Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВПИТЬШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ ПРИ ПОЛИВАХ ДОЖДЕВАНИЕМ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВПИТЬШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ ПРИ ПОЛИВАХ ДОЖДЕВАНИЕМ"

На правах рукописи

Ларионова Антонина Михайловна

ВПИТЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ ПРИ ПОЛИВАХ ДОЖДЕВАНИЕМ

Специальность 06.01.03 - «Arpoпочвоведение, агрофизика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2004 год

Работа выполнена в ФГУП научно-исследовательском институте по сельскохозяйственному использованию сточных вод «Прогресс» (НИИССВ 1 (Прогресс»)

Научный консультант:

Доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ академик Россельхозакадемни Н.Г. Ковалев

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Россельхозакадемни В.И. Штыков;

Доктор технических наук, профессор М.А. Михалев;

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ A.M. Глобус.

Ведущая организация - Федеральное Государственное унитарное предприятие «Специализированный научный центр «Госэкомелиовод» МСХ РФ

Зашита состоится 11 февраля 2004 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д.006.001.01 в ГНУ орлена Трудового Красного Знамени Агрофизическом научно-исследовательском институте Россельхозакадемни по адресу; 195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Агрофизического научно-исследовательского института.

Автореферат разослан 05 января 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета доктор биологических наук

М.В. Архипов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, В последние годы в России из-за резкого снижения инвестиций в мелиорацию произошло сильное сокращение объемов мелиоративных работ, практически прекращена реконструкция оросительных и осушительных систем. Площади мелиорируемых земель к 2003 г. уменьшились по сравнению с 1990 г. с 11,3 до 9,2 млн.га, или на 18,6%, в том числе орошаемых - с 6,2 до 4,5 млн.га, или на 26% (ниже уровня 1980 г.)

В связи с отсутствием надлежащей эксплуатации мелиоративных систем сокращаются площади ранее мелиорированных земель, снижается устойчивость земледелия, обостряются экологические и экономические проблемы. В результате такого бесхозяйственного отношения к земле получают развитие процессы водной эрозии почв, подтопления и деградации орошаемых земель, особенно для засушливой зоны России, в частности Астраханской области.

Астраханская область является ведущей областью России по поставке овощей, зерна и риса. Однако выращиваемые урожаи, в том числе на орошаемых землях, остаются низкими, одной из причин чего является недостаточно эффективное использование орошения.

Основным способом орошения в сухостепной зоне является дождевание с преимущественным использованием для полива двухконсольного дождевального агрегата ДЦА-100МА. Из-за высокой интенсивности дождя, присущей этому типу машин, не удается подать в данных почвенных условиях расчетную поливную норму без поверхностного стока, что ведет к неравномерному распределению воды по площади и, как следствие, ухудшению водно-физических свойств почв и снижению их плодородия.

Возможность поддержания рационального режима влажности почвы при поливе дождеванием без поверхностного стока зависит от трех основных факторов - впитывающей способности почвы, интенсивности дождя и величины поливной нормы. Повышение эффективности орошения дождеванием, с точки зрения сохранения плодородия почвы к экономии поливной воды, возможно путем воздействия на все эти факторы.

Уменьшение интенсивности дождевания увеличивает объем поданной поливной воды до образования поверхностного стока, названный «нормой до стока». Однако при уменьшении интенсивности дождя снижается производительность поливной техники и, соответственно, увеличиваются эксплуатационные затраты. Кроме этого, в условиях сильных ветров и высокой испаряемости, снижение интенсивности дождя допустимо лишь до определенных пределов, В связи с этим, особого внимания заслуживает повышение впитывающей способности почвы и нормы до стока при поливе дождеванием с высокой интенсивностью дождя, разработка технологических и агромелиоративных мероприятий, технических решений, научному обоснованию которых посвящены данные исследования.

Задача повышения впитывающей способности почвы особенно актуальна при использовании для орошения сточных вод, в том числе животноводческих стоков, являющихся дополнительным источником воднух..ресурсов-и пита-

тельных элементов. Вместе с тем, при распределении сточных вод дождевальными машинами (ДМ) возникают другие проблемы, включая снижение скорости впитывания сточных вод по сравнению с чистой водой и относ дождя ветром, что можегпривести к загрязнению сопряженных земель.

Решение проблемы качественного полива дождеванием, связанной с разработкой мероприятий, повышающих впитывающую способность почв, в том числе при поливе сточными водами, является актуальным, своевременным и имеет важное теоретическое, практическое значение.

Цель работы - разработать комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение впитывающей способности почв и нормы до стока, снижение поверхностного стока и относа дождя ветром при поливах дождеванием, в том числе при распределении сточных вод. Для достижения намеченной цели предусматривалось решить следующие задачи:

- изучить закономерности впитывания воды в почву в напорном и безнапорном режимах при дождевании;

- определить факторы, влияющие на скорость напорного впитывания воды и животноводческих стоков в почву на примере бурых полупустынных почв;

- выявить пути снижения потерь воды на поверхностный сток и испарение;

- определить зависимости скорости впитывания воды в почву при прерывистом поливе и поливе животноводческими стоками;

- обосновать способ острумуривания почвы с помощью гелеобразного поли-акриламида (ПАА) и технологию внесения его в почву;

- дать технические решения по улучшению качества дождя и снижению относа дождя ветром при распределении сточных вод;

- оценить технологические и агромелиоративные мероприятия, повышающие впитывающую способность почв и норму до стока при дождевании;

- наметить пути повышения эффективности полива дождеванием.

Для решения поставленной цели использован комплексный подход, включающий разработку технологических, агромелиоративных мероприятий и технических решений по повышению качества и эффективности полива дождеванием, обеспечивающих снижение водной эрозии почв н загрязнение окружающих земель, особенно при поливе сточными водами.

Методология исследований. Использованы фундаментальные труды отечественных и зарубежных ученых по мелиорации сельскохозяйственных земель и система общих знаний в области земледелия, почвоведения, математики, вычислительной техники. В качестве методологической основы применен системный подход, анализ и синтез полученных знаний. Результаты исследований обработаны с применением методов математической статистики. При проведении экспериментов использовались стандартные методики исследований. Достоверность научных результатов и выводов подтверждается хорошей сходимостью опытных данных и предлагаемых зависимостей.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований автора более чем за 20-летний период. При непосредственном участии автора проведены полевые и лабораторные опыты: в экспедиции Московского гидромелиоративного института

(МГМИ) в Астраханской области (1978-1981 гг.); во ВНИИ по сельскохозяйственному использованию' сточных вод (ВНИИСС8) «Прогресс» (1982-1984 гг.), в ВНИ и проектно-техно логическом институте, химизации и мелиорации (ВНИПТИХИМ в 1985-1988 гг.) - в Московской, Владимирской и Оренбургской областях. В последние годы автор обработала полученный ею опытный материал, проанализировала литературный и фондовый материал в области мелиорации и водного хозяйства, участвовала в составлении ряда методических рекомендаций по орошению, концепции развития мелиорации в России.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- получена зависимость впитывающей способности почвы от интенсивности дождя и водно-физических свойств почв, что является развитием теории влаго-переноса в почве;

• показана возможность использования упрощенного уравнения влагопро-водности для решения практических задач;

- разработан метод расчета вероятности появления поверхностного стока при малой интенсивности дождя;

- определены значения эмпирических коэффициентов в формуле А.Н. Костикова при напорном режиме впитывания воды в почву, в сравнении с безнапорным режимом при дождевании; при впитывании воды и животноводческих стоков в лабораторных и полевых условиях;

- установлены зависимости скорости впитывания воды и животноводческих стоков в почву от крупности почвенных фракций, очередности полива, степени разбавления стоков, или их концентрации;

- получены экспериментальные зависимости для расчета скорости впитывания воды в почву при поливах дождеванием с разной интенсивностью дождя, нормы до стока при прерывистом поливе, объема поверхностного стока при изменении интенсивности дождя и поливной нормы;

- доказано, что при выборе дождевальных машин необходимо учитывать снижение скорости впитывания воды в почву при безнапорном режиме дождевания по сравнению с напорным, технологию полива и обработки почвы;

- предложен способ оструктуривания почвы с помощью ПАА (положительное решение на изобретение) и технология внесения ПАА в почву с помощью гидроподкормщиков (авт. свид. № 1017201 и 1431705);

- разработан комплекс технологических, агромелиоративных мероприятий и технических решений, направленных на повышение впитывающей способности почвы, снижение поверхностного стока, улучшение качества дождя и уменьшение относа его ветром (авт, свид. №1109089).

- предложены технические решения для повышения надежности технологического процесса полива сточными водами при применении новых конструкций дождевальных аппаратов (авт. свид. 1516064) и машин (многоопорная ДМ -авт. свид. 1323041, дождевальный трубопровод -авт. свид, 1253521);

- дана сравнительная эколого-экономическая оценка предложенных меро-' приятии, в том числе влияния поверхностного стока и оструюуренности почвы с помощью ПАА на урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность полива дождеванием.

Основные защищаемые положения.

1. Теоретические и эмпирические закономерности процессов впитывания воды в почву, включая зависимости:

- скорости инфильтрации при напорном и безнапорном (при дождевании) режимах впитывания воды в почву;

- нормы ло стока от интенсивности дождя и продолжительности перерывов в дождевании;

- объема поверхностного стока от интенсивности дождя и поливной нормы;

- скорости напорного впитывания воды и животноводческих стоков в почву от крупности почвенных фракций, очередности полива и степени разбавления стоков.

2. Метод расчета вероятности образования поверхностного стока при малой интенсивности дождя.

3. Способ оструктуривания почв ПАА, технология его внесения в почву,

4. Комплекс технологических и агромелиоративных мероприятий, технических решений, обеспечивающий повышение впитывающей способности почвы, нормы до стока и эффективности полива дождеванием; улучшение качества дождя; снижение потерь воды на испарение, поверхностный сток и относ дождя ветром, в том числе при поливе сточными водами.

Практическое значение и реализация работы. Изучение впитывающей способности бурых полупустынных почв позволило автору развить теорию движения воды в почве при поливах дождеванием и показать пути повышения качества и эффективности орошения. Обоснована возможность использования теоретических методов для практических расчетов при проектировании режимов орошения сельскохозяйственных культур при поливе дождеванием. Разработаны способ оструктуривания почвы ПАА, технология его внесения в почву и новые конструкции гидроподкормщиков. Для улучшения качества дождя, снижения относа дождя ветром и повышения надежности технологического процесса полива при распределении сточных вод предложены к внедрению новые конструкции дождевальных машин и аппаратов. Разработанные мероприятия и технические решения использованы при составлении рекомендаций по совершенствованию конструкций ДМ и технологии орошения дождеванием.

Технологические и агромелиоративные мероприятия по повышению впитывающей способности почвы, нормы до стока и снижению объема поверхностного стока внедрены в Астраханской, Волгоградской и Ростовской областях. За работы по повышению эффективности орошения автор награждена двумя медалями ВВЦ РФ.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе одна монография, шесть авторских свидетельств на изобретения. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрения на международных и республиканских совещаниях, научно-технических конференциях в г. Ашхабаде (1979), Ташкенте (1981), Баку (1982), Новочеркасске (1998); Волгограде (.1998), Угличе (1999), Саратове (2000), Минске (2001), Ростове-на-Дону (2002), Москве и Московской области - МГМИ (1978-1982),

ВНПО «Радуга» (1982), Московском областном Совете НТО (1982), ВНПО «Прогресс» (1983 и 2002), ВНИИГиМ (2000).

Структура и о&ьем работы. Диссертация изложена на 298 стр. машинописного текста и включает: 67 рисунков, 31 таблицу, 38 приложений, список использованной литературы из 341 наименования, в т, ч, публикации 20 зарубежных авторов. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, актов в недрен н я разработок.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь и научные консультации докторам наук: академикам Россельхозакадемии Н.Г. Ковалеву, Б.С. Маслову, И,П. Кружилину; чл.-коор. И.Б. Ускову; проф. Б.Ф. Никитенкову, Л.В. Кирейче-вой, В.П. Якушеву, A.M. Глобус, M.U. Архипову, В.Ф. H и колен ко,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны теоретическая, методологическая основа, научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена изучению впитывающей способности почвы и мероприятий по ее повышению. Впитывание воды в почву, vi л и инфильтрация воды в почву - сложный физико-химический процесс, зависящий как от количества и качества подаваемой воды, так и от впитывающей способности почвы. Под впитывающей способностью почвы понимается максимальная скорость, с которой данная почва при данных условиях впитывает выпадающие осадки или подаваемую на ее орошение воду (Многоязычный технический словарь по ирригации и дренажу, М.,1978 г.).

При поверхностном способе полива (наличии на поверхности почвы сплошного слоя воды) впитывание воды в почву происходит в фазе напорного режима, а при паяте дождеванием - в напорном и безнапорном режимах впитывания. Скорость напорного впитывания воды в почву зависит от ряда природных и технологических факторов: структуры почвы, начальной влажности и плотности почвы, водопрочности агрегатов, наличия в почве воздуха, напора воды, применяемой агротехники, свойств фильтрующейся жидкости и других. Кроме указанных факторов, при дождевании на инфильтрацию оказывает влияние качество дождя (интенсивность, крупность капель дождя и распределение его по площади), уклон поля и другие.

Изучением вопроса впитывания воды в почву, в том числе при поливе дождеванием, занимались многие советские и зарубежные ученые - это: Ф.Г, Абрамов, С.Ф. Аверьянов, И.П. Айдаров, A.A. Богушевский, А.П. Болдырев, А.И. Будаговский, В.В. Ведерников, A.M. Глобус, А.И. Голованов, М.С. Григоров, H.H. Дубенок, В.П. Заднепровский, Н.С. Ерхов, А.П. Исаев, О.В. Кантор, А.Н. Костяков, И.П, Кружилин, И.А. Кузник, В.Я. Кулик, Б.М. Лебедев, Г.Е, Листопад, Б.С. Маслов, М,А. Михалев, Б.Ф, Никитенков, Ю.Н. Никольский, Б.О. Мн-ленин, В.И. Ольгаренко, Г.В. Ольгаренко, Ю.П. Поляков, Л.М. Рекс, И.Б. Ус-ков, Б.Б. Шумаков, И.П Штсфыриа, Н.П. Чеботарев, В.Я. Чичагов, Д.Р. Филипп, F.K. Allibury, H. Ghadiri, D.E. Line, С. Цонев и другие.

Предложено много зависимостей, описывающих процесс инфильтрации. Общую закономерность впитывания воды в почву в какой-либо момент в PCMCIA

ни 0) установил А.Н. Костяков: К( = —, мм/мин, (I)

где К и а - эмпирические коэффициенты: К - скорость впитывания воды в почву (мм/мин) за 1-ыЙ момент времени (t=l мин), а - показатель степени, или показатель затухания процесса впитывания.

При несоответствии качества дождя впитывающей способности почвы образуется поверхностный сток. Вода, стекая по уклону, вызывает водную эрозию почв и снижает их плодородие. Некоторые исследователи (Ф.Г. Абрамов, И.А. Кузни к, Б.О. Миленин, В.М. Сорочкин и др.) утверждают, что скорость впитывания при поливе дождеванием ниже, чем при поверхностном поливе и ее величина зависит от типа дождевальной машины.

Для повышения скорости впитывания воды в почву и нормы до стока при поливе дождеванием многими учеными предлагались различные технологические и агромелиоративные приемы - это: регулирование интенсивности дождя, прерывистый полив (А.Н. Костяков, Н.С, Ерхов, Г,И. Чижиков и др.); предварительное смачивание почвы малыми нормами (А.П. Болдырев, H.H. Дубенок); омагиичивание воды (H.A. Волконский, Н.Ф. Бондаренко, М.Г. Мамаев, В.И. Миненко, Г.Н. Смирнова, З.Я. Ярославский и др.); рыхление, щелевание (Ф.Г. Абрамов, A.M. Глобус, М.С. Григоров, B.C. Масло в, Б.О. Миленин и др.); уменьшение уклонов поля (Д.М. Кервалишвили, О.С. Наниташвили, Ф.П. Се-рик, Н.П. Чеботарев и др.); улучшение почвенной структуры и повышение водопрочное™ агрегатов с помощью полимеров (В.Б, Гуссак, Т.С. Зверева, H.A. Качинский, В.А. Ковда, ГЛ. Кофф, К.П. Паганяс, И.Б. Ревут, A.A. Роде, М.Н. Савицкая, В.Ф. Уткаева и др.).

Важным резервом водосбережения при поливах дождеванием является снижение потерь воды на испарение и поверхностный сток, что позволит повысить эффективность орошения, уменьшить водную эрозию почв и загрязнение окружающей среды, особенно при распределении сточных вод.

Изучению вопроса использования сточных вод, в том числе животноводческих стоков для орошения сельскохозяйственных культур посвятили свои работы многие российские и зарубежные ученые — это A.M. Вуцыкин, Р.П, Воробьева, Д,П. Гостищев, C.B. Грислис, В.Т. Додолина, И.П. Канардов, Н.Г. Ковалев, B.C. Меркурьев, Н.В. Михалев, В.А. Михеев, Г.Н. Мякотин, В.А. Никитин, B.C. Никитин, Л.П. Овцов, СП, Покромович, Л.П. Рева, А.И. Рязанцев, В.И. Штыков, A.B. Шуравилин и другие.

Установлены неоспоримые преимущества применения дождевания, особенно при распределении животноводческих стоков. При этом, зачастую, не учитывается снижение скорости впитывания сточных вод по сравнению С чистой (природной) водой. Кроме этого, не учитывается, что при поливе в ветровой зоне дождевальными машинами с высоким расположением водопроводя-щего пояса, типа ДМ «Фрегат» дождь относится ветром на значительные расстояния, что может привести к загрязнению сопряженных земель.

Анализ литературных данных позволил установить противоречивые мнения ученых по влиянию на скорость впитывания воды в почву и образование поверхностного стока отдельных факторов - напора воды, прерывистости полива, интенсивности дождя, предварительного увлажнения лочвы, острукту-ренности почвы ПАА, качества воды, б т.ч. сточных вод. Для повышения впитывающей способности почвы при поливах дождеванием выделены следующие вопросы, требующие углубленного исследования и решения в теоретическом и практическом планах:

- расчет скорости инфильтрации при напорном (поверхностном поливе) и безнапорном (при дождевании) режимах впитывания воды в почву;

- оценка факторов, повышающих впитывающую способность почв при поливах водой н животноводческими стоками;

- определение зависимостей скорости безнапорного впитывания воды в почву при поливе дождеванием, нормы до стока и объема поверхностного стока от интенсивности дождя, прерывистости полива;

- уменьшение потерь воды на поверхностный сток и испарение;

- разработка технических решений для улучшения качества дождя и уменьшения относа его ветром;

- выбор мероприятий для повышения впитывающей способности почвы, нормы до стока и эффективности полива дождеванием.

Во второй главе дано теоретическое обоснование впитывания воды в почву и вероятности образования стока при дождевании. Анализ литературных данных и результатов полевых экспериментов автора показывают, что скорость безнапорного впитывания воды в почву при дождевании, в основном, зависит от интенсивности дождя (q). Экспериментально получено, что и при малой интенсивности дождя (q<0,5 мм/мин) на части площади появляется поверхностный сток. При выборе дождевальной техники допустимая интенсивность дождя является одним из основных критериев. Ввиду нецелесообразности уменьшения интенсивности дождя ДМ, соответственно и эффективности дождевания, более правильным направлением является использование высокопроизводительной дождевальной техники при параллельной разработке мероприятий, повышающих впитывающую способность почвы и норму до стока. При этом весь комплекс проводимых работ должен быть экономически и экологически оправдан.

Для теоретической интерпретации результатов экспериментов автора (рис. 1, а) использовалась теория движения влаги в почве при неполном ее насыщении, Различные аспекты возможности практического применения уравнения движения воды в почве для мелиоративных расчетов водного режима почв и режима их орошения получили развитие в работах С,Ф. Аверьянова, A.M. Глобуса, А.И. Голованова, В,В, Ведерникова, АЛ. Кулика, М.А. Михалева, В.Ф. Никитенкова, Л.М. Рекса, A.A. Тюряева и других авторов.

Использование уравнения движения воды в почве при поливе дождеванием встречает ряд особенностей - это неоднородность свойств почв н вариация интенсивности дождя. В практических приложениях использовались численные

метбды решения данного уравнения. B.C. Борисовым был подсказан путь автомодельного аналитического решения уравнения при определенных зависимостях коэффициентов влагопроводности и влажности от капиллярного давления, именно для случая поверхностного и прерывистого полива. Это позволило существенно упросить расчеты процессов впитывания воды в почву. В результате решения уравнения влагопереноса при применении соответствующих граничных условий (поверхность почвы не насыщена полностью влагой, далее при полном ее насыщении) из баланса воды в почве и упрощающих предпосылках автором получено аналитическое решение и предложена формула для расчета скорости впитывания воды с поверхности почвы при поливе дождеванием на момент временит:

где К„ - коэффициент фильтрации, определенный с учетом 7% (для данных условий) защемленного воздуха; ш - пористость почвы (ш-0,3); а - эмпирический коэффициент, который найден подбором и равен 0,1 (1/мм) (С.Ф. Аверьянов, В.В. Ведерников, Б.Ф, Никитенков); ч> - функция <р = еар, или ч> =ехр» (ар), зависящая от времени: <р0- при х=0 (поверхность почвы), ц>п - предельные значения функции при т -> ос; Р - капиллярное давление, С - сформировавшийся средний слой воды на поверхности почвы за время Дт, который определяется из баланса воды: Д? = (с|Е, мм, (3)

где ЧИ5 - интенсивность дождя и поверхностного стока (мм/мин) за время Дт; Е - испарение (мм); а - коэффициент, определяемый по зависимости:

Результаты расчетов на ЭВМ, по составленной автором программе с использованием формулы (2), графически представлены на рис. 16. Несмотря на некоторые отличия (до 10%) в расчетных и измеренных величинах, существенным является то, что полученная формула (2) хорошо аппроксимирует результаты полевых опытов (рис. 1а), где с уменьшением интенсивности дождя снижается скорость впитывания воды в почву. Это все указывает на то, что принятые модель и гипотезы в целом соответствуют действительности и достаточно убедительно подтверждены теоретически.

Для доказательства того, что и при малых интенсивностях дождя может образоваться поверхностный сток, автором использованы методы теории вероятности и математической статистики, дан метод расчета появления стока. В естественных условиях, когда свойства почв неоднородно распределены по площади и меняются в объеме случайно, дождь с большей интенсивностью может погадать на участки почвы с меньшей впитывающей способностью. Вероятность того, что на поверхности остается свободная вода со временем увеличивается и может начаться сток, что и наблюдалось в опытах.

К„ш _ai Ко

яат

, мм/мин,

(2)

(4)

Рис. I. Зависимость скорости инфильтрации при напорном (на заливаемых площадках) и безнапорном (при дождевании) режимах впитывания воды в почву опг продолжительности полива (I): а) экспериментальные, 6) расчетные кривые скоро• стей напорного (!) и безнапорного (2. ..9) впитывания воды в почву при поливе с различной интенсивностью дождя (мм/мин) 2 - 3,27; 3-3,17; 4-2,0!; 5 - 1,53; 6 - 1,15; 7 -1,0; 8-0.7; 9-0,5.

Предполагается, что закон распределения: интенсивности дождя по площади - Р(ч) постоянен за время дождевания, впитывающей способности почвы -Р(Ч) - снижается от времени дождевания (т), Находятся функции их интегральных вероятностей Рч=Р(ч) и Р\=Р< V, т). Математическая статистика позволяет построить распределение вероятностей разности этих величин:

г=У-я, или Ру=Р(т,т). (5)

При известном значении функции (5) определяется вероятность того, что величина у будет отрицательна. Эту вероятность можно интерпретировать как ДОЛЮ площади с интенсивностью дождя больше скорости впитывания, то есть получить площадь, на которой дождь не успевает впитаться и на поверхности почвы образуется свободная вода. Графическая иллюстрация сказанного приведена на рисунке 2 на момент времени Т|, т^и

Если модальное значение интенсивности дождя остается постоянным во времени и закон его распределения (Рч) не меняется (рис, 2, а, б, в), то этого нельзя сказать о законе распределения скорости впитывания волы в почву (Ру), среднее значение которой (V) убывает, и в некоторый момент времени (т3) становится меньше средней интенсивности дождя (я ). В результате этого вначале (т |) вероятность появления волы на поверхности почвы очень мала но с уменьшением скорости впитывания и возрастанием времени дождевания (Т2 и Т1) тга вероятность растет с увеличивается доля площади, где появится свободная вода, или может образоваться поверхностный сток.

а 6 в

Рис. 2, Иллюстрация появления свободной воды на поверхности почвы: а. 6, в -плотность распределения интенсивности дождя (ц • сплошная линия) и скорости впитывания воды в почву (V - пунктирная линия) на три момента времени

Г, < Г, < г,г, д, ж- интегральные вероятности разности у = (•' - ¡¡г.

Опытные данные позволяют определить средние значения интенсивности дождя (ц) и скорости впитывания воды в почву (V), а также проверить закон их распределения. В математической статистике хорошо разработаны методы нахождения одномерных нормальных законов распределения интенсивности дождя и скорости впитывания воды в почву (Рч и Ру). По составленным автором программам на ЭВМ проведена статистическая обработка данных по интенсивности дождя (ч) и определены коэффициенты вариации (5) и среднеквадратичные отклонения (б).

Расчеты по данной методике показали, что при больших значениях средней интенсивности дождя (Ч ) имеются определенные отклонения в эмпирических и теоретических вероятностях, при меньших значениях ч (<1,5 мм/мин) совпадение расчетных данных с опытными - вполне удовлетворительное (§ч=0,2б и б„=0,38), что и представляет наибольший интерес.

При большей интенсивности яождя (я >1,5 мм/мин) сток возникает быстро (10 мин) и уровень вероятности достигает 0,6...0,7, то есть на 60...70% площади уже имеется свободная вода. При малых ее значеннях (^ <0,5 мм/мин) вероятность появления на поверхности почвы свободной воды возрастает, имеется лишь фактор времени, когда это наступит, рост вероятности во времени более замедлен. В данном расчете на 40й мин ее уровень составил 0,55, а в опытах на 40...50амин был замечен признак начала стока.

Использование теории движения воды в почве при неполном ее насыщении в совокупности с методами математической статистики позволило доказать, что при малых интенсивностях дождя возможно появление поверхностного стока, и получены расчетные данные, необходимые для изучения закономер-

ностей формирования стока при дождевании. С уменьшением интенсивности дождя снижается скорость впитывания воды в почву, которая зависит также от водно-физических констант почвы. Расчеты показали, что для практики можно использовать упрощенное уравнение влагопроводности.

Методы теории вероятности в совокупности с простыми аналитическими решениями уравнения движения воды в почве дают для практики достаточно простые зависимости и позволяют доказать, что интенсивность дождевания определяет объем поверхностного стока, который образуется вне зависимости от ее величины. Методы расчета скорости безнапорного впитывания воды в почву при дождевании и вероятности появления поверхностного стока при малой интенсивности дождя могут быть использованы при проектировании режима орошения сельскохозяйственных культур.

Используемая в настоящее время методика выбора дождевальных машин, основанная на соответствии интенсивности дождя и скорости впитывания воды в почву при напорном режиме инфильтрации, недостаточно обоснована, так как величина скорости при безнапорном впитывании ниже и при любой интенсивности дождя может начаться сток. Обеспечить полив без поверхностного стока можно также за счет уменьшения разовой поливной нормы - до образования стока, совершенствования технологии полива и проведения мероприятий, повышающих впитывающую способность почв.

В третьей главе показаны методы исследования напорного и безнапорного впитывания воды в почву. Опыты по повышению впитывающей способности почв и нормы до стока, снижению объема поверхностного стока, острук-туриванию почвы ПАА и влиянию различных мероприятий на урожайность сельскохозяйственных культур проведены на землях колхоза «Россия», Хара-балинского района, Астраханской области. Климатические, гидрогеологические и почвенные условия проведения экспериментов характерны для сухостепной зоны. Полевые эксперименты проведены на орошаемом массиве и не орошаемом - в степной части, где грунтовые воды залегают на глубине 2,9...3,4 и 4,5...5,2 м.

Почвы опытно-производственных участков являются типичными для данной зоны - это бурые полупустынные почвы (39% от общей площади области), по механическому составу - средние суглинки с коэффициентом фильтрации в пределах 0,5,..0,7 мм/мин. Для полива использовался двух консольный дождевальный агрегат ДДА-100МА, преимущественно используемый в области (75,2%) и данной зоне. Для исследования безнапорной скорости впитывания воды в почву и нормы до стока была изготовлена опытная установка с интенсивностью дождя от 0,3 до 3,5 мм/мин. Опыты проведены на безуклонной площади и на площади с уклоном до 0,005...0,01,

Для повышения впитывающей способности почвы и нормы до стока, снижения потерь воды на поверхностный сток и испарение изучались различные технологические и агромелиоративные мероприятия: прерывистый полив; изменение технологии полива (регулирование интенсивности дождя, слоя дождя за проход ДЦА-Ю0МА) и поливного режима (снижение поливной нормы и уве-

личение числа поливов); рыхление верхнего и пахотного слоев почвы; острук-туривание почвы Т1АА и другие. Верхний (5...7 см) слой почвы взрыхлялся на стоковых площадках вручную, на посевах люцерны - дискованием почвы в один след дисковой бороной БДТ-2,5.

Сравнительные лабораторные опыты проведены с целью определения факторов, наиболее влияющих на впитывающую способность почвы. В опытах изменялись: размер почвенных фракций, или взрыхленность почвы; доза острук-туривания почвы ПАА; качество поливной воды (вода, водный раствор ПАА, животноводческие стоки); продолжительность перерывов при прерывистом поливе; напор, или слой воды на поверхности лочвы. Прерывистый полив изучался при напорном впитывании поливной нормы (60 мм или 600 м'/га), которая подавалась непрерывно (60x1), или прерывисто слоями (по 10 и 20 мм) при увеличении продолжительности перерывов между заливами.

Напорное впитывание воды в почву изучалось в полевых и лабораторных условиях. Полевые опыты проведены на заливаемых площадках по методу Н.И. Нестерова с помощью двух рам внутренней (1x1 м) и наружной (2x2м); лабораторные - с насыпной почвой в стеклянных цилиндрах (диаметром 15 и высотой 40 см). В опытах определялись продолжительность впитывания поливной нормы, скорость просачивания воды в почве, или движения фронта увлажнения, испарение воды с поверхности почвы. Основные водно-физические свойства почв получены по стандартным методикам: влажность почвы до и после полива - термостатно-весовым методом; объемная масса - объемным буром; водопроч-ность и механическая прочность почвенных агрегатов - с сухим и мокрым рассевом почвы по методу Н.И. Саввинова.

Безнапорная скорость впитывания воды в почву, норма до стока и объем поверхностного стока определялись на стоковых площадках под непрерывным и прерывистым дождем согласно «Методике оценки дождевальных машин» (ЦНИИТЭИ, 1975) и методике Н.С. Ерхова. Интенсивность дождя в опытах замерялась с помощью дождемеров, крупность капель дождя - по отпечатку на обеззоленную фильтровальную бумагу. Прерывистый полив осуществлялся с помощью ДДА-ЮОМА, работающего в движении, где за счет изменения его скорости движения и длины бьефа регулировались слой дождя за проход ДМ и продолжительность перерывов. При поливе опытной установкой перерывы в дождевании устраивались после образования стока.

Оструктуривание почвы с помощью гелеобразного полиакриламида (ПАА) осуществлено для улучшения водно-физических свойств почв, в т.ч. структуры и водопрочности почвенных агрегатов. В лабораторных опытах изменялись размер почвенных фракций, доза внесения ПАА^ концентрация ПАА в поливной воде. В полевых условиях ПАА вносился с помощью лейки дозой от 200 до 1200 кг/га на опытные делянки площадью по 10 мг.

В производственных условиях Астраханской и Московской (ВНИИССВ «Прогресс») областях отрабатывалась технология внесения ПАА в почву, ис-пытывались конструкции гидроподкорм щиков, устанавливаемые на дождевальных машинах и насосной станции (авт. свид. 1017201 И 1431705),

Эксперименты по повышению впитывающей способности почв продолжены в ВНИИССВ «Прогресс» Московской области. Лабораторные опыты проведены с почвой, взятой с опытного участка степной части Астраханской области, или на бурых полупустынных почвах при поливе животноводческими стоками (далее стоками) крупного рогатого скота (КРС) совхоза им. Лакина, Владимирской области. Для полива использовались подготовленные стоки с сухим остатком 2 и 4% (последние названы концентрированными), В данных опытах изучалось влияние на скорость впитывания поливной нормы размера почвенных фракций, очередности (номера) полива (1,2 и 3-Й), степени разбавления стоков (в соотношении 1:8, 1:5 и неразбавленные стоки), или их концентрации. Результаты лабораторных опытов сравнены с данными полевых опытов на заливаемых площадках в Астраханской области.

Норма до стока определена на посевах многолетних трав в совхозе им. Лакина Владимирской области при поливе животноводческими стоками с помощью дождевального колесного трубопровода (ДКН-80) и в колхозе им. Пугачева Оренбургской области при поливе ДМ «Фрегат» сточными водами Оренбургского газоперерабатывающего комплекса (Оренбурггазпромэнерго). На сточных водах «Оренбурггазпромэнерго» разрабатывались технические решения по улучшению качества дождя, совершенствованию технологии полива дождеванием и конструкций дождевальных машин и аппаратов, снижению относа дождя ветром.

Полив проводился с помощью ДМ «Фрегат» и специально изготовленной опытной установки, где выходное отверстие трубы располагалось на уровне водопроводяшего пояса ДМ «Фрегат», интенсивность дождя изменялась с 0,3 до 4,5 мм/мин, размер капель дождя - с 0,5 до 4 мм. Сравнивались различные типы насадок: серийный аппарат ДМ «Фрегат», опытный аппарат для приземного полива (авт. свид. 1516064) и дефлекторные насадки ДМ «Кубань». Для снижения высоты падения дождя применялась штанга (длиной 0,5; 1,0 и 1,7 м), на которую навинчивались насадки ДМ «Кубань» с разной ориентацией дождя (вниз, вверх, вдоль и под углом к водопроводящему поясу ДМ «Фрегат»), что позволяло уменьшить попадание дождя под опорные колеса и повысить надежность технологического процесса полива.

Лабораторные и полевые опыты проведены 3 и 4-х кратной повторности в соответствии с общепринятыми методиками. Результаты наблюдении обработаны на ЭВМ с применением методов математической статистики.

Эффективность полива дождеванием оценивалась сравнением результатов опытов с различными мероприятиями по повышению урожайности сельскохозяйственных культур, экономии финансовых затрат и поливной воды, снижению поверхностного стока и относа дождя ветром, что позволит уменьшить водную эрозию почв и загрязнение окружающей среды, особенно при поливе сточными водам и.

В четвертой г:шве рассмотрены технологические и агромелиоративные мероприятия по повышению впитывающей способности почвы. В условиях Астраханской области на бурых полупустынных почвах изучалось влияние различных факторов на впитывающую способность почв, Лаооратор-

ными опытами определено изменение скорости напорного впитывания и просачивания воды в почву от: размера почвенных фракций, напора (слоя) воды, прерывистости полива, качества поливной воды (вода, водный раствор ПАА), оструктуренности почвы ПАА. Замерялась продолжительность впитывания поливной нормы (60 мм) и вычислялась скорость ее инфильтрации. В качестве контроля принята почва с размером фракций (1фР<2 мм, начальной влажностью - 3...4%, объемной массой - 1,4...1,5 г/см3. Результаты опытных данных показывают (рис. 3), что при увеличении напора (слоя) воды с 10 до 20 и 60 мм (рис. 3,а), сокращается продолжительность и повышается скорость впитывания поливной нормы на 10 и 34%. При большем напоре воды процесс ее впитывания в почву имеет интенсивный и стабильный характер.

При прерывистом поливе поливная норма выливалась слоями по 10 мм в 6 приемов (10x6), по 20 мм в 3 приема (20x3). При увеличении времени перерывов (с 0 до 10...100 мин) по сравнению с непрерывным впитыванием (60x1): повышается продолжительность поливов (в 2,6...17,8 и 1,7...8,3 раза) и скорость впитывания воды в почву после перерыва (до 2-^6 раз); снижается чистое время (без учета перерывов) впитывания, или увеличивается ее истинная скорость (на 8...27 и 6...20%) и величина ее стремится к скорости при непрерывной подаче воды (рис. 3, а...г). Перерывы оказывают большее влияние при их продолжительности более 30 минут и меньшем слое залива.

а) б) в)

Рис. 3. Изменение: а) продолжительности (I), б) скорости впитывания (У) поливной нормы от слоя залива (к, мм) и в) времени перерывов (>, мин). Продолжительность и скорость впитывания при перерывах: 1 - 0, 2 - 10, 3 -30, -4 - 100.мин; тоже при слое зачива: 5 и 6 - 10x6; 7 и8- 20x3; 9 и 10- 60x1.

Скорость просачивания воды в почве, или движения фронта увлажнения превышает скорость ее впитывания с поверхности почвы (до 3...3,5 раз) и, в большей степени, в первые 10... 15 мин полива, что следует использовать при поливе дождеванием и начинать полив с большей интенсивностью дождя.

Кривые скоростей впитывания и просачивания воды в почву при прерывистом поливе имеют скачкообразное очертание со «всплесками» после перерывов. Величина этих «всплесков» при просачивании воды в почве по сравнению с впитыванием меньше по абсолютной величине, идут они с некоторым опозданием во времени и имеют более пологие формы.

Скорости впитывания и просачивания поливной нормы повышаются при увеличении напора, или слоя воды на поверхности почвы, продолжительности

перерывов при прерывистом поливе и величина их стремится к скорости при непрерывной подаче воды.

Обработка почвы ПАА. Лабораторные исследования проведены в почвах с размером фракций <ЗфР<2 мм, влажностью 3,3% и объемной массой - 1,4 г/см3, с изменением концентрации ПАА в поливной воде. Результаты данных опытов показали, что при повышении концентрации водного раствора ПАА (до 100 г/л) в почве с мелкими фракциями снижается скорость впитывания поливной нормы и, в большей степени, при концентрации ПАА в воде более 5 г/л, что сказывается и в последующие поливы чистой водой. Поэтому при внесении ПАА в почву не рекомендуется превышать эту концентрацию.

Сравнивалось изменение водно-физических свойств почвы при обработке почвы ПАА и увеличении размера почвенных фракций (й^с <2 до >10 мм), дозы ПАА. ПАА вносился в почву с поливной водой нормой 60 мм, за первый полив, а 2-й полив проведен в течение 10 суток чистой водой. Сравнительные данные опытов по обработке почвы ПАА дозой 400 кг/га, или концентрацией водного раствора ПАА 0,66 г/л представлены на рис. 4.

*

гл

(3'

а и № 0,9

Рис. V Изменение водно'физическжх свойств почвы после ее обработки ПАА: а) объемная масса почвы (у „-,1, б) продолжительность (0 впитывания поливной нормы, а) испарение (Ь,,), г) влажность почвы (IV). 1 - начальное, 2 и 3 - на контроле и с ПАА пос.к I -го полива, 4 и 5 - тоже после 2-го полива.

При укрупнении размера почвенных фракций (с <2 до 10 мм), или рыхлении почвы уменьшается ее объемная масса (до 1,5 раз) и повышается скорость впитывания поливной нормы за 1-й и 2-й поливы на контроле (в 14,1 и 7,0 раз), в почве с ПАА (в 18,4 и 2,7 раза). После 1-го и 2-го поливов почва уплотняется по сравнению с «начальным» на контроле (на 18 и 31%) и в почве с ПАА (на 15 и 26% - больше за 1-й полив); снижается скорость впитывания поливной нормы в почву с мелкими фракциями <<2 мм) - на 17 и 8% и повышается в почве с крупными фракциями (7... 10 мм) - на 16% и в 2 раза.

Сохранность структуры почвенных агрегатов получена выше для средник (2,..5 мм) и крупных (7...10 мм) фракций, за счет чего повысилась скорость впитывания воды в почеу и в последующие поливы.

а)

6)

в)

У/К 9

м ««

_ ______ . . ул. , .___ ____

<2 .>/ >)о <г тг ?г ' <г "Г ж >г г/

мчч

и

А-**- л

V &

У

Оструктуриванче почвы ПАЛ проведено в полевых условиях на бурых полупустынных почвах для разработки способа и технологии его внесения в почву. Действие ПЛА исследовалось на опытных делянках, дозой его внесения от 200 до 1200 кг/га, на площади с дискованием и с тремя вариантами внесения: ! - осеннего без прикатывания почвы, 2 и 3 - весеннего с прикатыванием и без прикатывания. Лучшие результаты получены по варианту с дискованием, весенним внесением ПАА, без прикатывания почвы. Ниже представлены данные по этому варианту. В течение трех лет контролировалось изменение водно-физических свойств почв, в том числе впитывающей способности почвы и во-допрочности агрегатов.

Через год после внесения ПАА дозой 200... 1200 кг/га повысились скорость впитывания воды в почву (на 10-й мин - на 16,,,68%, к концу 1-го часа -на 12.,,45%); водопрочность почвенных агрегатов (с1фр7...10 ММ - в 1,9...6,4 раза); суммарная водопрочность агрегатов размером >0,25 мм (через год - в 1,2.,.2,6 раза и 2,5 года - в 1,3.,.3,1 раза) и уменьшился процент пшеватых частиц (¿фр <0,25 мм через 1 и 2,5 года - на 3...26 и 2,,,15%). На делянках с ПАА дозой внесения 800+1200 кг/га через год имелись почвенные агрегаты крупнее 10 мм. Влияние ПАА к концу 3-го года снизилось до 10... 14%.

Оструктуриваиие почвы с помощью геяеоб разного полиакриламида (ПАА) позволило улучшить водно-фнзические свойства почв, повысить водопрочность и сохранность почвенных агрегатов, снизить процент пылеватых частиц, за счет чего увеличить впитывающую способность почв.

Автором разработан новый способ оструктуривания почвы ПАА (положительное решение на изобретение) и технология внесения ПАА в почву с помощью гидро под кормщиков (авт. свид. 1017201 и 1431705), Технология внесения ПАА была испытана в полевых условиях с вариантами установки гидропод-кормшиков на дождевальном агрегате и насосной станции.

Установлено, что ПАА эффективней обрабатывать почву с искусственно созданной структурой и размером почвенных фракций более 2 мм. ПАА вносится в почву одновременно с поливной водой, весной после пахоты, дискования и без прикатывания почвы, один раз втри года, дозой 400...600 кг/га, концентрацией водного раствора ПАА до 5 г/л.

Из сказанного следует, что впитывающую способность бурых полупустынных почв при напорном режиме впитывания воды можно повысить за счет увеличения размера почвенных фракций (рыхления почвы), напора (слоя воды на поверхности почвы), продолжительности перерывов при прерывистом поливе и оструктуривания почвы ПАА.

Безнапорное впитывание воды в почву изучалось в полевых условиях на стоковых площадках при поливе дождеванием с помощью опытной установки. Результаты этих опытов сравнены с напорным впитыванием воды в почву на заливаемых площадках. Экспериментальные данные для бурых полупустынных почв приведены на рис. 1,а. При повышении интенсивности дождя (с 0,5 до 3,0 им/мин) увеличивается скорость безнапорного впитывания воды в почву при поливе дождеванием (к концу 1-го часа полива - с 0.44 до 1,05 мм/мин) и при

интенсивности дождя около 3 мм/мин ее величина приближается к скорости при напорном режиме впитывания.

Увеличение интенсивности дождя (с 0,5 до 3,0 мм/мин) снижает время и объем поливной воды до образования поверхностного стока, или норму до стока (с 217 до 98 м*/га - в 2,2 раза). Поверхностный сток может образоваться и при малой интенснвности дождя (0,3...0,5 мм/мин), при этом момент появления стока определяется лишь временем дождевания.

Для расчета скорости впитывания воды в почву при безнапорном режиме инфильтрации при поливе дождеванием и известной скорости ее напорного впитывания определены переходные коэффициенты, которые составили для данных условий при интенсивности дождя (мм/мин): около 0,7 - 0,53..,0,45; 1,0 - 0,68...0,47; 2,0 - 0,78...0,66 и 3,0 - 1,04...0,96, где большие значения соответствуют времени дождевания до 20 и меньшие - до 60 минут.

Впитывающая способность почвы при напорном режиме впитывания выше безнапорной скорости ее инфильтрации при дождевании. Для обеспечения полива дождеванием без поверхностного стока необходимо снижение интенсивности дождя сочетать с комплексом мероприятий, повышающих впитывающую способность почв и норму до стока, что особо актуально при поливе животноводческими стоками.

В пятой главе показаны пути повышения скорости впитывания животноводческих стоков. Для снижения дефицита водных ресурсов и утилизации сточных вод, в том числе животноводческих стоков, возможно их использование на орошение. Анализ литературных данных показывает противоречивые результаты о воздействии сточных вод на природную среду. При проектировании оросительных систем с использованием животноводческих стоков (далее стоков) поливные нормы устанавливаются исходя из потребности растений в воде и питательных элементах, величина их достигает 400...700 м3/га. Однако при расчете режима орошения зачастую не учитывается снижение скорости впитывания стоков по сравнению с чистой водой.

Для оценки факторов, наиболее влияющих на скорость впитывания природной воды (далее воды) и животноводческих стоков совхоза им. Лакина, проведены лабораторные опыты во ВНИИССВ «Прогресс» с насыпной почвой из Астраханской области. При начальной влажности почвы 1,44% (от массы сухой почвы) в опытах изменялись размер почвенных фракций (<1...5 мм), очередность полива (1, 2, 3-й полив) и степень разбавления стоков при исходном содержании сухого вещества в стоках (р) 2 и 4%.

По впитыванию воды и стоков проведено 3 полива по 7 схемам опытов и в трехкратной повторности. Принятая поливная норма 60 мм выливалась непрерывно за один прием. Межполивной период между 1 и 2-м поливами составил 60. а 2 и 3-м - 120 суток. Схемы полива обозначены при поливе водой - «вода», стоками -«стоки»; в схеме «стоки-вода-стоки» -1 -й полив проведен стоками, 2-й - водой, 3-й - стоками. В схеме «стоки» 1-Й и 2-й поливы проведены стоками с содержанием сухого вещества р=2%, 3-й полив - 4%. Влияние степени разбавления стоков изучалось в почвах с мелкими фракциями (с)фр<1 мм) в сравнении со схемой 1 - «во-

да». & опытах по схеме 5 и 6 «стоки-вода-стоки» - стоки разбавлялись в соотношении 1:5 и 1:8; в схеме 4 - полив проводился неразбавленными стоками (стоки). Результаты •экспериментов представлены в таблице и на рис. 5.

Таблица

Скорость впитывания поливной нормы при поливе водой и стоками

№ схемы <1ф1> ,ч.м Очередность (номер) полива Скорость впитывания (мм/мнн) при очередности полива

1 2 3 1 2 3

1 <1 Вода Вода Вола 2.86 2.28 1,82

2 <2 Вод» Вода Вода 3,30 2,97 2,59

3 <5 Вода Вода Вода 21,42 6,26 5,00

4 <1 Стоки Вода Стоки 0,94 1,78 0,31

5 <1 Разбав. стоки 1:5 Вода Разбав, стоки 15 1,15 1,98 0,45

() <1 Разбав. стоки 1 8 Вода Разбаа. стоки ! 8 1,78 2.12 0,45

7 <5 Стоки Стоки Вода 5,00 1,19 3,04

а)

б)

в)

1.МИН

Стоки

Вода \ > \

-Ч \

<1

<г

мин

м

£в

^ ^ 1 -и полив

N I

2-й полив

Сп*и

7/5 /Ц аслг

Рис. 5. Зависимость продолжительности впитывания воды и стоков от: а) размера почвенных фракций (¡¡ф,,); б) степени разбавления стоков для почвы с I мм (2-й полив водой); в) очередности (номера) и схемы полива: I, 2 и 3 для почвы сс/,(2 и 5 ми; 4 - «спюки-вода-стоки» для гочвы с .адг/ 5 и б - тоже при поливе разбавленными стокам» в соотношении !:5 и 1:8; 7 - схема «стоки-стоки-вода» для почвы с мм. Цифры - Л'я схемы.

При укрупнении почвенных агрегатов (6^. с <1 до <5 мм), или рыхлении почвы, снижается ее объемная масса (до 1,6 раз). После полива водой и стоками почва уплотняется и повышается ее объемная масса, в большей степени, после

1-го полива водой, в почве с крупными (<)фР5 мм - на 14 и 12%) и средними (с!фР

2-*-5 мм - на 12 и 11%) фракциями.

Отмечено незначительное (1,..2%) влияние стоков на сохранность почвенных агрегатов. При поливе стоками на поверхности почвы образуется кольма-тирующая пленка, которая к следующему поливу высыхает коркой и снижает скорость впитывания воды и стоков в почву при повторном поливе.

Продол житель ноет ь впитывания поливной нормы в почву:

- снижается при укрупнении почвенных агрегатов (¿фр с <1 до 2.„5 мм) или рыхлении почвы, так при поливе водой - с 2,86 мм/мин в 1,2...7,5 раза и стоками - с 0,94 мм/мин в 1,3...5,3 раза (рис. 5,а);

- повышается при поливе стоками почвы (с (1фр <1...5 мм - в 3,0...4,3 раза), при очередном поливе (от 1 до 2 и 3-го) водой (почвы с с!фр <! мм - в 1,2 и 1,6 раза и с!фР <5 мм - в 3,4 и 4,3 раза), повторном поливе стоками после стоков (почвы с с)фР <5 мм - в 4,2 раза), уменьшении степени разбавления стоков (1:8, 1:5 и стоки) по сравнению с водой для почвы с мм - в 1,6; 2,5 и 3,0 раза, увеличении концентрации стоков (р) 2 до 4% - в 3,0 раза (рис. 5,6).

При сравнении схем полива (рис, 5,в) получено, что продолжительность впитывания поливной нормы повышается при повторном поливе водой и стоками, но снижается при поливе водой после стоков (почвы с с5фР < I мм - в 1,8 раза), или восстанавливается впитывающая способность данных почв. Поэтому целесообразно чередовать поливы стоками с водой. Снижение продолжительности впитывания поливной нормы, соответственно, повышает скорость ее впитывания в почву.

Скорость просачивания воды и стоков в почве (с мм), или движения фронта увлажнения превышает скорость их впитывания с поверхности (до 2,5 и 2,9 раз) и эта разница снижается во времени (рис. 6). При укрупнении почвенных агрегатов с <1 до 5 мм повышаются скорости впитывания и просачивания поливной нормы в почву для воды в 7,5 и 6,4 раза и стоков - в 5,3 и 4,2 раза.

а) б)

Рис. б. Снижение скорости впитывания (!) и просачивания (2) воды в почву (Лфр' I мм) во времени: а) - в обычной, б) логарифмической шкале.

Скорость впитывания стоков стремится к скорости инфильтрации чистой воды и ее величина снижается при уменьшении размера почвенных фракций, изменении очередности полива (номера 1 до 2 и 3-го), повышении концентрации стоков, или содержания в них взвешенных веществ (с 2 до 4%), уменьшении степени разбавления стоков (1:8, 1:5 и стоки).

Данные лабораторных опытов по скорости напорного впитывания и просачивания поливной нормы в почву для воды и стоков сравнены с впитыванием

ее в полевых условиях Астраханской области. Результаты экспериментов обработаны на ЭВМ, получены уравнения для расчета скоростей впитывания, просачивания воды и стоков на бурых полупустынных почвах. За базовый вариант принята почва с размером фракций йфР<1 мм. Получено, что кривые скоростей впитывания воды и стоков в почву описываются зависимостью аналогичной А.Н. Костякову (1). По всем вариантам опытов (из трехкратной повторности) определены средние значения эмпирических коэффициентов (К и а). Обработка опытных данных методом регрессивного анализа позволила получить зависимости эмпирических коэффициентов «К» и «а» от различных факторов с соответствующими коэффициентами корреляции Я. Результаты полученных значений представлены на рис. 7.

а) размер почвенных фракций «С

1

у—0,0259к-0,б511 ЯМ),9703

ч -------- 1 .,

б) очередность (номер) полива

2 а -1 2

в) степень разбавления животноводческих стоков

4

ю

5 О

у -1,505х* 11.509

"" *-----_-

-^--

с<

-и

-а,к -«б -«в

•10

у=-0,0153х -0,7333 Я1=0,771

1 '

Рис. 7. Заснсчмпстн эмпирических коэффициентов лК» и «о.» от размера фракций почвы (О- no.ii'!. очередности полива и спкчкпи разбавления стоков.

Коэффициент «К» изменяется в широких пределах и его значение:

- при впитывании воды в почву повышается от базового (10,26 мм/мин) при увеличении размера почвенных фракций (с с1фр<1 до 5 мм - в 1,7 раза) и снижается при повторном поливе водой (с 1-го до 3-го - в 1,3 раза) и стоками, при увеличении концентрации стоков, или содержания сухого остатка (р - с 2 до 4%) и уменьшении степени их разбавления (1:8, 1:5 и стоки), так по сравнению с водой за 1-й полив почвы с ¿фР<1 и 5 мм - в 1,2.,. 1,8 и 1,2 раза;

- при просачивании воды в почве повышается от базового (23,26 мм/мин) при укрупнении почвенных фракций (с (1фр<1 до 5 мм - в 1,7 раза) и снижается -при повторном поливе водой (с 1 до 3-го - в 1,2 раза) и стоками (в 1,3 раза), увеличении концентрации стоков и снижении степени их разбавления (1:8 до 1:5 и стоки) по сравнению с водой за 1-Й полив для почвы с (1фр <1 мм - в 1,2. ..1,3 раза, ¿фр<5 мм - с 39,92 мм'мин в 1,4 раза.

Показатель степени «со> снижается от базового (-0,67) при впитывании воды в почву и увеличении размера почвенных фракций (с (1фр<1 до <2 и 5 мм -в 1,06 и 1,15 раза), при поливе стоками почв (с <1фР<5 мм при впитывании - в 1,3 и просачивании - в 1,5 раза). Значение показателя степени «а» варьирует в меньшей степени и колеблется при впитывании воды в почву в пределах: -0,66...0,78 и просачивании-0,63,.,0,73,

Значения эмпирических коэффициентов, полученные в полевых условиях (К„=9,01 и а„=-0,66), наиболее близко подходят к параметрам насыпной почвы с размером фракции <1фр<1 мм (К=10,26; а =-0,67). По полученным коэффициентам «К» и «а» были построены их зависимости с учетом:

1) крупности почвенных фракций ({1фР, мм) при поливе водой (рис. 7,а):

К=1,766 с1фр + 8,65, мм/мин, при ^=0,992, (6)

а = -0,026 с1фр — 0,651, при И2=0,970; (7)

2) очередности (номера) патва (и) для фракций почвы с (1фр<1мм (рис. 7,6);

К=-1,068 п + 11,295, мм/мин, прн Я3=0,998, (8)

а = -0,022 п-0,642, при ^=0,919; (9)

3) степени разбавления стоков (8=0 - для воды, разбавленных стоков - в соотношении 1:8 - 5=1/8,1:5 - 5=1/5 и неразбавленных стоков 5=1)- рис. 7,в:

К=-1,550 5 + 11,509, мм/мнн, при РГ=0,954, (10)

а = 0,015 Э- 0,733, при Пг=0,773. (11)

Ошибка в проведенных сравнительных полевых и лабораторных опытах не превышает 8%. По зависимости «а» от степени разбавления стоков получен низкий коэффициент корреляции, вероятно, из-за нелинейной связи выбранного порядка разбавления стоков (вода, разбавленные стоки в соотношении 1:8, 1:5 и стоки) и показан в качестве примера.

На основании проведенных опытов определено значительное (до 3...4 раз) снижение скорости впитывания животноводческих стоков в почву по сравнению с природной водой, особенно в почвах с мелкими фракциями ((1фр: <1 мм), что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации оросительных систем, используюших сточные воды для орошения.

Испарение с поверхности почвы изучалось в целях снижения потерь волы при проведении различных мероприятий, повышающих впитывающую способ-

ность почв. После лабораторных опытов с впитыванием воды м стоков в почву, фиксировалось уменьшение массы почвы и определялось испарение с ее поверхности. В условиях Астраханской области получен слой испарившейся воды при: укрупнении размера почвенных фракций (с!фр с 2 до 10 мм), или рыхлении почвы, прерывистом поливе, обработке почвы ПАА (рис. 4, в); в Московской области - при поливе водой и животноводческими стоками почвы с 1...5 мм). Результаты опытов (рис, 4, в) показали, что испарение с поверхности почвы:

- снижается при укрупнении почвенных фракций (с с <2 до >2... 10 мм) за 10 суток на контроле и в почве с ПАА дозой 400 кг/га - на 2,.,5% и 3...15%, при обработке почвы ПАА - на 11 ...20%;

- повышается при увеличении продолжительности перерывов (с 0 до до 1СН-100 мин) при прерывистом поливе (слоями по 10 мм), так во время полива (в 2,4,.,7,4 раза), но при этом снижаются интенсивность испарения (на 7...58%) и незначительно (до 10%) - суммарное испарение.

Более интенсивно идет испарение в 1-ые сутки после полива и в опытах с меньшей продолжительностью перерывов, что следует использовать при поливах дождеванием. Снижение испарения (рис, 4, г), соответственно, повысило важность почвы при обработке ПАА почвы (^<2,,,>10 мм - на 28.,.42%), укрупнении почвенных фракций на контроле и на почве с ПАА (на 12.,.21 и 23...34%), в большей степени, для крупных фракций.

В опытах с животноводческими стоками получено, что испарение с поверхности почв снижается после 1-го полива водой и стоками через 60 суток при увеличении размера почвенных фракций (с <1 до 2...5 мм - на 2..,16 и 6,..20%), Отмечено незначительное (на 4...8%) влияние стоков. Вылитая поливная норма (60 мм) практически испарилась, так после 1-го полива водой и стоками почвы с с1ф11: <1 мм на 90 и 86%, <2 мм - 89 и 81%, <5 мм - 76 и 69%.

Для повышения эффективности полива следует снижать потери воды на испарение с поверхности почвы, что достигается, в большей степени при укрупнении почвенных фракций, или рыхлении почвы и обработке ее ПАА,

Для качественного полива дождеванием необходимо учитывать снижение впитывающей способности почв при поливе животноводческими стоками. В данных почвенных условиях следует рекомендовать чередовать поливы стоками с водой, уменьшать концентрацию стоков в поливной воде, снижать величину поливных норм - до образования поверхностного стока, а также применять отмеченные ранее приемы, как-то: это увеличение напора (слоя) воды при напорном режиме впитывания, укрупнение почвенных фракций, или рыхление почвы, прерывистый полив, оструктуривание почвы,

В шестой главе рассмотрены мероприятия по повышению скорости впитывания воды в почву и дана оценка их эффективности при поливах дождеванием. Для повышения впитывающей способности почв, нормы до стока и снижения объема поверхностного стока проведена серия полевых экспериментов при поливе ДДА-ЮОМА и опытной установкой в Астраханской области. Дана э ко лого-эконом и ческа я оценка рекомендуемых мероприятий, пока-

зано влияние поверхностного стока на урожайность сельскохозяйственных культур и экономическую эффективность полива дождеванием.

Норма до стока и объем стока определялись на стоковых площадках. Рыхление верхнего слоя почвы снизило ее объемную массу на посевах люцерны 3-го года (далее люцерны) с 1,59 до 1,21, зерновых и пропашных (далее пропашных) -с 1,48 до 1,11, на опытном не орошаемом участке в степной части - с 1,54 до 1,15 г/см1. Рыхление пахотного слоя получено при сравнении почвы на пропашных культурах с люцерной. За счет увеличения скорости движения ДДА-100МА от нормальной до повышенной скорости (с 0,3 до 0,6 км/ч) и длины бьефа регулировались продолжительность перерывов при прерывистом поливе, слой дождя за проход и выливаемая поливная норма.

Вопросы возникновения поверхностного стока рассмотрены при поливе животноводческими стоками КРС с помощью ДКН-80 во Владимирской области, ДМ «Фрегат» и опытной установкой на сточных водах «Оренбурггазпром-энерго» в Оренбургской области. На сточных водах проведены исследования по улучшению качества дождя и уменьшению относа его ветром.

Проектируемые поливные нормы для сухостепной зоны Астраханской области составляют 600...700 м7га. Норма до стока определена для данных условий на бурых полупустынных почвах при поливе ДЦА-ЮОМА люцерны 3-го года (далее люцерны), подсолнечника и зерновых культур (далее пропашных) на бьефе 100,,.300 м - 130... 195 и 148...231 м_,/га. Объем поверхностного стока при поливной норме 600 м'/га достигает 52,,.35 и 38...28%.

Норма до стока определена при поливе: ДКН-80 животноводческими стоками во Владимирской области - 100...150 м3/га, ДМ «Фрегат» сточными водами в Оренбургской области - 200...250 м3/га, что значительно ниже рекомендуемых поливных норм. Поверхностный сток при поливе дождеванием вызывает водную эрозию почв и при распределении сточных вод может вызвать загрязнение сопряженных земель и окружающей среды.

При поливе люцерны и пропашных культур с помощью ДЦА-ЮОМА на нормальной скорости его движения норма до стока повышается при:

- увеличении длины бьефа с 100 до 300 м на 50 и 56% (при этом снижается сток при поливной норме т=600 м7га на 33 и 26%);

- рыхлении верхнего слоя почвы на бьефе 100,,.300 м на 32..,40 и 31...32%, рыхлении пахотного слоя - на 14...18%, рыхлении верхнего и пахотного слоев почвы - на 49...56% (снижается сток при ш=600 м3/гадо 40...46%);

- оструктуривант почвы ПАЛ дозой 200...1200 кг/га - от 160 до 175...425 м3/га, или в 1,1...2,7 раза.

Норма до стока при поливе ДДА-100МА снижается при увеличении:

-уклона поля с 0 до 0,005 для пропашных культур на бьефе 100 и 300 м на 28 и 25% (повышается сток при т=600 м3/га на 53 и 41%);

- скорости движения агрегата (с 0,3 до 0,6 км/ч), или предварительном увлажнении почвы для люцерны и пропашных на бьефе 100 м - на 9 и 8% (повышается сток при т=300 м'/га на 22 и 16%);

- влажности верхнего слоя почвы с 6,8 до 14,3% для пропашных культур при работе ДЦА-ЮОМА на повышенной скорости движения и бьефе 100 м - на 32%

(повышается сток при т=300 м3/га до 40%),

Из сказанного следует, что при поливе ДДА-100МА норма до стока: повышается при увеличении длины бьефа, или продолжительности перерывов, рыхлении верхнего и пахотного слоев почвы, оструктуривании почвы ПАА; снижается при увеличении уклона поля, скорости движения агрегата и влажности почвы. Поэтому первый проход ДДА-ЮОМА не следует проводить на повышенной скорости движения, так как любое увлажнение почвы резко снижает корму до стока и повышает объем стока.

Эксперименты по определению факторов, влияющих на норму до стока, дополнены опытами при дождевании опытной установкой с дефлектор ной насадкой на участке в степной части. Перед поливом влажность 10 и 20 см слоя почвы составила 2,1 и 5,1%, объемная масса 20 см -1,3,..1,4 г/см'.

Результаты полевых опытов представлены на рис. 8. При интенсивности дождя 0,5...3,0 мм/мин на площади без рыхления и с рыхлением поверхностный сток образуется при 215...98 и 256... 120 м'/га. Норма до стока снижается при повышении: интенсивности дождя с 0,5 до 1...3 мм/мин на безуклонной площади без рыхления и с рыхлением - на 33,.,55 и 26-,,53%;уклона поля до 0,01 на площади с рыхлением - с 25 до 34.,.30%. Опытные данные показали, что поверхностный сток образуется и при малой интенсивности дождя (до 0,5 мм/мин), отодвигается лишь время его образования.

Рассматривая эти данные в процентах (рис, 9), получено, что норма до стока повышается от рыхления верхнего слоя почвы при увеличении интенсивности дождя (с 0,5 до 1 ...3 мм/мин) - с 19 до 32.,.25% и снижается при увеличении уклона поля (до 0,01) - с 25 до 34...30%,

N. '.(''га

К»

£0-

130

Й О И & li V> q,MM/M u V « ^ Ч.мм/м

hic. & Зависимость нормы до стока <N) от интенсивности дождя на путевом уклоне; 1-е рыхлением. 2 - без рыхаения почвы: 3 - на уклоне 0,01 с ры.хленнем.

Рис. 9. Процент изменения нормы до стока (Ы) и объема стока от интенсивности дождя (•/). I - % повышения N от рыхления почвы, 2 - % снижения N от уклона 0,01; 3 - % повышения стока от q.

Большее влияние уклонов и взрыхленности почвы определено при увеличении интенсивности дождя до 1,2 мм/мин, поэтому для данных условий при дождевании не следует превышать эту величину. Объем поверхностного стока и в процентах от вылитой поливной нормы повышается при увеличении интенсивности дождя с 1 до 2 и 3 мм/мин - с 10 до 26 п 30% и получена практически ли н ей пая зав исим ость.

Анализ полученных опытных данных позволил автору определить зависимость объема стока от поливной нормы, которая в пределах рассматриваемого времени дождевания до 30 минут носит линейный характер и выражается урав-m~N ,

неннем: С=—— ,м7га, (12)

где С - объем стока (м3/га), величина которого повышается при увеличении интенсивности дождя и поливной нормы; m и N - поливная норма и норма до стока, м /га; р - тангенс угла наклона кривой к горизонту, который при интенсивности довдя q=1...3 мм/мин составил 5,565,.,2,096.

Объем стока и процент стока, определенные по зависимости (12), получены при норме до стока N=144. ..96 м /га и поливной норме (га);

- ш=300 м^/га - объем стока О28...97 м'/га, процент стока - п=9,3...32,3%;

- т=600 м /га - объем стока С-82... 24 0 м'/га, процент стока - п=13,7...40%. При увеличении поливной нормы в 2 раза при интенсивности дождя I...3 мм/мин повышается объем стока в 2,9...2,5 и процент стока - в 1,5...1,2 раза.

Обработка опытных данных на ЭВМ позволила получить формулы расчета объема поверхностного стока (рис. 10), величину которого можно также определить по зависимости, при соответствующих поливных нормах (т) и интен-сивностях дождя (q):

1 мм/мин - С=0,176 т-21,864, м3/га, (13)

2 мм/мин - С=Ю,439 ш - 48,528, м3/га, (14)

3 мм/мин - С=0,431 т-28,318, м'/га. (15)

300

200

100

т, м /га

О 100 200 3C0 400 500 60» 700 800

Рис. Hi. Зависимость объемов поверхностного стока (С. V га) от поливной нормы im. м ¡га) и интенсивности >агй: /, 2 и 3 мм/мин.

Средняя ошибка результатов расчета по приведенным формулам (12 и 13...15) не превышает 10% и для определения объема поверхностного стока в данных условиях можно использовать любые из этих зависимостей.

Среднюю скорость впитывания поливной нормы можно определить по ^ (тр- С0)д

формуле: - > мм/мин, (16)

где ль и С0 - поливная норма и объем стока, в мм; q - интенсивность дождя, мм/мин. Средняя скорость впитывания поливной нормы 60мм при интенсивности дождя я=1...3мм/мин для данных условий составит0,86...1,80 мм/мин.

Для оценки скорости впитывания воды в почву при дождевании с разной интенсивностью дождя применена формула А.Н. Костякова (I). Определены значения эмпирических коэффициентов «К» и «а». В расчетах получено, что при повышении интенсивности дождя с 0,5 до 1...3 мм/мин значение «К» не остается постоянным и увеличивается с 0,79 до 1,59..,4,32 мм/мин; показатель степени колеблется в пределах {--0,185,..0,373). При ч=1,0 мм/мин формула А.Н. Костякова примет вид: У(=1,591 , мм/мин (17)

Исследованиями на сточных водах «Оренбурггазпромэнерго» при поливе ДМ «Фрегат» установлено, что на изменение нормы до стока, в большей степени, влияет интенсивность дождя и незначительное (до 10%) - увеличение диаметра капель дождя с 0,5 до 2 мм.

Экспериментальные данные и расчеты позволили установить зависимость впитывающей способности почвы при дождевании от интенсивности дождя, при увеличении которой снижается норма до стока, но повышаются объем поверхностного стока и скорость впитывания воды в почву.

Для обеспечения полива дождеванием без поверхностного стока исследовались различные технологические и агромелиоративные мероприятия и ниже дана их около го-экономическая оценка.

Прерывистый полив изучался при поливе опытной установкой, где перерыв в дождевании устраивался после образования стока. Результаты опытов показали (рис. 11), что при интенсивности дождя мм/мин и увеличении

продолжительности перерывов с 10 до 100 мин по сравнению с первым увлажнением норма до стока (144...96 м3/га) снижается при 2-м увлажнении - с 3,8..,4,4 до 1,71..Л,74 раза; в 3, 4 и 5-е увлажнения по сравнению с предыдущими - до 1,1-4,2 раза; за 5 увлажнений - с 6,3...8,7 до 2,2...2,7 раза. Норма до стока снижается, в большей степени, после 1-го увлажнения, при большей интенсивности дождя и меньшей продолжительности перерывов, но в последующие (от 2-го к 5-му) увлажнения - это влияние уменьшается.

Автором проведены статистическая обработка результатов опытных данных, расчет на ЭВМ по специально составленным программам и определены уравнения, описывающие эти кривые, значения коэффициентов в формулах. Рассчитаны погрешности, коэффициенты корреляции, среднеквадратичные отклонения абсолютных и относительных невязок (отклонения от 1,0) по соответствующим формулам К.А. Браунлн.

Анализ опытных данных позволил выбрать зависимость нормы до стока (Ы, м5/га) от интенсивности дождя ((|, мм/мин), продолжительности перерывов и очередности увлажнения, которая выражается формулой:

. N = аевч; м3/га, (18)

где а и в - расчетные коэффициенты для данных условий, значение показателя степени «в» получено отрицательное. Обработка данных показала, что коэффициент корреляции изменяется в пределах 0,87 и 0,99; относительная погрешность колеблется от 3,2 до 9,5%, что указывает на хорошую сходимость опытных данных и вычисленных коэффициентов.

Рис, И. Зависимость нормы до стока от интенсивности дождя, продолжительности перерывов: а -10; б- 30; в - /00 мин. Цифры - номер увлажнения

Построена зависимость коэффициентов «а» и «в» от продолжительности перерывов и порядка увлажнения (1, 2-й и т.д.). После перерыва (10... 100 мин) резко снижается значение: коэффттента «а», так: от 1-го (170,4 м3/га) до 2-го увлажнения - в 3,2,.Л,8 раза, от 2 до 3-го - в 1,28...1,06 раза и т.д.; показателя степени «в» от 1-го (в=-0,201) до 2-го увлажнения - в 1,7... 1,02 раза и т.д. Значения коэффициентов «а» и «в» снижаются при повторных увлажнениях, в большей степени, после 1-го увлажнения и меньших перерывах.

Проведенные эксперименты и расчеты позволили выявить влияние прерывистости дождевания на норму до стока. Повысить качество полива дождеванием и снизить объем поверхностного стока при выдаче требуемой поливной нормы можно за счет прерывистого полива, уменьшення интенсивности дождя после начала стока. Эффект перерывов повышается при их продолжительности более 30 минут. Поэтому при поливе ДДА-1ООМА длина бьефа должна быть не менее 150 м; первый проход агрегат должен проводить на меньшей скорости движения, или выдавать больший слой дождя, близкий к норме до стока. После образования стока полив можно осуществлять на повышенной скорости движения ДМ

Оструктуриваниг бурых полупустынных почв Астраханской области проведено гелеобразным пол и акрил амидом (ПАА), где возделывал и с ь озимая рожь и пожнивной подсолнечник на силос. Периодически контролировались изменения водно-физических свойств почв. Результаты экспериментов представлены на рис, 12 и 13. На оструктуренной почве с помощью ПАА дозой 200...1200 кг/га: снизились объемная масса 10 см слоя почвы (на 5...16%) и процент пылеватых частиц (<0,25 мм), выше взрыхленность почвы по сравнению с контролем (К); повысились водопрочность почвенных агрегатов размером фракций >0,25 мм - в 1,2.,.2,6 раза.

М г/^

¡А

а

/,5

/Г

/ ,

. у [ ✓

V?

> А Лег/ля

м

К Ш ¿00

Рис. 12. Изменение водно-физических свойств почвы через год после ее ост-руктуривания ПАА: ! - водопрочность почвенных агрегатов (8. %); 2 - коэффициент фильтрации мм/мин); 3 - объемная масса почвы (у„л г/см3).

50 -

Щ}

МО

№

¡0 \ 100

£ вао /2ао

Рис. 13. Зависимость; нормы до стока (М, м3/га) - /, урожайности озимой ржи (У¡, ц'га) - 2 и пояс-минного подсолнечника на силос (У2, ц/га) - 3 от дозы вносимого ПАА (2(.'0+ 1200 кг/га).

За счет улучшения водно-физических свойств почв от ПАА повысились: скорость напорного впитывания воды в почву (значительней в первые 10 мин полива), норма до стока - в 1,1...2,7 раза, урожайность озимой ржи - с 19 до 24...40 ц/га и пожнивного подсолнечника на силос - с 171 до 212...272 ц/га. Урожайность озимой ржи увеличивается, в большей степени, при дозе ПАА до 400 кг/га и пожнивного подсолнечника - до 600 кг/га.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур от оструктурива-ния почвы ПАА объясняется еще и увеличением количества питательных элементов, так как он используется в качестве добавок для улучшения физических свойств минеральных удобрений. Например, при производстве 1 т двойного суперфосфата добавляют 230 кг ПАА.

Поверхностный сток образуется при дождевании из-за несоответствия качества дождя впитывающей способности почв и является одной из причин водной эрозии л низкой продуктивности орошаемых земель. Для повышения

эффективности орошения следует выбрать такую технологию полива, которая позволяла бы вести полив дождеванием с более высокой интенсивностью дождя при минимуме стока. В условиях Астраханской области необходимо снижать поливную норму до 250...300 м3/га, увязав ее величину с возможностью почвы впитать этот объем, а также проводить мероприятия по повышению впитывающей способности почв.

При поливе сточными водами следует учитывать ряд особенностей: поливная вода содержит взвешенные вещества и может поступать с разной концентрацией; впитывающая способность почв и соответственно норма до стока снижаются по сравнению с чистой водой. Кроме этого, при распределении сточных вод в ветровой зоне дождевальными машинами с высоким расположением водопроводящего пояса, типа ДМ «Фрегат» дождь относится ветром на значительные расстояния, что ведет к неравномерному распределению дождя по площади, а также к загрязнению сопряженных участков.

Получены результаты исследований на сточных водах «Оренбурггазпром-энерго» при поливе ДМ «Фрегат» и опытной установкой по улучшению качества дождя, снижению относа ветром и попадания дождя под опорные колеса ДМ, повышению проходимости ДМ и надежности технологического процесса полива. Сравнивалось качество дождя под различными аппаратами. Насадки ДМ «Кубань» навинчивались на штангу, изменялась ориентация дождя. Лучшие показатели качества дождя определены на штанге длиной 0,5 м, с ориентацией факела дождя вниз, вдоль водо про водящего пояса ДМ и ниже приведены данные по этому варианту.

При сравнении качества дождя с серийным аппаратом ДМ «Фрегат» определено преимущество насадок ДМ «Кубань», благодаря которым снизилась высота падения дождя, повысилась его равномерность и отмечено меньше колебаний мгновенной интенсивности дождя. Однако при поливе этими насадками значительно уменьшились радиус полива и площадь захвата дождем (в 2,4 раза), повысилась средняя интенсивность дождя (в 1,4 раза).

В целях улучшения качества дождя, снижения относа его ветром и повышения надежности работы ДМ «Фрегат» был разработан и испытан дождевальный аппарат для приземного полива, авт. свид. 1516064 (далее опытный аппарат), где дефлектор выполнен в виде удлиненного желоба переменного сечения - от полукруга до плоскости. Ось вращения механизма поворота ударного типа смещена относительно оси вращения аппарата. Сочетание положительного эффекта от вращения данного аппарата с дефлектором и использование механизма поворота ударного типа позволили улучшить структуру дождя и повысить его качество, что важно при распределении стоков.

По сравнению с серийным аппаратом ДМ «Фрегат» для опытного аппарата и насадок ДМ «Кубань» снизились средний диаметр капель дождя с 2,1 до 1,5 и 1,1 мм, высота падения дождя - до 1,5 и 2,0 раз. Наилучшие показатели по качеству дождя, в том числе по равномерности дождя за проход ДМ и распределению слоя дождя по длине струи получены при поливе опытным аппаратом, тогда как у насадок ДМ «Кубань» и серийного аппарата ДМ «Фрегат» в конце струи размер капель увеличивается до 2...8 раз (рис. 14).

3(1

При повышении скорости астра с 4 до 5,5 м/с увеличился относ дождя под аппаратом ДМ «Фрегат» с 80 до 120 м (в 1,5 раз), опытным аппаратом - с 40 до 44 м (в 1,1 раза)и насадками ДМ «Кубань» - с 18до23м(в 1,3 раза). Под аппаратом ДМ ((Фрегат» получена практически линейная зависимость дальности относа дождя ветром от высоты падения дождя при скорости ветра 5,5 м/с, На основе опытных данных определено, что относ дождя ветром зависит не только от высоты падения дождя, но и применяемых дождевальных насадок и аппаратов (рос. 15).

"И )

/ ( \ ) А Л

У »/ > / / ' 1 г .•К' +

*

Рис. ¡4 Слой дождя за проход Ог Рис. IX Зависимость относа дождя

мм) ДМ «Фрегат» с насадками ДМ (Ъ,м) сет ром при поливе ДМ «Фрегат»

«Кубань»: /, 2 и 3 - с ориентацией от скорости ветра и типа наса~

дождя вдоль водопросодящего пояса док: 1 - аппарат ДМ «Фрегат»; 2 - на-

(13<У'), под углом 30 и 9<?'; 4 - опыт- садка ДМ «Кубань» на штанге длиной

ный аппарат 0,5 м; 3 - опытный аппарат.

Анализ опытных данных показал преимущество опытного аппарата для приземного полива, с помощью которого повысилось качество дождя (интенсивность и размер капель дождя) и его равномерность распределения по длине струн и по плошали, снизилась высота падения дождя и относ его ветром.

Для совершенствования технологии полива дождеванием на сточных водах, улучшения качества дождя и повышения надежности технологического процесса полива разработаны и другие технические решения, на что получены авторские свидетельства на изобретения - это многоопорная ДМ кругового действия (авт. свмд. 1323041), дождевальный трубопровод (авт. свид. 1253521), дождевальный аппарат (авт. свид, 1109089) с постоянными магнитами. Отдельные образцы этих предложений сконструированы и испытаны автором в производственных условиях и рекомендованы к внедрению.

Из сказанного следует, что совершенствование технологии полива дождеванием и конструкции дождевальных машин должны быть ориентированы на прерывистый полив, с применением ДМ типа ДДА-ЮОМА, ДМ «Фрегат», воз-

можносгью организации перерывов, уменьшения интенсивности и слоя дождя за проход после образования поверхностного стока.

Для повышения эффективности работы ДЦА-ЮОМА необходимо облегчить его массу и снизить высоту падения дождя. При поливе сточными водами в ветровой зоне не рекомендуется использовать дождевальные машины с высоким расположением водопроводящего пояса, типа ДМ «Фрегат Для улучшения качества дождя, уменьшения относа дождя ветром можно рекомендовать использовать на широкозахватных ДМ опытный аппарат для приземного полива (авт. свид. 1516064),

Предложенные технические решения улучшили качество дождя, повысили равномерность его распределения, уменьшили относ дождя ветром, что позволит снизить поверхностный сток, ирригационную эрозию почв, их загрязнение и повысить надежность технологического процесса полива.

Для практики поливного земледелия важно знать не только величину поверхностного стока, но и влияние его на рост и развитие растений. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур от стока отметили в своих исследованиях Е.С, Марков, Ф.В. Игнатенок и другие. Поверхностный сток вызывает ирригационную эрозию почв, снижает ее плодородие и, соответственно, урожайность сельскохозяйственных культур.

В условиях Астраханской области при поливе ДЦА-ЮОМА определена эффективность различных мероприятий, повышающих впитывающую способность почв, оценено влияние поверхностного стока на урожайность люцерны 3-го года. Опыты проведены в трехкратной повторности, за второй укос люцерны, всего укосов в данной зоне за сезон - четыре, В опытах изменялись поливная норма, объем и процент стока (от 8 до 52%). За базовый вариант принят проектный режим полива (M=mn) - это 3 полива (п) нормой (т) по 600 м'/га (600x3) за укос люцерны, на бьефе 100 м и для сравнения предложен новый режим полива - 4 полива нормой 300 м3/га (300x4),

Сравнивались 12 вариантов опытов: на площади без рыхления н с дискованием почвы, два поливных режима, разные технологии полива -прерывистый полив - при изменении длины бьефа и скорости движения ДЦА-ЮОМА, полив на повышенной скорости его движения с сохранением числа проходов, что имеет место на практике.

Результатами опытов (рис. 16) получено, что на бьефе 100...300 м увеличилась урожайность люцерны в расчете за сезон:

-С 366...432 до 393,..502 ц/га (на 18 и 28%) OfT дискования почвы, где снижен процент стока с 52...35% до 39,.. 28% при поливной норме m=60ü м'/га;

- с 432...590 до 502...778 и/га (на 37 и 55%) при изменении поливного режима, где снижен процент стока с 35... 19 до 28...8% при ш=300 м3/га.

Ниже приведена сравнительная э коло го-экономическая оценка мероприятий по повышению нормы до стокл н урожайности люцерны, снижению объема поверхностного стока при поливе ДДА-ЮОМА, Расчеты проведены с учетом «Методических рекомендаций по опенке эффективности инвестиционных проектов)» (М„ Экономика, 2000 г.). Результаты опытов и расчетов экономической эффективности представлены на рис. 16.

Рис. ¡6. Зависимость урожайности люцерны и эффективности полива ДЦА-ЮОМА от объема стока. I - поливная норма (т, мм); 2 - урожайность люцерны за 2-й укос (У, ц'га); 3 и 4 - сток (с, % и С, мм); 5 - норма до стока (N, мм); 6 - объем стока (V.\ мм): 7 - годовой экономический эффект (Э, руб/га). Поливной режим М=т ' п,м т - поливная норма, п - число поливов за укос

По сравниваемым 12 вариантам полива люцерны ДДА на нормальной скорости его движения на плошади с дискованием и без рыхления получен годовой экономический эффект в ценах 1990 г.:

- наибольший (127 и 115 руб/га) по вариантам с новым поливным режимом (300x4), на бьефе 300 м, где процент стока составил 9 и 19%, урожайность - 778 и 590 ц/гаи экономия поливной воды - до2400 м3/га;

- 38 и 34 руб/га (5 и 6-е место) по вариантам 3 и 9 - при удлинении бьефа до 300 м, с проектным поливным режимом (600x3), где процент стока составил 28 и 35% и урожайность - 502 и 432 ц/га;

- низкий (0 и минус 13 руб/га) по базовому варианту с проектным поливным режимом (600x3), на бьефе 100 м, где процент стока составил 52 и 43%, урожайность - 366 и 393 ц/га и дискование не оправдало себя.

При поливе ДЦА-ЮОМА на повышенной скорости его движения с сохранением числа проходов (например, 6) снижаются поливная норма в среднем с 600 до 300 м*/га, процент стока - с 52 до 28% и урожайность люцерны с 366 до 241 ц/га (в 1,5 раза), что объясняется в большей степени недостатком воды. Экономический эффект (39 руб/га) по сравнению с базовым вариантом получен за счет экономии за сезон поливной воды (до 3600 м3/га>.

Предложенный вариант с новым поливным режимом позволил увеличить урожайность люцерны, сэкономить за сезон до 2400 м'/га поливной воды уменьшить объем стока, а равно и ирригационную эрозию почв. За счет проведения комлекса мероприятий, например, изменения технологии полива

ДДА-100МА, длины бьефа и поливного режима люцерны, дискования почвы, можно увеличить норму до стока и снизить поверхностный сток с 52 до 9% при поливной норме 600 м7га и повысить урожайность люцерны до 2 раз.

Анализ экспериментальных данных показал, что поверхностный сток является одной из причин водной эрозии почв и низкой урожайности сельскохозяйственных культур. Однако экономический эффект зависит ие только от объема стока, получаемого урожая, ежегодных затрат, но и комплекса проводимых мероприятий, повышающих впитывающую способность почв.

Расчет экономической эффективности проведен также при оструктурнва-нии почвы ПАА дозой 200...1200 кг/га при возделывании озимой ржи и пожнивного подсолнечника на силос. Наибольший экономический эффект (72 руб/га - в ценах 1990 г.) получен при дозе внесения ПАА 400 кг/га, которую можно рекомендовать для данных условий.

Для повышения качества полива дождеванием, снижения объема поверхностного стока рекомендуется применять:

- технологические мероприятия - это прерывистый полив (с перерывами свыше 30 минут), изменение поливного режима за счет уменьшения поливных норм и увеличения числа поливов; регулирование интенсивности и слоя дождя за проход - снижение их величины после образования стока и по мере уменьшения скорости впитывания воды в почву; полив с большей интенсивностью дождя в первые увлажнения и до начала образования стока — при поливе ДМ типа ДЦА-100МА первые проходы проводить на минимальной скорости движения, а после начала стока - на повышенной;

- агромелиоративные приемы - это рыхление верхнего и пахотного слоев почвы, оструктуривание почвы с помощью ПАА;

- технические решения по совершенствованию техники полива, конструкций дождевальных машин и аппаратов с целью улучшения качества дождя, повышения равномерности его распределения, снижения высоты падения дождя и относа дождя ветром, особенно при поливе сточными водами.

При проектировании оросительных систем следует учитывать снижение скорости впитывания воды в почву при поливе • - животноводческими стоками и поливе дождеванием по сравнению с напорным режимом ее впитывания, а также снижать разовую величину поливных норм, не допуская образования поверхностного стока.

Предложенные технологические и агромелиоративные мероприятия и технические решения позволяют повысить впитывающую способность почвы, норму до стока, урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность полива дождеванием, снизить потери воды на испарение, относ дождя ветром, поверхностный сток, что, соответственно, уменьшит загрязнение окружающей среды, особенно при распределении сточных вод.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

I. Разработаны новые методологические и практические подходы к: определению впитывающей способности почв, нормы до стока и эффективности полива дождеванием; снижению потерь воды на поверхностный сток и испаре-

ние; улучшению качества искусственного дождя, уменьшению относа его ветром, в том числе при поливе сточными водами для обоснования проектных и эксплуатационных режимов дождевания.

2. Получено аналитическое решение уравнения движения воды в почвах для определения скорости ее инфильтрации при поливе дождеванием, связывающее среднюю скорость впитывания, водно-физические константы и интенсивность дождя;

- предложена методика расчета и доказана вероятность образования поверхностного стока при малой интенсивности дождя (менее 0,5 мм/мин), за счет пространственной неоднородности свойств почв.

3. Экспериментально установлены зависимости нормы до стока от интенсивности дождя и продолжительности перерывов, объемов поверхностного стока от поливной нормы и интенсивности дождя, скорости безнапорного впитывания воды в почву при дождевании от интенсивности дождя, при увеличении которой повышается скорость впитывания и ее величина стремится к скорости при напорном режиме инфильтрации.

4. Определено, что скорость напорного впитывания поливной воды побы~ шается при укрупнении почвенных фракций, или рыхлении почвы при поливе водой и стоками; увеличении напора (слоя) воды, продолжительности перерывов при прерывистом поливе, а также при осгруктуривании почвы с помощью ПАА; снижается при увеличении концентрации водного раствора ПАА и животноводческих стоков и уменьшении степени разбавления стоков, при повторном поливе водой и стоками, но повышается при поливе водой после стоков,

5. Доказано, что скорость впитывания воды в почву меньше скорости ее просачивания, уменьшаясь от мелких до крупных почвенных фракций, при повторных поливах. Характер кривых скоростей впитывания и просачивания воды в почву при прерывистой подаче воды скачкообразный с «всплесками» после перерывов, величина которых выше при больших перерывах и в начале полива. При большом напоре воды процесс впитывания поливной нормы в почву более интенсивный и стабильный. При прерывистом поливе и увеличении продолжительности перерывов средняя скорость инфильтрации поливкой воды стремится к скорости при непрерывном ее впитывании. Скорость впитывания уменьшается значительней в начале полива, что следует учитывать при поливе дождеванием во избежания образования стока.

6. Показано, что при поливе животноводческими стоками по сравнению с водой из природных источников резко снижается скорость впитывания (до 3...4 раз), особенно в почвах с мелкими фракциями, что следует учитывать при назначении поливных режимов и предусматривать чередование поливов стоками и водой, снижать концентрацию стоков. Получены значения эмпирических коэффициентов формулы А.Н, Костикова при напорном впитывании воды и животноводческих стоков в зависимости от почвы, размера почвенных фракций, очередности полива и степени разбавления стоков.

7. Установлено, что норма до стока на бурых полупустынных почвах Астраханской области при поливе ДДА-ЮОМА люцерны и пропашных составляет

150...230 м3/га; при поливе многолетних трав; ДКН-80 животноводческими стоками во Владимирской области - 110... 130 м3/га, ДМ «Фрегат сточными водами в Оренбургской области 200..,250 м3/га. Применение традиционных норм 600 м3/га ведет к образованию поверхностного стока при поливе ДДА-ЮОМА в размере210,.,310 м /га.

Норму до стока при поливе ДДА-ЮОМА люцерны и пропашных можно:

- повысить за счет прерывистого дождевания (увеличения длины бьефов и продолжительности перерывов), рыхления верхнего;пахотного слоя почвы и оструктуривания почвы ПАА дозой 400 кг/га.

- уменьшить за счет увеличения уклона поля, скорости движения ДМ, влажности почвы, интенсивности дождя и при повторных увлажнениях. Большее влияние на норму до стока оказывает интенсивность дождя и незначительное (5-10%) - размер капель дождя (с 0,5 до 2,0 мм),

8. Доказано, что проблема повышения качества и эффективности дождевания может быть решена за счет: снижения величины поливных норм и разработки мероприятий, обеспечивающих полив без поверхностного стока - технологических (изменение поливного режима, прерывистый полив, регулирование интенсивности и слоя дождя за проход, скорости движения агрегата и др); аг-ромелиоратйеньиг (рыхлений верхнего и пахотного слоев почвы, оструктурива-ние почвы ПАА) мероприятий и технических решений (совершенствование дождевальных машин и аппаратов, улучшение качества дождя, уменьшение относа его ветром и др.).

9. Установлено, что обработка почвы ПАА позволяет улучшить водно-физические свойства почв, в т.ч. повысить водопрочиость почвенных агрегатов, их сохранность, впитывающую способность почв и снизить уплотнение почв после поливов и испарение с поверхности почвы. Разработан способ оструктуривания почвы ПАА в производственных условиях, в том числе с использованием гидр о подкорм щиков, ,

10. Предложены новый аппарат для приземного дождевания, позволяющий улучшить качество дождя, повысить равномерность его распределения по длине струи и по площади, уменьшить относ дождя ветром, в т.ч. при поливе сточными водами, что позволит снизить поверхностный сток и загрязнение сопряженных участков; новые технические решения по совершенствованию конструкций дождевальных машин и аппаратов, что позволяет улучшить качество дождя и повысить надежность технологического процесса полива дождеванием.

11. Доказано, что совершенствование конструкций дождевальных машин должно быть ориентировано на прерывистый полив, что наилучшим образом обеспечивается применением ДМ, работающих в движении (типа ДЦА-ЮОМА, ДМ «Фрегата). При прерывистом поливе максимальная норма, близкая к досто-ковой, должна выдаваться первые проходы ДМ. В ветровой зоне при поливе сточными водами не следует использовать дождевальные машины с высоким расположением водо про водящего пояса, тина ДМ «Фрегат». Для уменьшения относа дождя ветром необходимо снижать высоту падения дождя, использовать предложенный аппарат для приземного полива и другие мероприятия.

12. Определено, что главной причиной снижения урожайности сельскохозяйственных культур при поливе дождеванием являются поверхностный сток и недополнв. Экономический эффект при орошении зависит не только от объема стока, урожайности сельскохозяйственных культур, поливного режима, экономии поливной воды, ежегодных затрат, но и комплекса проводимых мероприятий по повышению впитывающей способности почв.

Полученные новые теоретические и экспериментальные зависимости в комплексе с технологическими и агромелиоративными мероприятиями, техническими решениями позволяют решить проблему повышения впитывающей способности почв, нормы до стока, урожайности сельскохозяйственных культур и эффективности орошения, снижения потерь воды на испарение, поверхностный сток и относ дождя ветром при поливах дождеванием. Полив без поверхностного стока будет способствовать повышению качества полива дождеванием; совершенствованию технологии его проведения; экономии поливной воды; снижению ирригационной эрозии, выноса питательных элементов из почвы в водоемы и грунтовые воды; уменьшению загрязнения окружающей среды и улучшению экологической обстановки, особенно при поливе сточными водами.

Результаты работы могут быть использованы на стадии проектирования и эксплуатации оросительных систем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ларионова A.M. Зависимость качества дождя от схемы перекрытия увлажняемой площади //Сб. «Сельскохозяйственные мелиорации». - М.: МГМИ, I979.-Tom63.-C. 146-154.

2. Ларионова A.M. Обеспечение полива дождеванием ДЦА-100МА без поверхностного стока //Сб. «Сельскохозяйственные мелиорации». - М.: МГМИ -1982,-С. 124-132.

3. Ларионова A.M. Способы увеличения впитывающей способности бурых полупустынных почв при поливе дождеванием. //Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции (НТК) молодых ученых и специалистов по мелиорации и водному хозяйству,- Баку, 1982.-Ч.1.-С. 32-33.

4. Ларионова A.M. Способ оструктуривания почв при поливе дождеванием. //Тезисы докладов Республиканской НТК молодых ученых и специалистов по мелиорации и водному хозяйству. - Баку, 1982. - Ч. 1. - С. 33-34.

5. Ларионова A.M. Оценка мероприятий по увеличению поливной нормы без поверхностного стока при дождевании //Сб. «Режим и техника орошения сельскохозкультур". - М.: МГМИ- I9S2.-C. 111-1)8.

6. Ларионова A.M. Влияние прерывистого полива на скорость впитывания воды в почву //Тезисы докладов на второй НТК молодых ученых И специалистов. - Коломна: ВНПО «Радуга, 1982.-С. 13-14.

7. Ларионова A.M. Гидро подкорм щи к к дождевальным машинам, //А. с.

СССР на изобретение № 1017201 от 14.01,83 г., кл. А 01 С 23/04, БИ № 18 от

15.05.83 г.

8. Ларионова A.M. Полив дождеванием без поверхностного стока с применением полимеров. //Тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Московской области «Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства». - M.: М.О. Совет НТО, 1984,-С. 90.

9. Ларионова A.M. Влияние прерывистости полива на впитывание воды в почву. //Тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Московской области «Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства». - M.: М.О. Совет НТО, 1984,- С. 89.

10. Мартынов А.Г., Ларионова A.M., Мартынова А.И. Дождевальный аппарат // Авт. свид. СССР на изобретение № 1109089 от 22.04.84 г., кл. А 01 С 25/00, БИ №31 от 23.08.84 г.

11. Ларионова A. M Оценка мероприятий по увеличению поливной нормы без поверхностного стока при дождевании //Реферат, журнал «Сельскохозяйственная мелиорация» -1984. - № 3. - С. 8.

12. Ларионова A.M. Обеспечение полива дождеванием без поверхностного стока //Автореф. дис. на соискание ученой степени к.т.н.- М., 1984.-22с.

13. Ларионова A.M., Никитин B.C., Михачев Н.В. Внесение минеральных удобрений одновременно с поливной водой //Сборник научных трудов ВНПО «Прогресс» «Использование сточных вод и навозных стоков на орошение и удобрение сельскохозяйственных угодий». - М.,1985. - С. 96-101,

14. Мамаев М.Г., Ларионова A.M. Влияние омагниченности воды на впитывающую способность почвогрунтов //Экспресс-информация по мелиорации и водному хозяйству «Орошение и оросительные системы». Серия I, вып. 2. -М.: ЦБНТИ, 1985.-С. 16-19.

15. Покромович С.П., Овцов Л.П., Никитин В.А., Ларионова A.M. и др. Рекомендации по технологии полива при вспашке навозными стоками. - Купавна: Москов. обл.: ВНПО «Прогресс», 1986, - 19 с.

16. Мартынов А.Г., Щегояев И.П., Мартынова А.II., Ларионова A.M. Дождевальный трубопровод. //Авт. свид. СССР на изобретение №, кл. A0IG 25/09 от 01.05.86 г„ БИ № 32 от 30.08.86 г.

17. Ларионова A.M., Никитин B.C., Михалев Н. В., Мартынов А .Г. Гидро-подкормщик к поливным машинам. И Авт. свид. СССР на изобретение № 1431705 от 22.06.86 г., кл. А 01 С 23/04. БИ № 39 от 23.10.88 г.

18. Никитин B.C., Михалев Н.В., Мартынов А.Г., Ларионова A.M. Многоопорная дождевальная машина кругового действия. // Авт. свид. СССР на изобретение № 1323041 от 15.03.87г., кл. А 01G 25/09 БИ№ 26 от 15.07.87г.

19. Ларионова A.M. Внесение удобрений гидроподкормщиком //Информационное сообщение. - М.: Госагропром РСФСР, ВНИПТИХИМ, 1987.-2 с.

20. Буцыкин A.M., Овцов Л.П., Ларионова A.M. и др. (всего 12 авторов) Рекомендации по применению машины кругового действия «Фрегат» ДМУ-Асс для орошения подготовленными животноводческими стоками, - Коломна: ВНПО «Прогресс», ВНПО «Радуга», 1987. - 18 с.

21. Ларионова A.M., Михалев H.B. Внесение удобрений гидро подкорм щи ком //Ж. Химия в сельском хозяйстве - 1988. -№ 6. - С. 41-44.

22. Овуов Л.П., Музыченко Л.А., Додолина В.Т., Ларионова A.M. и др. Рекомендации по повышению удобрительной ценности сточных вод предприятий текстильной промышленности, городов и поселков при использовании их на орошении сельскохозяйственных культур в условиях Нечерноземной зоны РСФСР. - Купавна, Москов. обл.: ВНПО «Прогресс», 1988. - 30 с.

23. Михалев Н.В., Никитин B.C., Мартынов А.Г., Ларионова A.M. Дождевальный аппарат для приземного полива. // Авт. свид. СССР на изобретение № 1516064 от 22.06,89 г., кл. A01G 25/09, БИ № 39 от 23.10.89г.

24. Заднепровский В.П., Ларионова A.M.. Тимофеев K.M., Михалев Н.В. Рекомендации по механизации внесения удобрений с поливной водой при групповой работе ДМ. - Волгоград: ВНИПТИХИМ, 1989,- 40 с.

25. Овцов Л.П., Muxaiec HB., Никитин B.C., Ларионова A.M. Особенности процесса распределения сточных вод дождевальными машинами кругового действия //Сборник научных трудов «Экологические и технико-экономические аспекты утилизации сточных вод и животноводческих стоков. - М.: Минводхоз СССР, ВНИИГиМ, 1990. - С. 62-80.

26. Ларионова A.M. Экологические проблемы в мелиорации //Сборник «Земельные отношения в Агропромышленном комплексе России» (Доклады Всероссийской научно-практической конференции, Углич, 2-5 сентября 1998 г.), - М.: Россельхозакадемия, 1998. - С. 89-91.

27. Вершинин В.В., Ларионова A.M. и др. Проблемы совершенствования земельных отношений и землеустройства в России. «О Всероссийской конференции в г. Углич». //Международный сельскохозяйственный журнал «Земельные отношения и землеустройство», - 1998. - №6. - С. 31-36.

28. Ларионова A.M. Полив дождеванием без поверхностного стока. //Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России. //Доклады на Всероссийской НПК, г, Волгоград, 9-12 сентября 1998 г.), МСХиП РФ, Федеральная служба леса, Россельхозакадемия, Администрация Волгоградской обл. - Волгоград: ВНИИАЛМИ. 1998. - С. 162-163.

29 .Ларионова A.M. Впитывание воды в почву при дождевании. //Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России. //Доклады на Всероссийской НПК, г. Волгоград, 9-12 сентября 1998 г.). МСХиП РФ, Федеральная служба леса, Россельхозакадемия, Администрация Волгоградской обл. - Волгоград: ВНИИАЛМИ. 1998. - С. 213-215.

30. Ларионова A.M. Современное состояние мелиорации. //Актуальные проблемы эксплуатации гидромелиоративных систем. Доклады на научной секции «Эксплуатация гидромелиоративных систем» Отделения земледелия, мелиорации и лесного хозяйства Россельхозакадемии, г. Новочеркасск, 16-18 октября 1997 г. - Новочеркасск: НГМА. 1998. - С. 29-30.

31. Ларионова A.M. Перспективы развития мелиорации. //Агропромышленный комплекс России в XXI веке. Стратегия развития (Доклады Всероссийской научно-практической конференции, Москва, 23-24 ноября 1999г.). М,: МСХиП РФ, Россельхозакадемия, 1999. - С. 251-253.

32. Маслов Б.С., Ларионова A.M. Годичное собрание Россел ьхозакадем и и //Ж. Вопросы мелиорации - 1999. - № 1-2. - М.: ЦНТИ «Мелиово дин форм». -С. 90-93.

33. Ларионова A.M. С годичного собрания Россельхозакадемии. //Ж. «Мелиорация и водное хозяйство», М., 1999, №2. - С.21-22.

34. Ларионова A.M. Требования к поливу дождеванием //Ж. Вопросы мелиорации - 2000. - №1-2. М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ». - С. 91-95.

35. Кизяев Б.М., Кирейчева Л.В., Бородычев В.В., Руднева Л.В., Максимен-ко 5/7,, Ларионова A.M. и др. Режимы комплексной мелиорации земель (рекомендации). - М.: Рос сельхозакадемия, 2000. - 63 с.

36. Ларионова A.M. Совершенствование технологии полива дождеванием //Ж. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2000. - №5. -М.-С. 60-61.

37. Ларионова A.M., Михалев И.В. Влияние интенсивности дождя и уклона на образование стока при дождевании //Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в засушливых зонах России. Сборник материалов научной сессии Россельхозакадемии (г. Саратов, 4-6 июля 2000 г.), ч.1. - М.: Россельхозакадемия, 2000. - С. 484-492.

38. Ларионова A.M. Совершенствование полива дождеванием в условиях полупустынной зоны (монография). - М.: Россельхозакадемия, 2001. - 80 с.

39. Ларионова A.M. Особенности полива животноводческими стоками, //Сб, материалов совместного выездного заседания коллегии Минсельхоза России и Президиума Россельхозакадемии «Проблемы мелиорации и орошаемого земледелия юга России». Ростов-на- Дону, 14-15 июня 2001 г. - М.:Рос-сельхозакаиемия, 2001. - С. 279-284.

40. Ларионова A.M. Впитывание воды в почву при дождевании. //Доклады Международной научно-практической конференции «Современные проблемы сельскохозяйственной мелиорации». Минск, Беларусь, 29-30 мая 2001года. БелНИИМЛ, 2001. - С. 114-118.

41. Ларионова A.M. Снижение скорости впитывания воды в почву при распределении животноводческих стоков. //Сб. материалов научной сессии Россельхозакадемии «Проблемы техногенного воздействия на агропромышленный комплекс и реабилитации загрязненных территорий». Москва 27-29 июня 2002 г., Россельхозакадемия, 2003. - С. 266-274.

42. Ларионова A.M. Совершенствование теории впитывания воды в почву при поливе дождеванием, Ж. «Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, - 2003, №2, - С. 28-32.

43. Ларионова A.M. Проблемы развития орошения в России (в печати, Ж. Мелиорация и водное хозяйство).

РАБОТА ПО ИЗДАНИЮ ВЫПОЛНЕНА В РЕДАКЦИОННО-ЩДАТЕЛЬСКОМ ПОДРАЗДЕЛЕНИИ ВНИНА

т. 976-25-01 Москва, ул. Прянишникова, 31-а

Лиц. на издательскую деятельность ЛР 040919 от 7.10.93 Лиц. на полиграфическую деятельность ПДД N»53-466 от 13.08.99

Подписано в печать: 22,12.03 Формат 60х84Л6

Усл. п. п. 2.5

Тираж 150 экз. Заказ № 32