Введение к работе
Актуальность исследований. Территория Нижнего Поволжья, в том числе и Волгоградская область, относится к зоне рискованного земледелия. Высокие температуры и сухость воздуха, недостаточное и изменчивое по годам количество выпадающих осадков обусловливают применение повышенных оросительных и поливных норм, требующих по экологическим ограничениям согласования их с механизированной технологией поливадож-деванием.
Большинство существующих н настоящее время оросительных систем, построенных во второй половине прошлого столетия, ориентировано на проведение поливов широкозахватными дождевальными машинами типа Фрегат, Кубань, ДКШ-64 и др. Рассчитаны они на орошение крупных севооборотных участков, занимающих площадь поливных земель 200 и более га. Произошедшие в 90* годах прошлого века социально-экономические изменения способствовали распаду круп ных и образованию большого количества небольших по наличию земельной площади крестьянско-фермерских хозяйств. В связи с этим возникла необходимость создания мобильных малогабаритных дождевальных машин (ДМ) с сезонной площадью орошения до 40 га. Принимая это во внимание, конструкторами НПО «Дождь» (г. Санкт -Петербург) была разработана серия дождевальных машин для применения в крестьянских хозяйствах «Мини Кубань - ФШ», «Мини Фрегат - К», «Мини Кубань - К» и некоторые другие. Вся серия этих дождевальных машин была смонтирована на полигоне поливной техники в ОПХ «Орошаемое» Всероссийского НИИ орошаемого земледелия для проведения производственных испытаний, определения их технико-эксплуатационных показателей и оценки качества полива.
Сложность оптимизации элементов техники полива дождеванием в рассматриваемых условиях определяется низкой водопроницаемостью тяжелых по гранулометрическому составу светло-каштановых почв и сравнительно высокой интенсивностью дождя. В результате этого глубина прома-чивания почвы при поливе до появления стока воды оказывается меньше активного слоя, а продолжение полива для выдачи расчетной нормы сопровождается образованием стока, неравномерностью увлажнения и деградацией почвы, значительной пестротой урожая. Поэтому наши исследования: были направлены на определение технико-эксплуатационных показателей характеристики новых дождевальных машин, согласование элементов техники полива с расчетными поливными нормами и обоснование возможности выдачи их без образования поверхностного стока.
Актуальность работы подтверждается выполнением исследований в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2001-2005 гг. Российской академии сельскохозяйственных наук (НТП «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство».
Цель и задачи исследований. Основная цель исследований сводилась к определению технико-эксплуатационных показателей новых малогабаритных дождевальных машин фронтального действия при разном давлении воды, теоретическому и экспериментальному обоснованию элементов техники полива с изменяющейся структурой дождя, обеспечивающих проведение бесстокового полива расчетной поливной нормой с высоким коэффициентом эффективного полива, применению при необходимости комплекса мероприятий по предотвращению стока воды и эрозии почвы за счет повышения ее водопроницаемости без негативного влияния на состояние орошаемых земель.
Для достижения поставленной цели программой исследований предусматривалось решение следующих основных задач:
-установить фактические показатели технико-эксплуатационной характеристики новых ДМ в изменяющихся условиях работы (давление воды на входе в во-допроводящий трубопровод ДМ, скорость и направление ветра и др.);
установить изменение фактической продолжительности первого и последующих поливов без образования стока воды;
дать оценку качества полива ДМ фронтального действия по продолжительности бесстокового увлажнения почвы, равномерности распределения дождя по площади с использованием коэффициентов эффективного, недостаточного и избыточного полива и другим показателям;
установить динамику водно-физических свойств почвы под влиянием полива новыми ДМ с определением жидкого и твердого стока, обосновать агромелиоративные приемы нейтрализации стока поливной воды с орошаемой площади;
дать оценку эффективности применения агромелиоративных приемов, способствующих повышению водопроницаемости почвы и снижению потерь воды на поверхностный сток;
дать эколого-экономическую оценку эффективности применения рекомендуемых элементов техники полива и агромелиоративных приемов по предотвращению стока воды при поливе малогабаритными ДМ.
Научная новизна результатов исследований заключается в обосновании закономерностей совокупного влияния почвенно-климатических условий и показателей давления воды на элементы техники и качество полива дождевальными машинами фронтального действия. Установленные количественные и качественные показатели работы ДМ при воздействии ветра, как и динамика водно-физических свойств светло-каштановых почв на культурах сплошного и широкорядного посевов, позволили дать рекомендации по использованию их для повышения качества полива. Обоснованы организационно-технические и агромелиоративные приемы повышения качества полива, обеспечивающие выдачу расчетных поливных норм без образования стока воды при коэффициенте эффективного полива не ниже нормативного.
Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций по корректировке параметров техники полива и режима работы ДМ фронтального действия, обосновании необходимости проведения агромелиоративных приемов, позволяющих повысить водопоглотительную способность почвы и тем са-
мым предотвратить ирригационную эрозию на орошаемой этими машинами площади. Использование при проведении поливов рекомендаций по допустимому отклонению давления воды в трубопроводе, влиянию скорости и направления ветра и др. позволяет повысить качество полива, предотвратить ирригационную эрозию, избавить орошаемую ДМ площадь от негативного влияния на плодородие почвы.
Основные положения, выносимые на защиту:
- влияние изменения давления воды в закрытой сети на основные пара
метры технической характеристики малогабаритных ДМ фронтального дейст
вия, показатели качества полива;
оценка показателей структуры и равномерности распределения слоя дождя, воздействия его на почву в изменяющихся условиях работы ДМ;
обоснование допустимой скорости и направления ветра по показателям качества полива;
динамика водно-физических свойств почвы под влиянием полива дождеванием и обоснование приемов защиты почв от деградации;
обоснование применения агромелиоративных приемов, способствующих повышению впитывающей способности почвы, предотвращению поверхностного стока дождевой воды, ирригационной эрозии и утраты почвенного плодородия;
- эколого-экономическое обоснование эффективности рекомендуемых
при поливе ДМ фронтального действия агромелиоративных и организационно-
хозяйственных приемов.
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе методик, проведении полевых опытов обработке и анализе результатов исследований, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов в производстве.
Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате полевых экспериментов многократной повторносте и положительными результатами в ходе опытно-производственной проверки.
Реализация результатов исследовании проводилась на общей площади более 40га в опытно-производственном хозяйстве «Орошаемое», ВНИИОЗ, г. Волгограда, где используются рассматриваемые ДМ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно - практических и международных конференциях «Современные оросительные мелиорации - состояние и перспективы» (Волгоград, 2004); «Агротехнологии и научное обеспечение интенсивного земледелия Нижней Волги на современном этапе» (Москва,2005); «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (Коломна, 2008); «Использование инновационных технологий для решения проблем АПК в современных условиях» (Волгоград, 2009) «Проблемы, состояние комплексных мелиорации и их роль в обеспечении продовольственной безопасности России» (Волгоград,
2009); «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий» (Волгоград, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей, из них 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 175 страницах, в том числе 145 страниц основного текста, включая 38 таблиц и 14 рисунков, а также 24 приложения на 28 страницах. Библиографический список использованной литературы состоит из 181 источников, включая 6 публикаций иностранных авторов.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - академик;»' РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору И.П. Кружили-ну за неоценимую помощь в работе.
