Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Разработка методики расчета почвенных влагозапасов и оптимизация режимов орошения кукурузы в условиях Днепропетровской области
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации по теме "Разработка методики расчета почвенных влагозапасов и оптимизация режимов орошения кукурузы в условиях Днепропетровской области"
На правах рукопису
ДОЦЕНКО ПІКТОР ІВАНОВИЧ
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ГРУНТОВИХ ВОЛОГОЗАПАСІВ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ ЗРОШЕННЯ КУКУРУДЗИ В УМОВАХ ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ
06.00.02 - меліорація та зрошуване землеробство
Автореферат'
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук
Херсон -1997
На правах рукопису
ДОЦЕНКО ПІКТОР ІВАНОВИМ
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ГРУНТОВИХ ВОЛОГОЗАПАСІВ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ ЗРОШЕННЯ КУКУРУДЗИ В УМОВАХ ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ
06.00.02 - меліорація та зрошуване землеробство
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук
Херсон - і997
Дисертацією є рукопис
Робота викопана на кафедрі сільськогосподарських гідротехнічних меліорації! Дніпропетровського державного аграрного університету
Науковий керівник - доктор географічних наук, професор ■ ■
Ліпоичеико Олексій Федорович
Офіційні опоненти .
1. Докюр сідьськ і осноларськнч наук, професор .
члеи-кор.УААН Кіл ер Володимир Холшпич ‘
2. Кандидат сільської оснодарських наук, доцент Колесников Во.ш/інміф Володимирович
Провідна організація - Інсіїпуг зрошуваного землеробства УААН
Захист відбудеться в <<Е,1Т нй 1997 р. о 10 годині,на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 19.02.01 по присудженню вчених ступенів Херсонського сільськогосподарського інстиіуіу .
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Херсонського сільськогосподарського інстіпугу за адресою:
325006 м.Херсон,
вул.Рози Люксембург, 23 .
Автореферат розіслано 7 БЕРЕЗНЯ 1997 р.
Вчений секретар спеціалізованої .. .еної ради, кандидат сільськогосподарських наук, доцент . Лазер П.Н.
л
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОКОТИ
Актуальність течи Запаси грунтової вологи - найбільш важлива характерие-' тика умов вологозабезпеченості рослин, тому шо вода є одним із основних компонентів живої речовини, тобто одним із факторів родючості грунту. Волога для рослин необхідна, по-перше, як речовина для органічного синтезу, по-друге, як середовище, що забезпечує можливість протікання різного роду біохімічних процесів і, нарешті, вода підтримує безперервність транспірації, з якою пов'язано постачання рослин пожнвнимн речовинами. Із викладеного ясно, яке велике практичне значення мають запаси вологи в грунті та як актуальна інформація про їх велнчину. Особливо велике значення інформації про вологозапасп на зрошуваних землях: де вони можуть регулюватись поливами.
Найбільш поширений термостатно-ваговий метод визначення грунтових запасів вологи потребує дуже великих затрат часу, характеризується значною дискретністю за часом та малою репрезентативністю при перенесені результатів вимірювань на навколишні поля. Можливість визначення режиму зволоження грунту на основі матеріалів безпосередніх спостережень (вимірювань) обмежена, тому що кількість метеостанцін, на яких систематично ведуться вимірювання недостатня і по території вони розміщені нерівномірно. До того ж вологість грунту може сильно варіювати за елементами мікрорельєфу, в залежності від водно-фізичних властивостей грунту та виду рослин. Збільшення кількості пунктів вимірювань вологозапасів та числа повторностей відбирання проб грунту неприйнятно через’ велику трудомісткість цих вимірювань.
В .зв'язку з вшцевнкладеним досить певне значення можуть мата розрахункові методи визначення щоденних запасів вологи в грунті. Результати таких розрахунків, мабуть, більш репрезентативні для площ (полів), якщо вони будуть враховувати по-годні фактори, які відносно мало змінюються по території. Крім того, ці методи дають можливість збільшити кількість пунктів по визначенню вологозапасів, тому що вони грунтуються на використанні стандартної агрометеорологічної інформації, яка вимірюється на всіх метеорологічних і агрометеорологічних станціях та постах.
Дослідження по дисертаційній роботі виконувались згідно тематичного плану господарських договорів кафедри № 274 та № 297 і індивідуального плану аспіранта ' ■ .
Мета та завдання лослілжень Вона полягає у розробці на підставі використання стандартної агрометеорологічної інформації прийнятної за точністю розрахункової методики визначення запасів вологи в різнн\ шарах грунту під посівами кукурудзи на кожен (або будь-який) день вегетаційного періоду в умовах Дніпропегров-, ської області,-і на базі такої (якісно нової) інформації оптимізувати режим зрошення. Для досягнення цій мсти необхідно було здійснити такі основні завдання.
1. Проаналізувати вплив основних метеорологічнії* факторів на формування грунтових вологозапасш, і на'підставі їх розробити комплексний показник попередніх логодішх у мов. який був би тісно зв'язаний з запасами вологи в метровому та півметровому шарах грунт)' під посівами кукурудзи
2. Розробити і обгрунтувати розрахункову модель для визначення шоденннх запасів волога з похибками не більше 15 % за вказаним покаїннком попередніх Погодин* умов.
3. Провести статистичний аналіз можливого виливу фенологічних фаз розвит-
ку та різних груп стиглості гібридів кукурудзи, а також іч попередників та густоти посівів на формування запасів вологи в фунті \
4. Розробити на підставі використання розрахункових значень шодешшх воло-гозапасів в метровому та півметровому шарах грунту' методику оптнміїаціі режиму зрошення кукурудзи в досліджуваному районі.
Наукова повниш побої и полягас у розробці нової розрахункової методики визначення запасів вологи п метровому та півмегровому шарах грунту під посівами кукурудзи, яка дає можливість визначити вологозагіаси на кожен (або будь-який) день вегетаційного періоду з прийнятою для практики точністю.
Методика цослі.іжень полягала у виявленні кореляційним аналізом агрометеорологічних факторів, які найбільше впливають на формування запасів грунтової вологи, а також у розробці такого комплексного показника попередніх породних умов, який був би тісно зв'язаний з інструментально виміряними значеннями воло-гозапасів в різних шарах фунту, а також в статистичному обгрунтуванні виявлених залежностей. При цьому було використано понад 2200 інструментальних вимірювань фунтової вологи в метровому та півметровому шарах фунту на 8 метеорологічних станціях Дніпропетровської області, що загалом складає 170 рокосганцій (1966-1988 рр.). Слід відмітити, що ¿указаний період потрапили різноманітні за зволоженістю роки, а прийняті Для досліджень метеостанції відбивають різноманітні
природні умови Дніпропетровської області. Всі розрахунки проведені на ЕОМ типу IBM за розробленими автором програмами. '
Пппктнчна цінність та реалізація досліджень. Запропоїм ¡ана розрахункова методика дозволяє визначати вологозапасн під посівами кукурудзи на протязі вегетаційного періоду з прийнятною для практичного використання точністю. Методи розрахунків, викладені у дисертаційній роботі, можуть знайти застосування в господарствах області при призначені різних технологічних прийомів обробки посівів кукурудзи і особливо подивів; в управліннях зрошувальних систем при розробці інформаційно-рекомендаційних систем режимів зрошення. Після уточнення параметрів розрахункової формули ці методи, певне, зможуть бути використаними і для інших сільськогосподарських культур, а також і в інших, близьких за природними умовами областях України.
Аппобяиін пооотн Результати досліджень та основні положення дисертаційної роботи доповідались та були схвалені: на науково-технічній конференції а У1ІВГ, присвяченій 50-річчю Перемоги у Великій Вітчизняній війні 1941-1945 p.p. (м.Рівне,
1995), на республіканській координаційно-методичній раді з проблем ефективного використання зрошуваних земель для нарощування і стабілізації виробництва кормів і кормового білка (м.Херсон, 1995), на міжнародній науковій конференції "Земельні ресурси України: рекультивація, раціональне використання та збереження", присвяченій 90-річчю з дня народження професора М.О.Бекаревнча (м. Дніпропетровськ,
1996), на науковій конференції "Проблеми гідромеліорації в Україні" (м. Дніпропет-
ровськ, 1996), а також на щорічних наукових конференціях викладачів гідроиеліо-.ративного факультету в ДДАУ (1993-1996). ,
Публікації За матеріалами дисертаційних досліджень опубліковано 7 наукових праць, узагальненням яких і є дана дисертація. _ ' 1
Обсяг та структура роботи. Дисертація викладена на 147 сторінках машинописного тексту і включає вступ, чотири розділи, основні висновки, перелік використаної літератури та додатки. Робота ілюстрована 31-ною таблицею та 5-ма рисунками. Бібліографічний список налічує 133 найменувань, у тому числі 5 іноземних авторів.
ЗМІСТ РОБОТИ
І. Коротка характеристика природній умов та сільськогосподарського пикоріїсташія району досліджень Характеристика викладена у відповідності з фізико-географічним, агроклімати-чним, пріїродію-сільськогосподарськпм та агроекологічним районуванням території області. Розділ написаний в основному на аналізі літературних джерел.
В основу опису покладено агроекологічне районування, запропоноване. М.Т.Масюком, тому що воно більш повно підбиває різноманітні умови, то впливають на розвиток сільськогосподарських культур Виділені прн цьому зони та підзоші можна вважати як ділянки розглянутої території, на які можливо поширювати параметри розрахункової моделі для визначення запасів вологи в грунті
Природні умови розглянуто за основними елементами які їх визначають: рельєф, клімат, рослинність та фунти.
Рельеф території Дніпропетровської області відбиває ос нон пі риси поверхні південної частини Східнсі-ЄвропсГіськоі рівнини, яка характериіуїться зміною височин та низин. Взагалі це хвнлясга рівніша з розвинутою долинно-балонною мережею. Найбільш високі відмітки знаходяться на північному заході, північному сході та півдні лівобережжя. •
Клімат області помірно-контнненгальннй. Ступінь контннснтальносіі збільшується з південного заходу до північного сходу Літо жарке і сухе ч частими зливами, сильними південно-східними і східними вітрами, які спричиняють посухи, зима м'яка, малосніжна, часто бувають відлиги і ожеледі Одна з особливостей клімату розглянутої території - значні коливання погодннх умов з року в рік Помірно вологі роки змінюються різко посушливими Відмінна особливість території Дніпропетровської області - достатня забезпеченість сільськогосподарських культур теплом та помірна або недостатня вологозабезпеченість.
За характером природного рослинного покриву Дніпропетровська область відзначається пануванням трав'янистої степової рослинності, яка в більшості випадків зорана і представлена сільськогосподарськими угіддями. Лісова, лугова та болотна рослинність має виключно обмежене розповсюдження.
Аналіз структури грунтового покриву показує, що в межах області 48 % загальної земельної площі складають чорноземи повнопрофільні, розповсюджені на •
плакорах. Це чорноземи звичайні - 42 %, південні - 6 % та солонцюваті 0,3 % Еродовані грунт» розміщені в основному на схилах різної крутизни та довжини різних форм та експозицій. Вони’складають 37 %, в тому числі слабо-, гаовані 27 %. і середньо- та енльноеродовані - 9 % На решті території області (15 %) розповсюджені лучно-чорноземні, чорноземно-лучні, лучні, лучно-болотні, болотні, засолені, солонцюваті, осолоділі, а також дернові фунти та солончаки. Ці генетичні групи грунтів займають понижені елементі! рельефу: заплави рік, долини балок, лощини, низовини та події, ділянки з додатковим зволоженням. . •
’ Сільськогосподарське використання земель розглянуто, виходячи із структури посівних площ за останні 10 років. Із якої випливає, то кукурудза на зерно займає 11 % загальної площі посівів, а на силос - 15 %. Отже, посіви кукурудзи в Дніпропетровській області займають 26 % посівних площ. В структурі зрошуваних земель кукурудза займає більш вагоме місце, складаючи 29 %. .
2. Огляд методів визначення грунтових вологоіяпасів
Розглянуто такі методи інструментальних вимірювань запасів вологи в грунті: термостатно-ваговий та непрямі методи (омічннй, електросмнісний, нейтронний, гаммаметрігініїй, тензіометричний та методи, що основані на вимірювані електромагнітної енергії). •
Відомо, що найбільш розповсюдженим є термостатно-ваговий (гравіметричний або буровий) метод, який в наш час вважається еталонним. Однак цей метод недостатньо придатний для практичного застосування через трудомісткість, велику 'часову дискретність та малу репрезентативність при перенесенні результатів вимірювань за межі вимірювальних ділянок. .
. Аналіз так званих непрямих методів визначення грунтових вологозапасів показав, шо всі вони визначають не' кількість вологи, а показники, які залежать від її запасів. За цими показниками визначається вологість грунту за емпіричними тарувальними кривими. Частіше ці прилади таруються за розрахунками вимірювань термостатно-ваговим методом. Отже, на .точність визначення вологості грунту цими методами, крім похибок визначення самих непрямих показників, накладаються похибки тарування приладів, а також похибки метода за яким ведеться тарування. Крім цього більшість непрямих вимірювань залежить не тільки від вмісту вологи, а й від
ряду інших характеристик (наприклад, вмісту солей в фунті чи органічних частинок та ін.). Тому ці методи не знайшли широкого розповсюдження в практиці.
• ■ З розрахункових також розглянуто методи, що використовують рівняння водного балансу, зв'язку запасів вологи з метеорологічними факторами, а також індекси, зволоженості території. .
При застосуванні рівняння водного балансу найбільш важко визначити водо-спожпван..л сільськогосподарських культур. В наш час існує багато методів для визначення цієї складової рівняння. Це методи: теплового балансу. О.М Костикова, А.М. та С.М.Аллатм'вич, В.П.Остапчика, Д.А.Штойко, В.С.Мезенцева, М.І.Будико, С і.Харченко, О.Р.Копстантинова. Л.Тюрка, Х.Л Пенмана, Х.Ф.Блені-В.Д Крідла, та ін. Рівняння зв'язку вологозанасів з метеорологічними факторами, що розроблялися С.А.Веріго та Є.С.Улановою, пропонується для афометеорологічннх прогнозів.
Основним недоліком застосування цих рівнянь слід вважати необхідність мати виміряні запаси вологи на початок розрахункового періодуна всіх масивах (полях) На наступні проміжки часу вологозапаси визначаються послідовним підсумуванням. При цьому від декади до декади можугь накопичуватися великі похибки. Тому для усунення цього недоліку необхідно декілька разів за вегетацію інструментально вимірювати запаси вологи в фунті та вносиш корективи в розрахунки.
3. Методика розрахунку щоденних запасі» грунтової волоці за агрометеорологічними даними
В результаті спільного статистичного аналізу багаторічних даних за зволоженістю фунту з атмосферними опадами, дефіщгто.м вологості та температурою повітря в період вегетації вдалося встановити тісний їх взаємозв'язок. Очевидно, чим ближче за часом до розрахункової дати випадають опади, тим більше їх частка зберігається в фунті. Тому в запропонованому нами показнику попередніх погодних умов використовується не просто сума атмосферних опадів, а сума із врахуванням їх ваги за часом випадіння до розрахункової дати, тобто за формулою
і і»
де & - показник попередніх опадів; X*. • 2^ 'т л * СУ”3 опадів відповідно за
' 1 ї
**
першу та другу, третю • девяту і т.д доби до розрахункової дати; - сума опадів
- ■ ■ ■ ■ .-і
від дати переходу температури повітря через +5°С восени попереднього року до дати. яка закінчується за п’ятдесят одну добу до розрахункового дня.
Вага (коефіцієнт) кожного доданка формули (1) визначалась методом підбору так, шоб кореляційне відношення зв'язку вологозапасів з комплексним показником попередніх погодннх умов було б найбільшим. Статнстпчннм шляхом встановлено, то оптимальне значення показника попередніх погодннх умов (Р), слід визначати за формулою '
де - сума середньодобові« дефіцитів вологості повітря за період від дати переходу температури повітря через'+5°С в бік її зменшення восени попереднього року до розрахункового дня.
Аналізуючи показник попередніх погодннх умов Р, слід відмітити, що чисе-льиик 5« характеризує приплив волопі до грунту, а знаменник У</ - ц витрату. Однак, за О.Р.Константиновим, витрата грунтової волопі на сумарне випаровування залежить не тільки від дефіциту вологості повітря,.а і від його температури. Тому був проведений аналіз впливу на зволоженість грунту і температури повітря, яка може характеризуватись сумою за певний період часу. Крім різних варіантів -{комбінацій) підрахунку цих сум розглядались і різні види розрахункової формули для показника Р. При аналізі комбінацій та видів формул отримані значення показника Р оцінювались кореляційним відношенням зв'язку його з запасами вологи в грунті Виявлено, шо найкращі результати має показник попередніх погодннх умов, розрахований із використанням сум ефективних температур повітря більше +5°С, тобто за формулою .
Р |000^
Т.4Е' <»
сума добових ефективних температур повітря вище +5°С за період від дати переходу її через +5°С весною до розрахункового дня. .
• При спільному аналізі запасів вологи в груші під посівами кукурудзи з показником 1‘ встановлено, uto в першій половині вегетації (від посіву до викидання волоті), коли суми температур менше )000°С використання їх в формулі (3) погіршує результати розрахунків, а в другу ж половину вегетації (викидання волоті - збирання врожаю), комі суми вказаних температур перевершують ІООО°С, - суттєво локрашуе. Отже, показник Р доцільно використовувати з врахуванням останнього, тобто якщо'
< ІООО°С, то слід приймати ]Г/ = 1000, а якщо > 1000°С - приймається дійсне ії значення.
За багаторічними даними для кожної із восьми метеостанцій де проводились інструментальні вимірювання вологозапасів в метровому та півметровому шарах грунту на полях під кукурудзою побудовані графіки їх зв'язку з показником Р, розрахованим за формулою (3). Графіки зв'язку апроксимовані рівнянням виду
де а, Ь та с - емпіричні параметри. . . . • .
Аналіз отриманих результатів показав, що параметри и, b та с змінюються по те| ¡торії області в залежності від водно-фізичних властивостей грунту, та ступеня зволоженості території. При визначені параметрів застосовано метод ітерацій. Обчн- . слені за цією метрдикою значення параметрів о, А та V на зайнятих кукурудзою полях для метеостанції! Дніпропетровської області наведені в таблиці.
Значення параметрів формули (4).
Метеостанція • Шар грунту
0-100 см 0-50 см
а А ■ с а 1 * 1 с
Синельмиково . 202 0,55 313 120 0,55 157
Чаплиію 159 * 0,42 321 104 0,46 164
Губиннха 159 0,59 284 96 0,57 149
Лошкарівка 128 0,50 274 ПО 0,57 140
Комісаріака . 166 0,43 291 102 0,43 »47
Нікополь . 197 0,49 270 119 0,53 140
КриамйКг 141 0,56 297 90 0,61 143
Апостолом 154 0,54 304 >02 0,50 157
ч
Розрахункова модель для визначення запасів вологи в грунті, яка описується формулою (4), на перший погляд враховує вплив тільки метеорологічних факторів, і не враховує змін вологозапасів за рахунок нерівномірного водоспоживання ку курудзи на протязі вегетаційного періоду, яка виявлена багатьма дослідниками. Тому, виходячи з виявленої нерівномірності водоспоживання рослинами, нами промелено аналіз змін впливу кукурудзи на грунтові вологозапаси на протязі вегетаційного періоду. Для цієї мети визначались і осереднюнались для основних фаз розвигку кукурудзи коефіцієнти відхилень, виміряних вологозапасів від розрахованих (5) за формулою
' ()’ ' ІГкиМ ЇІ/КЦ ■ (5)
де ІУ/т - запаси вологи в розрахунковому шарі грунту, визначені за рівнянням (4), П'т - запаси вологи в тому ж шарі грунту, виміряні термостатно-ваговим методом.
Результати обчислень цих коефіціопів по всіх метеост анціях Дніпропетровської області показані, що вони в середньому за окремі фенологічні фази кукурудзи не перевершують 5 “о. О більшості випадків ці відхилення мають випадковіш характер, .так як для одних і тих же фаз роївитку на окремих метеостанція* вони коливаються у відносно великих межах і нерідко з різним знаком, а тому виявити будь-яку закономірність не вдалося.
' Поряд з ним була проведена оцінка розрахунку запасів вологи в грунті в окремі періоди вегетації, які об'єднують ряд фаз розвитку: І) посів - 15 листок; 2) 15 листок - молочна стиглість та 3) молочна - повна стиглість. Виявлено, шо осереднені відхилення ¿іу вказані періоди вегетації малозначні: вони не перевищують ±5 % по всіх метеостанція^ області. Розподіл відхилень носить випадковий характер, а середнс їх значення по області в окремі періоди не перевершус З %.
Отже, можна зробити висновок, що відмінність в формуванні грунтових воло-гозаоасів в різні фенологічні фази розвитку кукурудзи незначна і знаходиться в межах точності розрахункової методики. І якщо прийняти до уваги похибки інструментальних вимірювань вологозапасів (10 %), то цісю різницею можливо знехтувати. Розглядаючи розрахункову методику, слід відмітити, що в ній враховуються і фенологічні фази розвитку не прямо, * через суму ефективних температур повітря більше +5°С. .
При впрошувані кукурудзи використовують досить багато гібридів. Всі вони поділяються на 5 основних груп стиглості: ранньостиглі, середньоранні, середньостиглі. середнього мі, пізньостиглі. Тому доцільно було провести дослідження впливу окремих труп стиглості гібридів кукурудзи на формування фунтової вологи З цісю .метою дослідження проводились за відношеннями виміряних волотоза пасів до розрахованих за формулою (S) та осереднених для різних груп стиглості гібридів по всіх метеостанціяч області. . . .
Аналіз одержаних даних показав, що в середньому за вегетаційний період для окремих гру п стиглості гібридів спостерігаються деякі зміни коефіцієнта ö. Так, для середньоранніх гібридів иі коефіцієнт» для шару грунту 0-100 см становлять 0,994 (-0,6 °/о), а для пізньостиглих - 0,989 (-1,1 %), для шару грунту 0-50 см відповідно • 1,005 (*0.5 *'•) та 1.001 (+0,1 %). Отримані коефіцієнти відхилень за групами стиглості гібридів кукурудзи, мабуть, залежать від різної тривалості вегетаційного періоду, а також від різних строків наставаиня фенологічних фаз розвитку. Однак, аналізуючи значення <ї для різних видів стиглості гібридів можемо відзначити, що воші суттєво менші похибок вимірювань вологозапасів і тому їх можна ..с враховувати. , Поряд з цим аналогічні дослідження проведені по виявленню впливу на фор-Чу вашія грунтові« волого зі пасів попередн. .¡в та густоти посівів кукурудзи. За даними окремих метеостанції! коефіціаті відхилень для різних попередників (озимої пшениці, ярового ячменя, кукурудзи, соняшника, цукрового буряка та гороху) не перевершують 4-5 %; а в цілому по області ±1 % для метрового та ±2 % для півметрового шарів груїпу. Певно? залежності в зміні цих коефіцієнтів не виявлено: На одних мстеостаншях більші вологозапаси спостерігаються після озимої пшениці та ярового ячменю, а на інших же - після соняшника та цукрового буряка. При підрахували! середніх коефіцієнтів відхилень по області в цілому вони близькі до одиниці, що можливо пояснігги тільки випадковими відхиленнями, які отримані через похибки вимірювань вологозапасів. '
Аналіз впливу гу стоти посіву кукурудзи показав, що в діапазоні густоти рослин 10-20 тис шт /га цей коефіцієнт відхилень складає 1,047 або -*-4,7 %, а в діапазоні густот 80-90 тис шт_/га 0,938 (-6Д %) для метрового шару грунту. Для півметрового шару значення цих коефіцієнтів складає відповідно 1,037 (+3,7 %) та 0,915 (-8,5%) Однак слід відмітити, що крайні значення густоти зустрічаються дуже рідко і том) при розрахунках запасів вологи при середній густоті посівів (20-50 тис.игг./га) ю»
впливом можливо знехтувати, тому що осереднені коефіцієнти відхилень не перевершують ±0,4 % для метрового та ±1,3 % для півметрового шару грунту.
Підводячи підсумок вншевнкладеіюму аналізу формування запасів грунтової вологи під посівами кукурудзи в різні фенологічні фази розпитку, в залежності від гібридів, густоти та попередників, слід підмітити, іцо в більшості випадків віиі:кні фактори впливають в незначній мірі (менше ±2 %). У зв'ялсу з цим можна припустити, шо отримані відхилення виміряних вологозапасів від ротрахованих викликані в більшій мірі похибками іх визначення, ніж переліченими факторами, а тому в практичних розрахунках запасів вологи в грунті іх не брат до уваги.
Точність формули (4) оцінювалась за багаторічними результатами інструментальних вимірювань вологозапасів термостатно-ваговим способом при чотирикратній повторності Для цього були використані дані спостережень Держкомгідромету за 1966-88 роки за волоіозагіасами в метровому та півметровому шарі іруніу по 8 метеостанція* Дніпропетровської області. Загальна кількість використаних нами вимірювань запасів вологи склала біля 2200 випадків При цьому виявлено, то відносні серелиьоквадратичні відхилення розрахованих за формулою (4) вологозапасів від інструментально виміряних для метрового шару грунту складають 7-0 %, а для півметрового - 8-13 %. Ці значення відхилень близькі до похибок вимірювання вологозапасів термостатно-ваговим способом, що використовується в Держкомгідрометі.
Коефіцієнти кореляції між розрахованими за нашою методикою та інструментально виміряними вологозапасами за вказаний багаторічний період складють 0,730,02, шо свідчить про прийнятну іх відповідність. При цьому стандартна похибка обчислення коефіцієнтів кореляції становить ¿0,022-0,045, шо в декілька разів менше допустимої і свідчить про досить високу точність їх обчислення
Зіставлення розрахункових вологозапасів з інструментально виміряними за період спостережень на метеостанціях області показало; що для метрового шару грунту в 85-96 % (для півметрового - в 74-90 %) випадків відхилення не перевершують ±15 %. Це цілком прийнятно для практичного використання розрахункових значень вологозапасів. ' .
Для оцінки можливих систематичних похибок запропонованої методики були використані криві розподілу відхилень розрахункових вологозапасів від виміряних. Аналіз показав, що вонн відповідають нормальному закону розподілу, тобто похнб-
и
кн розрахунку рівноПмовірні як в більший, так і в менший боки. Отже, запропонована методика недас систематичних похибок.
Виходячи і) всього нпшсьнкладеного, слід відмітити, що запропонована розрахункова модель дас можливість з достатньою для практичного використання точністю' визначати щоденні, або на будь-яку дату вологозапасн в метровому та півметровому шарах грунту під посівами кукурудзи на протязі вегетаційного періоду.
. 4. Методика оіітіімпяшї режиму зрошешш кукурудзи
за агрометеорологічними даними -
\ Важливим елементом технології вирощування сільськогосподарських культур на зрошуваних землях с режим зрошення, під яким розуміють встановлення і розподіл за часом кількості подивів, іх строки та норми, шо забезпечують оптимальний водний режим грунту на протязі вегетаційного періоду. Режим зрошення повинен забезпечувати потреби рослин у волозі у всі фенологічні фази їх розвитку для покрашення харчового, соляного та теплового режимів грунту. І! тон же час зрошення не повинно викликати ерозії, заболочення та засолення земель, зберігати та підвищувати іх родючість.
Більшість методів розрахунку режиму зрошення (методи Костякова, Алпатьс-вііх, Мезенцева, Харченка, Остапчика, Штоґіко та ін.) базується на розв'язанні рівняння водного балансу для кореневмісного шару фунту зрошуваного поля і відрізняються між собою в основному способами розрахунку сумарного випаровування 0 ‘ '
(водоспоживання культур). При цьому складові частини рівняння визначаються з досить низькою точністю, особливо сумарне випаровування за короткі періоди часу, а також вологозапасн, похибки обчислення яких накопичуються від початку де кінця вегетаційного періоду. Все цс відбивається на точності розрахунку режим} зрошення. Розроблена нами розрахункова методика визначення грунтових волого запасів дозволяє усунути цей недолік і розраховувати щоденні вологозапасн з оди маковою точністю на протязі всього вегетаційного періоду.
Якщо при визначенні показника /’ можна було б поряд з атмосферними опада ми враховувати і штучні дощі (поливні норми), то було б можливо розраховував щоденні запаси вологи і на зрошуваних землях. Задавшись оптимальними умовам:
режиму зволоження в різні фенологічні фалі розвитку кукурудзи можливо за щоденними значеннями вологозапасів визначати строки та норми полипів
Однак правомірність ототожнення штучного дотування з природними опадами може викликати правомірне заперечення При зрошенні на полях неминучі втрати води на випаровування (із розсіючого струменя дощувальної машини, поверхні рослин та грунту), а також змінюються мікрокліматичні умови (знижується температура та підвищується вологість повітря) Аналіз літературних джерел показав, шо втрати води при цілодобовій роботі дощувальних машин за даними О І ІПтангея та
І С Шпака (Північно-Рогачінська зрошувальна система) сіановляїь 7-9 % від поливної норми, і тільки в денну пору гостроиосушліївого періоду, коли дефіцит вологості повітря досягає 20-ЗО мб та при великих для зрошення швидкостях вігру (3-7 м/с), втрати можуть сигагн до 15 % і навіть до ЗО % Поруч з ним, за даними Б Б Шумакова вплив мікроклімаї нчннх умов оцінюється відповідним коефіцієнтом, який для зрошувальної зони Дніпропетровської області в середньому становить
0,93, тобто за рахунок цього зберігається (порівняно з не зрошуваними землями) біля 7 % поливної норми Отже, обидва вкаїаїтх фактори діють ирошле-кно з майже одинаковим (за чисельними значеннями) ефектом, то дає підегану враховувати при обчислені режиму зволоження ініу поливні норми як атмосферні оппн
Доцільнісіь нього припущення було перевірене за даними агрометеорологічного поста Апостолов», де велися спостереження за вологістю грунту як ирн природному зволоженні, так і при зрошенні Аналіз инх даних показав, що оссреднеиа крива залежності II' /(!') проходим. по основному полю виміряних точок. Отже, запропоновану методику можливо застосовувати на полях, зайнятих кукурудзою при розробках не іільмі проектних, а й експлуатаційних режимів зрошення, визначаючи запаси вологи на кожен день
.На основі цього була розроблена програма, яка дозволяє визначати запаси вологи в активному шарі грунту на землях С’олонянсько-Томаковської зрошувальної системи (СТІС). За розрахунковими значеннями вологозапасів можна давати рекомендації на полив. Ця профама спеціалізована для СТЗС, в базу її даних занесена інформація про всі зрошувані ділянки цієї системи. При цьому рекомендації про режим поливу видают ься щоденно конкретно для всіх полів цієї системи.
ОСНОВНІ ШІСІІОВКП
1. Аналіз факторів, які впливають на формування запасів грунтової вологи по-каїав. що в основному вологозапасн залежать від таких метеорологічних факторів, як атмосферні опали (приплив), температура та дефіцит вологості повітря (витрати). Прн розробці комплексного показника попередніх погодних умов І’ виявлено, шо найбільше кореляційне відношення зв'язку мають такі показники які враховують суму аімосферішх опадів та дефіцитів вологості повітря за період від дати переходу температури повітря через +5°С восени попередньою року до розрахункового дня, та суму ефективних температур повітря більше +5“С В запропонованій методиці використовується не просто сума атмосферних опадів, а їх суми з різними коефіцієнтами, тобто з врахуванням часової ваги їх випадіння до розрахункової дати.
2. За даними багаторічних інструментальних вимірювань запасів вологи в метровому та півметровому шарах груїггу на полях під кукурудзою отримані графіки їх зв'язку з показником і’, які апроксимовані еслонениіальною функцією. При цьому показник /’ тісно зв’язаний з виміряними водогозапасами у всьому діапазоні їх змін: від вологості в’янення до найменшої вологоємкості
При аналізі точності запропонованої розрахункової методики визначення щоденних вологозапасів встановлено, шо середньоквадратичні відхилення розрахованих від виміряних їх значень в метровому шарі грунту складають 7-10 %, а півметровому- 8-13 %. Коефіцієнти кореляції між розрахованими та виміряними волого-занїісами в метровому та півметровому шарах грунту (2200 випадків) знаходяться в межах 0,72-0,92, а в середньому по області 0,84. Зіставлення розрахункових волого-запасів з виміряними свідчить, що для метрового шару грунту в 85-96 % (для півметрового в 74-90 %) випадків відхилення не псревнщуюіоть 15 %. Це все свідчиті про високу точність обчислення запасів вологи в грунті
3. Аналіз можливого опливу фенологічних фаз розвитку та різних груп стигло сті гібридів кукурудзи, а також їх попередників та густоти посівів на формування за пасів вологи в грунті показав, що вплив цих факторів на розрахункові вологозапзс знаходиться в межах точності цієї методики.
4. Аналіз можливості застосування розрахункових значень грунтових волок запасів для оптимізації режимів зрошення показав, шо вони дозволяють внконуват розрахунки режиму зрошення для полів, зайнятих кукурудзою під різні задані рів
п
галоження грунту, тобто підібрати такий режим зрошення, який би дозволив з най-льшпм ефектом використовувати зрошувальну воду.
РЕКОМЕНДАЦІЇ ИИРОПІІІЩТПУ
Розрахункову методику, яка дозволяє визначати вологозапасп під посівами ку-урудзи на протязі вегетаційного періоду з принятою дія практичного янкорнс-ання точністю, рекомендується застосовувати в господарствах Дніпропетровської ібласті при підборі різких технологічних прийомів обробки посівів кукурудш і особливо при призначені полпвів, а також в управліннях зрошувальних систем при розробці інформаційно-рекомендаційних систем режимів зрошення та складанні планів водокористування.
Після уточнення параметрів розрахункової моделі «пропонований нами метол, можливо використовувати і в інших, близьких за природними умовами областях України. _ \
СПИСОК ІІЛУКОІШХ ПРАЦЬ ІЛ ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
' І РУСІЩКІІІІ ІОН, ГАЛИН" ОН, ДОЦННКО ВИ Аппроксимация зависимостей влагозапасов от показателя предшествующих погодных условий - Днепропетровск, 1092 - 11 с - Деи в УкрИІІПИ 5 01.93, Л» 7 .
2 ЛИТОВЧІ.ІІКО А Ф , ГАД И К О И , ДОЦННКО В II Оценка влагообеспе-ченноезн сельскохозяйственных полей по расчетным значенням увлажненности почвы // Оросшельные мелиорации - их развитие, зффективноегь и проблемы: Материалы международной научной конференции. Херсон, 1993,-С 32.
. З ЛІТОВЧШІКО О Ф, ДОЦЕІІКО В I. Агрометеорологічний метод розрахунку режиму зрошення кукурудзи в умовах Дніпропетровської області // Підвищення ефективності меліорації земель в Україні. Тези доповідей науково-технічної конференції УІ1ВГ. Рівне, 1995,- С.66-67
4. Л1ТОВЧЕНКО О.Ф, ДОЦЕНКО В.І. Методика оптнмізації режиму зрошення кукурудзи в умовах Дніпропетровської області // Матеріали республіканської координаційно-методичної ради з проблем ефективного використання зрошуваних зе-
мель для нарощування і стабілізації ішробшіктпз кормів і кормового білка. Вінниця, 1995 - С.51-52. '
5. ДО ЦІ. ІІКО В И. Расчет расхода почвенной влаги по уравнению водного баланса с поля под кукурузой (на примере Днепропетровской области) // Земельні ресурси України; рекультивація, раціональне використання та збереження: Матеріали міжнародної наукової конференції. Дніпропетровськ, І996.-С. 193-194.
6. ДОЦЕНКО В.І. Аналіз зв'язку режиму зволоження грунту та фенологічних фаг розпитку кукурудзи в умовах Дніпропетровської області // "Проблеми гідромеліорації в Україні": Матеріали наукової конференції. Дніпропетровськ, 1996,-С.36-39.
,7. ЛИТОВЧЕНКО О.Ф., ДОЦЕНКО В.І. Розрахунок щоденних запасів грунтової вологи під посівами кукурудзи за агрометеорологічними даними (на прикладі Дніпропетровської області) // "Проблеми гідромеліорації в Україні": Матеріали наукової конференції. Дніпропетровськ, 1996,- С.86-89.
SUMMARY
■I t
Dotsenko V.l. The development of calculation methods of soil moisture stocks and optimisation of regimes of com watering in tlic conditions of Dnepropetrovsk Region Typescript. Thesis on taking a degree of Master of Agricultural Sciences in the speciality 06 00 02 - Land reclamation and irrigating farming. Kherson Agricultural Institute Kherson, 1997. •
The method of moisture stocks determination in the metre and halfmctre soil laye under com crops for everyday (anyday) vegetation in the conditious of Dniepropctrovs! Region has been worked out in this thesis. The developed complex indicator of-tin preceding weather conditions that accounts the basic agricultural mctcorological factor influencing on the moisture slocks formation has been used in this thesis for the calculalio; of soil mosture stocks. The methods of optimisation of regime of com crops watering lias been worked out on the ground of new quality information about moisture slocks.
ЛІШОТАЩІЯ
Доценко В И. Разработка методики расчета почвенных влагозапасов н оіттпмн-зашш режимов орошения кукурузы в условиях Днепропетровской области). Рукопись. Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных
1 ІІ
наук по специальности 06.00.02 - мелиорация и орошаемое земледелие. Херсонский сельскохозяйственный институт, Херсон, 1997. •
Разработан приемлемый по точности расчетный метод определения запасов влаги в метровом и полуметровом слоях почвы под посевами кукурузы на каждый (или любой) день вегетации в условиях Днепропетровской области. Для расчета влагозапасов помпы использован разработанный комплексный показатель предшествующих погодных условий, учитывающий основные агрометеорологические факторы, влияющие на формирование запасов влаги. На Основе полученной качественно новой информации о влзгозапасах разработана методика оптимизации режима орошения полей, занятых кукурузой. .
Ключові слова: фунтові вологозаппси, комплексний показник попередніх по- . годних умов, природний режим зволоження, режим зрошення
- Доценко, Виктор Иванович
- кандидата сельскохозяйственных наук
- Херсон, 1997
- ВАК 06.01.02
- Управление режимами орошения озимой пшеницы и кукурузы, обеспечивающее высокую продуктивность культур и стабилизацию экологической обстановки на маломощных карбонатныъ черноземах
- Влияние различных режимов орошения и доз минеральных удобрений на водопотребление, продуктивность и качество зерна кукурузы
- Особенности возделывания кукурузы на зерно при различных режимах орошения в условиях поймы реки Бузулук
- Научные основы ресурсосберегающих технологий полива дождеванием сельскохозяйственных культур в Нижнем Поволжье
- Совершенствование нормирования водосберегающих режимов орошения озимой пшеницы в условиях Саратовского Заволжья