WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

ФГБОУ ВПО

Московский государственный

университет природообустройства

На правах рукописи

ШИЛЬНИКОВ ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ

ВИКО-ОВСЯНОЙ СМЕСИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ВОДОРАЗДЕЛОВ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.02 – мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена на кафедре мелиорации и  рекультивации земель ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет

природообустройства»

Научный руководитель:  доктор технических наук

Пчёлкин Виктор Владимирович

(кафедра мелиорации и рекультивации земель ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»)

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Шуравилин  Анатолий Васильевич

(кафедра почвоведения и земледелия ФГОУ ВПО «Российский

университет дружбы народов»)

кандидат технических наук, доцент

Каблуков Олег Викторович

(кафедра эксплуатации гидромелиоративных систем  ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»)

Ведущая организация: Российский государственный аграрный  университет – МСХА им. К.А. Тимирязева

Защита состоится 25 декабря 2012 года в 13 часов на  заседании диссертационного совета Д 220.045.01 ФГБОУ ВПО «Московский  государственный университет природообустройства» по

адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19 (1 учебный корпус, аудитория. 201).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государ­ственный университет природообустройства».

Автореферат диссертации размещен на официальном сайте Минобрнауки РФ и разослан 24 ноября 2012 года

Учёный секретарь диссертационного совета  Сурикова Т.И. 

Введение

  Значительная часть сельскохозяйственных угодий центральной части Нечерноземной зоны России расположена на дерново-подзолистых почвах водоразделов. Эффективность использования этих почв и получение на них высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от создания оптимального водно-воздушного режима. В цен­тральной части Нечерноземной зоны России, в том числе и в Московской области, это достигается орошением дож­деванием. При проектировании оросительных систем важным разделом явля­ется режим орошения.

  Известные методы расчета проектных режимов орошения нуждаются в уточнении и обосновании, так как рекомендуемые методы не достаточно полно учитывают процессы водопотребления сельскохозяйственных культур и водообмена в расчетном слое дерново-подзолистых почв водоразделов. При этом, следует определить биологические коэффициенты и коэффициенты, учитывающие важность корнеобитаемого слоя почвы. Кроме того, необхо­димо уточнить диапазоны регулирования влажности и расчетного слоя дер­ново-подзолис-тых почв водоразделов.

Учитывая выше изложенное и то, что режим орошения вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов не изучался, определили необходимость проведения научных исследований.

Цель и задачи исследований.

  Целью данной  работы является обоснование режима орошения вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области.

Исследования включали следующие задачи:

  1. Обоснование режима орошения вико-овсяной смеси в  условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области.
  2. Определение  необходимого диапазона регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы при выращивании вико-овсяной смеси.
  3. Получение формулы для расчета водопотребления вико-овсяной смеси.
  4. Определение биологических коэффициентов и коэффициентов, учитывающих влажность почвы при выращивании вико-овсяной смеси.
  5. Определение допустимой глубины расчетного слоя почвы при выращивании вико-овсяной смеси.
  6. Совершенствование метода расчета режима орошения  вико-овсяной смеси в условиях Московской области на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Научная новизна и практическая ценность.

- обоснован режим орошения вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области;

-        определен необходимый диапазон регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы при выращивании вико-овсяной смеси;

-        разработана формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси;

-        получены биологические коэффициенты и коэффициенты, учитывающие влажность почвы при выращивании вико-овсяной смеси;

-        уточнен корнеобитаемый слой почвы для вико-овсяной смеси и определены глубины расчетного слоя почвы.

- выполнено совершенствование метода расчета режима орошения вико-овсяной смеси в условиях Московской области на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Защищаемые положения. На защиту выносятся:

-        допустимые пределы регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы при выращивании вико-овсяной  смеси;

-        формула для расчета водопотребления вико-овсяной  смеси при орошении;

-        биологические коэффициенты вико-овсяной  смеси; 

- режим орошения вико-овсяной  смеси в условиях Московской области на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании;

  Практическая значимость заключается в разработке и обосновании режима орошения вико-овсяной смеси в  условиях Московской области на дерново-подзолистых почвах водоразделов.

  На этой основе предложены: обоснованные диапазоны регулирования  влажности почвы вико-овсяной смеси; формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси; биологические коэффициенты для вико-овсяной смеси; уточненные глубины расчетного слоя почвы при орошении вико-овсяной смеси; обоснованный режим орошения вико-овсяной смеси для условий Московской области на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Разработанные  предложения позволяют повысить качество проектирования оросительных систем. Они позволяют экономить водные ресурсы, полнее учитывать влияние мелиоративных мероприятий на плодородие дерново-подзолистых почв, что обеспечивает получение оптимально высоких урожаев вико-овсяной смеси.

Работа выполнена  на кафедре мелиорации и рекультивации земель Московского государственного университета природообустройства, эксперименты выполнены автором на стационаре кафедры ОМП «Дубна» (дер. Селково, Сергиево-Посадский район Московской области) в 2010 – 2012 гг.

  Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на научных конференциях МГУП (2009-2012 гг.): на семинаре «Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации», проходившего на Международной специализированной выставке сельхозтехники «Агросалон-2010» (2010 г, Москва, МВЦ «Крокус Экспо»); на III-ой Международной (7-ой Всероссийской) научной конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации", (Коломна, ВНИИ «Радуга» 2010г.); на молодежном научно-экологическом форуме "Анализ причин и последствий засухи и пожаров 2010 года: приоритетные проблемы и пути их решения" (2010 года, г. Москва, МГУПриродообустройства); на V-ой Международной (9-ой Всероссийской) научной конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации ", (Коломна, ВНИИ «Радуга» 2012г.); на Международной научно-практической конференции «Мелиорация в России – традиции и современность» (2012 года, г. Москва, МГУПриродообустройства).

  Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных  работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

  Структура и объем работы.  Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (129 наименований, из них 13 на иностранном языке) и 10 приложений. Основное содержание изложено на 99 страницах машинописного текста, включая 23 рисунка и 31 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы исследований, определены цели и задачи исследований, представлена краткая характеристика диссертационной работы, сформулирована научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе сделан краткий анализ изучаемого вопроса, приведена характеристика природно-климатических условий Нечерноземной зоны РФ, и объекта исследований. Большой вклад в разработку режимов орошения в России внесли Костяков А.Н.; Аверьянов С.Ф.; Голованов А.И.; Григоров М.С.; Данильченко Н.В.; Дубенок Н.Н.;  Кирейчева Л.В.;  Максименко В.П.; Маслов Б.С.; Пчелкин В.В.; Сухарев Ю.И.; Харченко С.И.; Циприс Д.Б.; Шабанов В.В.; Шуравилин А.В.  и др.

Экспериментальные исследования режима орошения вико-овсяной  смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании проводились на опытно-мелиоративном пункте (ОМП) «Дубна» МГУП Сергеево-Посадского района Московской области в 2010…2012 гг.

Среднегодовая сумма осадков в Нечерноземной зоне по Московской области составляет 680 мм. Среднемноголетняя сумма осадков за период май-август составляет 275 мм. Сумма среднесуточных температур воздуха за вегетацию составляет 1800-2000оС.

Климатические условия в районе проведения исследований за период вегетации в 2010 – 2012гг. были следующими: в 2010 г. сумма осадков за вегетацию составила 128 мм, в 2011 г – 188 мм, а в 2012 г – 239 мм. Эти данные показывают, что 2010 -2011 гг. по влагообеспеченности были острозасушливыми, 2012 г. был засушливым. Сумма среднесуточных температур воздуха за май – август составила в 2010 г. 2496оС, в 2011г. - 2242оС, а  в 2012г. -  2071оС при норме 1856оС. Эти годы по тепло обеспеченности были очень жаркими. Среднесуточная относительная влажность воздуха в 2010 г. составила 62,7%, в 2011г. – 67%, а в 2012г. – 69,6%.

Почвы опытного участка ОМП «Дубна» дерново-подзолистые, легкосуглинистые. Плотность почвы в слое 0-50 см составляет 1-29 - 1,70 г/см3, плотность твердой фазы изменяется от 2,31 до 2,61 г/см3, пористость 0,38 - 0,44 см3/см3 от объема. Полная влагоемкость 0,38 – 0,43 см3/см3, предельная полевая влагоёмкость (ППB) 0,31 до 0,38 см3/см3. Максимальная гигроскопичность (МГ) варьирует по глубине в пределах от 0,04 до 0,07 см3/см3. Содержание гумуса в верхнем слое почвы составляет 2,2 %.  Коэффициент фильтрации в слое 0-100 см изменяется от 0,12 до 0,38 м/сут.

Во второй главе  рассматриваются состав и методика научных исследований.

  Опыты с вико-овсяной смесью на ОМП «Дубна» проводились на делянках площадью 80 м2 каждая. При этом, делянка делилась на 4 учетные площадки размером 3,2х3,2 м. Для оценки влияния увлажненности почвы на урожай вико-овсяной смеси она поддерживалась в корнеобитаемом слое (0-50 см)  с помощью орошения в следующих интервалах: 1 – (0,80-0,90) ПВ; 2 – (0,70-0,80) ПВ; 3–(0,60-0,70) ПВ; 4 – контроль (без орошения).

Орошение делянок в 2010-2011 гг. проводился с помощью насадок типа «ДДА-100М», а в 2012 г. с помощью распылителей с выдвижной частью Rain Bird (модель 1812) установленных в центре каждой делянки. Для подачи воды на опытные делянки была смонтирована оросительную сеть, состоящая из трубопроводов, проложенных как под землей (РТ), так и по поверхности земли (ПТ). Вода на полив забиралась из поселкового водопровода. Для этого перед поливом заполнялся водой пластмассовый бак объемом 3 м3, из которого вода подавалась по соединительному трубопроводу к насосу и далее в оросительную сеть.

Измерения влажности почвы в 2010 г. проводились послойно через 0,2 м до глубины 0,5 м с помощью термостатно-весового метода. Влажность почвы в 2010-2011 гг. измерялась послойно через 0,2 м до глубины 0,5 м с помощью влагомера TRIME-FM. Так как измерения проводились на глубине до 0,5 м, то был использован трубчатый датчик TRIME-T3. В 2012  г., кроме влагомера TRIME-FM, для измерения влажности почвы использовался влагомер HH2-SM300  (DELTA-T DEVICES LTD). Для измерения влажности почвы влагомером HH2-SM300 на глубинах 0-10; 0-20; 0-30; 0-40; 0-50 см были пробурены скважины, армированные пластмассовыми трубками диаметром 40 мм.

Цикличность измерений влажности почвы составляла  1 раз в 5 дней, а также перед поливом и после каждого дождя и полива. На каждой делянке 1…4 измерялись составляющие водного баланса по уравнению (1). Уравнение водного баланса опытных делянок, на которых исследовался режим влажности почвы, имеет вид (мм):

  W =Ос + m - Е q  (1)

где W  - изменение влагозапасов в расчетном слое почвы,

WWк – Wн

Ос - осадки; Wк – конечные влагозапасы почвы;

Wн – начальные влагозапасы почвы;

m – поливы; Е – водопотребление вико-овсяной смеси ;

q– инфильтрация влаги из расчетного слоя почвы в нижерасположенные слои.

  Для определения закономерностей формирования водного баланса и суммарного водопотребления, а также для изучения водообмена  в 2010 г. был установлен лизиметр с монолитом грунта ненарушенной структуры. Высота лизиметра 1,8 м, диаметр – 1,5 м, площадь поперечного сечения – 1,77 м2.  Влажность почвы измерялась на всю глубину монолита с такой же периодичностью, как на делянках.

  Третья глава посвящена анализу результатов экспериментальных исследований по водному режиму почв при выращивании вико-овсяной смеси в условиях дождевания.

Установлена связь урожайности вико-овсяной смеси с влажностью почвы. Наибольшая урожайность вико-овсяной смеси 4,09 т/га была получена при средней за вегетацию влажности почвы 0,31 см3/см3 (0,78 ПВ).

Проведенный анализ связи урожайности вико-овсяной смеси с влажностью почвы позволяет рекомендовать в условиях дерново-подзолистых почв Московской области при дождевании и экономии водных ресурсов следующие пределы регулирования влажности почвы: (0,68…0,77) ПВ). Связь относительной урожайности вико-овсяной смеси с влажностью почвы представлена на рис. 1.

Рис. 1. Связь относительной урожайности вико-овсяной смеси с влажностью дерново-подзолистой  почвой:  ПВ-0,40 см3/см3

Водопотребление вико-овсяной смеси в условиях острозасушливых лет 2010 и 2011 гг. составило соответственно 522 и 401 мм, а в засушливый 2012 г. 326 мм. Инфильтрация по данным лизиметров была в 2010 г. q= -60 мм, 2011 г. q= -72 мм, а в 2012 г. q= -101 мм.

  В опытах с вико-овсяной смесью осадки за период вегетации в 2010 - 2012 гг. составили соответственно 128, 188, и 239 мм. Количество выпавших осадков повлияло на величину оросительных норм, которые за этот период составили 474, 282, 135 мм. При этом, суммарная водоподача (Ос+М) была следующей соответственно по годам: 602, 470, 374 мм.

Существенное влияние на оросительную норму и на водопотребление вико-овсяной смеси оказывает средняя за вегетацию влажность почвы.  При средней за вегетацию (2010-2012 гг.) влажности почвы соответственно 0,79ПВ; 0,83 ПВ; 0,83ПВ на делянке № 1 оросительная норма составила 443, 316, 150 мм, а водопотребление 501,  441 и 277 мм. На делянке № 2 при средней влажности 0,74 ПВ,  0,71 ПВ, 0,80 ПВ  оросительная норма составила 458, 305, 140 мм, а водопотребление 535, 440, 285 мм. На делянке № 3 при средней влажности 0,62 ПВ, 0,65 ПВ, 0,70 ПВ эти величины соответственно составили 375, 231, 125 мм и 453, 378, 269 мм. На контроле без полива при средней влажности 0,52 ПВ, 0,57 ПВ, 0,61ПВ  водопотребление  было 199, 194, 192 мм. Анализ показывает, что с понижением влажности дерново-подзолистой почвы при орошении уменьшается оросительная норма, водопотребление снижается с уменьшением влажности почвы с 0,7 ПВ и ниже. Различие в оросительных нормах 2010 – 2012 гг. вызвано, разным количеством выпавших осадков и не одинаковыми значениями дефицита влажности воздуха.

Таким образом,  влажность дерново-подзолистой почвы оказывает существенное  влияние на все составляющие водного баланса, особенно на оросительную норму и водопотребление.

На режим орошения оказывает влияние расчетный слой почвы, то есть слой, в котором необходимо поддерживать требуемый водный, воздушный и питательный режимы. В первой декаде вся масса корней вико-овсяной смеси находилась в слое 0-20 см, во второй-третьей декадах проникновение корней достигает 40 см, в пятой - шестой декадах – 50 см, в седьмой-девятой декадах – 60 см. Распространение корней глубже 60 см не наблюдалось. Так как оптимальная влажность почвы оказалась равной 0,68 – 0,77 ПВ, то целесообразно выполнить подробный анализ динамики роста корней вико-овсяной смеси на делянке  2.  Распределение корней по слоям в течение вегетации различно. Так в первой декаде в слое 0-10 см сосредоточено 83%, а слое 10-20 см – 17% массы корней, во второй-третьей декадах в слое 0-10 см – 79%, 10-20 см – 15 %, 20-30 см – 5%, 30-40 см – 1%. Далее до седьмой декады перераспределение идет в основном между верхними слоями. Начиная с седьмой декады и до конца вегетации, масса корней распределяется следующим образом: в слое 0-10 см – 55%, 10-20 см – 19 %, 20-30 см – 16%, 30-40 см – 6%, 50-60 см – 1%. Аналогичное распределение корней наблюдалось на делянках 1, 2. Несколько иное распределение корней по глубине наблюдалось на контроле, где отсутствовало орошение.

Таким образом, на основании проведенного анализа можно рекомендовать следующие глубины расчетного слоя почвы вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов: 1-2 декады от начала вегетации 20 см; 2-4 декады – 30 см; 5-9 декады – 50 см.

Результаты полевых опытов с вико-овсяной смесью показывают, что средняя интенсивность дождя насадки ДДА-100М составляет 0,6 мм/мин, а распылителя дождя с  выдвижной частью Rain Bird (модель 1812) 0,39 мм/мин. При такой интенсивности дождя время полива насадки ДДА-100М не может составлять  более 22 мин. За это время слой воды подаваемой на полив составит 20 мм. Поэтому при больших поливных нормах их приходилось подавать не за один полив, а за два, три, чтобы избежать образования луж и поверхностного стока.  Время распылителя Rain Bird (модель 1812) скоростью впитывания воды в почву не ограничено.

Показатели качества вико-овсяной смеси определяются биохимическим составом растений. Биохимический состав кормовых культур, идущим на корм животным, должен быть в оптимальных концентрациях и требуемых соотношениях. Поэтому изучение влияния режима влажности дерново-подзолистых почв водоразделов на биохимический состав растений, имеет важное практическое значение.

Основными показателями качества кормовых культур являются: содержание протеина (сырого белка), жира, клетчатки, золы и минеральных элементов. Наибольшее содержание сырого белка в сене вико-овсяной смеси было получено при 1 и 2 укосах (13,84%; 15,22%), в условиях максимальной влажности почвы 0,83 ПВ. Минимальное количество сырого жира (1,44…2,12%) было при влажности почвы на 60-70% ПВ. Поддержание влажности почвы на уровне 80-90% ПВ позволило повысить максимальное количество сырого жира при двух укосах до (1,85; 2,23%%). Уровень увлажненности почвы не оказал существенного влияния на содержание сырой клетчатки в сене вико-овсяной смеси, при этом четкой закономерности не прослеживается. Однако содержание клетчатки в сене 1 укоса выше, чем в сене 2 укоса, при всех уровнях увлажненности. Наибольшее накопление сырой золы в растениях было на вариантах с максимальной увлажненностью (16,01; 11,82%%) соответственно при 1 и 2 укосах. Уменьшение влажности почвы снижает накопление золы в сене вико-овсяной смеси до 12,98; 9,20%% соответственно при 1 и 2 укосах. При этом прослеживается четкая закономерность связи накопления золы с влажностью дерново-подзолистой почвой.

На всех вариантах опыта закономерности изменения  Р  и Са в сене вико-овсяной смеси от увлажненности почвы  не наблюдалось. Содержание общего азота в сухом веществе вико-овсяной смеси оказывает влияние влажность почвы. Минимальное содержание общего азота (1,49; 1,80%%), в % на сухое вещество, было на вариантах без орошения, а максимальное (2,21; 2,44%%) при наибольшей увлажненности 80-90% ПВ соответственно при 1 и 2 укосах.

Четвертая глава посвящена водопотреблению вико-овсяной смеси в рассматриваемых условиях.

Рядом авторов разработаны различные методы расчета водопотребления сельскохозяйственных культур. Известны методы расчета водопотребления, состоящие из взаимосвязи водного и теплового балансов; турбулентной диффузии с использованием эмпирических коэффициентов. К ним относятся методы М.И. Будыко, А.И. Будаговского, А.И. Мезенцева, С.И. Харченко, А.Ф. Чудновского, Блейни-Кридлл, Х.Л. Пенмана, Тюрка, Харгривса.

  В настоящее время существует значительное количество расчетных методов определения водопотребления. В условиях Нечерноземной зоны России для расчета водопотребления наиболее распространены  формулы следующих авторов: А.М. Алпатьева, Н.В.Данильченко, Н.Н. Иванова, Д.П. Самофалова, Ф. Клатта, Блейни-Кридла, Д.Б.Циприса и др. По этим методикам был выполнен расчет водопотребления вико-овсяной смеси и проведен сравнительный  анализ с данными опытов, который показал, что ни одна из рассмотренных методик не дала результатов необходимой точности за декадные периоды.

В дальнейшем для расчета режима орошения вико-овсяной смеси нам необходимо определять водопотребление за декадные периоды. В связи, с этим возникла потребность разработать формулу для расчета водопотребления вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области при орошении дождеванием с учетом влажности корнеобитаемого слоя почвы.

Так как растения на орошаемых полях обеспечены влагой, и влажность почвы колеблется в оптимальных пределах, то водопотребление в этом случае является максимально возможной величиной для данной культуры, то есть испаряемостью. Влияние биологических особенностей вико-овсяной смеси на величину испаряемости в большей мере проявляется в начале и в конце вегетации.

Для определения водопотребления вико-овсяной смеси при орошении дождеванием дерново-подзолистых почв водоразделов была получена формула, которая имеет следующий вид:

Е = Kw K а ds b ,  (1)

где Е – водопотребление, мм/сут;

  Kw – коэффициент, учитывающий влажность корнеобитаемого слоя почвы;

  K– биологический коэффициент;

  ds – сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха, мб;

а, b – эмпирические коэффициенты, учитывающие климатическую зону и почвы.

Эмпирические коэффициенты  а и b даны в табл.1.

Таблица 1

Эмпирические коэффициенты  а и b

Культура

a

b

Вико-овсяная смесь

1,21

0,81

По экспериментальным данным биологических коэффициентов вико-овсяной смеси за декадные периоды были составлены статические ряды с 1 по 5 декады для первого укоса из 15 членов, и с 7 по 9 декады для второго укоса из 9 членов. Определялись зависимости между номером декады и биологическими коэффициентами. Таким образом, было получено два уравнения регрессии (2, 3).

,  (2)

, (3)

где  K– биологический коэффициент;

  tr – номер декады.

Таблица 2

Биологические коэффициенты вико-овсяной смеси по декадам

Номер декады

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Кб

0.78

0.88

0.96

1,00

1.00

0.86

0.98

1.00

0.99

0.78

Как отмечалось, водопотребление растений зависит от влажности корнеобитаемого слоя почвы. Этот фактор учитывается вводом в формулу (1) коэффициента, зависящего от влажности почвы (Kw).

Анализ результатов исследований показывает, что при влажности почвы (0,7-0,8)ПВ водопотребление достигает максимальных значений и не меняется. Снижение влажности  почвы до 0,65 ПВ уменьшает водопотребление на 10%, а снижение влажности почвы до 0,60 ПВ и 0,55 ПВ уменьшает водопотребление соответственно на 29 и 60 %%. Значения коэффициентов, учитывающие влажность почвы вико-овсяной смеси даны в табл. 3.

Таблица  3

Коэффициенты, учитывающие влажность почвы при выращивании вико-овсяной смеси

Влажность почвы

(0,7 - 0,8) ПВ

0,65 ПВ

0,6 ПВ

0,55 ПВ

Kw

1,0

0,90

0,71

0,40

Связь фактического водопотребления  вико-овсяной смеси на дерново-подзолистой почве водоразделов (Еф - данные делянок) с расчетным (Ер) по формуле (1) дана на рис. 2.

Рис. 2. Связь фактического водопотребления  вико-овсяной смеси дерново-подзолистых почв водоразделов (Еф - данные делянок)

с расчетным (Ер) по формуле (1)

В пятой главе обоснован режим орошения вико-овсяной смеси в для условий северо-запада Московской области.

Проведен анализ различных математических моделей расчета режима орошения вико-овсяной смеси в рассматриваемых условиях.

Он показал, что наиболее приемлемым методами расчета режима орошения являются математическая модель А.И. Голованова.

Совершенствование метода расчета водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов и режима орошения вико-овсяной смеси выполнено на основании материалов экспериментальных исследований (2010… 2012 гг.) по следующим позициям:

1. Установлены допустимые пределы регулирования влажности дерново-подзолистой почвы водоразделов для вико-овсяной смеси.

  1. Использована полученная нами формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси.
  2. Определены значения биологических коэффициентов и коэффициентов, учитывающих влажность почвы.
  3. Определена мощность расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом  распространения основной массы корней вико-овсяной смеси.

На рис. 3 представлена связь фактических значений оросительных норм вико-овсяной смеси (делянка № 1, 2, 3)  с расчетными.  Коэффициент корреляции данной связи равен 0,995+0,066, что говорит о тесной связи  Мф и Мр.

Моделировались 42 года с реальными погодными условиями, включая и очень сухие последние годы (2010,2011), что сказалось на размере среднемноголетней оросительной нормы.

Результаты на рис. 3 и тесная корреляционная связь позволяют рекомендовать данную методику для установления проектных режимов орошения вико-овсяной смеси и выполнения прогнозов водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов за многолетний период.

В табл. 4 представлен режим орошения вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов в характерные по тепло-влагообеспеченности годы, разработанный на основании экспериментальных и теоретических исследований автора.

Рис. 3. Связь фактических значений оросительных норм (Мф) вико-овсяной смеси (делянка № 1, 2, 3) с расчетными  (Мр)

 

  Таким образом, разработанные  режимы орошения вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов (табл. 4)  Московской области могут быть рекомендованы для использования их при проектировании и эксплуатации оросительных систем.

Таблица 4

Режим орошения вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов

Р, %

Поливная норма, мм

Оросительная норма,  мм и число поливов

Инфиль-трация,

мм

Глубина грунтовых вод , см

Расчетный

слой почвы,

см

5

20-40

320

10-11

0

400

20…50

10

20-40

265

6-7

44

400

20…50

25

20-40

160

3-4

63

400

20…50

50

20-40

105

2-3

96

400

20…50

75

20-40

70

0-2

157

400

20…50

Рис. 4. Кривая обеспеченности оросительной нормы вико-овсяной смеси для условий дерново-подзолистых почв водоразделов за 42 года

По результатам расчетов за 42 года (1959…1997, 2010-2012 гг.) построена кривая обеспеченности оросительной нормы вико-овсяной смеси для условий дерново-подзолистых почв водоразделов (рис. 4).

В результате моделирования водного режима при орошении на фоне глубоких грунтовых вод средняя за 42 года промываемость почвы составила 99 мм или 22% суммарной водоподачи (осадки, поливы и весеннее увлажнение), равной 436 мм. Без орошения промываемость почвы в среднем за 42 года составила 44 мм, т.е. возросла за счет орошения на 57 мм.

Это обстоятельство повлияло на вымыв гумуса и привело к потерям поливной воды.

По модели продуктивности В.В. Шабанова относительная урожайность составила за 42 года 0,88. а без орошения – 0,49, т.е. возросла примерно вдвое.

Экономическая эффективность от внедрения обоснованного в данной работе режима орошения водоразделов Московской области определялась по методическим рекомендациям Министерства сельского хозяйства РФ.

Для этого были рассчитаны два варианта оценки экономической эффективности проекта строительства оросительной системы: без внедрения научных разработок; с внедрением научных разработок.

Факторы, формирующие экономический эффект при внедрении научных разработок: 

1. Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, связанного с улучшением водного, питательного и теплового режимов почв.

Улучшение водного режима происходит за счет:

–        уточнения пределов регулирования влажности почвы;

–        создания условий для сбалансированного водообмена;

–        внедрение оптимального режима орошения вико-овсяной смеси, разработанного для условий дерново-подзолистых почв водоразделов северо-западной части Московской области;

Улучшение питательного режима происходит за счет:

–        внедрения оптимальной системы удобрений;

–        поддержания оптимального водного режима почв.

Улучшение теплового режима почв происходит за счет:

–        поддержания оптимального водного режима почв.

2. Снижение отрицательного воздействия мелиоративных мероприятий на природную среду. Экологический эффект возможно за счет:

–        повышения (сохранения) плодородия почв;

–        уменьшение инфильтрационных сбросов воды;

–        экономии водных ресурсов (внедрение экологически безопасного режима орошения).

Анализируя результаты расчетов экономической эффективности можно сделать вывод, что внедрение научных разработок улучшает экономические показатели МИП.

Так, простой срок окупаемости МИП остается неизменным (9/7 лет), но срок окупаемости с дисконтом уменьшается на 4 года, чистый доход увеличивается на 13,7 %, а чистый дисконтный доход в 13,8 раза.

Общие выводы по диссертации

1.        Оптимальный диапазон влажности дерново-подзолистой почвы водоразделов при дождевании вико-овсяной смеси – составляет (0,68…0,77)ПВ. 

2.        Расчетный слой почвы зависит от вида сельскохозяйственных культур и развития их корневой системы в период вегетации. Для условий орошаемых дерново-подзолистых почв водоразделов северо-запада Московской области при дождевании вико-овсяной смеси расчетный слой почвы  следует принимать для: 1-2 декады от начала вегетации 20 см; 2-4 декады – 30 см; 5-9 декады – 40-50 см.

3.        За период вегетации 2012 г. содержание сырого белка в сене вико-овсяной смеси при оптимальной влажности почвы (0,68…0,77) ПВ и на фоне внесения  N70P75K150 составило при 1 укосе 9,99, а при 2 укосе 14,48 %%. Снижение влажности почвы до 0,6 ПВ  вызывает уменьшение содержания сырого белка при 1 укосе до 9,3 и при 2 укосе до 11,25 %%. Повышение влажности почвы до (0,8…0,9) ПВ увеличение  содержания сырого белка до 13,84 и 15,22 %% соответственно при 1 и 2 укосах.

4.        В засушливом 2012 г. отмечено положительное влияние орошения на повышение содержания фосфора и общего азота в сене вико-овсяной смеси.

Уровень увлажненности дерново-подзолистой почвы не оказал существенного влияния на содержание клетчатки в сене вико-овсяной смеси.

5.        Значения гидролитической кислотности и рНKCI в почве за период вегетации 2012 г. были близки по величине на всех вариантах увлажненности. Кислотность рНсол на варианте без орошения понизилась с 7,8 до 7,5 мг/кг, а на всех вариантах с орошением повысилась с 7,6 до 8,0 мг/кг.

6.        Создание оптимальных условий за период вегетации 2012 г. по увлажненности дерново-подзолистой почвы (0,68…0,77) ПВ приводит к увеличению подвижных форм по:

- азоту (NO3) на 1,22 мг/кг, (NН4) на 6,40 мг/кг;

- по фосфору на 116 мг/кг;

- по калию на 102 мг/кг.

7.        Содержание гумуса на варианте без орошения повысилось на 0,25 %. На вариантах с орошением повышение составило при влажности почвы (0,7-0,8)ПВ 0,25 %; при влажности почвы (0,6-0,7)ПВ - 0,62 %. На варианте с орошением и с повышенной влажностью почвы (0,8-0,9)ПВ произошло снижение содержания гумуса на 0,13 %. Уровень увлажненности почвы не оказал существенного влияния на содержание Ca и Mg в пахотном слое дерново-подзолистой почвы.

8.        Результаты расчетов водопотребления вико-овсяной смеси проведенных по различным методикам и анализ, проведенный по применению известных формул для расчета водопотребления вико-овсяной смеси, говорят о том, что ни одна из них не может быть использована в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области при орошении дождеванием.

9.        Водопотребление в условиях оптимально увлажненной дерново-подзолистой почвы зависит в основном от метеорологических факторов. Наиболее тесная связь наблюдается между водопотреблением и суммой среднесуточных дефицитов влажности воздуха. Коэффициент корреляции составляет для вико-овсяной смеси 0,990±0,0094.

10.        Получена формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области при орошении дождеванием (1). Пределы применения формулы (1) по сумме среднесуточных дефицитов влажности воздуха составляет от 48 до 205 мб/дек.

11.        Для учета снижения интенсивности водопотребления вико-овсяной смеси в начале и конце периода вегетации получены биологические коэффициенты (табл. 2). Определено влияние снижения влажности почвы на водопотребление, получены коэффициенты, учитывающие влажность корнеобитаемого слоя почвы для вико-овсяной смеси (табл. 3).

12.        Выполнена проверка сходимости водопотребления вико-овсяной смеси, полученной по формуле (1), с фактическими данными делянок, для рассматриваемых условий. Коэффициент корреляции составляет для вико-овсяной смеси 0,910±0,003.

13.        Сравнительный анализ показал, что для расчета режима орошения вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов наиболее приемлема методика А.И. Голованова при использовании результатов экспериментальных и теоретических исследований на конкретных участках.

14.        Для определения оросительных норм вико-овсяной смеси  на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области рекомендуется использовать кривую обеспеченности, представленные на рис. 3. Величины оросительных норм вико-овсяной смеси для характерных лет представлены в таблице 4 и на рис. 3.

15.        Внедрение научных разработок улучшает экономические показатели мелиоративных инвестиционных проектов (МИП).

Публикации по теме диссертации

  1. Шильников Д.С. «Способ строительства монолитных лизиметров» [Текст]/ Пчелкин В.В., Шильников Д.С. // Патент на изобретение №2425999, кл. G01NЗЗ/24. – М., 2010.
  2. Шильников Д.С. Обоснование режима влажности дерново-подзолистой почвы при выращивании вико-овсяной смеси [Текст]/ Пчелкин В.В., Шильников Д.С. // Материалы 3-ей международной (7-ой Всероссийской) научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Новые  инновационные  технологии и экологическая безопасность в мелиорации": М.: ФГНУ ВНИИ "Радуга", 2010.
  3. Шильников Д.С. Влияние водного режима дерново-подзолистых почв на урожайность вико-овсяной смеси [Текст] / Пчелкин В. В., Шильников Д.С. // Природообустройство: научно-практический журнал. – М.,  2012. - № 2. - С.13-15 . - ISSN 1997-6011.
  4. Шильников Д.С. Водопотребление  вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов [Текст]/ Пчелкин В.В., Шильников Д.С. // Материалы 5-ей международной 9-ой Всероссийской) научно-практической конференции молодых ученых и специалистов " Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации ": М.: ФГНУ ВНИИ "Радуга", 2012.
  5. Шильников Д.С. Водопотребление  вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов [Текст] / Пчелкин В. В., Шильников Д.С. // Природообустройство: научно-практический журнал. – М.,  2012. - № 3. - С.27-29. - ISSN 1997-6011.

Подписано в печать 19 ноября 2012 г.

Формат 60х84 /16

Т.-100 экз.  Объем 20/16= 1,25 учетный издательский лист.

Заказ №_______

Отпечатано в лаборатории множительной техники ФГБОУ ВПО МГУП.







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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.