник научных трудов материалы международной научно-практической конференции «Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем» -М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2006 - Ч. I,- С. 328-332.

2.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С. Оптимизация режима орошения (на примере картофеля) [Текст] /В.В. Шабанов., Э.С.Шаршеев// Мелиорация и водное хозяйство.-М.: , 2009.-№3.-С. 26-28.

3.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С. Анализ изменения влажности воздуха в течение года (Юго-Восточная часть Иссык-Кульской котловины) [Текст] /В.В.

Шабанов, Э.С.Шаршеев// M. - 2009. - 41 с. ВИНИТИ 28.07.2009 № 500-В 2009.

4.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С Статистические характеристики выпадения атмосферных осадков в течение года (Юга-Восточная часть котловины озера Иссык-Куль) [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// М. - 2009,- 41 с. ВИНИТИ 28.07.2009 № 501 -В 2009.

5.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С Материалы и анализ изменения температуры воздуха в Юго-Восточной части котловины озера Иссык-Куль в течение года. [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// М. - 2009.-39 с. ВИНИТИ 28.07.2009 № 502-В 2009

6.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С Определение достаточной протяженности ряда методом скользящей средней. [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// М. -2009.-17 с. ВИНИТИ 28.07.2009 № 503 -В 2009.

7.Шабанов В.В.,Шаршеев Э.С. Статистические параметры распределения осадков [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// Природообустройство -М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009. № З.-С. 13-23.

8.Шабанов В.В.,Шаршеев Э.С. Методы и результаты обработки информации для моделирования процессов влагообмена в почве [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// Природообустройство -М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009. №4. С. 27-34.

9.Шабанов В.В.,Шаршеев Э.С. Методы и результаты обработки временных рядов влажности воздуха [Текст] /В.В. Шабанов, Э.С.Шаршеев// Международный технико-экономический журнал №5 (в печати).

Ю.Шаршеев Э.С., Убытаева В.Н., Технология возделывания картофеля в предгорной части Иссык-Кульской котловины Кыргызской республики [Текст] ГВ-Н^б^ТШК,Э.С.Шаршеев// Природообустройство -М.: ФГОУ ВПО МГУП, 200Ь. №4.С. 35-42

П.Шабанов В.В., Шаршеев Э.С. Использование матриц переходных вероятностей при подготовке исходных данных для моделирования режима орошения на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль [Текст] /В.В. Шабанов.,Э.С.Шаршеев// Природообустройство -М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009. №5 (в печати).

Подписано в печать «*/ » ^€¿¿2^.-6-2009 г. Формат 60x84 /16 Т.-ЮОэкз. Объем 26/16= 1,62 учетный издательский лист. Заказ № &/0

Опечатано в лаборатории множительной техники ФГОУ ВПО МГУП.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шаршеев, Эрмек Сабырович

Введение.

Глава 1. Физико-географические условия и их влияние на произрастания картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики.

1.1 Географическое положение.

1.2 Рельеф.

1.3 Природные условия объекта исследования.

1.3.1 Климат.

1.3.2 Агрометеорологические условия, определяющие возможность возделывания картофеля.

1.4 Гидрологические и гидрогеологические условия.

1.5 Почвенный покров.

1.6 Почвенная фауна.

1.7 хозяйственные условия.

1.8 Местоположение экспериментального участка.

Глава 2. Система математических моделей эколого-экономического обоснования рационального режима орошения.

2.1 Система моделей эколого-экономического обоснования рационального оптимального) режима орошения.

2.1.1 Модели системы растение-среда.

2.2.1 Модели формирования водного режима почвы.

2.3.1 Модели оптимального распределения оросительной воды во время вегетации.

Глава 3. Математический анализ условий внешней среды.

3.1 Оценка достаточности длины ряда методом скользящей средней.

3.1.1 Температура воздуха.

3.2.1 Атмосферные осадки.

3.3.1 Относительная влажность воздуха.

3.4.1 Законы распределения параметров внешней среды.

3.4.1.1 Статистические характеристики выпадения атмосферных осадков в течение года (юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль).

3.4.2.1 Материалы и анализ изменения температуры воздуха юга — восточной части котловины озера Иссык-Куль в течение года.

3.4.3.1 Анализ изменения влажности воздуха в течение года юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль.

3.4.4.1 Матрицы переходных вероятностей параметров внешней среды.

3.4.4.1.1 Матрицы атмосферных осадков.

3.4.4.2.1 Матрицы влажности воздуха.

3.4.4.3.1 Матрицы температуры воздуха.

Глава 4. Исследование водного режима.

4.1 Результаты математического моделирования процессов влагообмена.

4.2 Расчет влагозапасов.

4.3 Теоретические расчеты с различными предполивными влажностями.

4.4 Матрица влагозапасов.

4.5 Экспериментальные исследования.

4.5.1 Рост и развитие растений картофеля при различных режимах орошения юга — восточной части котловины озера Иссык - Куль.

Глава 5.

5.1 Оптимизация режима орошения.

5.2 Расчет оптимального режима орошения при различном шаге изменения поливной нормы.

5.3 Расчет гумуса.

Глава 6. Экономическая эффективность.

6.1 Оценка целесообразности оптимизации режима орошения.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Рационализация режима орошения картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики"

Сегодня практически никто не сомневается в том, что вода - это наиболее ценный ограниченный ресурс, хотя и возобновляемый. Уникальность воды еще и в том, что ее нельзя заменить каким-то другим ресурсом. Это обстоятельство наиболее важно для южных стран, имеющих ограниченные водные ресурсы. [65]

Для Кыргызстана, не обладающего значительными природными богатствами, вопрос водной политики чрезвычайно важен, поскольку сложившаяся практика управления водными ресурсами в Центрально-Азиатском регионе не всегда отвечает его интересам [65].

Применение Международного водного права в Центрально-Азиатском регионе показывает его неэффективность и противоречивость в отношении трансграничных вод. К тому же оно (Международное водное право) не имеет международных правовых механизмов исполнения и мониторинга решений. [65]

В Киргизии 85% территории занимают мощные горные хребты, где за счет таяния ледников и снега формируется сток свыше 30 тысяч водотоков разной величины. Общий сток пресных вод республики составляет около 50% всех пресноводных ресурсов Центральной Азии, а общий сток только поверхностных водных источников превышает 51 миллиард кубометров воды (свыше 51 км3). Из этого объема не более 20% использует сам Кыргызстан, а остальное потребляют соседние государства. Во многом этот сток идет на орошение. В странах Центральной Азии орошаются миллионы гектаров земли, в том числе в Кыргызстане - 1100 гектаров. [13]

Часть водных ресурсов используется для выработки электроэнергии в Кыргызстане, которая подается в другие страны. Потенциальные энергетическое ресурсы рек оцениваются в 162 миллиарда киловатт в год. В целом, жизнедеятельность почти 22 миллионов людей Центральной Азии зависит от воды [49].

Водно-энергетический комплекс Центральной Азии, в частности Кыргызстана и Таджикистана, находится под пристальным вниманием практически всех прилегающих государств — от России до Индии и от Ирана до

Китая. Это обусловливает необходимость достижения приемлемых компромиссов и необходимость участие инвесторов и импортеров электроэнергии. [18]

Поиск компромиссов необходим в связи тем, что вступают в противоречия различные интересы, связанные с режимом использования воды в разных странах. Страны, находящиеся выше по течению рек и имеющие возможность энергетического использования стока, заинтересованы в накоплении стока летом и использовании его зимой для выработки электроэнергии. Страны находящиеся ниже по течению и находящиеся в равнинной части используют воду, в основном, для орошения, т.е. нуждаются в летних попусках, что невыгодно для энергетического комплекса. [18]

Согласование этих противоречий требует хорошо отлаженной системы управления всем водохозяйственным комплексом. Создание системы управления водными ресурсами требует больших затрат.

В силу миллиардного масштаба инвестиционных проектов необходимо софинансирование проектов. Это может позволить снизить как экономические, гак и политические риски. Таким образом, участие различных стран, в первую очередь России и Китая, в развитии центрально азиатского водно-энергетического комплекса вполне естественно. Кроме того, активное вовлечение таких международных институтов, как Евразийский банк развития, Всемирный банк, АБР и ЕБРР, поможет привлечь достаточный объем инвестиций, обеспечит аналитическое сопровождение и техническую помощь, направленную на достижение сбалансированного использования водно-энергетических ресурсов [18].

К сожалению, поступающие финансовые ресурсы не всегда эффективно используются. Так, например, около 1.5 млрд. долларов были растрачены на юге-востоке Центральной Азии недостаточно эффективно из-за плохого менеджмента водных ресурсов [18].

Расширение орошаемых земель требует экономного расходования и в орошении и в других отраслях. [85]

Поскольку почти 85% водных ресурсов Центральной Азии сосредоточено в Кыргызстане и Таджикистане, то именно эти страны, прежде всего, заинтересованы в оптимальном использовании водно-энергетического потенциала горных рек Вахша и Нурека, являющихся истоками Амударьи и Сырдарьи. [18]

При этом ирригация для этих государств пока имеет подчиненное значение, поэтому вегетационный период (весна — лето) они используют для накопления водных ресурсов в водохранилищах (Нурекское и Куйбышевское в Таджикистане, Токтогульское в Кыргызстане). В осенне-зимнее время они активно вырабатывают электроэнергию и, соответственно, выпускают большие объемы воды. Напротив, для Казахстана, Узбекистана и Туркменистана приоритетным является вегетационный период, когда водные ресурсы направляются на ирригационные цели. [18]

Такое несоответствие приводит к тому, что в зимние периоды из-за больших энергетических попусков из водохранилищ Кыргызстана и

Таджикистана происходит затопление части территорий Казахстана и Узбекистана. В результате возникают серьезные экологические последствия и потери воды (выпуски из одного только Токтогульского водохранилища в среднем ежегодно составляют около 3 км3).

Во времена Советского Союза эти противоречия разрешались в рамках централизованной плановой экономики. После распада СССР и создания независимых государств, старый механизм регулирования водно-энергетического комплекса (ВЭК) потерял свою эффективность, а потому требуются новые решения.

Реализация концепции и решение проблем использования ВЭК (водно-энергетический комплекс) связаны с рядом масштабных технологических преобразований во всех отраслях совместно использующих водные ресурсы. В первую очередь это относится к таким водоемким отраслям как орошение. Никакие инвестиции и никакие структурные преобразования не дадут результатов без повсеместной экономии воды. Именно экономное использование вод, с одной стороны, снизит водоотведение, а, следовательно, и загрязнение вод водоприемников, а с другой даст возможность развития новых отраслей. Для орошения, в условиях широкого применения поверхностного способа полива, актуальным является уменьшение «холостых» сбросов, которые необходимы для поддержания определенного уровня равномерности полива. Кроме того, более актуальным становятся вопросы оптимизации режимов орошения. Оптимизация режима орошения, т.е. минимизация затрат воды на производство единицы продукции, позволяет не только экономить воду, но и предохраняет почву от деградации. Деградации почвенного покрова при «избыточном» орошении возникает не только в процессе «промывного режима» и вымыва питательных веществ из корнеобитаемого слоя, но и при «сбросе» оросительной воды в более глубокие слои и подъеме грунтовых вод.

Оптимизация режима орошения в республиках ЦАР может позволить в 1.52 раза снизить потребности воды на орошения при незначительном снижении урожая (на 15-20 %). Несомненно, что это потребует более четкого, научно-обоснованного режима орошения, базирующегося на моделировании процессов влагообмена в почве и моделировании продукционных процессов.

Таким образом, в научном плане актуальным представляется разработка системы математического моделирования водоподачи на орошение, системы, которая была бы достаточно простой в работе, но в тоже время адекватно описывающей природные процессы на орошаемом участке.

Разработке такой системы посвящена настоящая работа.

Цель работы: разработать рациональные режимы орошения картофеля для эффективного использования водных и земельных ресурсов на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль Республики Кыргызстан.

Исследования включали следующие задачи:

• выбор и оценка системы математических моделей для рационализации режима орошения;

• статистический анализ входных параметров моделей;

• проверка моделей на полевых материалах опытно- производственного участка в Джеты - Огузском районе (село Джеты — Огуз, крестьянское хозяйство Узун-Калпак);

• экспериментальные исследования режимов орошения картофеля;

• уточнение параметров моделей рационализация режима орошения картофеля на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль Республики Кыргызстан;

• оптимизация режима поливов с учетом баланса гумуса;

• оценка эффективности использования водных ресурсов.

Для решения поставленных задач автором проведены теоретические исследования проблемы, спланирована и реализована двухлетняя программа комплексных полевых исследований режимов орошения на производственном участке, расположенном в юго-восточной части котловины озера Иссык-Куль, Джеты-Огузского района (село Джеты-Огуз, крестьянское хозяйство «Узун-Калпак»). Проведен всесторонний анализ полученных результатов и сделаны обобщения, необходимые для их последующего использования в производстве.

Предмет исследования: проверка применимости моделей влагообмена для оптимизации режима орошения и моделей оптимального распределения поливных норм с учетом фаз развития картофеля в данном регионе.

Методология основана на экспериментальных и теоретических исследованиях в области мелиорации сельскохозяйственных земель, растениеводства, климатологии, гидрогеологии, земледелия и почвоведения.

Теоретические и полевые исследования проводились с применением стандартных и специально разработанных методик, а достоверность полученных результатов оценивалась путем сравнения теоретических зависимостей с результатами полевых исследований, их статистической оценки.

Научная новизна работы:

• обоснован выбор системы математических моделей орошения и уточнены их параметры;

• проведена стыковка двух вычислительных систем: моделей влагообмена и моделей оптимального распределения водных ресурсов при орошении, выявлено влияние изменения параметров моделей на результаты моделирования;

• при подготовке данных для математического моделирования предложено использовать детальные статистические методы, в том числе аппарат матриц переходных вероятностей для анализа метеорологических процессов. Такой подход дает возможность получить новое знание о природных процессах и позволяет избежать неправильной интерпретации данных;

• выявлены факторы, определяющие оптимальный водный режим картофеля: параметры моделей, оросительные нормы, их внутривегетационные распределение, предполивные влажности.

На защиту выносятся:

• результаты полевых исследований и их сопоставление с теорией.

• параметры моделей рационализации режима орошения;

• результаты моделирования процессов влагообмена и оптимального водораспределения оросительной нормы по декадам вегетации.

Практическое значение и реализация работы.

Результаты исследований позволяют:

- принимать научно-обоснованные решения при оценке рациональности и продуктивности орошения;

- получать устойчивые урожаи на орошаемых землях при экономии ресурсов поливных вод;

- экономить оросительную воду фермерами Иссык-Кульской области; получить инструмент, позволяющий рационально планировать водораспределение от головного распределительного узла.

Достоверность результатов заключается в следующем:

• в использовании длительных (более 30 лет) периодов наблюдений за погодными условиями по метеостанции г. Каракол и их статистическом анализе.

• в современном (гидродинамическом) подходе исследования процессов влагообмена в почве.

• результаты исследований прошли практическую проверку в хозяйстве Узун-Калпак, село Джеты-Огуз, Джеты-Огузского района, а теоретические исследования подтверждаются экспериментальными данными.

Личный вклад соискателя заключается в том, что для решения поставленных задач автором проведены теоретические исследования проблемы, спланирована и реализована двухлетняя программа полевых исследований режимов орошения на производственном участке, который расположен на предгорной (юго-восточной) части котловины озера Иссык-Куль, Джеты-Огузского района, (село Джеты-Огуз, крестьянское хозяйство «Узун-Калпак»). Проведен всесторонний анализ полученных результатов и сделаны обобщения, необходимые для их последующего использования в производстве.

Апробация результатов исследований и публикации.

Основные методические положения и результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в г. Москве (МГУП-2006, 2007, 2008, 2009гг.). Материалы использовались при написании научно-технического отчета на тему «Эколого-экономическая оценка эффективности мелиорации земель сельскохозяйственного назначения», которая выполнялась научно-исследовательской частью МГУП по заказу МСХ РФ.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Шаршеев, Эрмек Сабырович

Вывод.

На основании данных водообмена полученных по модели А.И.Голованова при сред немноголетней оросительной норме 1800м3/га вымыв гумуса, происходит незначительно в пределах от 3 до 5% с гектара. В связи с поступлением органики из навоза (5 т/га год) темпы образования гумуса колеблется в пределах от 0.250.30 т/га в год. это происходит не только за счет ежегодного внесения органических удобрений, но и влияния (хотя и малых) свежих растительных остатков. Кроме того, накопление происходит в связи со слабым влиянием принятой оросительной нормы, которая оказывает незначительное влияние на процесс вымыва гумуса.

Процесс накопления гумуса по годам, показан на рис. 5.2.20. При таком режиме орошения и удобрений, возможно, не только получать высокий урожай, экономить воду, но и повысить плодородие почвы.

Рис, 5,2.20 Текущие запасы гумуса.

Вывод: сделанные расчеты показывают, что рассмотренная часть вычислительной системы рационализации режима орошения позволяет принимать научно обоснованные решения при эколого-экономическом обосновании комплексной мелиорации.

12.00 10.00 8.00 6.00 4,00 2.00 0.00

Текущие запасы гумуса

Глава 6

6.1. Оценка целесообразности оптимизации режима орошения.

Экономическая эффективность рационального использования водных и земельных ресурсов зависит от стоимости воды, органических и минеральных удобрений, издержек и стоимости продукции. При определенном соотношении этих параметров, по-видимому, можно получить оптимальную точку на кривой эффективности. Однако в большинстве случаев удается только наблюдать тенденцию приближения к оптимуму. В этой ситуации можно говорить о рациональном (разумном) режиме орошения. Результаты расчетов показаны на рис 6.1.1

Оросительная норма ¡VI, (м3/га).

Рис. 6.1.1 Зависимость чистого дохода от оросительной нормы.

Эта кривая подтверждает, теоретические расчеты максимальный чистый л доход достигается при оросительной норме 2000 м /га, что соответствует данным рассматриваемого экспериментального участка. При больших величинах М чистый доход падает. Вместе с тем, сокращение оросительной нормы с 2000 м3/га до 1000 м3/га (в 2 раза) снизит чистый доход только на 2.5 тыс. руб /га (около 20%).

Найти более «выгодный» вариант можно проанализировав эффективность использования воды, как показано на рис. 6.1.2

Расчет экономической эффективности запроектированных мероприятий (Программа для расчета предоставлена проф. Максимовым СЛ.)

Культуры Проектная урожайность, и/га Фактическая продуктивность в долях от проектной урожайности Среднемноголетний прирост урожайности, и/га Доля площади, занимаемой в севообороте Закупочная цена, т.руб/ц Среднемноголетний прирост с/х издержек, т.руб/ц Оросительная норма, м. куб/га Ср.мн. величина водообмена, м. куб/га Чистый доход получаемый от выращивания культуры т.руб

1 Картофель 2 3 4 5 6 7 8 9 10

75 1 75 1 1 0.5 0 0 112.5

120 1 120 1 1 0.5 50 0 180

200 1 200 1 1 0.5 100 0 300

250 1 250 1 1 0.5 200 0 375

200 1 200 1 1 0.5 250 0 300

Проектная урожайность, ц/га. Суммарная взвешенная оросительная норма м3/га Суммарный экономический эффект т.руб.

75 0 112,5

120 50 150

200 100 299.4

250 200 372.7

200 250 296.9

145 и

•е- -2.о -е

СО -2.5

О 500 1000 1500 2000 2500 3000

Оросительная норма М, (м3/гя)

Рис. 6.1.2 Эффективность использования воды в зависимости от оросительной нормы.

Максимальная эффективность использования воды, т.е. наибольшая л прибыль на 1 м , приходится на малые оросительные нормы от 500 до 1000 м3/га. Это естественно, т.к. в этом диапазоне набольшие приросты урожаев на 1 м3 поданной воды. Наибольший прирост эффективности наблюдается при диапазоне М=1500 -2000 м3/га, однако по абсолютным величинам эффективность использования воды здесь приближается к нулю.

В рамках исследований проведена стыковка математических моделей различных авторов, позволившая создать единую вычислительную систему. Работоспособность этой системы моделей была опробована на примере достаточно сложного природного объекта и сложного вида антропогенной деятельности. Таким объектом был выбран район со сложными природными условиями — восточная часть Иссык-Кульской долины, а в качестве вида антропогенной деятельности — оптимальное распределение ограниченных водных ресурсов для орошения.

Полученные результаты исследований позволили получить некоторые новые знания и сделать ряд новых выводов.

2. В результате исследований была разработана методика оценки достаточной продолжительности наблюдений за основными входными величинами. Было установлено, что для всех параметров достаточно 30-и летнего ряда, а для температуры и влажности воздуха ряды наблюдений могут быть еще короче. Этот вывод актуален в связи с высокой стоимостью получения исходных данных.

4. Модели, описывающие влагообмен в системе атмосфера — растение — почва чувствительны к изменениям показателей влагопроводности.

Исследования дали возможность наметить методику обоснованного выбора этих показателей.

148 экологические показатели с экономическими и сделать процесс эколого-экономического обоснования научно обоснованным.

В результате исследований удалось настроить вычислительную систему, позволяющую не только проводить эколого-экономическую оценку мелиоративной деятельности, но и рассчитать возможность существенной экономии водные ресурсы при орошении. При правильном управлении сокращение оросительных норм в 1.5-2 раза приводит к снижению продуктивности не более чем на 15-20%). В процессе многовариантного моделирования было установлено, что при существующих ценах на воду сельхозпроизводителю экономически «невыгодно» рациональное использование ресурсов воды и земли.

8. Сказанное выше позволяет полагать, что - исследованная вычислительно-моделирующая система позволяет научно обоснованно осуществлять эколого-экономическое обоснование орошения на уровне поля и разрабатывать оптимальную систему орошения, позволяющую не только экономить водные ресурсы, но и сохранять плодородие.

9. Автор считает целесообразным продолжить данную работу для построения системы с более современным интерфейсом, что позволило бы использовать ее в качестве проектного и прогностического инструмента не только в проектных и инжиниринговых организациях, но и непосредственно у производителя - фермера или организации планирующей распределение оросительной воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ по разделу 3.4.3.1

Анализ изменения декадной относительной влажности воздуха на метеостанции Каракол (Ак-Суйского района Иссык-Кульской области Республики Кыргызстан) за период 1960 - 1990 г. Показывает, что:

• режим влажности воздуха достаточно благоприятен для картофеля, т.к. влажность воздуха с апреля по октябрь примерно равна 42%, а оптимальная влажность в период клубнеобразования колеблется в пределах от 39-45%;

• годовой период характеризуется небольшими величинами коэффициентов вариации от 10 до 20%, а период вегетации, апрель -октябрь, еще меньшими, от 8 до 19%;

• в период апрель - октябрь значения коэффициентов асимметрии малы, они в основном, не выходят за пределы диапазона ±0.3;

• В / течение года коэффициент асимметрии колеблется около нулевой величины с амплитудой ±1.25

• коэффициенты эксцесса тоже малы по абсолютной величине и колеблются около нуля с амплитудой ± 1;

• сделанные расчеты, дают возможность предположить, что распределение относительной влажности воздуха достаточно близко к нормальному распределения вероятностей, по крайней мере, в вегетационный период.

3.4.4.1 Матрицы переходных вероятностей параметров внешней среды.

Как известно для расчета режима орошения необходимо знать режим влажности почвы в естественных условиях (до орошения). Режим орошения можно рассчитать и по недостатку водопотребления, но в этом случае затрудняется расчет продуктивность, и как следствие, оценка эффективности орошения. Влажность почвы в богарных условиях может быть получена путем многолетних измерений на агрометеорологических постах (станциях), однако получение таких данных в настоящее время бывает затруднительно. Можно провести расчет режима влажности почвы, используя общедоступные метеорологические параметры — осадки, температуры воздуха, относительные влажности воздуха. Обычно такие расчеты проводятся с использованием

81 уравнений математической физики — уравнений влагопереноса в системе атмосфера — растение - почва - грунт - грунтовые воды. Существенной трудностью использования таких моделей является то, что многие входящие параметры являются случайными величинами, поэтому требуют длительных рядов наблюдений.

Существуют различные модификации таких моделей, отличающиеся тем, что в них используются различное представление начальных и граничных условий. Авторы различных модификаций, в целях получения более адекватного результата моделирования, включают в исходные данные величины, которые не измеряются в гидрометеорологической сети. Это существенно затрудняет практическое использование таких моделей. По-видимому, необходим некоторый компромисс между достаточной точностью результатов моделирования и возможностью реализации модели. Таким компромиссом, на наш взгляд, является система моделей, разработанная, профессором Головановым А.И. Она широко известна и вошла, во многие монографии и учебники [24, 25, 28, 73].

Система моделей, предложенная проф. Головановым АИ наряду с необходимой точностью, обладает неоспоримым преимуществом, которое заключается в том, что все входные параметры могут быть получены из архивов Росгидромета, а промежуточные модели, по которым рассчитывается испарение, влагообмен, продуктивность посева и др., достаточно просты и не требуют постановки специальных экспериментов для определения параметров.

Однако, для ускорения процедуры расчетов по любым моделям необходимо определенная генерализация (осреднение) входящих величин, например, для проведения расчетов для среднего года или года определенной обеспеченности (вероятности превышения). В этой ситуации необходимо знать «внутреннюю структуру» случайного процесса. Как известно фиксированный «срез» случайного процесса дает возможность работать со случайными величинами, однако это разрывает процесс и в результате такого «разрыва» возможна потеря существенной информации. Рассмотрению случайного процесса изменения всех входящих в модели величин и посвящена данная часть работы

В качестве инструмента анализа [81 ] использовались матрицы переходных вероятностей основных входящих величин — осадков, температур воздуха и относительной влажности воздуха.

Этот инструмент интересен еще и тем, что в матрице переходных вероятностей можно увидеть и свойства случайной величины, рассматривая условные распределения вероятностей, т.е. значения элементов матрицы по строкам.

Матрица переходных вероятностей строится на основании анализа случайного процесса - перехода случайной величины от одного дискретного момента к другому, например осадков, влажности воздух или температур из одной декады в другую. Матрица переходных вероятностей имеет и некоторые прогностические свойства, т.е. зная в каком численном диапазоне, находилась метеорологическая величина в предыдущую декаду, можно сказать с какой, вероятностью и в каком, диапазоне она будет находиться в последующую декаду.

Рассмотрим результаты такого анализа для каждой величины отдельно -атмосферных осадков, относительной влажности воздуха и температур воздуха на высоте 2-х метров. В этих матрицах по «краям» матрицы расположены градации (диапазоны) декадных осадков в мм (температур и влажности воздуха). В каждой ячейке матрицы показаны два числа - верхнее: п - количество случаев попадания осадков в данный диапазон; нижнее: V - частота (относительное число попаданий). Частота равна числу попаданий в ячейку, деленных на общую сумму случаев по строке матрицы N.

3.4.4.1.1 Матрицы атмосферных осадков.

Анализ матрицы переходных вероятностей осадков показал, что матрица имеет треугольную форму. Основные значения расположены в верхнем левом углу.

Максимальные значения «прижаты» к левой грани матрицы (табл. 3.4.4.1.1) Исходные данные матриц переходных вероятностей находиться в приложении 5.

Матрица сумм декадных атмосферных осадков в многолетнем разрезе (мм) с 1-ой декады января по Ш-ю декаду декабря месяца. (Метеостанция «Каракол» Иссык-Кульской области Республики Кыргызстан, 1960-1990 годы).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Шаршеев, Эрмек Сабырович, Москва

1. Аверьянов А.П. Обводнение территорий. Учебное пособие ФГО ВПО1. МГУП. Москва 2009.-116 с.

2. Агрофизические характеристики почв нечерноземной зоны Азиатскойчасти СССР,— М.: Колос, 1978.—280 с.

3. Агроклиматические справочник по Киргизской ССР выпуск I. Л.:

4. Гидрометеоиздат 1961. 187 с.

5. Агрогидрологические свойства почв северо-западных районов ETC.

6. Справочник. -JL: Гидрометеоиздат,-1979.-362 с.

7. Агрохимическая характеристика почв СССР.- М.: Наука, 1967.-е. 128-179 .

8. Айдаров. И.П., Краснощеков. В.Н. Методология оценки экономическойэффективности природообустройства агроландшафтов //Мелиорация иводное хозяйство,- 2005.- №5.- ISSN 0235-2524, (75 лет Московскомугосударственному университету Природообустройства).

9. Айдаров. И.П., Голованов. А.И и др. Оптимизация мелиоративныхрежимов орошаемых и осушаемых с/х земель.- М.: Агропромиздат, 1989.

10. Айдаров. И.П., Голованов. А.И.// Гидротехника и мелиорация.- 1967.-№6.

11. Айдаров И.П. Пути развития и эколого-экономическая эффективностьмелиорации сельскохозяйственных угодий . www.aidarov.net

12. Ю.Айдаров И.П. Проблемы мелиорации земель и водопользования.// Научнопрактический журнал «Природообустройство».- 2008.- №2.-с.5.

13. Айдаров И.П., Голованов А.И., Шабанов В.В. Комплексное обустройствотерриторий дальнейший этап мелиорации земель.// ВНИГИМ Проблемыустойчивого развития мелиорации и рационального природопользования.

14. Том I. Материалы юбилейной международной научно-практическойконференции (Костяковские чтения).- М.: ВНИИА, 2007.-34с.

15. Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. Оптимизациямелиоративных режимов орошаемых и осушаемых земель. М.:1. Агропромиздат, 1990.150

16. Асраров А. Трое двоих не ждут. Проблема водных ресурсов в Центральной Азии далека от решения, 2007г. http://www.analitilca.org.

17. Будаговский А. И. Испарение почвенной влаги. — М.: Наука, 1964. — 233 с.

18. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964.- 576 с.

19. Вериго. С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага. JI.: 1973. -313 с.

20. Венецкий И.Г. Вариационные ряды и их характеристики. -Статистика, 1970.- 158 с.

21. Винокуров Е. Вода, энергия и капиталы. Будущее ВЭК (водно-энергетический комплекс) Центральной Азии, 2007г. http://www.analitika.org.

22. Гидрогеология СССР. Кыргызская ССР. Том XI. М.гНедра, 1971,- 487 с.

23. Гулинова Н.В. Методы агроклиматической обработки наблюдений. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-150 с.

24. Голованов А.И., Шабанов В.В., Сухарев Ю.И. Комплексное обустройство (мелиорация) водосборов. Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем. Часть I. — М.: — 2006.- стр. 26-41. ISBN-5-89231-194-5.

25. Голованов А.И., Гейн. A.B. Оптимизация оперативного планирования поливов.// "Гидротехника и мелиорация". 1987. №10

26. Голованов А.И. Оптимизация режимов орошения черноземов "Почвоведение". -1993. -№6.

27. Голованов А.И., Сурикова Т.И., Сухарев Ю.И., Зимин Ф.М. Основы природообустройства. М.: Колос, 2001. 262 с.

28. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Козлов Д.В., Шабанов В.В., Румянцев И.С., Сурикова Т.И., Сухарев Ю. И., Корнеев И.В., Природообустройство-. М.:Колос, 2008.

29. Голованов А.И. Водообмен и оросительные нормы.// Природообустройство.-2008.- №3. -С.5.

30. Голованов. А.И., Сорокин P.A. Статистические методы управления качеством окружающей среды. www.msuee.ni/kmirz/htrnls/upekach.html М.: 2008.- 107 с.

31. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Сметанин В.И. Рекультивация нарушенных земель; под ред. д.т.н. А.И.Голованова.- М.: Колос, 2009.-324 с.

32. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведение.- М.: Колос, 2007.-214 с.

33. Галямин Е.П., Шумаков Б.Б. Принципы и пути решения проблемы комплексного регулирования факторов жизни растений.// Сборник научных трудов ВНИИГиМ.- М.: 1978, -с. 5-19.

34. Ганжара Н.Ф., Арешин A.B., Байбеков Р.Ф., Бойко О.С., Колтыхов Д.С. Геология и ландшафтоведение; Под ред. д.б.н., проф. Н.Ф. Ганжары.- М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. 380 с.

35. Данильченко Н.В. Расчёт режимов орошения сельскохозяйственных культур // Гидротехника и мелиорация. -1978.- № 1. -С. 48-56.

36. Данильченко Н.В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопотребления и оросительных норм. // Мелиорация и водное хозяйство. — 1999. №4.

37. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985.-351 с.

38. Дубенок H.H. Ресурсосберегающие и ландшафте улучшающие технологии орошения склоновых земель. М.: Агробизнес центр, 2006.

39. Ефимова М.Р., Петрова Е.В., Румянцев В.Н. Общая теория статистики. -М.: Инфра-м, 2008.- 412 с.38.3айдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений.- JL -1967. -87 с.152

40. Иванов А.Н., Неговская Т.А. Климатические факторы стока (глава VII стр. 135).//Гидрология и регулирования стока.- М.: Колос, 1970.

41. Исаева С.Д. Методология обоснования мелиорации с учетом экологической устойчивости геосистем. Автореферат доктор, дисс., Москва. 2004 г.

42. Ильин С.П., Рыбкин В.Н., Сильченков И.С. Формирование и охрана компонентов окружающей среды.// Учебное пособие.- М.: Московский государственный университет Природообустройства, 2007. 142 с.

43. Иванов И.В., Демкин В.А. Проблемы генезиса и эволюции степных почв: история и современное состояние // Почвоведение.- 1996.-№3. С.324-334.

44. Константинов А.Р. Испарение в природе. JL: Гидрометеоиздат, 1961.

45. Козлов Д.В., Айдаров И.П., Голованов А.И., Шабанов В.В. и. др. Вода или нефть? -М.: МППА БИМПА, 2008. 455 с.

46. Краснощеков В.Н. Теория и практика эколого-экономического обоснования комплексных мелиораций в системе адаптивно-ландшафтного земледелия. М., 2001.

47. Костяков А. Н. Основы мелиорации. — М,: Сельхозгиз, i960. — 622 с.

48. Костяков А. Н. Избранные труды. Т. 2. — М.: Сельхозгиз, 1961. — 743 с.

49. Корлякова H.A. Агрономия с основами ботаники.- М.: Колос, 1980. -С 132,147,219,321.

50. Клаус В. Гревлих посол Федеративной Республики Германия в Кыргызстане. Вода и энергетика для стабильности и мира на юго-востоке Центральной Азии, 2007г. http://www.msn.kg/ru/news/17865/.

51. Левченко Ю.Г., Метальников В.М., Убытаева В.Н., Хрестенкова В.Д. Рекомендация по выращиванию семенного картофеля в Кыргызстане. Фрунзе, 1989.

52. Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений. М. 1966. — 249 с.

53. Маматканов Д.М., Бажанова Л.В., Романовский В.В. Водные ресурсы Кыргызстана на современном этапе.- Бишкек Илим, 2006.-265 с.

54. Мальцев А.Е. Земельно-водные ресурсы Средней Азии и их сельскохозяйственное использование. Фрунзе- Илим, 1969. — 252с

55. Мамытов A.M. Почвы Центрального Тянь-Шаня. Фрунзе Издательство академии наук Кыргызской ССР, 1963.-556 с.

56. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель. Рд-апк 300.01.003-03 (утв. Минсельхозом РФ 24.01.2003) http://lawrussia.ru/bigtexts/lawl 261/index.htm.

57. Методы изучения и расчёта водного баланса. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

58. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.

59. Маслов Б.С., Минаев И.В., Губер К.В. Справочник по мелиорации. М.: Росагропромиздат, 1989.

60. Мезенцев B.C. Определение оросительных норм по климатическим данным. // Гидротехника и мелиорация. — 1971. №11.

61. Мезенцев B.C., Карнацевич И.В. и др. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиораций степного края. М.: Колос, 1974.

62. Мелиорация и водное хозяйство. // Справочник, том «Орошение». М.: Колос, 1999.

63. Мелиорация сельскохозяйственных земель, плодородие почв и урожайность. //Информационный обзор. М.: Мелиоводинформ, 2000.

64. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция). М. 2000. 200 с.

65. Мусабаева А., Водная политика Кыргызстана: вызовы и возможные шагиих преодоления, 2007г. http://www.analitika.org.154

66. Мосиенко H. А. Агрогидрологические основы орошения в степной зоне. — JL: Гидрометеоиздат, 1972. — 197 с. '

67. Методы измерения влажности Galltec+Mela. www.melasensor.ru/vlaj 2.htm.

68. Мещанинова Н. Б. Агрометеорологическое обоснование орошения зерновых культур. — JL: Гидрометеоиздат, 1971.

69. Нерпин С. В., Чудновский А. Ф. Физика почв. — М.: Наука, 1967. — 583 с.

70. Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. М.: Агропромиздат. 1990.

71. Орлов И.С. Оценка природно-хозяйственного риска и необходимости мелиорации сельскохозяйственных земель с учетом возможного изменения климата. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М., 2005.

72. Никольский Ю.Н., Шабанов В.В. Расчёт проектной урожайности в зависимости от водного режима мелиорированных земель. // Гидротехника и мелиорация. 1986. - № 9.

73. Плюснин И.И., Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение.-М.: Колос, 1983.-316 с.

74. Пчелкин В.В. Обоснование мелиоративного режима осушаемых пойменных земель. -М.: Колос, 2003.-252 с.

75. Пестов Л.Ф., Сурикова Т.И., Физико-химические свойства почв и их улучшение.- ФГОУ ВПО МГУП Москва 2009.-268 с.

76. Почвы Кыргызской ССР. -Фрунзе, Илим, 1974.-417 с.

77. Почвоведение. Под ред. д. с.х. н., проф. Кауричева И.С.- М.: Колос, 1975.494 с.

78. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. JL: Гидрометеоиздат, 1991.

79. Пенман X.JT. Растение и влага. /Пер. с анг. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968.

80. Роде А. А. Основы учении о почвенной влаге. Т. 1.— Л., Гидрометеоиздат, 1965. —638 с.

81. Рябкова Г.А. Осушительные мелиорации.- ФГОУ ВПО МГУП Москва 2009.-204с.

82. Ревут И.Б. Физика почв -JL: Колос, 1972,- 250 с.

83. Суюмбаев Д. А. Комплексная мелиорация орошаемых земель Кыргызстана. КАА (Кыргызская аграрная академия) г. Бишкек 2000. 122 с.

84. Справочник агронома по сельскохозяйственной метеорологии. Нечерноземная зона Европейской части РСФСР под ред. И.Г. Грингофа. JL:. Гидрометеоиздат. 1986.- 526 с.

85. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации. Под ред. д.т.н. Маркова Е.С. Авторский коллектив: A.A. Богушевский А.И., Голованов и.др. -М.: Колос, 1981. 374 с.

86. Справочник по климату СССР. Выпуск 32. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. JL: Гидрометеоиздат, 1969.- 305 с.

87. Справочник мелиоратора. Составитель Б.С. Маслов. М.: Россельхозиздат, 1980.

88. Справочник по механизации орошения. Под редакцией Б.Г. Штепы. М.: Колос, 1979.

89. Сказкин Ф. Д. Критический период у растений по отношению к недостатку воды в почве. — JL: Наука, 1971. — 107 с.

90. Шабанов В.В., Галямина. И.Г., Бегляров Э.С., Юрченко Н.Ф. Комплексное использование водных ресурсов и охрана природы. -М.: Колос, 1994 .

91. Шабанов В.В.Влагообеспеченность яровой пшеницы и ее расчет. -JL: Гидрометеоиздат, 1981,- 140 с.

92. Шабанов В.В. Словарь по прикладной экологии, рациональному природопользованию и природообустройству. Москва 2003.-306 с.

93. Шабанов В.В. Введение в рациональное природопользование. Москва 2007. -188 с.

94. Шабанов B.B. Биоклиматическое обоснование мелиораций. JL: Гидрометеоиздат, 1973,- 142 с.

95. Шабанов В.В., Землянов Ю.М., Нгуен Динь Ай. Применение метода динамического программирования для оптимального распределения оросительной нормы внутри вегетационного периода http://www.msuee.ru/kmirz/Htmls/works/1985 5l.pdf.

96. Шабанов В. В. Применение цепей Маркова в расчете режима орошения. // В кн.: Примеиение системного анализа в ирригации и дренаже- М.: Наука, 1976, -с. 54 — 76.

97. Шашко Д. И. Агроклиматическое районирование СССР. — М.: Колос, 1967. —329с.

98. Шашко Д.И. Агроклиматические ресурсы СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1985.

99. Шебеко В. Ф. Гидрологический режим осушаемых территорий. — Минск: Урожай, 1970. — 292 с.

100. Шульгин А. М. Климат почвы и его регулирование — JL: Гидрометеоиздат, 1967. — 281 с.

101. Шульгин A.M. Физико-географические основы мелиораций. М., 1965.

102. Шульгин A.M. Мелиоративная география. М.: Высшая школа, 1980.

103. Шуравилин A.B. Мелиорация. М.: Экмос, 2006.

104. Шумаков Б.Б. Новые подходы к определению водопотребления и режимов орошения. // Мелиорация и водное хозяйство. — 1994. №2.

105. Чирков Ю.И. Агрометеорология. -JL: Гидрометеоиздат 1986.- 293 с.

106. Чирков Ю.И. Агрометеорологические условия и продуктивность кукурузы. JL: Гидрометеоиздат, 1969.

107. Чупахин В.М. Физическая география Тянь-Шань.- Изд-во Академии наук Казахской ССР, Алма-Ата. 1964.-371 с.

108. Энциклопедический справочник о картофеле. Минск: «Белорусская советская энциклопедия» им. ПЕТРУСЯ БРОВКИ, 1988. 573 с.

109. Харченко С. И. Гидрология орошаемых земель. — JL: Гидрометеоиздат, 1975. —371 с.

110. Харченко С.И. Гидрометеорологический метод определения поливного режима и расчёта сроков полива. // Труды 11 И. выпуск 146. - JL, 1967.

111. Ш.Ясониди O.E. Водосбережение при орошении //ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» Новочеркасск, 2004. — 471 с.1. П РИЛОЖЕНИ Я

Информация о работе

Шаршеев, Эрмек Сабырович
кандидата технических наук
Москва, 2010
ВАК 06.01.02

Диссертация

Рационализация режима орошения картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы