Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние рельефа рисового поля на оросительную норму и урожайность риса

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Влияние рельефа рисового поля на оросительную норму и урожайность риса"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Жамбылский гидромелиоративно-строительный институт

Р I* 5 О Д на правах рукописи

УДК:633.18.03:631.675

МУХАМЕДЖАНОВ Хамит Валиахметович

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА РИСОВОГО ПОЛЯ НА ОРОСИТЕЛЬНУЮ НОРМУ И УРОЖАЙНОСТЬ

РИСА

специальность 06.01.02.-мелиорация и орошаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Жамбыл 1994

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте водного хозяйства (КазНИИВХ).

Научный руководитель член-корр КазАСХН, д.т.н. Pay А.Г.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Мустафаев Ж.С. к.т.н., доцент Баженов М.Г.

Ведущее предприятие - институт Южказводпроект

Защита диссертации состоится" <?'в " декабря 1994 г. в 14 часов на заседании Специализированного совета К.18.03.01 в"-- -Жамбылском гидромелиоративно - строительном институте по адресу: 484022, ЖамСыл, ул. Академика К.И. Сатпаева, 28.' Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в двух экземплярах на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан ноября 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук _

Xr^s^_А.Т.Ниеткалиев

-гт-

, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.В результате экстенсивного ведения сельского хозяйства в бассейне Сырдарьи при осуществлении широкомасштабных водохозяйственных работ были допущены серьезные ошибки в использовании водных и земельных ресурсов. Сложившаяся диспропорция в тешах освоения земель и реконструкции существующих оросительных систем привела к устойчивому дефициту оросительной воды, ухудшению экологической обстановки в Приаралье. Несовершенство сложившихся экономических и правовых механизмов природопользования требует освоения новых методов и форм хозяйствования, применения нетрадиционных подходов при решении вопросов охраны окружающей среды.

Дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства на орошаемых землях бассейна Сырдарьи возможно за счет внедрения новейших водосберегающих технологий полива, реконструкции иррига-ционно-мелиоративной сети, совершенствования структуры посевных площадей, внедрения менее водоемких технологических, процессов. Наряду с техническим совершенствованием оросительных систем важное значение имеет разработка природоохранных мероприятий, направленных на предупреждение засоления орошаемых массивов', сокращение выноса пестицидов, минеральных удобрений -с орошаемых земель 'в водные источники коллекторно - дренажными водами, снижение затрат оросительной воды.

Основным направлением настоящей работы является изучение динамики рельефа рисового поля на Кзылкумской рисовой системе, его влияния на урожайность риса, оросительную норму, солевой режим почвогрунтов, гидрохимический режим поверхностных и грунтовых вод и экологическую обстановку в регионе.

ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.Целью настоящей диссерта-

ционной работы является изучение оптимальных параметров микро- и макрорельефа рисового поля обеспечивающих экономию водных ресурсов, улучшение" состояния орошаемых земель и получение высоких урожаев риса. Для достижения поставленной дели решались следующие основные задачи: . •

- изучение влияния' террасности рисовых чеков на величину фильтрации, солевой режим почвогрунтов и урожайность риса;

- изучение влияния качества планировки рисовых чеков на слой затопления, оросительную норму, урожайность риса;

- изучение водного и солевого баланса рисового чека в зависимости от макрорельефа рисового поля;

- изучение водного и солевого баланса рисовой системы;

- установление оптимальных параметров микро- и макрорельефа рисового поля; .

•- экономическая эффективность рисосеяния в зависимости от мик-'" ро-и макрорельефа рисового поля.

ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Комплекс полевых исследований проводился в период 1990...1993 гг. на опытно - производственном участке.расположенном на орошаемых ¿землях совхоза "50 лет Октября" Кзылкумской рисовой системы, Шардаринского района Южно- Казахстанской области. Обработка экспериментальных результатов исследований проводилась с применением математического моделирования и статистической обработкой.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате полевых экспериментальных исследований впервые для условий Кзылкумской рисовой системы научно обоснованы параметры макро- и микрорельефа рисового поля, изучено их влияние на оросительную норму, водный и солевой режимы почв и урожайность риса. Установлены зависимости влияния

- з -

террасности и качества планировки рисовых чеков на слой затопления ления, оросительную норму, величину фильтрации. Определена эконо- ^ мическая эффективность оптимальных параметров макро-и микрорельефа рисового поля.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Обоснованы оптимальные пределы террасности и качества планировки рисовых чеков, которые позволят экономить до 2000- 3000 куб.м/га оросительной воды, сократить вынос гербицидов, применяемых при выращивании риса, улучшить мелиоративное состояние орошаемых земель на рисовых системах Приаралья.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований могут Сыть использованы при реконструкции оросительных систем в бассейне Сырдарьи, а также хозяйствами и службой эксплуатации для повышения продуктивности орошаемых земель рисовых систем.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты исследований по диссертационной работе были доложены и одобрены на международных конференциях молодых ученых рисоводов в ВНИИ риса (Краснодар 1991 я 1992гг.).На ученых советах КазНИИВХ (1991...1994гг.).По теме диссертации опубликовано в работ.

ПРЕДМЕТОМ ЗАЩИТЫ являются :

-результаты экспериментальных исследований по изучению оптимальных параметров микро- и макрорельефа рисового поля;

-экономическая эффективность параметров рельефа рисового поля.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит? из введения, четырех глав, выводов и предложений, списка использованной литературы из 153 наименований. Она изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 18 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассматривается изученность вопросов влияния

динамики рельефа рисового поля и других мелиоративных факторов на продуктивность рисовых систем.• Изучением мелиоративных вопросов рисовых систем занимались, многие ученые: Б.А.Шумаков: (1971), М.А.Андрюшин(1968), В.Б.Зайцев(1975), Ф.ф.Бараев(1979), Х.А.Ахме--дов(1979), Е.Б.Величко(1984), В.М.Петрунин(1971), М.И.Зырянова (1980), Г.Н.Нйанов(1980), А.Г.Рау(1988),• . Л.В.Круглов(1985), С.Д.Магай(1980), Д.А.Лигай(1984), М.Г.Баженов(1979), М.Х.Сарсен-баев(1979), К.Сергельбаев(1971), В.М.Боровский(1955), В.С.Буру-менский(1974), А.А.Джумабеков(1980), С.И.Кошкаров(1978), и др.

Анализ литературных источников показывает,- что при большом разнообразии гидрогеологических, почвенно-мелиоративных, климатических и других условий, в которых проводились исследования, влияние динамики микро- и макрорельефа рисового поля на продуктивность рисовых систем значительно и - его необходимо учитывать в целях 'дальнейшей интенсификации производства риса в условиях острого" дефицита водных ресурсов и ухудшения их качества.

При современном состоянии рельефа рисового поля дальнейшее совершенствование агротехники не может поднять урожайность риса более чем на 30 % от возможной прибавки за счет комплекса мелио- . ративных и агротехнических мероприятий,связанных с улучшением микро- и макрорельефа рисового поля.Без решительного улучшения параметров рельефа рисового поля невозможно внедрить водосберегающую технологию орошения риса. Сопоставление материалов почвенно--мелиоративных и гидрогеологических изысканий Кзылкумского массива орошения с другими рисовыми системами, на которых проводились исследования, показало, что в условиях Кзылкумского массива орошения высокой эффективностью будут обладать мероприятия, направленные на оптимизацию параметров рельефа рисового поля. Однако значительная

изменчивость геоморфологического и лито логического строения исследуемого массива орошения требует уточнения оптимальных парамэт тров рельефа рисового поля.

ВО ВТОРОЙ главе излагаются климатические, почвенные и гидрогеологические характеристики Кзылкумского массива и опытного участка, схема закладки опытов, методика и условия проведения исследований. Кзылкуский массив орошения распространяется в северо-западном направлении вдоль левобережья р.Сырдарьи.На массиве построена инженерная система на площади 48,4 тыс. га и организовано 6 рисоводческих хозяйств.Площадь, занимаемая рисом в настоящее время, составляет 20,1 тыс. га. Кзылкумский массив орошения относится к подзоне сухих полупустынь с умеренно жарким климатом, суммой эффективных температур 2200...2400 градусов Цельсия, с продолжительностью безморозного периода до 185 дней и годовой суммой осадков 160...210 мм.Агроклиматические условия позволяют возделывать здесь наиболее урожайные поздние и среднеспелые сорта риса.

Рельеф массива имеет террасовидный слабоступенчатый характер с абсолютными отметками 200...250 м над уровнем моря.На массиве встречаются локальные участки.с повышениями и понижениями рельефа местности. На территории массива прослеживаются надпойменные террасы и современная пойма. Почвенный покров представлен лугово--сероземными почвами, сложенными в основном суглинками с незначительными прослойками супесей, глин и песков.Мощность покровной толщи изменяется от 0.5 до 3.0м.Подстилающими породами служат мелкозернистые пески мощностью 20...80 м.

Грунтовые воды на массиве приурочены к четвертичным отложениям и залегают на.первом от дневной поверхности водоупорном слое.

-б -

Преобладающий тип засоления грунтовых вод - сульфатно-хлоридный почвогрунтов -хлоридно-сульфатный.

Экспериментальные работы выполнялись при возделывании риса на опытно-производственном участке в рисосовхозе "50 лет Октября" на землях второй надпойменной террасы, занимающей более 80 % территории Кзылкумскогр_ массива орошения. По почвенно-мелиоративным, гидрогеологическим условиям участок является типичным для данной зоны.

В основу изучения физических процессов, протекающих под смежными чеками и устанавливающих причинность снижения урожайности риса, был положен метод сопряженных наблюдений за объективными проявлениями террасности, к которым относятся: разница водных и солевых балансов высокого и низкого чека, интенсивность и направление фильтрации с поверхности в симметричных точках рисовых чеков, различие в режиме грунтовых вод, биометрия и урожайность риса.

Фактическая степень выровненности поверхности рисовых чеков определялась нивелированием по квадратам 20*20 м перед началом затопления.

Опытные участки были оснащены пьезометрами, наблюдательными скважинами, гидрометрическими постами, водно-балансовыми и фенологическими площадками, а также другими приборами и оборудованием. Физическое моделирование процессов фильтрации на рисовом поле осуществлялось по фильтрационным сосудам, установленным в рисовых чеках. Составляющие элементы водного баланса определялись измерением величин непосредственно в полевых условиях по методикам Б.А.Шумакова, С.Ф.Аверьянова, В.Б.Зайцева, Д.М.Каца, Г.Н.Каменского, А.Н.Костякова, A.B.Лебедева и других ученых. Химический ана-

лиз водной вытяжки почвенных образцов и проб вода выполнялся в лаборатории КАЗНШВХ по методике Е.В. Аршушкиной. Оценка степени . засоления почв,оросительной,дренажной и грунтовых вод производилась го методике Н.И.Базилевич и Е.И.Панковой. Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений риса проводились по методике БНШриса. По материалам исследований, после их систематизации и обработки методами математической статистики с помощью прикладных программ егоека и вТАТкигнюа, установлены функциональные зависимости урожайности риса от динамики рельефа рисового поля и других мелиоративных факторов.

Водно-физические свойства почв характеризуются ■ следующими данными. Объемный вес пахотного слоя 1,22...1,5 г/от3. Удельный вес увеличивается с глубиной от 2.6 г/см3 до 2.71 г/см3. Предельно полевая влагоемкость составляет 20.. .22% к весу почвы, в подпахотном слое-18...21 %. В механическом составе преобладают фракции-пе-' сок и супесь ( до 50 %). Содержание песка в верхних горизонтах составляет 10...30Ж.С углублением увеличивается до 78...80%. Коэффициент фильтрации с поверхности почвы до затопления чеков водой составляет 2,1 м/сут, с глубиной увеличивается до 2,4 м/сут. нижние супесчаные почвы имеют коэффициент фильтрации порядка 1,4..Л,6 м/сут, а песчаные 2,4 м/сут. Средневзвешенный коэффициент фильтрации трехметровой толщи грунта равен 1.38 м/сут.

Содержание гумуса в почве составляет 0,8...1.4%. В зоне кор-необитания растений риса'валового азота содержится 0.09...0.1%, подвижного фосфора 2.8...4.3 мг/100г и калия 36.0 мг/100г почвы, что характеризует данный тип почв, как недостаточно обеспеченный основными элементами питания.

По содержанию воднорастворимых солей в почвогрунтах зоны

аэрации, земли опытного участка относятся к среднезасоленным и слабозасоленным с содержанием плотного остатка 0.2...0.6 % и минерализацией грунтовых вод 8.0 г/л.

Обоснование типичности опытно-производственного участка выполнено по,методике Ю.В.Шабанова, результаты расчетов показали, что выбранный участок типичен для 70 % площади Кзылкумского массива, орошения. '

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ изложены результаты исследований по изучению динамики рельефа рисового поля и ее влияния на мелиоративный режим почв и урожайность риса.

Одной из причин вторичного засоления почв и гибели - риса на рисовых оросительных системах является значительная террасность на фоне мелкой дренажной сети. Как отмечают ученые В.А.Попов(1988), Х.А.Ахмедов, Ф.А.Бараев (1979), В.Б.Зайцев (1984), отрицательный эффект террасности заключается в том, что после затопления посевов -риса смежные чеки вступают в гидравлическое взаимодействие, фильтрационные воды со стороны высоких чеков движутся к низким, вовлекая в это движение соли, продукты восстановительных процессов.

Результаты статистической обработки материалов исследований показали,что на Кзылкумском массиве орошения количество' чеков с террасностью до 35 см составляет 45%, от 35 до 80 см -40 % и выше 80 см-15%.

■ На Кзылкумской рисовой ситеме активное гидравлическое взаимодействие, происходит между смежными чеками с террасностью более 35 см. В притеррасной полосе шириной 40 м интенсивность вертикальной фильтрации на высоком чеке составляет 140...200 м3сут/га, на смежном низком чеке отмечается восходящее движение грунтовых вод,далее этой полосы интенсивность фильтрации составляет 20...60 м3сут/га.

Значения фильтрационных расходов воды' из рисовых чеков определяют минерализацию воды в слое затопления и грунтовой воды. На высоких

V

чеках минерализация воды в слое затопления составляет- 1,27...1/5 г/л, грунтовых вод 1,8...2,5 г/л. На низких чеках минерализация воды в слое затопления увеличивается до 1,7...3,5 г/л,' а грунтовой воды до 2,5...8,0 г/л. Влияние террасности рисовых чеков на интенсивность фильтрации и минерализацию воды , в слое затопления представлено на рис I. . -.-'.

и 1001

1 90

3 80. в

2 70

2 60.

о «>

«-« 50 я

3 w

и

о

о 30

т

а го ä

5 Ю-

<5 о.

ä

г з;

tf щ

а

. ZOO]

180 160 МО >120

а о

Рис,

«100 Р-»

0

s ВО

9

Я

. GO

1 W

Ot frt

Й 20

V

о • t г

V -- • у

\ ( .т

ч \ • • / •

S * ч < /

с и п

• 1 • О .а

« • - •

• • •

. -120-100-80 -60 -АО -20 0 20 40 60 80 100 120 Террасность, си

I. Влияние террасности рисовых чеков на интенсивность фильтрации, минерализации волы в чеках, содержание солей в 160 CK СЛОО почвы

1 - интенсивность фильтрации;

2 - минерализация вода в чеках;

3 - содержание солей в 160 си слое почв

Воднобалансовыми исследованиями установлено, что на чеках с

3

террасностью до ± 35 см водоподача составляет 20,7 тыс.м-уга, испарение и транспирация 12.8 тыс.м^/га, фильтрация 5.2 тыс.м3/га, поверхностный сброс 2.1 тыс.м3/га (табл)1.

Водный баланс рисовых чеков за оросительный период, м3/га

Статьи баланса Террасность чеков , см

35...80 до ± 35 -35...-80

П р и х о д н а я часг ; ь

Водоподача 23 ООО 20 710 21 610

Осадки I 200 200 I 200

Всего 24 200 21 910 22 810

Р а с х о д н а я час1 : ь

Испарение и

транспирация 12 400 12 800 II 900

Фильтрация 10 500 5 200 2 150

Сбросной'сток ■ — 2 100 6 900

Всего 22 900 20 100 20 950 V

Невязка . I 300 • I 800 I 860

Урожайность, т/га 4,8 6,7 3,9

нср05, % 12 9 15,4

На высоких чеках с террасностью 35...80 см водоподача составляет 23.0тыс.м3/га, поверхностный сброс отсутствует, расход воды на фильтрацию составляет Ю.Бтыс.м^/га, испарение и транспирация-12.4тыс.м3/га. На низких чеках с отрицательной террасностью -35...-80 см водоподача составляет 21.61тыс.м3/га,испарение и транспирация - П.9тыс.м3/га, потери воды на фильтрацию - 2.15 тыс.м3/га, поверхностный сброс равен 6.5 тыс.м3/га. Столь значительный поверхностный сброс на низких чеках вызван необходимостью смены воды из-за роста ее минерализации в слое затопления более 3.5 г/л.

Интенсивность вертикальной фильтрации и ее характер в завися-

мости от террасности (нисходящие токи с высоких чеков,восходящие-в низких чеках) в зависимости от террасности определяют солевой режим почвогрунтов зоны аэрации.

Таблица 2

Солевой баланс почвогрунтов опытного участка, т/га

Статьи баланса Террасность .•• чеков, см

35...80 ДО ± 35 -35..' .-80

П р и х о д н а я час т ь

Начальное содержание

солей 42,4 56,в 64,0

Поступило солей с оро-

сительной водой 25,3 22,8 23,8

Всего. солей ■ 67,7 79,4 87,7

Р а с х о д н а я час т Ь

Конечное содержание

солей 31,8 59,9 76,4

Вынесено солей

- сбросной водой — 6,4 12,4

- нисходящим током 31,5 18,2 8,6

Всего солей 63,3 84,5 97,4

Невязка, т/га 4,4 5,1 9,6

% 7,0 6,0 11,0

Результаты исследований солевого баланса почвогрунтов рисовых чеков, в зависимости от террасности,-показывают, что на высоких чеках с террасностью 35...80 см запас солей в 160 см слое почвогрунтов опытного участка уменьшился на 25%. Поступление солей с поливной водой составило 25,3 т/га. Вынос солей фильтрационными токами составил 31,5 т/га.Вынос легкорасгворимых солей на высоких чеках фильтрационными водами превышает вынос солей с ниже располо-

женных в 2...4,5 раза .Это обусловлено повышенным расходом воды на фильтрацию (табл 2).

На чеках с террасностью до 35 см запас солей в 160 см слое почвогрунтов за вегетационный период практически не изменился. Вынос солей сбросной водой составил 6,4 т/га,фильтрационными токами 18.2 т/га.

На низких чеках с отрицательной террасностью -35...-80 см запас солей в 160 см слое'почвы составлял 64.0 т/га до начала вегетационного периода и 76.4 т/га после.На таких чеках наблюдается процесс вторичного засоления с накоплением" солей в 160 см слое почвы 12.4 т/га, или 19% от исходного содержания за период вегетации риса.Вынос, солей сбросным стоком составляет 12,4 т/га и фильтрационными токами 8,6 т/га. Небольшие значения выноса солей нисходящими токами обусловлены здесь малыми значениями расхода воды на фильтрацию-20 м3 сут/га. Запас солей в 160 см слое почвогрунтов :в зависимости от террасности приведен на рис I.

Исследованиями установлено влияние террасности рисовых чеков на урожайность риса. На высоких чеках с положительной террасностью 35...80 см урожайность риса в среднем составляет 4.8 т/га. На таких чеках густота растений риса в период всходов получается хорошей, но в период вегетации происходит гйбель растений вследствие выноса фильтрационными токами питательных элементов. На низких чеках с отрицательной террасностью -35...-80 см средний урожай риса не превышает 3.9 т/га. Изреживание растений риса в этих условиях происходит из-за увеличения минерализации воды в слое затопления в фазу всходов, достигая при этом значений 3.5 г/л и более. Максимальный урожай риса 6.7 т/га получается на чеках с террасностью до 35 см.табл 3.

Урожайность риса на чеках

, ч

с различной террасностью_

Показатели Террасность чеков, см

35...80 до ± 35 -35...-80

Урожайность риса, т/га 4,8... ' ■ ■■ 6,7 3,9

Затраты воды, ' мэ/т 4790 3090 5540

Перерасход оросительной

воды, м3/т 1700 — 2450

нср05, % 16 19 12

Затраты воды на возделывание I тонны урожая риса зависят от террасности рисовых чеков.. Минимальные затраты воды на I тонну урожая риса составляют 3090 м3/т при террасности до ±35см, с изменением террасности затраты вода увеличиваются до 4790.. .5540 м3/т.

Дисперсионный анализ влияния террасности рисовых чеков на урожайность риса, выполненный по методике Б.А.Доспехова (1985) с использованием программ В.Б.Шуракова (1991), показывает, что -при террасности рисовых чеков более ±35см влияние этого фактора на урожайность риса весьма значительно, (НСР05= 0,44т/га,или 8 %).

с увеличением динамики рельефа рисового поля возрастают объемы водопотребления и водоотведения с рисовых систем. Самый большой объем водопотребления и водоотведения наблюдается на рисовых полях совхоза "Восход". Здесь объем водозабора составляет 230.94 млн.м3, а водоотведения 145.18 млн.м3.или 62 % за год. Столь значительные объемы водопотребления и водоотведения на рисовых полях совхоза "Восход" обусловлены значительной террасностью рисовых чеков.

"Вероятность отклонения чеков вше 35 см здесь составляет 45 %, что является самым большим показателем для рисосеющих хозяйств Кзыл-кумского массива орошения.

В водном балансе орошаемых земель Кзылкумского массива орошения воДоподача в вегетационный период составляет 26370 м3/га, во вневегетационный период составляет 590 м3/га, за год-26960 м3/га, дренажно-сбросной сток - соответственно 7680,2790 и Ю470м3/га. В оросительный период приходная часть баланса преобладает над расходной, а в осенне-зимний, наоборот, расходная часть в 2-3 раза выше приходной. Это вызвано сра(5откой воды в озерных понижениях, находящихся на выключках оросительной системы, и уровня грунтовых вод на орошаемых землях. ,

Дренажно-сбросной сток с рисовых систем состоит из дренажного стока и поверхностных сбросов. В зависимости от того, какая составляющая преобладает, меняется их минерализация. Так, в 7 исследуемых коллекторах содержание солей в вегетационный период находится в пределах 1.7...2.9 г/л,а во вневегетационный период,когда в дренажную сеть поступает, в основном, грунтовая вода, минерализация возрастает до 5.0...8.О г/л..

Коллекторно-сбросные воды с минерализацией до 2.5 г/л относятся к сульфатному типу засоления, с минерализацией выше 2.5 г/л к хлоридно-сульфатному типу засоления.

С орошаемых земель Кзылкумского массива орошения ежегодно выносится до 4,3 т/га солей. На землях, охваченных коллекторами 2-ДС-Ю и Восточный I порядка, наблюдается накопление солей соответственно 5,6 и 4,5 т/га. Это объясняется недостаточной дрениро-ванностью.как следствие повышенной террасности чеков(табл 4).

Поступление солей с оросительной водой и вынос их дренажно-сбросным стоком с Кзылкумского массива орошения.

Орошае- Поступ- Вынос со- (^-уме- Поступле-

Наименование мая ление лей дре- ньшение ние- (+)

площадь, солей нажно-сб- (+)-уве- вынос-(-)

с орос. росным личение , солей,

коллекторов водой, стоком,

га тыс. г гыс.т тыс.т т/га

Катастрофичес-

ки сброс ЧМК I 410 36,8 45,9 - 9,1 - 6,1

. 2-ДС-Ю 950 37,2 31,9 + 5,3 + 5,6

Калгансыр I 010 40,1 44,8 - 4,7 - 4,6

1-К-1 2 360 95,8 145,5 - 49,7 - 21,0

4-К-2 2 150 93,2 175,5 - 82,3 - 38,3

Восточный I пор 15 990 535,8 463,8 + 72,0 . + 4,0

Восточный 2 пор 19 920 569,2 610,0 - 40,8 - 2,0

По массиву 43 740 1408,1 1517,4 -109,3 - 4,3

Большую роль в формировании агроэкономического потенциала рисового поля играет планировка. Она способствует созданию наиболее благоприятных режимов затопления риса, а также воздушного, теплового, солевого и биохимического режимов почвы.

Качество планировки или выровненность поверхности рисового чека характеризуется совокупностью отклонеий от ее средней отметки. Отклонения спланированной поверхности чека . от горизонтальной плоскости изменяются по годам и зависят от качества капитальной и эксплуатационной планировки, предшественника, абсолютные значения этих отклонений и характер распределения зависят от ряда случайностей. В большинстве случаев выборочное распределение их может быть удовлетворительно представлено средней величиной и

- квадратическим отклонением, оцененным по данным самой выборки, когда распределение отметок на поле статистически подчиняется нормальному закону, описывающему Гауссовское распределение.

Как показали исследования, на рисовых чеках. Кзылкумского массива нормальное распределение характеризуется среднеквадратическим отклонением G для отметок поверхности от 2см до 12см.. Цри этом интервал изменения отметок для 95S площади чека составляет от -I.8IG до +I.57G. В этих пределах отмечается согласив фактических рядов распределения ^нормальным то медиане (Med.) и ., мода (Мо), показателей степени скошенности-ассиметрии (s), эксцесса (Е) и критерия соответсвия (X2). Значения за пределами отклонений от -I.8IG до +I.57G не подчиняются нормальному закону распределения.

статистическая обработка материалов исследований по состоянию качества спланированное™ поверхности рисовых чеков ра Кзылкумском •• массиве орошения, при съемке по квадратам 20x20м, показывает,' лто-вероятность отклонений до ±3см составляет. 6.8Ж площади среднего чека, от ±3 до ±5см-35Я, от ±5 до ±10см -51.435, отклонений более ±10см-6.8Ж, т.е. почти на 60Ж площади отклонения отметок превышают 5см. В таких условиях невозможно получить хорошую густоту всходов из-за неравномерности слоя затопления.Плохое качество планировки приводит к завышению средней глубины затопления, соответственно увеличивается объем воды необходимый для поддержания слоя затопле-ния.При отклонении отметок от средней плоскости чека до ±5см дополнительный объем воды составляет 200м3/га, до ±10см-500м3/га, до ±15 см-10СЮм3/га.

Анализ результатов исследований по влиянию качества планировки на урожайность риса показал, что урожайность риса и его качество, определяются слоем затопления, который в свою очередь зависит

от качества планировки поверхности' рисового чека(табл 5).

Таблица 5

Оросительная норма и урожайность риса на различных параметрах: микрорельефа рисового чека

Показатели Отклонения отметок чека, см

0...3 3...5 . - - 5...10 10...15

Оросительная норма, тыс.м3/га 22,0 22,2 22,7 23,2

Урожайность риса,т/га 7,3 6,2 2,6 1,8

Расход вода, м3/т 3 010 3 580 8 730 12 890

Перерасход вода, м3/т — 570 5 720 9 880

Потери урожая, т/га — 1,1 4,7 5,5

При отклонениях отметок чека до ±3см урожайность риса составляет 7.3т/га, оросительная норма 22.0 тыс.м3/га, расход вода на I тонну урожая риса ЗОЮ м3. При увеличении отклонений поверхности рисового чека до ±5см урожайность риса уменьшается до 6.2 т/га, оросительная норма увеличивается до 22.2 тыс.м3/га, расход вода на I тонну урожая риса до 3580 м3, непроизводительный расход воды составляет 570 м3/т. С увеличением отклонений поверхности рисового чека до ±10см урожайность риса резко снижается до 2.6 т/га, расход вода увеличивается до 8730м3/т, перерасход воды увеличивается в 10 раз, составляя при этом 5720 м3/т

Однофакторный дисперсионный ан&лиз влияния качества планировки на урожайность риса подтвердил наличие тесной связи между слоем воды на рисовом чеке и его урожайностью: НСР05=20.4 %, или НСРО5=0.88 т/га,Рнабл=284,4,Ркр=2,77.

В.ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты расчетов математических моделей зависимости урожайности риса от мелиоративных факто-

ров, а также расчет экономической эффективности оптимальных параметров микро- и макрорельефа рисового поля.- • ■

Основными факторами, определяющими урожайность сельскохозяйственных культур на рисовых системах, являются мелиоративные. К числу главных из них относятся: минерализация и качество оросительных вод, дренированность территории, глубина залегания грунтовых вод и другие. Для рисовых оросительных систем вышеприведенный перечень мелиоративных факторов можно дополнить террасностью рисовых чеков и качеством их планировки.

Зависимость урожайности риса от террасности чеков апроксими-руется уравнением вида:

У = 0,0062*Н - 0,0006Э*Н2+ 6,61 (I)

где: У-урожайность риса,т/га; Н-террасность рисовых чеков, см.

Зависимость урожайности риса от величины оросительной нормы •описывается уравнением вида: • -■■■- -

У = 3,11* 0р - 0,0768*0^ -25,283 (2)

где: У-урожайность риса,т/га; 0р- оросительная норма,тыс.м3/га. Кривые вышеприведенных зависимостей представлены на рис 2.

Общая модель урожайности риса от влияния двух факторов (террасности и оросительной нормы имеет вид:

У = ехр(-1,501)*(3,И* 0„ - 0,0768*05; -25,283)'*

?р 1,2? *(0,0062*Н - 0,00069*Н + 6,61) (3)

, Зависимость урожайности, риса от величины фильтрации описывается уравнением вида:'.

У = -18,75 *

Ф-96

180

2

- 0,534 *

Ф-96

180

+■ 7.51 (4)

где: У-урожайность риса,т/га; Ф - фильтрация из рисовых чеков м3/сут.га.

У, т/га

о

о 6,0

а

гя

а

и

О 5,0

о, >»

4,0

18 19 20 21 22 23 24 25 26 0 ,тыс.и3/га Оросительная норма ^

-80 -60 -¿0 -20 0 20 40 60 80 Н, си Террасность

Рис.2 Зависииость урожайности риса.от оросительной норин (I) и террасности (2).

У, т/га 7,0-

и б,р.

о

а

«5,0 м

о.

>>

4,0

3.0:

-V \ 0 1 V г 4 1 ■ \ Г

г ч \ \

\ N 0 \ V

1 N № 0

506590120150 Ф, ц3/сут.га Фильтрация

1 ' ' ' 1 ||Г

2,7 С, г/л '

'•• I 1

1,3 2,0

Минерализация Рис.3 Зависимость урожайности риса от величины фияирацяи (I) и минерализации воды (2) рисового чека. '.

Урожайность, риса в зависимости от минерализации воды в слое рисового чека описывается уравнением вида:

У = ехр * (2,694-0,557 * С) (5)

где: У-урожайность риса,т/га;С-минерализация вода в слое затопления, г/л.Кривые вышеприведенных зависимостей представлены на рис 3.

Общая модель-Урожайности риса в зависимости от величины фильтрации и минерализации воды в слое затопления имеет вид:

2 "

У=ехр*{-18,75*

Ф-95

180

-0,534*

Ф-96

0,836 -0,166 +7.51У. * С (6)

180

Анализ полученных моделей (1,2,3,4,5,6) показал, что на урожайность риса существенное влияние. оказывают такие факторы как террасность рисовых чеков, оросительная норма, фильтрация и минерализация вода в слое затопления. Надежность полученных зависимостей подтверждается высокими значениями корреляционной связи О,72...О,95).Полученные зависимости позволят прогнозировать урожайность риса. . - •. ■

Расчет экономической эффективности рисового поля, выраженный через недобор урожайности риса при прочих равных затратах (на эксплуатацию, аммортизащш и т.д.), показал, что на чеках с террасностью более ±35см ущерб от недобора урожаев риса и перерасхода оросительной воды составляет 346...510 $/га при реализационной стоимости риса 182 $/г и тарифе на оросительную воду 0.3 S/тыс.м3. Снижение экономической эффективности рисового поля с повышением террасности составляет 90...98 % от общего ущерба.Ущерб от перерасхода оросительной воды составляет 0.3...1.9 $/га.Но здесь важен социальный фактор, выражающийся в экологическом улучшении' рисосеющих зон Приаралья. Так, на Кзылкумском массиве площадь ■ орошаемых земель, засеваемая рисом, составляет 20.21тыс.га, из них площадь

рисовых чеков с повышенной террасностью более ±35 см при средней вероятности Р=60% составит 12.126 тыс.га.В среднем перерасход оросительной воды на чеках с повышенной террасностью составляет 2.0 тыс.м3/га, общий перерасход оросительной воды по массиву равен 40.42 млн.м3. Ущерб- от перерасхода оросительной вода в целом по Кзылкумскому массиву составляет 8 ООО $ в год.

Анализ экономической эффективности возделывания риса при различных показателях микрорельефа рисового .чека показал, что при отклонении отметок поверхности чека от ±3 до ±5 см ущерб от недобора'урожаев риса составляет 200 $/га, каждый дополнительный сантиметр.некачественной планировки поверхности рисового чека дает ущерб 100 $/га. При отклонении отметок до ±10 см величина ущерба возрастает в 4.3 раза и составляет 855 $/га, при отклонений до ±15 см - 1000 $/га

вывода и предложения

1. Эффективность использования водных ресурсов на рисовых оросительных системах бассейна Сырдарьи в значительной степени зависит от параметров рельефа рисового поля. Снижение террасности и качественная выровненность поверхности чеков повышают равномерность фильтрационных процессов,улучшая мелиоративный режим почвогрунтов и грунтовых вод, позволяют с наибольшей эффективностью применять агротехнические мероприятия,обуславливающие увеличение урожайности риса и снижение затрат поливной воды.,

2. Рисовые оросительные системы бассейна Сырдарьи построены с террасностью смежных чеков до 90 см. На Кзылкумском массиве чеки с террасностью до 35см составляют 45%, от 35 до 80см-40% и выше 80см-15%. На высоких чеках с положительной террасностью до 80см интенсивность фильтрации достигает 140.. .200м3/(сут.га),на низких

чеках она снижается до 20...40м3/(сут.га). Как при положительной,

/

так и отрицательной чрезмерной террасности ухудшаются мелиоративный и пищевой режимы почвы, в первом случае за счет, значительного вымывания питательных элементов фильтрационными токами, во втором-вследствие яедостаточной ее аэрации,что в обоих случаях предопределяет недобор урожая. Оптимальная интенсивность фильтрации находится в пределах 60...90 м3/(сут.га),которая создается на_чеках с террасностью не более 35см и обеспечивает урожайность риса в пределах 4,8...7,3 т/га. • ,..•■••

3. Водно-балансовыми исследованиями установлено влияние макрорельефа рисового поля на величину- оросительной нормы, • которая' на высоких чеках с террасностью до 80см составляет 23.0 тыс.м3/га и более, на низких -21,6 тыс.м3/га. Это обусловлено различной вели-

• чиной фильтрации, которая в свою очередь оказывает влияние на .изменение минерализации вода в слое затопления и грунтовых вод.г. На высоких чеках минерализация вода в слое затопления колеблется в пределах 1.2...1.5г/л, грунтовых вод-1.5...2.5г/л,на низких- соответственно 2,8...3,5г/л и 3,6...8,2г/л при минерализации вода в. источнике орошения-1.1г/л.■

4. Высотное расположение чеков на карте и величина вертикальной фильтрации определяют солевой режим почвогрунтов.На высоких чеках с положительной террасностью и расходом •вода на фильтрацию 100,..180м3/(сут.га),он складывается по- типу рассоления, вынос солей за вегетацию из слоя почвогрунтов 1,6м составляет 10...II т/га; на низких чеках с отрицательной террасностью и расходом вода на фильтрацию менее 40м3/(сут.га)-по типу вторичного засоления с накоплением солей за вегетацию-5...18т/га.

5. Отклонения от средней плоскости до ±5см,допущенные при строи-

тельной планировке, в процессе эксплуатации системы значительно увеличились вследствие вспучивания и осадок грунта,обработки почвы отвальными орудиями.В результате, несмотря на предпосевное выравнивание 6,8% площади чека имеют отклонения до ±3см, 35%-до ±5см, 51,4%-до ±10см и 6,8%-более ±10см,что не позволяет создать равномерный слой вода по площади чека и ведет к перерасходу оросительной воды от 200 до 1000м3/га. .-- - '

6. Дисперсионный анализ подтвердил наличие тесной связи между слоем воды-в чеке и урожайностью риса, максимальная величина которой- (6,От/га) имеет место на чеках, где планировка выполнена с отклонениями не более ±3см.

7. По материалам исследований составлены уравнения и модели, описывающие зависимость урожайности риса от террасности, оросительной нормы, минерализации воды в слое чека, величины фильтрации; выявлены факторы, оказывающие преобладающее влияние- на формирование урожая.

8. Экономическая оценка влияния параметров рельефа рисового поля на продуктивность рисовых систем показывает, что при террасности чеков более 35см ущерб от недобора урожая риса ■ составляет 346...51OS/га,при отклонении отметок более ±Зсм-200$/га и более.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Pay А.Г. Мухамеджанов Х.В. Влияние планировки и террасности рисовых чеков на продуктивность рисЬвых систем // Ресурсосберегающие технологии мелиорации орошаемых земель Казахстана: Сб.науч.тр. /КазНШВХ. -Джамбул, 1990. -С. 30.. 41. ''

2. Pay А.Г. Мухамедканов Х.В. Влияние качества поливной воды на нормы водопотребности и мелиоративный режим почв рисовых систем ; бассейна Сырдарьи //Повышение эффективности использования водных

ресурсов в сельскохозяйственном производстве Казахстана:Сб.науч.тр /КазНИИВХ.-Алма-Ата, 1991. изд. КазАСХН.-С. 77... 91.

3. Мухамедаанов Х.В. Влияние мелиоративных факторов на продуктивность рисовых полей бассейна Сырдарьи // Тезисы международной конференции-молодых ученых-рисоводов, посвященной 5-летию Краснодарского сельскохозяйственного биотехнологического центра: .Тез., докл .научн. техн .конф. -Краснодар, 1992. -С, 38.

4. Мухамедаанов Х.В. Водоотведение с рисовых оросительных систем Юга Казахстана // Рис России.-1993л.I, Ш.С.32.

5 Мухамедаанов Х.В. Повышение урожайности риса при оптимизации мелиоративных факторов // Проблемы мелиорации и водного хозяйства Казахстана: Сб.научн.тр./КазНИИВХ.-Алма-Ата, 1993.изд.КазАСХН. -С 60...65.

6. Мухамедаанов Х.В. Формирование дренажно-сбросного стока с рисовой системы Кзылкумского массива орошения // Совершенствование оросительных систем и методов мелиорации земель в Казахстане: Сб. науч. тр. /КазНИИВХ. -Алма-Ата ,1994 .изд. КазАСХН.

КЫСШ1А МАЗМУБЫ Диссертациялын жумыс тар:спеден, 4 тараудан, корытындылардан жэне усыныстардан турады. Пайдаланган эдебиетпн саны 153-ке жете-да. Кумыс 136 машина жазба бетте берглген, 32 кестеа, 18 суреп бар. - >

Бул енбекте ей с жер1 бедершц (рельефная) курил вшвдлп мен оны сугару мэлшерше жэне де топырактагы туз курамыньщ езгеру тэрибгне, жер асты жэне жер уси суларындагы туздардыц курамына типзеиц эсрг зерттелген.

Зерттеу жумыстары 1990...1993 жылдар аралыгында Кызылкум курил суару жуйесгне жататын Ohtyctik Казахстан обылысы Шардара ауданы "Октябри н 50 кылдогы" атындагы совхоздыц суармалы жер1не орналас-кан келем1 зз гектар тэж1рибе-енд1р1с участшнде журпз1лген.

Кызылкум-суару жуйес1ндеи курии алкабынын макро- жэне микро-бедерлерг параметрлер1 гылыми турде непзделген.

Курш чектершщ сатылыгы мен оны тепстеу сапасыныц судын жайылу теревдт п не, сугару мэлшер! не (нормасына) жане судын сщу жылдамдыгына (фильтрациясына) типзеин эср1 аныкталган. Kypim чектер1нзн сатылыгыныц жэне тепстеу сапасыныц тшмд1 шектерх непзделген. Бул шепнм ■ гектарына 2000...3000 текшеметр суды уневдеуге, колданатын гербицидтердг ц мелшерг'н кыскартуга жэне Арал аймагындагы суармалы жерлердш мелиоративик жагдайын каксартуга мумк1 нд1 к беред'г. Зерттеу нэтижеынде курш чектершщ сатылыгы картанын орта белп ci нен 35 см-ден югары болмау керек екеш, ал тепстеу сапасы з см-ден аспаганы дурыс екеш аныкталда. Егер Kypim чектер1шн сатылыгы жогаргы айтылган шектерден жогары болса, онын экономиялык зияны гектарына 34В жэне одан да . кеб1рек доллар; ал курш алкабы сапасыз тепстелсе, келетш зиян гектарына 200 жэне одан. да кеб! рек; .доллар болуы mymkih.

-2.6-

SUMMARY

The thesis consists oi introduction, four chapters, conclusions and recommendations.The list oi relerence sources includes 153 items.The thesis comprises 136 pages of the type-written text, 32 tables and 18 pictures.

The present paper provides some results oi researches aimed to study. the: influence of .the rice field relief on its production capacity and on the rice irrigation rates, and also the salt regime of soils and hydrochemical regime of surface and ground waters.

.The researches have been carried out in 1990-1993 on the pilet production plot of 33 hectares,situated on irrigation lands oi the state larm, and making part of the Kzylkum rice irrigation systems in Shardara district,. South-Kazakhstan region.

The said researches provided theoretical foundations of some macro- and mlcrorelier parameters for rice fields in the... conditions of Kzylkum irrigation^ systems.There have been determined some dependencies expressing the influence of the rice chek terrace levelling and of its quality on the flooding, irrigation and filtration rates. There have been also established the optimum limits for the rice chek terrace levelling and its quality and it makes possible to save up to 2.000-3.000 cu m of irrigation water per hectare, to reduce the application of herbicides and to imprpve the land reclamation regime in the Aral region irrigated areas. ; .

It has been determined that the terrace levelling in rice checs should not exceed 35 cm from the average elevation mark,and the levelling quality should be in ±3 cm limits.

The economic losses due to the increased rate of terrace levelling make up to 346 or more $ US per ha and up to 200 or more $ US per ha in case of poor quality of the rise chek levelling.