Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное теоретическое представление и практика орошения по вопросу мелиоративного комплекса для районов орошаемого земледелия 11
1.1. Развитие теоретических представлений о сущности мелиоративной системы и мелиоративного комплекса для районов орошаемого земледелия с выходом на систему "почва-растение-атмосфера" 11
1.2. Методы и практика научного прогноза развития мелиоративного процесса и оценка роли элементов мелиоративного комплекса в его направленном регулировании 15
1.3. Практика орошаемого земледелия в районах хлопководства 17
1.4. Содержание экспериментов по выявлению эффективности мелиоративных мероприятий в районах старого и нового орошения 27
1.5. Математические модели при изучении процессов рассоления почвогрунтов 31
1.6. Существующие математические модели при программированном выращивании сельскохозяйственных культур 44
Выводы 52
Глава 2. Процесс солевого решма почвогрунтов как объект системного анализа 54
2.1. Постановка задачи - процесс солевого режима почвогрунтов с точки зрения системного анализа. 54
2.2. Модель планирования и управления мелиоративными и агротехническими мероприятиями в годовом цикле производства хлопка-сырца 63
2.3. Факторы, влияющие на опреснительный процесс почвогрунтов 77
2.4. Факторы, влияющие на урожайность хлопчатника на засоленных почвогрунтах (обобщение эксперимента). 89
2.5. Методика (теоретическая основа) определения информационного веса признаков 99
Выводы 108
Глава 3. Управление мелиоративными и агротехническими мероприятиями в условиях голодной степи (модели и их производственная проверка) 111
3.1. Математические модели прогнозирования концентрации солей (хлор-иона) почвогрунтов в зависимости от мелиоративных факторов (модель первого этапа). 111
3.2. Математические модели прогнозирования урожая хлопчатника в зависимости от мелиоративных и агротехнических мероприятий (модель второго этапа). 122
3.3. Оптимизация мелиоративных и агротехнических параметров при выращивании максимума урожая в годовом цикле 139
3.4. Природно-климатические характеристики объекта исследования в целях системного анализа 142
3.5. Методика проведения эксперимента 149
3.6. Проверка адекватности результатов математической модели на землях старой зоны орошения Голодной степи 151
3.7. Экономическая эффективность разработанных меро приятий 158
Выводы 161
Выводы 163
Рекомендации производству 165
Литература 166
Приложения 181
- Содержание экспериментов по выявлению эффективности мелиоративных мероприятий в районах старого и нового орошения
- Модель планирования и управления мелиоративными и агротехническими мероприятиями в годовом цикле производства хлопка-сырца
- Математические модели прогнозирования урожая хлопчатника в зависимости от мелиоративных и агротехнических мероприятий (модель второго этапа).
- Проверка адекватности результатов математической модели на землях старой зоны орошения Голодной степи
Введение к работе
В решениях ХШ съезда КПСС указано на необходимость улучшить охрану природы, усилить работу по сохранности всех сельскохозяйственных угодий и обеспечить защиту их от засоления.
Главное в этой работе - хозяйское отношение к земле, комплексный подход к увеличению ее урожайной силы, к повышению отдачи каждого гектара сельскохозяйственных угодий, в частности земель, используемых в хлопководстве»
На современном этапе коммунистического строительства главными составными частями политики партии в области сельского хозяйства являются комплексная механизация, химизация и широкая мелиорация земель*
Ирригация и мелиорация - непременные условия повышения плодородия почв и культуры земледелия, залог получения гарантированных высоких урожаев сельскохозяйственных культур, важнейший резерв роста продуктов сельского хозяйства. Только на основе орошения и мелиорации можно улучшить природно-климатические условия района сельскохозяйственного производства, обеопечить продуктивность сельского хозяйства независимо от капризов природы. Мелиорация - важная составная часть ленинской аграрной политики КПСС, она имеет социально-экономическое значение.
Вопросам мелиорации земель большое внимание уделялось на Ш* и ШІ съездах партии, Пленумах ЦК КПСС, заседаниях Совета Министров СССР.
В программе КПСС, принятой ХХП съездом, отмечается, что для обеспечения устойчивых, неуклонно увеличивающихся урожаев необходимо последовательно выполнять обширную программу ирригационного строительства в разных районах страны. На важность дальнейшего
развития орошаемого земледелия указывалось в решениях мартовского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС, которые нашли дальнейшее развитие в документах ХХУ, ХШ съездов партии. Большой вклад в дальнейшую разработку и конкретизацию политики партии в области сельского хозяйства внес майский (1966 г,) Пленум ЦК КПСС, рассмотревший вопрос "О широком развитии мелиорации земель для получения высоких и устойчивых урожаев зерновых и других сельскохозяйственных культур". Пленум выработал рассчитанную на длительный период программу работ по повышению плодородия почв на основе широкой мелиорации земель.
В решениях майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС, постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР подведены итоги развития сельского хозяйства за годы, прошедшие после мартовского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС, намечены ооновные пути дальнейшего подъема агропромышленного комплекса страны, создания достаточного и прочного продовольственного фонда.
На ноябрьском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ Ю.В.Андропов говорил: "Центральное место в наших планах занимают меры, связанные с реализацией Продовольственной программы"1.
В "Продовольственной программе СССР на период до 1990 года" отмечалось дальнейшее повышение роли комплексной мелиорации в увеличении производства и достижении на орошаемых и осушенных землях проектной урожайности сельскохозяйственных культур.
Мелиоративные системы - решающий фактор и главный резерв подъема урожайности сельхозкультур, создания благоприятных условий в орошаемом земледелии. Коренная комплексная мелиорация, по-
1 Материалы Пленума Центрального Комитета КПСС, 22 ноября 1982 года. - М.Шолитиздат, 1982, с. 12.
следовательное широкое внедрение передового опыта и достижений науки, применение автоматики и телемеханики в управлении мелиоративными системами, использование электронно-вычислительной техники в управлении сельхозпроизводством находят все более широкое распространение.
Июльский (1978 г.) Пленум ЦК КПСС обязал Государственный Ко-митет по науке и технике (ГКНТ) Совета Министров СССР, Академию Наук СССР, ВАСХЮШ принять меры до дальнейшему довышению роли науки в осуществлении задач, стоящих перед сельским хозяйством, и определил рубежи развития земледелия и щшотноводства на предстоящую (одиннадцатую) пятилетку. Особо подчеркнуто, что интенсификация сельскохозяйственного производства на основе его всемерной механизации и электрификации, химизации и мелиорации земель остается основным направлением аграрной политики партии на современном этапе*
Многое предстоит сделать для теоретического обоснования и практического решения вопросов борьбы с засолением орошаемых массивов, для разработки наиболее эффективных средств рассоления почв в районах орошаемого земледелия. Требуются научно обоснованные прогнозы, научное программирование урожаев на орошаемых землях.
В настоящее время передовые хозяйства УзССР на мелиорированных почвах получают по 40-45 ц/га и более. Чтобы такая урожайность стала средней для орошаемых земель, необходимо разработать научно обоснованный комплекс дифференцированных мелиоративных и агротехнических мероприятий.
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятых на ХХУІ съезде КПСС, в Узбекистане намечается увеличить среднегодо-
вой объем валовой продукции сельского хозяйства на 17-19$, среднегодовое производство хлопка-сырца - не менее 5,9 млн,т. Продолжить оовоение земель в Каршинской и Джизакской степях. Ввести в эксплуатацию 450-465 тыс.га орошаемых земель, обводнить около 1,5
млн. га пастбищ4"
Развитие хлопководства имеет непосредственное отношение к Продовольственной программе, принятой майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС. Возможности увеличения валовых сборов хлопка еще далеко не использованы. Продуктивность орошаемых земель на больших площадях снижается вследствие повышенного содержания токсичных солей в почве. В Средней Азии более 50$ орошаемых земель подвержено процессу первичного или вторичного засоления. Без проведения прогрессивных мелиоративных мероприятий здесь невозможно получать хорошие и устойчивые урожаи. Урожай хлопка на средне- и слабозасолен-ных почвах составляет всего лишь 35-60$ получаемого на незаселенных почвах. Один из серьезных резервов дальнейшего увеличения производства хлопка-сырца - рассоление засоленных почв. Для его практического осуществления необходимо точное прогнозирование и изучение процессов засоления почв в зависимости от множества факторов, обусловливающих специфику процесса в конкретном районе. Поэтому научные и производственные аспекты проблемы борьбы с засолением орошаемых земель имеют большую актуальность.
Интенсивный путь развития хлопководства предполагает систематическое повышение урожайности на мелиорируемых почвах, совершенствование традиционных и разработку новых приемов выращивания хлопчатника.
На сессии ВАСШЙЛ (Ташкент, 12-14 сентября 1977 г.) отмече-
1 Материалы ШІ съезда КПСС. - ^Политиздат, 1981, с.190.
но, что все еще недостаточно ведутся комплексные исследования по созданию более совершенных прогрессивных технологий возделывания хлопчатника и повышению производительной способности орошаемых земель, улучшению их мелиоративного состояния, определению принципов дифференциации внесения доз удобрений, введению научно обоснованных севооборотов и оптимальных режимов орошения в течение
оросительного периода. Почти не применяются методы дрограммирова-
I ния урожаев хлопчатника и других культур хлопкового комплекса
Под программированием урожая подразумевается разработка и практическое применение математических моделей процессов роста и развития сельскохозяйственных культур, включая накопление биомассы, эффективно используя возможности оперативного машинного прогнозирования урожая и разработку оптимальных алгоритмов управления. Благодаря комплексному системному подходу, использованию достижений науки в области программирования урожая, автоматики и электронно-счетной техники по-новому решаются задачи мелиорации и технологии возделывания орошаемых культур, автоматизации управления агротехническими процессами хлопководства. В связи с этим важное значение приобретает дальнейшее совершенствование системы планирования и управления сельским хозяйством на базе применения математических методов и ЭВМ,
При математическом моделировании используются экспериментальные данные и их обобщение, вскрывающие закономерности исследуемого процесса» Модели должны отражать принципиальные стороны процесса, объяснять множество уже известных факторов, выявлять новые, не замеченные ранее явления, выдавать теоретические кривые распределения интересующего признака.
1 Дальнейшее развитие хлопководства в СССР. - М.їКолос, 1977,с.12.
Модель изучаемого процесса - научная основа для разработки рекомендаций по борьбе с засолением почвогрунтов, а также агротехнических мероприятий при формировании урожая*
Основная цель диссертационной работы состоит в исследовании возможностей математического моделирования прогнозировать рассоление почвогрунтов и форшрование урожая сельхозкультур, определение оптимальных параметров мелиоративных и агротехнических мероприятий при получении максимально возможного урожая,
В работе решались следующие задачи:
анализ существующих математических моделей процеосов рассоления почвогрунтов и прогнозирования урожая;
сбор и систематизация факторов, влияющих на процесс рассоления и формирования урожая;
установление значимости (меры информационной важности) факторов, влияющих на процесс рассоления почвогрунтов, рост и развитие и формирование урожая сельхозкультур по фазам развития;
разработка математической модели прогнозирования рассоления почвогрунтов и физиологического состояния сельскохозяйственных культур по фазам развития;
оптимизация основных управляющих параметров (норма промывки, глубина грунтовых вод и др.), обеспечивающих максимум рассоления почвогрунтов;
оптимизация основных управляющих параметров (дозы минеральных удобрений, норма полива и др.) в процессе выращивания и получения максимально возможного урожая при конкретно складывающихся погодных условиях;
внедрение в практику сельокого хозяйства теоретически обоснованных управляющих воздействий.
Объектом исследований были совхоз "Пахтаарад" їїахтааральско-го района, Чимкентской области, Казахокой ССР и совхоз 19наи им» Сегизбаева, Мирзачульского района, Джизакской области, Узбекской ССР, расположенные соответственно в старой и новой зонах орошения Голодной степи.
При разработке аналитических разделов диссертации применены математические методы моделирования, в частности, метод группового учета аргумента (МГУА), метод случайного поиска и алгоритмы распознавания образов, основанные на вычислении оценок»
Решение указанных вопросов позволяет строить практические адекватные математические модели, с помощью которых можно получить количественное описание явлений, уверенное прогнозирование и оптимальное управление ими, а также методику выбора существенных факторов исследуемого процесса при прогнозировании на основе алгоритмов МГУА, распознавания образов, случайного поиска и принципа системного подхода, разработать алгоритм и программу для практического использования предлагаемой модели*
Содержание экспериментов по выявлению эффективности мелиоративных мероприятий в районах старого и нового орошения
С 1973 по 1979 г. на Пахтааральской опытной станции хлопководства были проведены полевые опыты по общепринятой методике СОЮЗНИКИ по изучению норм и периодичности проведения профилактических промывок в районах старого и нового орошения Голодной степи. Первый заложен в зоне старого орошения, на территории Пахтааральской опытной станций хлопководства, в Пахтааральском районе, Чимкентской области, второй - в новой зоне орошения, в центральной части голодностепского массива в совхозе В 19"а" им.Сегизбаева, в Мярзачульском районе, Джизакской области. Повторность опытов -4-кратная. Размер каждой опытной делянки 0,12 га (30x40 м). Общая площадь под каждым опытом 3,0 га. Опытные участки Ш I и № 2 являются характерными по почвенным, гидрогеологическим и рельефным условиям соответственно для старой и новой зон освоения Голодной степи. Опыт В I был заложен в 1973 г. по обороту трехлетней лвдерны, опыт $ 2 - на землях шестого года освоения под хлопчатник.
Мелиоративные условия опытного участка $ I обеспечивались режимом работы скважины вертикального дренажа. Оросительная система включает хозяйственный распределитель К-20 с расходом до 10 м3/с и групповые оросители с расходом 0,20-0,4 м3/с каждый, проведенные через 500-700 м. Поливная сеть состоит из временных оросителей, нарезаемых через 120 м, которые используются в основном для орошения дождевальными машинами ДЦА-100 м. При бороздко-вом поливе, кроме того, нарезают выводные и поливные борозды. Оросительная сеть открытого типа с низким КПД (0,60-0,65). В период исследований опытный участок № I площадью 120 га дренировался вертикальной скважиной В 19 с радиусом действия 600 м. Расход скважины 55 л/с. Б течение года скважина работала 130-180 дней, за вегетационный период - 50-65 дней. При этом коэффициент полезной работы скважины составлял 0,36-0,49 и 0,27-0,36 соответственно за год и апрель-сентябрь. В среднем скважина откачивала за год 74 тые.м3 минерализованной воды. При средней минерализации дренажной воды 4,5 г/л с I га сбрасывалось около 3,5 т воднораство-римых солей. Благодаря действию скважины обеспечивались необходимые условия водно-солевого режима почвы, В осенне-зимний период дренаж понижал грунтовые воды и создавал необходимую емкость для промывных поливов. В вегетационный период поддерживался необходимый уровень грунтовых вод, позволяющий выращивать высокий урожай хлопчатника и снижать сезонную реставрацию солей.
В результате работы скважины вертикального дренажа уровень грунтовых вод весной устанавливался на глубине 2,0-2,5 м и осенью на глубине 3,5-4,0 м.
Для усиления действия горизонтального дренажа были построены скважины вертикального дренажа. Одна скважина обслуживала площадь порядка 80,0 га с расходом 30-40 л/с, минерализация откачиваемых вод составляла 10-12 г/л по плотному остатку. Скважины вертикального дренажа в основном работали в зимнее время. Объект исследования обслуживался вертикальной скважиной № 30.
Благодаря действию комбинированной дренажной системы, включающей горизонтальный и вертикальный дренажи, создаются благоприятные условия для отвода промывных вод, снижения уровня грунтовых в вегетационный период и уменьшения реставраций сезонного засоления. Грунтовые воды при этом залегают на глубине 1,8-2,2 м весной, 3,3-3,8 м осенью. Поддержание такого уровня обеспечивает необходимые условия для выращивания хлопчатника.
Морфологическое описание разрезов показывает, что для почв новой и старой зон орошения Голодной степи характерна довольно слабая дифференциация профиля на генетические горизонты. Грунтовая вода появляется на глубине 90 см и ниже. Для зоны старого орошения характерен темно-серый цвет сверху, буроватый тон ниже пахотного горизонта, светло-серый и серый цвета горизонтов, расположенных ниже аллювиального. Почвенный профиль имеет однородный механический состав, большую плотность подпахотного слоя и повышенное содержание в нем илистых частиц.
Морфологические признаки новой зоны орошения несколько отличаются от старой. Б профиле почв преобладает серый оттенок, переходящий с глубиной в буровато-серый. Верхние горизонты характеризуются пористостью и микроструктурой, рыхлым сложением и отсутствием макроструктуры.
Важный показатель, отражающий агрономическую ценность почвы, - объемная масса и порозность (количественная и качественная). Объемная масса на опытном участке В І в верхних горизонтах несколько больше, чем в опыте № 2. Такое ее увеличение связано с продолжительностью орошения. Наиболее уплотненным является подпахотный горизонт (30-60 см), где в среднем объемная масса составила 1,61 г/см3 (опыт $ I) и 1,48 г/см3 (опыт Л 2). В нижних почвенных горизонтах она изменяется мало и примерно одинаковая как в старой, так и в новой зонах орошения. Наименьшей объемной массой обладает пахотный слой, что связано с постоянным рыхлением почвы. В среднем объемная масса метрового слоя составляет 1,46 г/см3 в зоне старой орошения и 1.39 г/ом3 на участе I 2 с продолжатель-ностью орошения 6-Ю лет,
В условиях старой и новой зон орошения Голодной степи в основном распространены почвы со слабощелочной реакцией по всему почвенному профилю, которая обусловлена присутствием карбонатов и высокорастворимых солей.
Модель планирования и управления мелиоративными и агротехническими мероприятиями в годовом цикле производства хлопка-сырца
Народнохозяйственное значение сельскохозяйственной мелиорации состоит в том, что она обеспечивает устойчивость сельскохозяйственного производства, уменьшает его зависимость от погодных условий, способствует интенсификации земледелия.
В ряде районов орошаемого хлопководства мелиоративные мероприятия недостаточно эффективны. Среди многих причин следует выделить несоответствие параметров мелиоративных систем природным особенностям мелиорируемого массива. Например, в старой зоне Голодной степи в течение длительного времени проблему коренной мелиорации засоленных земель пытались решить лишь на основе дрена-жа.
Однако для быстрого и эффективного рассоления засоленных земель и обеспечения высокой отдачи от капитальных вложений на мелиорацию необходимо тщательно изучить все природные особенности территории, подлежащей орошению или улучшению мелиоративного состояния, различные приемы мелиорации и орошения, а также разработать агротехнику возделывания культур хлопкового комплекса. Один из мощных факторов коренного улучшения мелиоративного состояния орошаемых засоленных земель - промывка на фоне дренажа. При этом, однако, не могут быть оставлены без внимания все аспекты ороше-ний, а именно техническое состояние элементов оросительной системы, техника полива и, конечно, уровень технической эксплуатации, совокупность которых отчетливо влияет как на процесс миграции солей на орошаемом массиве, так и на эффективность результатов промывки дренированной территории.
Промывная норма в составе мелиоративного комплекса должна быть научно обоснована. Эксперименты, проведенные в полевых условиях, показывают, что для определенных конкретных условий (почва и тип засоления) существует определенный оптимум промывной нормы. Только научно обоснованный комплекс агромелиоративных мероприятий, применяемых в орошаемом земледелии, позволяет регулировать водно-солевой режим в направлении исключения значительного сезонного и многолетнего соленакопления и получать высокие урожаи,
В решении этой проблемы большую роль играют и агротехнические приемы возделывания хлопчатника, которые в настоящее время базируются на технологических картах производства хлопка-сырца. Технология возделывания хлопчатника дифференцирована по трем основным зонам произрастания хлопчатника, в которых предусматривается комплекс осенне-зимних, весенних (предпосевных) и летних (в период вегетации) работ. Технология этих работ различается прежде всего приемами и методами подготовки почвы к посеву. Например, в первой зоне не требуется каких-либо поливов до посева, во второй - проводят запасные или предпосевные поливы до вспашки или после нее, в третьей - промывку полей, С учетом этого необходимо дифференцировать сроки проведения основной и предпосевной обработок почвы, промывных поливов и их нормы, а также способы и сроки внесения минеральных удобрений. Агротехнические мероприятия посевного и вегетационного периодов в этих зонах в основном одинаковы и отличаются лишь кратностью и сроками поливов, кратностью культивации хлопчатника, которые зависят от почвенно-климатических и мелиоративных условий.
Таким образом, необходимо определить наиболее эффективные комплексные методы управления технологией возделывания хлопчатника не только в вегетационный период, но и в течение годового цикла. Иначе говоря, не может быть успешно решена задача максимальной отдачи орошаемого гектара "старыми традиционными" классическими" методами. Свидетельством тому является всевозрастающее количество публикаций, посвященных решению вопросов мелиорации и сельского хозяйства методами кибернетики и точных наук. Перспектива развития мелиоративной науки и практики тесно связана с использованием в методологии ее исследований достижений кибернетики.
Одним из основных путей успешного решения намеченных задач является математическое моделирование, которое дает возможность установить соотношения различных факторов, влияющих на тот или иной признак солевого режима и формирование урожая в системе "почва-растение-погода". Такое моделирование становится возможным в последнее время благодаря интенсивному развитию методов моделирования сложных систем. Системный подход, т.е. изучение объекта исследования как системы органически присущ почвоведению. Как отмечает У.Росс Эшби (1969), впервые системный подход был осуществлен именно в почвенно-агротехнических исследованиях. Солевой режим почвогрунтов формируется под действием системы процессов, и анализ этой сложной системы должен быть в основе построения моделей. Эффективность регулирования солевого режима почвогрунтов в условиях научно-технического прогреоса необходимо постоянно совершенствовать, используя методологию системного подхода. Здесь элементами системы являются режимообразующие процессы, каждый из которых вполне индивидуален.
Математические модели прогнозирования урожая хлопчатника в зависимости от мелиоративных и агротехнических мероприятий (модель второго этапа).
По мнению С.Х.Юлдашева (1976), урожайность хлопчатника зависит от следующих основных факторов: а) количества продуктивных растений, б) количества коробочек на одном кусте, в) среднего веса одной коробочки, г) густоты стояния растений на I га, д) размещения растений в лунке. Рациональное размещение растений обеспечивает их нормальное питание и хорошую освещенность в течение всей вегетации.
При выращивании хлопчатника наряду с сортовыми особенностями большое значение имеет и агротехника возделывания. Из агротехнических приемов в период вегетации следует выделить прежде всего правильный водный режим - определение сроков и высокое качество проведения очередного полива. Поливные режимы устанавливают исходя из природных и хозяйственных особенностей растения, получаемой урожайности, характера засоления почвы. Поливной режим хлопчатника на почвах, подверженных засолению, должен создавать оптимальные водно-воздушные условия и улучшать мелиоративное состояние почв. В.Е.Еременко (1957) рекомендует на засоленных почвах иметь более высокую предполивную влажность (75%). М.Б.Майлибаев и Н.Ма-лабаев (1966) проводили исследования в совхозе "Пахтаарал" при бороздковом поливе. По их данным, при глубине грунтовых вод 1,5-2,0 м расчетный слой 0-70 и 0-100 см для определения срока полива не соответствует условиям близкого залегания грунтовых вод. Наилучший результат получен при поливе с расчетным слоем 0-40 см до цветения и 0-50 см в цветение-плодообразование. По данным М.Абдухаликова (1982), полученным на опытной станции "Пахтаарал", на фоне промывки (4000...2000 м3/га) оптимальный водный режим почвы в вегетационный период создается тремя-четырь-мя поливами дождеванием оросительной нормой 2750...3800 м3/га или тремя поливами по бороздам оросительной нормой 4300...4400 м3/га. Наряду с режимом орошения рост урожая определяется минеральными удобрениями. Экспериментальные исследования показали, что при правильном их применении урожайность хлопчатника возрастает более чем в два раза при одновременном сокращении оросительной воды. Полевые опыты сотрудников СоюзНИХИ и практика показывают, что в хлопководстве на незасоленных почвах 60-70$ годовой нормы фосфорных, 25-30$ азотных, 50$ калийных, на подверженных засоленных почвах, где проводятся осенне-зимние поливы грузными нормами, 60-70$ годовой нормы фосфора вносят также под основную вспашку, азотные удобрения - под предпосевную обработку. Засоление - сильно действующий фактор, который резко снижает эффективность минеральных удобрений. Поэтому на этих почвах агротехника и нормы внесения минеральных удобрений отличаются от незасоленных. В СоюзНЙХИ разработаны наиболее эффективные способы заделки минеральных удобрений в почву культиватором-удобрителем, а также удобрителем на чизелях и дисковых боронах. Отзывчивость хлопчатника на питание минеральными удобрениями особенно высока в молодых проростках (фаза прорастания). Оптимальное содержание азота, фосфора в почве в эти сроки благоприятно влияет на его рост и развитие. Для получения высоких урожаев хлопка-сырца большое значение имеют густота стояния растений и особенности погодных условий конкретного года (осадки, температурный и ветровой режимы в период вегетации). Первый из названных показателей регулируется нормой посева семян в гнезде и прореживанием всходов. Так, на средне- и сильно-засоленных почвах при возделывании хлопчатника после осадков образуется почвенная корка, следовательно, применение точного сева заданным количеством семян в гнезде не позволит получить заданную густоту отояния. В этих условиях рекомендуется частогнездовой посев с увеличенным количеством семян в каждом гнезде. Опыты Союз-НИХИ последних лет показывают эффективность ленточного внесения перепревшего навоза под будущий рядок с помощью соответствующих механизмов одновременно с севом. По вопросам густоты и схем размещения хлопчатника в зависимости от почвенно-климатических условий и особенностей высеваемых сортов для средневолокнистых сортов с неопределенным типом ветвления после прореживания СоюзНИХИ дает следующие рекомендации: а) на луговых почвах с близким залеганием пресных грунтовых вод, где развиваются мощные растения, иметь II0-I20 тыс/га расте ний, размещая их с шириной междурядий 60 см по схемам 60x12-1 и 60x30-2, на 90 см - по схемам 90x16-2 и 90x8-1; б) на типичных сероземах с глубоким залеганием грунтовых вод, а также на землях, подверженных засолению, в зависимости от гидро модульного районирования иметь 120-130 тыс/га растений. Хлопчатник - теплолюбивая культура. Для нормального развития и накопления урожая требуется соответствующий температурный режим. Для получения всходов всех сортов хлопчатника необходима сумма эффективных температур (при нижнем пределе ЮС) 84С. Скороспелым сортам до бутонизации нужно 485, до цветения 900, до созревания 1720-1730С, среднеспелым - соответственно 500,1000 и I975-I885C.
Согласно литературным данным, для лучшего роста и развития вегетативной массы хлопчатника оптимальная температура воздуха 28-30С, для генеративного - 35-36С. Территория республики Средней Азии обладает достаточными термическими ресурсами для созревания практически всех сортов хлопчатника (при условии их обоснованного районирования).
Выше рассмотрено влияние основных факторов на рост, развитие и урожайность хлопчатника на почвах, подверженных засолению. Поскольку значительный ущерб хлопчатнику на этих почвах наносят токсичные соли, а самый вредонооный хлор-ион, то, учитывая это обстоятельство, необходимо подробно остановиться на вопросе влияния хлор-иона на рост, развитие и урожайность хлопчатника.
Проверка адекватности результатов математической модели на землях старой зоны орошения Голодной степи
Известно, что процесс рассоления почвогрунтов зависит от многих факторов. Однако для ликвидации засоления всеми исследователями рекомендуется приблизительно одинаковый комплекс мелиоративных мероприятий (Керзум,1957): I) увеличение стока грунтовых вод с помощью дренажа; 2) уменьшение питания грунтовых вод из каналов и за счет глубинной инфильтрации воды поливов; 3) промывки и 4) агротехника. Применение указанных мероприятий неизменно давало и дает положительный эффект в деле освоения засоленных почв. Из этого можно заключить, что,несмотря на разнообразие форм проявления процесса засоления почв, в основе его лежат какие-то общие закономерности, под влиянием которых развиваются засоленные почвы всех типов и разновидностей.
Задачей мелиоративной науки в выращивании максимальных урожаев должна быть разработка таких способов регулирования концентрации солей в почве, которые позволят одновременно улучшить жизненно важные факторы, необходимые для роста и развития сельскохозяйственных культур.
Ниже излагается методика машинной реализации моделей прогнозирования, характера и количественной оценки влияния мелиоративных факторов на концентрацию (хлор-иона) солей в почвенном растворе, а также использование полученных результатов для выработки оптимальной стратегии проведения мелиоративных и агротехнических мероприятий при выращивании хлопчатника. Выявлена взаимосвязь между концентрацией (хлор-иона) солей в зависимости от мелиора-тивных факторов, т.е. функции где у - зависимая переменная, характеризующая исследуемый показатель мелиоративного процесса; CCi}XS)...tXn - факторы (аргументы) исследуемого показателя.
Задача заключается в нахождении аналитического вида выражения (3.1.I) и степени влияния аргументов на функцию, с помощью которого можно было рассчитать зависимую переменную. Для этого требуются данные многолетних режимных наблюдений.
Сбор данных о значениях факторов занимает очень много времени при высокой стоимости каждого эксперимента. Для построения моделей концентрации солей (хлор-иона) почвогрунтов наиболее подходящим является многорядный алгоритм идентификации, использующий МЕУА, что позволяет строить модели оптимальной сложности при небольшом объеме исходной информации.
В основу алгоритмов МГУА положены следующие принципы. Для объективного выбора моделей оптимальной сложности используется принцип внешнего дополнения, а для усложнения модели - принцип свободы выбора. Многорядный алгоритм МТУА имеет следующую структуру: в первом ряду по данным обучающей последовательности строятся модели относительно всех возможных пар исходных аргументов, всего моделей ( # - число аргументов), из которых по данным отдельной проверочной последовательности отбирается некоторое число (свобода выбора) лучших в смысле выбранного критерия моделей. Проверочная последовательность реализует принцип внешнего дополнения. Оценки выходной величины, полученные по отобранным моделям, являются аргументами для следующего ряда, т.е. во втором ряду в модели уже будут участвовать три или четыре исходных аргумента. В остальном второй и последующий ряды ничем не отличаются от первого. Процесс наращивания сложности продолжается до тех пор, пока величина критерия на проверочной последовательности существенно не изменяется.
Для получения аналитического вида зависимости (3.1.I) использованы исходные данные из отчетов опытной станции Пахтааральского филиала СоюзНИХИ. Четыре рядом расположенных участка, представляющих различные варианты, имели одинаковые почвенно-климатические условия. Наблюдения велись с 1973 по 1977 г. в старой зоне орошения Голодной степи и в 1975-1978 гг. в новой зоне. Степень и химизация засоления почвы принято определять по содержанию солей в верхнем метровом слое почвы (0-100 см).
Расчеты осуществлялись на ЭВМ БЭСМ-6 с помощью стандартной программы, составленной на языке МГОЛ-60 (Коппа,І97І). В результате счета получены следующие модели:
