Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние дождевания и мелкодисперсного орошения на свойства почвы и на развитие кукурузы

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Влияние дождевания и мелкодисперсного орошения на свойства почвы и на развитие кукурузы"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

НИЗАР ХАСАН ЗАРДА

УДК 631.4

ВЛИЯНИЕ ДОЖДЕВАНИЯ И МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ОРОШЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ И НА РАЗВИТИЕ КУКУРУЗЫ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре Мелиоративного почвоведения и земледелия Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных.наук,

профессор ЛОТ 1ШТАР0ВИЧ ГАСАНОВ

Официальные оппоненты: доктор биологический наук,

профессор А.И.КАРПУХИН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.И.КОРОЛЬКОВ

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

институт гидротехники и мелиорации (ВНШГиМ)

<

Защита диссертации состоится " "¿Зс%<г^й1993 г. в на заседании Специализированного совета К.120.16.02 в Московскол ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративном институте по адресу : 127550, Москва, ул. Йрянишникова, 19, ауд. I - 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГМИ.

Автореферат разослан "40 " СемТ^'А^ 1993 г.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять на имя ученого секретаря совета в адрес института.

Ученый-секретарь Специализированного совета кандидат технических наук, допент

Т.И.Сурикова

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Огромные масштабы и имеющийся опыт орошения сельскохозяйственных угодий во всех регионах России, Молдовы, а также в Сирии, требуют дальнейшего его изучения. Оросительные мелиорации и другие виды мелиораций без теоретических и экспериментальных обоснований приводят часто к снижению плодородия почвы, загрязнению поверхностных грунтовых вод и сельскохозяйственной продукции, к нарушению экологического равновесия arpo- и биогеоцрнозов. В орошаемых почвах чвсто усиливается вынос гумуса, происходит-слилизация, деградация, вторичное засоление и осолон-цевание почв. Оптимизация экологической обстановки, подъем плодородия почв при одновременном получении высоких и устойчивых урожаев возможны только в случае комплексных оросительных мелиораций с учетом всех природных и организационно-хозяйственных факторов.

В этой связи перспективным является дождевание на фоне аэрозольного орошения, широко применяемое в США, Англии, Канаде, Италии, Германии, Болгарии, России, Молдове, где характерны постоянные и периодические засухи и суховеи.

Применение в этих почвенно-климатических регионах дождевания с аэрозольным орошением позволяет улучшить микроклимат в приземном слое воздуха, режим питания растений, сьэкономить поливную воду и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Цель и-задачи исследований. Целью работы является исследование влияния дождевания и мелкодисперсного орошения на состав, овойства черноземов и разработка рекомендаций по предотвращению их деградации.

В задачу исследований входило :

- изучение влиярия дождевания и мелкодисперсного орошения на физические свойства почвы ;

- изучение влияния комплексного орошения на водные и химические свойства почвы ;

- исследование влияния дождевания и мелкодисперсного орошения на структуру и качество сельскохозяйственных культур ;

- обоснование мероприятий по сохранении плодородия орошаемых черноземов.

Методика и объекты исследований. В соответствии с программой проводимых работ, методикой предусматривалось проведение полевых и лабораторных исследований.

Полевые работы проворились в колхозе "Кврагасанъ" района Штефан Водэ на юго-востоке Молдовы. Лабораторные работы выполнялись на кафедре мелиоративного почвоведения и земледелия МГМИ.

Обработка материалов экспериментальных исследований выполнялась с использованием статистических методов и ЭВМ.

Научная новизна. Изучены основные закономерности изменения свойств черноземов под влиянием дождевания и мелкодисперсного орошения, включающие :

- особенности формирования водного и питательного режимов ;

- характер изменения физических свойств почвы ;

- влияние дождевания и мелкодисперсного орошения на микроклимат и тепловой режим почвы ;

- экологические особенности комплексного орошения ;

- влияние комплексного орошения на качество и количество урожая.

Практическая ценность работы и ее реализация

Результаты исследований могут быть использованы для установления особенностей.формирования водного, теплового, воздушного режимов, для.прогноза экологической обстановки территории, а также для выбора наиболее экономного использования оросительной воды. Установлен оптимальный вариант поливной нормы при комплексном дождевании и ее влияние на рост, развитие и урожай кукурузы..

Полученные рекомендации внедрены в производственных условиях колхоза "Kaparacaнь" района Штефан Водэ республики Молдова.

Апробация.; работы. Основные положения и материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-техюгческой конференции МГМИ в 1992, 1993 г.г., на научно-технических советах Государственного водохозяйственного концерна "АКВА" Минсельхозпрода республики Молдова, 1990, 1992 г.г. По результатам исследований опубликованы- три статьи и две находятся в печати.

Структура и объем -работы." Диссертация состоит из введения, шести- глав, основных выводов и заключения по работе, списка использованной литературы 114. Общий объем диссертации составил 158 страниц машинописного текста, в том числе,105 страниц основного текста, таблиц 22 и рисунков 31.

Научный руководитель и соискатель выражают глубокую благодарность директору Молдовского НИИ водных проблем и мелиорации д.с.-х.Н'. Газршпша А.О. и его сотрудникам ; специалистам колхоза "Карйгасэнь". района Штефан Водэ республики Молдова за бесценную помощь при выполнении настоящей диссертационной работы. Также глубоко благодарны коллективу кафедры Мелиоративного почвоведении и земледелия МГМИ.

Глава I, Состояние проблемы

Общая площадь республики Молдова .составляет 33,8 тыс„км2 ; с севера на юг она простирается на 3ED км, с запада на восток' 150 км. В настоящее время площадь орошаемых земель в республике составляет 300 тыс.га и на ближайшие годы предполагается увеличить ее еще на 120 тыс.га.,

Ресупблика Молдова входит в сухостепную зону, где одним из основных-приемов мелиорации является орошение почв, для объективной оценки которого необходимовсесторонний учет генезиса и состава почв, климатических, геологических, других условий мелиорируемых массивов.

По данным И.П. Айдарова и Ф,В.Унгуряиу (1984), Ф.И.Морару (1991) "Индекс сухости" R на территории Молдовы колеблется в пределах 1,34 «» -2,54 кДк/см^ год. Вма установлена тесная связь между свойствами почв и "Индексом сухости".

Следует отметить, что почвы руспублики Молдова взяты в качестве аналога почв Латакского региона Сирии (САР). САР является аграрной страной, ее обширные земли пригодны для сельскохозяйственного освоений, однако водные ресурсы САР недостаточны. ; Территория.ее составляет 186 тыс.км2. Наиболее перспективным для развития орошения сельскохозяйственных культур и западной части Сирии является район Латаки, поэтому в диссертации более подробно освещены условия формирования почв этого региона.

В регионе годовая сумма осадков в среднем составляет 818 + 1390 мм. Большая часть их (до 97^) выпадает в холодный период-с октября по май месяцы. Летом осадки выпадают крайне"редко. Влажность воздуха составляет 60-75?. Среднегодовая температура воздуха изменяется в пределах 15-20°С. Б целом исследуешЭ регион.Латакй входит во влажно-субтропическую зону, где "Индекс сухости" варьирует в пределах 0,77 - 2,19 кДя/сы2 год.

Используя среднестатистические данные почвы Молдовы й Латаки (САР), проведен расчет типичности регионов по формуле В.В.Шабанова (1971). Результаты расчетов показывают, что 68 % показателей водно-физических и физико-химических свойств почв Латаки САР типичны для рассматриваемых почв юго-востока Молдовы»

Одним из важных факторов интенсификации сельскохозяйственного производства земель в аридной зоне являются различные виды орошения. Наиболее перспективным из них является орошение дождеванием. В тоже время работы ряда исследователей подтверждают, что дождевание вызывает уплотнение поверхностного слоя почв, В работах К.К.Еи-тюковз (1952), П.Я.Кравченко (1970), Ю.А.Москвичева (1975),Н.М.Шев-цовз (1973) , указывется, что в результате дождевания снижается количество агрономически ценных агрегатов (0,25 - 10 мм). Кроме того, в работе Ю.П.Полякова и др. (1975) сообщается, что интенсивное дождевание вызывает изменение' не только структуры почвы, но и её микроагрегатный состав. Крупнокапельное довдевание, разрушая структурные агрегаты, влечет за собой увеличение шлевэтых частиц и тем самым образование мощной корки после полива. Также в процессе дождевания под действием крупнокапельного дождя непрерывно уменьшается инфильтрационная способность почв.

Одним из эффективных способов снижения мелиоративной нагрузки на почву является сочетание дождевания с аэрозольным орошением» От обычного дождевания аэрозольное орошение отличается размером капель, более короткими интервалами между увлажнениями и малым расходом воды. Аэрозольное орошение в сочетании с увлажнением почвы дождеванием позволяет оптимизировать условия роста и развития растений и более рационально использовать поливную воду.

Технология мелкодисперсного способа полива позволяет поддерживать не протяжении всего вегетационного периода оптимальный водно-воздушный и тепловой режимы приземного слоя почвы. Физиологическая сущность этого способа полива основана на том, что максимум фотосинтеза растений в жаркие дни приходится не на часы наибольшего напряжения светового фактора, а на более ранние или более поздние часы суток.

Глава П.Условия и методика исследований

'Для детального изучения влияния дождевания и мелкодисперсного орспения на свойства черноземов был.выбран однородный в генетическом отношении участок со спокойным рельефом площадью де-,-лнкг: 300 м х 20 ы = 6000 :■?, учетной гло-ладью - 200

Для орошения использовались разные типы машин. Схема одыга представлена в табл. I.

Повторность опытов 3-х кратная. Мелкодисперсное дождевание осуществлялось с помощью дополнительного комплекса для ЩЩ при дневной температуре, превышающей 27°С.

ОпУты проводились как для выяснения эффективности различных типов дождевальных машин, так и целесообразности использования разных оросительных норм при разных способах орошения. Опытной культурой была кукуруза.

Таблица I

Схема опыта

Типы дожде- : Полив-:Аэро- : Гпг)гпг! вальных 'ные 'золь- ' 0110000 машин :нормы,:ная : полива

:м3/га -норма,:: ж/га ;

Количество поливов:Оросителъ-

--------- :ная норма,

доадева- :аэрозоль. , э/„, нием :ным оро-: м /1а .шением :

Контроль

без орошения

богара

Днепр.ДФ120А 600 - дождевание

Днепр. ДФ120Б- 50О -05

230 300 4ео 2^0

250 300 460

2 2

Кубань ЛК-1 200 2

2 2 2 О

О О О

дождевание 4 с аэрозольным орошением

3 3 2

дождевание 4 без аэрозольного орошения

3 3 2

20

20 20 20

1200 1000

840

790 940 960 800

750 900 920

I

Не опытном участке в течение 3-х лет исследовались водно-физические, химические, физико-химические и биологические свойства почвы и ¿нализ растений. Все полевые и лабораторные опыты были органически связаны и выполнялись по общепринятым методам : -гумус по Тюрину ; нитратный азот - по Гриссу■; аммиачный азот-реактивом Нессдера ; фосфор по Чирикову ; калий по Маеловой ; рН - водной и.солевой вытяжке ; кальций и магний - тригонометрическим методом ; ППВ - метод заливаемых квадратов ; водопроницаемость - прибором ПВН ; плотность почвы - объемным методом ; плотность твердой фазы - пикнометрическим методом и т.д.

Технология возделывания кукурузы была предусмотрена в соответствии с рекомендациями МолдНИИ-КС , согласно которым осенью после уборки вносились удобрения и проводилась зяблевая вспышка на глубину 25-2? см.

Исследования влияния орошения на черноземы проводились с уче-: том характеристик искусственного дождя различной дождевальной техники. При этом использовалась серийная широкозахватная фронтальная дождевальная машина ДФ-120А с интенсивностью дождя 0,34 мм/мин и'низкоинтенсивная модификация данной машины ДФ-120Б-05 с интенсивностью 0,12-0,18 мм/мин, злектрофицированная дождевальная машина кругового действия "Кубань-ЛГО" с комплектом для аэрозольного орошения, имевдая интенсивность дождя 0,01 мм. Для орошения использовалась вода из р. Днестр с минерализацией от 0,6 до 0,8 г/л.

Почва опытного участка представлена тяжелосуглинистым обыкновенным черноземом, содеркание физической глины (фракция < 0,01мм) в котором составляет 52,3-54,8 %. Основные химические показатели почв опытного участке представлены в таблице 2.

Таблица 2

Химический анализ почвы опытного участка

Глубина, см

рН вод

Плот-Гу- ный мус осадок

СаС0„

ыг-экв по 100г почвы

Сумма катко нов

0-20 6,8 3,83 - - 31,3 3,6 0,16 35,1

•20-40 7,0 3,40 0.7 •2,4 31,3 3,4 0,10 34,8

4СН60' 7.2 2,40 - 3,0 30,2 3,1 0,17 35,0

60-80 7,6 1,85 0.9 7,0 26,6 3,2 0,13 29,9

80-150 7,8 1,05 0,8 10,4 19,5 3,4 0,17 23,1

Водно-физические свойства почв опытного участка приводятся в табл.3.

Таблица 3

Водно-физические свойства обыкновенного чернозема

Глубина, Плот- Плотность Влажность, % от Порис- Аэра-

см ность твердой объема тость ция

почвы, фазы,

'г/см3 г/см3 ППВ МГ ВЗ %

0-30 1,23 2,64 33,0 11,8 15,9 53,0 20,0

30-50 1*30 2,62 33,9 12,5 16,8 50,2 16,3

50-70 1,33 2,65 32,7 12,6 16,9 50,0 17,3

70-100 1,38 2,6Й 33,2 12,4 16,2 47,9 14,7

100-150 1,36 2,65 30,5 11,7 15,6 48,6 18,1

Из таблицы 3 видно, что плотность почвы колеблется в пределах 1,23 - 1,38 г/см3 пористость 53,0-47,9$ , при этом величина ППВ изменяется от 33,0 до 30,5 % в полутора метровом слое.

Глава Ш. Влияние дождевания и аэрозольного орошения на свойства черноземов

Влияние климата на свойства почвы. За период.,йеследований (1990 - 1992 г.г.) в республике Молдова выпало разйое количество осадков. Относительна больше осадков выпало (397,7>5л) в 1990 г., а в 1991 -. 1992 г.г. - всего 380,0 + 372,0 мм. В то же время, внутригодовое распределение осадков ежегодно имеет индивидуальный характер. В 1990 г. наибольшие осадки выпали в июне,- августе и сентябре. В 1991-92 г.г, распределение осадков имеет несколько иной характер, а именно : значительное количество осадков выпало в'июле (43,0 ; 68,2 мм). Следует отметить, что за вегетационный период (май - сентябрь) выпало больше половины осадков : .1990 г,-56,2$£ ; 1991 - 55,5$ и в 1992 - 51,05?.

Расчеты суммарного водопотребления показали,что на контроле водопот.ребление за период исследований (1990-1992 г.г.) колебалось в пределах 198 + 230 м3/га , на вариантах с аэрозольным орошением в пределах 300 + 466 л^/га, а при довдевании без аэрозольного орошения доходило до 509 м3/га.(табл.4). Следует отметить, что без аэрозольного орошения с возрастанием урожая кукурузы, возрастает водопотребления, а с аэрозольным орошением не возрастает.

Влияние температуры на почвообразование. Тепловой режим вместе с водным определяет динамику почвообразовательных процессов. От температурных условий почвы зависит развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур.

За вегетационный период среднемесячная температура воздуха колебалась в пределах 18,7-18,952. Такие же показатели получаются по республике при обработке средних многолетних данных по температуре воздуха-. Исследования показали, что за вегетационный период при высоких температурах регулированием водного режима можно получить стабильный урожай кукурузы.

При высоких температурах воздуха аэрозольный полив сельскохозяйственных культур в значительной степени снимает с листовой поверхности растений тепловой эффект и улучшает физиологические про-•цессы, происходящие в органах самих растений.

Водные свойства почвы. Дождевание с аэрозольным орошением, как правило, улучшает климат орошаемой территории и не создает избыточное увлажнение.

Полевые наблюдения за влиянием аэрозольного орошения на микроклимат велись в ясные, сухие, малооблачные дни, обычно о 10 до 18. часов. Норма для аэрозольного орошения составляла 2м3/га.

Вш> установлено, что в результате испарения воды в процессе доздевания температура воздуха на поле снижается на 6-12°С, а отно-. сительная влажность воздуха увеличивается на 15-20% (рис. 1,2). Кроме того, опыты показали, что при аэрозольном орошении дождевание более эффективно влияет на водный режим, т.е. поверхностный сток воды не происходит, оросительная норма полностью впитывается в почву, происходит нормальное фронтальное прокачивание, миграция воды происходит несколько глубже, чем при обычном дождевании, тем самым развития растений протекают значительно эффективнее и быстрее.

/г /о 8 е 4 г о

ЯОО»?/па * <2эюоз. срош

I

ЗООы3/га ¿езЪэроэ ороси.

1... N__

/О Н ГЭ >4 <5 16 " *Э т

чае

<3

/о

3

е

4

5 О

аэроз.арош

< 1 4бО л^/га оумгз^фЬш.

{О « /Р /5 14 г5 /€ /7 /в /? т, час

Рис. I. Динамика изменения температуры воздуха относительно контроля

ЗС

35

го

/5

/о ---

о /а

л/,%\

Ч? О ■

05

20

15. ..—

40

О /о

ЗооЪуга. + аэроз. орош.

^ЗвОн3/га с/ёз

дГ'" "н ' '<2 ' ГЗ ' ' '5 ' <* ' " Г* 'УТчае

У

I.

аузоз. цоош.

\

4еОм3/га <Геза*Ъо}—.—.-

/О И <Я /3 (4 /-Г /е ¡7 /9 /9 ,

Рис. 2. Динамика изменения влажности воздуха относительно контроля

Расчеты водного баланса показали, что за экспериментальный период водный баланс на контроле отрицателен - 11,8 - 12,9 мм, а при без аэрозольном орошении составлял - 31,5 * - 36,8 мм, с аэрозольным орошением - 25,4 * - 29,5 ш (табл.4)

Таблица 4

Водный баланс опытного участка за вегетационный период <100 см, слой почвы), мм

Периоды

Приход Расход

Ос М ~ ¿(Oc+М) V ~ £(&-#)

Контроль без орошения

. _ aW

01.05.90.. ..31.09.90 01.05.91.. ..31.09.91 01.05.92.. ..31.09.92

Cl.05.90.. ..31.09.90 01.05.91.. ..31.09.91 01.05.92.. ..31.09.92

01.05.90..

..31.09.90

0Г.05.91..

..31.09.91

01.05.92.. ..31.09.92

223,6 0 223,6 230,0 5,6 235,6 -12,0

211,0 0 211,0 218,0 4,8 222,8 -11,8

189,2 0 189,2 198,0 4,1 202,1 -12,9

Дождевание без аэрозольного орошения

223,6 90,0 313,6 335,0 13,4 348,4 -34,8

211,0 90,0 301,0 320,0 12,5 332,5 -31,5

189,2 90,0 279,2 305.0 11,0 316,0 -36,8

Дождевание с аэрозольным орошением

223,6 94,0, 317,6 329,0 15,0 344,0 -26,4

211,0 94,0 305,0 316,0 14,4 330,4 -25,4

189,2 94,0 283,2 300,0 13,0 313,0 -29,8

Эрозия почвы. Известно, что характеристики искусственного дождя (крупность капель, мгновенная интенсивность, кинетическая энергия и мгновенная удельная мощность дождя) у всех типов доздевальных аппаратов возрастает к концу дождевой струи, то влечет за собой изменение по площади значений иррзгационной эрозии.' - <

Для определения интенсивности эрозии при применении "различных типов машин были заложены площадки размером Ю х 'Ю и раставлены дождемеры по сетке 0,4 х .0,4'т. При поливе велись наблюдения за появлением блеска воды на поверхности и устойчивых луж, в зоне1 кавдо-го дождемера. Количество 20-35 дождемеров, на опытных вариантах обеспечивали высокую точность измерения. 1Яло установлено, что во мно-гом'эрозия почвы .зависит от типа поливной техники, ибо интенсивность' дождя и размеры капель создают ударную силу на структурные агрегаты, в результате чего возникает эрозия. Кроме того, орошение,черноземов дождевальной-техникой кроме развития,эрозии'приводит к уплотнению и образованию почвенной корки. Это явление в значительной степени влияет на водные, воздушные и физические свойства, то есть создаются в пахотном горизонте анаэробные'условия, приводящие к дискомфортности развития сельскохозяйственных культур. Приведенные исследования (тёбл. 5) показали,, что интенсивнее коркообрззоваше•происходит при дождевании чернозема "Днепром" , где толщина корочки составляет • 5-6 мм, а при орошении почвы другим типом поливной.техники "Кубань-, -ЛК1" толщина почвенной корки уменьшается в шесть раз и составляет-I мм.

' '• " Таблица 5

Влияние искусственного дождя на почву ( норма - 2000 м3/га )

Поливная техника Масса разбрызганной почвы т/га Степень уплотнения почвы, г/см3 Толщина почвенной корки мм

"Днепр" ДФ-120А 8,0 0,1 5-6

"Днепр ДФ-120Б-05 6,0 0,04 2-3

Кубань-ЛК1 3,1 - 0,&-1

Низкое значение (3,1 т/га) показателя масоы разбразганной почвы машины "Кубань-ЛИ" указывает, что ее дождь оказывает умеренное воздействие на почву. Опасно, разрушительным является "Днепр" ДФ-120А ,где месса разбрызганной почвы составляет 8,0т/га.

Известно, что с эрозией связаны и вынос питательных элементов из почвы. Это приводит с одной стороны к обеднению почвы мак-ро-микро элементами, и с другой к снижению поглотительной способности почвы, вследствие чего снижается эффективность вносимых удобрений и более интенсивно происходит загрязнение окружавшей среды. В этой связи первоочередная задача перед мелиораторами состоит снижение эрозии почвы при поливах и сведению к минимуму выноса гумуса и питательных элементов.

Эодопроннгоемость цугвы. Способность почвы впитывать и пропускать воду зависит прежде всего от структуры и водопрочности почвенных агрегатов. При дождевании в основном вся вода впитывается в почву и появляется небольшой поверхностный сток.Образование поверхностного стока приводит о одной стороны к эрозии почвы, с другой-снижэет обеспеченность влагой корнеобитаемого слоя. Для установления влияния дождевания и мелкодисперсного орошения на водопроницаемость были проведены полевые опыты. Шло установлено, •что скорость впитывания воды в почву в первые две минуты составляет 14-15 мм/мин, а затем постепенно уменьйается и через 60 минут колеблется в пределах 3,0-3,5 мм/мин (рис.3). Далее через 420минут, т.е. через семь часов скорость впитывания находится в диапазоне 1,0-2,0 мм/мин. Такая высокая водопроницаемость в течение трех лет наблвдается только у обыкновенного чернозема. 'На рисунке 3 видно, что йри дождевании машиной "Кубань~Ж1"коэффиштент фильтрации в почве практически наступает через 60 минут, а "Днепр" через 80минут. Коэффициент фильтрации при дождевании машиной "Кубань-ЛК1" колеблется в пределах 3,10-1,30 ш/мин.

Глава 1У. Влияние дождевания и мелкодисперсного

орошения на агрофизические свойства почвы

Общие физические свойства почвы характеризуются ее плотностью, плотностью твердой фазы и пористостью. В течение трех лет на опытном участке исследовались эти параметры. Исследованиями било установлено, что на опытном участке (контроль) плотность почвы в

Я О

/5

10 -

5-

—,—»-60

180

Рис.3. Характеристики скорости впитывания воды в почву при поливе :

I- магмой "Кубань-ЛКГ* ; —

2- машиной "Кубань-ЖГ* с комплектом для аэрозольного орошения

В4о

и I

пахотном 0-20 см слое составляла 1,16 г/см3, а по профилю почвенного разреза вниз до глубины 100 см значение ее постепенно возрастало до 1,35 г/см3 (табл. 6)

: , „ Таблица 6

Плотность почвы, г/смй

Варианты Годы _ Глубина^ см

0-20 20-40 .40-60 60-80 80—1С

1990 1,16 1,26 1,31 1,33 1,35.

Контроль 1991 1,17 1,26 1,31 1,34 1,35

1992 1,17 1,27 1,32 .1,34 1,35

ДФ-120А: Серийная 1990 1,28 1,32 1,33 1,34 1,35

машина ,1991 1,29 1,33 1,34 1*35 1,35

1992 1,29 1,33 1,34 1,35 1,35

ДФ-120Б-05 1990 1,19 1,29 1,33. 1,35 1,35

Новая модификация 1991 1,20 1,29 1,33 • 1,35 1,35

1992 1,20 1,30 1,30 1,34 1,35

Кубань -ЛКГ с аэро-1990 1,18 1,24 1,32 1,34 1,35

зольным орошением 1991 1,19 1,29 1,33 1,34 1,35

1992 1,19 1,26 1,33 1,35 1,35

Точность опыта « &-7%

Как видно из таблицы 6 дождевание слабо влияет не плотность почвы. Притом к изменению подвержен верхний 0-20 см слой. Причем при дождевальном орошении машинами типе "Днепр" пахотный слой несколько больше уплотняется, чем при орошении машиной "Кубень-ЖЯИ"Л что обусловлено большей'интенсивностью дождя и высокой температурой воздуха.

'Исследованиями было установлено, что при поливе дождевальными машинами типа ДФ-120А и ДФ-120Б-05 структура почвы несколько ухудшается. Содержание фракций О,25-Ю мм с 50,1? (на контроле) уменьшилось до 49,2 ж 46,6%, происходит глыбообразование или агрегаты разрушаются до мельчайших элементарных чвстиц.

Наиболее эффективное влияние на почвообразование оказывает дсйкдевальная машина "Кубань-Ж!" с аэрозольным орошением.

При этом, способе орошения "агрономически пенные" структурные агрегаты (фракции О,25-Ю мм) лучше формируются и количественно возрастают': с 64,7$ в 1990 году до 66,1% в 1992 году. На этом варианте улучшение структурного состояния почвы и возрастание количества водопрочных агрегатов происходит благодаря активизации микробиологической деятельности увеличение ; органического вещества, что способствует склеиванию элементарных частиц почвы . и созданию водопрочной структуры. Иначе говоря, почвообразовательный процесс имеет положительный характер, и водная мелиорация вступает как нужный инструмент для регулирования плодородия черноземов в условиях лесостепной зоны.

Глава'У. Влияние дождевания и мелкодисперсного орошения на химические свойства черноземов

Б работе рассматриваются результаты изучения особенностей влияния орошения на химический состав обыкновенных тяжелосуглинистых черноземов. По полученным данным исследуемая почва неза-солена.

Первый год орошения обозначилось некоторое увеличение активности Са2+, что приводило к более равномерному распределению кальция в верхнем слое почвы. В пахотном горизонте заметно юз-начительное увеличение обменного N а*. Содержание обменного магния за три года орошения почти не изменилось. Важно отметить незначительное увеличение щелочности. Таким образом, по результатам исследований можно отметить, что полив пресной водой исключает вероятность осолонцевания почв.

За три года наблюдений на опытном участке не выявлено изменения поглощенных оснований по профилю почвы. Количество квльция, магния и натрия в течение трех лет почти не изменилось и находится в пределах : Са+2 25,3-26,1 ; М^"2 3,2-3,8 ;А/а+ 0,340,35 мг-экв нв 100 г. почвы.

Во всех вариантах опыта наблюдается незначительное изменение содержания гумуса. В количественном отношении эти" изменения не одинакозы по глубинам и годам. Они резче выражены в стороны увеличения в варианте полива с мелкодисперсным оропением, что вероятно связано с изменением температурного режима.

На варианте с аэрозольным орошением почва незначительно подщелачивается рН возрастает с 7,4 до 7,5 ; содержание гумуса остается стабильным в пределах 3,7$ ; возрастает поглащенный кальций -с 25,6 до 26,2 мг-экв, магний с 3,6 до 3,9 мг-экв на 100 г., почвы.

Известно,.что к числу необходимых химических элементов,поглощаемых из почвы растением, относятся макро-микро питательные элементы, В этой связи исследовались вопросы связанные с влиянием дождевания и мелкодисперсного орошения на содержание питательных элементов в почве. На всех вариантех опыта под кукурузу вносили следующие дозы минеральных удобрений : WPK по 100 кг/га д.н. Выращивали все три года среднеспелый гибрид кукурузы.

Шло установлено, что. орошение дождевальными машинами с течением времени не оказывают значительное влияние на вынос питательных веществ из почвы, но при обычном довдевании имеется тенденция к их снижению в пределах 0,2-0,6 мг на 100 г. почвы (точность опыта - 7$), в тоже время при аэрозольном орошении их содержание несколько возрастает. Это видимо связано с одной стороны с эрозией почвы и выносом питательных веществ с урожаем, с другой мелкодисперсное орошение 'создает благоприятный водно-воздушный режим, при котором интенсифицируются микробиологические процессы, происходит накопление питательных элементов.

Глава У1. Влияние дождевания и мелкодисперсного орошения- на рост и развитие кукурузы

Полевые опыты (1990-1992 г.г.) показали, что кукуруза во всех вариантах растет достаточно интенсивно, но по отдельным вариантам имеются некоторые различия (табл.7). На контроле в течение 3-х лет высота кукурузы не превышала 130,5-145,6 см, с возрастанием количества подаваемой оросительной воды, высота кукурузы по отношению к контролю возрастает (табл.7). Без аэрозольного . орошения рост кукурузы составляет : при поливной норме 200 м3/га - 157,3-165,2 см; при 250 м3/га - 167,3-170,1 см ; при 300 м3/гаг 180,0-184,1 см и при 460 мэ/г8 - 192,5-196,7 см. В т<5же время при аэрозольном орошении при тех же поливных нормах высота-кукурузы значительно выше: 168,0-172,0 ; 179,2-185,3 ; •195,0-200,0 ; 212,0-225,q см соответственно.

Таблица 7

•Влияние разных способов орошения на рост кукурузы

Варианты

Показатели Годы контроль аэрозольное орошение без .аэрозольного орошения

без ороше----____ — — ----- — - —

ния 200 250 300 460 200 290 300 460

поливные нормы м3 на один га

1990 130,5 170,0 182,0 198,2 217,0 162,4 169,2 182,3 194,3

Высота растений, 1991 145,6 172,0 185,3 200,0 225,0 165,2 170,1 184,1 196,7

см 1992 140,7 168,0 179,2 195,0 212,0 157,3 167,3 160,0 192,5

1990 44,0 54,1 56,0 57,7 61,5 50,0 51,6 . 52,2 53,1

Длина листа,см 1991 48,0 58,2 59,4 61,6 64,4 52,8 53,2 55,0 56,0

1992 46,0 56,1 56,6 58,8 62,7 51,5 52,2 53,0 54,4

1990 4,8 6,4 6,9 7,0 7,4 5,8 6,0 6,4 6,8

Ширина листа,см 1991 5,1 6,7 7,2 7.3 7,8 6,1 6,2 6,8 7,0

1992 5,0 6,4 7,0 7,1 ' 7,5 5,9 6,1 6,5 6,9 - %

м

Такая же закономерность сохраняется при анализе полученных данных длины листа и ширина листа кукурузы. Следует отметить, что аэрозольное орошение создает более благоприятное условие накопления сухого вещества в стебле.

Оптимальный водный и питательный режимыиспособствуют интенсивному развитию листовой поверхности. Поэтому для развития растений важным критерием является величина облиственности.

Определение площади листьев проводилось методом "высечек" (A.A. Ничипарович и др., 1961) в трехкратной повторности. Шло установлено, что фотосинтетический потенциал во все годы на контроле был значительно меньше, чем на орошаемых вариантах (табл.8)

Таблица 8

Площадь листьев кукурузы, дм2/?

Варианты (поливная норма), м3/га

1990 I99I~ 1992

Годы исследований

Контроль -без орошения

1,6 1,8 1,7

Без аэрозольного орошения

200 250 300 460

2,1 2,4 2,2

2,3 2,4 2,4

2,5 2,7 2,5

2,8 2,9 2,8

С аэрозольным орошением

200 250 300 460

2,5 2,9 2,7

2,8 3,2 2,9

3,1 3,3 3,1

3,4 3,7 3,5

= $

Фотосинтез наиболее оптимально протекает на вариантах с аэрозольным орошением. В течение 3-х лет листовая поверхность одного растения (Р) составляла 2,5-3,7 дм2/?.

Эти. показатели значительно вше, чем на других вариантах опыта.

Установлено,, что аэрозольное орошение, улучшая водопотреб-ление растений и. изменяя микроклимат, оказывает влияние на рост и развитие, а также на продуктивность сельскохозяйственных культур.

Приведенные данные (табл.9) свидетельствуют о большой потенциальной урожайности'кукурузы при сочетании.дождевания и аэрозольного орошения и о возможности получения высоких урожаев при снижении поливных норм. Урожай кукурузы на силос на контроле без орошения составил 320 ц/га.

Определение экономической эффективности проводилось по разности приведенных затрат на годовой ббъем работы дождевальной мэ-щины "Кубань-Ж1" по сравнению с серийной машиной "Кубакь-Ж" с учетом количественно-качественных показателей (табл.9)

Таблица 9

Экономический эффект, от дождевания на фоне аэрозольного орошения

Полив- Урожай . Произвол- Экономический эффект

Варианты ные ---.--- ственные - --------

нормы, цприбав- издержки, руб/ге Прибыль,руб/та

з/гя w ка руб/ц --------

м /гэ Ц/га от от без

контроля аэр.оро-• я'ения

контроль б/ор. 320 - - 1920

Кубань-Ж

без аэро- 200 - 414 94 98,6 2484 465,4 --

о^ения 25D 403 83 87,4 2418 410,6 -

300 543 223 246,5 3258 1091,5 -

460 620 300 313,6 3720 1486,4 -

Нубань-Ш 200 500 180 207,1 3000 872,9 407,5

ныГороие-"250 490 I7Ü 169>6 2940 850»4 4,39'8 нием 300 640 320 315,5 3840 1604,5 513,0

460 753 433 433,0 4518 2165,0 678,6 :

- го -

В расчетах экономической эффективности были учтены производственные издержки, вшпочапцие получение, сохранение и внесение минеральных удобрений, дополнительное аэрозольное орошение, электроэнергия, стоимость оросительной воды, уборка дополнительного (сверг-контрольного) урожая и другие затраты на технические и технологические мероприятия. Полученный эффект является чистой прибылью.

. Из приведенных данных видно, что дождевание с" аэрозольным орошением значительно улучшает водно-воздушные свойства, повышает плодородие, способствует формированию высоких урожаев и обеспечивает чистую прибыль в перделах 407,5-678,6 руб. с га по. сравнению с безаэрозольным.орошением.

ВЫВОДЫ

1. В натурных условиях установлено, что полив дождеванием сопровождается большой пространственной изменчивостью уровня про-мачивания почвы. Такое колебание влажности почвы вызвано высокой интенсивностью искусственного дсзвдя. Улучшить равномерность поли-, ва и увеличить глубину- промачивания "почвы возможно посредством • дождевания с аэрозольном орошением, благодаря которому возрастает скорость впитывания воды почвой, вода распределяется равномерно и почти отсутствует эрозия.

2. Водный баланс показывает, что в есте«венных условиях Молдовы наблвдается нисходящий поток влаги незначительной интенсивности ( $/0с « 0,022 + 0,025 ш), в тоже время орошение существенным образом меняет соотношение составляющих водного баланса, приводя в частности к увеличению суммарного испарения' и водообмена с нижележащими горизонтами. На варианте с дождеванием без аэрозольного орошения величина нисходящего потока влаги возросла и составила (Ос + М) « 0,039 * 0,0043 или £/Е - 0,036 * 0,040 , а

на варианте с аэрозольным орошением водообмен составил : (Ос + М) « 0,045 + 0,047 или ^¡/Е = 0,043 * 0,046.

3. При орошении черноземов дождевальными машинами типа "Ку-байь-Ж1" коэффициент фильтрации колеблется в цределах 1,20-1,30 мм/мин, скорость впитывания практически устанавливается через

60 минут. Причем при аэрозольном орошении скорость впитывания более интенсивна, чем при обычном дозяевании.

4. Опыты показали, что при орошении черноземов высокоинтенсивным искусственным дождей (серийная машина "Днепр") имеет место значительное уплотнение почвы. Орошение низкоинтенсивной машиной "Днепр" с карусельными аппаратами обеспечивает оптимальную плотность почвы для кукурузы. В то же время полив низкоинтенсивным дождем с аэрозольным орошением машиной "Кубань-Ж" позволяет сохранить и приумножить (до 18$) почвенную структуру и предотвратить уплотнение почвы.

5. В лабораторных исследованиях установлено, что дождевание с аэрозольным орошением благоприятно влияет на химический состав почвы. Почти исключается выщелачивание Са и Щ, из почвенно-погло-щающего комплекса и поглощение ППК натрием. Полученный экспериментальный материал позволяет предположить,что полив относительно пресными водами исключает вероятность осолонцевэния почвы.

6. Установлено, что при дождевании при стабильности содержания гумуса формируется благоприятная питательная среда. Наибольшая концентрация азота, фосфора и калия наблюдается при аэрозольном орошении чернозема, она является результатом снижения температуры приземного слоя етмосферы,.создания оптимального водного режима

и видимо усиления микробиологических процессов.

7. Аэрозольное орошение, улучуюя водолотребление растений и изменяя условия почвообразования, оказывает глубокое влияние на рост и развитие, а также на продуктивность сельскохозяйственных культур.

8. Дождевание с аэрозольным орошением по сравнению с обычным дождеванием создает комфортное условие для кукурузы, благодаря чему прибавка урожая кукурузы на силос достигает 86,87,97 и 133 и/та, а по отношению контроля прибавка колеблется в пределах 121-236$.

9. Применение различных типов дсядевальнкх машин при орошении чернозема показало, что наиболее экономически эффективным! являются типы машина "Кубань-ЛК-1',' чем относительно распространенный т^п: "Днепр", Притом, физиологически оправданной поливной нормой является 460 м3/га.

-т 22 -

РЕКОМЕНДАЦИЯ В ПРОИЗВОДСТВО

Для практического использования рекомендуется дождевание с аэрозольным орошением, которое обеспечивает снижение атмосферной засухи, создает благоприятный водный, питательный режимы, исключает деградацию черноземов, кроме того снижает водоемкость производства кукурузы. Применять при этом дождевальную машину типа "Кубвнь-ЛК!" с поливными нормами 300-460 м3/га.

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПУБЛИКОВАНЫ 3 РАБОТЫ :

1. Аэрозольное орошение сельскохозяйтсвенных культур. Кишенев, 1991. - 22 с. ( в соавторстве).

2. Высокоэффективная довдевальная машина для полива плодовых культур. МЛШ-30/275.МолдНИИГЭИ, 1992. - 4 с*.

3. Водосберегающая технология полива склоновых земель машиной ' "Кубань-ЛКЕ". МолдНШГЭИ, 1992. - 4 с.