Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Управление режимами орошения озимой пшеницы и кукурузы, обеспечивающее высокую продуктивность культур и стабилизацию экологической обстановки на маломощных карбонатныъ черноземах

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Управление режимами орошения озимой пшеницы и кукурузы, обеспечивающее высокую продуктивность культур и стабилизацию экологической обстановки на маломощных карбонатныъ черноземах"

ХЕРСОПСНК-Ч ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛШЮХОЗЯЙСГВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени А.Д.Цюрупы

На правах рукописи

ТИЩЕНКО АЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ

УДК 633.144:633.15:631:57 /069/-.631.4 /833/

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ОРОШЕНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И КУКУРУЗЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ШСОКУ» ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР И СТАБИЛИЗАЦИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ НА МАЛОМОЩНЫХ КАРБОНАТНЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ

Специальность 06.01.02 Мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Херсон - 1990

Диссертационная работа выполнена в Украинском научно-исследовательском институте орошаемого земледелия

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук В.А.ГШСАРЕНКО

Официальные оппоненты; цоктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.П,30Л0ТУН кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В.В.ПАРНИКОВ

Ведущая организация: Крымское областное производственное управление мелиорации и водного хозяйства

Зацита диссертации состоится "_" декабря 1ЭЭ0 года

на заседании специализированного Совета по орошаемому земледелию, шифр К.120.7301, в Херсонском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте имени А.Д.Цюрупы

Отзывы об автореферата /в двух экземплярах, заверении печатью/ просим направлять по адресу: 32500S г.Хероин, у.д.Розы Явдсе.кбург, учелому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Херсон окого ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института имени А.Д.Цюрупы.

Автореферат разочти " ноября_ 1930 г,

i Л ~~~

Ученый секретарц/эдкйщризированного Совета к Ш Аи.;.ЛАВ?ИНЕ!Ш0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Научно-обосноваяный режим орошения является одним из важнейших условий, обеспечивающих проектную урожайность сельскохозяйственных культур и сохранйше плодородия почвы на орошаемых землях. На маломощных почвах режим орошения должен строиться с учетом мощности почвенного слоя,перекрывающего известняковые отложения. Поэтому,-при освоении маломощных почв под орошение, главными проблемами, направленными на сохранение плодородия почв, рациональное использование водных ресурсов и обеспечение запланированного урожая являются:

1. Установление минимальной мощности почвенного слоя, при котором, используя данный тип дождевальной машины, возможно выращивание запланированного урожая. .

2. Разработка методики управления режимами орошения сельскохозяйственных культур, не допускающей потерь поливной Воды за пределы расчетного слоя почвы и обеспечивающей потребности растений во влаГе.

Цели и задачи исследований. Основная цель исследований -изучить при различной мощности почвенного слоя водный режим почвы и влияние! этого фактора на урожай озимой пшеницы и кукурузы. ^ Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

- Исследование водно-физических характеристик почвы;

- Разработка теоретической модели управлений режимами орошения маломощных почв; . *

- Проверка разработанной модели управления режимами opone- ' ния урожаем.

Научная новизна. 3 работе рассмотрена физическая сущность формирования водного режима перекрывающего слоя и на этой основе

установлены количественные характеристики водно-физических и фильтрационных свойств почвы, а также капиллярных свойств подсти лающих известняков.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. На основании проведенных исследований установлена минимальная мощность- почвенного слоя, позволяющая выращивание запланированного урожая при сохранении плодородия почвы и рациональном использовании водных ресурсов,- разработана модель управления режимами орошения маломощных почв.

Результаты исследований используются ¡Укргипроводхоз см при проектировании оросительных систем Ш очереди GKK и хозяйствами Крымской области, поля которых расположены на маломощных почвах.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены и одобрены на союзной научно-практической конференции /г.Симферополь, 1987/, на республиканской отраслевой научно-практической конференции /г.Днепропетровск, 1989/, на конференции молодых ученых УкрНИИОЗ /г.Херсон, 1988/. Материалы диссертации опубликованы всеми работах, в числе которых два изобретения. В публикациях содержание работы раскрыто примерно на 80%.

Обьем работы.■Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций производству. В конце работы приведен список использованной литературы. Работа состоит из 122 страниц машинописного текста и 26 рисунков. Список литературы содержит . 108 наименований, из них 2 иностранных*

Защищаемые положена . На основании выполненного комплекса экспериментальных исследований получены следующие основные результаты: •

I. Установлена минимальная мощность почвенного слоя, обес-п? чинящая запланированный урожай на маломощных почвах которая

составляет: для озимых, культур 0,80 м, для яровых - 0,50 м;

2, Разработана модель управления режимами орошений на маломощных почвах, не допускающая потерь поливной воды в подстилающие известняковые отложения и обеспечивающая потребность растений во влаге.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА Г. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ■ИССЛЕДОВАНИЙ

Маломощные почвы, подлежащие освоении по плану Ш очереди Ж, расположены в .западной части Крыма и занимают 'Гарханкутский толуостров. Территория, подлежащая освоению, занимает площадь жоло 930 квадратных километров. Освоение такой территории без рлжного учета особенностей почвенного покрова и подстилающих 13вестников, в короткий срок приведет.к потере плодородия почвен-шго слоя. Маломощные почвы Тарх&ннутского полуострова до недав-!его времени использовались главным образом как пастбища и частич-ю для богарного земледелия, поэтому водно-физические свойства, шляющиеся основой при управлении режимами орошения, изучены шдостаточно, что ограничивает темпы проектирования под строительство оросительных систем на этой территории.

Почвы относятся к группе карбонатных черноземов.'Механический ;остав мелкозема преимущественно легкоглинистый. Мощность гумуси-юванной части профиля чернозема различная. У почв нормальнораэ-¡итых она колеблется от 60 до 80 см, у намытых достигает 80-100 м, у смытых уменьшается до 30-50 см. По механическому составу очвы относятся к легкоглинистым и тяжелосуглинистым лылевато-ловатым, они содержат 50...65% частиц размером менее 0,01 мм. аловые запасы питательных веществ довольно значительны: азота ,11...0,21%, фосфора 0,08...0,13%, калия 1,0. „2,0$. Почвы со-

держат 3,2...4.2$ гумуса, Влагообеспеченность во многом зависит от к&нтакта почвенной влаги с известняковыми гигроскопичными .породами.

Климат. В связи с выдвиностыо Тарханыута в Черное море,климат его мягок. Средняя продолжительность безморозного периода 185-225 дней, нежаркое лето и мягкая зима. Среднемдаголетняя суш!а осадков за год составляет 350-380 мм, в. то же время суммарное испарение достигает 700-800 мм. Суша положительных температур за апрель-октябрь составляет 34Ю°С. В мае-июне часто наблюдается суховей.

Методы исследований, приборы и оборудование. В представляемой работе в качестве основы формирования режимов орошения при различной мощности почвенного слоя использован водно-балансовый метод. Уравнение водного балакеа перекрывающего почвенного слоя

имеет вид: _ . •

Шсх+ М + X = Е ч- АВ, 71/

где: АВисх - исходные активные влагоэапасы, измеренные термос-татно-веаовым методом в начале поливного сезона; М - поливная норма нетто, измеренная водомером; X - осадки, измеряются осадко-мером, Е - суммарное испарение, измеряется гидравлическим почвенным балансомером; АВ - остаток активных влагозапаеов на поле на конец текущего дня, вычисляется как остаточный член уравнения водного баланса. Все Элементы водного баланса измеряются ежедневно в м3/га.

В поливной период левая /приходная/ часть уравнения /I/ должна компенсировать праву» /расходную/ чаоть. При этом,представленная в левой части сумма /АЯиснс+М+Х/ не должна превышать водо- . удерживающей способности почвы, которая представлена в правой части уравнения величиной А&, .

Исэйдтши далнычи для разработки модели управления режимами

орошения маломощных почв послужили результаты лабораторных и полевых исследований водно-физических характеристик почвы.Основные из них: фильтрационные свойства почвы /интенсивность и скорость впитывания, установившаяся фильтрация/, наименьшая влагоемкость -верхний предел оптимального увлажнения, влажность разрыва капилляров - нижний предел Оптимального увлажнения, влажность завяда-ния и объемная масса почвы. Для измерения перечисленных характеристик были разработаны новые или усовершенствованы существующие приборы и установки. Основные из них: лабораторная установка для изучения водно-физических характеристик почвы /а.с.ДО 1493172/, самописец скорости перемещения воды в почве /а.с.№ 1578592/,полевал фильтрационная установка, обьемный бур и другие.

Лабораторная установка представляет собой контейнер,заполненный почвой без нарушения структуры. Подача воды на поверхность монолита при опытах осуществляется автоматически, учет поданной и профильтровавшейся воды через монолит, регистрируется самописцами. Черёз боковые люки контейнера, в почвенный монолит вмонтированы датчики слежения за передвижением воды в почве.

Опыта на лабораторной устаноЕке проводились в следующей последовательности: интенсивность вымывания нитратного азота поливной водой; измерение скорости впитывания воды почвой; измерение величины установившейся фильтрации; измерение величины водоотдачи, определение наименьшей влагоемкости /11В/; определение обьемной массы почвы; определение влажности разрыва капилляров /ВРК/.

Скорость впитывания измерялась с-помощью самописца скорости перемещения воды в почве, состоящего из нескольких пар электродов, установленных в почве на разных глубинах и самописца, регистрирующего на ленте моменты прохождения фронта промачивания через электроды.

•.г '

Параллельно с лабораторными были выполнены полевые исследования водно-физических характеристик почвы, которые проводились на полевой фильтрационной установке, представляющей собой усовершенствованный вариант прибора ПШ Нестерова. На полевой фильтра- . ционной установке исследовалось впитывание, установившаяся фильтрац

ция, наименьшая влагоемкость и обьешая масса почвы. .

о

Схемы полевых опытов с озимой пшеницей и кукурузой.Цель опытов состоит в изучении при различной мощности почвенного слоя водный режимгпочвы и влияние этого фактора на урожай озимой пшеницы и кукурузы.

Опыты с озимой пшеницей проводились .на трех мощности:: почвенных слоев: 0,35 , 0,60 и 0,80 м. ,. .

Схема опыта следующая: на каждой из указанных мощностей -по 3 варианта режима орошения: полив уменьшенной нормой, полив оптимальной нормой и полив завышенной нормой. В каждом варианте по три повторности. Площадь каждой опытной площадки - 100 м^, На оптимальном варианте выдерживался оптимальный режим орошения, . а величины поливных нор,.; согласуются с мощностью расчетного слоя почвы. На площадках с уменьшенным режимом орошения поливы прово- ■ дятся в одни и те же сроки, что и в оптимальном варианте, но уменьшенными наполовину поливными нормами. Опытные площадки с завышенным режимом орошения поливались традиционной поливной нормой 600 м3/га независимо рт мощности почвенного слоя.

Схема опыта с кукурузой взята аналогично принятой для озимой ,• пшеницы с той лишь разницей, что вместо трех мощностей опыты

размещались на участке пбля с одной мощностью почвенного слоя 0,50м.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЗНТАЛЬШЕ ИССЛВДОВШЯ . Место гтгведения исследований. Для исследований маломощных почв был рцбрал четвертый севооборот к-эа им.Калинина Первомайского район* Краске!' области,почвенный покров и подстилающие породы.

которого являются типичными для зоны освоения территории под орошение. • ;

Полевые опыты проводились на углах четырех полей, входящих в состав четвертого севооборота и орошаемых дождевальными машинами "Фрегат". Поливы опытных площадок проводились с помощью специально разработанной и изготовленной для этих целей полевой переносной дождевальной установкой, которая питалась ^одой от гидранта,установленном на трубопроводе, Лодакщем воду дождевальным машинам.

Лабораторные экспериментальные исследования и их результаты. Лабораторные исследования выполнялись на лабораторной установке в указанной ьыше последовательности.

В таблице I представлены результаты прошвки почвенного монолита на определение содержания нитратного азота в фильтрате, приведенные к полю.

Таблица I

Обьем фильтрата нарастающим ито-1 гом, м /га f 860 I 1720 ¡ 2640 j 1 I 3240 ¡ ¡ 3720

Количество вымытого нитрат-!кг^га ного азота 1 % 1 204 63 257 ! 79 272 ! 84 280 I 86! 283 87

Анализируя полученные результаты промывки почвенного монолита, можно сделать вывод, что 800 м3/га профильтровавшейся за пределы почвенного слоя поливной воды способны унести с собой 65% или 200 кг/га общего содержания нитратного азота. о

После опыта с промывкой, с помощью отсасывающего устройства установки,- влажность в почвенном монолите была доведена до уровня ВРК. После этого был проведен опыт по измерении скорости впитывания и интёнсивности фильтрации, результаты которых приведены в.таблице 2.

Данн е таблицы 2 показывают \¿определение скорости впитывания по отдельным почвенным слоям, а также интенсивность фильтрации по-давоемой на поверхность почвы воды. Чтобы предотвратить очаговую

Таблица 2

Слой Скорост1Слой почвы Интенсивность фильтрации!пп почвы,,впиты- .через кото-,/слой воды,подаваемой на> ^ см вания, рыи идет 'поверхность почвы/,

. ,мм/мин .фильтрация,, мм/мин , 1_ ' см • __'

0-10 20,0 0-10 3,13

10-20 9,0 0-20 0,53

20-30 6.0 0-30 0,40

30-40 3,0 0-40 0,34

40-50 2,0 0-50 0,32

установившаяся фильтрация

фильтрацию при поливе, необходимо сочетать интенсивность дождя, выдаваемого данной дождевальной машиной со скоростью • впитывания и интенсивностью фильтрации. Когда интенсивность фильтрации уравняется с интенсивностью подачи, необходимо прекратить полив, а величина обьема поенной воды будет характеризовать собой предельную для данного типа дождевальной машины поливную норму. Для условий маломощных почв предельная поливная норма, не вызывающая очаговой фильтрации, составила 360 мэ/га.

Водоотдача из почвенного монолита мощностью 0,5*м происходит в течение 10 часов, а ее величина составляет 56,0 мм.

Пос«е окончания водоотдачи было включено отсасывающее устройство, посредством которого из почвенного монолита была удалена вся влага в диапазоне ШНЕРК.-До включение отсасывающего устройства, после отекания всей гравитационной воды объемным буром была отобрана пичва на опреде^Ьние влагоэапасов, соответствующих НВ. Когда' на контрольном манометре лабораторной установки отриц тельное давление имеет значение /-8,5 м/, влагозапасы в монолите будут соответствовать ВРК. Почва на определение ВРК отбиралась около датчиков бактфильтров. Результата измерений НВ, ВРК л ОМ в лабора-■ торных условиях представлены в таблице 3.

Полевые экспериментальные исследования и их результата. Для привязки к реальным условиям, на полях в ключевых точках выполнялся комплекс полевых экспериментальных исследований, которые включали в себя: изучение фильтрационных свойств /установившаяся фильтрация, всасывающая способность известняков/, определение наименьшей влагоемкости, влажности разрыва капилляров, обьемной массы почвы.

Результаты исследований приведены- в таблице 3.

Таблица 3

Влажность разрыва Влажность .почвы.г/см .влагоемкость.ммлкапилляров, мм [Завядания

I - 'полевые1лаооратор /полевые

пгтепя-.ные оппя-.оггпйпялр-

Слой

почвы,

см

Обьемная масса Наименьшая

поле вые!лаОopa1полевые IлаОора-Iторные,опреде-iторные определения опреде-1ления !_1 ления

.определения'

!

uwiobms lAowjiaiup /иилевыа

.опреде-жые опре-.опрепеле-ления 'деления -|ния/,мм

!

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100

1,44

1.49

1.50 1,52 1,62 1,69 1,75 1,73 1,64 1,40

1,45 1,48 1,50 1,52 1,61

32.1 34,5

37.5 32,9

31.4

30.6

31.5 30,0 29,5

27.2

32,5

34.4

37.5 35,7 31,2

20,8 23,0

23.7 24,0

24.8 20,8 25,5

20,8 22,2 24,6 24,5 23,8

13,9 ' 14,6 М,0' 14,9 16,2 14,9 13,6 12,2 10,0 10,2

Влажность устойчивого завядания /таолица 3,' графа 8/ измерялась как остаточные влагозапасы после устойчивой потери тургора.

Исследование всасывающей способности «известняков проводилось непосредственно в полевых условиях при мощности .почвенного слоя 0,60 м. Установлено, что за три дня после полива из почвы в известняк перемещается 20^ НЗ, то есть в почве остается влага не более 80$ ИВ, что соответствует для слоя почвы мощность?) 0,60 м -320 м3/га. Чтобы исключить оти потеря, необходимо не допускать

смыкания почвенной влаги с известняком. Защитный слой при этом должен быть не менее 15 см.

Вследствие того, что почва по механическому составу довольно однородна, то измеренные величины НВ, ВРК и ВЗ мало зависят от глубины. Если величины указанных характеристик суммировать сверху вниз нарастающим итогом и по ним построить графики зависимости их от глубины, получим прямые линии зависимостей НВ, ВРК и ВЗ от глубины. Эти зависимости легко можно выразить в виде аналитических расчетных формул:

где: а - мощность почвенного слоя, м. Величины НВ, ВРК и ВЗ измеряются в мэ/га."

Влагозапасы, находящиеся в интервале HBfBPK принято называть активными.

Анализируя результаты лабораторных и полевых исследований водно-физических характеристик маломощных почв становится возможным обосновать режим орошения в зависимости от мощности почвенного слоя.

Теоретическая модель управления режимами орошения. Управление режимами орошения на маломощных почвах имеет свои особенности, заключающиеся в том, что подстилающий .известняк активно воздействует на водный ретам перекрывающего его почвенного слоя.

При разработке модели управления режимами орошения кроме исследований водно-физических характеристик почвы, были использованы суточные величины элементов водного баланса, которые входят в 1'1счст рспима орошения /суммарное испарение, осадки, поливы/. При эгэм суммарное испарение измерялось гидравлическими почвенными С>злпчеом?рзчи, сс&дк(Г-юсздком'-:рам;;поливы - водомером. .

НВ = 3300 а ВРК = 2350 а ВЗ = 1450 а

. /2/ /3/ /4/

Одним из основных факторов при освоении маломощных почв при орошение является расчет мощности почвенного слоя, который должен обеспечивать влагой нормальное развитие растений.

Расчет мощности почвенного слоя по водно-физически-; характеристикам и элементам водного баланса выполнялся отдельно для озимых и яровых культур.

При расчете мощности почвенного слоя при возделывании озимых культур необходимо исходить из следующих условий:

1. Предусмотреть защитный слой почвы, который не допустил бы смыкания почвенной влаги после полива с известняком. По результатам водно-физических исследований, этот слой равняется 15 см.

2. Иметь мощность поивенного слоя, расположенного нэд защитным, который обеспечит аккумуляцию влаги в межполивной период от посева озимой пшеницы осенью /I октября/ до начала вегетационных поливов весной /20 апреля/. Недостаток влаги за указанный период составляет 520 м3/га. Для аккумуляции такого количества активной влаги необходим сло^ почвы мощностью 55 см, который после влаго-зарядного полива должен быть увлажнен до НВ. Такого количества влаги достаточно для нормальной перезимовки растений.

3. Поливы озимой пшеницы заканчиваются в фазе молочной спелости, которая наступает "1-5 июня. За период от молочной до восковой спелости /25-30 июня/ на суммарное испарение расходуется в среднем 1530 м3/га влаги, а осадков за это время выпадает всего 290 м3/га. Разница должна аккумулироваться в почве. Мощность почвенного слоя при атом 65 см, а влагозапасы в нем должны быть доведены последним вегетационным поливом до уровня НВ. Следовательно, для возделывания озимых 'ку.ьтур на шломощных почвах, мощность почвенного слоя должна быть 65+15-80 см и не менее.

• В расчет мощности почвенного слоя для яровых культур входит 15-см защитный слой и слой почгы, способный аккумулировать мини-

мальную поливную норму, выдаваемую данным типом дождевальной машины. К примеру, минимальная поливная норма, выдаваемая дождевальной машиной "фрегат" - 240 м3/га. Кроме всего, в почве должнс находиться 100 м3/га резервной влаги на случай срывов в режиме орошения, что в суше с минимальной поливной нормой составит 340 м3/га. Такое количество активных влагозапасов может аккумулировать слой почвы, мощностью 36 см. Следовательно, с учетом защитног слоя почвы /15 сантиметров/,- при поливе дождевальной машиной "Фрегат", минимальный слой почвы, необходимый для возделывания яровых культур, составляет: 15+36=51 см.

Величины поливных норм осенних влагоэарядных поливов в расчетном слое /а/ вычисляется "по формуле:

Мвлз * ВРКа - Ва - X /5/

где: Мвлз - поливная влагоэарядная норма нетто; ВРКа - влажность разрыва капилляров в расчетном слое /а/, вычисляется по формуле /3/; Ва - измеренные общие влагозапасы в слое /а/ перед поливом; X - средняя многолетняя величина осадков за период от даты влаго-зарядного полива до первого полива' весной; Е - средняя многолетняя величина суммарного испарения за этот же период. Все элементы формулы /5/ вычисляются в м3/га.

' Поливная норма вегетационных поливов определяется по формуле;

Ма * НВа - ВРКа - 100 /6/

где: Ма - поливная норма нетто в расчетном слое /а/, НВа - наименьшая влагоемкосгь в слое почвы /а/, определяется по формуле /2/; ВРКа - влажность разрыва капилляров в слое почвы /а/, определяется по формуле /3/; 100 - резервные активные влагозапасы, . остающиеся постоянно в расчетном слое /а/ на случай срывов в режимах орошения. ■ . Все элементы формулы /6/ вычисляются в м3/га, ■"правление режимами орошения маломощных почв базируется на

основе инструментального метода, при котором ежедневно измеряются все элементы водного баланса, входящие в расчет орошения поливного поля. Управление режимами орошения начинается с определения даты первого вегетационного полива. Для этого в начале вегетации терт-мостатно-весовым методом определяются «сходные влагозапасы, от которых ведется весь последующий расчет. Все расчеты выполняются в расчетных ведомостях, которые составляются на каждое поле и ведутся ежедневно от начала и до конца вегетации. В основе назначения очередного срока полива лежит уравнение водного баланса расчетного слоя почвы данного поля /см.формулу I/.

После расходования активных влагозапасов /АВ/ на суммарное испарение /Е/ наступит дата очередного полива.

Для того, чтобы ввести поле в управляемый режим, необходимо определить исходные активные влагозапасы /АВисх/. Для этого термостатно-весовым методом определяются общие влагозапасы и из них вычитаются влагозапасы предполивного порога". К примеру, слой почвы на поле, занятом пшеницей, 74 см, расчетный слой при этом равен 74-15=59 см. Для этого слоя /см.формулу I/ ВРК=1400 мэ/га. К этой величине нужно добавить 100 м3/га резервных влагозапасов, необходимых на случай хозяйственно-организационных неувязок. Сле-доаательно, величина влагозапасов, соответствующих предполивному порогу равна 1400+100=1500 ыэ/га общих влагозапасов. 8 апреля исходные общие влагозапасы равнялись 1645 м3/га, следовательно исходные активные влагозапасы соответствуют величине, равной АВисх=1645-1500=145 м3/га. Эти влагозапасы заносятся в расчетную ведомость /таблица 4/ на дату 8 апреля. От них ведутся дальнейшие расчеты, ход которых понятен из приведенной ниже таблицы, которая яв^лется фрагментом расчетной ведомости. Расчетные ведомости, как указывалось выше, ведутся отдельно по каждому полю от посева /для

яровых культур/ или возобновления вегетации /для озимых/ и до уДорки урожая.

Таблица 4

Дата 'Приход,м3/га 1 Расход,м3/га .'Активные влагозапасы.'п м м .осадки! поливы,суммарное исоставшиеся на поле ■

' Г М 'парение, Е *АВ=АВи+М+Х-Е,м/га '_

8.04 145

9 35 ПО

10 50 60 '

11 125 15 ' 170

12 " 35 135 /полив отменен/

13 . 60 75

14 40 . 35

15 360 30 365

16 20-345

17 "25 320

18

Прогноз даты полива определяется по тенденции хода суммарного испарения за последние трое суток, К примеру, по тенденции хода суммарного испарения /см.таблицу 4/, полив прогнозировался на 12.04, но выпавшие 11.04 осадки отодвинули этот срок. Остаток активных влагозапасов 12.04 - 135 м3/га. Интенсивность суммарного испарения с 10 по 12 апреля была в среднем в сутки 35 м/га. Разделив 135* на 35, получим, что через три дня, то есть 15 апреля необходимо начинать, полив.

Так как все элементы водного баланса, входящие в расчет режима орошения измеряются ежедневно и в высокой точностью, то в отборе проб на определение влажности /кроме исходной/ и в сборе .метеоданных /кроме осадков/ нет необходимости.

7-5

ГЛАВА 3. ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ОРОШЕНИЯ НА МАЛОМОЩНЫХ ПОЧВАХ ПОЛЕВЫМИ ОПЫТАМИ

Для проверки модели управления режимами орошения урожаем было взято две сельскохозяйственные культуры: озимая пшеница /культура осеннего сева/ и кукуруза /культура весеннего сева/.

Проверка проводилась в течение двух вегетационных .периодов 1988 и 1989 гг. Опытные участки располагались на углах, полей, орошаемых дождевальными машинам,. "Фрег.ат". Углы полей, где проводились опыты, никогда не орошались. Обработка почвы проводилась одновременно на опытных площадках и на производственных полях, так как опытные площадки являлись частями этих полей.

Полевые опыты с озимой пшеницей. Для закладки опытов выбирались участка производственных полей, где на небольшой площади мощность почвенного слоя изменялась в больших пределах^ от 0,35

до 1,0 м. Опыты были заложены на трех мощностях почвенных слоев:

*

0,35; 0,60; и 0,80 м по указанной выше схеме.

Ход опыта следующий: осенью, перед посевом озимой пшеницы отбирались исходные влагозапасы, проводился сев, после чего, по разработанной методике управления режимами орошения, по формуле 5 определялась величина влагозарядной поливной нормы. Затем проводился полиз. После возобновления вегетации весной, на всех опытных площадках определялись влагозапасы, которые были конечными для осенне-зимнего и исходными для весенне-летнего периодов. Расчеты режимов орошения проводились согласно разработанной модели в расчетных ведомостях /таблица 4/, которые велись от даты определения весенних влагозапасов и до уб<эрки урожая. Расчеты режимов орошения проводились для каждого варианта и для каждой мощности почвенного слоя. На каждом варианте проводили<-о фенологические наблюдения. После уборки урожая были определены конечные влаголг-

пасы. На протяжении всего периода вегетации /от посева до уборки/ ежедневно измерялись величины суммарного испарения, осадков и поливов. Для примера, в таблице 5 приведены водные балансы за 1987-1988 вегетационный год. Водные балансы расчитаны по всем вариантам орошения для различных мощностей почвенных слоев.

В таблице 5 фильтрация представлена в графе 10 как разность между суммарным испарением, рассчитанным методом водного баланса /Тйрасч/ и измеренного балансомером /Еизм/. Следует иметь ввиду, что балансомер, регистрируя на ленте самописца величины суммарного испарения, автоматически интегрирует участие всех других элементов водного баланса, которые принимают участие в формировании процесса испарения.'

Так как балансомер работает в условиях оптимального режима орошения, то суммарное испарение, измеренное балансомером, сравнивается с испарением, вычисленным методом водного баланса на опытных площадках, на котсрых также выдерживается оптимальный режим орошения. При этом разность /Ерзм-Ерасч/ незначительна и находится в пределах 0 5-1,6% /графа II/. В варианте уменьшенных поливных режимов, при всех мощностях почвенных слоев наблюдается занижение величин суммарного испарения, достигающее при мощности почвенного слоя 0,40 м 820 м3/га. Это объясняется недостатком влаги, в данной случае происходит опускание влагозапасов ниже ВРК. При завышенных поливных режимах наблюдается фильтрация за пределы расчетного слоя почвы, так как испарение выше оптимального в природе быть не может, дл! этого нужны дополнительные тепловые затраты. На величину фильтрации /графа 10/, которая составила в среднем около 700 м3/га, происходит пересушка поля.

Эа второй год исследований /1988-89/ подтвердился характер •{■грмирсппчип в^п-баланровмх расчетов, они оказались близкими к

Таблица 5

Водные балансы опытных площадок за период вегетации озимой пшеницы с 1.10.87 по 30.06.68

• Мощность"Влагозапасы, м3/га Ороситель-' 'Суммарное 'Суммарное "Отклонение

По: :вной|Почвенно,началь (конеч- ,ахкуму,ная норма ,Осадки,испарение |испарение (Еизм от Ерасч. режим "го слоя,'ные 'ные 'ляция "/осенняя ' /X/ "зычис.ме- 'измеренное' э

, м |1.10.87,30.06.88,/раз-но,вл.зарядка,м /га ,тодом вод-,балансоме-, м /га^ от

•/Внач/ "Вкон/ -вид- "+вегетац. • /кого балан,ром,/Еиэм/- 'Ерасч.

I I . г ,нооть/гмливд/ , ¡са /Врасч=, м /га , ,

_-Зн-Вк 7М/,1г/га.'_'Вн-Вк+М+Х/_;_;_

Уменьшен- 0,40 530 . 540 -10 1510 2685 . 4185 5005 -820 -19,9

ный 0,60 815 840 -25 ■ 1650 2685 4310 5005 -695 -16,1

0,80 1070 1085 -15 1710 2685 4380 5005 -625 -13,0

Оптималь- 0,40 530 850 -320 2720 . 2685 5085 5005 80 1.6

ный 0,60 815 1300 -485 2850 2685 5050 5005 45 0,9

0,80 •1070 1675 -605 ' 2950 2685 ЬОЗО 5005 25 .0,5

Завышенный 0 40 530 700 -170 3000 . 2685 5515 5005 ' 510 9,2

• 0,50 815 1090 . -275 3330 ' 2685 ■ 5740 5005 735 12,8

0,80 1070 1525 .-455 3590 2685 5820 5005 815 14,0

рассмотренным в таблице 5.

Ниже, в таблице б, приведены величины урожая зерна озимой пшеницы, полученные в опытах за две вегетации /1987-88 и 198889 гг./. На контрольных колхозных полях, где мощность почвенного слоя была более;,0,80 м, урожай озимой пшеницы составил в 1988 году 50,8, а в 1989 году - 53,3.ц/га.

Таблица 6

Поливной режим -:-Слой почвы, и-;-

1 0.35 , \ 0.60 1 0.80

Урожайность, ц/га 1

11988г.11989г.I 1988г.11989г.11988г.11989!

Оптимальный 35,0 40,0 47,6 51,3 50,4 54,1

Завышенный Д!=600 м/га/ 33,1 36 Д 42,5 45,0 47,1 50,4

Уменьшенный 30,0 32,5 " 33,4 38,2 35,5 40,8

Без орошения * 20,5 21,0 21,8 25,4 23,0 28,0

Анализ таблицы 6 показывает, что урожай при мощности почвенн го слоя 0,80 м получен практически такой же, что и на контрольном колхозном поле, где выдерживался оптимальный режим орошения, что подтверждает правильность расчетов минимальной мощности поч- ■ венного слоя.

Полевые опыты с кукурузой. При опытах с кукурузой была взята одна мощность почвенного слоя 0,50 и. В остальном методика проведения опыта аналогична принятой для озимой пшеницы. Результаты водно-балансовых расчетов по всем характеристикам подобные результатам водно-балансовых расчетов, полученных на озимой пшенице.

В таблице 7 приведены урожаи зерна кукурузы на опытах за

д»а года наследований /1988 и 1989 гг./. На контрольных колхоз-

О . .

ных полях, где мощность почвенного слоя бьла более 0,50 м, урожай

зерна кукурузы составил в 1988 году 77,8 ц/га, а в 1989 году 73,8 ц/га.

• Таблица 7

Т

Поливной режим

Урожайность, ц/га

I 1988 г. t 1989 г.

Оптимальный Завышенный Уменьшенный Без орошения

78,0 67,9 53,7 24,3

75,4 67,2 44,4 18,6

ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ОРОШЕНИЯ .

Применение разработанной модели управления режимами орошения бьио подвергнуто экономическому анализу, что позволило дать объективную оценку результатам исследований.

В экономическом анализе использованы результаты исследований

г

при оптимальных режимах орошения на указанных выше мощностях почвенных слоев, а также без орошения при мощности почвенного слоя 0,50 м. Результаты экономического расчета приведены в таблице 8.

Таблица 8

Мощно сть Коли- Средняя Стоим. Произ в. Чистый Уровень Себесто-почвен '" "

ного .....

слоя.м |ЛИВ0В|Ц/га

|Чест-<урожай-1 валовой,затраты,дгход .рента- ,имость 'во по'ность, продук—руб/ra 'с I га,'оельности'1 ц зерна,

1

!

¡руб/га

руб.

,получен- , руб. 'ного уро-' 1жая.% !

0,35 0,60 О 80 0,50 , 0|50 /б.о./

0,50

10

6,5 4

7

■ 35,6 49,4 5212 45 О ■23,0

7<э,7

Озимая пшеница

333 465 465 391 490 ' 338

216 211 Кукуруза 845 557

-132 74 152 О 5

288

19 45 О 2

52

13,1

7 9" 6 5 9,4

9.2

7.3

20 '

Анализ таблицы 8 показывает, что наибольшая урожайность о: мой пшеницы получена при мощности почвенного слоя 0,80 м, здес оказались и самь^ низкие производственные затраты и самый высокий чистый доход. Увеличение производственных затрат с уменьшением мощности почвенного слоя обусловлено затратами на увеличение числа поливов и амортизационными затратами на дождевальн; машину "Фрегат".

ГЛАВА. 5. ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО

Производственная проверка и внедрение результатов исследований проводились на полях 4-го севооборота к-за им.Калинина Первомайского района Крымской области. Этот севооборот располагается на маломощных почвах. Проверка проводилась в 1988 и 198£ годах на двух полях, занятых озимой пшеницей и двумя полей, занятых кукурузой на зерно.' Площади полей по 50 га каждое. Поля поливались дождевальными машинами "Фрегат", работающими на одно позиции.

Результаты производственных испытаний показали, что рекомендованная модель управления режимами орошения с.-х. культур при мощности почвенного слоя для озимой пшеницы 0,80 м, а для кукурузы - 0,50 м, в комплексе с основными приемами технологии возде!швания пшеницы и кукурузы, обеспечивает получение заплани рованного урожая, при этом не допускается потерь поливной воды за пределы расчетного слоя почвы.

ВЫВОДЫ

Проведенные на маломощных почвах Крыма лабораторные и поле вин исследования, а также полевые опыты по проверке модели упра •ленпя режимом;! орошения урожаем, позволили сделать следующие выведи:

1. В связи со специфическими условиями проведения исследований на маломощных почвах, созданы новые иЛ'и усовершенствов ны ■ существующие приборы и установки, разработаны методы определения водно-физических характеристик почвы с помощью этих приборов.

2. На основании проведенных лабораторных и полевых исследований определены фильтрационные свойства почвы, обьемная масса, наименьшая влагоемкость, влажность разрыва капилляров, влажность' завядания, что послужило надежной основой для разработки модели управления режимами орошения.-Для всех этих характеристик аыве-дены эмпирические формулы, позволяющие вести расчет влагозапасов по отдельным почвенным слоям,

3. На основании экспериментальных исследований, в расчетной формуле влагозарддного полива НВ заменена на ВРК, что в условиях маломощных почв при изменении их'мощности от 0,35 до 0,80 м позволяет экономить от 330 до 770 м3/га поливной воды.

4. При расчете величин поливных норм, во избежание очаговой фильтрации, необходимо исходить из впитывающей способности почвы, которая для данного типа маломощных почв равна 350 м3/га.

5. Установлено активное воздействие известняковых отложений на водный режим почвы. Для предотвращения потерь воды а известняк нижний, примыкающий к известняку, слой почвы должен оставаться незаполненным поливной Ьодой. Мощность этого защитного

I

слоя 0,15 м.

6. Установлено, что для условий Крыма осадки почти компенсируют расход влаги на суммарное испарение в межполивной осенно-г'Мний период.-Для получения дружных всходов и перезимовки пи-мой пшеницы, почва влагозарядным поливом должна быть увлажнена до уровня ЬВ на глубину 0,55 м.

7. Устанг злена»минимальная мощность почвенном слоя, прч

котором можно проводить гарантированное поливное земледелие на маломощных почвах. Мощность почвенного слоя для возделывания озимых культур составляет 0,80 м, для яровых - 0,50 м.

8. На основании выполненного комплекса лабораторных и полевых исследований разработана модель управления режимами орошения на маломощных почвах.

0

9. Ввиду коротких межполивных периодов, управление режимами орошения необходимо вести по инструментальному методу, или другими методами, обеспечивающими высокую точность и оперативность определения значений суммарного испарения. При этом расчет водного баланса поля и вычисление остатка активных влагозапасов необходимо выполнять ежедневно. . ■

На основании выполненных экспериментальных и проверочных исследований становится возможный утверждать, что разработанная модель управления режимами орошения на маломощных почвах достоверна и может быть рекомендована к применению в хозяйствах, поля которых расположены на маломощных почвах Крыма.

•РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОЕКТНЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ И ПРОИЗВОДСТВУ .

Комплексные исследования, выполненные на маломощных почвах в зоне освоения Ш очереди СКК, позволили выработать практические предложения проектировщикам оросительных систем и хозяйствам, осваивающим эти системы под орошение.

Рекомендации проектным организациям:

1. При стандартных севооборотах с наличием яровых и озимых культур, минимальный, перекрывающий известняковые отложения, слой почвы должен-быть не менее 0,80 м. При возделывании юлько яровых культур допускается мощность почвенного слоя не менее 0,50 м. _

2. В проекты оросительных систем должна закладываться дожде-

23 '

вальная техника с интенсивностью дождя не более 1,3 мм/мин. Предпочтительнее применение дождевальных машин, работающих, в движении.

3. Расчет режима орошения производится для каждого поля в отдельности, при этом, при расчете поливной нормы необходимо исходить из впитывающей способности почвы равной 350.м3/га.

4. Ввиду коротких межполивных периодов необходимо планировать работу дождевальных машин "Фрегат" только на одной позиции.

Рекомендации производству

1. Ввиду коротких межполивных периодов управление режимами орошения рекомендуется вести по разработанной модели. При этом, расчет водного баланса поля и вычисление остатка активных влаго-запасов необходимо выполнять ежедневно.

2. При расчете влагозарядных поливов вместо традиционной формулы, применять формулу, выведенную на основании эксперимен-тальнрых исследований. В ней величина НВ заменена на ВРК, что в условиях маломощных почв позволяет экономить от 330 до 770 м3/га поливной воды. Для получения дружных всходов и перезимовки озимой пшеницы, почва влагозаряДным поливом должна быть увлажнена до уровня НВ на глубину не более 0,55 м. Следует иметь ввиду, что 800 м3/га поливной воды, поданной сверх водоудерсивающей способности почвы,'способны унести в подстилающие известняки с фильтрационным потоком до 65$ нитратного азота.

3. При поливах, с целью предотвращения потерь поливной воды в известняк, нижний, примыкающий к последнему слой почвы должен оставаться не заполненным поливной водой. Мощность этого защит-

ч

ного слоя почвы 0,15 м.

4. Минимальная мощность почвенного слоя, при которой можно вести гарантированное поливное земледелие на маломощных почвах,

составляет для озимой пшеницы /озимая культура/ 0,80 м, для ку куруэы /яровая культура/ 0,50 м.

5. Нежелательно применение дождевальных машин позиционное действия. Недопустимо проводить поливы дождевальной машиной ДЦА-100 М при работе на стоянках.

6. Так как корнеобитаемый слой почвы имеет небольшую мощность, то с целью наиболее эффективного использования удобрени! целесообраз их дробное внесение с поливной водой.

7. Расчет режима орошения должен проводиться для каждого

, поля- в отдельности, при этом величина поливной нормы для каждо! поля устанавливается по наименьшей мощности почвенного слоя, • встречающегося на данном поле.

Выполнение предлагаемых рекомендаций позволит сохранить плодородие почвы, рационально использовать поливную воду и достигнуть проектной урожайности сельскохозяйственных культур на маломощных почвах Крыма.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ЙО ТЕМЕ • ' ДИССЕРТАЦИИ

1. Установка для определения водно-физических характеристик почвы. Авторское свидетельство № 1493172. Бюллетень № 26, 1989. •

2. Сайописец скорости передвижения воды в почве. Авторскос свидетельство № 1578592. Бюллетень № 26, 1990.

3. Управление режимами орошения сельскохозяйственных культур по инструментальному методу. Проспект. - Симферополь: Обл-полиграфиздат, 1986 /в соавторстве/, 5 с.

4. Лабораторная установка для исследований водно-фиэичет водно-химических характеристик почвы*. Информационный листок.

Херсон: Херсжский ШЦНТИ, .1989 /в соавторстве/, 4'с.

5. Рекомендации по применению водооберегающих режимов сношения на основе инструментального йетода управления поливами

в хозяйствах Крымской области. - Херсон: Типография ИЕЦ Крым-облагропрома, 1989 /а соавторстве/. 24 с.

6. Особенности режимов орошения маломощных почв Крыма //Тезисы докладов и сообщений на отраслевой научно-практической конференции - Днепропетровск, 1989. 0,93.

7. "Служба урожая" и перспективы ее развития. //Тезисы докладов научно-практической конференции. - Симферополь, 1987. 0.31-32.

Подписано в печать О&Л /990 Формат 60x64/16. Тираж №0 экз. Заказ »366 Множительный участок библиотеки им.А.М.Горького, г. Херсон.