Введение к работе
Актуальность исследований. Проблема засоления земель при возделывании различных сельскохозяйственных культур на землях с близким залеганием грунтовых вод чрезвычайно актуальна для аридных регионов, где при орошении на поля приходится подавать большое количество воды. Необходимость проведения поливов большими нормами связана с широким применением бороздкового полива, при котором для обеспечения равномерного увлажнения почвы по длине борозд приходится допускать переувлажнение в их начале. Это приводит к фильтрации воды до уровня грунтовых вод и его дальнейшему повышению, а также к подтягиванию солей в пахотный слой, что приводит к резкому снижению урожайности.
Известно, что дождевание позволяет значительно снизить поливные и оросительные нормы. В настоящее время, на площадях бывших совхозов только в Узбекистане организовано более 80 тыс. фермерских хозяйств. В большинстве фермерских хозяйств современная дождевальная техника не может найти применение из-за сложности обслуживания и высокой стоимости. В связи с этим является чрезвычайно актуальным создание недорогой дождевальной техники и разработка экологически безопасной технологии орошения с её помощью.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка водосберегающей технологии орошения дождеванием озимой пшеницы и хлопчатника на сероземно-луговых почвах при близком залегании грунтовых вод.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:
- обосновать необходимость разработки технологии орошения дождеванием на основе анализа научно-технической литературы, методических материалов по технологиям, техническим средствам и режимам орошения сельскохозяйственных культур (пропашных и сплошного сева), возделываемых в аридной зоне;
- изучить природно-хозяйственные условия региона исследований (агрометеорологические, почвенно-мелиоративные, гидрогеологические);
- уточнить технические параметры сезонно-стационарной системы дождевания с эрозионно-допустимыми энергетическими характеристиками на производственном участке для проведения полевых опытов;
- изучить режимы орошения пшеницы и хлопчатника дождеванием и по бороздам;
- оценить динамику и степень засоления, водный обмен посевов, сток воды и условия возникновения дождевой эрозии;
- адаптировать динамические модели развития и роста озимой пшеницы к сорту "Крошка" и модели хлопчатника к сорту "Ан-Баяут-2" для условий Узбекистана, провести сценарные исследования по оценке влияния поливных и оросительных норм на урожайность и водопотребление и определить рациональные режимы орошения указанных культур;
- оценить экономическую эффективность разработанной водосберегающей технологии орошения озимой пшеницы и хлопчатника на слабозасоленных сероземно-луговых почвах при дождевании.
Методика исследования. Постановка полевых опытов, контроль и наблюдения проводились по общепринятым методикам (Доспехов Б.А., 1979., Головачев В.И., 1989.), а также по разработанной в ФГНУ ВНИИ «Радуга» методике контроля энергетических и динамических характеристик создаваемого дождя с использованием информационно-измерительной системы «Спектр-4М» (Городничев. В. И., 2009.). Использован системный подход, методы натурного эксперимента и численного моделирования.
Достоверность результатов исследований. Разработанная технология орошения дождеванием базируется на основных законах мелиоративной науки и принципах орошаемого земледелия. Достоверность результатов исследований подтверждена значительным объемом фактических данных, полученных в полевых опытов с использованием современных средств контроля высокой точности, а также соответствием расчетных и экспериментальных показателей продуктивности и водного режима почв, полученных в натурных и сценарных исследованиях.
Объект исследований. Объектом исследования являлись сероземно-луговые почвы в условиях близкого залегания грунтовых вод при орошении дождеванием и по бороздам озимой пшеницы и хлопчатника. Предметом исследования являлась технология орошения дождеванием в хлопково - пшеничном севообороте.
Личный вклад автора работы заключается в обосновании направления исследований, постановке и проведении полевых опытов, лабораторных анализов, математической обработке и обобщении результатов теоретических и экспериментальных исследований. Разработана технология орошения дождеванием на сероземно-луговых почвах при близком залегании грунтовых вод. Установлены рациональные параметры режима орошения озимой пшеницы и хлопчатника на слабозасоленных сероземно-луговых почвах при близком залегании грунтовых вод. Установлено влияние поливных норм на миграцию солей в слое до 1 м при орошении дождеванием и по бороздам в условиях близкого залегания грунтовых вод. Изучено влияние технологии орошения на рост и развитие озимой пшеницы и хлопчатника. Обоснованы параметры сезонно-стационарной системы дождевания, обеспечивающей экологически безопасное орошение на слабозасоленных сероземно-луговых почвах при близком залегании грунтовых вод. Опробована методика оценки энергетического и динамического воздействия дождя на почву с использованием измерительно-информационной системы «Спектр-4М» и впитывания воды при поливе по бороздам. Выполнен расчет экономической эффективности разработанной технологии возделывания озимой пшеницы и хлопчатника при рациональных режимах орошения дождеванием и по бороздам.
Научная новизна работы состоит в том, что разработана технология дождевания озимой пшеницы и хлопчатника с помощью сезонно-стационарной системы при близком залегании грунтовых вод включающая: схему водораспределительной сети и размещения дождевальных аппаратов, обоснование энергетических и динамических характеристик, включая интенсивность дождя, размеры дождевых капель, равномерность распределения дождя по орошаемой площади, величину экологически безопасных поливных норм, а также режим орошения. Проведена апробация методики определения энергетических характеристик дождя с помощью ИИС «Спектр-4М» при работе сезонно-стационарной системы. Изучено влияние полива дождеванием и по бороздам на водно-солевой режим почвы. Впервые дана оценка эффективности дождевания на ограниченной площади фермерского хозяйства в условиях близкого залегания грунтовых минерализованных вод при орошении окружающей территории по бороздам.
Основные положения, выносимые на защиту:
- технология орошения дождеванием озимой пшеницы и хлопчатника в условиях слабозасоленных сероземно-луговых почв при близком залегании грунтовых вод;
-рациональные параметры режима орошения озимой пшеницы и хлопчатника на слабозасоленных сероземно-луговых почвах;
- оценка влияния орошения дождеванием и по бороздам на степень засоленности почвы;
Практическая значимость и реализация результатов исследований состоит в разработке технологии орошения озимой пшеницы и хлопчатника дождеванием при близком залегании грунтовых вод, позволяющей: снизить оросительные нормы при поливе озимой пшеницы в 2,0-2,7 раза, а хлопчатника в 1,3-1,6 раза по сравнению с бороздковым поливом; улучшить равномерность полива с коэффициентом эффективного полива Кэф до 0,78; повысить урожайность зерна в среднем на 4,0-5,0 ц/га и хлопка-сырца на 3,0-6,0 ц/га; обеспечить улучшение экологической обстановки на орошаемых землях.
Разработанная технология орошения озимой пшеницы и хлопчатника с учетом агроклиматических ресурсов региона может быть рекомендована для проектных и эксплуатационных организаций, а также сельскохозяйственных производителей различного уровня, использующих дождевальную технику в условиях аридной зоны. Определена экономическая эффективность разработанной водосберегающей технологии орошения озимой пшеницы и хлопчатника.
Апробация работы. Основные результаты исследований по диссертационной работе докладывались, обсуждались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях НПО «САНИИРИ» в 2004 и 2008 году, на международных конференциях молодых ученых и специалистов ФГНУ ВНИИ «Радуга» в 2008, 2009 и 2010 году, на международных научно-практических конференциях МГУП в 2008 и 2010 году, на международной научно-практической конференции ВНИИГиМ в 2011 году. Результаты работы демонстрировались на фермерских днях, проводимых 2 раза в год на опытном участке в период с 2003 по 2005 г.г. с участием администрации Сырдарьинской области Республики Узбекистан.
Публикации. Основное содержание диссертации, ее результаты и рекомендации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК РФ- 3.
Структура и объём диссертации. Основной текст диссертации изложен на 145 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, 79 рисунков, 35 таблиц, включает 16 приложений. Список литературных источников включает 145 работ.
