Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние техники и технологии полива на свойства луговых почв и урожайность хлопчатника в условиях Чирчик-Ангренской долины

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Мелькумова, Жаклин Павловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ, ИХ ВОДНЫЙ РЕЖИМ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР. 1.1 Влияние орошения на изменение вводно-физических и агрохимических свойств почв.

1.2 Изменение вводно-солевого режима почв под влиянием орошения.

1.3 Техника и технология бороздкового полива.

1.4 Влияние культурных растений на почвы и их продуктивность при орошении.

ГЛАВА II ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Краткая характеристика природных условий Чирчик-Ангрен-ской долины.

2.2 Методика исследований.

2.3 Почвенно-мелиоративные условия опытного участка.

2.4 Агротехника хлопчатника.-.

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ БОРОЗДКОВОГО ПОЛИВА НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ И ЕЕ ПЛОДОРОДИЕ.

3.1 Гранулометрический и микроагрегатный состав.

3.2 Структурный состав и водопрочность почвенных-агрегатов. 3.3 Плотность и порозность почвык.

3.4 Водные свойства почв.г.:.

3.5 Влияние техники и технологии полива на изменение агрохимических свойств почв.

ГЛАВА IV. ИЗМЕНЕНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БОРОЗД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИВА. •

4.1 Режимы орошения хлопчатника.

4.2 Динамика влажности почвы.:.".:.

4.3 Влияние техники и технологии полива на время добегани^, скорость добегания и продолжительность полива^.

4.4 Результаты изучения гидравлических элементов поливной струи и скорости добегания лба струи по длине борозд

4.5 Поливные нормы и их распределение по длине борозд.,.

ГЛАВА V. ВЛИЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИВА НА РОСТ, РАЗВИТИЕ, УРОЖАЙНОСТЬ ХЛОПЧАТНИКА И КАЧЕСТВО ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА.

5.1 Рост и развитие хлопчатника.

5.2 Влияние техники и технологии полива на урожайность хлопчатника.

5.3 Технологические свойства хлопкового волокна.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние техники и технологии полива на свойства луговых почв и урожайность хлопчатника в условиях Чирчик-Ангренской долины"

В условиях Средней Азии поверхностные самотечные поливы по бороздам являются основным способом орошения сельскохозяйственных культур. Другие способы полива (дождевание, капельное, внутрипочвенное) изучаются в аридной зоне многими научно-исследовательскими организациями на небольших экспериментальных участках.

В настоящее время в Узбекистане общее водопотребление составляет 65 млрд. м , при этом объем воды потребляемый сельским хозяйством составляет 55 млрд.м . собственный сток должен обеспечить орошение 4,8 млн.га земель, однако фактически водные ресурсы исчерпаны при орошении -4,2млн. га. Это происходит потому, что огромное количество оросительной воды, подаваемой на поле, расходуется на глубокое просачивание, испарение и поверхностный сброс, вследствие несовершенства техники и технологии полива. При среднем КПД оросительных систем, равным 0,60, потери составят 26 млрд.м3.

В условиях дефицита водных ресурсов, развитие орошаемого земледелия связано теперь не столько с освоением новых земель, сколько с необходимостью эффективного использования староорошаемых земель.

Исследования, направленные на разработку совершенной техники и технологии бороздкового полива, обеспечивающих получение высокой урожайности хлопчатника при эффективном использовании оросительной воды, являются важной задачей для решения экономических и социальных проблем Средней Азии.

Предлагаемые в диссертации техника и технология бороздкового полива позволяют значительно повысить эффективность использования земельно-водных ресурсов

Актуальность темы. Одним из направлений дальнейшего развития орошаемого земледелия в бассейнах рек Аральского моря является повышение эффективности использования дефицитной оросительной воды путем разработки и внедрения водосберегающих технологий полива культур хлопкового севооборота, отвечающих природоохранным требованиям, способствующих улучшению свойств почв, повышению их плодородия и получению высокого урожая хлопка-сырца.

Большие резервы экономного использования оросительной воды заложены в применении научно -обоснованной технологии полива с учетом планового водопользования на основе оптимального режима орошения и рациональных элементов техники полива. В ряде орошаемых районов начато осуществление комплексных водоохранных программ, включая мероприятия по реконструкции оросительных систем и совершенствованию планирования режимов орошения путем повышения коэффициента полезного использования оросительной воды. Необходимо отметить, что в использовании оросительной воды имеются крупные недостатки, которые заключаются в ненормированном распределении ее и отсутствии строгой дифференциации, что в первую очередь связано с недостатками в организации и проведении поливов. Отсутствие необходимых научно - обоснованных рекомендаций по проектированию элементов техники и технологии полива, применительно к местным условиям, является препятствием в улучшении технологии поверхностного способа полива. Кроме этого, элементы техники полива определяют выбор схемы оросительной сети, расчет поливных отверстий в гибких и закрытых трубопроводах. Нередки случаи, когда на орошаемых землях из за ненормированной водоподачи и техники распределения воды по полю происходит пополнение грунтовых вод, их подъем выше критической глубины и одновременно с этим накопление солей в корнеобитаемом слое почвы, вредно действующих на формирование урожая хлопчатника.

В условиях Средней Азии, поверхностные самотечные поливы по бороздам являются основным способом орошения сельскохозяйственных культур. Другие способы полива (дождевание, капельное, внутрипочвен -ное) изучаются в аридной зоне многими научно-исследовательскими организациями на небольших экспериментальных участках. Наиболее распространенным из поверхностных способов полива является бороздковый полив. Этому древнейшему способу полива присуще много нерешенных вопросов, таких как сокращение сбросов, достижение более равномерного увлажнения по длине борозды при высоком КПД полива, а также повышение производительности труда. Научно - обоснованное проведение бороздкового полива с осуществлением всех необходимых технических правил по своей эффективности не уступает ни одному из существующих способов орошения и в целом ряде показателей даже превосходит их.

Однако при проведении поливов происходит ухудшение агрофизических свойств почв, переуплотнение, миграция мелкодисперсных частиц почвы в внизлежащие горизонты и их кольматация. Необоснованно принятая технология орошения приводит к поднятию уровня грунтовых вод к поверхности, резкому ухудшению водно-солевого режима почв и, как следствие, к их вторичному засолению и развитию процессов слитизации почв. В связи с этим разработка новых технологий бороздкового полива, обеспечивающих повышение урожайности сельскохозяйственных культур, сохранение структуры почвы, и высокого почвенного плодородия, является одной из важнейших задач орошаемого земледелия. Для ослабления процессов, вызывающих неблагоприятные последствия поливов и повышения использования оросительной воды, могут быть применены поливы через борозду, с чередованием поливных борозд, наиболее рациональные элементы техники полива, отвечающие природным условиям, а так же другие способы поверхностного распределения воды. Изучение более совершенных технологий бороздкового полива с учетом особенностей элементов техники полива, позволит выявить оптимальную водосберегающую технологию, обеспечивающую улучшение свойств и плодородия почв и добиться высокой урожайности хлопчатника.

Согласно программы Республики Узбекистан об углублении экономических реформ в сельском хозяйстве предусматривается повысить продуктивность хлопковых плантаций, прежде всего, благодаря, внедрению научно - обоснованных технологий обработки и орошения хлопчатника.

Интенсификация сельского хозяйства требует поиска новых решений по рациональному и эффективному использованию почвенных ресурсов и оросительной воды для конкретных природно-хозяйственных условий.

Разнообразие природно-климатических условий требует дифференцированного подхода при выборе элементов техники и технологии полива конкретного орошаемого массива.

Одним из путей решения проблемы экономного и эффективного использования земельно-водных ресурсов Чирчик-Ангренской долины является совершенствование техники и технологии полива.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлась разработка совершенной техники и технологии бороздкового полива, обеспечивающей улучшение свойств и плодородия луговых почв, их водно-солевого режима и получение высокой урожайности хлопчатника при экономном и рациональном использовании оросительной воды на малоуклонных землях Чирчик-Ангренской долины.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: выявить влияние различной техники и технологии полива на водно-физические и химические свойства луговых почв определить изменения в режиме грунтовых вод и водно-солевом режиме почвы в зависимости от техники и технологии полива выявить влияние техники и технологии полива на равномерность увлажнения почвы определить гидравлические элементы и коэффициент равномерности полива техники полива при изменении техники и технологии бороздкового полива изучить рост, развитие и урожайность хлопчатника, а также качество хлопкового волокна в зависимости от техники и технологии полива обосновать экономическую эффективность изучаемой техники и технологии бороздкового полива.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные полевые исследования по изучению влияния различных технологий и техники полива на изменение свойств почвы, режима грунтовых вод, гидравлические элементы, водно-солевой режим почв, рост, развитие, урожайность хлопчатника и свойства волокна в условиях луговых почв Чирчик-Ангренской долины. Это позволило выявить направление почвенно-мелиоративных процессов, происходящих при разной технике и технологии полива.

Получены обоснованные элементы техники полива и параметры водо-сберегающей технологии бороздкового полива хлопчатника. Выявлена высокая эффективность применения полива переменной струей (1,0/0,5 л/с) при длине поливных борозд 200м и полива хлопчатника через борозду до цветения с последующим поливом в каждую борозду.

Определены оптимальные элементы техники бороздкового полива, которые позволяют повысить урожайность хлопчатника, коэффициент полезного действия техники полива, коэффициент равномерности полива,' коэффициент земельного использования.

Установлены особенности динамики уровня грунтовых вод и водно-солевого режима почв и их закономерности в зависимости от техники и технологии полива. Изучено формирование водного и солевого балансов почвы. Выявлены возможности регулирования водно-солевого режима почв и получение высоких и устойчивых урожаев хлопка-сырца при экономном использовании оросительной воды путем применения рациональной техники и технологии полива. Показано, что урожай хлопчатника лимитируется техникой и технологией полива.

Практическая ценность работы. Для луговых почв Чирчик-Ангренской долины даны рекомендации по применению оптимальной техники и технологии полива хлопчатника. Разработанная водосберегающая дифференцированная техника и технология полива на малоуклонных землях Чирчик - Ангренской долины позволяет сократить оросительную норму на 630 м3/га и повысить урожайность хлопчатника на 3,0 - 6,0 ц/га. При этом годовой экономический эффект составит 105000 сум/га. Рекомендуется полив прово-дить через борозду до цветения, а затем в каждую борозду расчетными нормами по дефициту влаги в активном слое почвы. Поливную струю следует принимать переменную (1,0 л/с в период добегания и 0,5 л/с в доувлажнение) и борозду длиной 200 метров.

Внедрение. Основные результаты исследований диссертационной Работы использованы в хлопковых хозяйствах Ташкентской области. В частности, результаты работы были внедрены в учебно-опытном хозяйстве ТИИИМСХ Среднечирчикского района Ташкентской области Республики Узбекистан. Годовой экономический эффект от внедрения составил 105000 сум/га в ценах 2000 года (имеется акт внедрения).

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-производственных конференциях профессорско-преподавательского состава ТИИИМСХ в 1994-2001 гг., на международной научно-производственной Конференции (ТИИИМСХ, 2001г.), на специализированном научном семинаре по сельскохозяйственной гидротехнической мелиорации и эксплуатации гидромелиоративных систем ГМФ ТИИИМСХ, на научных семинарах НПО САНИИРИ и ИБП АН Республики Узбекистан.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь научных работ, в их числе 3 журнальных и 2 брошюры.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Она содержит 150 страниц компьютерного текста, 5 рисунков, 33 таблицы. Список использованной литературы включает 110 наименований, из них 10 зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Мелькумова, Жаклин Павловна

выводы

1. В условиях Чирчик-Ангренской долины на незасоленных луговых тяжелосуглинистых почвах, с глубиной залегания пресных и слабоминерализованных грунтовых вод 1,2 - 1,8м, изменение техники и технологии бороздкового полива не оказывает существенного влияния на солевой режим почвы, на процессы вторичного засоления и на факторы почвенного плодородия.

2. Проведение поливов переменной струей через борозду с длиной борозды 200 м улучшает структурный состав почвы и водопрочность агрегатов, по сравнению с поливом постоянным расходом в каждую борозду и длине борозд 300 — 400 м. В слое почвы 0 — 60 см при длине борозды 200м. и поливе переменной струей через междурядье, количество агрономически ценных агрегатов составило 67,5%, водостойких микроагрегатов - 77,5% при коэффициенте структурности 2,08 и, соответственно, 57,9%; 60,3% и 1,38 -при длине борозды 300 - 400м и поливе в каждое междурядье постоянной струей.

3. Полив по бороздам длиной 200 м через междурядье переменной струей, по сравнению с поливом постоянной струей в каждую борозду длиной 400м, снижает плотность сложения на 0,04 - 0,05 г/см3, и увеличивает общую порозность на 1,0 - 1,8% от объема, наименьшую влагоемкость — на 1,8% от массы, запас продуктивной влаги в слое 0 - 60 см - на 10,8мм, а впитывающая способность почв повышается на 25 - 40%.

4. Поливы через борозду способствовали меньшему выносу химических веществ из пахотного слоя почвы в нижележащие горизонты, по сравнению с поливом в каждую борозду. В слое почвы 0-3 0см содержание гумуса возрастает на 5,9 - 7,2%, гидролизуемого азота - на 6,3 - 8,8%, подвижного фосфора - на 11,2 - 35,6%, обменного калия - на 6,3 - 26,7%, обменных катионов - на 6,4 -15,1%.

5. Наиболее благоприятный водный режим почвы создается при поливах в каждое междурядье переменным расходом воды (1,0/0,5 л/с и 0,6/0,3 л/с) при длине борозд 200 м. Близкие результаты дает полив переменным расходом через борозду, но при этом глубина увлажнения в неполивных бороздах уменьшалась до 20 см. Менее благоприятный водный режим почвы сохранялся при поливах постоянным расходом по удлиненным бороздам (400 м). При поливе хлопчатника через борозду поливная норма сокращается на 25% и при этом происходит экономия оросительной воды, в среднем на 24,5%, по сравнению с поливом в каждую борозду.

6. При неглубоком залегании грунтовых вод значительную долю в водном балансе занимают грунтовые воды. При поливе через борозду переменной струей и длине борозды 200 м расход грунтовых вод составил 41,9 - 42,2%, а при поливе постоянной струей и длинах борозд 300 - 400м -33% от суммарного водопотребления.

7. При поливах переменной струей (1,0/0,5 л/с) через борозду длиной 200 м продолжительность полива в среднем составляет 258 - 260 мин, которое остается одинаковым как в период добегания, так и в период доувлажнения. При поливе в каждую борозду время полива возрастает до 378 мин (на 45%), а при длине борозды 400 м и поливе постоянной струей (1,2 л/с) в каждую борозду — до 636 мин, причем, время добегания составляет 80% от общей продолжительности полива.

8. При поливе переменной струей (1,0/0,5 л/с) через борозду длиной 200 м норма добегания составляет в среднем 65%, а норма доувлажнения — 35% от поливной нормы (640 м /га). Проведение полива в каждую борозду обеспечивало более равномерное распределение поливной нормы (850 м3/га) за период добегания (51,8%) и доувлажнения (48,2%). Увеличение длины борозды до 400м и расхода воды подаваемой борозды до 1,2 л/с приводит к неравномерности распределения поливной нормы (855 м3/га): норма добегания составила 80%, норма доувлажнения - 20%.

9. Технология полива через борозду и в каждую борозду переменной струей (1,0/0,5 л/с и 0,6/0,3 л/с) при длине борозды 200 м обеспечивает наиболее высокие коэффициенты равномерности полива (до 0,82 - 0,86). Удовлетворительный коэффициент равномерности полива (0,74) был получен при длине борозды 300м и поливе в каждую борозду переменной струей (0,8/0,4 л/с). Плохое качество полива наблюдалось при поливах по длинным бороздам (300 - 400м) постоянной струей (1,0 - 1,2 л/с), где коэффициент равности полива был меньше 0,7 и составил 0,58 - 0,64.

10. Максимальный урожай хлопка-сырца (в среднем 3,42 - 3,57 т/га) был получен при поливах через борозду переменной струей 1,0/0,5 л/с и длине борозды 200 м. и несущественно отличается от вариантов полива в каждую борозду переменной струей (1,0/05 л/с и 0,6/0,3 л/с) и длинах борозд 200 м. 3,27 - 3,36 т/га. Высокий урожай хлопка-сырца (в среднем 3,19 т/га) был получен при длине борозды 300м и поливе переменной струей 0,8/0,4 л/с. Снижение урожая хлопка - сырца (в среднем 2,72 - 2,86 т/га) наблюдается при длинах борозд 300 — 400 м и поливах постоянной струей (1,0-1,2 л/с) в каждую борозду.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1.На луговых почвах Чирчик-Ангренской долины с близким залеганием пресных грунтовых вод рекомендуется проводить 3 полива по схеме 1-2-0 оросительной нормой 2570 м /га при поливе в каждую борозду и 1940 м3/га при поливе через борозду. Поливную норму при поливе в каждую борозду следует принимать по дефициту влаги расчетного слоя почвы, а при поливе через борозду - на 24,5% меньше.

2.Рекомендуемой технологией полива является полив через борозду или полив через борозду с чередованием поливных борозд при длине борозды 200 м и поливе переменной струей - 1,0 л/с в период добегания и 0,5 л/с в период доувлажнения.

3. При отсутствии при поливах средств механизации для проведения бороздкового полива может быть использована технология полива в каждую борозду с длиной борозды 200 м и переменным расходом 0,6/0,3 л/си 1,0/0,5 л/с, а также при длине борозды 300 м и поливе в каждую борозду с переменной струей 0,8/0,4 л/с.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Мелькумова, Жаклин Павловна, Ташкент

1. Авербух P.M. Некоторые причины неравномерности увлажнения поля. М.,// Хлопководство 1973 год №4. С. 31-34.

2. Авербух P.M. Специфические особенности полива хлопчатника по бороздам и их влияние на расчет элементов техники полива: Автореф. дисс. канд. с/х наук. Фрунзе. 1974. 26с.

3. Аверьянов С.Ф. Вопросы установления величины фильтрационных потерь в системе оросительных каналов. // Гидротехника и мелиорация. 1950. № 9,10.

4. Акжанов A.A. Техника полива по удлиненным бороздам и ее влияние на затраты труда в хлопководстве (в условиях Вахшской долины): Автореф.дис.канд. техн. наук. М., 1962. 26 с.

5. Акопов Е.С. О методике подбора рациональных элементов техники полива при поливе по бороздам (в порядке обсуждения) // Труды АрмНИИГиМ. Ереван, 1957. Т.2. - С.273-282.

6. Акопов Е.С. Фильтрация воды в почву при переменном режиме расходов воды в поливной борозде // Труды АрмНИИГиМ. Ереван, 1958. Т.З. - С.106-130.

7. Акопов Е.С. О допустимом пределе смыва при поливах. Орошение в горных условиях // Научн.труды / ВАСХНИЛ. М., 1981. С. 159-166.

8. Алпатьев А.К. Влагообороты в природе и их преобразования Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 304 с.

9. Алиев И.Г., Бончаковский Н.Ф. Определение оптимальных элементов техники полива по бороздам // Труды ВНИИМиГП. Коломна, 1970. -С.188-212.

10. Алиев И.Г. К вопросу теории расчета полива по бороздам // Бюллетень научно-технической информации / АзНИХИ, 1956. № 1.

11. Аракелов П.Б., Мелькумова Ж.П., Захарова И. А., Методика исследования равномерности впитывания поливной нормы по длине12.