WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Для верификации разработанного модельного комплекса в целом, а также для апробации интегрированной модели был выбран участок К-14 совхоза «Куликовский» Дмитровского района Московской области (рис. 3). Главными особенностями участка, обусловившими его выбор, являются наличие двустороннего регулирования водного режима (орошение и дренаж). Вся территория поймы осушается закрытым горизонтальным дренажем с глубиной 0,8-1,2 м и междренным расстоянием 12, 14 и 18 м. Орошение осуществляется дождевальными агрегатами ДДА-100В. Пойма используется для выращивания овощей и картофеля, кормовых культур и многолетних трав. Использование интенсивных технологий приводит к существенному выносу биогенных загрязнителей в грунтовые воды и реки, что увеличивает связь биологического круговорота воды и веществ с геологическим и вызывает ухудшение экологического состояния агроландшафта (загрязнение поверхностных и грунтовых вод биогенными веществами). Двустороннее регулирование водного режима позволяет управлять мелиоративным режимом объекта.

Пойма относится к древнеозерным образованиям со смешанным типом водного питания (грунтово-напорный и намывной). Участок сложен современными аллювиальными, болотными и озерными отложениями общей мощностью 15-30 м, подстилаемые древними аллювиальными отложениями. Почвы в пределах участка – дерново-глеевые, легко- и среднесуглинистые и перегнойно-торфяные разной мощности.

На рис. 4 приведен литолого-геологический разрез Яхромской поймы. При схематизации гидрогеологических условий в модели выделено пять слоев. За региональный водоупор приняты доледниковые древнеаллювиальные глины.

Рисунок 3 – Схема участка К-14 совхоза «Куликовский».

Рисунок 4 – Литолого-геологический разрез Яхромской поймы.

Условные обозначения: al QIV – аллювиальные суглинки прируслового вала, pI d QIV – покровные и делювиальные пески и суглинки, h QIV – болотные торфяные почвы, I QIV – озерные отложения сапропеля, alI I QIII - озерно-аллювиальные и аллювиальные отложения песка суглинка, gl QII m – моренный суглинок Московского оледенения, fglI gl QII dn-m - моренный суглинок Днепропетровского оледенения и межледниковые флювиогляциальные пески с гравием и галькой, al QI – доледниковые древнеаллювиальные пески и глины, K – меловые пески, глины, опоки, J3 – верхнеюрские глины, C – каменноугольные известняки.

Для обоснования водного и питательного режимов мелиоративного объекта и его влияния на прилегающие территории была разработана методология проведения сценарных исследований с использованием интегрированной модели. Методология включает в себя следующие этапы:

  1. Выбор вариантов расчета, включая вариант с фактически осуществляемыми водным и питательным режимами.
  2. Расчёт по интегрированной модели водного и питательного режима для всех вариантов.
  3. Анализ вариантов, и выбор сценариев при которых вынос загрязняющих веществ не превышает ПДК
  4. Обоснование оптимального варианта. В качестве оптимального варианта выбирался тот, где формировался максимальный урожай сельскохозяйственных культур при выносе загрязняющих веществ в грунтовые воды, не превышающем ПДК.

С целью анализа влияния орошения на ирригационное питание грунтовых вод и вынос биогенных элементов были проведены сценарные исследования режима орошения по интегрированной модели (Ромко А.В., 2006). Моделировались варианты с различными пределами влажности корнеобитаемого слоя, по которым рассчитывалась величина инфильтрационного питания грунтовых вод, урожайность сельскохозяйственных культур и вынос аммония и нитратов в грунтовые воды, реки и дрены. Сценарные исследования проводились для условий 2005 года, характеризующегося как средне-влажный. В указанный год на участке выращивали картофель, посев которого производился 10 мая, уборка урожая – 25 сентября. Параметры для картофеля были получены с помощью модели WOFOST с учетом фактического урожая картофеля, составляющего 40 т/га. Учитывая тот факт, что это очень высокая урожайность для рассматриваемых условий, это значение было принято за 100% урожая. Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты сценарных исследований на участке К-14

Показатели

Варианты расчета

1

2

3

4

Пределы регулирования влажности корнеобитаемого слоя, в долях от НВ

0,6…0,7

0,7…0,8

0,8…0,9

0,9…1

Относительная урожайность, Yi/Ymax

0,90

0,95

0,99

0,99

Влагообмен между зоной аэрации и грунтовыми водами, мм

4,13

4,33

8,62

11,93

Вынос аммония из зоны аэрации в грунтовые воды, кг/га

0,7

0,7

1,3

1,9

Вынос нитратов из зоны аэрации в грунтовые воды, кг/га

4,7

4,8

9,5

12,6

Вынос аммония в реки, мг с га

6000

6000

6400

7000

Вынос аммония в дрены, мг с га

37

37

75

75

Вынос нитратов в реки, мг с га

97000

97000

101000

106000

Вынос нитратов в дрены, мг с га

758

758

1137

1516

В вариантах с пределом регулирования влажности корнеобитаемого слоя 0,8-0,9 и 0,7-0,8 НВ, влагообмен зоны аэрации с грунтовыми водами стремительно уменьшается по сравнению с вариантом 0,9-1 НВ. В вариантах 0,6-0,7 и 0,7-0,8 НВ он практически не меняется. В вариантах 0,8-0,9 и 0,7-0,8 НВ вынос аммония и нитратов в грунтовые воды, реки и дрены в сравнении с вариантом 0,9-1 НВ резко снижается. Начиная с варианта 0,7-0,8 НВ эти показатели практически не изменяются. Таким образом, наилучший сценарий – вариант 2, при регулировании влажности в пределах 0,7-0,8 НВ. При этом вынос в грунтовые воды аммония составляет 0,7 кг/га, а нитратов 4,8 кг/га.

Вынос биогенных веществ в дрены существенно ниже выноса в реки. Это объясняется тем фактом, что расчетный период работы дрен в сценарных исследованиях ограничен (не превышает 15 суток).

На рис. 5 и 6 представлены графики максимальных концентраций аммония и нитратов, поступающих из зоны аэрации в грунтовые воды.

Рисунок 5 - Расчетные значения максимальных концентраций аммония выносимых на УГВ по вариантам сценарных исследований на участке К-14. Условные обозначения: 1 – для влажности 0,6-0,7 НВ, 2 – для влажности 0,7-0,8 НВ, 3 – для влажности 0,8-0,9 НВ, 4 – для влажности 0,9-1 НВ.

Максимальная концентрации аммония за вегетационный период не превышает 2,5 мг/л. Максимальная концентрации нитратов – 16,6 мг/л. Таким образом, максимальная концентрации аммония превышает ПДК почти в пять раз. При этом максимальная концентрация за весь период практически не опускается ниже ПДК. Максимальная концентрация нитратов не превышает ПДК. Из графиков видно, что максимальные концентрации выносимого аммония уменьшаются с уменьшением влажности корнеобитаемого слоя. Однако, при снижении влажности ниже 0,7-0,8 НВ концентрация практически не падает. Максимальные концентрации выносимых нитратов увеличиваются с уменьшением влажности корнеобитаемого слоя. При увеличении влажности выше 0,8-0,9 НВ концентрация практически не увеличивается.

Рисунок 6 - Расчетные значения максимальных концентраций нитратов выносимых на УГВ по вариантам сценарных исследований на участке К-14. Условные обозначения: 1 – для влажности 0,6-0,7 НВ, 2 – для влажности 0,7-0,8 НВ, 3 – для влажности 0,8-0,9 НВ, 4 – для влажности 0,9-1 НВ.

За счет снижения влажности корнеобитаемого слоя происходит некоторое снижение урожайности картофеля - от 10% для 0,6-0,7 НВ до 1% при 0,8-0,9 НВ (табл. 1). Результаты моделирования показали, что в вариантах с меньшей влажностью при одинаковых нормах внесения удобрений, отбор азота корнями растений был выше. Это можно объяснить тем фактом, что при меньшем содержании влаги концентрация азотных соединений в почвенном растворе выше. Таким образом, при одинаковом уровне транспирации количество поглощенного азота будет выше, что может отразиться на качестве продукции.

Динамика влажности корнеобитаемого слоя для расчетного 2005 года приведена на рисунке 7. Большую часть вегетационного периода влажность колебалась около значения НВ. Увеличение до 1,1 НВ в середине сезона обусловлено поливами, снижение до 0.8 НВ в конце сезона обусловлено сухой и жаркой погодой в сентябре. Расчеты показывают, что при таком режиме влажности за вегетационный период влагообмен составил 16,28 мм, вынос аммония и нитратов – 2,9 и 15,65 кг/га соответственно. Среднее расчетное значение концентрации аммония, выносимого непосредственно в реки, составило 1,05 мг/л. Это соответствует измеренным значениям – 0,93 мг/л (Стрельбицкая Е.Б., 2003).

По результатам моделирования можно рекомендовать величину поддержания влажности при выращивании картофеля в пределах 0,7-0,8 НВ. Это позволит получать достаточно высокие урожаи при снижении инфильтрационного питания на уровень грунтовых вод, а это в свою очередь уменьшит вынос биогенных веществ в грунтовые воды и в речную сеть, что позволит улучшить экологическую ситуацию.

Рисунок 7 - Динамика влажности корнеобитаемого слоя в 2005 году. Условные обозначения: Ос+Ор – осадки и орошение (мм/сут), влажность (долей НВ).

На основе созданной модели участка Куликовский были проведены прогнозные расчеты выноса биогенных веществ с мелиоративного объекта на 2006 год. В качестве исходных данных были использованы фактические погодные условия 2006 года, фактические нормы и сроки внесения минеральных удобрений и проведения поливов (табл. 2). 2006 год характеризовался как влажный (обеспеченность по осадкам 83%).

Таблица 2 - Агрономические данные по участку Куликовский за 2006 год

Выращи-ваемая культура

(площадь, га)

Внесение удобрений

Посев

Поливы

Уборка урожая

Виды и нормы (кг/га)

сроки

нормы

сроки

Нормы (мм)

Сроки

вели-чина, т/га

сроки

Капуста

(74)

Азофоска – 600

Туран – 0,02

(NH4 – 42 кг д.в., NO3 – 60 кг д.в.)

15.04-30.05

33 тыс. шт/га

28.04-

30.05

30

5.05

30.05

15.06

10.07

95

октябрь

Морковь

(24)

Азофоска – 600

Туран – 0,02

(NH4 – 42 кг д.в., NO3 – 60 кг д.в.)

Апрель – май

1 млн. шт./га

1.05-

5.05

30

5.06

25.06

15.07

55

05.09-15.09

Карто-фель

(30)

Диаммофоска – 600

(NH4 – 30 кг д.в., NO3 – 30 кг д.в.)

Май

2,8 т/га

12.05-14.05

-

-

41

10.09-15.09

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»