Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Управление процессами формирования экологически сбалансированных водно-солевых режимов, определяющих благоприятное мелиоративное состояние орошаемых земель Южного Заволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Управление процессами формирования экологически сбалансированных водно-солевых режимов, определяющих благоприятное мелиоративное состояние орошаемых земель Южного Заволжья"

Волгоградская государственная сельскохозяйственная

академия

' Г в од

1 7 ОКТ -

На правах рукописи ХОХЛОВ Алексей Иванович

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ФОРМИРОВАНИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ СБАЛАНСИРОВАННЫХ ВОДНО-СОЛЕВЫХ РЕЖИМОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ БЛАГОПРИЯТНОЕ МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ

06.01.02 — сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград 1996

Работа выполнена в Саратовском государственном агро-инженерном университете.

Научный консультант — заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор М. С. ГРИГОРОВ.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. П. КРУЖИЛ ИН; академик академии экологии Российской Федерации, доктор геолого-минералогических наук, профессор М. А. ШУБИН; доктор сельскохозяйственных наук, профеосор Е. П. ДЕНИСОВ.

Ведущая организация — АООТ «Приволжводпроект».

Защита состоится 21 октября 1996 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 120.56.01 при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 400041, Волгоград, 41, Институтская, 8, ВГСХА.

Автореферат разослан « » е 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета В. И. ЗАХАРЕВСКИЙ

СИДЯ ХАРАКТЕР/США РАБОТЫ

Актуальность работы определяется необходимостью коренного глучшэния использования орошаемых земель, производство селъско-созяйственной продукции на которых становится определяющим far.ro-)ом в решении проблема обеспечений возрастающего населения планеты Продовольствием. Несмотря на очевидную эконодмческую выгоду, связную с ростом орошаемых земель, оказалось, что количественный >ост породил неожиданную качественную проблелу. Бесконтрольное, [е основанное на анализе объективного состояния окружающей среда ¡рошение привело к резкому ухудшения мелиоративного состоязшя зе-юль. Уменьшение плодородия почвы происходит в первую очередь в >ех местах, где организационно-хозяйственные условия мелиораций ю отвечают требованиям выдвигаемым экологическим состоянием жружающеи среды. К сожалении этот процесс затронул практически юе регионы России, где проводится мелиорация земель. В зоне распространения оросителышх мелиораций деградация пота наблюдается [а черноземах Северного Кавказа, Центрально-Черноземной зоны, По-юлпья и Западной Сибири, каштановых почвах Шного Заволжья.

Ход развития мелиоративной науки показывает, что выход из кри-<иса возможен только за счет комплекса антропогенных воздействий щроделяпщих экологически сбалансированное мелиоративное состойте агроэкосготемы.

В агрозкоснсгеме (атмосфера - почва - растение - зона аврашш -■рунтоЕЦо воды) могут отмечатьоя различные меллоративлко (еодно-юлевые) режимы, которые как правило, постепенно сменяют друг дру-•а. Каздый мелиоративный реши требует свой комплекс Антропогенных юздэйотвий соответствующий олояишейся экологической обстановке, [эсмбтря на многочисленные исследования единая Концепция управло-ая процессам формирования водно-солевых решшов до о их пор не сработана.

Дета работы - разработка концепции управления процесса!® фор-ирсвяния экологически сбалансированных водно-солевых режимов сп->едочу>пих благоприятное нолиоративное состояние зомель. Для достижения этой цэли были решены олвдугше задачи: - установлены осрфокгимаде эксплуатационные ролики орскатал Э0РО) осногаих для Юяаого Заволжья солкзнокозяйотзашшх культур

I

определяющие их максимальную, продуктивную экономию поливной'вода п энергоресурсов, минимальные инфильтрационлые потери;

- разработаны основа информащопно-ссвеvyrrajeй методики прогнозирования сроков поливов при осуществлении ЭТО позволяющей снизить затраты труда;

- разработана методика есуществлэния ЭЭРО при близком залегании пресных грунтовых вод обеспечивающая получение устойчивых уро-жайностей сельскохозяйственных культур, экономию поливной веды, сохранение благоприятного мелиоративного состояния земель;

- составлены-, уравнения, водного баланса для участков расположенных в основных регионах Южного Заволжья с учетом влагспереноса в ненасыщенных грунтах зоны аэращи позволившие сделать прогноз подъема уровня груьтовых вод (УГВ) до критичеокей глубина;

- составлены уравнения солевого баланса для участков расположенных в основных регионах Южного Заволжья о учетом конвективно диффузионного движения солей в зоие аэрации;

- разработанная концепция доведена до иетодаки практического применения в хозяйствах.

На защиту выносятся след>юшие положения; концепция управления процессами формирования- экологически сбалансированных водно-солевых режимов определяющих благопрютнее мелиоративное состояния ороаао^мых земель Южного Заволжья;

эмпирические зависимости овягыватако оптимальную сродной влаа неегь шжп сливного периода (ОСВМ!) соответствующую ЭЭРО с механическим составом почв и продуктивностью основных для Южнсго Заволжья сельскохозяйственных культур;

достоверность расчетов суммарного водопотребления по откорректированным форь^глам A.M. и C.V. Алпатьовых п Д.А. Штойко определяющая эффективность путаднетая ИЕ^орюсдогшо-освогующей мето-дшш осуществления ЭЭРО;

методика осуществления 3JP0 на участках с близким залеганием пресных грунтовых вод позволяющая получить стабильную урогайноат: сельскохозяйственных культур, оконожть поливную ыжу и экаргоро сурсы, сохранять мелиоративное состояние земель;

методика определения завислиостой козф^пцонтов влагепровод-нссти от влаяяссга почво-грунтов в половых условиях позволяющая повысить точность определения влагспереноса в ненасыщенных грунт 2

зоны аэрапни, ооставления водных балансов, прогнозов подъема У1В до критической глубины";

методика определения коэффициентов конвективной диффузии в полевых условиях позволяющая повысить точность определения промывных норм на засоленных почвах.

Научная новизна диссертации заключается в системном подходе при разработке концепции управления процессами формирования экологически сбалансированных водно-солевых режимов определяющих благоприятное мелиоративное состояние орошаешх земель Южного Заволжья; анализе и обобщении теоретических положений, статистической обработке экспериментального материала в результате которых:

разработаны эмпирические зависимости связывающие 0CBf.II соответствующую) ЭЗРО о механическим составом почв и продуктивностью основных для Южного паволжья сельскохозяйственных культур;

разработаны эмпирические зависимости связывающие поправочные коэффициенты И.А;' Кузника, к формуле A.M. и С.М. Алпатьевшс по расчету суммарного водопотребления с метеоусловиями кошфетного года, установлены значения входящих в юле параметров для фенологических периодов основных сельскохозяйственных культур Южного Заволжья;

откорректирована формула Д.А. Штойко по расчету су>?ларного водопотребления, определены значения введенного в нов эмпирического коэффициента по декадам вегзтшаопного периода основных сельскохозяйственных культур Юаиого Заволжья?

определены эмпирические параметры входящие в формулу И.А. Кузника по расчету расхода грунтовых вод для фенологических периодов основных сольскохозяйствопеых культур Южного Заволжья, разработана эмпирическая зависимость раохода грунтовых вод от минерализации;

разработаны методические основы расчета ЗЗРО на участках о близким залеганием пресных грунтовых вод .позволяющие получать стабильную урожайность сельскохозяйственных культур, экономить поливную воду и энергоресурсы, сохранять мелиоративное состоянпо земель;

для основных почвo-i'pунтов Юкного Заволжья установлены зага-симостк связывающие давление почзепной влаги о влагноотья, разработаны шс математические модели и определены входящие гмилрячеокиа параметры;

разработана нсвая методика определения зависимостей коэффициентов влагопроводности от влажности почвогрунтов ь полевых условиях с помощью которой они построены для основных регионов Южного Заволжья;

определены величины влагонэрэноса в зоне аэралкк орошаемые земель Южного Заволжья, что повысило точность составленья водных балансов е достоверность прогнозов сроков подъема УГВ до критической глубины;

разработана новая методика определения коэффициентов конвективной диффузии в полевых условиях о помощь» которой они опредалв еы для основных регионов Южного Заволжья;

установлены тенденция перераспределения солей в зоне аэрагюп орошаемых зажль Южного Заволжья и величины норм промывок засоленных земель.

Практическая ценность работа. Предложена и внедрена в сельзко хозяйственное производство концепция улраплокпя- процесса!.« формирования экологически сбал'анспроваин их, водно-солевых режимов опрэ делягеих благоприятное мелиоративное востояпво орошаемых зошлг, которая позволяет:

г хозяйствах имоязгх орошаете земли осуществлять ЗЗРО сель-скохозлДствогешх культур обеспичаваадю кх ткокхшьную продуктивность, экономил полезной воды ц эноргорооурсов, шнималышо ляфгльтраццогаше погори;

службам эксплуатации ороелгельтк с ист ом пейользовоть ипфор-МаВДОННО-СОВОТуЩую мотодмсу прогнозирования сроков полива при осуизствлотш ЗЗРО погполяю'.цуз снизить зптраги труда;

сдупсбам экспдуатащг.1 оросительных слотом использовать молодику осуществления ЗЗРО при близком залегания просних грунтовых вод обсспечиважцую пелучопаа устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, экономию поливной вода, сохранение благоприятного мелиоративного состояния зэмоль.

Ирсоктно-азцагаи-ояьсхим ор^р.низагу.лм использовать ловыо мето-дпки определения коэффициентов влогопроводнсстя г конзоктивноЛ диффузии в половых условиях повшаакяо точность определения отдельных составлявших водно-соловых балансов, достсзорнмгь шл:о-ративпнх прогнозов, сочность расчетов вола тан корм промывок,

Апробация работы. Основные положения работы ежегодно докладывались на научно-технических конференциях Саратовской государственной- сельскохозяйственной академии с 1978 по 1381 годы; Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии 1990-1995 годы; Саратовского государственного агрсинженарного университета 19851995 года; Всесоюзных научно-технических конференциях (Днепропетровск 1982 г., Саратов 1986 г., Волгоград 1994 г.); на координационном совещании (Волгоград 1992 г.); на производственных совещаниях (Саратов 1987, 1988, 1989, 1990, 1993, 1994 годы).

Публикация работы. По теме диссертации опубликовано 30 статей, методические указания и рекомендадаи.

Структура к содержание г-аботы. Дюсертащя состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству, списка литературы. Работа содержим 473 страшная машинописного текста о 78 таблицами и 34 рисункаш, список литературы содержит 456 наименований, з том числе 7 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ I. Природные условия Юиного Заволжья

Па территории гпволжья выделено 9 госмор;юлггкчезких областей. Наибольшее количество орсааемых земель сосредоточено в долине р. Волги на Сыртовой равнине и в Прикаспийской низменности. Эти области ш посчитали возможным объединить в сдан регион - Юяное Заволжье.

В первой главе дается характеристика природным условиям Южного Заволжья. Климат - благоприятный и обеспечивает эффективное воздейкванце всех основных сельскохозяйственных культур. Почвы -плодородны и при условии орошения могут давать высокие, устойчивые урожаи. 1Ъдрогаологические условия обеспечивают благоприятное мелиоративное состояние в точение длительного грешна.

Однако практика эксплуатации орошаема земель показала, что при несоблюдении требований к режимам орошения, технике полива выдвигаемы?.! конкретным состоянием орошаемых земель на них наблюдается процесс ухудшения мелиоративного состояния. В Саратовской области хорошее мелиоративное состояние нпблпдается на участках, где грунтовые воды залэггиг на глубока белее 5 и, з потаи не эасс-

5

гены а не солонцеваты (330299 га или 7<М % площади орошаемых &»-> шла). На участках о глубиной залегания грунтовых вод от 5,0 до 3,0 м V имеющих слабозасолеюаге или слаСссолон*дгваты0 почзы (63203 га или 13.8 X)* оно удовлетворительно«, а менее 3,0 м я почвы засолены (64917 га ига 14,1 %) неудовлетворительное. Тенденция увеличения площадей с неудовлетворительным мели оративннм состоянием требует проводенгл исследований дяя наработки неропртя-тий позвояяоцих регулировать проиохадявде на них процеооы,

2. Методологическое обоояоваялэ исследований, места, мотсдики и условия их проведения

Изменения происходящие на орошаемых землях ватрягивагт ексяо-гив целых регионов, В овязи о этим пбъоктск «оолодгваяий должен быть единый природный коюлехо - игроакооватома. Она включает я себя атмосферу, растение, почву, зону аэрации, грунтовые веды* Противоречия мэлпоратпвних мероприятий заключаются в том, что о одной стороны наблюдается существенное 'увеличение объемов сельскохозяйственной продукции, о другой • снижение - плодородия почв к ухудшение мелиоративного состояния гемель, Устраните их связано с нсьим экологичеки обоснованным управлением процеооача формирования водно-солевых режимов определяющих устойчивое ссотоянив азроэкосистеыы.

Концепция управления процоосаш формирования, цодво-оелевых релимов агрозкоскотомц соответствует блох-схога приведенной на рисунке. В ной предусматриваются следующие блоки:

- блок исходной информации опрелеллщей характораотику атмпо-

ферг, почвы, гидрогеологических условий, состояния рпстовяЯ, антропогенных факторов я т.д.;

- блок оценки состояния, то ооть учет динамики структуры игро~ лсосистеш;

-блок проверки ооответстаая полей, тлк каж гегмоаан мяогодалевой подход;

- блох уточнэния сгршзпэнгй, где о поэпшй эходогдя определяется дспуотоые диапазоны;

- блох проверив сбалансированности агрохоскатеш ня радов?» хше всэдействия, когда определяется вози саге ость отруктурюс изт-кважй.

Бйок-охчма.'^иравдзйил цддптзълыья »»днсрптпгйнт ражтшш

. Цель управления в нормальных условиях - обеспечение оптимального водно-солевого режима, определявшего максимальную продуктивность сельскохозяйственных культур и сохранение благоприятного мелиоративного состояния земель.

Цель управления в экстремальных условиях - минимизация потерь от ишгатирузощих факторов за счет стабилизирующего воздействия. Цель управления в полуэкстрогальных условиях - предотвращение развития внутренних ногативных после детый, за счет мелиоративных воздействий направленных на стабилизацию агрогкосистсмн, сведению ущерба к минимуму.

Цель управления атроэкосистемой в востановительном реаиие -возврат агрогкосистемы к нормальному сЕушсцяонироваккю.

Для оценки качественно" картины процессов проходящих на орошаемых землях и установления их количественных характеристик были проведены исследсвашя во всех геоморфологических областях Южного Заволжья.

В условиях долина р. Волга исследования проводились: в учхоза S I Саратовского С2И им. Н.И. Вавилова (I978-I98I гг.), совхоза им. Майского Плену:га ЦК КПСС Марксовского района Саратовской области (1981-1982 гг.), совхозе "СрсааомыЯ" Уаркеовского района Саратовской области (I98I-I982 гг.), совхоза "Мелиоратор" Марксов-ского района Саратовской области (I933-I98S гг.), совхозе "Окгябрх ЕйгольЬского района Саратовской области (1986-1990 it.), откорм-сешхбзо "Трудовой" Уаркеовского района Саратовской области {19881993 гг.), совхозе "Экгедьсский" Энгсльссксго района раратовскоЯ области (I99I-I992 гг.). В условиях Сыртовой равнины исследования проводились г совхозе "Декабрист" Ерсовского района Саратовской области (1984-1986 гг.). В условиях Прикаспийской ндзюзнности -в совхозе "КЕлатаковский" Алокс.а;;дроз&-Гайского района Саратовской области (1989-1991 гг.). В условиях Волго-Ахгубикской noto в совхозе "Ахтубянский" Срсднеохтубинского района Волгоградской области (I98S-I99Q гг.).

Исследования проводились на посевах основных сельскохозяйственных культур Южного Заволжья - яровой а озимой иаошш, кукуруза и люцерны. Одновременно рассматривались как отдельные культура ток и состоящие из них севообороты.

На опытных участках использовались соэрешккыо приборы и оборудование: взвапз-.ваомыо лизиметры IP-9Q, стпшенарш«; лизиметра 8

?аяерейяого тала, гидравлический испаритель шлей модели Урываова, эборудованныа штэоплещадки, кусты 'тензиометров.

Агротехника возделываемых культур и сгстекы их удобрения были эбщенринятыш для Юкного Заволжья,

Пря значительных выборках отдельных параметров производилась пс статистическая обработка. Определялись следующие величины: ?редкбо значение р; стандартное отклонение S; оценка стандартней оешбкм среднего значения $ß; оценка точности определения среднего значения $j> коэффициент вариации Су .

3. Экологически обоснованные резшш орошения сельскохозяйственных культур

В третьей главе ^налнззруются результат исследований проверенных И.П. Круетлтшм, H.H. Багровым, В.К. Туруловнм, Н.Г. Воро-ЕШ11М, Г.А. ГЙрошЕшл, М.С. Фзхемспоезм, A.M. Алпатьезь'м,

Кснстанетновым, В.И. Осгапогам, К.С. Парикам посвященные попеку оптпшльвых псялвннх режимов сельскохозяйственных культур; В результате анализа бала разработана exersu опытов, коториз закладывались во зозх регионах Юпгого Зазолхья. Результаты огих исследований приводятся в табл. I»

Таблица I

Влияние редцш.орсаенют па уротаЛ сэльскохоэяЗстеэшйх культур (п среднем за перло," псслодоглнпй)

ТУачагняо- !Орсс:гголь-!Су?-*зр!гсо 1, Урог-айнооть_

IIo'wGp iMiii слой «кая норга, |2одопот-. • _/__ . V

варианта ¡почвы, м j ;п реблестз,' | I

___J_____I _ _ J_____!„ „ „ „

111jl1111 JC I „ I _ „ 1 „ JL ~ J- J>~ _

Озимая шзениш 0,5 311 427 4/05 90?8

• • 0,5-0;-7 310 425 4,46 100,0

0,7 300 • 419 4¿"04 90,5

Яровая ппешшд 0,4 310 359 3,97 92,3

0,4-0,6 283 364 4,30 Ю0;0

0,6 281 351 3,79 mil

Продолжение табл. I

Кукуруза на си-лоо

Дэцерна на золеную масоу

2 ! 3 ! 4 5 ! _ 6

0,4 356 434 56,0 82,6

0,4-0,6 340 427 67,8 100,0

0,6 359 443 52,9 78,0

0,6 454 556 63,5 91,8

0,7 426 572 69,2 100,0

0,8 435 563 .58,7 84,8

Обобщение результатов многих исследований и данных собственных наблюдений позволило сделать вывод о том, что продуктивность сельскохозяйственных культур связана с эксплуатационным режимом орогаенля через средний влежнооть гшполивного периода, которая определяется как увлажняемым слоем почвы гак п задаваемым нишшм, допустимым порогом ктгоссдарглгая. Математическая модель взаимозависимости этих величин", по В.В. Шабанову записывается в виде:

ЗД ~ та/ ' П^пг) (1)

где V. ^ опт - текучая и оптимальная средние влажности шжполив-ного периода; ^(у/)- относительная продуктивность сольскохозяй-сгвоншх культур; V - эмпирический коо^пциент."

Уравнение I мссот использоваться при решении вопросов математического моделирования процессов низнодеятольностя раотеппй. Вхо-дгпсю в него параметры были олредаюкк нами для пота различного механического состава и приводятся в табл. 2.

Таблица 2

Значения V и \?опг для основных сольскохо<зяйстьикнкх культур Южного Завслаья

!________ М05ГПНЛ тас к^й, оуо _______

Культура 1 логкооуг.тт?н?стк?! ' срдднос;п'л™'с?нЗ ¡.тгем зспуяшзо^цД

1 И 1 157 пг, I V ! V ^ « V I V .оцт

Озям.гаюшта 1С, а 0,22 8,41 0,44 7,60 0,59

Яров.пшешша 9,3 0,120 8,62 0,45 8,93 0,58

Кукуруза 8,2 0,25 6,80 0,42 9,20 0,53

Людаряа 13,4 0,17 18,0 0,38 16,4 0,45

Таким образом ЭГРО сельскохозяйственных культур сводится к поддержанию в метровом слое почвы ОСЕ",П. Статистическая обработка дшпшх_иссдедованкй позволила выявить уравшнио регрессии связыва-' ющее W опг о показателем характеризующим механический состав почв, содоряанием в них физической глины ). Оно имеет вид:

V опт в А + Bf <2)

где А, В - Э'ягарлческие коэффициенты.

Значения параштров А и В, козЗДащтентов корреляции Iocj^ml ошибок их определения Wt соответственно равна: дтя озимой пшеницы 0,1,"0,66, 0,78, +0,044; для яровой пшеницы 0,08, 0,56, 0,81, ±0,056; для кукурузы 0,14, 0,51, 0,74, +0,049; душ люцерны 0,07, 0,5, 0,73, ¿0,072.

Э3?0 может быть осуществлен либо за счет непосредственного определения влажности почвы в поле, ллбо о помощью применения ип-форыацдонно-ооветующей методики. Эффективность подобной методики определяется точность» расчетов суммарного водопотреблоння сельскохозяйственных тсультур.

Анализ расчетных формул А.Н. Костикова, И.А. Шарова, Н.Н. Иванова, Д.А. Штойко, Г.К. Льгова, А.Н. Алпатьева, А.Р. Константинова, С,П. Невского, B.C. Ыэзонгава, С.И. Хзрчепко, С.З. Горгшзйга, Х.Л. Пенмана, X. Ьтайпп и В. Крвдлла, Л. Tnpita показал, что сухарное водопотреблзнйе в них зависит от двух основных метеорологических характеристик температуря воздуха и его относительной (дефицита) влажности,

Кспользул данные полученные по гцдравитчзоксму испарителю была проанализирована теснота корреляции мезду относительными величинам«

ЧК а>- о,

гдэ t , t , d. - суточные значения суиларного водопотребленлл, температуры воздуха л дефицита его влажности; £ ор, t cpi d, ор -средние за фепологачоский перио,ц культуры величины.

Гезультатц статиотичеокой обриботкн пряведэнч в табл. 3.

Таблица 3

"Значения коэффициентов корреляции ошибок их определения

Культура |Число сравнв- 1 Меаду Aj и h 1 Мезду Ar и Аз

! txy. !

!ний nil. ! Zz# I

Яровая пшеница 304 0,61 0,109 0,-fc о;ов

Озимая пшеница 157 0,58 0,134 0;79 0,06

Кукуруза 312 0,64 0,126 0,81 0,07

Люцорна 432 0,62 0.3DI 0,75 0,103

Данные приведенные в таблице 3 показывают, что овязь меаду суммарным водопотреблвнием j* дефицитом влажности воздуха более тесная чем с его температурой. Таким образом, раочеты по формулам типа A.M. с С.М. Алпатьовых более точны, хотя и корреляокон-ная связь суммарного водопотрабления и тампорчтура воздуха так&о существенна. . •

К.А. Еузник приазл к выводу, что формула A.M. и С.М. Алпатьевн цри расчетах эксплуатационного реги\а орошения требует корректоров кн и должна быть приводера к слсдующоыу виду: •, ..

£lfr %-K*d - ; (4)

где (f, , Чх - поправочные кооф^ппояты. , ^

Коэффициент учитывает влиянпо влагности* почвы, на процосв потребления влаги растонияхм. Он находятся по формула:

if — Ум — У к /5)

• vhh ;

где V и» V/ -с» W jtjj.v/ щз - запаса адагц састватстиувщпе начальному и г.онечнолу порлоду зремегш, напмзньпей мягооьяоега к низ-ному порогу влажности; '

Коэффициент ^ учитывает клшагпггосгао оссбшгосгд вогота-ционеого периода культура. Сн является фугасцяо? отношения фактических и среднокноголегяих ери дефщктез влаяности воздуха за , рассматриваемый период вро^ош: Уг. = ^"(^ф/^^^Лра zdcp^Zdv ч^г. I; при Zi/<j>4 Xdc? Mz> X; при Zd<p*zdt? ^ »-I.

Зависимое та билп построены наш по результа-

там исследований проведенных на посевах яровой пшеница в совхозе "Орошаемый" и кукурузы - в совхозе "Ахтубинский". Аналогичные зависимости получоннне на посевах озимой пшеницы и люцерны приводятся в работах И.А. Кузнпка. Гра{шш зависимостей представляют из себя степенную функцию описываемув уравнением:

if1= (6)

В третьей главе приводятся значения JJ* определенные для всех основных культур возделываемых в Юяном Заволжье,

Требуют корректив и формулы предложенные Д.А. Штойко. Уточ-иэниа их, на каш взгляд, заключается в объединении двух зависимостей в одну и ввегзник в конечную формулу эмпирического параметра "С" отражаювдго биологические особенности культуры. Окончательное выражение шлоот вид:

£ - zfc (oAU+C- -- ш ) (7)

Эятирическпй параметр "С" находится из уравнения (7) после определения входящих него велпчпн: суммарного вод оп ограбления Е, oyi.T.*u температур воздуха за рассматриваемый период времени Sit , сроднесуточнсй температуры t 0, относительной влажности воздуха q! . В третьей главе приводятся его значения определеннее на\я по фенологическим периодам осношнх для Южного Заволжья сельскохозяйственных культур.

Точность расчетов по откорректированным методам определяли путем сравнения относительных показателей С для всех расстт-риваедмх культур. Результаты статистической обработки для зерновых культур приведены в табл. 4.

. . Таблица 4

Статистические характеристики результатов расчетов по формулам'

I ! Р, % ! S■ ! SF I SF Р- Су

Алпагьова A.M. Яровая 27,0 2,3 0,28 1,0 Ю,3 .

пшеница

Озимая 31,1 3,4 0,34 1,1 10,9

пшеница

Продолжение табл. 4

. Формула 1 Культура !„ _T„I?)iE£ I

Алпатьеаа A.M. с коррективами Яровая пшеница И.4 1»5 0,15 1,3 13,1

Озидая пшеница 12,5 1,3 0,13 1,0 10,4

Штойко Д.А. Яровая пшеница 55,6 .6,3 0,63 h1 njo

Озимая пшеница 50,3 4,5 0,45 0,9 9,0

Штойко Д.А. с коррективами Яровая гапенкцч 16,5 2,1 0,21 1.3 13,0

Озимая 17,1 2,3 0,23 1.3 13,0

шпеница

Из таблицу 6 видно, что.введенные коррективы значительно повысили точность расчетов по обоим формулам, хотя откорректированная формула A.M. п С.М. Аллатьевых выглядит предпочтительнее.

В Южном Заволжьо на значительная площадях грунтовые всщы являются пресными (менее I г/л) и залегаот на глубинах менее 3 м. В этом случае необходимо учитывать их поступление в расчетный слой почаы. Исследования посвяиегешо этому вопросу проводились о помощью лизиметров. Зализаны расхода грунтовых вод- определенные наш хорошо согласуются с данными провело нюш- в,работах В.Ь!. Легосгоо-ва и U.K. Киселевой, С.И. Харченпо, И.А. Кузника, Д.М. Каца, А.Д. !£шы:о и др. Элементы водного балапса взвепшзаомых лизиметров IP £0 определены для вечх рассматриваемых культур. Эти исолгдоза-ния позволили установить степень использования грунтовых вод.

Зависимость расхода грунтовых вод (Ерр) от глубины залегания СНрр) носит стопскной характер и является убнваюагй фупкпиой. Проанализировав эмпирические завлекмеегл предложенные Д.М. Кедам, С.О; Аверьяновым, В.В. Пилонгиковым и Д.Б. Цкцрисом, А .К. Будагов» ским, С.И. Харчешсо га установили, что капболао полно отвечает граничным условиям к имеет логический смысл формула И.А. узника. Оиа имеет.вид: ' ;

Ерр - К(Е0 ♦ йН^ С ■ (0)

где Е0 - испаряемость; Q,, m - эмпирические параметр»; К - коэффициент учитывающий механический соз'тав почв.

• В третьей главе приводятся-значения параметров CL и Ш определенные нами для всех основных сельскохозяйственных культур Южного Заволжья, как в целом за вегетацию,так и для отдельных фенологических периодов культур. За всю вегетации они составляют для яровой пшеницы а = 0,427, «Л =0,4, для озимой пшеницы 0,375 и 0,4, для кукурузы 0,343 и 0,57, для люцерны 0,60 и 0,45.

Исследования проведенные на стационарных лизиметрах позволили установить, что расход грунтовых вод уменьшается по мере увеличения их минерализавм. В интервале от 0,5 до 10 г/л. Эта зависимость ошсываотся линейным уравнением:

=ErpU-0.054П), (9)

где г\ - минерализация грунтовых вод, г/л.

В случав близкого залегания преспых грунтовых вод происходит двухстороннее регулирование шшлости почвы. В связи с атим необходимо откорректировать ЗЗРО. В предлагаемой гага методике его осуществления это достигается по двум схетм:

1. т (нор'.п полива) Con&fc ,. Т■ (ьшэтолпвной пятершш) в Vxfc (Определяется время достижения средой влажностью печьы imraoro порога);

2. ? = CanstYn -ViA (определяется объем влаги, использованной из расчетного слоя за шгэтоливиеЛ период). ¡-'эппоянвией интервал находится пз интегрального ур-адшкая:

"J

го ~ J CEo(t)~ FrP(tJ] (Ю)

■о

Решение уравнения (Ю) осуществляется графическим кйтоди.г," а окончательное выражение будет иметь вид: _________

Г а л)/(£0-£гр)-m/f. (i-ErpТ./Кп (U)

где Кп - коэффициент подпиткп грунтовыми водами;

При второй схеме учет влияния грунтовых вод прсиоходит при определении нормы поливе. Рассматривается следующее уравнение: ■

m Гш (К)

коэффициент подпитывания можно определить по формуле:

Кв ■ I - Epp/Ejj. (13)

В третьей главе приводятся значения Кп для всех рассштри-ваемкх культур по фенологическим фазам и в зависимости от глубины залегания грунтовых вед.

4. Водный режим орошаемых земель Южного Заволжья

Влияние проводимого эксплуатационного режима орошения на водный режим зоны аэрации и грунтовых вод велико. Наиболее договорным методом изученкя влияния антопогенних воздействий на ахроэко-спстему является балансовый.

В четвертой главе дается анализ различным подходам к составлению уравнений водного баланса А.Н. Костикова, А.Г. Морозова, Н.М. Ходаибазва и М.С. Алимова, И.А. Кузкика, Д.М. Каца, Л.Н. Но-борожкого, С.И. Харчешсо, A.B. Лебедева, который выявил преимущества раздельной их записи йредложешой С.О. Аверьяновым. Данные уравнения имеют вид:

д V I." u + °о + ° ~ Ö- Вц, . (14)

'"»у/гЧ-Н^ (к).

4 = 1.5 + 0о+П + П + Ö - Е- О- О, (I?)

i\J i» а V 2' äVw' з» bW 4 ~ изменение валасов почвенных вод, зоны аэрации, грунтовых ьед, общее; П, П - приток поверхностных и грунтовых вод; В^ - впитывание; - влагопереноо в зоне аэра-пш; Ü, 0 - отток поверхностных н грунтовых вод; Е - сутаарное водиштребленио; 0 - фильтрация из оросительной сети.

Основной статьей ураг ,-:-»ний определяющей как водный так и соло вей режим агроэкосистокы является влагоперенос в soho аэрации. его количественной оценки необходимо найти значения окорооти движения влаги в ненасыщенные грунтах зоны азрвдш, которая является вокгорной Еелачлной и подчиняется закону Ддрск:

jj- Kw$t.a.(i °Р (18)

где Kw - коэффициент влагопроводаостн грунта; G - потенциал печ-вегшой влага.

16

Выражения для отдельных соо'тавляипмх скорости фильтрации запишутся в следующем виде: ,

Ь* -к-И w

(19)

Если воспользоваться соотношениями dp* dFW dW Cftfw)- _ к w- i&r

so выражение (19) мозно запирать в виде:

2ГХ- -*>(*) Й---»Cw)

-KwM

(20)

. Посла объединения уравнений (18) и (20) получается квазилинейное уравнение влагепероноса параболзчэского типа:

If -¿BDcwito+ip^i?]

(21)

В случае вертикального влагоперэнооа уравнение упрощается и привитет вид: .

(22) I?

Решение уравнения (22) требует определения зависимостей Р*/ = (V) в Ку - f (V) в полевых условиях во всех регионах Южного Завешал. Зависимости всасывающего давления Р w от влажности почв W исследовались В.Г. Корневым, A.M. Еиобусом, Б.Н. Мичуриным, И.А. Кузииком, Б.А, файбышенко, Д.М. Кадам, A.A. Роде, Э. Чайлд-сом, И.И. Судницыным, Р. Слойвером. Использование этих методических подходов позволило нам построить их для Южного Заволжья.

Аналитическое решение уравнения (22) требует разработки корреляционных зависимостей Ру/ (у/) и уравнений регрессии. Отдельные формулы приводятся в работах Ю.Г. Молотплова,'Б.А. Файбышенко. Нашими исследованиями установлено, что эта зависимость может быть построена по уравнению:

W= W-C(?w/Pnr)ß (23)

где Pw 7 Р№ - давление почвенной влаги соответствующие данной влажности п максимальной гагроскспичпосщ; tn - порозаость; С > - эмпирические параметры. i

Параметр С определяется механическим составом почвогрунтсв... Параглзгр Ji находится из выражения (23). Статистическая обработка данных полевых измерений позволила определить его значения. Для глин оно составляет 0,75| для средних суглинков - 0,71, для песков 0,79. .

Зачхспмости Кч/ (V) определялись в полевых условиях во всех регионах Южного Заволжья, для всох литолаглческих разностей слагаащих зону аэрагии или для верхней ео. части по разработанной ламп новой мотодико. С поверхности земли, в результате оковки боковых граней, открывался монолит по васото равный мощности диалогической разности. Рядог; грунт в котором монолит отркт снимался и отрывка проводилась в подстилающем слое. После еш'.опкп, бекевна грани тщательно обмазывались битумем,. обвертывалась брозонтсм и снова обмазывались битумом. Затем проводилась обратная засыпка монолитов. Своряу устанавливались водоприемники а которых с по-иощью автоматов уровней поддергивались постояякыо уровни вода; Пополнение фильтрующейся чареэ конолкга веди осуществлялось из подпитывающих бачков. Дяя контроля за влагос сдерганном устраивались тензиомотры. После насыщения процесс фильтрации поддерживался в течение 40-60 суток. Затем верхние поверхности водоприемников тщательно мульчировались толстили слояьи солсед и иодлофакивоЗ пжен-18

кой. Таким образом, изшнение влагосодераянпя монолитов осуществлялось в только нисходящем направлении за счет релаксации потенциалов почвенной влаги по их высоте. Коэффициенты влагопроподнос-га за рассматриваемый период времэнн (£) рассчитывались по формуле:

(24)

где д V - изменение апагосодержания монолита за период (£); ( Р/д ~ + I) - градиент потенциала почвенной влаги.

Результаты определения зависимостей = -(£-—) и сгатксет-

гп •* \ у^гр /

ческой обработки пряводенн в табл. 5.

Таблица 5

Результаты стагпсгической обработки зависимостей \Jfrn.

V . ! ^ Глина ¡СТУ-'нтпД етг.тлго.-;_{_ Ьесок.

»>. ! Р,м ! 1 С/ 1 Р, и! ! С/ ! Р, % ! (V

1.0 1.0 - 1,0 1,0 -

0,87 0,8 2,5 12,5 . 0,71 3,2 12,8 0,62 3,5 12,9

0,-74 0,16 2,5 12,5 0,21 3,4 11,2 0,33 3,0 12,1

0,61 0,08 ¿,5 12,5 0,10 10,0 40(0 0,18 2,0 11,1

0,48 0,02 3,0 15,0 0,03 3,4 12,5 0,1 6,4 20,0

Тензиометрическга исояздовшшя проведялксь наст в течение длительного периода вромехш зо всех регионах О.^юго Заволжья. Установленная динамика потенциалов почвенной влага позволила рассчитать .величины влагопереиоса в зоне аэрация орошаемых земель. Его величина определялась влаголибавгетью культура, эксплуатационным • рокашм ороевния, строенном зоны аэрэдзя, глубиной залегания грунтовых вод. АтЗсолютпке зиачэизя вяагепергнооа пзмецготоя в достаточно широких продолах. 3 сыта с это:, била установлены отношения величины влагопереиоса к ссновдш приходным статьям водного бачеп-са - осадкам и поливам. Ост щиводятоя в табл. 6.

Несмотря яп зкнчигвльгагэ разлггпгя прзродннх условий, пз приведенных з табл. в данзшх видно, что в зояо азргдаи оросгзик еэшяь Южного Згазоазьл прэо<<лздавт кноходяпкй алатопэреиос наличии кого-рого-осогавлает 10-15 % о? о^гта осадков к поливов.

Таблица 6

Значения £/(М +Ot) для Южного Заволжья и результаты их отатистичеокой обработки

Рагяпн Пяяого ' .. 1 .. Оцениваемый параметр

! -^ения ]ri] - j £ ¡ITjT^ZT

Долина р.Волги Учхоз Я I Саратов- 17 0,11 0,02 0,003 2,72 10,9 ского СХИ

Совхоз им. Майского 19 0,15 0,013 0,003 2¿0 8,7 Пленума ЦК КПСС

Совхоз "Орошаемый" 18 0,12 0,010 0,002 I¿67 8,3

Совхоз "Моллоратор" 14 0,11 0,010 0,003 2,72 9,1

Совхоз "Октяирь" 25 0,14 0,012 0,002 1,42 8,6

Совхоз "Эагзльсский" 13 0;16 0,015 0,007 2,5 9,4

Огкормсовхоз 16 0,08 0,010 0:003 3,75 12,5

"Трудовой" .

Совхоз "Декабрист" 18 0;0Э О.ОШ 0,002 2,22 11,1

Совхоз "Кашпко»- ■ 16 0,10 0,011 0,003 3,0 II¿0 скыЯ" • . ..

Величина влагопереноса определяется изганошции водного резана верзших слоэз зоны аэрации юпряцуа связанными с проводили эксплуатационным режимом оротечзя. Его влияныо на поступление в грунтовые вода изучалось нами в откормсовхозз "Трудовой". Объектом исследований было каздоз поле семипольного севооборота. Схема опытов предусматривала увлаяненге постсгапого ляниггального, даф|врен-цированпого п постоянного шкси:яшьаого слоев для каэдой культуры. На первом варианте цссгояпнаЛ минимальный слой составлял для яровой пшеницы 0,4 м, для озимой паеницы 0,5 ы, для кукурузы 0,4 «, л ля люцерна 0,6 ы. На втором варианте слой увяагнешш изыэнялая для яровой пЕенцгш 0,4-0,6 и, для озимой пжнгацц 0,5-0,7 ы, дея кукурузы 0,4-0,6 м, для длцарны 0,7 и. На третьем варлаито снова был постоянный слой уалпкяешхя дяя яровой паеннга 0,6 ы, для озимой пяюшщи 0,7 ы, для кукуруза 0,6 и, для люцэрны 0,8 м. В табл. 7 привадятся значения /(1! +0с) во рассматриваема« вариантам опытов, годам исследований, культурам.

Сыртов00 * Заволяьо

Прикаспийская низменность •

Таблица 7

Значения í|/(M + Ot) полученные в откормзовхоэе "Трудовой1

Культура

!

I¡992 г. I 1993 г.

~ _____i.iia j- a J-1 j„ a a x

Яровая пшешща

Озимая пшоница

Кукуруза

Люцорпа

0,112 0¿099 0,094 0ÏII9 0,100 0,096 0,113 0,093 0,"097

0,116 0,100 0,095 0,101 0,037 0,900 0,120 0,107 0,101

0,108 0,035 0,094 0,111 0,101 0,100 0,115 0,097 0,100 0,108 0,099 0,036 0,ПЗ 0,'IDI 0,099 0,108 0,098 0,098

Увлажнение более мелких слоев почзы приводит к увеличения яп-фильтрапяонтзх потерь воде». Элементы водного баланса были определены во всех регионах Юенсго Заволжья и приводятся в табл. 8.

. Таблица 8 Сводные значения элементов водного баланса на ороааошх землях Юяного Заползая, мм

Зязмоты водного баланса

' ! Долила р. Вся-!Сыртовоэ За- Шриглсплйскоя . !гл, отк орг.Е oi>- ! в олзло, с-з 1цизмянность, !хоз "Трудозой'М"Декабрист", ic-з "Камшксв-! I9SO-I993 гг. ! 1934-1903 гг. !ский" ' 1 „ J.I989-X99I

-JE»-

Осадки 1230,0 .993,0 771,0

Оросительная норма 1009,9 1205,0 1232,0 Спльтращя из оросп- , 4 .

тольцой оэтз 145,7 98,0 ЮЗ,О Прптск-отт<52 поверх- ■ '

постпнх вод„ -71р ' - -68.0 -25,0 Приток-отток* грунто- '"../•■ "

aux вод ~62,'6 . ^0,0 -I6I;0. Суммарное водопотреб-

лото -1334,3 -1816,0 -1601,0 Флльтрагдя через ус-

Л0ВЯШ1 всдоупор - - -224,0

Изменение злагозапасол 256,0 . 108,0 319,0

Во coax случаях водный баланс положительный, поступление в ,

грунтовно вода с влагопереноссм я фильтрацией из оросительной сета обуславливает их подъем со скоростью 0,5-1,0 гд/год. Данные получен-

• . ныа в результате воднобалансовых и танзиокегричеокик исследований

позволили сдолать прогноз • подша уровней грунтовых вод цо крити-

чоокой глубины (габд. 9).

*

5, Солевой режим почвогрунгов при орошении в Южном Заволжье

В работах К.Н. Ангапова-Каратаева, В.А. Козды, С.ф. Аверьянова, В.Р. Волобуева, Н.Г. Минашиной, П.С. Панина, И.Б. Довженко, М.Д. Каца, Н.М. Решеткпвой, Х.И. Якубова, С.М. Пакшинсй, Ы.П. Айдарова, А.И, Голованова, Б.А. Сойбышенко отмечается, что соловой режим почвогрунгов нзразрызпо связан с водным. Для более надежного регулирования водного и солового режима почвогрунгов необходимо определить законы движения солей и воды, учесть влияние гетерогенности строения среди, комплекса физико-химических процессов и особенностей жизнедеятельности растений и микроорганизмов. Данная задача решается при использовании теории конвективно-диффузионного подхода к описают процессов маосспереноса в пористых средах. Движение растворов в насыщенной пориотой оредо описывается известными уравнениями конвективной диффузии. Йш предполагая;? линейноо, одномерное движение солей и воды вдоль оси х, постоян-нув скорость фшп "ращги к независимость интенсивности раотворэшш содэрглкЕхсн в твердой фаза почвы солей от их объема и поверхности. В пятой-главе приводятся решения этих уравнений в зависимости от различных граничных условий и характера происходящих процессов.

Точность расчетов параметров влагосолепереноса"; определяется достоверности определения входах в уравнения эмпирических фкпиентов. Они определялись в полевых уоловиях с пшоцьп лизиметров к по разработанной нахп методике о использованием, монолитов. По С.ф. Аверьянову коэффициенты конвективной £;'(|фузии при засолй-нил почвогрунгов, в следствие близкого залогания грунтовых вод, получается в результате интегрирования уравнения конвектаьной диффузии. Данное ранение имеет вид:

(25)

-V '£< Г с « ' . = . X . Р _ Хг^}

. 'Таблипа 9

Прогноз подъоиа урсаной грунтовых вод до критической глубины в регионах ■ .." - Южного Заволжья ' •

Регион

Литология

1 Грунтовые водц |1Еаэгеднов1Свойодная1г/'ттта-

1

!глубина 1 залегания, и

'©нагали I пР2Раие- ! емкость, ]мальный эйпвя 1Ш! зала-{тыс.м3/га|ерш

дье лет

14,0

запия, 1Соз грун-Г ' ¡подъема,

р/тт !товых вед!

! 1

Догшна р. Волги Четвертичные суглинка или супеси; песка с прослоями ■ОУГЛИЕКОВ

6-30 0,5-1,0 0,87 12-34

■Г ' - Чэггоргатаыэ суглинки; песка 8-40 0,5-1,0 1,34 14-Ю5 Д},4

~ о прослойка!4а суглинков

. Засоленные поколаднно гликы; 8-12 0,5-1,0 1,12 16-26 14,2

, легкие суглакка

Сырювое Суглинки и гдикн, сыртозыз 9,5-та 1-3 0,85 85-166 10,0

Заводгаз" -■ глина .известняки, песка

Суглйкка, глнш, сыртовыэ 11,2^50 15-30 0,63 " 7,6-83 12,1

. гллйы н известняки, песка -

Псизаспийскзя Пбочанво-суглпннстш отло- 5-20 1-30 1,12 6-42 5,0

низменность... ззнгя, песка .

Глины о прослойками суглинхоз, , 3-10 10-50 1,06 2-19 2,0

супеси н пэски.

к» 01

При избостиом распределении оолой из уравнения (25) находятся искомые коэффициенты. Этот. подход использовалоя нами при обработка результатов исследований на стационарных лизиметрах глубиной 1,6 к 2,0 м, с грунтовым водами минера/газацией 0,5, 5,0, 10,0 г/л.

При рассолении вочвогрунгоз коэффициенты конвективной диффузии могут определяться в олучае присутствия в почва достаточного количества растворимых солей, прохождения процесоа рассоления в одоа большой мощности и при условии постепенного опреснения поверхности почвы. В этом случае решением уравнения конвективной диффузии буцот выражение:

с - (26)

где с - *•)) С*-*);

гс ~ апТда*

При известном полокапии^точки с половинной концентрацией С » 0,5 и распределением солей 0 коэффициент конвективной диффузии ыо-хет быть рассчитан по формуле:

'"Я)*« 0,076 (27)

гдедХ - расстояние шеду точками на эпюра солесодериакая с С„ = 0,1 и (I - 0Х) = 0,9.

Рассоление почвогрунтов проводилось нала га монолитах по определению коэффициентов влагопроводности. Предложенная, нами методика ; продуеттривала определение оолооодержания монолитов до и после промывок,

В пятой глава приводятся, результаты исследований на. стационарных лизиметрах и почвенных монолитах: элементы водного баланса, динамика их промывки, иоходное и конечное солесодарнанив. Результаты определения коэффициентов конвективной . зффугии и их отатиотк-чоекая обработка приводятся в табл.10.

Располагая данными об элемонтах водного баланса орошаемых земель, направлено! и интенсивности процзеооъ влагосолепоренооа ва-роягное. ¡шкадлеиие или уменьшение силай миге г быть определено ка 24

Таблица 10

Розудьтати статистической обработки коэффициентов конвективной диффузии

w 1 Солевой ! Почвы; 1-------------ЩжаДахега----------

iQraoH ! ВСЯЕМ, !- грунты ! ! ?хг> ! „ 1 ! Л

| -р í к IW • ! S ! Sp Sp í Cv

! ! ! !и2/сут 1 ! ! !

Дляна р. Волги Засоление Шоколадная 24 0,21 0,03 0,05 2,8 14,2

глгна

Рассоление Почва ' 12 0,88 0,10 0,028 3,1 П,3

Шоколоднгя 12 0,46 0,054 0,015 3,2 11,7 глина

Лэп-оШ суглинок 12 0;9 0,10 0;02Э 3,2 11,1

.Сыртовая Рассоление Гшяа 12 0,83 0,12 0,035 4,2 14,'5 равнина

Прикаспийская Рассоление Средние 9 0,69 0,072 0,024 3,5 10,4

низменность * ' суглинки

К) CJI

основе балансовых расчесов. По В.А. Ковдо и Д.М. Капу солевой баланс метрового слоя.почвы, где солаобмен протекает наиболее интенсивно, может быть выражен следующим* равенствами:

С С дС (28)

Ък« Ьи - Дэ .

д§= (29)

где С,к, - конечный и начальный запас солей в рассматриваемом слоо;д& - разность запасов солей; ¿Ср, ~ шютупление со-лой о оросительной и грунтовой водой; $с» , $ии"»> - выноо

солей со сбросными водами о урожаем растений, о инфильтрацией.

Исследованиями установлено, что при близком залегании минерализованных грунтовых вод наблюдается накопление солей. Это видно из данных приведенных в табл. II.

Таблица II

Солевой баланс при близком залегании грунтовых вод (1978-1930 гг.)

Шубина IМинерали- ____Стагьи^балакса^ т/га,,_____

ТО7нтових!тотатовых !поотупление|поступление!вшоо о !приращоюм т.пп И ! игп г/п 10 оросители о грунтош-!шйильт~ ! запасов вод, м ,нод, г/л 1иОДод водами _ 1рапией !солеЁ

** ~1~6 о7б- ~ ~ ~ 2,22 ' ~ о7х 4,22~ ~

1,6 6,0 1,91 17,85 0,1 19; 75

1,6 10,0 2,65 " 24,4 0,1 26,95

2,0 0,5 2,9 0,97 0,1 3,77

2,0 5,0 3,17 , ' 7,4 0,1 10,47-'

2,0 Ю,0 3,28 . 10,5 0,1 13^8

В случае глубокого эклеганил груитошх вод во всех регионах Юяного Заволжья наблюдается опреснение верхних слоев почвы.

В табл. 12 приводятся солевые балансы в случае .глубокого 'залэ-гакия грунтовых вод.

Несмотря на то, что данные приведшие з табл. 12 говорят о положительном балансе, анализ' солевых ¡¡раХилей покгзал постепенное спрэскекие верхних горизонтов и перемещение селей вниз по почвен-яяиу ирсЛило,

- Таблица 12

Соловые балансы прд глуб оком залегании грунмзнх год в Южном Зазолгье

!

Регион

Место исследований

Год исслодо-вания

! Исследуемая | культура

¡Элементы солевого

!_ _ ¿адгаса ,_Т/ГА_ _

{поотуп-!отток с!измане-!ление с!влаго- !ние за-Iовоси- Iперено-!паооз !тёльной!соы 1 .!&ЭД02 ____!___•

Долина р, Волга Учхоз & I Саратовского сельскохозяйственного института шг.Н.И. Вавилова

Сыртоаое Совхоз "Декабрист''

Заволжье Ерзовского района

Прикаспийская Совхоз ■Кбмнпкозский" низменность АлександрсБскГ&йского района

1973 Яровая пшеница 1,39 1,19 0,2

1979 Озимая пшеница 1,42 1,22. 0,2

1930 Кукуруза 1,80 1.4 0.4

1979-19 4,61 3,81 03

1984 Ляцэрна 2,55 1|Э5 ; 0,6

1983 2,38 1,98 0,4

1983 2,30 1,90 0,4

1984-1986 7,23 5,63 1.4

1989" Кукуруза 1,73 0,93 0,80

1990 1,58 0,-58 1,00

1991 1,62 0,82 0,80

1983-199Г 4,93 2,33 2,60

го

а»-

6. Управление процессами форррования экологически сбалансированных водное олевых режимов определяющих благоприятное .мелиоративное состояние орошаемых земель ,Г!жного Заволжья

Управление водноссяевыш рекимама экологически сбалансированных агрозкосистем, являющихся динамичными системами, осуществляется на основе полученной информации, проверки различных альтерпа-тивных путей достижения цеди с выделением наиболее важных факторов и процессов.

IIa орошаемых земяях могут быть созданы четыре мелиоративных рекита: гцдроморфный, полугидроморфный, полуавтоморфшй п автоморф-uutt. Создание этих рекимов обеспечивает не только оохрзнепио естественного плодородия почв, но и его повышение, а также получение максимальных урожаев сельскохозяйственных культур.

При гидроморфном мелиоративном рашме управление сводится к следующему: осуществляется строгий контроль за мелиоративным состоянием земель; осуществляете}ЭФО, учитывающий поступление грунтовых вод в расчетный слой почвы; ороки поливов рассчитываются теоретически; суммарное водопотребление сельскохозяйствешшх культур по откорректированному методу Алпатьевых: расход грунтовых вод -по формуле И.А. Кузщка.

При п олугидроморфном режиме основные мероприятия по регулированию сводятся к следующему: осуществляется строгий контроль за ме-. лиоративным состоянием земель; делается мелиоративный прогноз с учат оj влагосолепереноса; на основании результатов прогноза делается вывод с дальнейшем состоянии участка? осуществляется ЭЭРО ■ сельскохозяйственных культур; сроки псяизов рассчитываются; сутл-ьарпоо водспотробление сельскохозяйственных культур Определяется по откорректированному методу Алпатьевых.

Управление при полуавтаморфном и автоморфном мелиоративных режимах сводится: к контролю за мелиоративным состоянием R о из ль; ссо«? тавленша молиоративных прогнозов с учетом уравнений влкгссояепере-носа; осуществлению ЗЭРО сельскохсзяйстаенкгх культур.

Па участках с высоким стедином минор&лизованных грунтовых вод управление сводится к поддержанию их на глубине на црзви'пнющзй критическую. Лиэиасграческигги исследованиями установлено, что нри-тичвекая глубина для глинистых шлв Юяксго Заволжья колэолется 28

в пределах от 2,7 до 3,0 м. Эффективная эксплуатация орстаомшг-земель возможна только на фоне дренажа. После его строительства, направленке мероприятий соответствует полугидроморфному мелиоративному режиму.

При глубоком залегании грунтозых вод и реликтовым или вторичном засолении земель благоприятное мелиоративное состояние земель возможно только после их промывки. Проанализировав методичеокие'подхода л расчетные формулы А.Н. Костикова, Л.П. Розова, З.Р. Волобуева,' В,Н. Легостаава, можно сделать заключение, что наиболее обоснованной, отражающей физическую сущность происходящих процессов является формула С.О. Аворьянпва. Определив коэффициенты конвективной диффузии и другие параметры уравнений солепереноса мы определили значения промывных норм для всех регионов Вяного Ззволяья. От приводятся з шестой главе диссертации (табл. 13).

Послз промывки регулирование осуществляется аналогично полу-автоморфлому и автоморфному гэллсраппшкм реязшам.

7. Эгергетическгл оценка правления процессами формирования экологически сбалансированных водно-солевых режимов . определяющих благоприятное мелиоративное ссстсяиио земель.

Юяного Заволзья

Энергетическая сценка управления процессии формирования водно-соловых реткмов показала, что при язтоморфном ц полуавтоглорфцом мелиоративных режимах налгтоньзую полпузз энершэ средств орощения 14065 Щд/та, наибольшую дополнительную энергию выхода с сольско-хозяЛство1Яой продугаией 5734 1Дйд/га и уровень интенсификации АО,8% обесдрчиваот проведений ЗЗРО 'сельскохозяйственных культур.

При пздомерфшдт л полугцдроглзрфнем' й^лнорагиншх рентах при- •'. менекио предлагаемой методики управления прсцэссага формирования всдпо-солозых рехтамов прп глубине задеггзиг грултозых вод 1,5' и стаяаэг.полпуз энергоежость срепакия с 14670 до 12325 Ш£з/га, повидает полную дополнительную зиорхта выхода о сельскохозяйственной продукций с 2478^1 до 8249,3 1Фд/га к. уровень 'шгексифркациа.о , 17,0 до 68,4 Па участках с неблагоприятным мелиоративным состоя- • ниеи эффективность проводимых аерсприягий определяется сроаака ояуК • саемосги дополвигвльшв затраэ па строительбтво.-дрейааа- и проведение яремывек засокевнах * • • •?• ' '

Баштаны промывных норм для условий Южного Заволжья

Таблица 13

! !Коэ№пга- !Коэф|гщя- ! Степцп^ опре,с н.ения почв

Регион I Почвогрувт ¡онт^тльг-^^конвек, од , 0#2 , о,з Тоа

I I*2'! 1 I ! !

Долива р. Волга Четвертичные суглинки ' ила супеси 0,25 0,080 24600 15300 9200 6200 4000

Четвертичные суглинки 0,01-0:Се 0,15 монша 0,0015 0,040 22300 14100 9100 65С0 4100

Засоленные шоколадные глины л 0,045 23700 14600 8600 6300 4050

Сыртавое Зазслаьэ Суглинки, глины 0,001-0,008 0,0045 0;083 20200 13100 7900 6400 4300

Прикаспийская нгакзнность Песчаннэ суглинистые оглашения . 0,020 0,069 16200 10400 7100 5900 4200

Суглинки 0.01-0.02 0,010 0,069 14800 9500 6900 5500 4200

лаилнив -14-

ЭноргегкчесхЕП показа годи управлений процессами формирования водно-солевых •

реаамов, МДз/га

£ СП.

Показатель

[Автомсрфаый и полуазтоморфный ! Гидромор^ный и полу-!„___„ ______„ ^ !

!злаяаосгьз!ноа влая- !влажность»!мой ме- !емсй ме-

!_________________1 !НОСТ£П .1____ !£ОДИЩ

I Затраты энергия на строительство 3000 3000 3000 3000 3000

2 Полная энергоемкость отзосательной сети ео 115 134 266 184

3 Пряшэ удэльннэ затраты злектро-анергаа 1840 1610 1750 1228 1656

4 Осуществленные затраты при. производство электроэнергии ■ 10180 8520 9250 6780 8620

5 Энергоемкость средств оргаенпл 3172 3820 ЗТОЗ 4050 4210

6 Полная энергоеггкцсть оршэния 15272 14065 14837 12326 14610

7 Прибавка урогайаости по сравнения с богарой, а к.е./га 36,7 ' ' 40,2 38,3 42,1 34,7"

8 Заевгая ни хода о дополнительной ■ продукцией . 2821 5734 4045 8249,3 2487,1

9 Уровень интенсификации по сравнена» с богарой 0,18 0,408 0,273 68,4 17,0

о-

ссношне вывода i

1. Практика современного использования орошаемых земель показала, что в Южном Заволжье наблюдается тенденция ухудшения мелиоративного состояния, связанная о подъемом минерализованных грунтовых вод, угрозой заооления и заболачивания.

2. Разработана концепция управления процессами формирования экологически сбалансированных водно-солевых режимов на орошаемых землях Южного Заволжья обеспечивающая максимальную продуктивность сельскохозяйственных культур, экономию воды и энергоресурсов, минимальные инфильградаопныо потери.

3. При автоморфнем и полуввгоморфюи мелиоративных регшмах управление процессами формирования экологически сбалансированных водаосолевых режимов заключается в осуществлении ЭЗРО.

4. Для основных почв Юетого Заволжья установлены значения ОСЕЛ соответствующие ЗЗРО. Подобраны магеглтнчеекпо модели связывающие их с продуктивностью сельскохозяйственных культур к механическим составом почв.

5. 33?О может осуществляться в соответствии с разработанной информационно-советующей методикой по расчету сроков поливов. Установлено, что корреляционная зависимость между суммарным недопотреблением и дефщ® 'ом влажности более тесная/ чем юзду сутаарным водопотреблением и темперацгрой воздуха.

6. Откорректированы расчетные фор.чуды сухарного недопотребления A.M. и С.М. Ллпатьевых ы Д.А. ШтоИко за счет введения дополнительных коэффициентов значения которых установлены по фенологическим пориодам развития сельскохозяйственных культур. Коррективы ■ повысили достоверность расчетов.. Расчет по откорректированной формуле A.M. и С.М. Аллатьевых болсо точен.

7. При гидроморфном и полугидроморфном мелиоративных 'режимах управление процессам! форшрозанкя экологически сбалансированных • водно-солевых режимов заключается в применении разработанной методики предусматривающей участие грунтовых вод.

В. Установлены величины расхода в заьлс.шости от глубины залегания грунтовых вод. Они могут быч'Ь рассчигены по форяудо И.А. Кулжка, длл которой определены эмпирические параметры по феноле-гсчоот< с ори од ft м сельскохуаяЛствекЬых культур. Устымачена эиш-ричзсад: иавиаимсс;°.ь связывающая расход грунтовых ъод о »энэрзлнба гстой. 32

9. Прогноз изменений мелиоративных режимов на орошаемом массиве должен осупествляться на основании о оставления уравнений водного баланса с учетом влагопереноса в ненасыщенных грунтах зоны аэращш.

!ГО. Разработана новая методика определения корффациентов вчаго-проводкостл почвогрунтсв в полевых условиях, по которой они были опрсдолшп для всех регионов Южного Заволжья. Для основных типов почв построены зависимости озязыааящиа давление почвэнной влаги о влажностью. Разработана математическая модель связывающая ого с механическим составом ночзсгрунтов.

11. Установлена величины нисходящего влагаюреноса дтя всех регионов Южного Заволжья. Они составляют 10-15 % от сумма осадков и поливов. Прп поддержании в натровой слое CCS.II величина влагопереноса снижается на 2С-30

12. Связь мпяду водным и соловым реяямами агроэкоспзтоглц определяется процессами конвекти'чой диффузии. Разработана новая методика определения коэффициентов конвактивноД диффузии в половых услсоплх с помощью которой они определены для всех регионов Юпюго Заволжья.

13; Для Юяного Заволжья определены элементы уравнений еоловтд: балансов. При близком залегании минерализованных грунтовых вод про-ноходит засоление, при- глубоком - спроснс-тшо верхних слоев зоны азрагаш. . .

К.Ка участках с неудовлетворительным ?.мллоратизннм состоянием управление процессам Фор-чирозания экологически с баланс прокатах водно-солевых реяимов возможно гойько поело стрситвлт>ства дренажа и '.¡ромывгт ^заоолпнннх зогяль. Установлены величины критических глубин залегания грунтовых вод и норм промывок Засоленных земель.

15, Энрр^отичзская оценка управления "процессами формирования ЭКОЛОГЭТЭС1П1 сбалансированных водно-солевых рошлов показала преимущества ЗЗРО л применения могодпнп их осуществления при близком задаганиа пресных грунтовых вод.

ПРШСЗЭШ пра&вогйтву

I. В хозяйствах имевщях сропае'.ие зомта осуществлять ЭЗРО ос- ' позчых сельсксхознПствошпк культур обоспечиваяпгло пх максятльнуп продуктиЕнэгсть, экснсйго поливной води и эноргорзеурсои, "уинймнль-' ш:о гофиьтрадапнпнэ потери. При этем создавать в метровом слоо ..V

Ьотвы 0CBMI-, которая составляет на иегкосуглинпстых почвах дал сайкой пшеницы 0,22; для яровой пшеницы 0,20; для кукурузы 0,25; для •лсцернн 0,1?; на среднооугдошстых почвах для озимой пшеницы 0,44* для яровой пшеницы 0,45, для кукурузы 0,42, для люцерны 0,38; на тяжелооуглинистых почвах для сзимой пшеницы 0,69, для яровой пшеницы 0,58, для кукурузы 0,53, для лсперны 0,45. Шгимальная влажность может быть получена при увлажнении переменных олоев почва, которые составляют для озимой пшеница 0,6-0,7 м; для яровой пшеяи-■цы 0,4-0,6 м; для кукурузы 0,4-0,6 м; для люцерны 0,7 м. Переход на больший слой увлажнения должен осуществляться в стадии выхода в трубку для зерновых культур, образования пятого листа для кукурузы.

2. Службам эксплуатации оросительных систем попользовать информационно-советующую методику прогнозирования сроков поливов позволяющую снизить затраты труда. Для решения уравгения водного баланса расчетного слоя почвы относительно конечных влагозапасов величины осадков берутся на ближайшей метеостанции или определяются непосредственно на орошаемом участке, исходные влагозапасы метрового слоя почвы определяется на каждом поливном участке. Расчет суммарного вадспотребления сельскохозяйственных культур ведется по формуле A.m. и С.М. Алпатьевых откорректированной И.А. Кузником. Необходимые мотеода).'ные (температура, относительная влажнооть, дефицит влажности в;здуха) берутся на ближайшей метеостанции. Полив назначается при пои ¿же кии влажное га в метровом слое до нижнего порога составляющего да озимой пшеницы 0,75 !Ш; для -яровой пшеница 0,75 НВ; для кукурузы 0,8 НЭ; для люцерны 0,7 НВ.

3. Службам эксплуатации ороситольных сиотем попользовать методику осуществления ээро при близком залегании грунпвых вод обеспечивающую получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных куль- ' тур, зконошю поливной воды, сохранение благоприятного-малиоратЕВ-ного состояния земель. При этом, контроль за уроилем грунтовых вод ооуаоствляется по наблюдательным скважакам, шпорализапия 'грунтошх вод определяется ежемесячно в агрохимической лаборатории. Необхода-iaie метесдашше (осадки, температура, относительная влажность, дефицит влажности воздуха) берутся по данным ближайшей метеоотанеда. Расчет Сутгарного водопигре^ления ввдмОя по формуле А;М. и G.M, Алль гьевих сткоррэктмчесани of. И.А. Куглшмы. расхода грунтовых Под

по формуле И.А. Kyaratau. Сроки пелввоэ н<г^кяЧгхтсл ирлцг-схоякиой

поливной норме, но укороченном межполивном периода или при удаль-пенной поливной норме, но постоянном межполивном периоде.

4. Проектно-Езыокательским организациям использовать новую ме-Гсдику определения коэффициентов влагопроводности в полевых условиях, повышающую точность определения отдельных составляющих зод-. вых балансов, достоверность мелиоративных прогнозов. Влагопереноо q зоне аэрации орошаемых земель определяется с помощью уравнения Паров. Танзисметричеокие наблвдения охватывает всю зопу аэрации (при глубине залегания грунтовых вещ 8-10 м) или верхнее ее часть равную 3-4 м (при белее глубоком залегании грунтовых вся). Зависимости давлений почвэпной влаги п коэффициентов влагопроводности of адагности лечвигрунтов определяются в полевых условиях для каждой щтодогической разности слагающей толщу охваченную тензиометричзс-рнма наблюдениями, Прогноз подъема уровней грунтовых вод до критической глубины составляется о учетом влагопореноса в ненасыщенных грунтах зоны аэрации,

б. Проектзо-дзыскательскии организация* использовать новую т-•одику определения коэффициентов конвектицней диффузии в половых условиях повышенную точность определения отдальних составляю^« золевых балансов, достоаорность мзлзпратавных прогнозов, расчетов золи'шп норм прэшв-'К. Коэффициенты контектквиой диффузии определяются для промываемого слоя засоленного участка. Бэличинн прсць оных норк рассчитываются по формуле О.Ф. Аверьянова.

t-

Из 35 опубликованных рабо? в которые отражено содержание диссертации оояовныкя являвтся:

1, Табличный сшлсб измэранзя суточного сриарпого испарения. 1нф, ластск^етоэсксго ШЛИ, I960, ft 553 (соавтор Безменов А.И.).

2, Определение суточного сум/арного йопаревия влаги озпдай тшаницвЭ в кукурузой. Инф. листок Саратовского ЩШ, I98Ir № ИЗ ^сеаврср Безгвкоэ А.й,),

3, Егаяпяе близкого залегания грувтових вод на рпхим орааегои твошшу и уукуруэц, Инф. г2стск Саратовской ЩПМ, 1981, 114 (со-злтор Безменов А,И.). ч . V

4, Определение ко;>ффЕ;1деы'га влагощэреяоса в зон?, оэрахда // ;твппке простора, 1981# » 3. Q, ЗЗгчЙ, (сгящф Безменов A.g,).

5. Дифферонвдрсванний регги оршения »сельскохозяйственных культур на участках о близким залеганием грунтовых вед различной минерализации. Инф. лиоток Саратовского ЦНП1, 1981, M 443.

6. Влияние грунтовых вод на испарение и урожай пшеницы в условиях орошения // Степные просторы, 1931, .» 10. С. 35 (соавтор Без-меновА.И.).

7. Элементы водного баланса поля кукурузы при разной глубине залегания грунтовых вод / Материалы третьей всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых. - Днепропетровск, 1981. С. 44-45 (соавтор 1убин H.M.).

8. Влияние орошения на солевой режим почвогрунтоз Хвалынской террасы р. Волги / Улучшение мелиоративного состояния земель и агротехника культур при орошении. - Саратов ОСХИ, 1981. С. I-I2. (ооавтор Бозменов А.И.).

9. Зависимость расхода грунтовых вод в корнеобитаемый сдой почвы от глубины залегания и минерализации / Улучшение мелиоративного состояния земель и агротехника культур при орошении, 1981, С. 13-17 (соавтор Безменов А.И.).

10. Определение влагопереноса в зоне аэрапии орошаемых земель // Пиротехника и мелиорация, 1963, # 9. С. 26-27 (соавтор Безменов А.И.).

11. Рексменда:даи по технологии применения жидкого аммиака о поливной водой и наземным способом. - Саратов ОСИ, 1985 . 30 с. (соавтор Кубанцев А.П.). .

12. Термодинамические исследования влагопереноса на темно-као-тановых почвах Заволжья / Интенсивное использование орадаешх земель в Поволжье. - Саратов, 1988. С. 43-44.

13. Оценка влагопереноса, в зоне аэрации орещаомых земель Саратовского Заволжья / Проблемы комплексной мелиорации эешль Саратовского Поволжья. - Саратов. 1989. С. 4Ф-45.

14. О коэффициенте фильтрации в слоистых грунтах второй надпойменной террасы р. Волги / Проблема орошаемого земледелия По-' волжья, Саратов, 1990. С. 68-71.

15. Выбираем дифференцированный ражим // Кукуруза и сорго, ISS2, № 2. 0. 2S-30 (соавтор Григоров U.C.).

16. Формирование водно-солевого рзжаш грунтов на орошаемых землях долины р. Волги I/ Догдады ВДС2Ш1Я. 1992. С. 26-30 (соа&-тср Iïuropo» U.C.).

17, Оптимальная схема щелевакля глинвотых почв при поливе дождеванием // Мелиоращя и водное хозяйство, 1993, й 3. С,, 48-49 (соавторы Григоров М.С., Стодбушкин В.А.).

18. Расчет суммарного водопотреблэния сельскохозяйственных ■культур для условий Поволжья // Мелиорация и водное хозяйство,

1993, Ü 4. С. 32-34 (соавтор Григоров М.С,).

19. Режим орошения сельскохозяйственных культур при близкот залегании грунтовых вод // Доклада РАСХН, 1993, Я 2. О, 40 (соавтор Цигоров М.О.).

20, Заоолеяие орошаешх земель и борьба о кики, Глава в справочнике, - Саратов: Прив. кн, изд-во. 1994. С. 183-:196 (коллектив авторов).

21, Влияние эксплуатационных режимов орошегаш сельскохозяйственных культур на уровэяь грунтовых вод в Саратовском Заволжье. Инф. листок Саратовского ЦНТИ, 1994, .4 51 (соавторы Григоров М.О., Леонтьев С.А.).

22. аффективный экоплуаташипшй режим. ороаеотя кормовых культур в Саратовском Заволжье. Инф, лис.ок Саратовского 15ГГЛ, 1394,

$ 52 (ооавторп Григоров М.С,, Леонтьев O.A.).

23, аффективный ^ксплуатацлошцй рении орслепил зорюыа культур в Саратовском Заволжье. Шф. листок Саратовского ЩГПЦ

1994, JS 53 (соавтора Григоров М,С,, Ласптьэв С.А.).

24. Етаязше поливных режимов па продуктивность сеяьскохозяйт отзешшх культур d Поцолжьэ /7 Сопера&нзтвсваняо научного обеспечения и подготовка кадров для агр слр садил е и него про:; за одр гея Бол-, гоградокой области. - Волгоград, iS34. С, 3I-3S (соавторы Григоров U.C., .¡Ьсптьйв O.A.).

25, Уйлчоратавиоэ состонпио орошаемых зеладь Саратовзкой области // Гйо:!Ш1! РЛС)3!. 1995, Yt б,. С, 33-05 (соавторы Григоров И.О.г Леонтьев С.А.),

26. Влияние поливных режимов на продуктивное сельскохозяйственных культур в Поволеьэ // Изядсрапкя и водное хозяйство, 1995. ,'i 5. С, 27-28 (соавторы Григоров М.С,, Леонтьев G.A,),