Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации по теме "Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе"
На правах рукописи
ЯСОНИДИ ОЛЕГ ЕВСТРАТЬЕВИЧ
ВОДОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ
Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Новочеркасск 2004
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».
Научный консультант - академик РАСХН, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ Шумаков Борис Борисович
Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Лантелеевич;
Ведущее предприятие - ФГНУ «Российский научно исследовательский
Защита состоится 24 сентября 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г.Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 236.
С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии.
Автореферат разослан «46» аЬшщ 2004 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук, профео
доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Ольгаренко Геннадий Владимирович;
доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Бородычев Виктор Владимирович
институт проблем мелиорации»
Заслуженный мелиоратор РФ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В орошаемом земледелии главным природным ресурсом, обеспечивающим его существование и развитие, является пресная вода. В историческом плане проблема дефицита пресной воды, водосбе-режения, эффективного и рационального использования вод региона (ЭиРИВР) и охрана природы при орошении является перманентным бесконечным процессом. Актуальность этой проблемы постоянно возрастает. В 20 веке произошло многократное увеличение потребления пресной воды в орошаемом земледелии в том числе и на Северном Кавказе. Проблема дефицита пресной воды и её экономии переросла в ранг первостепенных государственных интересов во всех странах, имеющих орошение. ЭиРИВР и охрана природы взаимосвязаны и являются одной из наиболее актуальных проблем современности, от правильного решения которой зависит наличие пресных вод, развитие орошаемого земледелия.
В орошаемом земледелии существует множество направлений, по которым разрабатываются водосберегающие методы, способы и технологии, обеспечивающие ЭиРИВР- Наши комплексные теоретические и экспериментальные исследования по решению этой проблемы проводились в соответствии с государственными, общесоюзными, республиканскими и отраслевыми программами 0.85.01, 0.85.02, 0.52.01, 052.02, ОЦ. 034, ГНТП «Ресурсосберегающие мелиоративные системы» и были посвящены дальнейшему изучению и разработке ресурсосберегающих методов, способов и технологий, обеспечивающих ЭиРИВР в орошаемом земледелии и охрану природы.
Целью исследований является: теоретическое обоснование, методическая и экспериментальная разработка способов, технологий и технических средств для орошения земель Северного Кавказа природными, сточными, сбросными и коллекторно-дренажными водами, обеспечивающих водосбере-жение, ЭиРИВР зерновыми, кормовыми, техническими и плодово-ягодными культурами в открытом грунте и теплицах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
- обобщить опыт и развить теорию ЭиРИВР при орошении земель; теоретически и экспериментально обосновать и выделить типы водного режима почв (ВРП) на орошаемых землях;
- разработать эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания основных сельскохозяйственных (с.-х.) культур в регионе;
- усовершенствовать методику оценки и разработать технологии использования сточных вод (СВ) и животноводческих стоков (ЖС) для орошения основных с.-х. культур;
- изучить эколого-мелиоративное состояние территорий оросительных систем Ростовской области и разработать технологию повторного использования сбросных и
коллекторно-дренажных вод (СиКДВ) длзггюошения с.-х. культур; тур;
- изучить и разработать технику полива и режимы внутрипочвенного орошения (ВПО) с.-х. культур;
- изучить и разработать системы и технологии капельного орошения (КО) с.-х. культур в открытом грунте и теплицах;
- разработать технологии автоматизированных режимов КО садов, ягодников, овощных культур;
- научно обосновать, разработать, создать и исследовать новые способы орошения с.-х. культур;
- осуществить производственную проверку и внедрение результатов исследований, для чего создать нормативно-методическую базу.
Объекты исследований - оросительные системы Северного Кавказа и сельскохозяйственное производство на орошаемых землях.
Предмет исследований - водосберегающие технологии орошения с.-х. культур.
Методологическую основу работы составляют полевой опыт и системный подход к природным факторам, водосберегающим способам и технологиям, оказывающим влияние на ЭиРИВР при орошении с.-х. культур с комплексным анализом результатов экспериментов методами вариационной статистики с применением ЭВМ.
Достоверность результатов исследований подтверждается высокой точностью экспериментов при доверительной вероятности равной 0.95, большим объемом опытных данных, их широкой апробацией и внедрением в производство.
Научную новизну работы составляют:
- новые положения теории ЭиРИВР при орошении земель и её технологическая схема;
- классификация типов водного режима почв при орошении и соответствующие им уравнения водного баланса;
- методика определения биологической продуктивности культур, далеких по происхождению и оценка их значимости для орошаемых севооборотов; технологии поверхностного орошения и дождевания с.-х. культур на фоне применения удобрений для районированных и лучших сортов, сроков, способов и норм высева; формула расчета суммарного водопотребления поля и схема реконструкции рисовых оросительных систем с применением противофильтраци-онных экранов, трубчатой оросительной сети, оборудованной гасителями энергии потока воды нашей конструкции;
- методика оценки и перспективная карта использования СВ для орошения; оросительно-очистная система (ООС); способ подготовки СВ для с.-х. использования и технологии орошения кукурузы, сои и люцерны СВ и ЖС;
- оценка и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология орошения риса СиКДВ; конструкции водосбросов и гасителей водного потока на сооружениях оросительной сети;
- методика расчета предотвращенного ущерба окружающей среде при сельскохозяйственном использовании СВ, ЖС, СиКДВ;
- методики расчета, гидравлические параметры, техника и режимы локального ВПО, обеспечивающие более ЭиРИВР в сравнении с поверхностным орошением и дождеванием; новые конструкции ВПО и почвенный испаритель для изучения ВПО;
- новые конструкции элементов и систем КО, методики расчета, программное обеспечение для ЭВМ, гидравлические параметры, техника полива (ТП) и режимы КО 10 с.-х. культур в открытом грунте и теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;
- новые технические средства, принципы и методика автоматизированного управления (АУ) режимом ВПО и КО, базирующиеся на показаниях датчиков; технологические параметры автоматизированных режимов КО орехового сада, виноградника, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;
- новые системы орошения; методологические основы и технологические параметры способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО), его эффективность при возделывании винограда и малины.
В целом по диссертационной работе новизна полученных результатов исследований подтверждается 33 авторскими свидетельствами на изобретения.
На защиту выносятся:
- положения теории ЭиРИВР при орошении и её технологическая схема;
- классификация типов ВРП на орошаемых землях и соответствующие им уравнения водного баланса (УВБ);
- методика оценки биологической продуктивности далеких по происхождению культур, их значимость для орошаемых севооборотов; эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания на фоне применения удобрений для районированных сортов, оптимальных сроков, способов посева, густоты стояния;
- методика предварительной оценки и карта сельскохозяйственного использования СВ Ростовской области; технологии орошения кормовых культур СВ и ЖС; технология очистки и орошения СВ на ООС;
- обоснование и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология орошения риса при периодических поливах СиКДВ; методика расчета предотвращенного ущерба природе при повторном использовании СВ, ЖС, СиКДВ для орошения;
- методика расчета ВПО, гидравлические параметры, техника полива и режимы локального ВПО; новые конструкции ВПО и почвенного испарителя для изучения ВПО;
- новые конструкции и методики расчета КО; гидравлические параметры, ТП и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, томатов, перца и баклажанов в открытом грунте и роз, огурцов и томатов в теплицах;
- конструкции датчиков и дозаторов, принцип и методика автоматического управления режимом ВПО и КО; автоматизированные режимы КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах;
- методические основы, конструктивные и технологические параметры способа ПВПО при возделывании виноградников и малины.
Практическая ценность работы: Для земледелия разработаны и внедрены технологии орошения зерновых, кормовых, овощных и декоративных культур при поверхностном, внутрипочвенном, капельном орошении и дождевании в открытом грунте и теплицах с использованием природных вод, СВ, ЖС, СиКДВ на фоне удобрений, обеспечивающие ЭиРИВР. Сельскохозяйственному производству на мелиорированных землях предложены средства автоматизации водораспределения и автоматизированные режимы КО, позволяющие повысить производительность труда при поливе и достигнуть водосбере-жения.
Для проектных, строительных и эксплуатационных мелиоративных и сельскохозяйственных организаций разработаны и внедрены восемь нормативно-технических изданий, три методических руководства и четыре наименования рекомендаций.
Реализация работы. Разработки автора использованы при составлении 15 нормативно-технических и методических изданий, которые согласованы, утверждены и рекомендованы к внедрению областными, республиканскими и союзными научно-техническими советами Минводхоза, Госагропрома, Минздрава СССР, РСФСР, Украины и Отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований в проекты, технико-экономические обоснования, схемы и нормативно-технические документы составляет 3,109 млрд. руб., от предотвращения антропогенного ущерба природе при сбросе СВ, СиКДВ в водоприемники - 1,177 млрд. руб. в ценах 2002 г. Суммарный фактический экономический эффект от внедрения в сельскохозяйственное производство Северного Кавказа шести изобретений (учтенный ЦСУ СССР) составляет 9,391 млн. руб. и 15 научных разработок автора- 10.783 млн. руб. в ценах 2002 г.
Апробация работы. Основные теоретические и методические положения диссертационной работы и результаты экспериментов доложены (всего 65 докладов и сообщений) и одобрены на 46 международных, союзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях (НТК), координационных и рабочих совещаниях, семинарах, ярмарках, заседаниях технических советов и Отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ (РАСХН), проходивших в период с 1970 по 2003 г. в городах Новочеркасске, Киеве, Херсоне, Москве, Кишиневе, Симферополе, Волгограде, Калинине, Ростове-на-Дону, Персиановке, Пскове, Астрахани.
Личный вклад автора. Все теоретические исследования и методические разработки в диссертационной работе, планирование экспериментов, постановка целей, задач, выбор объектов и предметов исследований, разработка методик проведения опытов выполнены лично автором. Под руководством автора и при его непосредственном участии проводились: проектирование, строительство опытных участков, закладка, проведение опытов, обработка и анализ данных, написание отчетов, апробация и реализация результатов исследований.
Исследования выполнены в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА, НИМИ) и ЮжНИИГиМ. В опытах по сельскохозяйственному использованию СВ принимали участие: РГМИ, РНИИМП, РИСИ, ВНПО «Прогресс», а по капельному орошению виноградников - ВНИИВиВ.
В исследованиях принимали участие научные сотрудники и аспиранты вышеперечисленных институтов и их подразделений: Богданов Э.Н., Борще-ва B.C., Бурдун А.А., Галиняк В.Ф., Гостищев В.Д., Гостищев Д.П., Гребенников А.Г., Демидова Л.Л., Журавель Н.Т., Калинин В.Д., Карпенко О.Н., Кириченко А.В., Корпан B.C., Кузнецов В.А., Кузнецов В.М., Кукушин B.C., Куче-рова Н.А., Ламердонов З.Г., Лебедев В.И., Матюшкин Н.М., Мякотин Г.Н., Новодержкина Ю.Г., Сенчуков Г.А., Торбовский В.А., Харламова И.А., Харламов Н.Н., Шумакова К.П., Щиренко СБ. и другие.
Общая доля участия автора в НИР, результаты которых выносятся на защиту, составляет около 80 %.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации автором опубликовано всего 197 научных работ объёмом 191 п.л. (доля автора 103 п.л.). В рекомендованных ВАК изданиях опубликованы: монография - 1, коллективные монографии - 2, депонированные монографии - 2, статьи в центральных журналах - 23, статьи в материалах международных и всероссийских конференций - 4, материалах заседаний РАСХН (ВАСХНИЛ) - 4, депонированных рукописей - 2, авторских свидетельств - 33. Идеи автора нашли развитие в работах аспирантов, четверо из которых защитили кандидатские диссертации.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 595 страницах: из них 369 страниц основного текста, в котором имеется 126 таблиц и 11 рисунков; состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 689 источников, в том числе 31 - на иностранных языках, 175 страниц приложений, в том числе 78 таблиц и 132 рисунка.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность и дана общая характеристика работы, сформулированы цель, задачи исследований, новизна научных положений, выносимых на защиту.
В первой главе сделан ретроспективный обзор и анализ литературных источников по вопросам ЭиРИВР при орошении с.-х. культур, показаны направления мелиоративной деятельности и водосберегающие технологии, позволяющие, на современном этапе развития науки, решать проблему дефицита пресной воды в аридных зонах.
В развитие водосберегающих технологий, ЭиРИВР при орошении значительный вклад внесли ученые С.Ф. Аверьянов, И.П. Айдаров, A.M. Алпатьев, С.М. Алпатьев, М.Н. Багров, В.Р. Вильяме, П.А. Витте, А.И. Голованов, О.Г. Грамматикати, М.С Григоров, Г.Г. Гущин, Д.М. Кац, Н.А. Качинский, В.А. Ковда, А.Н. Костяков, И.П. Кружилин, Г.К. Льгов, Б.С Маслов, Ц.Е. Мирцхулава, М.Ф. Натальчук, В.П. Остапчик, Н.И. Парфенова, Н.С. Пети-нов, Н.М. Решеткина, Л.М. Рекс, СИ. Харченко, А.И. Шаров, В.А. Шаумян, Б.А. Шумаков, Б.Б. Шумаков и другие. Труды этих ученых способствовали
конструктивному и технологическому совершенствованию оросительных систем, развитию теории ЭиРИВР при орошении с.-х. культур, комплексному подходу к мелиорации земель. А.Н. Костяков, Н.И. Парфенова и Н.М. Решеткина в своих работах показывают влияние орошения на перераспределение водных ресурсов.
Анализ научной, патентной литературы и результатов многолетних экспериментов позволил уточнить отдельные элементы и схемы теории ЭиРИВР при орошении земель применительно к зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения юга европейской части России, куда относится и Северный Кавказ.
Учитывая экологическую, природоохранную направленность, комплексность и адаптивность мелиорации последних десятилетий, с нашей точки зрения, орошение это способ искусственного перераспределения сформировавшегося поверхностного, подземного стока вод и выпадающих осадков с помощью различных мелиоративных технологических приемов, машин, гидротехнических сооружений с целью регулирования водного, воздушного, теплового, пищевого, солевого, микробиологического режимов почв и микроклимата для повышения водообеспеченности и продуктивности ценозов, сохранения и увеличения почвенного плодородия при обязательном соблюдении требований охраны окружающей природной среды.
Общеизвестно, что орошение оказывает влияние на водный режим почв и изменяет составляющие водного баланса территории. Воду для орошения забирают, как правило, из рек, водохранилищ и подземных источников, которые представляют собой различные виды стока, тем самым перераспределяя водные ресурсы на различных иерархических уровнях. Поверхностный сток от снеготаяния и дождевых осадков, возвращенный при орошении на водосбор в виде оросительной воды, в места его первоначального формирования, производит дважды разрушительную эрозиошгую работу, а также способствует засолению и заболачиванию почв.
В регионах с дефицитом естественных осадков, в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения, особенно на землях, подверженных водной эрозии, можно изменить направленность негативных процессов с помощью комплекса научно-обоснованных адаптивных мелиоративных мероприятий на водосборе, которые должны предшествовать организации регулярного орошения (таблица 1). Предлагается с помощью перечисленных на схеме мелиоративных мероприятий, поверхностный сток, образующийся в результате снеготаяния или выпадения дождей, в начальных стадиях и местах его формирования, трансформировать в грунтовый сток и влагозапасы зоны аэрации. При этом уравнение водного баланса речных бассейнов будет иметь вид:
где У - сток реки; - поверхностная составляющая стока реки стремится
к оптимальному минимуму, соответствующему допустимому объёму водной эрозии; - подземная составляющая стока реки стремится к оптималь-
ному максимуму, обеспечивающему равномерно распределенный и достаточ-
Таблица 1 - Схема комплексной адаптивной мелиорации водосбора с целью ЭиРИВР и охраны природы в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения
Мелиоративные мероприятия, обеспечивающие ЭиРИВР на водосборе трансформацию стока Уг-чм*" Р - ЕТ|± V,* влагонаколление
пиве
Лесомелиоративные
Агротехнические
Снежные
Гидротехнические
Травянистые формы
Единое целое, лесотехнических агротехнических, гидротехнических ме-лиораций и травянистых форм.
Транзитные, стокорегул ирую-щие, водозадер-жнвающие, при-балочиые и приовражные, водо-иаправляюшие, ветро регулирующие, комбинированные лесные насаждения.
Поддержание комковатой структуры, мульчирование, контурная, безотвальная, плоскорезная вспашка, глубокое рыхление, шелевание, лун кование, нулевая и поверхностная обработка почвы.
Продуваемые лесные полосы, кулисные посевы, стерня, шиты, гребневанне, ускорение снеготаяния зачернением, расчисткой и рыхлением, замедление снеготаяния уплотнением и теплоизоляцией.
Пруды, лиманы, валы, дамбы, канавы, террасирование и вы-полажива-нне склонов, сопрягающие сооружения,
пвпо.
Контурно-полосовое размещение культур и агрофо-нов, задернение и залуженне почв, посев однолетних и МН(Ъ голетних культур поперёк склона*
ЭиРИВР при различных способах орошения
I. Затопление чеков; поймы, террасы с близким УГВ и водоулором, заболоченные, засоленные почвы, рисовые севообороты, капитальная промывка, природные, СВ, СиКДВ, ¡<0,02.
2. Полосы: склоны, террасы, поймы, слабопроницаемые, незаселенные, с признаками засоления почвы и грунтовые воды, залегающие > 3 м, культуры сплошного способа сева, влагозарядка, \ » 0,002-0,010.
3. Борозды: склоны, террасы, поймы, средне- и слабоводопроницаемые, незаселенные почвы и (рунтовые воды, залегающие более 2-3 м, орошение природными, СВ и СиКДВ пропашных культур, садов и ягодников, ^ = 0,001-0,020.
4. Лиманное орошение: поймы, террасы, склоны, иезасоленные, засоленные почвы, орошение кормовых культур, при дефиците рабочей силы, местный сток, СиКДВ, I < 0,002.
I. Дождевальные машины, агрегаты, стационарное и полустаиио-нариое: легкие иезасоленные почвы при близком н глубоком залегании не минера.! и зо ванных ГВ, для орошения всех культур, на территориях со сложным и выровненным рельефом, I - 0,000-0,050.
2. Импульсное: на всех формах рельефа, I < 0Д00, на всех типах незаселенных почв, при близком и глубоком залегании деминерализованных ГВ, для орошения овошей, плодовых и ягодных культур.___
3. Подкроновое мелкодисперсное, аэрозольное и орошение туманом на всех типах рельефа и почв при близком и глубоком залегании УГВ, самостоятельное или в сочетании с другими способами орошения для полива сало» и других особо ценных культур.
I. ВПО; на всех формах рельефа, ¡< 0,08, на средних и тяжелых незасол ей ных почвах, при залегании УГВ более 3 м. для орошения плодовых культур и ягодников.
2. КВПО: на всех формах рельефа, I < 0,05, тяжелых, иеза-соленньга почвах, при залегании УГВ более 3 м^ для орошения кормовых культур СВ и ЖС
К.О. всех типов: на всех формах рельефа , при любых уклонах , доже на горных склонах и любых почвенных разностях от легких до тяжелых, при близком к глубоком залегании УГВ, для орошения плодовых, ягодных и овощных культур в открытом грунте и теплицах из малодебитных источников на землях любой формы собственности.
Всех типов: конструктивная и технологическая разработка, изучение, производственная проверка.
Поверхностные
Дождевание
Виутрипочв«н- К111КЛ1>вое
Новые
Способы орошения на фоне естественного или искусственного дренирования территории
ный сток реки в течение года, без катастрофических поводков и маловодных меженей; Р - осадки, выпадающие на территории речного бассейна (мелиоративные мероприятия не оказывают влияния на их величину); ET1 - эвапотранс-пирация, с поверхности водосбора, она состоит из транспирации воды растениями - Т, испарения с поверхности почвы -Ей воды - Ем. Мероприятия на водосборе увеличивают эвапотранспирацию и способствуют ЭиРИВР; - изменения суммарных запасов влаги в пределах водосбора. Все мелиоративные мероприятия, направленные на увеличение запасов влаги и повышение водо-обеспеченности ценозов в пределах водосбора, способствуют ЭиРИВР.
При проведении мелиоративных мероприятий на водосборе, показанных на схеме (см. таблицу 1), поверхностный сток, впитываясь в почву, увеличивает запасы почвенной влаги, водообеспеченность и урожайность ценозов, что и является конечной целью эффективного природопользования и орошения. Уменьшается ветровая и водная эрозия, увеличивается питание грунтовых вод, доля их участия в водном балансе речного бассейна возрастает, достигается равномерное во времени питание рек медленно продвигающимся потоком грунтовых вод. При этом, отрицательное воздействие природных и антропогенных факторов на водосборную площадь будет минимальным, так как общая во-дообеспеченость экосистемы речного бассейна не изменится.
На региональном уровне изменение общей водообеспеченности водосбора можно допускать за счет орошения водами межрегионального стока, только тогда, когда все вышеперечисленные мелиоративные мероприятия не обеспечивают требуемого эколого-экономического эффекта, рационального использования вод региона.
Применение тех или иных способов орошения, после предварительно проведенных адаптивно- мелиоративных мероприятий на водосборе, должно быть научно обосновано и подтверждено эколого-экономическими и природоохранными расчетами и прогнозами. Предварительный выбор способа орошения для конкретных почвешю-климатических, топографических, гидрогеологических, гидрологических условий, источников орошения и сельскохозяйственных культур можно сделать по схеме, которая разработана нами в результате обобщения литературных данных и проведения многочисленных полевых опытов на Северном Кавказе (см. таблицу 1). Схема по выбору наиболее приемлемых способов орошения составлена с учетом ЭиРИВР и минимального отрицательного воздействия на окружающую природную среду. Причем, все способы орошения рекомендуется применять на фоне хорошей естественной или искусственной дренированности территорий. Исключение составляет лишь капельное орошение, которое можно применять и не на дренированных территориях.
Проблему ЭиРИВР при орошении в историческом аспекте следует рассматривать, как процесс совершенствования способов орошения и техники полива, главным образом, за счет изменения принципа распределения воды по полю и последовательного деления поливной струи на элементарные струйки.
В историко-хронологической последовательности этот процесс происходил по следующим этапам: поверхностное орошение (лиманное, по чекам, полосам и бороздам); внутрипочвенное (регулирование УГВ, по внутрипочвенным увлажнителям, машинное); дождевание (обычное, импульсное, мелкодисперсное, орошение туманом); капельное орошение (с нерегулирующимися капельницами, регулирующимися, саморегулирующимися и самопромывающимися). В пределах каждого этапа совершенствования способов орошения принцип распределения оросительной воды по полю оставался неизменным, как и их главные достоинства и недостатки, особенно те, которые связаны с ЭиРИВР. Изменялись лишь величина поливной струи и техника полива, что давало возможность достигнуть положительных результатов по проблеме ЭиРИВР при орошении. За прошедшие 6-12 тыс. лет от начала цивилизации в результате совершенствования способов орошения и техники полива, величина поливной струи была последовательно уменьшена от нескольких м3/с до сотен, десятков, затем десятых долей л/с на один элемент техники полива, а при КО доведена до размеров капли. Это позволило уменьшить величину оросительной нормы со 100,0 тыс. м3/га и более, на начальных стадиях развития поверхностного орошения, до 200-500 м3/га при капельном орошении, и одновременно увеличить урожайность более чем в 10 раз, что свидетельствует о достаточно успешном решении проблемы ЭиРИВР при орошении.
Современная наука до сих пор решает проблему ЭиРИВР практически теми же методами — путем совершенствования способов орошения за счет деления поливной струи, хотя она уже 150-70 лет назад была доведена до размеров капель и водяной пыли, что привело мелиорацию в некоторый исторический тупик, выражающийся в резком снижении темпов роста производительности труда при поливе.
Способы орошения, техника полива, режим орошения формируют на орошаемых землях ирригационный тип водного режима почв (ВРП), который описывается общеизвестным вариабельным уравнением водного баланса. Большинство ученых не подразделяют его на типы и подтипы в зависимости от сочетания различных антропогенных и природных факторов. Однако Кац Д.М. и Козин М.А. все же выделяют три типа ВРП.
Учитывая последние достижения мелиоративной науки и техники, предлагается несколько иная классификация водных режимов орошаемых почв, ориентированных на ЭиРИВР и охрану природы. Основными определяющими факторами ВРП при орошении приняты уровень и точность регулирования, принцип поступления воды на поверхность почвы, впитывание и характер увлажнения корнеобитаемого слоя, что, главным образом, зависит от способа орошения, техники полива, механизации и автоматизации оросительных систем, при соблюдении оптимальных режимов орошения и регулирования УГВ дренажем. Выделено несколько типов ВРП на орошаемых землях, которые интегрально отражают ЭиРИВР и современный уровень развития способов орошения, техники полива и автоматизации процессов.
Частично регулируемый тип ВРИ характеризуется типичной для данной местности кривой динамики влажности почвы (КДВП), отражающей естественную обеспеченность осадками и их внутригодовое распределение, и присущ лиманному и влагозарядковому орошению, что и отражено в укороченном общеизвестном уравнении водного баланса (УВБ) территорий только с естественными приходными и расходными статьями (ЕТ - суммарное водопотребление, 'н и - запасы влаги в почве, Ре - осадки), нормы влагозарядкового орошения учтены в начальных запасах влаги в почве 'н (рисунок 1,а). Он не гарантирует высокую урожайность с.-х. культур, не обеспечивает ЭиРИВР и охрану природы и применяется в регионах с дефицитом трудовых ресурсов.
Вторым в историко-хронологическом ряду стоит тип ВРП со слоем воды на поле и частичной автоматизацией (чА) процесса, наблюдается при возделывании риса и промывке засоленных почв затоплением чеков и характеризуется общеизвестным УВБ и 100 % насыщением зоны аэрации (см. рисунок 1,6). Применение ВРП со слоем воды на поле приводит к нерациональному, неэффективному использованию оросительной воды, которая расходуется на насыщение почвы Унас, дренажный сто росы Усб и технические потери ^пот» не гарантирует охрану природы и вызвано необходимостью получения товарного риса и борьбой с засолением земель и сорняками.
При регулярном орошении с проведением вегетационных поливов по полосам, бороздам и дождеванием с механизацией и частичной автоматизацией формируется регулируемый тип ВРП, характерной особенностью которого является поддержание заданной оптимальной влажности почвы 70-80-100 % НВ в течение вегетации растений на территориях без дренажа. Такой тип ВРП описывается характерной КДВП и общеизвестным УВБ, в котором уже присутствует статья - оросительная норма 1Ьг. (см. рисунок 1,в). Регулируемый тип ВРП, хотя и обеспечивает длительное время высокую урожайность с.-х. культур и ЭиРИВР, как правило, приводит орошаемые и прилегающие территории к заболачиванию, засолению, потере почвенного плодородия и не гарантирует охраны природы.
Совместное применение на одной и той же площади оросительной сети с регулярным орошением и искусственного дренажа с достаточным уровнем механизации и автоматизации (М и чА) формируют ВРП с двухсторонним регулированием, который характеризуется многовершинной КДВП с изменяющейся влажностью в оптимальных пределах (см. рисунок 1,г). С помощью вегетационных и других видов поливов, проводимых поверхностными способами орошения и дождеванием, и регулированием УГВ дренажом ниже критических значений, влажность активного слоя почвы поддерживается в пределах 70-80100 % НВ. В известное УВБ входит не только 1Ьг, но и сток по искусственным дренам Уг. При таком сочетании оросительной и дренажной систем осуществляется двухстороннее регулирование не только водного, воздушного, теплового, но и солевого и пищевого режимов почв. В настоящее время это наиболее приемлемый тип ВРП, обеспечивающий достаточно высокий уровень ЭиРИВР
зо
20 ■
100% нв
80% НВ
К. + Р - и„.. п (7) Кк = 0,54; К.-0,46. 1ж
30-
100% НВ
25-
20-
10% НВ
ЕТК^.- \Г.+ Р. +1») - Кк+ (V/-.- р.) • К. («) ■ Кк= 0,1-0.8; К.-ОД-0,9.
(ПА)
1е
30
100% НВ
25-
20-
НТ=0Л*.- Р.+!„.)• К* + (\*Г„- Р.) • К. (5) (ПА) Кк=0,75-0А Кк=0Д-0,4; К. » 0,1-0,15; 1С. - 0,6- 0,8. 1д
30-
100% НВ
25
20- ЕТ=Ч/.-\У, + Р,+1»-Уг(4)(М.чА)
80% НВ
УГВ>2-Зм.
1г
30-
100% НВ
25 -
80% НВ
30
25
20 4
. ЕТ-1„ +кР -V« - \т -V й- V^ (2) (чА)
>100% НВ
16
30-
100% НВ
80% НВ
3|1|2|3|1!|2|3|1|2|3|1|2|3|М2
вир.
май
июль
август сентябрь
Рисунок 1 - Графо-аналити^еская характеристика типов ВРП при орошснш
и длительное время гарантирующий охрану орошаемых территорий от заболачивания, засоления и потери почвенного плодородия.
С возникновением и частичным внедрением внутрипочвенного орошения (ВПО) на этих территориях формируется тип ВРП с мульчирующим слоем на поверхности и внутрипочвенным увлажнением корнеобитаемого слоя, водоснабжение растений может осуществляться в полностью автоматическом режиме (ПА) по их потребности, почва увлажняется локально-полосовым способом, а в специальное уравнение введен коэффициент увлажнения площади питания растений Кк, который изменяется от 0,2-0,4 для садов и ягодников и до 0,75-0,90 для однолетних и многолетних полевых культур, то есть сплошное увлажнение отсутствует (см. рисунок 1,д). При проведении поливов наблюдаются значительные потери воды на глубинную фильтрацию, а верхний 0-15 см. слой почвы остается недоувлажненным, что несколько снижает физическое испарение с поверхности поля. Такой тип ВРП обеспечивает высокие урожаи с.-х. культур и ЭиРИВР, но не гарантирует сохранения почвенного плодородия и охраны природы.
Во второй половине 20-го столетия широкое применение в сельскохозяйственном производстве получило капельное орошение (КО), при котором на территории оросительной системы формируется локально-регулируемый тип ВРП. При таком типе ВРП оптимальная влажность в диапазоне 80-90-95 % НВ поддерживается в автоматическом режиме (ПА) подачей воды через капельницы в зону контура увлажнения, составляющего 0,1-0,8 площади питания растений. На одной и той же площади имеются локальные очаги увлажнения у растений и неорошаемые участки, как правило, междурядия. В связи с этим, локально-регулируемый тип ВРП характеризуется не одной, а двумя КДВП и специальным УВБ, в котором учтены конструктивные и технологические особенности капельного орошения (см. рисунок 1,е). Локально-регулируемый тип ВРП обеспечивает наиболее ЭиРИВР, высокие и устойчивые урожаи хорошего качества, экономию оросительной воды до 80 %, сохранение почвенного плодородия и охрану природы.
Современные исследования, технические и технологические решения ЭиРИВР, как на орошаемых землях, так и на водосборах с естественным увлажнением в значительной степени имеют элементы локально-регулируемого типа водного режима. К ним относится и «Способ возделывания растений» по а.с. № 1419549, он в процессе исследований был назван «Способом повышения влагообеспеченности перераспределением осадков» (ПВПО), который без традиционной подачи оросительной воды, создает локально-регулируемый тип ВРП (Кк - 0,54, К = 0,46), обеспечивает высокую урожайность, ЭиРИВР и охрану природы. Он описывается двумя КДВП, проходящими на различных уровнях влажности, монотонно снижающейся от начала к концу вегетации и УВБ, в котором учтены характер увлажнения, испарение с поверхности пленки и
количество выпадающих дождей п (см. рисунок 1,ж).
Во второй главе описаны условия и методика проведения опытов на Северном Кавказе (в Ростовской области, Ставропольском и Краснодарском краях, КЧР (КЧЛО) и ЧР (ЧИАССР). Исследования проводились с 1968 по 2002 годы, главным образом, в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения (засушливой и очень засушливой), а также в регионах с достаточным и избыточным естественным увлажнением. Опытами были охвачены почти все формы рельефа и типы региональных почв (черноземы, каштановые, луговые и др.), пригодные для орошения, разнообразные геологические и гидрогеологические условия Северного Кавказа. Это один из крупнейших засушливых регионов на юге европейской России, имеющий громадный почвенно-климатический, производственный и демографический потенциалы, что способствует развитию орошения и трудоёмких отраслей сельскохозяйственного производства (животноводства, овощеводства, плодоводства, цитрусоводства, виноградарства и чаеводства).
В основу планирования комплексных опытов была поставлена одна главная цель, объединившая все блоки: теоретически обосновать, методически и экспериментально разработать способы, технологии и технические средства, обеспечивающие ресурсосбережение, ЭиРИВР при орошении с.-х. культур на Северном Кавказе. При планировании экспериментов, на основании анализа научной и патентной литературы и проведения теоретических и рекогносцировочных исследований, были определены направления мелиоративной деятельности, которые существенно влияют на ЭиРИВР при орошении.
Первое направление включает: совершенствование существующих технологий возделывания с.-х. растений, режимов орошения, техники и способов полива, механизации и автоматизации процессов; подбор наиболее продуктивных в конкретных природных условиях культур и сортов, отзывчивых на орошение, систем внесения удобрений, позволяющих ЭиРИВР и обеспечивающих охрану окружающей природной среды.
Второе направление, обеспечивающее ЭиРИВР, включает в себя: разработку технологий и технических средств для совместного применения различных способов орошения; реконструкцию оросительных систем; повторное использование СиКДВ, СВ, и ЖС в сельском хозяйстве, позволяющих сократить забор имеющихся в регионе пресных вод для орошения.
По нашему мнению, приоритет следует отдать третьему направлению, которое предусматривает создание принципиально новых автоматизированных способов и технологий орошения, ориентированных на эффективное и рациональное природопользование и охрану природы.
Все три направления и составляющие их мероприятия были выбраны как основные задачи наших исследований, позволяющие достигнуть главной цели. Решение поставленных задач осуществлялось разработкой теоретических основ ЭиРИВР и проведением полевых мелкоделяночных, лабораторных, лаборатор-но-полевых, лизиметрических, производственных опытов и соответствующих наблюдений и учетов.
При планировании, закладке и проведении опытов за основу были приняты методические разработки ведущих научных, проектных и учебных учреждений, отечественных и зарубежных ученых, которые корректировались, уточнялись и использовались с учетом конкретно поставленных целей, задач, произ водственных, почвенно-климатических условий и вида эксперимента. В дополнение к имеющейся методической литературе, нами разработан ряд методик проведения полевых, лабораторных, лабораторно-полевых и лизиметрических опытов, одобренных научно-методическими советами институтов и ВАСХНИЛ (см. авторский список литературы 8, 13, 16,22,28,32,42, 62, 63,66, 67, 68).
При проведении опытов, как правило, применялись ортогональные схемы, варианты располагались систематическим методом в один или два ряда и были представлены не менее чем в трех- или четырехкратной повторностях, выполнялись требования, предъявляемые к постановке экспериментов, такие как типичность, репрезентативность, однородность, целесообразность, оптимальность, сопоставимость, принцип единичного различия и достоверность. Схемы опытов представлены в таблицах экспериментальных глав 3-8.
Результаты опытов и наблюдений обрабатывались различными методами вариационной статистики: дисперсионным, корреляционно-регрессионным анализами и технико-экономического расчета с применением персонального компьютера, алгоритмических языков и прикладных программ.
В третьей главе сделан анализ опытных данных эффективности возделывания 14 традиционных и новых для региона сельскохозяйственных культур при поверхностном орошении и дождевании.
Изучению тех или иных вопросов ЭиРИВР при поверхностном орошении и дождевании посвящено значительное количество работ ученых, перечисленных в первой главе, а также Антиповой Т.Н., Балакай Г.Т., Бездниной С.Я., Бо-родычева В.В., Будыко СМ., Величко Е.Б., Гарина К.С., Гусейнова Г.М., Ефимова И.Т., Ивановой Н.А., Колганова А.В., Кирейчевой Л.В., Кисарова О.П., Козина М.А., Константинова Л.Р., Мезенцева B.C., Ольгаренко В.И., Ольгарен-ко Г.В., Палад-Заде П.А., Полякова Ю.П., Сенчукова Г.А., Сурина В.А., Тимченко Н.С., Туляковой З.Ф., Филимонова М.С., Шаумяна В.А., Шашко Д.И., Шумаковой К.П., Щедрина В.Н. и других.
При анализе литературных и наших экспериментальных данных сделаны выводы о том, что все почвы обладают уже сформировавшимся естественным плодородием и водным режимом, которые, как правило, не соответствуют оптимуму для большинства с.-х. культур, и не обеспечивают ЭиРИВР, в связи с этим можно считать, что в любом регионе Земного Шара существует необходимость проведения комплексных мелиорации в с.-х. производстве. В приложении к орошаемому земледелию комплексные мелиорации - это одновременное регулирование нескольких или всех факторов жизни растений путем проведения соответствующих мероприятий с целью получения высоких урожаев, сохранения плодородия почв, ЭиРИВР, без ущерба окружающей природе.
Перед каждым поколением земледельцев от начала зарождения цивилизации и до настоящего времени, всегда стоял главный, трудноразрешимый во-
прос: какие культуры и сорта лучше выращивать, чтобы добиться наиболее эффективного и рационального использования вод региона.
Наши комплексные исследования при поверхностном орошении и дождевании 14 с.-х. культур посвящены влиянию культуры, сорта, сроков, способов и норм посева, техники и режимов орошения, удобрений и природных условий на ЭиРИВР агроценозами. Дня объективной оценки биологической эффективности орошения (БЭО) и удобрения, ЭиРИВР различных по происхождению с.-х. культур и сортов нами разработана интегрально-дифференциальная методика анализа опытных данных (таблица 2). В этой методике по каждому принятому критерию определяли ряд и номер в ряду значимости БЭО для всех культур. После этого методом суммирования мест значимости и деления на количество критериев находили интегральный и средний показатели БЭО, ЭиРИВР для всех с.-х. культур. Далее определяли дифференцированный номер значимости членов ряда (ДНЗЧР), который и является главным критерием БЭО и ЭиРИВР. Схемы опытов по каждой культуре и сорту содержали от 3 до 17 вариантов, представленных в 3-4 кратной повторности. Варианты каждого опыта отличались друг от друга способами, режимами орошения, техникой полива, дозами внесения удобрений, сроками высева с.-х. культур.
Установлено, что биологическая продуктивность всех изучавшихся с.-х. культур при орошении и удобрении выше у традиционных на 28-76 %, у новых на 37-90 % по сравнению с удобренной богарой даже на плодородных пойменных землях с близким < 3 м залеганием УТВ. По нашему мнению, при организации производства сочных кормов на орошаемых землях, приоритет должен быть отдан холодостойким культурам и сортам с продолжительным периодом вегетации, таким как люцерна, борщевик Сосновского, которые обладают высокой БЭО и удобрения и по ДНЗЧР занимают 1 и 2 места из 26 членов ряда (см. таблицу 2). В то же время, зеленые и консервированные корма из этих культур имеют высокую питательную ценность.
При орошении и удобрении люцерна и борщевик Сосновского наиболее эффективно использовали оросительную воду, в сравнении с другими культурами при формировании урожая зеленой массы, сухого вещества, кормовых единиц, переваримого протеина, условных кормо-протеиновых единиц и количества запасенной энергии. Несколько иначе дело обстоит с рациональным использованием оросительной воды кормовыми культурами. Первое место по ДНЗЧР занимает раннеспелый сорт картофеля весенней посадки «Приекуль-ский ранний», второе - борщевик Сосновского, который сохранил свой приоритет, и по двум показателям даже несколько превосходит люцерну и может быть отнесен к наиболее ценной кормовой культуре в регионе. Люцерна по рациональному использованию оросительной воды занимает 4 место, так как обладает продолжительным периодом вегетации и большим количеством укосов (до 5 штук), имеет наибольшую оросительную норму 4600 м3/га. И все же по сумме двух показателей ДНЗЧР, эффективного и рационального использования оросительной воды (ЭиРИОВ), люцерна вместе с борщевиком Сосновского занимают первые места.
Таблица 2 - Биологическая эффективность орошения различных сельскохозяйственных культур на фоне удобрений (Персиановская ОМС, Рос_товская область)__
Внды растений, культура Сорта Без орошения («). оро-ше-ине(о) Урожайность т/| а, значимый номер члена ряда Количество запасенной энергии, мли.к.Д жУга Показатель эффективности возлелываиия Дифференцированный номер значимости члена ряда
биомассы сухого вещества кормовых единиц переваримого протеина условных кормо-протеиновых единиц интегральный средний
Яров» пшеница Харьков-ская-46 6 39я 10.8" 9.0й 0.91й 9.1" 119й 131 21.8 22
о 50м 15.2" I1.51* llü" 11.5" 167" 108 18.0 20(12)
Кукуруза ВНР-42 б 54" 11.021 11.0" 0.80м 9„5" 123" 126 21.0 21
о 73" 15.4" 15.0" 1.10" 13.0" 170" 95 15.8 15(9)
В11Р-156 б 64" 13.2" 13.1" 0.95" ИЗ" 145" 107 17.8 19
о 82" 17.1" 16.8" 1.23" 14.6" 190" 79 13.2 13(8)
Соя Амуре кая-310 б 13" 3.4" 3.6" 0J0" 4-3" 41" 156 26.0 26
о 21" 5Я!! 5.9й 0.83a 7.1й 69й 148 24.7 25(13)
Комсомолка б 23м 6.6" 6.4" 0.89a 7.7" 79" 141 23.5 24
о 45" 11.1" 12.6" 1.77" 15.2" 133" 104 17.3 «7(10)
Картофель Приекуль-ский ранний 6 30a 7.1м 8.9» 0.54a 7.2" 8823 139 23.2 23
О 52" 12.5" 15.7" 0..94" 12.6" 154" 106 17.7 18(11)
Брюква Куузику б 111" 16.6" 14.4" 1.22" 13Л" 179м 87 14.5 14
О 2I04 31.54 27.3* 2J1" 25.2' 341* 44 7_3 9(6)
Культурное пастбище Бобово-злаковое б «О17 12.9" 12.0" 1.62" 14.1" 142" 102 17.0 16
О 89" 19.0" 17.7" 2J9'° 20.8" 210" 67 ил 12(7)
Люцерна Маиыч-ская б 112" 29.6* 23.6* 4.27* 33.2' 3495 44 7.3 8
О 190' 50.11 48.7' 7.64' 62.61 591' Н 1.8 «(1)
Борщевик Сосновского Успех б 167* 29.1' 28.6' 4.415 36.2* 229' 42 7.0 6
о 302' 49.8* 48.32 7.552 61.92 582' 11 1.8 2(2)
Катран сердиелист-ный Сердцелн-стный б 2095 31.4' 28J5 3.26' ЗОЛ' 320* 39 6.5 5
О 278' 43.11 38.8' 5.08" 44.8* 4404 19 3.2 3(3)
Снльфия Пронзеныо-листная б 101" 16.7" 15.0» 2.12" 18.1" 182" 66 11.0 II
О 179' зол' 27.7' 3.77' 32.7' 333 42 7.0 7(5)
Кормовая капуста Мозговая зеленая снвгрская б 154* 23.1" 20.0" глТ 23.9' 240" 58 9.7 10
о 284' 42-6* 36.9* 5.11' 44.0* 443' 21 3.5 4(4)
Экспериментально обоснована и установлена довольно тесная функцио-
нальная зависимость величин суммарного водопотребления и оросительных норм от биологических особенностей культур и сортов, обусловленных, главным образом, продолжительностью вегетационного периода (ВП) и его погодными условиями, ритмами роста и развития, сроками посева и смещения ВП относительно середины лета. Способы посева (широкорядный, рядовой), густота стояния растений не оказывают существенного влияния на величины суммарного водопотребления и оросительных норм.
Опытами, проведенными с зерновыми культурами (озимая и яровая пшеницы, рис, кукуруза и соя), установлено, что при орошении и удобрении наилучшими показателями ЭиРИВР по ДНЗЧР 1 и 2 местами обладают высокоурожайные сорта озимой пшеницы, раннеспелые и среднеспелые гибриды кукурузы на зерно, которым и необходимо отдавать приоритет на орошаемых землях Ростовской области. Наилучшие показатели ЭиРИВР у озимой пшеницы получены за счет высокой БЭО (урожайность зерна до 6,54 т/га), короткого пе-
риода весенне-летней вегетации, около 90 дней, небольшой величины оросительной нормы 1850 м3/га, хорошего качества зерна и безысходного спроса на рынке. Рис в регионе целесообразно возделывать при периодических поливах, яровую пшеницу, как страховую культуру, при гибели озимых, раннеспелые сорта сои — в весенних и летних посевах по потребности и спросу на рынке. По обеспеченности осадками и теплом Ростовская область является регионом рискованного земледелия, особенно для теплолюбивых культур и озимой пшеницы. Адаптация растениеводства должна быть направлена по пути повышения водообеспеченности и орошения раннеспелых, но высокоурожайных сортов зерновых культур.
В опытах с кукурузой и картофелем изучалось влияние способов орошения, техники полива, различной густоты стояния и способов посева при внесении общего фона удобрений, на ЭиРИВР этими культурами.
Полевые опыты показали, что в любые по увлажненности годы, кукуруза на зерно при всех способах орошения на фоне удобрений и оптимальной густоты стояния растений 70 тыс. шт./га обеспечивает значительную достоверную прибавку урожая до 3,0 т/га (33 %). ЭиРИВР, по сравнению с богарой, но при близком, до 3 м, залегании УГВ, предпочтение следует отдавать дождеванию. Орошение кукурузы по бороздам-щелям обеспечивает практически одинаковую урожайность зерна 9,16-9,56 т/га, ЭиРИВР, но на поименных землях при УГВ < 3 метров более рационально применять обычные проточные борозды. Поукосные посевы кукурузы более ЭиРИВР в 3,0-4,5 раза, чем пожнивные, что связано с продолжительностью ВП, ограниченного первыми осенними заморозками.
Орошение по бороздам и удобрение раннеспелого сорта картофеля «Приекульский ранний» весенней посадки на пойменных черноземовидных почвах при близком залегании УГВ < 3 м в 2 раза (на 18,7 т/га) повышает урожайность клубней (до 36,7 т/га), при этом более ЭиРИВР в сравнении с богарой. Летние посадки этой культуры при орошении дождеванием, хотя и уступают в 3 раза по эффективности орошения (урожайность 10,4 т/га) весенним, но вполне целесообразны, так как решают проблему дефицита картофеля в регионе, окупаемость оросительных систем и семеноводство.
При проведении многофакторных мелкоделяночных опытов с двумя сортами сои раннеспелым «Амурская 310» и среднеспелым «Комсомолка» изучалось влияние способов и режимов орошения, норм внесения минеральных удобрений, сроков и способов посева на ЭиРИВР этой ценной продовольственной и кормовой культурой. Установлено, что в весенних посевах наиболее ЭиРИВР раннеспелый сорт сои «Амурская 310» при орошении по полосам с назначением поливов при снижении влажности метрового слоя почвы до 85 % ИВ, внесении N90P90K60 кг/га д.в. и обработке семян нитрагином штамм 646. Такая технология с проведением 2-4 вегетационных поливов обеспечивает получение до 3,0 т/га зерна сои с высоким содержанием белка 37,8 % и жира 22,2 % при величине оросительной нормы от 1470 до 2380 м3/га и минимальных затратах водных ресурсов 2135 м3/т и поливной воды 846 м3/т. Соя «Амурская
310» пожнивно при орошении дождеванием обеспечивают урожай зерна до 2,5 т/га и по ЭиРИВР приближаются к весенним посевам.
Опыты проводились с двумя сортами твердой яровой пшеницы районированным «Харьковская-46», перспективным - «Зерноградская-38» и четырьмя сортами мягкой яровой пшеницы - «7 Церрос», «Табори 66», «Лерма Рохо», «Инна-66» мексиканского происхождения. Для почвенно-климатических условий нижнего Дона разработаны режим орошения (поливы при 80 % НВ) и удобрения (^0Р120К60 кг/га д.в.), обеспечивающие наиболее ЭиРИВР твердой яровой пшеницы Харьковская 46 и высокую до 4,9 т/га урожайность зерна хорошего качества. Влагозарядковые поливы под яровую пшеницу в условиях поймы нижнего Дона и на староорошаемых землях не эффективны и ухудшают мелиоративное состояние земель.
Доказано, что при достаточном водоснабжении имеется тесная корреляционная связь эвапотранспирации с суммой среднесуточных положительных температур воздуха X °С и продолжительностью вегетационного периода Т дней, что обусловливается ритмами роста и развития растений. Интегральные кривые водопотребления ЕТ описываются логарифмическими уравнениями:
в которых коэффициенты для расчетов эватранспирации яровой пшеницы из метрового слоя почвы составляют: а = 0,00085628, в =2,2711, с = -0,00097233, для двухметрового слоя - а = 0,0003381, в = 4,2353, с = -0,032103.
Проблема ЭиРИВР при орошении риса на Дону и Северном Кавказе, по нашему мнению, должна решаться переходом от затопляемой культуры к мало-водотребовательным сортам Белый СКОМС, Бурый СКОМС и др. с периодическими поливами и совершенствованием технологий и конструкций рисовых оросительных систем. При переходе от затопляемого риса к культуре с периодическими поливами (например, после люцерны) обеспечивается такая же эффективность орошения, урожайность зерна около 5,0 т/га, в 3-4 раза сокращается оросительная норма с 16-30 до 4,5-6,4 тыс. м3/га и значительно уменьшается негативное влияние на почву и окружающую природу.
Исследования, проведенные с затопляемым рисом в микрочеках и сосудах с глухим дном, нашей конструкции, показали, что при отсутствии потерь воды на фильтрацию, сбросы и проточность, соответствующем подборе сортов, норм высева и доз удобрений урожайность зерна достигает 5,0 т/га, как при обычной технологии, а водопотребление и оросительная норма уменьшаются в 3-4 раза и составляют соответственно 8621-9322 м3/га и 5946 и 6631 м3/га. Для получения такого эффекта предлагается в конструкцию рисовых оросительных систем ввести противофильтрационные экраны из связующих электропроводных веществ, например силикатов, закрытую оросительную сеть трубопроводов с водовыпусками, оборудованными гасителями энергии водного потока нашей конструкции по а.с. и 1435690, 1569375,1686085, 1812266.
В четвертой главе представлены результаты теоретических, экспериментальных исследований и изобретений автора по вопросам орошения СВ,
ЖС, СиКДВ и их влиянию на ЭиРИВР и окружающую природу в Ростовской области, Ставропольском крае, КЧР (КЧАО).
Исследованиями проблемы повторного использования СВ и ЖС занимались: Н.Г. Андреев, Р.П. Воробьева, Д.П. Гостищев, В.Д. Горбов, М.С. Григо-ров, В.Т. Додолина, Л.Л. Димидова, Б.Ф. Жирнов, Л.М. Захарцева, В.В. Игнатова, И.П. Канардов, Н.А. Ковалев, Н.Г. Ковалева, B.C. Кукушин, Л.Е. Кутспов,
B.Л. Мальков, В.И. Марымов, Г.Е. Мерзлая, B.C. Меркурьев, Л.А. Музыченко, Г.Н. Мякотин, А.В. Никитин, М.В. Николаев, В.М. Новиков, Ю.Г. Новодерж-кина, Л.П. Овцов, А.С. Овчинников, СП. Покромович, Н.А. Романенко,
C.А Тарасьянц, Г.А. Утенкова, А.Б. Юн, Э.Е. Элик, R.Ayers, H. Doneen, О. Oconor, J. Ryan, S. Miyanzoto, J. Strachlein, L. Somani, K. Stehlin и многие другие. Несмотря на значительные усилия ученых, практиков земледельческие поля орошения (ЗПО) в России занимают лишь 33 тыс. га. Это связано со слабой изученностью сложных прцессов, происходящих при орошении СВ в различных типах почв и на прилегающих территориях, недостаточной разработкой специальных способов, техники полива, режимов орошения, неудовлетворительной эффективностью очистки и продуктивностью с.-х. культур, что и являлось целью и задачами наших исследований.
На стадии теоретических исследований был обобщен опыт отечественных и зарубежных ученых, разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) ингредиентов и методика предварительной оценки СВ, применяемых на ЗПО адаптированных для условий Ростовской области и Северного Кавказа, которые могут быть использованы и в других аналогичных регионах. В таблицах ПДК 75 ингредиентов даны в мг/л и разделены на семь химико-токсикологических групп. Для каждого из 73 ингредиентов даны три величины ПДК: минимум, максимум и средний, при рН 6,5-8,5.
Согласно разработанной методике, предварительная оценка пригодности СВ для орошения делается путем сравнения химического состава конкретного стока с ПДК ингредиентов. Методика и перечень ПДК использованы при составлении НТД регионального и федерального значений. С их помощью сделана предварительная оценка пригодности для орошения 218 стоков из 22 городов и 12 других населенных пунктов Ростовской области общим объемом 1707,77 тыс. м3/сут. и составлена перспективная карта-схема сельскохозяйственного использования СВ. Из этого объема 335,3 тыс. м3/сут. пригодны для орошения без подготовки и достаточны для орошения 36.4 тыс. га кормовых севооборотов. С учетом 2-5 кратного разбавления орошаемые СВ площади можно расширить до 295,3 тыс. га, при этом будет сэкономлено 0,353 км3/год пресных вод, достигнут значительный природоохранный - 36831,3 или 920781,8 тыс. руб. в год и экономический эффект 127000,0 или 3092500,0 тыс. руб. в год (цены до 1989 и 2002 гг.).
Лизиметрические, полевые мелкоделяночные и санитарно-гигиенические опыты, проведенные на ОПХ ЮжНИИГиМ и ЗПО г. Аксай в Ростовской области с кукурузой (гибрид «Краснодарский 303 ВЛ»), соей (сорт «Амурская 310»), люцерной («Манычская синегибридная»), подсолнечником (сорт «Армавирский
3497»), просом (сорт «Ставропольский 12») и сорго-суданским гибридом «Ростовский 3» в весенних, повторных посевах показали, что орошение СВ г. Новочеркасска и г. Лксай весьма эффективно и повышает урожайность зерна, выход кормовых единиц и сырого протеина у всех с.-х. культур на 14,3-205,3 % по сравнению с богарой. В то же время отмечено, что СВ оказывают некоторое негативное воздействие на почву и растения. Для предупреждения и устранения негативных последствий и получения высоких и устойчивых урожаев с.-х. культур хорошего качества, необходимо строительство искусственного дренажа на ЗПО с повторным использованием СиКДВ, разбавление СВ природными водами, и их полная очистка от яиц гельминтов, научно-обоснованное чередование с.-х. культур кормовых севооборотов, внесение органических и минеральных удобрений, применение рациональных режимов орошения и техники полива по бороздам и КВПО. При этом достигается глубокая полная биологическая очистка СВ, охрана окружающей среды от загрязнения, ЭиРИВР.
Исследования, проведенные в хозяйстве «Новочеркасский», выявили высокую эффективность орошения кукурузы (гибрид ЗПСК-46А) ЖС свинокомплекса, разбавленными природной водой. Установлено, что сочетание КВПО с внесением ЖС в дозе 160 кг/га N на фоне оптимального режима орошения (поливы при 80 % НВ в.метровом слое почвы), обеспечивают наибольшую урожайность зерна 11,0 т/га, выход сырого протеина 2,76 т/га, кормовых единиц 31,2 т/га, ЭиРИВР кукурузой. При этом соблюдаются санитарные требования, охрана труда и природы на ЗПО, а также сохраняется плодородие североприазовских черноземов. При поливе ЖС по бороздам и нормах нагрузки 80,160,240 кг/га N показатели ЭиРИВР кукурузой были хуже, чем при КВПО.
В процессе исследований СВ и ЖС разработаны и защищены ах. № 1231004 «Способ подготовки СВ для с.-х. использования» и а.с. № 1449058 «Оросительно-очистная система» (ООС). Способ подготовки СВ заключается в том, что СВ и ЖС вначале обрабатывают 10 % раствором СаСОз до рН 9-11, а затем вводят суспензию 100-150 г/л Са(H2PO4)2 * H2O + + 2CaSO4 + H2SO4. В результате взаимодействия СВ, ЖС с реагентами и отстаивания смесь разделяется на качественно очищенную жидкость, отвечающую санитарно-гигиеническим требованиям, и осадок, обогащенный в 3-5 раз Р2О5. По а.с. № 1449058 ООС представляет собой комбинацию мелкоярусного лиманного орошения (фито-фильтрационные ярусы), полива по склонам и полей фильтрации с искусственным дренажом, огражденным дамбами. Исследования ООС на ЗПО г. Аксай показали, что даже при поливных нормах 4000 и 8000 м3/га и сезонном объеме водоподачи 10400-22600 м3/га достигается весьма качественная очистка смешанных СВ и получаются высокие до 94 т/га урожаи зеленой массы люцерны. Дальнейшая разработка и внедрение этого устройства на Эркен-Шахарском сахарном заводе в КЧР (КЧАО) подтвердила высокую степень очистки СВ третьей категории с помощью ООС и доказала возможность получения на фито-фильтрационных ярусах двух урожаев в год (18,9т/га сухого вещества) кормовых культур, при общей оросительной норме 16000 м3/га. После очистки на ООС СВ можно сбрасывать, без
очистки на ООС СВ можно сбрасывать, без ущерба природе, в водоприемники или использовать повторно (2000 тыс. м3/га очищенных СВ) для орошения с-х. культур на площади 1000 га, с целью ЭиРИВР.
Важнейшими научными направлениями, позволяющими достигнуть Эи-РИВР при орошении, являются: совершенствование, реконструкция оросительных систем и повышение их КПД; планирование и управление водопользованием и повторное использование СиКДВ оросительных систем для орошения, в водооборотных системах и для других нужд сельскохозяйственного производства. Значительный вклад в ЭиРИВР при разработке научных основ эксплуатации оросительных систем во второй половине 20 столетия внесли ученые, перечисленные в главах 1 и 3, а также: Богушевский Л.А., Бочкарев Н.В., Воропаев Н.С., Дружинин Н.И., Иванов А.И.. Жилин И.Н., Марков Е.С., Мирцхулава Ц.Е., Остапчик В.П., Шейнкин Г.Ю., Штепа Б.Г., Янишевский Н.А. и другие.
Оросительные системы (ОС) Ростовской области эксплуатируются с 1952 года. Корреляционно-регрессионный анализ данных работы шести крупнейших ОС: ВСООС, имеющей 29116 га орошаемых земель, ПОС - 29102 га, ДОС -36806 га, БСОС - 57169 га, АО С - 39783 га, НДОС - 46202 га за 1986-1990 гг. позволил установить, что за рассматриваемый период (Т) наблюдается тенденция к снижению водоподачи на орошение - (У„) при одновременном увеличении СиКДВ - (Уг), (рисунок 2, уравнения 1 и 2), то есть утрачивается главная задача ОС - обеспечивать ЭиРИВР. Объем полезного использования оросительной воды (Уи8) уменьшается (см. рисунок 2, уравнение 3), а вместе с этим снижается общий коэффициент водоподачи (Квп) системы (уравнение 4, рисунок 2).
Рассматривая происходящие процессы на ОС старого и нового поколений, с дренажем, учетом воды и стабилизированным УГВ с точки зрения ЭиРИВР, пришли к выводу, что общий Квп интегрально можно рассчитывать по формуле 6 (см. рисунок 2). При таком подходе Квп может быть не только показателем уровня полезного использования оросительной воды, но и характеристикой эколого-мелиоративного состояния территорий ОС, например степени их засоления (рисунок 3). С помощью полученных зависимостей (см. рисунок 3) на НМОС в хозяйстве «Арпачинский» был сделан прогноз степени засоления орошаемых земель на 1998 г. при Квп= 30 %. Прогнозная величина незасолен-ных и слабозасоленных земель составила 85,4 %, фактическая в 1998 г. - 74 %. Хорошая сходимость расчетных и фактических величин позволяет использовать предложенные уравнения в службе эксплуатации ОС для составления прогнозов.
В результате регрессионного анализа показано, что средневзвешенная урожайность у с.-х. культур со всей площади ОС является интегральным показателем не только эффективного использования оросительной воды, но и главным критерием эколого-мелиоративного состояния её территории (уравнения 1 и 2, рисунок 4). На оросительных системах Ростовской области при их современном техническом уровне, максимум урожайности достигается при наличии
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 а А, % незаселённых земель » Квп„ %
Рисунок 4 - Зависимость урожайности от К в п оросительных систем и площади незаселённых земель
70-80 % незаселенных почв и значениях общего Кв п = 35-45 %. При значениях Квп < оптимума увеличивается объем СиКДВ, вымыв питательных веществ из почвы и наблюдается переувлажнение. В случае, когда Квп > оптимума, уменьшается объем промывных, инфильтрационных СиКДВ, что приводит ко вторичному засолению земель. И в том и в другом случае урожайность с.-х. культур снижается.
Объем СиКДВ в среднем за 1986-1990 гг. по шести ОС составлял 47 % водоподачи или 554221 тыс. м3/год, в том числе с минерализацией 0,5-1,5 г/л -315302 тыс. м3/год или 59,9 % от водоотведения, которые можно использовать для орошения риса при периодических поливах на площади 57328 га или люцерны — 112608 га, при средневзвешенных оросительных нормах 5,5 и 2,8 тыс. м3/га соответственно, что обеспечивает ЭиРИВР.
Производственные опыты на ВСООС в хозяйстве «им. 20 Съезда КПСС» (1968-1970 гг.) по орошению яровой пшеницы «Харьковская-46» по полосам (поливы при 80 % НВ, h = 1 м) и удобрении (^0Р120К60 кг/га д.в.) показали, что при такой технологии на богарных участках с темнокаштановыми почвами можно получать 3,0-4,0 т/га зерна хорошего качества, ЭиРИВР выразилось в экономии 1829 м3/га пресных вод.
В рисовом хозяйстве «Суховский» (ПОС) объем СиКДВ составляет 20920 тыс. м3/год или 34,9 % от водоподачи, из них - 15880 тыс. м3/год имеют минерализацию от 0,5 до 1,5 г/л, которыми можно полить 2885 га суходольного риса или 5667 га люцерны. В опыте при орошении по полосам СиКДВ урожайность зерна риса достигала 4,22 т/га, поукосной кукурузы 128,5 т/га зеленой массы, а средний прирост годовика карпа в акватории сбросного канала за 52 дня нагула составил 264 г/особь. Для рисового хозяйства «Суховский» разработана схема повторного использования СиКДВ в водооборотных системах, которая повышает водообеспеченость ОС на площади 2324 га. Все эти приемы ЭиРИВР увеличивают рентабельность с.-х. производства и ускоряют окупаемость капиталовложений.
В овощеводческом хозяйстве «Красновский» (АОС) в среднем за 19851990 гг. вместе с оросительной водой (водоподача - 8700 тыс. м3/год, минерализация — 2,0-2,4 г/л) на орошаемые земли поступает 20,1 тыс. т (7,2 ) т/га водорастворимых солей, а СиКДВ (6215 тыс. м3) выносят за пределы орошаемой территории 16,1 тыс. т (около 80 %). Низкий Квп= 28,6 % и выпадающие осадки обеспечивают более или менее постоянный солевой баланс орошаемой территории, но процессы засоления почв все же прослеживаются. Почвенно-мелиоративные исследования показали, что в хозяйстве преобладают слабозасо-ленные земли (0,20-0,40 % водорастворимых солей, тип засоления хлоридно-сульфатный), которые составляют 57,8 % от общей площади. Имеются незасо-ленные - 21,4 %, средне - 13,4 %, сильно - 4,7 % засоленные почвы и солончаки. На основании проведенных исследований для хозяйства «Красновский» разработаны мероприятия по ЭиРИВР и предупреждению засоления улучшением дренированности территории, устранением подпоров в устьевой части коллекторов БГ-МС 3 и 4 за счет углубления пруда, в который они
торов БГ-МС 3 и 4 за счет углубления пруда, в который они впадают, и установки насосной станции для подачи воды на орошение. Это одновременно улучшит мелиоративное состояние земель и повысит водообеспеченность ОС более чем на 50 % или позволит дополнительно оросить около 1000 га богарных земель.
ТОО «Арпачинское» (НМОС) для орошения пяти рисовых, одного кормового и 1 овощного севооборотов из р. Дон забирает 54-56 млн. м3 воды в год (минерализация 0,9-1,1 г/л), с которой поступает на поля 49,5-60,5 тыс. т водорастворимых солей (12,1-14,8 т/га). Водоотведение составляет 37-42 млн. м3, вынос солей - 89,5 тыс. т. Наблюдения за содержанием водорастворимых солей в почвах показали, что на территории ОС наблюдается отрицательный солевой баланс (вынос солей в 1,7-1,8 раза больше поступления) и преобладают процессы рассоления. Объем СиКДВ с минерализацией от 1,6 до 3,1 г/л (тип засоления сульфатно-хлоридный) равен 35-37 млн. м3 (88-97 % от водоотведения), который может быть использован в водооборотных системах для орошения прилегающих богарных земель, промывки засоленных почв, рыборазведения, нагула водоплавающей птицы, охотничьего хозяйства и повышения водообеспеченно-сти рыбхоза. Для ТОО «Арпачинский» и за его пределами разработаны несколько схем комплексного использования СиКДВ (для площади > 6000 га), по одному из вариантов выпрлнен проект водооборотной системы с подачей 10743 тыс. м3 воды на 306 га риса и 394 га других культур, что уменьшает водоподачу пресной воды.
В процессе проведения исследований разработаны и исследованы (совместно с кафедрой гидравлики НИМИ) три группы новых конструкций гасителей, смесителей и других устройств: конструкции для гашения энергии, работающие по принципу деления, расширения и соударения водных потоков по а.с. №№ 1458487, 1612043, 1587121; гасители энергии потока на выходе из трубы, работающие на принципе деления, закручивания и расширения потока по а.с. №№ 1569375, 1435690, 1812266; смесители-гасители, которые можно использовать для смешения разнородных жидкостей, растворения и подачи удобрений на поля и гашения энергии потока в трубчатых водовыпусках по а.с. № 1530120.
Для более точной, объективной, экономически и экологически взвешенной оценки пригодности СВ, ЖС, СиКДВ для орошения нами усовершенствована временная типовая методика определения предотвращенного ущерба прироДе Э , руб, который и является главным критерием. С этой целью нами введены в расчетную формулу величины А-Ш) Ш|П и ПДК|П:
где К - множитель, изменяется от 144 до 400 руб./т предотвращенного загрязнения (цены до 1989 г.); Р - тариф, 0,18-3,79; V - объем СВ, ЖС, СиКДВ, использованных на ЗПО млн. м3; N - общее число загрязнителей, шт.; i - номер загрязнителя; mi - предотвращенная масса годового сброса i-ro загрязнителя, г/м3; - показатели относительной опасности 1-го за-
грязнителя для водных объектов и почвы А = 1/ПДК, и A = 1/ПДК^; ПДК1 и ПДК1п - предельно допустимая концентрация i-ro загрязнителя в СВ, ЖС, СиКДВ для водных объектов и почвы соответственно, г/м3. В этой методике Эу и является эколого-экономическим критерием оценки повторного использования СВ, ЖС, СиКДВ для орошения.
В пятой главе рассмотрены научные основы, технологическая и конструктивная разработка внутрипочвенного орошения. Теоретическую разработку и исследования различных систем и технологии ВПО в нашей стране и за рубежом в различные годы 20 столетия проводили: В.П. Бобченко, А.А. Богушев-ский, Е.П. Боровой, П.Д. Глебов, В.Б. Гордеев, Д.П. Гостищев, А.И. Горский, М.С. Григоров, В.Г. Дементьев, В.И. Канардов, И.И. Ким, В.Н. Кичигин, Е.И. Копьев, В.Г. Корнев, Н.А. Коркач, Н.Д. Кременецкий, В.Г. Лобода, В.Ф. Лобойко, М.В. Мазепа, П.А. Марюшин, Г.Н. Мякотин, СИ. Никифоров, М.В. Николаев, А. С. Овчинников, В.П. Остапчик, И.В. Пак, С.М. Перехрест, В.П. Редигер, Ю.С. Рогозина, С.Я. Семененко, М.П. Сталин, Г.И. Фищенко, Н.Р. Хамраев, Д.Б. Циприс, M.M. Черкасский, Г.Ю. Шейнкин, Б.А. Шумаков, Б.Б. Шумаков, В.Я. Янсон, R.P. Hammond, J.W. Michel, D.J. Norun, O.W. Israelsen, F. Clinton, C. Taylor, J. Cristiansen и другие. Несмотря на значительные усилия (почти 2 века), ученым и практикам не удавалось устранить главные недостатки ВПО (высокая стоимость строительства, материалоемкость, недоувлажнение, потери воды на фильтрацию, особенно на легких почвах, возможность вторичного засоления) и перевести его из категории опытно-производственных участков к широкому внедрению.
Наши исследования по ВПО целенаправленно проводились для решения задач ЭиРИВР и повышения надежности работы систем. Наиболее современными и надежными внутрипочвенными увлажнителями (ВПУ) являются пластмассовые перфорированные трубопроводы с диаметром водовыпускных отверстий 1-2 мм в стенке трубы (толщина стенки 1,0-2,5 мм, диаметр трубы 20-40 мм и более), шагом между ними 0,25 м при напорах от 0,5 до 2,0 м. Обычно необходимую площадь перфорации ВПУ находят опытным путем, так же как и удельный расход на единицу длины пластмассового трубопровода.
Натурные лабораторно-полевые исследования, проведенные на почвах различного генезиса и гранулометрического состава, показали, что их свойства оказывают существенное влияние на расход воды из точечного отверстия ВПУ (таблица 3).
При истечении воды из круглого отверстия гидравлическое сопротивление, которое оказывает почва выходу струи, можно представить как: Z = АН = = H1 - Н2, где АН - разность напора воды во ВПУ Hj и суммарного гидравлического сопротивления выходу струи отверстием и почвой Н2- В этом случае расход воды Q через отверстие ВПУ в почву можно выразить уравнением:
Таблица 3 - Средний расход подачи воды в почву через точечные отверстия ВПУ
Почвы карбонатные d, мч Q М» Отклонения от Q, л/ч
л/ч м'/с-КГ4 от величины d от свойств почв
Черноземы южные среднемощные средне-суглинистые 0.7 1.38 0.38 0.41 - 0.90
1.0 2.52 0.70 0.36 1.14 1.92
Черноземы предкав-казскне среднемощные среднесуглиннстые 0.7 1.32 0.37 0.40 - 0.84
1.0 1.80 0.52 0.27 0.54 1.26
Течно-каштановые среднесуглиннстые 0.7 1.50 0.42 0.46 1.02
1.0 2.34 0.65 0.34 0.84 1.74
Темно-каштановые тяжелосуглинистые 0.7 0.72 0.20 0.22 - 0.25
1.0 0.96 0.27 0.14 0.24 0.36
Луговые тяжелосуглинистые 0.7 0.48 0.13 0.14 - -
1.0 0.60 0.17 0.09 0.12 -
Точность опыта m % 7.59, НСР 0-к«= 0.3 л/ч, повторность пятикратная
где со - площадь отверстия; {Ion - коэффициент расхода отверстия ВПУ диаметром d = 0,7-1,0 мм, расположенного на глубине 0,4-0,6, м.
Коэффициенты расхода отверстий ВПУ Ц, на основании расходов полученных опытным путем, рассчитывались по уравнению:
Иоп = Рф/ю V2gAH. (6)
При безнапорном движении жидкости в ненасыщенной пористой среде (почве) принимаем - напор во ВПУ. При таком допущении
иизменении РоП от 0,09 до 0,46 находим необходимый диаметр отверстия ВПУ:
d = V4Qon%on^V2gAH). (7)
Уравнения могут быть использованы при проектировании ВПУ с точечной перфорацией.
В результате проведенных опытов по изучению контуров увлажнения (КУ) и движения жидкости в пористой среде установлена локальность В ПО, что характеризуется коэффициентом увлажнения К], который для полевых культур с укладкой ВПУ через 0,8-1,2 м находится в пределах 0,9-0,7, виноградников - 0,4-0,3, садов - 0,3-0,1 и зависит от водно-физических свойств почвы и ширины междурядий. В связи с этим, величину оросительной нормы Jnt, м3/га при ВПО рекомендуем рассчитывать по методу С.М. Алпатьева с учетом вычисленных нами коэффициентов по формуле:
Jnt = (К • £d - Ре) • К, / (2.0 - 2.0 • К,2 + К!2)0-5, (8)
где К - биоклиматический коэффициент водопотребления,м3/мб; - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мб; Ре -эффективные осадки, м3/га. Расчет величины поливной нормы рекомендуем производить с учетом параметров ВПО, полученных опытным путем (таблица 4), по формуле:
Dir = 0,0314 • а • b • 1 • п ■ о • (Внв -ВВ1Р), (9)
Таблица 4 - Параметры внутрипочвенного орошения для полевых культур
Механический состав почв
Показатели Суглинки гли-
легкие средние тяжелые ны
Внутрипочвенное орошение
Расстояние между увлажнителями 0.90 1.00 1.10 1.20
Параметр а - 0.5 В,и,м 0.45 0.50 0.55 J 0.60
Глубина контура увлажнения Н ,м 1.40 130 1.20 1.20
Параметр 830ЛЬ,н 0.70 0.65 0.60 0.60
Кротово-внутрипочвеннос орошение
Расстояние между увлажнителями В^тМ 0.80 0.90 1.00 1.10
Параметр а = 0.5 В^.и 0.40 0.45 0.50 0.55
Глубина контура увлажнения Ь, м 1.50 1.40 130 ио
Параметр в « 03 к, и 0.75 0.70 0.65 0.65
где В нв и В втр - влажности почвы, соответствующие наименьшей влагоемко-сти (НВ) и торможения роста (ВТР), %; а - плотность почвы, т/м3; 1 и п - длина (м) и количество (шт) ВПУ; параметры а и В даны для различных почв и систем ВПО в таблице 4.
Результаты опытов по ЭиРИВР при ВПО представлены в таблице 5.
Таблица 5 - ЭиРИВР различными сельскохозяйственными культурами при _ВПО природными, СВ, ЖС, СиКДВ_
Орошение У. т/га ЕТ,м3/га м3/га У./ЕТ.м'/т У,/ ,м!/т
Способ | источник
Кукуруза, Краснодарский 303, испарители, 1976-1978 г.г.
Без орошения 3.6 - - - -
ВПО р. Аксай 9.8 - 1045 - 106
СВ г.Аксай ■ 103 - 960 - 93
Поверхностное р. Аксай 73 - 1417 - 195
СВ г.Аксай 7.0 - 1303 - 186
СВ г.Новочеркасска 62 - 1300 - 209
Кукуруза, югославский гибрид ЗИСК- 46А, совхоз «Новочеркасский», 1981-1983 г.г.
Без прошения 4.5 4006 - 890 -
КВ110 пруд 7.4 4749 2220 624 300'
ЖС.*,» кг/га 11.0 4753 2335 432 203
Полив по бороздам ПРУД 6.4 5064 2241 791 350
ЖС.1Ч,„ кг/га 8.2 5103 2260 709 276
Соя, Амурская 310, ОПХ ЮжНИИГнМ, р. Аксай 1974-1978 г.г.
Без орошения 1.48 - - - -
По полосам 2.71 - 2294 - 846
Дождевание 2.29 - 1866 - 824
ВПО 2.08 - 2072 - 996
Рис, Белый СКОМС, рисосовхоз «Суховский», СиКДВ, 1983-1984 г.г.
Дождевание 2.02 6693 4102 3313 229*
Дождевание по щелеваиню 2.25 7132 4723 3170 2190
КВПО 3.08 681* • 4276 2213 1690
По бороздам 3.19 7811 5620 2449 1762
По полосам 3.94 8229 6150 2089 1685
Они свидетельствуют о более ЭиРИВР при ВПО в сравнении с дождеванием и поверхностным орошением. В каждом конкретном случае это зависит не только от конструктивных и технологических параметров ВПО, но и от биологических особенностей выращиваемых с.-х. культур, способов внесения удобрений и выбора источника орошения. Наиболее эффективно ВПО для
культур с мощной корневой системой (кукуруза) и внесении растворов удобрений при поливе природными и сточными водами. При современном научно-техническом уровне систем ВПО и из экономических соображений для широкого внедрения можно рекомендовать лишь КВПО при внесении растворенных удобрений со СВ и ЖС. При этом обеспечивается не только ЭиРИВР и сохраняется почвенное плодородие, но и достигается полная биологическая очистка стоков, охрана окружающей среды, труда и соблюдаются санитарные требования к ЗПО.
При проведении исследований нами разработаны и изучены несколько конструкций ВПО, КВПО, их элементов и технологий, обеспечивающих более ЭиРИВР, охрану природы от загрязнения, которые защищены ах. № 1170990, 1303646, 1426504,1501983. Способ крепления кротовин (а.с. № 117990) и устройство для отвода воды от земляного русла (а.с. № 1303646) внедрены в с.-х. производство Ростовской области с общим экономическим эффектом 66,9 или 1682,3 тыс. руб. (цены до 1989 и 2002 гг.). Кроме того, разработаны на уровне изобретения, способ нарезки синусоидальных кротовин на больших уклонах и устройство для его осуществления.
В шестой главе дано научное обоснование и разработка систем и технологий капельного орошения плодово-ягодных культур и овощей в открытом грунте и теплицах. Капельное орошение (КО) - сравнительно новый локальный способ полива (возник в 30-е годы 20 столетия), но несмотря на это, благодаря усилиям ученых и высокой эффективности, уже применяется в мировом производстве на площади более одного миллиона гектар.
Большой вклад в научную, конструктивную и технологическую разработку систем капельного орошения (СКО), во второй половине 20 столетия, внесли: Е.И. Акопов, А.К. Арозян, Р.Д. Браверман, Н.П. Бредихин, Е.В. Букин, М.Д. Быков, В.Б. Гордеев, М.С. Григоров, А.Д. Гумбаров, М.Г. Журба, Н.В. За-рубаев, В.В. Изюмов, А.Т. Каленников, В.И. Конардов, З.Р. Маланчук, И.Д. Маслов, В.Ф. Носенко, A.M. Олейник, В.Н. Олексич, И.П. Орел, В.И. Пак, Д.П. Семаш, А.В. Сербинов, Л.В. Скрипчинская, Ю.А Суюмбаев, В.М. Шевченко, Г.Ю. Шейнкин, Б.Б. Шумаков, Т. Aldrich, D. Barreda, D. Bucks, J. De Malach, R. Evans, R. Gilbert, D. Gomes de Barreda, N. Grumesa, I. Harston, M. Holy, T. Howell, L. James, S. Mensel, T. Jensen, J. Mitchell, S. Mantaghimu, F. Nakayama, E. Norum, С Oilier, L. Paciti, S. Singh, I. Smatlak, H. Schulbach, L.Van der Veken, I. Vlasakova, D. Volgh и другие.
Наши исследования были направлены на научно-методическое, конструктивное и экспериментальное обоснование и разработку технических и технологических параметров КО, обеспечивающих ЭиРИВР плодово-ягодными культурами и овощами в открытом грунте и теплицах на Северном Кавказе.
Исследованиями, проведенными на основных типах почв Северного Кавказа установлено, что все элементы техники КО зависят от биологических особенностей культур, водно-физических свойств почв, уклона местности, конструктивных и расходных характеристик капельниц (таблица 6).
Таблица 6 - Параметры локального увлажнения почв, элементы техники КО _различных сельскохозяйственных культур_
Параметры Сельскохозяйственные культу РЫ
семечковые орехоплодные виноградники малина овоши открытого грунта овоши в теплицах розы в теплицах
Глубина активных корней 0.8-1.0 1.0-1.5 0.6-1.0 0.6-0.8 0.4-0.5 0.3-0.4 О-З-О.Б
Плошадь литания (ПП), м2 8-64 48-64 2-4 1-2 С.1-0.2 0.1-03 0.12-0.2
Контур нли полоса увлажнен ия <КУ, ПУ) глубина Ь, м 0.8-1.0 1.0-1.5 0.6-1.0 0.6-0.8 0.4-0.5 0.3-0.4 0.3-0.5
плошадь м* 2-6 4-6 о.б-и 0.6-1.0 . 0.06-0.18 0 06-0.20
ширина в^ м 1.0-1.5 1.0-1.5 0.8-1.2 0.8-1.0 0.7 0.4-0.9 0.7-0.8
Увлажняющаяся часть ПП, Кк 0.1-03 0.05-0.10 0.34.4 0.3-0.5 0.9-1.0 0.6-0.7 0.8-1.0
Количество капельниц на 1 растение, шт. 2-5 3-6 1-2 1-1 1-1 1-1 1-1
Расстояние между капельницами, м 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.5 0.5-0.7 0.7-0.7 0.4-0 5 0 4-0.7
Расход капельниц, л/ч уклон >0.95 4-8 6-8 4-6 4-6 2-« 2-4 4-6
уклои<0.05 8-12 8-12 6-10 6-8 5-6 5-6 6-8
Средняя влажность в объеме КУ, V. нв 85-95 80-90 80-95 80-90 80-90 90-100 80-90 90-100 80-95
Коэффициент пропорциональности а 1.0-1.5 2 1.0-1 Л 1.5 1.5 13 1.0
При работе одной капельницы образуется контур увлажнения, форма и размеры которого зависят от водно-физических свойств почвы, интенсивности и времени водоподачи, а его диаметр в горизонтальной плоскости ограничен скоростью движения воды по горизонтальным капиллярам, средняя величина которой на различных почвах изменяется от 0,50 до 0,74 мм/мин, и через 7-8 часов работы капельницы падает до 0,03-0,17 мм/мин. Такие скорости движения воды по капиллярам наблюдаются, когда подача воды через капельницы на почву, соответствует ее впитывающей способности и луж не образуется. В таблице 6 даны верхний и нижний пределы влажности почвы в объеме контура увлажнения, при поддержании которых обеспечивается ЭиРИВР при КО с.-х. культур. Для овощей даны два оптимальных значения влажности, первая для засухоустойчивых, вторая - для влаголюбивых культур.
Данные таблицы 6 рекомендуем использовать для расчета проектных и эксплуатационных режимов КО с.-х. культур. Величину оросительной нормы для плодово-ягодных культур и овощей открытого грунта можно определить по данным испарения с водной поверхности испарителя ГТИ - 3000:
]п1= (Е, - Р) • а • Кк/ (2.0 - 2.0Кк+Кк2)05, (Ю)
или по уточненной нами формуле С.М.Алпатьева:
]л = (К • 2<1 - Р) • Кк/ (2.0 - 2.0Кк+ Кк2)05. (11)
В связи с отсутствием естественных источников увлажнения почв в теплицах, величину оросительной нормы рекомендуем рассчитывать по формуле:
Е, • а- Кк/(2.0 - 2.0Кк + Кк2)05 (12)
или
;п,=о.5-ка"-1Рт. (13)
В этих формулах: 1п4 - оросительная норма нетто, мм или м3/га; Е1 - испарение с водной поверхности за период оптимального увлажнения культуры, мм или м3/га; а - коэффициент пропорциональности между испарением с водной поверхности и водопотреблением с площади контура увлажнения; К - увлаж-
няющийся участок, выраженный в частях от площади питания растений; К -биоклиматический коэффициент по С.М. Ллпатьеву, мм/мб или м3/мб; сумма дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мб; - светокли-матический коэффициент, находится как отношение величины месячного испарения с водной поверхности эвапориметра (мм/месяц) к продолжительности световых часов в % от годового количества дневного света с учетом сумерек - показатель степени, характеризует влияние биоклиматических факторов региона и культуры на суммарное водопотребление; 0,5 - коэффициент, отражающий влияние КО на водопотребление.
Расчетную величину поливной нормы при КО с.-х. культур в открытом грунте и теплицах можно определить по формуле:
DIT = ЮОЬ • а • фв - рн) • Кк/(2.0 - 2.0Кк+ Кк2)0'5, (14)
где И - глубина контура увлажнения, м; а - объемная масса, т/м3; рв и Р„ верхний и нижний пределы оптимальной влажности почвы в объеме контура увлажнения, % от массы почвы. Фактическую величину поданной поливной нормы Оуг(м3/га) рекомендуем рассчитывать по формуле:
0УГ = ЯгпЧ (15)
а время выдачи поливной нормы по формуле:
1 = 0„/(я!-п, -п2), (16)
где д - средний расход капельниц, м3/ч; п1 - количество капельниц, шт/раст.; П2 - количество растений, шт./га.; п - количество капельниц, шт/га.
Главными направлениями повышения ЭиРИВР и надежности работы СКО являются конструктивное совершенствование капельниц и поливных трубопроводов, разработка элементов техники и режимов орошения с.-х. культур в различных почвенно-климатических зонах.
Нами разработаны 4 конструкции капельниц: регулируемых КУ-2 а.с. № 665856, ЭГН - ах. № 1347908, саморегулирующихся - а.с. № 1648289 и КСС-2 - а.с. № 1172493, работающих в автономном режиме поддерживающих заданный расход при изменении давления в трубопроводе. Капельница КСС-2, как наиболее надежная, выпускалась мелкими сериями, использовалась для орошения с.-х. культур на опытно-производственных участках и была удостоена бронзовой медали ВДНХ. В процессе проведения исследований также разработаны оросительный трубопровод а.с. № 1426504 и СКО - ах. № 1355177, в которой надежность работы решена включением в закрытую сеть гидротарана.
Методика гидравлического расчета, предложенная нами, рассматривает поливной тр>бопровод с капельницами, как низконапорную систему с равномерным отбором воды по длине. Расчет поливного трубопровода с равномерно распределенным отбором по длине проводят методом подбора. Он сводится к определению потерь напора (Ь|, м) по длине:
Ь, = 1/3-[(8-ОМ-а.)/(я2-<15-Ч)1; (17)
и необходимого внутреннего диаметра (ё, м):
d = (X • 1 • Q2 • 8) / (3 • q • 0.05 • h • iC), (18)
где Q - расход в голове поливного трубопровода, м3/с; Q = q^lli-!^, qi - расход капельницы, м3/с; n1 - количество капельниц на одном растении, шт./раст.; П2 количество растений в ряду, шт; 1 - длина трубопровода, м; Х - коэффициент гидравлического сопротивления, = 1.363 / К^д0"3484; R^ - число Рейнольдса, выраженное через диаметр трубопровода, м; q - ускорение силы тяжести, м/с2; h - напор в голове поливного трубопровода, м; 0.05h - допустимые потери напора, приняты равными 5 % от h, т.е. 5 % > hfl00/h. Такое условие обеспечивает равномерные и стабильные расходы капельниц по длине трубопровода. Разработаны алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов с капельницами. Они были использованы при определении гидравлических параметров опытно-производственных СКО и в дипломном проектировании.
Наши многолетние опыты, с 1974 по 2002 годы, проведенные в Ростовской области, Краснодарском крае и Чечено-Ингушетии, позволили теоретически обосновать и экспериментально разработать для 10 с.-х. культур и 16 сортов оптимальные технику (см. таблицу 6) и режимы КО, обеспечивающие более ЭиРИВР в сравнении с традиционными способами орошения (таблица 7). Таблица 7 - ЭиРИВР различными сельскохозяйственными культурами при КО и дождевании на Северном Кавказе (по каждой культуре и сорту схема опыта состояла из 3-7 вариантов)
Культура Сорт, оборот Дожмваиие КО
Уе, т/га JA м'/га затраты Jnt, м3/г Уе,т/га J«, ' м'/га. затраты J nt, м'/т
Яблоня Гольден Дел н шее - - - 13.4 ' 293 21.8
Джонатан 19.8 2378 120.1 22.9 • 297 13.0
Грецкий орех 1.2 2100 1736.0 1.6 272 173.0
Виноград Ркацители 7.5 2787 370.0 7 3 532 70.0
Саперави 10.1 2787 280.0 11.6 532 50.0
Фиолетовый ранний 12.6 1234 98.0 12.4 884 7IJ
Алиготе 15.4 2067 134.0 16.2 1439 88.8
Малина Рубин болгарский 3.1 <б) 2200 717.0 4.2 645 155
Томат Волгоградский 5/95 45.8 2793 61.0 87.0 1608 185
Перец Н овочеркасскяй-35 21.3 3027 142.1 31.0 2107 68.0
Баклажан Донской-14 28.7 3027 105.3 47.8 2107 44.1
Томат (теплица) Ревермун, 1 оборот 48.0 2015 42.0 99.6 1195 12.6
Ревермун, 2 оборот 26.1 2095 30J 46.0 1666 36.2
за 2 оборота 74.1 4100 55.5 145.6 2861 20.1
Огурец (теолнца) ТСХА -211,1 оборот 186.0 2031 10.9 219.4 1283 5.8
Манул,2 оборот 56.1 3221 57.4 68.2 2130 31.2
за 2 оборота 242.1 5232 21.7 287.6 3413 11.9
Роза (теплниа), тыс. штАа Куии Элизабет 585.3 6478 11.1 871.7 3604 4.2
Роз Гожар 504-3 6478 12.8 804.3 3604 4.5
При КО и поддержании влажности почвы в объеме контура увлажнения в пределах, указанных в таблице 6, урожайность с.-х. культур в наших опытах была выше в 1,2-1,9 раза, а экономия оросительной воды составила 30-85 % в сравнении с дождеванием и поливом по бороздам. Наиболее ЭиРИВР огурцы и
томаты в теплицах и томаты в открытом грунте. Менее-ЭиРИВР при КО грецкое. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С Петербург < ОЭ МО иг
•-------ШЯ-1
кий орех, малина и виноградник. При капельном орошении, дождевании и поливе по бороздам урожайность с.-х. культур была в 2-3 раза выше, чем на богаре, при этом потребительское качество урожая оставалось высоким. Это свидетельствует о высокой эффективности любого способа орошения в климатических условиях Северного Кавказа. Строительная стоимость СКО (цены 2002 г.) составляет для плодовых культур 60-70 тыс. руб./га, овощей в открытом грунте 100-200 тыс. руб./год. Срок окупаемости капиталовложений в строительство СКО почти для всех с.-х. культур составляет 1-2 года, а продолжительность их эксплуатации - более 12 лет.
В седьмой главе рассматриваются вопросы автоматизации оросительных систем и ее влияние на ЭиРИВР при орошении. Автоматизация, многоплановая, многоцелевая и сложная задача управления и регулирования производственных процессов, начала разрабатываться с середины 18 века.
Разработкой автоматизированных систем управления (АСУ) оросительных систем (ОС) в России во второй половине 20 столетия занимались Я.В. Бочкарев, М.З. Ганкин, А.Т. Каленников, О.П. Кисаров, В.В. Клейзит, П.И. Коваленко, А.А. Красовский, И.Д. Маслов, Е.Е. Овчаров, В.П. Остапчик, В.А. Рожнов, Б.Б. Чефанов, В.Н.Щедрин и многие другие ученые и производственники. За рубежом АСУ ОС занимались: G. Berker, R.D. Bliesner, G. Campbell, T. Cho, M.R. Goyal, E.A. Gonzalez, D. Heerman, M. Keene, J. Le-ferbe, J.M. Milne, P. Peyremorte, M. Reddi, J.G. White и другие.
Наши исследования относятся к автоматизации водораспределения и РО с.-х. культур, обеспечивающих ЭиРИВР при ВПО и КО. К таким устройствам, разработанным нами, относятся «Оросительный дозатор» а.с. № 1029914, «Оросительная система» а.с. № 1165313, «Устройство для измерения влажности почвы» ах. № 1394126, «Система подпочвенного орошения» а.с. № 1367920, «Устройство автоматического включения оросительной системы» а.с. № 1276305, «Датчик-эвапориметр» а.с. № 987587, а.с. № 1249496, «Система автоматического управления поливом» ах. № 1394202.
На базе датчиков-эвапориметров ах. 978587 и 1249496, унифицированных с почвенными осадкомерами, которые прошли широкую апробацию и рекомендованы к внедрению, разработаны однопрограммные одноблочная и многоблочная схемы и методика АСУ режимами КО и ВПО. Суть методики заключается в том, что сигнал на начало очередного полива поступает от датчика-эвапориметра при испарении слоя воды, соответствующего поливной норме, а продолжительность её выдачи Т, ч или времени межполивного периода на каждый участок устанавливается на задатчике реле времени, контролируется программой и рассчитывается по формуле:
Т = Ah • 10 • а / (3.6 • q • Et), (19)
где ДЬ - слой воды в эвапориметре между отметками Vmin и Vmax, соответствующий заданной поливной норме, мм; q - гидромодуль, л/с. га; а - коэффициент пропорциональности между водопотреблением и испарением с водной поверхности эвапоримстра; Et - КПД системы. При этом величину поливной
нормы под одно растение или метр полосы увлажнения при КО можно рассчитать по формуле:
41 = (Рн-Рк) • Бк* а/(ЮООБэ), л, (20)
=(Е,-Р)-8к-а-0.0001,л, (21)
где Рн и Рк - масса (объем) или слой воды в датчике-эвапориметре на начало и конец периода, г или мм; 8эи - площади зеркала воды в эвапориметре и контура увлажнения, см2; Е] и Р - испарение с водной поверхности и осадки, мм.
Величину поливной нормы 0;г на суммарные площади контуров или полос увлажнения, находящихся на физическом гектаре, занятом культурой, рассчитывают по формулам:
В1Г = я, ■ п • 0.001, м3/га, (22)
Дг=ф-1- 0.001, м37га, (23)
где п - количество растений, шт/га, Ц) - величина единичной поливной нормы на погонный метр полосы увлажнения, л/п.м.; 1 - суммарная длина полосы КО на физическом гектаре, м. При этом контроль времени выдачи поливной нормы (продолжительность полива ^ ч) осуществляют и рассчитывают по формуле:
1 = %1,1)/Чк-П|,ч> (24)
где - установленный расход капельницы, л/ч и количество капельниц
под одним растением или на одном погонном метре полосы увлажнения, шт.
Полевые и лабораторно-полевые опыты по изучению технологии автоматизированных режимов КО и их влияния на ЭиРИВР проводились с грецким орехом на Персиановской ОМС НИМИ, виноградником на ОПХ ВНИИВиВ, малиной в хозяйстве «Золотая коса» Неклиновского района Ростовской области, томатами и огурцами в теплицах хозяйства «Черноморец» Краснодарского края. В процессе исследований изучены закономерности испарения воды из датчиков-эвапориметров, установленных в различных местах сообщества растений. Средняя за вегетацию величина испарения с водной поверхности датчи-ка-эвапориметра, установленного в середине между растениями в ряду составляет: для малины - 0,132, винограда- 0,217, молодых орехов - 0,206, плодоносящих орехов — 0,061 и яблонь — 0,075 кг/сут. Данные по испарению с водной поверхности эвапориметров легли в основу разработки режимов КО вышеперечисленных с.-х. культур.
Результаты полевых опытов по сравнительной оценке влияния режимов КО с ручным и автоматическим управлением на ЭиРИВР представлены в таблице 8.
Проведенные исследования позволили разработать оптимальные параметры автоматизированных режимов КО с.-х. культур, обеспечивающие Эи-РИВР, высокую урожайность, производительность труда и охрану природы. Для виноградников такими параметрами являются Е) = 1320 г, а = 1,5, = 39,5 л/куст, или л/п. м, которые обеспечивают урожайность ягод до 17,0 т/га, эконо-
Таблица 8 - ЭиРИВР сельскохозяйственными культурами при автоматическом управлении режимом КО
Варианты у.. т/га ЕТ м3/га Кгг, м3/т м3Ла м'/т м'/га м3/га «1, шт.
КО винограда. Алиготе, ОПХ ВНИНВнВ, 1984-1986 г.
2 раза в иеделю;а=1.5;Ч1=39.5л/п.м. 16.2 5148 318 1439' 90 1 131 11
а=1.5;ч,=39.5л/п.м. Е|=1320г. 16.5 4830 293 737* 45 702 119 9
а=1.5;а,=39.5л/куст ;Е,=1320г. 17.0 4543 268 767* 49 672 110 7
Грецкий орех, ОМС НИМИ, 1985-1986
Полкроновое дождевание 0.45 5322 11748 2100' 4615 - 700 3
КО а=1.0;Ч1=133.7л/дер.;Е,-1040г.; 3 капельницы 0.36 3462 9752 90* 254 2010 13 7
КО а=3.0;я,-199.7л/дер.;Е,=1040г.; 3 капельницы 0.75 3577 4776 2153 288 1885 31 7
КО малины. Рубин болгарский, хозяйство «Золотая коса», 1987-1988гг.
2 раза в неделю а=1.5;ч1-21.2л/п.м. 3.3 3559 1175 1086' 392 - 78 14
а=1.0;ч1=21.2л/п.м. Е,=1320г. 3.3 2890 997 4511 137 635 75 6
а=1.5;Ц|=31.9л/п.м. Е|=1320г. 4.3 3149 743 6783 160 408 113 6
КО огурца, Ревермун, хозяйство «Черноморец», теплицы за 2 оборота, 1984-1986гг.
3 раза в неделю по схеме 287.6 - - 3413' 11.9 - 50 67
а=1.0;ч1=0.3л/куст Е |=150г. 217.7 - - 20021 9.2 1411 33 61
а-1.5;Ч|=0.45л/куст Е,=150г. 282.4 - - 20035 10.6 410 48 63
КО томата, хозяйство «Черноморец» теплицы за 2 оборота, 1984-1986гг.
1 раз в неделю 145.6 - - 2923' 20.1 - 79 37
а=1.0;ч1=0.9л/куст Е,=500г. 128.3 - - 19331 15.1 980 100 19
а=1.5;ч,-1.35л/куст Е|=500г. 140.7 - - 29053 20.6 18 150 20
мию оросительной воды на 62 % в сравнении с дождеванием и поливом по бороздам и на 22,8-48,8 % - с ручным управлением режимом КО.
Грецкий орех наиболее ЭиРИВР при Е| = 1090 г, а = 3, = 199,7 л/дер. Урожайность орехов при такой автоматизированной технологиии КО была в 6 раз больше, чем без орошения и в 1,9-1,7 раза больше, чем при поливе по приствольным кругам и подкроновом дождевании. При этом оросительная норма была в 10 раз, а расход оросительной воды в 18,5-16,0 раз меньше, чем при традиционных способах полива.
Малина наиболее ЭиРИВР при автоматизированном режиме КО с Е| = 1320 г, а = 1,5 и Ц) =31,9 л/п.м. полосы увлажнения, что способствовало получению урожая ягод 4,25 т/га и в два раза уменьшило количество вегетационных поливов в сравнении с ручным управлением. Более ЭиРИВР при автоматизированном режиме КО обеспечивается за счет точного инструментального учета конкретных погодных условий и выпадающих осадков при назначении сроков проведения вегетационных поливов и строгого нормирования поливной и оросительной воды.
В связи с изолированностью теплиц от воздействия природных факторов, автоматизированные режимы КО огурцов и томатов не обеспечивают более ЭиРИВР, а лишь способствуют снижению затрат труда на 150-250 чел. дней/га, или в 12-19 раз в сравнении с поливом из шланга, дождеванием и ручным управлением КО.
В восьмой главе приведены результаты научно-методической и экспериментальной разработки принципиально новых способов орошения и повышения водообеспечешюсти с.-х. культур, обеспечивающих ЭиРИВР, но находящихся еще на стадии изобретения и изучения, не получивших широкого внедрения. К таким принципиально новым техническим решениям относятся ах. №№71139, 1111267, 1217303,1410911, патент США №4351130, патент Японии № 58-49203, в которых используется элекроосмос, пленка и другие явления.
Нами разработаны и изучены три принципиально новых устройства для орошения с.-х. культур: «Система орошения грунтовыми водами» а.с. № 1382444, «Оросительная система» а.с. № 1554826 и «Способ возделывания растений» а.с. № 1419549, который в процессе исследований был назван «Способ повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО). Наиболее методически разработан и изучен в полевых опытах с виноградником и малиной способ ПВПО (рисунок 5). Конструктивные элементы ПВПО-2 характеризуются высотой перегораживающих лощины валиков Ь, = 2 + 0,05, м; насыпи в середине спрофилированного междурядия Ьь, = Ь, , м; объемом лощины, обеспечивающей прием осадков при ливне 5 % обеспеченности Причем, длину бьефа (расстояние между перегораживающими валиками) 1Ь принимаем около 10 м в направлении уклона местности (вдоль ряда) 1 < 0,01 (рисунок 6).
По характеру и эффективности увлажнения почв способ ПВПО-2 близок к КО, так как создает аналогичные контуры увлажнения, в виде полосы вдоль ряда, глубиной до 1 м и шириной до 1,36 м и более (рисунок 7), которые характеризуются коэффициентом увлажнения Кк = 0,54 и нормой увлажнения 1ув=£Р-ипл-П, м3/га; а также присущим локальному орошению УВБ и двумя КДВП (см. рисунок 1,ж):
^Т = + ( " ' ^м + Р " и™' П' м3/га> (25)
где - начальные и конечные запасы влага в объеме конту-
ров увлажнения и междурядий, соотношение между которыми характеризуется коэффициентами к^ и км; Р - осадки, м3/га; ипл - испарение с поверхности пленки, ипл = 1,55 м3/га; п - количество дождей за вегетационный период, шт.
Способ ПВПО-2 комплексно создает оптимальные для растений водный, воздушный, тепловой, пищевой, бактериологический режимы почв и положительный радиационный баланс, тем самым обеспечивая высокую чистую продуктивность фотосинтеза до 12,8 г/м2сут. и урожай ягод винограда 17,5 т/га и малины 4,12 т/га без затрат оросительной воды и с минимальным расходом вод
1 - междурядье, спрофилированное под двускатную поверхность; 2 - лощина; 3 - ряд с двухсторонним пленочным покрытием междурядий; 4 - ряд с односторонним пленочным покрытием; 5 - пленочное покрытие; 6 - перегораживающие валики Рисунок 5 - Поперечный разрез почвы на варианте ПВПО-2
Р - осадки; Т - транспирация; ипл - испарение с поверхности пленки Рисунок 6 - Схемы для расчета водного баланса
Рисунок 7 - Контур увлажнения почвы на ПВПО-2С и 10 дни после 38,5 мм осадков % НВ )
региона на суммарное водопотребление (в 1,1-1,8 раза меньше, чем при капельном орошении, дождевании и поливе по бороздам) (таблица 9).
Таблица 9 - Показатели ЭиРИВР при различных способах повышения влаго-
обеспеченности виноградника и малины
Варианты т/га ЕТ, м3/га м'/т •^Ьг, м'/га -МУ» м'/т ■1 'ь*^ ^Ъг » млЛи
Виноград, Алиготе, ОПХ ВНИИВиВ, 1986-1988 гг.
Бе) орошения 8.7 3289 378 - -
Борозды 11.8 4583 38Я 18001 153
Дождевание 12.0 4687 391 18002 150
КО 13.7 3688 269 654' 48 1146
11ВПО - 2 17.5 2783 159 - - 1800
ПВПО-1 15.0 2926 195 - - 1800
Малина, Рубин болгарский, хозяйство «Золотая коса», 1987-1988 гг.
Без орошения 1.53 2784 1827
Борозды 3.11 4786 1540 24001 771
КО 4.25 3149 743 6781 160 1722
ПВПО-2 4.12 2777 678 - - 2400
Способ ПВПО-2 обеспечивает эффективную борьбу с сорняками без междурядных обработок и исключает водную и ветровую эрозию, поэтому его можно считать более экологически чистым, чем существующие технологии возделывания с.-х. культур, как на богаре, так и при орошении. Внедрение ПВПО-2 в с.-х. производство Северного Кавказа будет способствовать повышению урожайности плодово-ягодных культур и обеспечит ЭиРИВР.
В девятой главе показаны внедрение и экономическая эффективность научных разработок автора в сельскохозяйственное производство Северного Кавказа и других регионов страны.
Внедрение научных разработок осуществлялось на 16 предприятиях Ростовской области, а также на Эркен-Шахарском сахарном заводе, КЧАО, Ставропольского края, хозяйстве «Черноморец» г. Сочи Краснодарского края, ВНПО «Прогресс» Ногинского района Московской области, хозяйстве «Декоративные культуры» и кооперативе «Аленький цветочек», г. Махачкала, ГУ «ВолжНИИГиМ», Саратовской области.
Суммарные результаты внедрения изобретений и научных разработок автора, в Ростовской области, на Северном Кавказе и в других регионах России, обеспечивающих ЭиРИВР составили: по перечню использованных изобретений ЦСУ СССР - 251,1 тыс. руб. или 6,278 млн. руб., по актам об использовании изобретений ЦСУ СССР - 125,3 тыс. руб. или 3,113 млн. руб., по по актам внедрения производственных организаций - 431,3 тыс. руб. или 10,783 млн. руб. фактического экономического эффекта соответственно в ценах до 1989 г. и 2002 г. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований в проекты, технико-экономические обоснования, перспективные схемы и нормативно-технические документы составляет 124,21 млн. руб. или 3,109 млрд. руб., от предотвращения ущерба природе при повторном использовании СВ, ЖС, СиКДВ для орошения - 47,09 млн. руб. или 1,177 млрд. руб. (цены до 1989 г. и 2002 г.).
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. В агроклиматических условиях Северного Кавказа, зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения водосбережения, ЭиРИВР при орошении можно достигнуть, руководствуясь следующими теоретическими положениями:
- все почвы обладают уже сформировавшимся естественным плодородием и водным режимом, которые не соответствуют оптимуму для большинства с.-х. культур и не обеспечивают ЭиРИВР, поэтому в любом регионе существует необходимость проведения комплексных мелиорации в с.-х. производстве;
- орошение является способом искусственного перераспределения сформировавшегося поверхностного, подземного стока вод и выпадающих осадков с помощью различных мелиоративных технических приёмов, машин, гидротехнических сооружений;
- комплексная мелиорация водосбора должна предшествовать организации регулярного орошения и обеспечивать трансформацию поверхностного стока, в начальных стадиях его формирования, в грунтовый сток и влагозапасы зоны аэрации, что увеличит продуктивность ценозов и их устойчивость против деградации;
- проблему ЭиРИВР следует рассматривать в динамическом развитии, как процесс совершенствования способов орошения и техники полива за счет изменения принципов распределения воды по полю и последовательного деления поливной струи на элементарные струйки;
- при современном техническом уровне оросительных систем на орошаемых землях наблюдаются 6 типов ВРП, а наиболее ЭиРИВР при ВРП с двухсторонним регулированием и локально-регулируемом с КО.
2. При планировании экспериментов, обобщении и системном анализе опытных данных разработаны:
- методика и схема комплексной мелиорации водосбора;
- методика оценки биологической эффективности орошения, удобрения, ЭиРИВР с.-х. культурами и сортами, далёкими по происхождению, в которой главным критерием является дифференцированный номер значимости члена ряда(ДНЗЧР);
- методика расчета суммарного водопотребления с.-х. культур при поверхностном орошении и дождевании, базирующаяся на функциональной криволинейной зависимости ЭТ от продолжительности и температуры вегетационного периода и биологических особенностей с.-х. культур;
- ПДК ингредиентов (75 наименований) и методика предварительной оценки СВ, применяемых на ЗПО и адаптированных к условиям Ростовской области и Северного Кавказа;
- методика прогноза эколого-мелиоративпого состояния орошаемых земель;
- методика расчета предотвращенного ущерба природе при с.-х. использовании СВ, ЖС, СиКДВ, который рассматривается как критерий их предварительной оценки;
- методика расчетов режимов ВПО с.-х. культур, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения (К1);
- методика, алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов с капельницами, которые рассматриваются как низконапорные системы с равномерным отбором воды по длине;
- методики расчета техники и режимов КО с.-х. культур в открытом грунте и теплицах с использованием коэффициентов увлажнения (Кк), испарения с водной поверхности эвапориметров (Е1), дефицитов влажности воздуха (ё) и продолжительности световых часов в % от годового количества (Рт);
- методика расчета автоматизированных режимов КО, на базе датчиков-эвапориметров и слоя испарившейся воды (АЬ) соответствующего величине поливной нормы (Б1г);
- методологические основы способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков при покрытии междурядий, спланированных под двухскатную поверхность, черной пластмассовой пленкой.
3. У всех с.-х. культур, участвовавших в опытах, эффективность поверхностного орошения и дождевания составляет 28-90 % по сравнению с удобренной богарой даже на плодородных пойменных землях с близким < 3 м залеганием УГВ. По показателю ДНЗЧР (1 и 2 места) люцерна и борщевик Соснов-ского при орошении и удобрении наиболее ЭиРИВР, имеют высокие питательные достоинства и при производстве сочных кормов в регионе на орошаемых землях приоритет должен быть отдан им. Главными зерновыми культурами, обеспечивающими наиболее ЭиРИВР при орошении и удобрении в регионе по показателю ДНЗЧР, являются высокоурожайные сорта озимой пшеницы и раннеспелые и среднеспелые сорта кукурузы. Орошение и удобрение этих культур обеспечит адаптацию земледелия Северного Кавказа к неблагоприятным природным факторам и снизит долю риска. Для различных по биологии сортов и гибридов кукурузы, картофеля, сои, яровой пшеницы и риса определены наиболее приемлемые способы и техника поверхностного орошения и дождевания, разработаны режимы орошения и нормы внесения минеральных удобрений.
4. Сделана предварительная оценка пригодности СВ Ростовской области для орошения кормовых культур. Доказана эффективность орошения с.-х. культур СВ и ЖС. Разработаны ООС и её технологические параметры, технология орошения с.-х. культур СВ и нормы внесения ЖС 160 кг/га N под кукурузу, обеспечивающие их полную биологическую очистку, охрану природы, повышение плодородия почв, урожайности, ЭиРИВР и питательных веществ.
5. На ОС Ростовской области определена взаимосвязь между незасоленностью почв, Квп и средневзвешенной урожайностью с.-х. культур на орошаемых землях. Все эти показатели имеют тесную корреляционную связь со вре-
менем работы ОС и описываются уравнениями линейной регрессии, благодаря чему их можно использовать для прогноза эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель. В Ростовской области при современном техническом уровне ОС максимум урожайности достигается при наличии 70-80 % незаселенных земель и значениях общего Квп = 35-45 %, вычисленного как отношение У\у — Ут: Разработаны технология орошения суходольного риса СиКДВ, семь конструкций водосбросов и гасителей водного потока, обеспечивающие ЭиРИВР и охрану природы, которые могут быть использованы при реконструкции ОС.
6. Установлена локальность ВПО, которая характеризуется на различных почвах коэффициентом увлажнения К] для полевых культур равным 0,9-0,8, виноградников - 0,4-0,3, садов - 0,3-0,1. Определены параметры контуров увлажнения (Вувл, а, Ь), расходы воды и коэффициенты р а с х о дач е р е з точечные отверстия ВПУ, которые использованы при расчетах поливных трубопроводов, оросительных и поливных норм. Изобретены четыре конструкции ВПО. При ВПО природными водами, СВ, СиКДВ кукуруза более ЭиРИВР, а соя и рис менее ЭиРИВР в сравнении с дождеванием и поверхностным орошением, что обусловлено не только его конструктивными и технологическими параметрами, но и развитостью корневых систем с.-х. культур, способом внесения удобрений и выбором источника орошения. При ВПО обеспечивается не только ЭиРИВР и сохраняется плодородие почв, но и достигается полная биологическая очистка СВ, охрана окружающей среды, труда и соблюдаются санитарные требования на ЗПО.
7. Разработаны конструктивные, гидравлические, технические параметры и режимы КО, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения Кк. Для яблони Кк = 0,10-0,30, грецкого ореха Кк = 0,05-0,1, виноградника К, = 0,3-0,5, овощей открытого грунта Кк = 0,9-1,0, овощей в теплицах К,, = 0,6-0,7, роз в теплицах Кк = 0,8-1,0. Параметры контуров увлажнения Ъ = 1,5-0,3 м, = 0,06-0,6 м, Вку = 0,4-1,5 м, = 90-95 % НВ и Р„ = 0,80-0,9 НВ зависят от биологических особенностей с.-х. культур, водно-физических свойств почв, конструктивных и технических особенностей СКО. Изобретены четыре конструкции капельниц, оросительный трубопровод и СКО.
8. Для 10 культур (16 сортов) разработаны оптимальные техника и режимы КО обеспечивающие более ЭиРИВР ( урожайность больше в 1,2-1,9 раза, экономия оросительной воды от 30 до 85 %) в сравнении с дождеванием и поверхностным орошением. Наиболее ЭиРИВР при КО огурцов, томатов в теплицах и томатов в открытом грунте. Срок окупаемости капиталовложений (60-240 тыс. руб./га) почти для всех с.-х. культур составляет 1-2 года. При КО негативное воздействие на почвы и окружающую природу сведено к минимуму или вообще отсутствует.
9. Изобретены 8 устройств и разработаны автоматизированные режимы КО, оптимальные параметры которых обеспечили более ЭиРИВР с.-х. культурами в открытом грунте в сравнении с ручным управлением. Урожайность ви-
нограда, малины и грецкого ореха при автоматизированном управлении режимами КО была выше на 25-30 %, расход оросительной воды уменьшился на 2050 %, количество поливов сократилось в 1,5-2,0 раза в сравнении с ручным управлением системой. Более ЭиРИВР при автоматизированном режиме КО обеспечивается за счет точного инструментального учета конкретных погодных условий и выпадающих осадков при назначении сроков проведения очередных вегетационных поливов и строгого нормирования величин поливной и оросительной норм. В связи с изолированностью теплиц от воздействия природных факторов, автоматизированные режимы КО огурцов и томатов не обеспечивают более ЭиРИВР, а лишь способствуют снижению затрат ручного труда на поливе
10. Изобретены три принципиально новых устройства для орошения и повышения влагообеспеченности с.-х. культур. Наиболее методически разработан и изучен способ ПВПО-2, конструктивные элементы которого характеризуются высотой перегораживающих лощины валиков (Ь„), насыпи в середине спрофилированного междурядия (Ьв), покрытого черной пленкой, объемом лощины (VI) и расчитываются при уклонах 1 < 0,01 на прием осадков ливней 5 % обеспеченности. По характеру увлажнения почв способ ПВПО-2 близок к КО, так как создает аналогичные контуры увлажнения, в виде полосы вдоль ряда растений, глубиной до 1 м и шириной до 1,36 м и более, которые характеризуются коэффициентом К, = 0,54 и нормой увлажнения 1уВ, а также, присущими локальному орошению УВБ и двумя КДВП.
11. Способ ПВПО-2 комплексно создает оптимальные для растений водный, воздушный, тепловой, пищевой, бактериологический режимы почв и радиационный баланс, тем самым обеспечивая высокую чистую продуктивность фотосинтеза до 12,8 г/м2-сут, урожайность ягод винограда 17,5 т/га и малины 4,12 т/га (большую или на уровне КО) без затрат оросительной воды, с минимальным расходом водных ресурсов на суммарное водопотребление, в 1,1-1,8 раза меньше, чем при КО, дождевании и поливе по бороздам. Способ ПВПО-2 обеспечивает эффективную борьбу с сорняками без междурядных обработок и исключает вод]гую и ветровую эрозию, является экологически чистым, в связи с чем он включен в схему комплексной мелиорации водосбора.
12. Комплексные мелиоративные мероприятия по ЭиРИВР весьма выгодны, о чем свидетельствуют результаты внедрения научных разработок. Суммарный экономический эффект составил от внедрения: изобретений - 9,391 млн. руб, технологий - 10,783 млн. руб., ожидаемый по проектам, ТЭО и НТД - 3,109 млрд. руб., ожидаемый предотвращенный ущерб природе при повторном использовании в с.-х. производстве СВ, ЖС, СиКДВ - 1,177 млрд. руб. в ценах 2002 года.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для условий Северного Кавказа, при производстве сочных кормов на орошаемых землях приоритет рекомендуем отдавать люцерне и борщевику Со-сновского, из зерновых культур - озимой пшенице и кукурузе. Все остальные
культуры рекомендуем использовать в севооборотах по потребности. Для основных и второстепенных с.-х. культур рекомендованы РО, нормы внесения удобрений, сроки, способы и нормы посева, обеспечивающие ЭиРИВР при поверхностном орошении и дождевании, предложены конструктивные элементы для реконструкции оросительных систем.
2. Проектным и производственным организациям предложены перспективная карта пригодности и использования СВ Ростовской области для орошения с.-х. культур, при реализации которой экономический эффект составит 3.093 млрд. руб. в год в ценах 2002 г. и будет сэкономлено 0,353 км3/год пресных вод. Рекомендованы оптимальные нормы внесения 160 кг/га N свиносто-ков при орошении кукурузы по бороздам. Предложена конструкция ООС и соответствующая технология, обеспечивающая биологическую очистку СВ, охрану природы, ЭиРИВР.
3. Выполнены схемы (9446 га) и проект (700 га) повторного использования СиКДВ в водообротных системах, повышающие водообеспеченность на 50 %. Рекомендован режим орошения риса при периодических поливах СиКДВ по полосам.
4. Рекомендованы и внедрены параметры элементов техники и режима ВПО и КВПО для полевых культур, обеспечивающие ЭиРИВР. Предложены нормы внесения свиностоков (160 кг/га N при КВПО кукурузы (экономический эффект 15500 руб./га в ценах 2002 г.).
5. Внедрены конструкции, техника полива и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, овощей в открытом грунте, роз, огурцов и томатов в теплицах (экономический эффект от 32,6 до 345,2 тыс. руб./га в открытом грунте и от 1040,0 до 2446 тыс. руб./га в теплицах, цены 2002 г.). Для капельницы КСС-2 было налажено мелкосерийное производство.
6. Предложены и внедрены технические средства и технологические параметры автоматизированного режима КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие экономию оросительной воды на 24-67 % и прибавку урожая до 37 % в сравнении с ручным управлением поливом.
7. Производству предложен способ ПВПО, его технические и технологические параметры для возделывания виноградников и малины, обеспечившие валовый экономический эффект 173,4 тыс. руб. в ценах 2002 г. и ЭиРИВР без затрат оросительной воды.
8. Разработаны и внедрены: восемь наименований нормативно-технических документов по проектированию, строительству и эксплуатации ЗПО, систем ВПО и КВПО природными водами, СВ, ЖС, и КО в теплицах; три наименования методической литературы по изучению и расчету систем ВПО и КО в открытом грунте и теплицах; четыре наименования рекомендаций производству по выращиванию полевых, кормовых, плодовых, ягодных и декоративных культур при поверхностном, ВПО, КО, и дождевании.
Список опубликованных работ, отражающих основное содержание диссертации.
1. Ясониди О.Е. Потребление воды яровой пшеницей //Земледелие. - М: Колос, 1972. - № 4..- С. 45-47,0.26 п.л.
2. Шумакова К.П., Ясониди О.Е. Влияние орошения и удобрений на урожайность, качество зерна и водопотребление яровой пшеницы //Эффективное использование орошаемых земель в степных районах: Сб. науч. тр. /ВАСХНИЛ. - М: Колос, 1974. - С. 152-158 (д.а. 0.25 пл. 74 %).
3. А.с. 492808 СССР, МКИ G 01п 33/24. Почвенный испаритель /О.Е. Ясониди, Д.П. Гостищев (СССР). Заявл. 01.03.74. Опубл. 25.11.75. Бюл. № 43. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 50 %).
4. Ясониди О.Е. Капельное орошение //Садоводство. - М: Колос, 1978. -№8.-С.34-35,0.22п.л.
5. Лебедев В.И., Сюсюра Л.И., Ясониди О.Е., Шумакова К.П. Урожайность и продуктивность фотосинтеза у низкорослых яровых пшениц при орошении и удобрении //Доклады ВАСХНИЛ. - М.: Колос, 1978. - № 7. - С. 19-21 (д.а.0.10пл.44%).
6. А.с. 665856 СССР, МКИ A01G 25/02. Капельница /Н.П. Бредихин, А.М. Воробьев, П.В. Харламов, О.Е. Ясониди (СССР). Заявл. 20.06.77. Опубл. 05.06.79. Бюл. № 21. - 2 с. (д.а. 0.03 п.л. 25 %).
7. Ясониди О.Е., Гостищев Д.П., Мякотин Г.Н. Использование сточных вод для орошения полей в Ростовской области //Доклады ВАСХНИЛ. - М.: Колос, 1980. - № 12. - С. 31-33 (д.а. 0.10 п.л. 40 %).
8. Использование сточных вод для орошения //А.М. Буров, Ф.И. Буц, Л.Л. Димидова и др.: Водные ресурсы. Коллективная монография. Под ред. А.М. Никанорова. - Ростов-на-Дону, СКНЦ ВШ, 1981. -С. 165-185 (д.а. 0.70 п.л. 56 %).
9. Мякотин Г.Н., Ясониди О.Е., Гостищев Д.П., Подпочвенный полив кукурузы сточными водами //Гидротехника и мелиорация. - М.: Колос, 1982. - № 6. - С. 63-64 (д.а. 0.10 пл.) 42 %).
10. А.с. 987587 СССР, МКИ G 05Д 9/00. Датчик-эвапориметр /О.Е. Ясониди, А.А. Бурдун, Н.М. Матюшкин, И.И. Зеников (СССР). Заявл. 13.05.81; Опубл. 07.01.83. Бюл. № 1-3. с. (д.а. 0.10 п.л. 40 %).
11. Ах. 1029914 СССР, МКИ А 01 G 25/02. Оросительный дозатор /П.А. Зевакин, О.Е. Ясониди (СССР). Заявл 03.07.81. Опубл. 23.07.83. Бюл. № 27. - 5 с. (д.а. 0.1 пл. 40 %).
12. Ясониди О.Е. Капельное орошение овощей в теплицах //Экспресс-информация. Мелиорация и водное хозяйство. - М.: ЦБНТИ, ММиВХ СССР, 1983. - Сер.1. - Вып. 9. - С. 3-9,0.47 пл.
13. Ясониди О.Е. Качество сточных вод, применяемых для внутрипочвен-ного орошения //Экспресс-информация. Мелиорация и водное хозяйство. - М.: ЦБНТИ, ММиВХ СССР, 1984. - Сер. 4. - Вып. 3. - С. 15-23, 0.44 пл.
14. Ясониди О.Е. Эффективность использования воды яблоней при различных способах полива //Садоводство. - М.: Колос, 1984. - № 8. - С. 11-14, 0.44 п.л.
15. Ясониди О.Е., Капельное орошение томатов в теплицах //Экспресс-информация. Мелиорация и водное хозяйство. - М: ЦБНТИ, ММиВХ СССР, 1984. - Сер. 1. - Вып. 12. - С. 4-10,0.40 п.л.
16. Ясониди О.Е. Расчет режима внутрипочвенного орошения сточными водами //Экспресс-информация. Мелиорация и водное хозяйство. - М.: ЦБНТИ, ММиВХ СССР, 1985. - Сер. 4. - Вып. 3. - С. 10-18,0. 50 п.л.
17. Ясониди О.Е., Галиняк В.Ф. Капельное орошение //Картофель и овощи. - М.: Лгропромиздат, 1985, № 1. - С. 26-28 (д.а. 0.10 п.л. 40 %).
18. Ясониди О.Е. Капельное орошение //Плодоовощное хозяйство. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 25-28, 0.50 п.л.
19. А.с. 1165313 СССР, МКИ А0Ш 25/16. Оросительная система /П.А. Зевакин, О.Е. Ясониди, А.Т. Лисконов (СССР). Заявл 14.07.83. Опубл. 07.07.85. Бюл. № 25. - 5 с. (д.а. 0.08 п.л. 30 %).
20. А.с. 1170990 СССР, МКИ А01 в 25/06. Способ крепления кротовин /О.Е. Ясониди, Д.П. Гостищев, И.А Харламова, О.А. Скрябина (СССР). Заявл.
27.09.83. Опубл. 07.08.85. Бюл. № 25. - 2 с. (д.а. 0.10 п.л. 60 %).
21. А.с. 1172493 СССР, МКИ АОЮ 25/02. Капельница /О.Е. Ясониди, Н.М. Матюшкин, А. Г. Лисконов, О.А. Скрябина (СССР). Заявл. 27.09.83. Опубл. 15.08.85. Бюл. № 30. - 2 с. (д.а. 0.10 п.л. 25 %).
22. Ясониди О.Е. Определение лизиметрами водопотребления риса //Вестник сельскохозяйственной науки. - М.: Агропромиздат, 1985, № 11. - С. 133-136,0.24 п.л.
23. Ясониди О.Е. Пути экономии воды при орошении земель Северного Кавказа //Мелиорация в системе агропромышленного комплекса: Сб. науч. тр. /ВАСХНИЛ. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 83-92,0.70 п.л.
24. Ясониди О.Е., Степанова Н.Г. Эффективность применения полимерных материалов для систем капельного орошения //Пластические массы. - М.: Химия, 1986. - № 2. - С. 59-60 (д.а. 0.25 пл. 85 %).
25. А.с. 1231004 СССР, МКИ С О2 Б 1\58, С 05 Б 7/00. Способ подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования /О.А. Суржко, О.Е. Ясониди, СВ. Головкина, В.Н. Канцан, Г.Н. Земченко (СССР). Заявл.
23.02.84. Опубл. 15.05.86. Бюл. № 18. - 3 с. (д.а. 0.05 п.л. 20 %),
26. А.с. 1249496 СССР, МКИ в 0.5 Д 9/12. Датчик-эваиориметр /О.Е. Ясониди, Н.М. Матюшкин, О.А. Скрябина, Г.Н. Мартыненко (СССР). За-явл. 28.11.84. Опубл. 07.08.86. Бюл. № 29. - 4 с. (д.а. 0.10 п.л. 30 %).
27. А.с. 1276305 СССР, МКИ А О1 в 25/16. Устройство автоматического включения оросительной системы /О.Е. Ясониди, Н.В. Глоба, Л.Н. Глоба, О.А Скрябина (СССР), Заявл. 02.04.85. Опубл. 15.12.86. Бюл. №4 6. - 3 с. (д.а. 0.1п.л.25%).
28. Ясониди О.Е. Методика проведения опытов при внутрипочвенном орошении сточными водами /НИМИ, Новочеркасск, 1985. - 69 с. - Монография.
Деп. в ЦБНТИ Минводхоза СССР. Реферат опубл. Экспресс-информация ЦБНТИ ММиВХ, СССР. - М.: 1986. - Сер. 4. - Вып. 3, 3.50 п.л.
29. А.с. 1303646 СССР, МКИ Е 01 С 3/06, Е 01 F 5/00. Устройство для отвода воды от земляного сооружения /О.Е. Ясониди, Н.Н. Харламов, А.Г. Гребенников, О.А Скрябина (СССР). Заявл. 29.05.85. Опубл. 15.04.87. Бюл. № 14. -2 с. (д.а. 0.10 п.л. 50%).
30. А.с. 1347908 СССР, МКИ A01G 25/02. Капельница /О.Е. Ясониди, О.А Скрябина,, Г.Н. Мартыненко, Г.В. Суслов, B.C. Корпан (СССР). Заявл.
27.05.85. Опубл. 30.10.87. - Бюл. № 40. - 2 с. (д.а. 0.1 п.л. 50 %).
31. А.с. 1355177 СССР, МКИ А01 В 79/02. Система капельного орошения /О.Е. Ясониди (СССР). Заявл. 04.12.85. Опубл. 30.11.87. Бюл. № 44. - 2 с, 0.2 п.л.
32. Ясониди О.Е. Капельное орошение на Северном Кавказе. Монография - Ростов-на-Дону, СКНЦВШ. Изд. Ростовского университета, 1987. - 80 с, 5.30 п.л.
33. Ясониди О.Е. Рациональное использование оросительной воды культурой риса /НИМИ, Новочеркасск, 1987. - 100 с. Монография. Деп. в ЦБНТИ Минводхоза СССР. Реферат на картах. Мелиорация и водное хозяйство. - М.: 1987. - Вып. 2, 6.00 п.л.
34. А.с. 1367920 СССР, МКИ А01 G 25/06. Система подпочвенного орошения /О.Е. Ясониди, Н.В. Глоба, Л.Н. Глоба, О.А Скрябина (СССР). Заявл.
14.01.86. Опубл. 23.01.88. Бюл. № 3.-4 с. (д.а. 0.1 п.л. 25%).
35. А.с. 1382444 СССР, МКИ А01 G 25/00, 25/06. Система орошения грунтовыми водами /О.Е. Ясониди, О.Н. Карпенко, Л.Г. Дудникова, О.А Скрябина (СССР). Заявл. 17.09.85. Опубл. 23.03.88. Бюл. № 11. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 40 %).
36. А.с. 1394126 СССР, МКИ G 01N 33/24. Устройство для измерения влажности почвы /О.Е. Ясониди, И.А Топчий, О.А Бокова, И.П. Смеян, Е.Б. Ливийская, СБ. Нетывченко (СССР). Заявл. 30.10.86. Опубл. 07.05.88. Бюл. № 17. - 6 с. (д.а. 0.20 п.л. 50 %).
37. А.с. 1394202 СССР, МКИ G 05 Д 9/0. Система автоматического управления поливом /О.Е. Ясониди, А.А Бурдун, Т.Г. Бурдун, О.А Скрябина (СССР). Заявл. 10.02.87. Опубл. 07.05.88. Бюл. № 17. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 40 %).
38. А.с. 1404008 СССР, МКИ А01 В 79/02. О.Е. Ясониди, Н.М. Матюш-кин, О.А. Скрябина, В.М. Ковалев (СССР). Заявл. 22.05.85. Опубл. 23.06.88. Бюл. № 23. - 2 с. (д.а. 0.10 пл. 25 %).
39. А.с. 1419549 СССР, МКИ А 01 В 79/02. Способ возделывания растений /О.Е. Ясониди (СССР). Заявл. 20.08.85. Опубл. 30.08.88. - Бюл. № 32. - 1 с. (д.а. 0.1.п.л. 100%).
40. А.с. 1426504 СССР, МКИ А01 G25/02. Оросительный трубопровод /О.Е. Ясониди, СБ. Нетывченко (СССР). Заявл. 15.08.86. Опубл. 30.09.88. Бюл. № 36. - 2 с. (д.а. 0.1 п.л. 50 %).
41. А.с. 1435690 СССР, МКИ Е 02 В8/06. Гаситель энергии потока для трубчатого водовыпуска /З.Г. Ламердонов, О.Е. Ясониди, В.А. Храпковский,
A.Г. Гребенников (СССР). Заявл. 05.05.87. Опубл. 07.11.88. Бюл. № 41. - 4 с. (д.а.0.10п.л.40%).
42. Изучение внутрипочвенного орошения природными, сточными водами и животноводческими стоками. Методические рекомендации /Коллективная монография. Д.П. Гостищев, О.Е. Ясониди, Г.Н. Мякотин, М.А. Романенко,
B.П. Саяпин, М.С. Григоров, B.C. Разуваев, А.В. Чеботарев, А.В. Чернокозин-ский: Под. ред. Д.П. Гостищева. - М.: ВАСХНИЛ, 1988. - 134 с. (д.а. 2.60 п.л. 30 %).
43. Ясониди О.Е., Щиренко СБ. Система локального орошения /НИМИ. - Новочеркасск, 1988. - 20 с. - Деп. в ЦБНТИ МВХ СССР. Реферат на картах. Мелиорация и водное хозяйство. - М., 1988. - Вып. 10. (д.а. 0.70 п.л. 70 %).
44. А.с. 1449058 СССР, МКИ A01G 25/00. Оросительно-очистная система /О.Е. Ясониди, Э.Н. Богданов, ОА Скрябина, В.А. Кузнецов (СССР). Заявл.
24.04.85. Опубл. 07.01.89. Бюл. № 1. - 3 с. (д.а. 0.10 п.л. 50 %).
45. А.с. 1458487 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Гаситель энергии падающего потока воды /О.Е. Ясониди, З.Г. Ламердонов, М.П. Степанов, О.А. Скрябина (СССР). Заявл. 19.03.87. Опубл. 15.02.89. Бюл. №6.-3 с. (д.а. 0.1. п.л. 50 %).
46. А.с. 1501983 СССР, МКИ А01 G 25/06. Устройство внутрипочвенного орошения /П.М. Степанов, О.Е. Ясониди, З.Г. Ламердонов (СССР). Заявл.
11.05.86. Опубл. 23.08.89. Бюл. № 31. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 30 %).
47. А.с. 1530120 СССР, МКИ А01С 23/04, Е 02 В 13/00. Смеситель-гаситель энергии для водовыпусков /З.Г. Ламердонов, О.Е. Ясониди, П.М, Степанов, Н.С. Руденко (СССР). Заявл. 24.03.88. Опубл. 23.12.89. Бюл. № 47. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 30%).
48. Ламердонов З.Г., Ясониди О.Е. Некоторые конструкции гасителей энергии водного потока трубчатых водовыпусков, работающих по принципу закручивания потока /НИМИ. - Новочеркасск, 1989. - 20 с. - Деп. В ЦБНТИ МВХ СССР. Реферат опубл. Указатель депонированных рукописных работ. - М.: 1989. - Вып. 1 (д.а. 0.30 п.л. 30 %).
49. Ясониди О.Е. Применение полимерных материалов при возделывании растений //Пластические массы. - М.: Химия, 1990. - № 6. - С. 12-13, 0.20 п.л.
50. А.с. 1554826 СССР, МКИ А01 G 25/00. Оросительная система /О.Е. Ясониди, Н.Г. Степанова, О.Н. Карпенко, В.И. Торбовский (СССР). Заявл. ЗОЛ 1.87. Опубл. 07.04.90. Бюл. № 13. - 6 с. (д.а. 0.25 п.л. 60 %).
51. А.с. 1569375 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Гаситель энергии потока /З.Г. Ламердонов, О.Е. Ясониди, П.М. Степанов (СССР). Заявл. 03.08.87. Опубл. 07.06.90. Бюл. № 21. - 3 с. (д.а. 0.1 п.л. 30 %).
52. А.с. 1587121 СССР, МКИ Е 02 В 8/06, 7/18. Водосбросное сооружение /О.Е. Ясониди, З.Г. Ламердонов, ОА Скрябина (СССР). Заявл. 30.08.87. Опубл. 23.08.90. Бюл. № 33. - 4 с. (д.а. 0.15 п.л. 50 %).
53. А.с. 1612043 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Водосброс /З.Г. Ламердонов, О.Е. Ясониди, П.М. Степанов (СССР). Заявл. 06.04.87. Опубл. 07.12.90. Бюл. № 45. - 6 с. (д.а. 0.20 п.л. 30 %).
54. A.c. 16190558 СССР, МКИ G 01 F 23/62. Устройство для измерения уровней жидкостей и сыпучих материалов /О.Е. Ясониди, Н.В. Глоба, Л.Н. Гло-ба, O.A. Скрябина (СССР). Заявл. 12.05.87. Опубл. 07.01.91. Бюл. № 1. - 3 с. (д.а. 0.15 пл. 40%).
55. А.с. 1648289 СССР, МКИ А 01 G 25/02. Капельница /О.Е. Ясониди, Н.М. Матюшкин, О.Н. Карпенко, В.И. Торбовский (СССР). Заявл. 16.01.89. Опубл. 15.05.91. Бюл. № 18. - 3 с. (д.а. 0.12 пл. 50 %).
56. А.с. 1686065 СССР, МКИ Е 02 В 81/06. Гаситель энергии водного потока /П.М. Степанов, З.Г. Ламердонов, О.Е. Ясониди (СССР). Заявл. 10.03.88. Опубл. 23.10.91. Бол. № 39. - 4 с. (д.а. 0.10 пл. 30 %).
57. А.с. 1812266 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Гаситель энергии потока для трубчатых водовыпусков /З.Г. Ламердонов, П.М. Степанов, О.Е. Ясониди (СССР). Заявл. 29.12.90. Опубл. 30.04.93. Бюл. № 16. - 6 с. (д.а. 0.15 п.л. 30 %).
58. Ясониди О.Е. Орошение земель частного землепользования в условиях дефицита воды //Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель. Часть IV. Охрана природы и комплексное использование водных ресурсов: Мат. Всерос. научн. практ. конф. /НИМИ. - Новочеркасск, 1996. - С. 64-66, 0.15 п.л.
59. Ясониди О.Е., Щиренко СБ. Сравнительная оценка различных способов орошения виноградников //Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель. Часть IV. Охрана природы и комплексное использование водных ресурсов: Мат. Всерос. научн. практ. конф. /НИМИ.- Новочеркасск, 1996. - С. 91-94 (д.а. 0.08 п.л. 50 %).
60. Ясониди О.Е. К теории орошения земель: попытка нового взгляда //Мелиорация и водное хозяйство. - М., 1997. - № 5. - С. 43-45, 0.25 п.л.
61. Ясониди О.Е. Историко-хронологическая теория орошения земель //Совместное заседание секций мелиорации и орошаемого земледелия и эксплуатации мелиоративных систем, отделения земледелия, мелиорации и лесного хозяйства РАСХН, посвященное памяти 65-летия со дня рождения Шумакова Б.Б.: Тез. докладов /НГМА. - Новочеркасск, 1999. - С. 24-25, 0.20 п.л.
62. Ясониди О.Е., Гостищев В.Д. О критериях эколого-экономической оценки территорий оросительных систем //Вопросы мелиорации: - М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 1999. - № 1-2. - С. 66-76 (д.а. 0.25 пл. 50 %).
63. Ясониди О.Е. Оценка биологической эффективности орошения и удобрения агроценозов //Вестник РАСХН. - М., 2002. -№ 4. - С. 59-61, 0.16 п.л.
64. Ясониди О.Е. Использование оросительной воды кормовыми культурами //Земледелие. - М., 2002. - № 3. - С. 20-21, 0.15 п.л.
65. Ясониди O.E., Приколотина ГА, Гостищев Д.П. Технология возделывания земляники при орошении на Северном Кавказе и в Поволжье //Вопросы мелиорации. - М.: ЦНТИ Мелиоводформ, 2002. - № 3. - 4. - С. 49-59 (д.а. 0.55 п.л. 83 %).
66. Ясониди О.Е. К методике гидравлического расчета водовыпускных отверстий внутрипочвенных увлажнителей //Актуальные проблемы эколого-ландшафтного подхода к мелиорации земель. Мат. научн. секции «Эксплуата-
ция гидромелиоративных систем» отделения Земледелия, мелиорации и лесного хозяйства Россельхозакадемии. - Новочеркасск, 18-19 октября 2001 г. - Новочеркасск, 2002. - С. 146-149, 0.18 пл.
67. Ясониди О.Е., Макарова Н.М. Эколого-экономическая оценка повторного использования техногенных вод в сельскохозяйственном производстве //Формирование и реализация стратегий технического и социально-экономического развития предприятий: Сб. матер. 1 Международной научно-практич. конф. - Пенза, МНИЦ, 2003. - С. 156-158 (д а. 0.15 п.л. 75 %).
68. Ясониди О.Е. Расчет режимов капельного орошения в теплицах //Мелиорация и водное хозяйство. - М., 2003. - № 1. - С. 26-27, 0.25 п.л.
69. Ясониди О.Е., Макарова Н.М. Адаптация и выгул карпа-годовика в сбросном канале рисовой оросительной системы //Животные в антропогенном ландшафте: Материалы 1 Международной научно-технич. конф. (14-16 мая 2003 г.). - Астрахань: АТУ, 2003. - С. 76-77 (д.а. 0.12 п.л., 80 %).
70. Ясониди О.Е., Макарова Н.М. Эффективность капельного орошения на Северном Кавказе //Земледелие. - М., 2003. - № 6. - С. 45 (д.а. 0.04 п.л.).
71. Ясониди О.Е., Гостищев Д.П.. Капельное орошение на Северном Кавказе //Вопросы мелиорации. - М., 2003. - № 5, 6. - С. 19-26 (д а. 0.35 п.л., 80 %).
72. Ясониди О.Е. Обоснование комплексных адаптивно-мелиоративных мероприятий на водосборе при орошении земель //Вестник РАСХН. - М., 2004. № 3. - С. 27-28, 0,23 п.л.
Ясониди Олег Евстратьевич
Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе
2004 г. Тираж 100 экз. Заказ № 212
Подписано в печать 29,07
Типография НГМА, ул. Пушкинская, 111, г.Новочеркасск
# 1545 1
Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Ясониди, Олег Евстратьевич
ВВЕДЕНИЕ.
1 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ, ЭФФЕКТИВНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ (ЭиРИВР)
1.1 Ретроспективный аналитический обзор технологий эффективного и рационального использования водных ресурсов при орошении.
1.2 Развитие теории ЭиРИВР при орошении.
1.3 Типы водного режима почв при орошении и их влияние на биосферу и использование водных ресурсов
2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1 Природные условия объектов исследований
2.2 Планирование экспериментов и методика проведения исследований
3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ОРОШЕНИИ И ДОЖДЕВАНИИ
3.1 Сравнительная оценка ЭиРИВР различными-х. культурами при орошении и удобрении
3.2 Изучение и разработка технологий возделывания основных продовольственных культур при орошении, обеспечивающих ЭРИВР.
4 ОРОШЕНИЕ СТОЧНЫМИ, СБРОСНЫМИ И КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНЫМИ ВОДАМИ.
4.1 Утилизация сточньдавод и животноводческих стоков.
4.2 Повторное использование сбросных и коллекторно-дренажных вод оросительных систем.
5 ВНУТРИПОЧВЕННОЕ ОРОШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
5.1 Расчет, конструктивная и технологическая разработка систем внутрипочвенного орошения.
5.2 Кукуруза, соя и рис при внутрипочвенном орошении.
6 КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ САДОВ, ЯГОДНИКОВ, ОВОЩЕЙ И ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР И ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
6.1 Элементы техники и режима капельного орошения.
6.2 Конструктивная разработка и расчет систем капельного орошения.:.
6.3 Яблоневый сад и грецкий орех.
6.4 Виноградники и малина.
6.5 Томаты, перец и баклажаны в открытом грунте.
6.6 Технологические параметры капельного орошения в теплицах
6.7 Огурцы, томаты и розы при капельном орошении в теплицах.
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ
НА ЭиРИВР.
7.1 Конструктивная и методическая разработка средств автоматизации режимов внутрипочвенного и капельного орошения.
7.2 Эффективность автоматизированных режимов капельного орошения виноградников, орехового сада, малины и овощей в теплицах
8 РАЗРАБОТКА НЕТРАДИЦИОННЫХ, ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ.
8.1 Методические основы и технологические параметры способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО).
8.2 Сравнительная оценка эффективности возделывания виноградников и малины при ПВПО, поверхностном, капельном орошении и дождевании.
9 ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК.
Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе"
Актуальность проблемы. В орошаемом земледелии главным природным ресурсом, обеспечивающим его существование и развитие, является пресная вода. Именно этот компонент биосферы не безграничен, исчерпаем и весьма неравномерно распределен на Земном шаре в пространстве и времени. В то же время, пресная вода участвует в технологических процессах практически всех отраслей народного хозяйства и, более того, является незаменимым фактором жизни микроорганизмов, растений, животных и человека, то есть, всего живого на Земле и выполняет роль главного санитара биосферы.
В историческом плане проблема эффективного и рационального использования вод региона (ЭиРИВР) является перманентным бесконечным процессом и существует от начала зарождения цивилизации и орошаемого земледелия до настоящего времени. Актуальность этой проблемы постоянно возрастает перед каждым новым поколением людей, что связано со стремительным развитием человеческого общества, научно-техническим прогрессом и определяется ограниченностью пресных вод, ростом населения и народного хозяйства.
Научно-технический прогресс 19-20 столетий нашей эры обеспечил резкое увеличение численности населения Земли (1920 г. - 1,86 млрд., 2000 г. -6,23 млрд. человек), а вместе с ним и бурное развитие всех отраслей народного хозяйства, в том числе и орошаемого земледелия (конец 18 века - 8 млн. га, начало 19 века - 48 млн. га, 20 век - 248 млн. га орошаемых земель). Появились совершенно новые не существовавшие до этого производства, автомобиле- и самолетостроение, электроэнергетика, в том числе и атомная, производство пластмасс и многие другие. При этом произошло многократное увеличение потребления воды народным хозяйством. В связи с этим, уже в середине 20 столетия в засушливых регионах Земли, в том числе и на Северном Кавказе, начал ощущаться дефицит пресной воды, возникла острая необходимость ЭиРИВР.
ПроблехМа дефицита пресной воды и ее экономии перешла в ранг первостепен \ ных государственных интересов почти во всех странах Мира, имеющих орошение.
ЭиРИВР и охрана природы - одна из наиболее актуальных проблем современности, от правильного решения которой зависит наличие пресных вод, жизнь настоящего, будущего поколений людей и развития общества, народного хозяйства в том числе и орошаемого земледелия.
Существует бесконечное множество направлений по которым идет человечество, разрабатывая методы, способы и технологии ЭиРИВР. В орошаемом земледелии эта проблема также требует комплексного решения, что обуславливается сложными причинно-следственными связями между почвой, растениями, водой и климатом. Значительно усложняют эту взаимосвязь болезни, вредители и сорняки агроценозов растений. Считают, что только оптимальные сочетания всех факторов роста 1Г развития дифференцированные во времени по- -зволяют достигнуть' , наиболее 'ЭиРИВР агроценозами.
Многофункциональную причинно-следственную связь в системе почва, растение, вода, климат, в какой-то степени, отражают законы земледелия, процесс формирования которых незавершен и по настоящее время.
Человечество пока еще обладает весьма относительными знаниями природы, в том числе и в орошаемом земледелии и растениеводстве, что связано не только со сложностью процессов, но и многочисленным разнообразием растительных форм, почв, водных ресурсов и климата и их беспрерывной динамикой. Современные исследования в орошаемом земледелии и растениеводстве должны быть направлены на раскрытие недостаточных звеньев системы знаний и формирование более полного представления о науке ЭиРИВР сельскохозяйственными (с.-х.) растениями, а также на разработку технологий, обеспечивающих высокие показатели.
Комплексные теоретические и экспериментальные исследования проводились нами в соответствии с государственными общесоюзными, республиканскими и отраслевыми программами 0.85.01,10.85.02, 0.52.01, 0.52.02, ОЦ.ОЭ4, ГНТП "Ресурсосберегающие мелиоративные системы" и были посвящены дальнейшему изучению направлений, методов, способов и технологий, обеспечивающих ЭиРИВР в орошаемом земледелии, что подтверждает их актуальность.
При планировании экспериментов такая направленность работы позволила сформулировать цель, задачи, выбрать объекты, предметы и методы исследований.
Целью исследований является: теоретическое обоснование, методическая и экспериментальная разработка способов, технологий и технических средств для орошения земель Северного Кавказа природными, сточными, сбросными и коллекторно-дренажными водами, обеспечивающих водосбере-жение, ЭиРИВР зерновыми, кормовыми, техническими и плодово-ягодными культурами в открытом грунте и теплицах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
-обобщить опыт и развить теорию ЭиРИВР при орошении земель;
-теоретически и экспериментально обосновать и выделить типы водного режима почв (ВРП) на орошаемых землях;
-разработать эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания основных с.-х. культур в регионе;
-усовершенствовать методику оценки и разработать технологии использования сточных вод (СВ) и животноводческих стоков (ЖС) для орошения основных с.-х. культур;
-изучить и разработать технику полива и режимы внутрипочвенного орошения (ВПО) с.-х. культур;
-изучить и разработать системы и технологии капельного орошения (КО) с.-х. культур в открытом грунте и теплицах;
- разработать технологии автоматизированных режимов КО садов, ягодников, овощных культур;
-научно обосновать, разработать, создать и исследовать новые способы орошения с.-х. культур;
-осуществить производственную проверку и внедрение результатов исследований, для чего создать нормативно- методическую базу.
Объекты исследований - оросительные системы Севернрго Кавказа и с.-х. производство на орошаемых землях.
Предмет исследований - водосберегающие технологии орошения с.-х. культур.
Методологическую основу работы составляет полевой опыт и системный подход к природным факторам, водосберегающим способам и технологиям, оказывающим влияние на ЭиРИВР при орошении с.-х. культур с комплексным анализом результатов экспериментов методами вариационной статистики с применением ЭВМ.
Достоверность результатов исследований' подтверждается высокой точностью экспериментов при доверительной вероятности равной 0.95, большим объемом опытных данных, их широкой апробацией и внедрением в производство.
Научную новизну работы составляют:
- новые положения теории ЭиРИВР при орошении земель и её технологическая схема;
- классификация типов водного режима почв при орошении и соответствующие им уравнения водного баланса; методика определения биологической продуктивности культур, далеких по происхождению и оценка их значимости для орошаемых севооборотов; технологии поверхностного орошения и дождевания с.-х. культур на фоне применения удобрений для районированных и лучших сортов, сроков, способов и норм высева; формула расчета суммарного водопотребления поля и схема реконструкции рисовых оросительных систем с применением противофильтраци-онных экранов, трубчатой оросительной сети, оборудованной гасителями энергии потока воды нашей конструкции; методика оценки и перспективная карта использования СВ для орошения; оросительно-очистная система (ООС); способ подготовки СВ для с.-х. использования и технологии орошения кукурузы, сои и люцерны СВ и ЖС; оценка и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология Ърошения риса СиКДВ; конструкций водосбросов и гасителей водного потока на сооружениях оросительной сети; методика расчета предотвращенного ущерба окружающей среде при с.-х. использовании СВ, ЖС, СиКДВ; методики расчета, гидравлические параметры, техника и режимы локального ВПО; обеспечивающие более ЭиРИВР в сравнении с поверхностным орошением и дождеванием; новые конструкции ВПО и почвенный испаритель для изучения В ПО;
- новые конструкции элементов и систем КО, методики расчета, программное обеспечение для ЭВМ, гидравлические параметры, техника полива (ТП) и режимы КО 10 с.-х. культур в открытом грунте и теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;
- новые технические средства, принципы и методика автоматизированного управления (АУ) режимом ВПО и КО, базирующиеся на показаниях датчиков; технологические параметры автоматизированных режимов КО орехового сада, виноградника, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;
- новые системы орошения; методологические основы и технологические параметры способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО), его эффективность при возделывании винограда и малины.
В целом по диссертационной работе новизна полученных результатов исследований подтверждается 33 авторскими свидетельствами на изобретения.
На защиту выносятся:
- положения теории ЭиРИВР при орошении и её технологическая схема;
-классификация типов ВРП на орошаемых землях и соответствующие им уравнения водного баланса (УВБ); методика оценки биологической продуктивности далеких по происхождению культур, и их значимость для орошаемых севооборотов; эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания на фоне применения удобрений для районированных сортов, оптимальных сроков, способов посева, густоты стояния;
-методика предварительной оценки и карта с.-х. использования СВ Ростовской области; технологии орошения кормовых культур СВ и ЖС; технология очистки и орошения СВ на ООС; обоснование и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология орошения риса при периодических поливах СиКДВ; методика расчета предбтвращенного ущерба природе при повторном использовании СВ, ЖС, СиКДВ для орошения; методика расчета ВПО, гидравлические параметры, техника полива и режимы локального ВПО; новые конструкции ВПО и почвенного испарителя для изучения ВПО; новые конструкции, методики расчета КО; гидравлические параметры, ТП и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, томатов, перца и баклажанов в открытом грунте и роз, огурцов и томатов в теплицах; конструкции датчиков и дозаторов, принцип и методика автоматического управления режимом ВПО и КО; автоматизированные режимы КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах;
-методические основы, конструктивные и технологические параметры способа ПВПО при возделывании виноградников и малины.
Практическая ценность работы:
-сделана оценка биологической продуктивности 14 традиционных и новых для Северного Кавказа с.-х. культур, определена их значимость для полевых, кормовых и рисовых севооборотов на орошаемых землях, для них разработаны режимы орошения, удобрения, сроки, способы и нормы посева, обеспечивающие ЭиРИВР при поверхностном орошении и дождевании, рекомендованы элементы реконструкции оросительных систем и формула для расчета водопотребления с.-х. полей;
-разработана карта пригодности и перспективного использования СВ Ростовской области для орошения, при реализации которой экономический эффект составит 123,7 млн. руб. в ценах до 1989 г., или 3,093 млрд. руб. в ценах 2000 г. и будет сэкономлено 0,353 км3/год природных вод; рекомендованы оптимальные нормы внесения свиностоков при орошении кукурузы по бороздам, предложена ООС, обеспечивающая биологическую очистку СВ, охрану природы, ЭиРИВР;
-Сделана оценка и прогноз эколого-мелиоративного состояния территорий оросительных систем Ростовской области, предложены оптимальные значения коэффициента водоподачи на оросительную систему КВп(35 - 45 %) существующих оросительных систем и параметры водно-солевого баланса территорий, обеспечивающие удовлетворительное состояние орошаемых земель и проектную урожайность, выполнены схемы > 9332 и проект .700 га. повторного использования С и КДВ в водооборотных системах," повышающие во-дообеспеченность на 50%, разработан режим орошения риса при периодических поливах С и КДВ по полосам и семь конструкций водосбросов и гасителей водного потока, которые в 8 раз дешевле существующих и могут быть использованы при реконструкции оросительных систем;
- внедрены элементы техники, режима ВПО, нормы внесения свиностоков при кротово-внутрипочвенном орошении (КВПО) кукурузы (экономический эффект - 624 руб./га в ценах до 4989 г. или 15500 руб./га в ценах 2002г.), четыре конструкции ВПО и КВПО, обеспечивающие более эффективное (экономический эффект до 420 руб./га в ценах до 1989 г. или 10500 руб./га в ценах 2002г.), и рациональное использование водных ресурсов (расход оросительной воды на единицу урожая меньше до 85 %);
- внедрены методики расчета, техника полива и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, овощей в открытом грунте, роз, огурцов и томатов в теплицах (экономический эффект от 32,6 до 345,2 тыс. руб./га в открытом грунте и от 1040,0 до 2446 тыс. руб./га в теплицах в ценах 2002 г.); алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов КО (внедрены в дипломное проектирование), шесть изобретений элементов и систем КО с общим экономическим эффектом 49,2 тыс. руб./год в ценах до 1989 г. или 1095,0 тыс. руб./год в ценах 2002 г.;
- внедрены технические средства и технологические параметры автоматизированного режима КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие экономию оросительной воды на 24 - 67 % и прибавку урожая до 37 % в сравнении с ручным управлением поливом;
-предложен способ ПВПО, его технические и технологические параметры для возделывания виноградников и малины, обеспечивающие валовый экономический эффект 27.9 тыс. руб./га в ценах до 1989 г. или 173,4 руб. в ценах 2002 г. и ЭиРИВР без затрат оросительной воды;
- внедрены разработанные нормативно - технические документы (8 наименований) по проектированию, строительству и эксплуатации земледельческих полей орошения (ЗПО),систем ВПО природными водами, СВ, ЖС и КО в теплицах, методической литературы (3 наименования) по изучению и расчету систем ВПО и КО в открытом грунте и теплицах, рекомендации производству (4 наименования) по выращиванию полевых, кормовых, плодовых, ягодных и декоративных культур при поверхностном орошении, ВПО, КО и дождевании.
Реализация работы. Теоретические, методические и экспериментальные разработки автора использованы при составлении 15 нормативно-технических и методических изданий, которые соответственно согласованы, утверждены и рекомендованы к внедрению областными, республиканскими и союзными научно-техническими советами Минводхоза, Госагропрома, Минздрава СССР, РСФСР, Украины и отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований в проекты, технико-экономические обоснования, схемы и нормативно-технические документы составляет 124,321 млн. руб. или 3,109 млрд. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Суммарный фактический экономический эффект от внедрения в с.-х. производство Северного Кавказа шести изобретений, защищенных авторскими свидетельствами, учтенный ЦСУ СССР, составляет 376,4 тыс. руб. (цены до 1989 г.) или 9,391 млн. руб. (цены 2002 г.), за что автор получил значок «Изобретатель СССР», медаль и премию МСХ СССР «За заслуги в изобретательстве». Непосредственно в с.-х. производство в совхозах, колхозах на оросительных системах и других предприятиях Северного Кавказа внедрено 15 научных разработок автора с общим фактическим экономическим эффектом 431.3 тыс. руб. или 10,783 млн. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения научных разработок автора, предотвращающих нанесение антропогенного ущерба природе от сброса СВ, С и КДВ в водоприемники, составляет 47,099 млн. руб. или 1,177 млн. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Внедрение научных разработок в с.-х. производство осуществлялось также и путем выпуска 11 информационных листов, четырех публикаций в экспресс-информации ЦБНТИ и участия в демонстрации достижений науки на ВДНХ СССР, по результатам которых получены бронзовая и серебряная медали. Научно-методические разработки автора использованы при написании 5 учебных пособий и шести методических указаний, внедрены в учебный процесс НГМА.
Апробация работы. Основные теоретические и методические положения диссертационной работы и результаты экспериментов доложены (всего 67 докладов и сообщений) и одобрены на 46 союзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях (НТК), координационных и рабочих совещаниях, семинарах, ярмарках, заседаниях технических советов и отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ (РАСХН), проходивших в период с 1970 по 2003 г. в городах Новочеркасске, Киеве, Херсоне, Москве, Кишиневе, Симферополе, Волгограде, Калинине, Ростове на Дону, Персиановке, Пскове.
Практические рекомендации производству автор неоднократно докладывал на выездных заседаниях ученого совета НИМИ в подшефных районах и хозяйствах Ростовской области, советах специалистов колхозов, совхозов и предприятий по переработке с.-х. продукции Северного Кавказа, технических советах по сельскому хозяйству и мелиорации областного, краевого и республиканского уровней и другие.
Личный вклад автора. Все теоретические исследования и методические разработки в диссертационной работе, планирование экспериментов, постановка целей, задач, выбор объектов и предметов исследований, разработка методик проведения полевых, лабораторно-полевых, лизиметрических, лабораторных опытов и различных сопутствующих наблюдений выполнены лично автором. Под руководством автора и при его непосредственном участии проводились; проектирование, строительство опытных участков, закладка, проведение всех видов опытов, обработка и анализ данных, написание отчетов, апробация и реализация результатов исследований.
Исследования выполнены в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА, НИМИ) на кафедрах орошаемого земледелия, СХМ, МПиЗ, ОМС, НИС и ЮжНИИГиМ, отдел орошаемого земледелия и сектор освоения пойменных земель. В связи с многоплановостью, комплексностью исследований по с.-х. использованию СВ, их санитарной и гигиенической оценке в работе принимали участие: РГМИ, кафедра гигиены питания РНИИМП, РИ-СИ, ВНПО «Прогресс», по КО виноградников - ВНИИВиВ.
При проведении полевых, лабораторно-полевых, лизиметрических и лабораторных опытов, получении и обработке опытных данных, оформлении отчетов, внедрении научных разработок в производство совместно с автором принимали участие научные сотрудники и аспиранты вышеперечисленных институтов и их подразделений: Богданов Э.Н., Борщева В.С„ Бурдун A.A., Гали-няк В.Ф., Гостищев В.Д., Гостищев Д.П., Гребенников А.Г., Демидова Л.Л., Журавель Н.Т., Калинин В.Д., Карпенко О.Н., Кириченко A.B., Корпан B.C., Кузнецов В.А., Кузнецов В.М., Кукушин B.C., Кучерова H.A., Ламердонов З.Г., Лебедев В.И., Матюшкин Н.М., Мякотин Г.Н., Новодержкина Ю.Г., Сенчуков
Г.А., Торбовский В.А., Харламова И.А., Харламов H.H., Шумакова К.П., Щи-ренко С.Б. и другие. В качестве вспомогательного персонала в работе принимали участие сотрудники вышеперечисленных учреждений и студенты НГМА (НИМИ)."
Доля участия автора диссертации в научных изданиях и изобретениях показана в списке опубликованных работ в автореферате. Общая доля участия автора в разработке теоретических методологических положений диссертации и результатов экспериментов, выносимых на защиту, составляет около 80 %.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации автором опубликовано всего 197 научных работ объёмом 191 п.л. (доля автора 103 пл.). В рекомендованных ВАК изданиях опубликованы: монография — 1, коллективные монографии — 2, депонированные Монографии - 2, статьи в центральных журналах - 23, статьи в материалах международных и всероссийских конференций - 4, материалах заседаний PÄCXH (ВАСХНИЛ) - 4, депонированных рукописей - 2, авторских свидетельств - ЗЗ.^Идеи автора нашли развитие в работах аспирантов, четверо из которых защитили кандидатские диссертации.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 594страницах: из них 369 страниц основного текста, в котором имеется 126 таблиц и 11 рисунков, состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 689 источников, в том числе 31 - на иностранных языках, 17.4страниц приложений, в том числе 78 таблиц и 132 рисунка.
Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Ясониди, Олег Евстратьевич
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. В агроклиматических условиях Северного Кавказа, зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения водосбережения, ЭиРИВР при орошении можно достигнуть, руководствуясь следующими теоретическими положениями:
-все почвы обладают уже сформировавшимся естественным плодородием и водным режимом, которые не соответствуют оптимуму для большинства с.-х. культур и не обеспечивают ЭиРИВР, поэтому в любом регионе существует необходимость проведения комплексных мелиораций в с.-х. производстве;
- орошение является способом искусственного перераспределения сформировавшегося поверхностного, подземного стока вод и выпадающих осадков с помощью различных мелиоративных технических приёмов, машин, гидротехнических сооружений;
- комплексная мелиорация водосбора должна предшествовать организации регулярного орошения и обеспечивать трансформацию поверхностного стока, в начальных стадиях его формирования, в грунтовый сток и влагозапасы зоны аэрации, что увеличит продуктивность ценозов и их устойчивость против деградации;
- проблему ЭиРИВР следует рассматривать в динамическом развитии, как процесс совершенствования способов орошения и техники полива за счет изменения принципов распределения воды по полю и последовательного деления поливной струи на элементарные струйки;
- при современном техническом уровне оросительных систем на орошаемых землях наблюдаются 6 типов ВРП, а наиболее ЭиРИВР при ВРП с двухсторонним регулированием и локально-регулируемом с КО.
2. При планировании экспериментов, обобщении и системном анализе опытных данных разработаны:
- методика и схема комплексной мелиорации водосбора;
- методика оценки биологической эффективности орошения, удобрения, ЭиРИВР с.-х. культурами и сортами , далёкими по происхождению, в которой главным критерием является дифференцированный номер значимости члена ряда (ДНЗЧР);
- методика расчета суммарного водопотребления с.-х. культур при поверхностном орошении и дождевании, базирующаяся на функциональной криволинейной зависимости ЭТ от продолжительности и температуры вегетационного периода и биологических особенностей с.-х. культур;
- ПДК ингредиентов (75 наименований) и методика предварительной оценки СВ, применяемых на ЗПО и адаптированных к условиям Ростовской области и Северного Кавказа;
- методика прогноза эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель;
- методика расчета предотвращенного ущерба природе при с.-х. использовании СВ, ЖС, СиКДВ, который рассматривается как критерий их предварительной оценки;
- методика расчетов режимов ВПО с.-х. культур, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения (К1);
- методика, алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов с капельницами, которые рассматриваются как низконапорные системы с равномерным отбором воды по длине;
- методики расчета техники и режимов КО с.-х. культур в открытом грунте и теплицах с использованием коэффициентов увлажнения (Кк), испарения с водной поверхности эвапориметров (Е1), дефицитов влажности воздуха (ё) и продолжительности световых часов в % от годового количества
Рш);
- методика расчета автоматизированных режимов КО, на базе датчиков-эвапориметров и слоя испарившейся воды (АЬ) соответствующего величине поливной нормы (Б^);
- методологические основы способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков при покрытии междурядий, спланированных под двухскатную поверхность, черной пластмассовой пленкой.
З.У всех с.-х. культур, участвовавших в опытах, эффективность " поверхностного орошения и дождевания составляет 28-90% по сравнению с удобренной богарой даже на плодородных пойменных землях с близким < 3 м залеганием УТВ. По показателю ДНЗЧР (1 и 2 места) люцерна и борщевик Сосновского при орошении и удобрении наиболее ЭиРИВР, имеют высокие питательные достоинства и при производстве сочных кормов в регионе на орошаемых землях приоритет должен быть отдан им. Главными зерновыми культурами, обеспечивающими наиболее ЭиРИВР при орошении и удобрении в регионе по показателю ДНЗЧР являются высокоурожайные сорта озимой пшеницы и раннеспелые и среднеспелые сорта кукурузы. Орошение и удобрение этих культур обеспечит адаптацию земледелия Северного Кавказа к неблагоприятным природным факторам и снизит долю риска. Для различных по биологии сортов и гибридов кукурузы, картофеля, сои, яровой пшеницы и риса определены наиболее приемлемые способы и техника поверхностного орошения и дождевания, разработаны режимы орошения и нормы внесения минеральных удобрений.
4. Сделана предварительная оценка пригодности СВ Ростовской области для орошения кормовых культур. Доказана эффективность орошения с.-х. культур СВ и ЖС. Разработаны ООС и её технологические параметры, технология орошения с.-х. культур СВ и нормы внесения ЖС 160 кг/га N под кукурузу, обеспечивающие их полную биологическую очистку, охрану природы, повышение плодородия почв, урожайности, ЭиРИВР и питательных веществ.
5. На ОС Ростовской области определена взаимосвязь между незасоленностью почв, Квп и средневзвешенной урожайностью с.-х. культур на орошаемых землях. Все эти показатели имеют тесную корреляционную связь со временем работы ООС и описываются уравнениями линейной регрессии, благодаря чему их можно использовать для прогноза эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель.В Ростовской , области при современном техническом уровне ОС максимум урожайности'достигается при наличии 7080% незаселенных земель и значениях общего Квц, = 35-45%, вычисленного как отношение У\у-Уг: У\у. Разработаны: -технология орошения суходольного риса СиКДВ, семь конструкций водосбросов и гасителей водного потока, обеспечивающие ЭиРИВР и охрану природы, которые могут быть использованы при реконструкции ОС.
6. Установлена локальность ВПО, которая характеризуется на различных почвах коэффициентом увлажнения К] для полевых культур равным 0.9-0.8, виноградников - 0.4-0.3, садов - 0.3-0.1. Определены параметры контуров увлажнения (В>ъл, а, Ь), расходы воды (<3) и коэффициенты расхода (ц) через точечные отверстия ВПУ, которые использованы при расчетах поливных трубопроводов, оросительных и поливных норм. Изобретены четыре конструкции ВПО. При ВПО природными водами, СВ, СиКДВ кукуруза более ЭиРИВР, а соя и рис менее ЭиРИВР в сравнении .с дождеванием и поверхностным орошением, что обусловлено не только его конструктивными и технологическими параметрами, но и развитостью корневых систем с.-х. культур, способом внесения удобрений и выбором источника орошения. При ВПО обеспечивается не только ЭиРИВР и сохраняется плодородие почв, но и достигается полная биологическая очистка СВ, охрана окружающей среды, труда и соблюдаются санитарные требования на ЗПО.
7. Разработаны конструктивные, гидравлические, технические параметры и режимы КО, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения Кк . Для яблони Кк = 0.10-0.30, грецкого ореха Кк = 0.05-0.1, виноградника Кк = 0.3-0.5, овощей открытого грунта Кк = 0.9-1.0, овощей в теплицах Кк = 0.6-0.7, роз в теплицах Кк = 0.8-1.0. Параметры контуров увлажнения И = 1.5-0.3 м, 8ку= 0.06-0.6 м, Вку = 0.4-1.5 м, рв=90-95% НВ и р„ = 0.80-0.9 НВ зависят от биологических особенностей с.-х. культур, водно-физических свойств почв, конструктивных и технических особенностей СКО.Изобретены четыре конструкции кайельниц, оросительный трубопровод и СКО.
8. Для 10 культур (16 сортов) разработаны оптимальные техника и режимы КО обеспечивающие более ЭиРИВР ( урожайность больше в 1.2-1.9 раза, экономия оросительной воды от 30 до 85%) в сравнении с дождеванием и поверхностным орошением. Наиболее ЭиРИВР при КО огурцов, томатов в теплицах и томатов в открытом грунте. Срок окупаемости капиталовложений (60-240 тыс.руб./га) почти для всех с.-х. культур составляет 1-2 года. При КО негативное воздействие на почвы и окружающую природу сведено к минимуму или вообще отсутствует.
9. Изобретены 8 устройств и разработаны автоматизированные режимы КО, оптимальные параметры которых обеспечили более ЭиРИВР с.-х. культурами в открытом грунте в сравнении с ручным управлением. Урожайность винограда, малины и грецкого ореха при автоматизированном управлении режимами КО была выше на 25-30%, расход оросительной воды уменьшился на 20-50%, количество поливов сократилось в 1.5-2.0 раза в сравнении с ручным управлением системой. Более ЭиРИВР при автоматизированном режиме КО обеспечивается за счет точного инструментального учета конкретных погодных условий и выпадающих осадков при назначении сроков проведения очередных вегетационных поливов и строгого нормирования величин поливной и оросительной норм. В связи с изолированностью теплиц от воздействия природных факторов, автоматизированные режимы КО огурцов и томатов не обеспечивают более ЭиРИВР, а лишь способствуют снижению затрат ручного труда на поливе
10. Изобретены три принципиально новых устройства для орошения и повышения влагообеспеченности с.-х. культур. Наиболее методически разработан и изучен способ ПВПО-2, конструктивные элементы которого характеризуются высотой перегораживающих лощины валиков (Ьу), насыпи в середине спрофилированного междурядия (Ьв), покрытого черной пленкой, объемом лощины (V]) и расчитываются при уклонах ¡<0.01 на прием осадков ливней 5% обеспеченности. По характеру увлажнения почв способ ПВПО-2 близок к КО, так как создает аналогичные контуры увлажнения, в виде полосы вдоль ряда растений, глубиной до 1 м и шириной до 1.36 м и более, которые характеризуются коэффициентом Кк = 0.54 и нормой увлажнения а также, присущими локальному орошению УВБ и двумя КДВП.
11. Способ ПВПО-2 комплексно создает оптимальные для растений водный, воздушный, тепловой, пищевой, бактериологический режимы почв и радиационный баланс, тем самым обеспечивая высокую чистую продуктивность фотосинтеза до 12.8 г/м - суг, урожайность ягод винограда 17.5 т/га и малины 4.12 т/га (большую или на уровне КО) без затрат оросительной воды, с минимальным расходом водных ресурсов на суммарное водопотребление, в 1.1-1.8 раза меньше, чем при КО, дождевании и поливе по бороздам. Способ ПВПО - 2 обеспечивает эффективную борьбу с сорняками без междурядных обработок и исключает водную и ветровую эрозию, является экологически чистым, в связи с чем он включен в схему комплексной мелиорации водосбора.
12.Комплексные мелиоративные мероприятия по ЭиРИВР весьма выгодны, о чем свидетельствуют результаты внедрения научных разработок. Суммарный экономический эффект составил от внедрения: изобретений - 9.391 млн. руб, технологий - 10.783 млн.руб., ожидаемый по проектам, ТЭО и НТД -3.109 млрд.руб., ожидаемый предотвращённый ущерб природе при повторном использовании в с.-х. производстве СВ, ЖС, СиКДВ - 1.177 млрд.руб. в ценах 2002 года.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для условий Северного Кавказа, при производстве сочных кормов на орошаемых землях приоритет рекомендуем отдавать люцерне и борщевику Сосновского, из зерновых культур - озимой пшенице и кукурузе. Все остальные культуры рекомендуем использовать в севооборотах по потребности. Для основных и второстепенных с.-х. культур рекомендованы РО, нормы внесения удобрений, сроют, способы и нормы посева, обеспечивающие
ЭнРИВР при поверхностном орошении и дождевании. Разработаны конструктивные элементы для реконструкции оросительных систем.
2. Проектным и производственным организациям предложены перспективная карта пригодности и использования СВ Ростовской области для орошения с.-х. культур, при реализации которой экономический эффект составит 3.093 млрд.руб.в год в ценах 2002 г. и будет сэкономлено 0.353 км3/год пресных вод. Рекомендованы оптимальные нормы внесения 160 кг/га N свиностоков при орошении кукурузы по бороздам. Предложена конструкция ООС и соответствующая технология, обеспечивающая биологическую очистку СВ, охрану природы, ЭиРИВР.
3. Выполнены схемы (9446га)' и проект (700 га) повторного использования СиКДВ в водооборотных системах, повышающие водообеспеченность на 50%. Рекомендован режим орошения риса при периодических поливах СиКДВ по полосам.
4. Рекомендованы и внедрены параметры элементов техники и режима ВПО и КВПО для полевых культур, обеспечивающие ЭиРИВР.Предложены нормы внесения свиностоков (160 кг/га И) при КВПО кукурузы (экономический эффект 15500 руб/га в ценах 2002г.).
5. Внедрены техника полива и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, овощей в открытом грунте, роз, огурцов и томатов в теплицах (экономический эффект от 32.6 до345.2 тыс. руб/га в открытом грунте и от 1040.0 до 2446 тыс.руб/га в теплицах, цены 2002г.). Для капельницы КСС-2 было налажено мелкосерийное производство.
6. Предложены и внедрены технические средства и технологические параметры автоматизированного режима КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие экономию оросительной воды на 24-67% и прибавку урожая до 37% в сравнении с ручным управлением поливом.
7. Производству предложен способ ПВПО, разработаны его технические I и технологические параметры для возделывания виноградников и малины, обеспечившие валовый экономический эффект 173.4 тыс.руб в ценах 2002 г, и ЭиРИВР без затрат оросительной воды.
8. Разработаны .и внедрены: восемь наименований нормативно-технических документов по проектированию, строительству и эксплуатации ЗПО, систем ВПО и КВПО природными водами, СВ, ЖС, и КО в теплицах; три наименования методической литературы по изучению и расчету систем ВПО и КО в открытом грунте и теплицах; четыре наименования рекомендаций производству по выращиванию полевых, кормовых, плодовых, ягодных декоративных культур при поверхностном, ВПО, КО, и дождевании.
Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Ясониди, Олег Евстратьевич, Новочеркасск
1. Абрамов А.Ф., Пак И.В., Зайцев C.B. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации систем внутрипочвенного орошения. Коломна, ВНПО "Радуга", 1983. - С. 10-34.
2. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М.: Колос, 1975.-С. 5-19.
3. Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В. Почвы и удобрения в Ростовской области: Учебное пособие. Персиановка, ДонГАУ, 1995. - 87 с.
4. Агроклиматические ресурсы Краснодарского края. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.-276 с.
5. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-252 с.
6. Агроклиматические ресурсы Ставропольского края. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. -237 с.
7. Агроклиматическая характеристика Большого Сочи. Ростов-на-Дону, РГМО, 1987.- 165 с.
8. Агроуказания по возделыванию сои на орошаемых землях Ростовской области. Новочеркасск, ЮжНИИГиМ, 1979. - 20 с.
9. Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -286 с.
10. Айдамиров Д.С. Состояние и основные направления развития орошения в Дагестане // Мелиорация и водное хозяйство. М., 1995. - № 6. - С. 30-31.
11. Айдаров И.П., Голованов А.Н., Никольский Ю.И. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушенных земель. М.: В.О.Агропрод, 1990.-С. 4-26.
12. Айдаров И.П. Орошение и предупреждение засоления почв // Мелиорация и водное хозяйство. М., 1994. - № 3. - С. 31-32.
13. Алексашенко A.A. Методы определения гидрохимических параметров и прогнозирование водно-солевого и теплового режимов мелиорированных земель: Автореф. дис. д.т.н. М.: МГМИ, 1986. - 40 с.
14. Алиев Б.М. Повышение продуктивности использования оросительной воды при мульчировании в Карабахской степи. Баку, АН АзССР. - Сер.16.
-
Ясониди, Олег Евстратьевич
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Новочеркасск, 2003
-
ВАК 06.01.02
- Нормирование, информационное обеспечение и реализация водосберегающих процессов орошения
- Техника и режим внутрипочвенного орошения сорго в Волго-Ахтубинской пойме
- Водосберегающие элементы технологии возделывания томатов в условиях Нижней Волги
- Рационализация водопользования на оросительных системах Северной Осетии в условиях ограниченных ресурсов
- Научные основы ресурсосберегающих технологий полива дождеванием сельскохозяйственных культур в Нижнем Поволжье
