Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка водного и питательного режимов кормовых культур на каменистых почвах (на примере Западного Прииссыккулья)

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Разработка водного и питательного режимов кормовых культур на каменистых почвах (на примере Западного Прииссыккулья)"

КЫРГЫЗСКАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ Специализированный совет Д. 06. 96. 45.

7 0*1

На правах рукописи

АБДИЕВА Светлана Викторовна

РАЗРАБОТКА ВОДНОГО И ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМОВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НА КАМЕНИСТЫХ ПОЧВАХ

(на примере Западного Прииссыккулья)

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Бишкек 1998

КЫРГЫЗСКАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ Специализированный совет Д.06.96.45

На правах рукописи

АБДИЕВА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

РАЗРАБОТКА ВОДНОГО И ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМОВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НА КАМЕНИСТЫХ ПОЧВАХ

(на примере Западного Прииссыккулья) Специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Бишкек-1998

Работа выполнена в Кыргызской аграрной академии

Научный руководитель кандидат сельскохозяйственных

наук, доцент Панова А.В.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук,

Лауреат Государственной премии КР по науке и технике Юсупов Т.Ю.

кандидат сельскохозяйственных наук Кыштобаев К.К.

Ведущая организация Кыргызский научно-исследовательский институт ирригации

Защита состоится «_» октября 1998 г. в_часов на заседании

специализированного совета Д.06.96.45 по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук при Кыргызской аграрной академии (720005, г.Бишкек, ул. Медерова, 68).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке Кыргызской аграрной академии.

Автореферат разослан «_» сентября 1998 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Кыргызстане площадь каменистых почв составляет более 500 тыс. га, из них освоенные под орошаемое земледелие 155 тыс. га, причем разных по глубине залегания валунно-галечниковых и каменистых отложений, по степени общей каменистости. Накоплен определенный опыт по коренным мелиорациям каменистых почв - землева-нию, кольматажу.

Вместе с тем мало изучены рациональные приемы возделывания культур при дифференцированном подходе к каждой агропроизводстоенной группировке каменистых почв. Нет конкретных рекомендаций по регулированию водного и питательного режимов, методов определения агрофизических параметров и постановки полевого опыта, учитывающего специфику каменистых почв.

Плодородие этих земель можно существенно повысить при одновременном снижении себестоимости производимой продукции при современном и комплексном подходе мелиоративных мероприятий - регулированием водного, питательного режима на базе необходимой подробной информации. По теме проведены исследования в течении 8 лет на сильнокаменистых почвах Западного Прииссыккулья.

Цель работы — исследовать особенности возделывания кормовых культур, регулирование водного, питательного режимов и комплекс агротехнических мероприятий на каменистых почвах.

Для достижения поставленной цели рассмотрены и решены следующие задачи:

\ 1. Апробирован способ определения технологических параметров водного и питательного режимов на сильнокаменистых почвах.

2. Проведены экспериментальные исследования по режиму орошения кормовых культур.

3. Проведены экспериментальные исследования по постановке модульного опыта, с прогнозированием срока полива.

4. Разработан алгоритм дифференцированного регулирования водного режима на базе Мелиоративной съемки с учетом биологических особенностей культур.

5. Установлен проектный режим орошения для кормовых культур.

6. Проведены экспериментальные полевые исследования по питательному режиму кормовых культур, и установлен порядОк агротехнических приемов возделывания культур на сильнокаменистых почвах.

Научная новизна

1. Апробирована Мелиоративная съемка (МС) по получению технологических параметров водного режима (ТПВР) на каменистых почвах.

2. Установлен расчетный слой сильнохаменистых почв для регулирования водного режима.

3. Разработана методика краткосрочного модульного опыта по режиму орошения.

4. Разработан алгоритм по прогнозу влагообеспеченности кормовых культур.

5. Предложена формула расчета запасов питательных веществ для каменистых почв.

6. Выявлена тенденция улучшения плодородия сильнокаменистых почв при внесении минеральных удобрений и выращивании трав.

7. Установлен специфический порядок агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур на сильнокаменистых почвах.

Защищаемые положения

1. Разработаны рациональные пути повышения плодородия каменистых почв Западного Прииссыккулья.

2. Новые технологические решения с дифференцированным подходом к каждому орошаемому полю или участку одновременного полива по регулированию водного и питательного режимов.

Практическая ценность

Выбраны и адаптированы алгоритмы и модели по определению ТПВР для каменистых почв.

Разработан эксплуатационный и проектный режим орошения кормовых культур (травосмеси, люцерны, ячменя) для каменистых почв Западного Прииссыккулья при дифференцированном, подходе к каждому участку и возможности перенрса результатов опыта в другие регионы, что позволяет сохранить плодородие и экономить оросительную воду.

Реалтациа результатов работы

Результаты исследований применяются в крестьянских хозяйствах Западного Прииссыккулья, а также используются в курсовых и дипломных работах студентов Кыргызской аграрной академии.

Апробирование работы

Основные материалы диссертационной работы докладывались на научных конференциях.

Публикация работ

По теме диссертации опубликовано 6 работ, 2 находятся в печати.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 200 страницах машинописного текстагсодержит 36 таблиц, 22 рисунка и 4 приложений. Список литературы включает 129 наименований, в том числе 9 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе сделан анализ предшествующих исследований на каменистых почвах. В Кыргызстане каменисто-галечниковы? почвы со-

ставляют 500 тыс. га, их свойства и классификация приведены в ряде работ А.М.Мамытова, Н.К.Баженова, А.Г.Сухачева, Д.К.Кожекова и др.

Авторы многих работ, такие как М.Т.Турдукулов, Р.Н.Сатылканов, И.С.Алиев и др. к обязательным мероприятиям улучшения каменистых почв относят землевание и кольматаж, при этом улучшается механический и микроагрегатный состав почвы, происходит увеличение гумуса при возделывании трав на 1.2-1.9 %, а на лучшем варианте (землевание на 20 см + навоз) получали 8.0-8.6 т/га сена люцерны (С.И.Искаков, Р.И.Сатылканов). С.В.Солдатенко в Западном Прииссыккулье исследовала нормы высева и подбор травосмесей. В Таджикистане С.А.Алиевым и Н.Боборажабовым проводилась исследовательская работа на каменистых почвах с помощью зехмлевания.

В этих работах при расчете запасов воды питательных веществ не учитывается процент содержания мелкозема, не всегда рассматривается степень каменистости, не приводятся: динамика влажности почвы под культурами при разных режимах увлажнения, алгоритмы расчетов запасов воды и питательных веществ, нет исследований по выявлению оптимального расчетного слоя, нет рекомендаций по выявлению перспективной травосмеси,, не показана возможность исследований в других местах. Теоретического обобщения исследований по особенностям регулирования питательного режима нет.

По мнению Константинова А. Р. и Струнникова Э.А. в настоящее время наиболее близки к решению проблемы создания универсальной методики расчета норм и сроков полива такие авторы как Н.И.Базилевич, В.В.Шабанов, А.И.Будаговский, Л.Я.Джоган, и по нашему мнению теоретические разработки М.М.Кабакова. Они использовали уравнение водного баланса, что дает весьма усредненное значение для региона в целом и не позволяет обеспечить дифференцированный подход к каждому орошаемому полю и с достаточной точностью регулировать на нем водный режим.

Таким образом считаем, что недостаточно полно разработаны рекомендации по приемам возделывания культур с дифференцированным подходом к комплексу условий каждого поля при регулировании водного и питательного режимов и возможность максимального использования рекомендаций в других регионах.

Во второй главе рассматриваются природно-климатические условия районов, методика и условия проведения исследований.

Объект, где выполнялись эксперименты, расположен в северозападной части Иссык-Кульской котловины Тонского района. Площадь учебного научно-производственного участка "Кара-Талаа" составляет 30 га.

Для рассматриваемого района характерен резко континентальный климат с умеренно теплым летом и холодной зимой. Среднемноголетняя относительная влажность воздуха в течение года изменяется в довольно

узких пределах (50-60 %). Осадков в течение года выпадает крайне мало -100-120 мм. Продолжительность вегетационного периода составляет 150 дней. Средняя скорость ветра 4,7 м/с за вегетацию, в суточном ходе отмечается резкое возрастание скорости, после полудня он достигает 6,0 м/с.

Устойчивый климатический дефицит влаги (КДВ) наблюдается в течении всего года - удельная испаряемость Veo, мм/сут больше удельной скорости поступления осадков Vo, мм/сут как в целом году, так и в отдельные периоды. Общий суммарный КДВ IV^ - LV0 в среднемноголетнем году

составляет 90-120 мм/сут, а за вегетацию - 60-80 мм/сут.

Опытный участок располагается в предгорной полого-наклонной равнине. Поверхность участка ровная и оглаженная с общим уклоном 0.04 с севера на юг и 0.007 с запада на восток, с небольшими микропонижениями. Грунтовые воды залегают на значительной глубине 40-60 метров.

Почвы участка серо-бурые, пустынные, сильнокаменистые, основаны на щебнисто-галечниковых и гравийно-щебнисто-дресвяных отложениях. По механическому составу почвы относятся к песчаным, реже супесчаным сильнокаменистым разностям. Почвы характеризуются очень низкой влагоемкостью. Запасы влаги в расчетном слое 0.8 м составили при наименьшей влагоемкости от 44 до 77 мм, влажность замедленного роста от 20 до 40 мм.

Почва на участке бедна органическим веществом, она содержит очень низкий процент гумуса- 0-51 и основных питательных веществ: 9.5-23.0 мг/кг подвижного фосфора, 6.2-11.1 мг/кг нитратного азота, 24,0-27,0 мг/кг калия.

Экспериментальная часть работы выполнялась с 1987 по 1995 годы. Для определения влияния различных травосмесей и чистых посевов трав на повышение плодородия серо-бурых пустынных каменистых почв, отзывчивости трав на применение минеральных удобрений заложен опыт с пятью вариантами на 0.5 га. Опыт заложен в четырехкратной повторно-сти, размер делянок 60 м2 (6x10), размещение вариантов рендомизирован-ное в 4 яруса.

Схема опыта и норма высева семян кг/га.

1. Люцерна (18 кг/га). 2, Эспарцет (100). 3. Люцерна,(9) + Эспарцет (60). 4. Люцерна (9) +Кострец безостый (10). 5. Люцерна (9) + Эспарцет (50) + Кострец безостый (10).

Минеральные удобрения по схеме 1) Контроль - без удобрений, 2) Применение азотных, фосфорных, калийных удобрений N,-^,^,, кг д.в./га - полная доза, 3) N,8oP«oK9o кг д.в./га -аолуторная доза. Расчет доз t ч> методике полевых исследований и агрохимических картограмм.

В основу методики исследований по режиму орошения положен опыт с тремя вариантами А, В, С. Размеры делянок, по^торность, размещение по методике Б.Доспехова. В опыте по режиму орошения пдгшвы прово-

лились в одни и те же сроки разными нормами. Поливные нормы принимались в долях от контрольного варианта "В", на котором поддерживалась влажность почвы не ниже у=0.55 от наименьшей влагоемкости в слое 0.8 м (установленного исследованиями прошлых лет).

Параллельно с классическими опытами на модулях, занятых травами и ячменем, в полевых условиях исследуется скорость образования дефицита влага (результирующая водного баланса) с использованием ее в проектном и эксплуатационном режиме орошения. Размер площадок модулей (2x2) 4 м2, на них непосредственно и проводят наблюдения за фенологией растений и учитывают урожай. Все технологические параметры водного режима берутся непосредственно у этих площадок.

В третьей главе показан новый метод определения технологических параметров водного режима,и его апробация на каменистых почвах (Мелиоративная съемка).

В условиях каменистых почв традиционные методы определения водно-физических свойств почв имеют низкую точность или вообще не пригодны, так как не учитывалась объемная масса каменистых почв, процент содержания мелкозема и др. Поэтому это и явилось первостепенной задачей — получение исходной более достоверной информации с целью обеспечения всех технологических операций по возделыванию культур на каменистых почвах в первую очередь для регулирования водного и питательного режимов.

Метод МС основан на принципе пространственного сравнения скоростей образования дефицита почвенной влаги или показателей функционально с ним связанных, двух объектов за один фиксированный временный интервал. Методом МС определяются: наименьшая влагоемкость, объемная масса почв, нижний предел увлажнения, потенциал почвенной влаги, скорость впитывания и другие. МС может выполняться с заданной частотой и точностью инструментальными наземными или дистанционными средствами.

В течении пяти лет нами проводилась апробация метода МС на участке "Кара-Талаа". Проверялись две модификации этого метода — при однопроходном измерении влажности почвы и двух измерениях ранней весной (разработанные А.В.Пановой). Эксперимент показал, что в наших .'словиях наиболее эффективным оказался однопроходный способ, из-за очень низкой влажности почв в весенний период.

Реализация МС осуществлялась по следующему, алгоритму (Панова А.В.). На тестовой площадке (ТП) - площадка, характерная для каждого rana почв, (на которой измеряются все необходимые технологические параметры регулирования водного режима стандартными методами для гтросноза и контроля в управлении водным режимом на орошаемых потах), стандартными методами определяют наименьшую влагоемкость 1Рнв> и влажность почвы (fj¡, %) в один срок с орошаемым полем. За-

я.

тем на ТП определяют остальные параметры, которые и необходимы для регулирования водным режимом. По значению наименьшей влагоемко-сти и влажности, измеренных на ТП, определяют потенциал почвенной влаги И (Па):

Коэффициент п и N приведены в таблице 1. Согласно гипотезе о равенстве потенциалов почвенной влаги на полях в ранне-весенний период полученное его значение по (1) используется для определения на исследуемом поле по репрезентативному значению для измеренной в этот же срок влажности почвы

Энв = Е^Г- (2)

Если вычисленное значение наименьшей влагоемкости попадает в тот же таксон по классификации ТПВР , что и рнв тестовой площадки, то полученная наименьшая влагоемкостъ будет репрезентативна для этого поля. Для данного технологического алгоритма разработана программа для персональной вычислительной машины.

Таблица 1.

Классификация элементов по таксонам на объекте Кара-Талаа

№ таксона N п

П 3.6 0.46

Ш 2.8 0.37

IV 2.2 0.28

Таблица 2.

Классификация технологических параметров водного режима (ТПВР) (для каменистых почв)

№ таксона Механический состав Интервалы

по наименьшей влагоемкости рш,% по объемной массе й г/см3 по влажности /Хо ,% по потенциалу почвенной влажности /\Па

П песок связный 5.6..8.6 1.56.. 1.6 1.3..2Л 16.0

III супесь 8.6..13.8 1.5 .'.1.56 2.1..4.4 . 16.0

IV суглинок легкий 13.8. .18,4 1.43..1.5 4.4..6.6 16.7..18.5

При переходе к автоматизации процесса съемки используются.датчики влажности почвы или датчики, измеряющие любой показатель, связанный функционально или с влажностью почвы, или с одним из параметров водного режима. Так, например, для замера объемной массы можно использовать изотопный переносной плотномер ИПП-2 (прибор выпускается серийно).

Прибором измеряется объемная масса каменистых почв с1кп в тех же точках, в которых измеряется наименьшая влагоемкость ркв. По известной наименьшей влагоемкости и классификационному закону связи (<3М = Г(Рт)) определяют объемную массу мелкозема с!м:

<1 =

38.82—рн

(3)

4.667

или по графической зависимости.

По значениям <1кп, с!м и относительно постоянному удельному весу камней находим процент мелкозема, который и удерживает определенный запас воды после насыщения и запасы питательных элементов для растений:

V .цм-д-а.) (4)

Для производственных полей 40-60 га требуемое число измерений наименьшей влагоемкости составит от 15 до 51 площадки.

Данные полученные в результате экспериментов по определению ТПВР статистически обработаны. Проверка данных (рнв, <1м) полученных методом МС проводилась в сравнении с обычными методами, их обработка показала достаточно высокую сходимость при большом количестве повторений (до 50 залитых площадок).

Технологические параметры полей на участке "Кара-Талаа".

Таблица 3.

Номера полей Наименьш. влагоемкость, % Процент мелкозема % Объемная масса т/м3 Критич. влажн.

кам.почвы мелкозема

Поле № 2 10.2 25.4 2.42 1.54 0.43

Поле№3 | 12.75 16 2.4 .1.50 0.48

Практическое применение МС заключается в том, что все параметры, определяемые этим методом, используются в расчетах питательного и водного режимов. Определение запасов влаги в условиях сильнокаменистых почв имеет свои особенности, учитывающие процентное соотношение мелкозема и камней, а также обоснованный слой увлажнения.

По репрезентативным параметрам для площади одновременного полива определяются запасы влаги в почве, питательных веществ и поливная норма. •

В почве с различным процентом содержания каменистых образований с диаметром, превышающим 3 мм, вода удерживается мелкоземом. Поэтому необходимо, кроме общих значений водно-физических свойств каменистых почв, отдельно определить все показатели для мелкозема.

Масса сухой почвы в монолите без камней мелкозем составит:

Gm = SG-vm /100 = iOOHd«, vM , (5)

где IG - масса сухой каменистой почвы, т; vM - процент мелкозема от IG. Объем воды м3/га в монолите равен

W = Gm -0/100 = HcLnVu-ß , (6)

где ß - влажность в % от массы мелкозема. Тогда запас влаги соответствующей наименьшей влагоемкости равен:

Whb = HdmVM'ßhb, (7)

Аналогично определяются запасы влаги на день сева и уборки культуры, до и после полива. Мелиоративная сьемка применима и для расчета норм вносимых удобрений. Расчитывая запасы питательных веществ в почве нужно использовать процентное содержание мелкозема, в котором и находятся питательные вещества, тогда формула по запасам кг/га будет иметь вид:

П = Н-с!«, -v-Э, (8)

где Н - слой почвы, Э - подвижные элементы азота, фосфора и калия мг/ ЮОгр содержащиеся в мелкоземе.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных полевых исследований на отзывчивость трав от внесения минеральных удобрений на их урожайность, качество и на элементы почвенного плодородия. Исследованы особенности возделывания культур на сильнокаменистых почвах, а также комплексных исследований по условиям вегетации трав.

В условиях участка "Кара-Талаа" за вегетацию проводится 3 укоса, в первый год жизни укосов нет. Урожай сена многолетних трав за 3 года пользования составил 27-28 т/га на неудобренном фоне и 30-32 т/га при внесении минеральных удобрений (NnoPaoKio и N180P420K.90). Оросительная норма при этом составила 4000-4500 м3/га за вегетацию. После трех лет использования трав происходит изреживание эспарцета, а злаки все же не восполняют потерю урожая, хотя именно травосмесь со злаками на 5, 6 годы жизни дает достаточно большой урожай, т.е. более долговечна в сравнении с другтши травосмесями.

За годы исследований максимальный урожай трав получен на второй год жизни - 10-11 т/га. Минеральные удобрения повышают его на 0.5-1.0 t 7га. Качество сена многолетних бобовых и злаковых трав зависит от вида культуры. .

Многолетние бобовые травы на каменистых ррчвах развивают мощную корневую систему. Tax эспарцет на 4 год жизни накапливает в слое 0-

30 см 1.4 т/га корней, люцернаже и ее смеси накапливает корней в этом же слое в пять раз больше (рис. 1а).

Корневая система по слоям почвы распределяется неравномерно, наибольшее ее количество сосредоточено в верхних слоях 0-10 см - от 40 до 70 % от общего количества корней. С глубиной это количество уменьшается. Такое накопление подземной фитомассы в почвенном профиле сильнокаменистых серо-бурых почв объясняется скудностью питательного режима, большой воздухоемкостью и разреженностью корневой системы многолетних бобовых и злаковых трав, в верхних горизонтах почвы. Поэтому, в таких аномальных условиях в слое почвы 0-30 см вес корней в 2-3 раза меньше, чем на обычных полнопрофильных почвах Кыргызстана. Минеральные удобрения не оказывают сильного влияния на увеличение массы корней (рис. ] в), незначительно способствуют накоплению гумуса на травосмесях (в слое почвы 0-20 см).

Нкоппение горней, тонуса в почве на 4 год жизни трав (1990 г. Квре-Тнлаа)

10 ?0 30ц/т

ц/гв

10 /. $

щ

I

30 Н.см

/У

//

' //

ы

ю

20

0.5 10 1-5 %

Н.см

0.5

1(|

2С

1.0 1-5 %

ЗС

Н,си

I / : /

т-- люцерна

2" - эспарцет 3 ~- травосмесь * исходная а. и б. - без удобрений в. и г. - по фону . (Ы Р К )

4 |я т ш/

6.

Рис.1

Перед закладкой опыта в слое почвы 0—50 см содержалось 0.49— 0.52 % гумуса (рис. 16). При возделывании многолетних бобовых и злаковых трав, а также при внесении минеральных удобрений содержание гумуса в почве увеличилось (рис. 1г). Максимальное его количество накапливается при возделывании люцерны и ее смета с другими травами (до

1.05-1.18 % на неудобренном фоне и до 1.4-1.45 на удобренном). Несколько меньший его процент накапливает эспарцет и смесь со злаками.

Многолетний опыт по возделыванию кормовых культур позволил разработать следующие рекомендации.

Уборка камней с образованием валиков проводилась грейдером, который одновременно ножом лопаты подрыхливал почву на глубину 5-10 см. Валики располагают вдоль на таком расстоянии друг от друга, чтобы они не препятствовали проходу сельскохозяйственной техники. Для лучшей заделки семян при посеве на каменистых почвах нами к сеялке сделано приспособление в виде металлических зубьев для раздвигания камней перед сошником, что дает возможность равномерной заделки по глубине и обеспечивает дружные всходы семян. Оптимальная норма посева - 9-10 млн. всхожих семян трав и 4-4.5 млн. шт. ячменя на гектар (что на 10-15 % выше обычной нормы в этой зоне). С учетом предложенной нами формулы по запасам питательных веществ (8) значительно уточнен расчет вносимых минеральных удобрений. Так под ячмень вносим N90P1.wK.50 и под многолетние травы МздРпоКпо. Удобрения нужно вносить дробно с поливной водой.

В пятой главе в разработке водного режима кормовых культур для каменистых почв показан алгоритм расчета дифференцированной поливной нормы и установление эксплуатационного и проектного режимов орошения, с применением новых алгоритмов по определению исходных параметров водного режима.

Дифференцированная поливная норма (ДПН) обеспечивает экономное расходование оросительной воды, исключая поверхностный сток и глубинную фильтрацию, сохраняет плодородие почвы и возможность получения устойчивых урожаев. ДПН реально возможно установить для каждого поля, тем более модуля, с учетом биологии культуры при наличии определенного набора исходной информации. Поливная норма для сильнокаменистых почв определяется по разности между запасами воды, соответствующих верхнему и нижнему пределам увлажнения для расчетного слоя Нл, т.е. по разности ^ или Щ.

Обоснованный расчетный слой Ня установлен экспериментально по слою, из которого пррисходит расход влаги под культурами (ячменем и многолетними травами) в условиях Кара-Талаа в разные фазы развития. Этот слой по зависимости плотности потока составил 0.8 м и 1.0 м для второго и последующих лет жизни многолетних трав при активном слое 0.4..0.5 м, т.е. почти вдвое больше. Плотность потока рассчитана по методике И.И.Судницина.

Для этого слоя определяются средние значения всех параметров, входящих в модель для поливной нормы для каменистых почв (м3/га):

ДПН = Н(1кпуырта -Нс^уД,, ^Ш^^а-Укр) (9)

Способом МС определяется наименьшая вл^гоемкость по однопроходному методу. По классификации или зависимости'^ = Г(Рга) на-

ходится объемная масса мелкозема. Для определения критической влажности почвы А.В.Пановой найдена зависимость

У,Р =0.23 + 0.02ßm (10)

Таким образом, поливная норма в условиях Кара-Талаа на сильнокаменистых почвах может изменяться в довольно широких пределах от 200 до 600 м3/га. Для поля № 2 под травами - 290 м3/га, и 220 MJ/ra для ячменя

(поле jNo 3).

Подходы к решению установления проектного и эксплуатационного режима орошения различны.

В наших опытах по режиму орошения использовались и апробировались разные алгоритмы и модели, но все они основаны на едином подходе - измерении результирующей водного баланса - дефицита влажности почвы W.T и скорости его образования V-, Дефицит влажности почвы и скорость образования измеряются датчиками в обычных условиях или с использованием испаряемости по испарителю ГГИ-3000 на тестовой площадке ТП под теми же культурами, что и на поле, с необходимой частотой во времени.

Пересчет скорости на каждое поле осуществляется с учетом плошад-ных коэффициентов а, характеризующих физический комплекс каждого поля. Таким образом обеспечивается дифференцированный подход к каждому полю. Скорость потери влага на отдельных участках Va зафиксирована мелиоративной съемкой в относительных показателях от ее скорости потери на ТП Уд (а = Уд / Уд). Разные сроки полива культуры на тестовой площадке и полях не оказывают влияния на качество расчетов, если регулирование водного режима проводится в пределах от наименьшей влаго-емкости ßHB до критического уровня влажности почвы ßrp.

Новый метод прогнозирования по алгоритму А.В.Пановой заключается в следующем: по многолетним климатическим данным ближайшей метеостанции испаряемости и осадкам определяются коэффициенты тенденции увеличения скорости климатического дефицита влаги ВДВ за расчетные периоды вегетации по уравнению:

T„=ZV,(n)/2:V,(n-l)', (И)

где IV; (п) и £VK(n-1) - интегральные значения скорости климатического дефицита влаги соответственно за последние и предыдущие периоды. Климатический дефицит влаги (КДВ) представляет собой разницу между удельным значением испаряемости и осадками за расчетные периоды:

V, = VEo - Va ; (12)

На опытном поле в Кара-Талаа многолетние значения испаряемости рассчитывались по формуле Иванова H.H. (Е"), а в годы исследований -по испарителю ГТИ-3000. При необходимости перехода к испарению с Годной поверхности среднемноголетних значений (Ej1) или любого года для условий данного региона предлагается уравнение:

Е0 = 1.33+1.24Е" (13)

При поддержании предполивного уровня влажности почвы выше кри ■ тического у =0.55+0.65 на каменистых супесчаных почвах Западного Прииссыккулья межполивные периоды в самое напряженное время могу] составлять 3-5 суток. Поэтому расчетные периоды краткосрочного прогноза приняты равными 4 суток, с учетом того, чтобы разница между фактической и прогнозной величиной влажности в почве не превышала критической (у ,р =0.43-5-0.48) и относительной погрешности 6, =8%. При переходе на относительное время

(14)

где j - порядковый номер периода независимо от даты вегетации. Полученные коэффициенты тг используются для прогнозирования дефицита почвенной влаги, т. к. коэффициенты скорости образования КДВ идентичны коэффициентам тенденции почвенного дефицита влаги, то

2Ve(n)-T,.XV,(n-l) (15)

Полученный прогнозный объем дефицита влаги на конец расчетного периода сравнивают с допустимым или по предполивному уровню - у

rW.rfr-o-^-'f-" (.6)

В условиях "Кара-Талаа" нами так же предложена возможность подхода к прогнозу влагообеспеченности с помощью биофизического коэффициента Кб , к которому положительно относятся Константинов А.Р. и Струнников Э.А., названный ими универсальным, т.к. учитывает свойство культуры, климатические и почвенные условия. Находим зависимость ZVtl IVk интегральной скорости изменения влаги из расчетного слоя на

поле от скорости климатического дефицита. Для расчета скорости потери влаги орошаемым полем проводился контроль за влажностью почвы до и после полива (Д %),• затем расчитывалось изменение влаги в межполивный период {J3 %, Wu м3/га, Vu м3/га-сут) и следующим этапом находим интегральное значение запасов влаги l.Wu и интегральную скорость потери 1VU . Затем строим: график динамики влажности Р = f(t), на котором проверяются заданные пределы увлажнения в поставленном опыте, интегральные кривые изменения за межполивные периоды Хй7 конечная точка которой равна оросительной норме.

Таким образом биофизический коэффициент учитывает как биологщо культуры, так и почвенные и климатические условия, т.е. Ke = f(E, о,)

о(=Фк(1Х1-У()/<М1"У) 07)

где Фк и Фк- физический комплекс расчетного и экспериментальных

полей. /

Расчет биологического коэффициента приводим в таблице (ее фрагмент):

Таблица 4.

Поле №3, ячмень.

Дата оп- Дата че- Графи- Графи- Кб =

реде- рез 4 су- 2Уг ПО 1 ческое 1Гк по 1 ческое

ления тки мм/сут снятие по мм/сут снятие

влажно- 2 ЗУ, по 2 XV,,

сти почвы мм/сут мм/сут

1 2 3 4 5 6 7

22.04

25.04 25.04 2,72 2,72 5,2 5,2 0,52

; 30.04 29.04 5,71 5,5 10,9 10 0,55

1 04.05 03.05 9,27- 11,0 15,4 19 0,56

0 зависимости от биологии культуры Кб можно осреднить по годам (рис. 2), тогда под ячменем он изменяется по зависимости: ' Кб = 0,54 - 0,002у (18)

/ Для трав" первого года жизни, начиная с периода у" = 6 -Кб = 0,74, а с начала вегетации и до 7 = 6 фаза полного кущения трав Кб = 0,8. Для трав второго и последующих лет жизни Кб = 0,74.

Значит измеряя на ТП испаряемости и осадки находим скорость климатического дефицита и используя коэффициент Кб переходим к прогнозным значениям £ (м3/га)

ЮЕКад-Кв-л-о; (19)

Теоретически разработанная модель по т применима в различных климатических зонах, т.е. им сразу же можно начать регулирование водного режима на любых объектах. Прогноз можно вести и ступенчатой корректировкой, т.е. фактически проверяя дефицит влаги в почве относительно расчетной.

Алгоритм по Кб при расчете влагообеспеченности и назначения очередного полива с поддержанием заданного предполивного уровня показал достаточно высокую точность. Относительная погрешность расчетной скорости образования дефицита влажности почвы «ту 2-18 % за весь вегетационный период по ячменю и 1-6 % по травам от фактических значений каждого экспериментального года, что находится в пределах допустимых значений (12-32%), (рис. 3). Полученные прогнозные интегральные кривые, расчитанные по (19) так же показали достаточную хорошую сходимость с фактическими значениями. Средняя погрешность за вегетацию составила 5-6%.

Водопотребление культур начинается со дня сева, в этот день проводим вгагозарядковый полив ДПНо, который на поле №3 (ячмень) равен 340 м3/га, для трав первого года жизни (поле №2) - 420 м3/га, трав второго го-

да жизни (расчетный слой Н = 1 м) - 550 м%а, тогда оросительная норма равна:

ДОН = ДПНо + ХДПН (20)

При оптимальном уровне увлажнения (у = 0,62 -г 0,660) урожай зерна ячменя составил 2,6-2,9 т/га, а сено трав 9-11 т/га.

Переход от экспериментальной кривой водопотреблеяия к кривой любого расчетного года обеспечивается применением коэффициента:

K^V^/XV^ (21)

где SV,cpu„ и EV^- интегральные значения скорости климатического

дефицита за расчетные периоды, соответственно в среднемноголетнем и экспериментальном году, в мм/сут. Среднемноголетние интегральные значения скорости образования почвенного дефицита влаги в общем случае определяются по уравнению:

S V»(j)cp«, = K(j) ■ £Уд <»жа, (22)

Проектный объем орошения устанавливается по интегральной кривой объема дефицита влаги для среднемноголетнего года и года Р=75%, (рис.4). _

£WÄ(j)cpUH =10tRa(i)SV„ü)cr-„ (23)

По этому алгоритму проектный режим орошения рассчитывается для любой культуры и условий. Для проверки используются результаты модульных опытов не только как наиболее дешевого и краткосрочного эксперимента, но и более точного. При этом урожайность учитывается на всей плошади каждого модуля, а влажность и гидрофизические характеристики измеряются непосредственно у каждого модуля.

Все элементы проектного режима орошения приведены в таблице 5, из которой видно, что разные уровни увлажнения незначительно влияют на оросительную норму: ощутимая разница лишь в числе поливов.

Таблица 5

Культура № поля Дифференцированная оросительная норма ср.мног. год год Р=75 % У преда о-ливная Число поливов Ср.мног. год ! Р=75 %

Ячмень 1800 2100 опт. 9 1!

поле № 3 1900 2100 кр. 7 8

Травы 1 г. жизни 3000 3200 опт. 13 14

поле № 2 3000 3300 кр. 9 10

Травы 2 года и 3000 3500 опт. 11 12

поел, лет жизни 2800 3500 кр. 6

Люцерна семен. 2800 3200 опт. 12 14 V

поле № 3 2900 3400 кр. 9 11 •

При оптимальном уровне увлажнения число поливов увеличивается на 3-4, а урожайность на 10-15% при относительно одинаковых затратах.

Биофизический коэффициент для ячменя

1

1(7 К! 41 3.$\1\8/9И011

А 1 в 1 п г>! с1 Я 1 О 1 Н 1 Т 1 т 1

фззы ] А-асяжы В-Злила 1 р-тр^бкванс ЬнЛШК Н-шла № р мзхишяаетхгь 1

шастая стюаь ггашя стиль

Рис.2.

Рис.3.

А I в I С I п 1е1 Р I Г! I н ^ 1 I Д.

Рис. 4.

В. данных алгоритмах по установлению режима орошения сведено до минимума число измеряемых в динамике параметров в период эксперимента, основными из которых являются: результирующая водного баланса, дефицит почвенной влаги за межполивные периоды, испаряемость и осадки. Дифференцированный подход к каждому полю и точность расчетов обеспечиваются при измерении технологических параметров водного режима методом Мелиоративной съемки один раз на ряд лет.

Экономическая оценка результатов выполненных исследований определена по общепринятой методике. Экономический эффект при оптимальном регулировании водного и питательного режимов на травах составил 9391 сом/га; при выращивании ячменя — 1160 сом/га.

ВЫВОДЫ

1. Впервые на участке "Кара-Талаа" апробирован способ Мелиоративной съемки, с помощью которого определена дифференцированная поливная норма; апробирован алгоритм прогнозирования влагообеспе-ченности на орошаемых полях и регулировании водного режима в процессе эксплуатации.

-1У

2. Выработана методика краткосрочного и более точного полевого опыта по режиму орошения на каменистых почвах (модульный).

3. Уточнен расчет норм вносимых минеральных удобрений для каменистых почв.

4. На сильнокаменистых почвах возможно возделывать кормовые культуры - травы, травосмеси, зерновые колосовые без коренных мелио-раиий как кольматирование и землевание, с незначительным снижением урожая 1на 13-15 %). При оптимальном водном и питательном режимах травы способны дать урожай 10-11 т/га сена, а ячмень - 2.6-2.9 т/га зерна, попер на на семена - 0.3-0.7 т/га. Наибольший урожай получен на удобряемом фоне |^П1)Р:з0К60). При уточненной формуле запасов питательных зешеств рекомендуем вносить под ячмень Ы^Р^Кго и под травы ^„Р^оК.з,. Травы возделывали в течение 4 лет жизни с использованием их з травопольном сезообороте.

3. Травы и травосмеси способствуют повышению плодородия этих почв. Наилучшими по продуктивности и накоплению корней з этих условиях являются люцерно-эспарцетовая и люцерно-эспарието-костреиовая смеси

6. Дифференцированная поливная норма для экспериментальных полей составила 200-300 м3/га (оптимальный предполивной уровень у=0.62-0.65 от наименьшей влагоемкости). Весенний влагозарядковый предпосевной полив проводить нормой 340-550 м3/га.

7. Основные приемы по обработке почвы состоят из уборки камней с поверхности (<±<10 см) и частичном рыхлении верхнего слоя почвы грейдером: дискованием перед севом зерновых после трав. Посев производим в день проведения влагозарядкового полива зернотравяной сеялкой ЗС-Зб. Нормы высева выше на 10-15 % рекомендованных в этом районе на обычных почвах, т.е. ячмень в чистом виде 4.5 млн. шт./га, а в смеси - 3.2 млн. шт./га; травы: люцерна - 18 кг/га, эспарцет - 100 кг/га (в смеси - на 40 % меньше).

8. Для среднемноголетнего года и года Р=75 % число поливов для люцерны семенной составило, (9) 11 для трав и травосмесей на сено в 1-й год жизни 9 (10), а для 2-го и последующих лет жизни 6 (8) при оросительной нсоме 3000-3300 м3/га и 2800-3500 м3/га, для ячменя 7 (8) поливов оросительной нормой 1900-2100 м3/га.

9. Расчетный годовой экономический эффект при регулировании водного и питательного режимов составил по ячменю 1160 сом/га по травам 9391 сом/га.

В связи с тем что с одной стороны каменистые почвы занимают в нашей Республике около 40% от всей площади и другой - увеличения населения опыт по их освоению в орошаемом земледелии является актуальной Йдачей и даже уже освоенные каменистые почвы должны переходить на

новую технологию орошения с дифференцированным под ходом к каждому полю.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 В.С.Сухин, К.П.Горбов, С.В.Доровко (Абдиева). Урожайность многолетних бобовых и злаковых трав в зависимости от доз минеральных удобрений // Проблемы экономики сельского хозяйства в условиях перехода к рыночной экономике: Тез. докл. Юбилейной научной конференции, Бишкек, 1992.-С.68-70.

2 В.С.Сухин, К.П.Горбов, С.В.Доровко (Абдиева). Накопление корневой биомассы многолетними бобовыми травами и травосмесями на серо-бурых сильнокаменистых почвах Западного Прииссыккулья // Вопросы интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур: Сб. научн. тр. Кырг. СХИ - Бишкек. 1993 - С.70-83.

3. В.С.Сухин, С.В.Доровко (Абдиева). Накопление биомассы кормовыми культурами при возделывании на сильнокаменистых серо-бурых почвах И Проблемы земледелия: Сб. научн. тр. Кырг. СХИ - Бишкек, 1994 -С.127-131.

4. В.С.Сухин, А.В.Панова, С.В.Доровко (Абдиева), Б.В.Панов. Способ определения технологических параметров водного режима на сильнокаменистых почвах II Проблемы земледелия: Сб. научн. тр. Кырг. СХИ. Бишкек. 1994 - С. 3-12.

5. В.С.Сухин, А.В.Панова, С.В.Доровко (Абдиева), Б.В.Панов. Методика определения поливной нормы для каменистых почв II Проблемы земледелия: Сб. научн. тр. Кырг. СХИ. Бишкек. 1994 - С. 13-20.

6. Абдиева С.В. Биологически оптимальные нормы водопотребности сельскохозяйственных культур на каменистых почвах // Научно-консультативное и кадровое обеспечение аграрной реформы в Кыргызской Республике: Сб. научн. тр., вып.1 - Бишкек, 1997 - С. 137-140.

THEANNOTATION

ABDIYEVA SVETLANA " Development of water and nutrient

conditions of fodder cultures on stony soils on an example Western Priissykkulye .

The dissertation is devoted to the development of water and nutrient conditions on stony soils.

For the first time meliorative surveying on deriving technologicaLparame-ters of a water condition on stony soils is approved and modified, the technique of short-term and more exacter field experience (modular) is worked out. Algorithm of moisture provision prediction on irrigated fields and regulating of a water condition while in service is approved.

The tendency of improving of fertility of hard stony soils at cultivation of grasses, importation of mineral fertilizers and optimum condition of irrigation is detected . The specific order of agronomic receptions of cultivation of agricultural cultures is established. The annual economic benefit of cultivation of fodder cultures at regulating of water and nutrient conditions on stony soils is calculated. On a theme the researches are carried out during 8 years.

АННОТАЦИЯ

АБДИЕВА СВЕТЛАНА " Таштак жерлерде тоют чептерду сугаруу

жана азыктандыруу режимин иштеп чыгуу." (Ысык-Келдун батыш жээги мисалга алынган)

Дисертациялык иш таштак жерлердеги тоют чептерду сугаруу жана азыктандыруу режимин иштеп чыгууга багытталган.

Биринчи жолу таштак жерлерди сугаруу режиминин технологиялык параметрлерин алуу боюнча Мелиоративдик суретке тартуу модифи-кацияланган жана пайдаланьшган, кыска меенеттегу эгин талаачылык ыкмасынын жобосу иштелип чыккан (модулдук).

Сугат талааларында нымдуулукту камсыз кылууну алдын ала бил-днруу жана эксплуатациялоо убагында сугаруу режимин калыбына кел-тируу алгоритми таж'рыйбаланган.

Эн катуу таштак жерлерде чвп естурууде, жер семирткичтерди ча-чууда жана оптималдуу режимде сугарууда тушумдуулуктун жогорулоо тенденциясы аныкталган.

Айыл чарба есумдуктерун естурууде агротехникалык ыкмалардын атайын тартиби аныкталган. Таштак жерлерди сугаруу жана азыктандыруу режимин тактоо менен тоют чептерду есгуруунун бир жылдык экономикалык эффектней эсептелген.

Тема боюнча сегиз жыл изилдее жургузулду.