Содержание к диссертации
Введение
1. ПРИРОДНЬЕ УСЛОВИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РИСОСЕЯНИЯ В НИЗОВЬЯХ РЕКИ ИЛИ 10
1.1. Природные условия района исследований 10
1.2. Современное состояние и перспективы развития рисосеяния в низовьях р.Или 19
2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УСТАНОВЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ, ЭЛЕМЕНТОВ ВЛАГО-СОЛЕОБМЕНА В ЗОНЕ АЭРАЦИИ И ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ПОЛИВА ЛЮЦЕРНЫ В РИСОВОМ СЕВООБОРОТЕ 22
2.1. Методы установления поливных режимов и оценка существующих рекомендаций по орошению люцерны в рисовом севообороте 23
2.2. Методы изучения влаго- и солеобмена в зоне аэрации и оценка существующих рекомендаций по использованию грунтовых вод растениями люцерны 31
2.3. Оценка существующих способов полива люцерны в рисовом севообороте 36
2.4. Характеристика режимов и техники орошения люцерны на рисовых системах в низовьях р.Или 42
2.5. Основные предпосылки для решения задач по разработке рациональных режимов орошения, способов и техники полива люцерны в рисовом севообороте 44
3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 46
3.1. Условия проведения опытов 46
3.1.1. Погодные условия в годы исследований 46
3.1.2. Почвенно-мелиоративные условия опытных участков 50
3.1.3. Агротехника возделывания люцерны 51
3.2. Методика исследований 52
3.2.1. Методика проведения работ по установлению режимов орошения люцерны 52
3.2.2. Методика лизиметрических и энеproбалансовых исследований 57
3.2.3. Методика проведения работ по изучению способов и элементов техники полива 63
4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ НА ВОДНЫЙ, СОЛЕВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ 70
4.1. Водный режим почвы при возделывании люцерны на сла-бозасоленных землях 70
4.2. Влияние режимов орошения на некоторые агрофизиологи-ческие показатели и продуктивность люцерны 80
4.3. Режим орошения и продуктивность люцерны, возделываемой на слабозасоленных землях Акдалинского массива 93
4.4. Режим орошения и продуктивность люцерны, возделываемой на засоленных землях 103
4.5. Экономическая оценка и выбор рационального режима орошения люцерны ИЗ
5. РАЗРАБОТКА БИОЛОГИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НОРМ И
РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ ЛЮЦЕРНЫ С УЧЕТОМ ПОЧВЕ ННО-МЕЛИОРАТИВНЫХ
И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ АКДАЛИНСКОГО МАССИВА 118
5.1. Установление элементов влаго-солеобмена в зоне аэрации, фактической эвапотранспирации и продуктивности люцерны при различном залегании уровня грунтовых вод 118
5.1.1. Суточный расход грунтовых вод в зону аэрации 119
5.1.2. Расход грунтовых вод по периодам вегетации люцерны 123
5.1.3. Влияние глубины залегания грунтовых вод на влаго-солеобмен в зоне аэрации, эвапотранспи-рацию и продуктивность люцерны 129
5.2. Установление эвапотранспирации люцерны методом энергетического баланса и эффективности использования растениями фотосинтетически активной радиации 146
5.2.1. Тепловой режим и эвапотранспирация люцернового поля 146
5.2.2. Поступление на люцерновое поле фотосинтети-чески активной радиации и эффективность ее использования растениями 154
5.3. Разработка методики и установление биологически оптимальных норм и режимов орошения оюцерны с учетом почвенно-мелиоративных условий Акдалинского массива. 158
5.3.1. Методика учета почвенно-мелиоративных и гидрогеологических условий исследуемого массива 158
5.3.2. Расчетные значения норм и режимов орошения люцерны с учетом почвенно-мелиоративных условий Акдалинского массива 162
6. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СПОСОБОВ И ТЕХНИКИ
ПОЛИВА ЛЮЦЕРНЫ 168
6.1. Изучение способов и элементов техники полива люцерны в рисовом севообороте 169
6.1.1. Установление критической продолжительности затопления люцерны 169
6.1.2. Скорость впитывания воды в почву опытных участков 171
6.1.3. Полив затоплением по чекам (контроль) 173
6.1.4. Полив по широким полосам 173
6.1.5. Полив напуском по чекам увеличенными расходами воды 174
6.1.6. Полив напуском по чекам с помощью однобортной контурной борозды 174
6.1.7. Полив напуском с помощью редких проходимых борозд 175
6.1.8. Полив напуском с помощью пологих засеваемых ложбин 176
6.1.9. Полив напуском с помощью агрегатов ППА-І65 и ПТ-250 177
6.1.10. Влияние способов и техники полива на их качественные показатели, размер поливных норм и урожайность люцерны 177
6.2. Экономическая оценка и выбор рациональных способов полива люцерны и средств подачи увеличенных расходов воды в чеки 181
ВЫВОДЫ 185
ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 189
ЛИТЕРАТУРА 190
ПРИЛОЖЕНИЯ 212
- Природные условия района исследований
- Методы установления поливных режимов и оценка существующих рекомендаций по орошению люцерны в рисовом севообороте
- Погодные условия в годы исследований
- Водный режим почвы при возделывании люцерны на сла-бозасоленных землях
- Установление элементов влаго-солеобмена в зоне аэрации, фактической эвапотранспирации и продуктивности люцерны при различном залегании уровня грунтовых вод
Природные условия района исследований
Низовья р.Или расположены в западной части Балхашской впадины и простираются с юго-востока на северо-запад от Тасмурунских гор до побережья озера Балхаш. Границами низовьев на северо-востоке служит песчаная пустыня Сары-Ишикотрау, на юго-западе - пески Таукумы (рис. I.I). По общему ландшафту данная территория разделяется на четыре части: современную долину, современную дельту, древнюю дельту и южное побережье озера Балхаш [95J. Наиболее крупные, пригодные для орошения массивы расположены в древней Акдала-Баканасской дельте. Здесь и находится Акдалинский массив орошения, имеющий валовую площадь 1,5 тысячи квадратных километров. Вытянут он лентой вдоль правого берега реки Или на расстоянии от I до 8км.
В геоморфологическом отношении данный массив неоднороден. Большую его часть занимает равнина со слабым (около 0,0003) уклоном в сторону озера Балхаш. Абсолютные отметки поверхности земли у Тасмурунских гор составляют 418, ниже поселка Баканас - 390 м, на побережье озера Балхаш - 341...344 м. Равнинность рельефа нарушается выступами эоловых бугристых и грядовых песков, широкими и плоскими водораздельными возвышенностями, заиленными мелкими руслами отмерших протоков.
Климат исследуемого района резко континентальный, засушливый, с холодной малоснежной зимой и жарким сухим летом, характерным для пустынь [10, 95, 177, 197]. Самая высокая среднемесячная температура воздуха наблюдается в июле и составляет 22...24 градуса, причем абсолютный максимум ее достигает +45С, а самая низкая - в январе с минимумом -45С. Среднегодовая температура воздуха +7,4 градуса. Продолжительность безморозного периода 150...160 суток. Сумма активных температур (выше +ЮС) - 3300...3500С. Характерной особенностью климата является обилие солнечного света и тепла (количество безоблачных дней - 100...120, а суммарный приток еол-нечной радиации за год составляет 4,8...5,2 ГДж/м . Все это позволяет выращивать здесь разнообразные сельскохозяйственные культуры. Однако возделывание их без искусственного орошения невозможно, так как испаряемость (1200...1300 мм) в 6...10 раз превышает осадки (130...200 мм).
Ветровая деятельность в низовьях р.Или в наибольшей степени проявляется в весенне-летний период. Господствующее направление ветров - северное и северо-восточное, средняя их скорость 2,6... 3,1 м/с. Отдельные периоды (40...45 дней за вегетацию) отличаются сильными ветрами и пыльными бурями.
Методы установления поливных режимов и оценка существующих рекомендаций по орошению люцерны в рисовом севообороте
Для установления оптимальных режимов орошения сельскохозяйственных культур применяются различные методы, подробное изложение которых приводится в работах [28, 68, 82, 97, 112, 219, 223, 242]. Наиболее известными являются следующие: установление режима орошения на основании обобщения и анализа передового производственного опыта; путем проведения специальных полевых исследований; назначение сроков полива по морфологическим и физиологическим показателям; установление суммарного испарения и режима орошения косвенными методами с использованием для этой цели тех или иных показателей жизненной среды растений (физические и биофизические методы).
В тех случаях, когда в конкретной зоне рисосеяния не проводились исследования по установлению поливных режимов сопутствующих культур, его параметры можно определять путем обобщения режимов прошения в передовых хозяйствах, «бригадах (звеньях) других рисо- 1 сеющих районов страны. Однако применение такого поливного режима весьма ограничено, поскольку он не увязывается с конкретными поч-венно-мелиоративными и гидрогеологическими условиями, агротехническими приемами возделывания культуры.
Более простой и общеизвестный метод - назначение поливов по заранее намеченным схемам. При изучении режимов орошения люцерны обычно применяется внутриукосная схема с поливами в фазах: отрастания, бутонизации, начала цветения [24, 105, 130, 140 и др.]. Однако такой подход к установлению сроков поливов не всегда оказывается верным, поскольку не учитывается влажность почвы, выпадающие осадки, изменение уровня грунтовых вод, степень засоления поч-вогрунтов. Это снижает эффективность, а в ряде случаев может привести к отрицательным последствиям - засолению и заболачиванию земель [33] или чрезмерному их иссушению [17, 132]. Поэтому данные, полученные таким методом не могут служить основой для объективной оценки режимов орошения.
Сроки поливов могут назначаться по внешним морфологическим признакам: изменению окраски листьев, стеблей, повяданию и опусканию листьев и другим показателям [8і]. Для использования этого метода необходим большой практический опыт, чтобы не допустить ошибок при назначении поливов. Морфологические признаки часто обнаруживаются с опозданием, когда растения уже пострадали от недостатка влаги. Иногда потеря тургора листьями объясняется не столько недос-.татками воды в почве, сколько чрезмерным повышением температуры и сухостью воздуха. Поэтому данный метод в виду его субъективности следует применять как ориентировочный и для широкого практического применения он не рекомендуется [28, 97, 169].
Погодные условия в годы исследований
Опытные участки по изучению эвапотранспирации, режимов орошения люцерны, способов и техники ее полива в рисовом севообороте, лизиметрическая и энеproбалансовая площадки располагались в головной части Акдалинского массива орошения на землях Илийского опытного хозяйства и рисосовхоза "50 лет Октября" (рис. 3.1).
В основу конструкции Акдалинской рисовой оросительной системы положена карта краснодарского типа. Ширина карты обычно составляет 180...200 м, длина 800...1200 м, площадь - 15...24 га. Средний размер чеков - 2,5...4,0 га, имеются чеки по 1,2...1,5 га. Оросительная сеть двустороннего командирования выполнена в полунасыпи-полувыемке с асбестоцементными трубчатыми водовыпусками диаметром 189 и 195 мм. Картовые сбросы глубиной 1,5 м вытянуты вдоль карты параллельно оросителю. Планировочные работы проведены с точностью + 5 см, однако в результате просадок почвы после орошения риса степень спланированности поверхности чеков ухудшается и не соответствует стандарту. Иногда отклонения отметок поверхности чеков от средней составляют +15...20 см, а в отдельных случаях доходят до +25...30 см. Микрорельеф чека в значительной степени ухудшается также от образующихся после вспашки почвы свальных и отвальных борозд. Поэтому чеки после выхода их из-под риса необходимо тщательно выравнивать.
З.І.І. Погодные условия в годы исследований. Погодные условия в период проведения исследований (І97І...І974 гг.) различались по годам (рис. 3.2). В 1971 г. по тепловлагообеспеченности был близок к ереднемноголетнему. Температура воздуха за вегетационный период всего на 0,2 градуса превышала среднюю,а относительная влажность воздуха была на 2% ниже.Количество выпавших осадков на 16 мм превышало норму.
Водный режим почвы при возделывании люцерны на сла-бозасоленных землях
Динамика влажности отдельных горизонтов почвы показывает, что наибольшим изменениям подвергается верхний полуметровый слой, причем, если заметное изменение влажности почвы под люцерной первого года наблюдается с середины мая, то под люцерной второго года - с самого начала вегетации. В наиболее жаркий месяц (июль) влажность в нем опускается соответственно до 44 и 40% от НВ. Вла-гозапасы нижних слоев почвы под люцерной изменяются мало. Только в июне, когда грунтовые воды еще не достигают своего наивысшего уровня, а термическое напряжение атмосферы достаточно высоко, влажность почвы в этих горизонтах опускается до 80...83% от НВ. В остальное время она находится на уровне 90...98% НВ.
Таким образом, в первый год жизни люцерны при возделывании ее на фоне естественного увлажнения, развитие растений происходит при остром дефиците влаги в корнеобитаемом слое почвы в летние месяцы, что ухудшает условия жизнедеятельности растений. Люцерна второго года жизни в фазы ветвления и массовой бутонизации (в сумме 42 суток) также находится в условиях острого дефицита влаги. В остальные периоды вегетации дефицит влаги полностью ликвидируется за счет использования растениями люцерны поднявшихся грунтовых вод.
Вариант 2. Поливы проводятся здесь при достижении влажности почвы 60% от НВ. За вегетационный период люцерны первого и второго года жизни проведено по одному поливу нормой 1100 мэ/га.
Изменение влажности корнеобитаемого слоя почвы до проведения первого полива протекает по той же закономерности, что и в контрольном варианте. В первый год развития люцерны резкое снижение влажности наблюдается с третьей декады мая и до середины июля. Проведение полива обеспечивает до конца вегетации влажность корнеобитаемого слоя выше 62...85% НВ. Во второй год снижение влажности до принятого порога происходит гораздо раньше - к началу второй декады июня. После полива, к моменту проведения второго укоса влажность метрового слоя опускается до 80...82 НВ, и остается на этом уровне до конца вегетационного периода.
Анализ изменения влажности почвы показывает, что резкое ее уменьшение в верхнем полуметровом слое в первый год жизни люцерны начинает происходить со второй декады мая, во второй год - с третьей декады апреля, и заканчивается в момент проведения полива. В год ее посева ко времени проведения полива влажность этого слоя опускается до 43...48, во второй - до 55...5Q& от НВ. Период с острым дефицитом влаги (менее 60% НВ) продолжается соответственно 22 и II дней. После проведения полива влажность почвы в слое 0,0 ...0,5 м остается высокой (не ниже 70...80% НВ) до конца вегетационного периода.
class5 РАЗРАБОТКА БИОЛОГИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НОРМ И
РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ ЛЮЦЕРНЫ С УЧЕТОМ ПОЧВЕ ННО-МЕЛИОРАТИВНЫХ
И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ АКДАЛИНСКОГО МАССИВА class5
Установление элементов влаго-солеобмена в зоне аэрации, фактической эвапотранспирации и продуктивности люцерны при различном залегании уровня грунтовых
Возделывание люцерны в рисовом севообороте имеет ряд специфических особенностей, обусловленных, главным образом, близким залеганием грунтовых вод, являющихся существенным источником пополнения влагозапасов корнеобитаемого слоя почвы и оказывающих активное воздействие на размер эвапотранспирации, режим орошения и формирование урожаев люцерны.
Капиллярное подпитывание зоны аэрации грунтовыми водами в наших исследованиях определялось лизиметрическим методом, который позволил также определить соотношение между всеми основными приходными и расходными частями водного и солевого баланса почвогрунтов, причем не только за весь вегетационный период, но и за более короткие промежутки времени.
Суточный расход грунтовых вод в зону аэрации. Результаты наблюдений за расходом грунтовых вод в течение суток изображены графически на рис. 5.1 и 5.2.
Из представленных материалов видно, что при близком (0,5... 1,0 м) залегании уровня грунтовых вод ярко выражена зависимость расхода от времени суток. Минимальная интенсивность отмечается в ночное время, увеличиваясь в утренние часы и достигает максимума в 13...15 ч среднесолнечного времени. После чего происходит снижение интенсивности расхода, причем также стремительно, как и нарастание. Такой (подобный синусоиде) характер изменения внутрисуточного расхода грунтовых вод типичен как для первого, так и для второго года жизни люцерны. Однако значения интенсивности (особенно максимальное) в большой степени зависят от фазы развития растений. Так, в период образования стебля люцерны первого года жизни наибольшая интенсивность составляет 0,4...0,5 мм/ч, а в фазу массовой бутонизации - 0,7...1,1 мм/ч, т.е. увеличивается в 1,8...2,2 раза. Если интенсивность расхода в первую пятидневку после укоса люцерны второго года жизни составляет 0,5...0,6 мм/ч, то перед следующим укосом в фазу бутонизации - 1,4...1,5 мм/ч - возрастает в 1,5... 2,8 раза.
Минимальные значения интенсивности расхода грунтовых вод, отмечаемые в ночное время изменяются от 0,03...0,07 мм/ч в начальные фазы развития и послеукосный период до 0,10...0,12 мм/ч - в летнее время при вступлении растений в фазу массовой бутонизации -начала цветения.
