Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географические условия и их влияние на произрастания картофеля в предгорной части котловины озера Иссык-Куль Кыргызской Республики 11
1.1 Географическое положение 11
1.2 Рельеф 12
1.3 Природные условия объекта исследования 13
1.3.1 Климат 13
1.3.2 Агрометеорологические условия, определяющие возможность возделывания картофеля 16
1.4 Гидрологические и гидрогеологические условия 17
1.5 Почвенный покров 17
1.6 Почвенная фауна 19
1.7 хозяйственные условия 20
1.8 Местоположение экспериментального участка 24
Глава 2. Система математических моделей эколого-экономического обоснования рационального режима орошения 26
2.1 Система моделей эколого-экономического обоснования рационального (оптимального) режима орошения 26
2.1.1 Модели системы растение-среда 29
2.2.1 Модели формирования водного режима почвы 30
2.3.1 Модели оптимального распределения оросительной воды во время вегетации 32
Глава 3. Математический анализ условий внешней среды 36
3.1 Оценка достаточности длины ряда методом скользящей средней 36
3.1.1 Температура воздуха 37
3.2.1 Атмосферные осадки 43
3.3.1 Относительная влажность воздуха 45
3.4.1 Законы распределения параметров внешней среды 48
3.4.1.1 Статистические характеристики выпадения атмосферных осадков в течение года (юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль) .. 48
3.4.2.1 Материалы и анализ изменения температуры воздуха юга — восточной части котловины озера Иссык-Куль в течение года 60
3.4.3.1 Анализ изменения влажности воздуха в течение года юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль 70
3.4.4.1 Матрицы переходных вероятностей параметров внешней среды 81
3.4.4.1.1 Матрицы атмосферных осадков 83
3.4.4.2.1 Матрицы влажности воздуха 87
3.4.4.3.1 Матрицы температуры воздуха 89
Глава 4. Исследование водного режима 94
4.1 Результаты математического моделирования процессов влагообмена 94
4.2 Расчет влагозапасов 99
4.3 Теоретические расчеты с различными предполивными влажностями 101
4.4 Матрица влагозапасов 103
4.5 Экспериментальные исследования 107
4.5.1 Рост и развитие растений картофеля при различных режимах орошения юга — восточной части котловины озера Иссык - Куль 107
Глава 5. Водный режим обсуждение
5.1 Оптимизация режима орошения 113
5.2 Расчет оптимального режима орошения при различном шаге изменения поливной нормы 119
5.3 Расчет гумуса 141
Глава 6. Экономическая эффективность 144
6.1 Оценка целесообразности оптимизации режима орошения 144
Общие выводы 147
Список литературы 150
Приложения 159
- Агрометеорологические условия, определяющие возможность возделывания картофеля
- Модели оптимального распределения оросительной воды во время вегетации
- Статистические характеристики выпадения атмосферных осадков в течение года (юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль)
- Теоретические расчеты с различными предполивными влажностями
Введение к работе
Сегодня практически никто не сомневается в том, что вода - это наиболее ценный ограниченный ресурс, хотя и возобновляемый. Уникальность воды еще и в том, что ее нельзя заменить каким-то другим ресурсом. Это обстоятельство наиболее важно для южных стран, имеющих ограниченные водные ресурсы. [65]
Для Кыргызстана, не обладающего значительными природными богатствами, вопрос водной политики чрезвычайно важен, поскольку сложившаяся практика управления водными ресурсами в Центрально-Азиатском регионе не всегда отвечает его интересам [65].
Применение Международного водного права в Центрально-Азиатском регионе показывает его неэффективность и противоречивость в отношении трансграничных вод. К тому же оно (Международное водное право) не имеет международных правовых механизмов исполнения и мониторинга решений. [65]
В Киргизии 85% территории занимают мощные ,горные хребты, где за счет таяния ледников и снега формируется сток свыше 30 тысяч водотоков разной величины. Общий сток пресных вод республики составляет около 50%) всех пресноводных ресурсов Центральной Азии, а общий сток только поверхностных водных источников превышает 51 миллиард кубометров воды (свыше 51 км3). Из этого объема не более 20% использует сам Кыргызстан, а остальное потребляют соседние государства. Во многом этот сток идет на орошение. В странах Центральной Азии орошаются миллионы гектаров земли, в том числе в Кыргызстане - 1100 гектаров. [13]
Часть водных ресурсов используется для выработки электроэнергии в Кыргызстане, которая подается в другие страны. Потенциальные энергетическое ресурсы рек оцениваются в 162 миллиарда киловатт в год. В целом, жизнедеятельность почти 22 миллионов людей Центральной Азии зависит от воды [49].
Водно-энергетический комплекс Центральной Азии, в частности Кыргызстана и Таджикистана, находится под пристальным вниманием практически всех прилегающих государств - от России до Индии и от Ирана до
Китая. Это обусловливает необходимость достижения приемлемых компромиссов и необходимость участие инвесторов и импортеров электроэнергии. [18]
Поиск компромиссов необходим в связи тем, что вступают в противоречия различные интересы, связанные с режимом использования воды в разных странах. Страны, находящиеся выше по течению рек и имеющие возможность энергетического использования стока, заинтересованы в накоплении стока летом и использовании его зимой для выработки электроэнергии. Страны находящиеся ниже по течению и находящиеся в равнинной части используют воду, в основном, для орошения, т.е. нуждаются в летних попусках, что невыгодно для энергетического комплекса. [18]
Согласование этих противоречий требует хорошо отлаженной системы управления всем водохозяйственным комплексом. Создание системы управления водными ресурсами требует больших затрат.
В силу миллиардного масштаба инвестиционных проектов необходимо софинансирование проектов. Это может позволить снизить как экономические, так и политические риски. Таким образом, участие различных стран, в первую очередь России и Китая, в развитии центрально азиатского водно-энергетического комплекса вполне естественно. Кроме того, активное вовлечение таких международных институтов, как Евразийский банк развития, Всемирный банк, АБР и ЕБРР, поможет привлечь достаточный объем инвестиций, обеспечит аналитическое сопровождение и техническую помощь, направленную на достижение сбалансированного использования водно-энергетических ресурсов [18].
К сожалению, поступающие финансовые ресурсы не всегда эффективно используются. Так, например, около 1.5 млрд. долларов были растрачены на юге-востоке Центральной Азии недостаточно эффективно из-за плохого менеджмента водных ресурсов [18].
Расширение орошаемых земель требует экономного расходования и в орошении и в других отраслях. [85]
Поскольку почти 85% водных ресурсов Центральной Азии сосредоточено в Кыргызстане и Таджикистане, то именно эти страны, прежде всего,
заинтересованы в оптимальном использовании водно-энергетического потенциала горных рек Вахша и Нурека, являющихся истоками Амударьи и Сырдарьи. [18]
При этом ирригация для этих государств пока имеет подчиненное значение, поэтому вегетационный период (весна — лето) они используют для накопления водных ресурсов в водохранилищах (Нурекское и Куйбышевское в Таджикистане, Токтогульское в Кыргызстане). В осенне-зимнее время они активно вырабатывают электроэнергию и, соответственно, выпускают большие объемы воды. Напротив, для Казахстана, Узбекистана и Туркменистана приоритетным является вегетационный период, когда водные ресурсы направляются на ирригационные цели. [18]
Такое несоответствие приводит к тому, что в зимние периоды из-за больших энергетических попусков из водохранилищ Кыргызстана и Таджикистана происходит затопление части территорий Казахстана и Узбекистана. В результате возникают серьезные экологические последствия и потери воды (выпуски из одного только Токтогульского водохранилища в среднем ежегодно составляют около 3 км3).
Во времена Советского Союза эти противоречия разрешались в рамках централизованной плановой экономики. После распада СССР и создания независимых государств, старый механизм регулирования водно-энергетического комплекса (ВЭК) потерял свою эффективность, а потому требуются новые решения.
Реализация концепции и решение проблем использования ВЭК (водно-энергетический комплекс) связаны с рядом масштабных технологических преобразований во всех отраслях совместно использующих водные ресурсы. В первую очередь это относится к таким водоемким отраслям как орошение. Никакие инвестиции и никакие структурные преобразования не дадут результатов без повсеместной экономии воды. Именно экономное использование вод, с одной стороны, снизит водоотведение, а, следовательно, и загрязнение вод водоприемников, а с другой даст возможность развития новых отраслей. Для орошения, в условиях широкого применения поверхностного способа полива, актуальным является уменьшение «холостых» сбросов, которые необходимы для
поддержания определенного уровня равномерности полива. Кроме того, более актуальным становятся вопросы оптимизации режимов орошения. Оптимизация режима орошения, т.е. минимизация затрат воды на производство единицы продукции, позволяет не только экономить воду, но и предохраняет почву от деградации. Деградации почвенного покрова при «избыточном» орошении возникает не только в процессе «промывного режима» и вымыва питательных веществ из корнеобитаемого слоя, но и при «сбросе» оросительной воды в более глубокие слои и подъеме грунтовых вод.
Оптимизация режима орошения в республиках ЦАР может позволить в 1.5-2 раза снизить потребности воды на орошения при незначительном снижении урожая (на 15-20 %). Несомненно, что это потребует более четкого, научно-обоснованного режима орошения, базирующегося на моделировании процессов влагообмена в почве и моделировании продукционных процессов.
Таким образом, в научном плане актуальным представляется разработка системы математического моделирования водоподачи на орошение, системы, которая была бы достаточно простой в работе, но в тоже время адекватно описывающей природные процессы на орошаемом участке.
Разработке такой системы посвящена настоящая работа.
Цель работы: разработать рациональные режимы орошения картофеля для эффективного использования водных и земельных ресурсов на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль Республики Кыргызстан.
Исследования включали следующие задачи:
выбор и оценка системы математических моделей для рационализации режима орошения;
статистический анализ входных параметров моделей;
проверка моделей на полевых материалах опытно- производственного участка в Джеты - Огузском районе (село Джеты — Огуз, крестьянское хозяйство Узун-Калпак);
экспериментальные исследования режимов орошения картофеля;
уточнение параметров моделей рационализация режима орошения картофеля на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль Республики Кыргызстан;
оптимизация режима поливов с учетом баланса гумуса;
оценка эффективности использования водных ресурсов.
Для решения поставленных задач автором проведены теоретические исследования проблемы, спланирована и реализована двухлетняя программа комплексных полевых исследований режимов орошения на производственном участке, расположенном в юго-восточной части котловины озера Иссык-Куль, Джеты-Огузского района (село Джеты-Огуз, крестьянское хозяйство «Узун-Калпак»). Проведен всесторонний анализ полученных результатов и сделаны обобщения, необходимые для их последующего использования в производстве.
Предмет исследования: проверка применимости моделей влагообмена для оптимизации режима орошения и моделей оптимального распределения поливных норм с учетом фаз развития картофеля в данном регионе.
Методология основана на экспериментальных и теоретических исследованиях в области мелиорации сельскохозяйственных земель, растениеводства, климатологии, гидрогеологии, земледелия и почвоведения.
Теоретические и полевые исследования проводились с применением стандартных и специально разработанных методик, а достоверность полученных результатов оценивалась путем сравнения теоретических зависимостей с результатами полевых исследований, их статистической оценки.
Научная новизна работы:
обоснован выбор системы математических моделей орошения и уточнены их параметры;
проведена стыковка двух вычислительных систем: моделей влагообмена и моделей оптимального распределения водных ресурсов при орошении, выявлено влияние изменения параметров моделей на результаты моделирования;
при подготовке данных для математического моделирования предложено использовать детальные статистические методы, в том числе аппарат матриц переходных вероятностей для анализа метеорологических процессов. Такой подход дает возможность получить новое знание о природных процессах и позволяет избежать неправильной интерпретации данных;
выявлены факторы, определяющие оптимальный водный режим картофеля: параметры моделей, оросительные нормы, их внутривегетационные распределение, предполивные влажности.
На защиту выносятся:
результаты полевых исследований и их сопоставление с теорией.
закономерности изменения параметров среды в течение года и процедура выбора периодов с нормальным законом распределения вероятностей;
параметры моделей рационализации режима орошения;
результаты моделирования процессов влагообмена и оптимального
водораспределения оросительной нормы по декадам вегетации.
Практическое значение и реализация работы.
Результаты исследований позволяют:
принимать научно-обоснованные решения при оценке рациональности и продуктивности орошения;
получать устойчивые урожаи на орошаемых землях при экономии ресурсов поливных вод;
экономить оросительную воду фермерами Иссык-Кульской области;
получить инструмент, позволяющий рационально планировать водораспределение от головного распределительного узла.
/
Достоверность результатов заключается в следующем:
в использовании длительных (более 30 лет) периодов наблюдений за
погодными условиями по метеостанции г. Каракол и их статистическом анализе.
в современном (гидродинамическом) подходе исследования процессов
влагообмена в почве.
результаты исследований прошли практическую проверку в хозяйстве
Узун-Калпак, село Джеты-Огуз, Джеты-Огузского района, а теоретические
исследования подтверждаются экспериментальными данными.
Личный вклад соискателя заключается в том, что для решения поставленных задач автором проведены теоретические исследования проблемы, спланирована и реализована двухлетняя программа полевых исследований режимов орошения на производственном участке, который расположен на предгорной (юго-восточной) части котловины озера Иссык-Куль, Джеты-Огузского района, (село Джеты-Огуз, крестьянское хозяйство «Узун-Калпак»). Проведен всесторонний анализ полученных результатов и сделаны обобщения, необходимые для их последующего использования в производстве.
Апробация результатов исследований и публикации.
Основные методические положения и результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в г. Москве (МГУП-2006, 2007, 2008, 2009гг.). Материалы использовались при написании научно-технического отчета на тему «Эколого-экономическая оценка эффективности мелиорации земель сельскохозяйственного назначения», которая выполнялась научно-исследовательской частью МГУП по заказу МСХ РФ.
Агрометеорологические условия, определяющие возможность возделывания картофеля
В восточном Прииссыккулье безморозный период продолжается 254 дней. Заморозки наступают в сентябре и кончаются в мае. Вегетационный период продолжается 152 суток. Постоянный снежный покров мощностью 20-30 см держится около 140 суток. Относительная влажность воздуха 60-65%, период вегетации около 40%. [Приложение 3]. Максимум осадков повсеместно приходится на лето, минимум - на зиму. В котловине много солнечных дней. [2, 3, 86] Более подробный анализ приведена в главе 3 и 4 а также [Приложение 1].
Питание подземные воды получают за счет выпадения атмосферных осадков, таяния ледников и снегов, а также за счет потерь из ирригационной сети. Базисом для разгрузки грунтовых вод служит оз. Иссык-Куль и побережье. Глубина залегания подземных вод озерных отложений в пределах Иссык-Кульской котловины почти во всех случаях определяется величиной превышения озерных террас над отметкой воды в озере. Для восточного побережья оно составляет 25-35 м на южном и северном побережьях вдоль берега отмечается выклинивание подземных вод, а с удалением от озера к горам наблюдается увеличение глубины залегания подземных вод до 30м.
Почвенный покров массива представлен преимущественно суглинистыми и супесчаными почвами и частично светлыми сероземами. Различия обуславливается в основном скелетностью,, каменистостью, мощностью мелькоземистого слоя. На исследуемом участке, распространены, горно-равнинные светло-каштановые почвы. Они формируются на хрящеватых суглинках под сухостепной растительностью. Материнскими породами служат пролювиально-делювиальные отложения, представленные хрящеватыми суглинками, реже супесями и лессовидными суглинками, подстилаемыми галечниками. Эти почвы чаще всего относятся к тяжелым или средним суглинкам, некоторые агрогидрологические свойства показаны на таблице 1.5.1.
Как известно, почвообразовательный процесс обусловлен совокупным воздействием климата, почвообразующих пород, растительности и животных, рельефа и др. Различная степень влияния каждого из факторов, преобладающее значение в определенных природных условиях одного из них приводит к формированию разнообразных почв на земной поверхности. Почвы республики в основном расположены на стыке трех крупных почвенно-климатических провинций Евразии - Туранской, Западно-Азиатской и Центрально Азиатской. Сложный горный рельеф, взаимодействие многих природных факторов обусловили формирование здесь большого разнообразия почв, от почв пустынных до почв арктических.
Структура почвенного покрова Кыргызстана представлена следующими сменяющими друг друга снизу вверх почвенными поясами: пустынным, пустынно - степным, сухостепным, степным, горно-лесо-лугово-степным, горно-луговым, лугово-степным субальпийским и альпийским, высокогорным степным и пустынным [76]. Почвы республики подразделяются на три большие группы: почвы межгорных впадин, сыртовых нагорий и почвы горных склонов.
Почвы на территории республики подвержены ветровой, водной и пастбищной эрозии. На почвах предгорно-подгорных равнин и предгорий преобладает водная (ирригационная) эрозия, в западной части Иссык-Кульской котловины, Кочкорской, Алайской долинах Таш-Рабатской впадине - ветровая. На склонах гор развита преимущественно пастбищная эрозия или сочетание водной, ветровой и пастбищной эрозии. По степени эродированности территория делится на сильноэродированные почвы, занимающие 31% всей площади сельскохозяйственных угодий, средне эродированные - 27,1%, слабо эродированные - 17%. Неэродированные почвы составляют всего лишь 3,5%. Остальная площадь представлена почвами с сочетаниями различных степеней эродированности.
Основатель почвоведения как науки выдающийся русский ученый В.В.Докучаев дал следующее определение почвы: «Почвой следует называть «дневные», или наружные, горизонты горных пород, естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых». [73]
Образование почвы на Земле обязано живым организмам (главным образом растениям и микробам), поселившимся в разрушенной выветриванием горной породе. И.И. Плюснин и А.И. Голованов считают почву субстанцией, обладающей особым свойством - плодородием, т.е. способностью обеспечивать потребности растений в факторах и условиях жизни и развития. Этим она принципиально отличается от других природных тел. Другой важной особенностью почвы является способность к постоянному развитию, что дает возможность человеку целенаправленными действиями улучшать ее свойства и, следовательно, повышать плодородие [73].
Модели оптимального распределения оросительной воды во время вегетации
Построение функции эффективности, связывающей относительную продуктивность и водоподачу (оросительную норму) М включает ряд вспомогательных расчетов [90, 91, 94, 96]. Во-первых, это расчет изменения математического ожидания влагозапасов почвы во времени, которое записывается в виде где AWM - вектор столбец изменения влагозапасов в конце і+l - ой декады где Ж/+1» - влагозапасы при начальном j-ом состоянии в і- ую декаду, \\p\f і - тая степень матрицы вероятностей переходов. Рекурентная процедура дает возможность получить, в конечном счете, уравнения вида где А - интенсивность подтока влаги в корнеобитаемый слой при W = 0. (в общем случае A = A (W); W — текущее значение влагозапасов; г - время; к(т) - угловой коэффициент зависимости dWI dr = f{w) Расчеты проведенные по ряду географических пунктов [91] показали, что значение коэффициента К во время вегетации меняется мало, поэтому уравнение, приведенное выше, имеет решение: где W0 - равновесная для данных почвенных климатических условий влажность почвы. Далее для получения функции эффективности использовалась связь между влагозапасами и оросительной нормой, которую можно записать в виде где Mopt - биологически оптимальная оросительная норма; Wopt - биологический оптимум почвенной влаги (S = 1). На основе вышеприведенных зависимостей получена [91] зависимость между относительной продуктивностью и оросительной нормой нетто: Исследованиями [91] было установлено, что зависимость S(M) дает неоднозначные результаты, если не проведена оптимизация водораспределения внутри вегетационного периода. Для получения однозначной зависимости и в целях экономии ресурса проводится оптимизация водораспределения. Задача оптимального распределения заданной (ограниченной) оросительной нормы (М) может быть сведена к задаче максимизации конечной продукции в условиях ограничения ресурса. Ресурс может ограничиваться не только дефицитом воды, но и экологическими соображениями, по которым оросительная норма не может быть больше некоторой экологически допустимой, из-за возможного снижения почвенного плодородия. Экологически допустимы оросительные нормы можно рассчитать на основе методов предложенных Айдаровым И.П. и Головановым А.И. [25]
Задача распределения оросительной нормы для одной культуры может быть записана так: где пі; - поливные нормы в і -ую декаду, М иМ" минимально и максимально экологически допустимые оросительные нормы. Задачу при определенных условиях можно свести к задаче динамического программирования, рекуррентное соотношение которой запишется так: п при условии Г /и. = М0 и /и, ттт. » Задавая различные Мо, можно построить зависимость Sz = S[M) . Подобные расчеты можно сделать по каждой культуре севооборота. В этом случае можно построить зависимость между водоподачей (нетто) каждого года и суммарным чистым доходом от реализации продукции - D(M). где L - индекс культуры, j - индекс года, ULmm - максимальная урожайность L-ой культуры возможная в j - ый год, SXLJ- суммарная относительная продуктивность, CL - закупочная стоимость, 3Л - сельскохозяйственные имелиоративные издержки, в которые входит и стоимость воды. Функция DLj является основой для планирования водопотребления на орошение. Задачу распределения водных ресурсов между полями севооборота можно сформулировать, как задачу получения максимального чистого дохода при ограничении на минимальные валовые урожаи культур севооборота, определяемые плановой урожайностью. Эту задачу можно записать так: где ,aLj...r - площадь занятая L- ой культурой в севообороте в j - ом году; м » - оптимальная оросительная норма севооборота в j - ом году. Задача, по-видимому, является общей при управлении как водными, так и пищевыми и тепловыми (в случае подачи тепла на посев) ресурсами. Изменяя м" , можно получить зависимость чистого дохода D J по массиву орошения от водозабора м ч j-ro года. Анализ этой зависимости показал, что в относительных координатах D I D ]ax и М01 М0тах это монотонная функция с насыщением в районе значений М01 M0max = 0,6. Фиксируя значения D на определенном уровне, можно построить распределение необходимого для орошения водопотребления по расчетному многолетию.
Статистические характеристики выпадения атмосферных осадков в течение года (юго-восточная часть котловины озера Иссык-Куль)
Атмосферные осадки, в большинстве случаев, являются основной приходной частью в уравнении водного баланса территории. Точный учет этой составляющей особенно важен при моделировании изменения влагозапасов в почве, которые напрямую связаны с продуктивностью растения. Интенсивность атмосферных осадков существенно влияет на эрозийность почвенного покрова, поэтому, даже редкие, но интенсивные осадки могут существенно изменить плодородие почвы.
Сказанное выше делает актуальным количественное изучение этой составляющей водного баланса. Известно [84], что показателем обеспеченности территории влагой является количество выпадающих осадков, которое выражается в миллиметрах слоя воды и обычно представляется в виде средних многолетних сумм за сутки, декаду, месяц, теплый (апрель-октябрь) и холодный (ноябрь-март) периоды или год в целом. Для растений, вегетационный период которых отличается от продолжительности теплого периода, осадки могут быть вычислены отдельно.
Режим увлажнения территории можно охарактеризовать не только суммой осадков, но и числом дней, (случаев выпадения) с осадками различных градаций. Этот показатель меньше варьирует по площади, чем количество осадков, вследствие чего им удобно пользоваться при оценке условий увлажнения значительных по размеру территорий. Вместе с тем, средние величины осадков и их варьирование (коэффициент вариации) могут считаться адекватной характеристикой процесса только в том случае, когда закон распределения их близок к нормальному закону. В том случае, если закон распределения существенно отличается от нормального, необходимы дополнительные характеристики. Такими характеристиками являются мода, медиана, мера асимметрии и эксцесса. Расчет этих параметров требует более длительного ряда наблюдений.
Таким образом, чтобы адекватно описать процесс поступления влаги на территорию и проследить за его трансформацией в виде изменения влагозапасов почвы, т.е. водообменом между поверхностными и грунтовыми водами, испарением, необходимо знать закон распределения осадков, а для этого нужно вычислить не только первые статистические моменты (математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение), но и моменты более высокого порядка (асимметрию и эксцесс). Кроме упомянутого выше, величину осадков можно использовать, как основной агроклиматический показатель для поиска территорий с одинаковыми агроклиматическими характеристиками (агроклиматические аналоги).
Агроклиматические аналоги широко используются при районировании и интродукции сельскохозяйственных культур. При возделывании сельскохозяйственных культур важно в первую очередь, чтобы факторы климата, определяющие жизнедеятельность растений, обеспечивали потребность сельскохозяйственных растений. Это положение являлось основой теории агроклиматических аналогов, разработанной Н.И. Вавиловым, Г.Т.Селяниновым и Ф.Ф. Давитая. Согласно этой теории, при перемещении сельскохозяйственных культур из одной климатической зоны в другую следует устанавливать степень соответствия климатических ресурсов новой территории потребностям растений, выраженным в агроклиматических показателях [105, 106]. Такая степень соответствия может быть выражена в виде вероятности совпадения условий среды с требованиями растений [94].
Осадки являются одним из важнейших агрометеорологических показателей. При поиске агроклиматической аналогии важно не только равенство средних величин осадков на двух территориях — территории происхождения растения и территории его переселения, но и важно распределение осадков во времени. Более того, важна частота появления осадков тех или иных величин. Возможно, что наилучшим критерием совпадения условий в агроклиматических районах -аналогах будет совпадение их кривых распределения, или матриц переходных вероятностей.
Материалами для анализа являются многолетние ряды декадных сумм осадков на Метеостанции Каракол (Ак-Суйского района Иссык-Кульской области Республики Кыргызстан). Наблюдения проводились с 1960 по 1990 г. В качестве примера приведем данные первой декады января месяца в многолетнем разрезе, материалы за все месяцы показаны в приложении №1.
Теоретические расчеты с различными предполивными влажностями
Любой сорт картофеля потребляет влагу в зависимости от фазы развития. Требования картофеля к влажности почвы в период появление всходов невелики. После появления всходов потребность его к почвенной влаге увеличивается и достигает максимума в период формирования и роста клубней. Критическим по отношении к влажности почвы у картофеля является период от начало формирования клубней до начала пожелтения ботвы. Даже кратковременное подсушивание почвы в это время приводит к перерыву клубнеобразования и снижению темпов роста клубней. Влажность в период формирования не должна опускаться ниже 70% от предельно полевой влагоемкости. При пониженной влажности, как и повышенной температуре, происходит быстрое старение тканей
Материалы этого раздела получены совместно с кандидатом с-х наук Убытаевой В.Н. [50] клубня, и способность к продолжению роста сохраняют только отдельные его участки. Повышение влажности почвы после засушливого периода приводит к возобновлению роста клубней на этих участках, образованию выростов, деток и снижению товарных качеств урожая. После начало пожелтения ботвы требовательность картофеля к влажности почвы снижается. Высокая влажность почвы в этот период приводит к снижению устойчивости клубней к болезням, и часть урожая может погибнуть еще в поле.
Интенсивное накопление урожая растениями картофеля обуславливает высокую і ребовательность его к наличию элементов питания в почве. По выносу их картофель уступает только свекле и отдельным овощным культурам. Наибольшую требовательность к наличию элементов питания в почве картофель предъявляет в период формирования и роста вегетативной массы и клубней, т.е. в период от появления всходов до начало пожелтения первых листьев.
Высокий урожай, возможно, получить лишь на рыхлых, хорошо водо- и воздухопроницаемых почвах, поэтому картофель следует размещать на более легких почвах, имеющихся в хозяйствах. На тяжелых глинистых почвах для постоянного притока кислорода воздуха необходимо проводить междурядные обработки почвы. Следует учитывать и то, что картофель сильно снижает урожай па засоленных почвах. Содержание солей в пределах 0,015% (по хлору) угнетает растения с момента появления всходов. При содержании солей от 0,03 до 0,04% картофель дает урожай, равный количеству высаженного семенника, а при более высоком их содержании - совершенно не формирует урожай. Картофель-светолюбивое растение и даже небольшое затенение вызывает вытягивание стеблей, в связи, с чем выращивание его вблизи лесных полос и в междурядьях сада не рекомендуется, так как в этом случае значительно снижается урожай.
В экспериментальных исследований оптимальная оросительная норма за три полива составила -1800 м /га при поливных нормах от 350 до 500 м /га. Результаты экспериментальных исследований водопотребления растения картофеля в зависимости от различных режимов орошения показаны в таблице 4.5.1.
