Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор и анализ литературы 15
1.1. Роль предполивной влажности почвы и режима орошения при возделывании сельскохозяйственных культур 15
1.2. Режим орошения хлопчатника в зависимости от степени засоления почвы 19
1.3. Технология поверхностного полива 25
1.4. Дискретная технология поверхностного полива 33
1.5. Поливная техника 47
1.6. Основные положения режима орошения и техники бороздкового полива хлопчатника в Голодной степи.. 49
Выводы 57
2. Водосберегающая технология полива хлопчатника по бороздам постоянной струей и урожай хлопка-сырца 59
2.1. Влияние режимов орошения и питания на урожайность хлопчатника в севообороте 59
2.2. Объект и методика исследований 64
2.3. Водно-физические и агрохимические свойства сероземно-луговой почвы 69
2.4. Формирование дефицита влаги в корнеобитаемом слое почвы 73
2.5. Динамика влажности почвы. 79
2.5.1. Динамика предполивной влажности почвы 79
2.5.2. Динамика влажности почвы по длине борозд... 83
2.5.3. Динамика влажности почвы поперек борозд... 90
2.6. Динамика УГВ 91
2.7. Режим орошения хлопчатника при разной длине борозд 94
2.8. Водный баланс зоны аэрации 97
2.9. Водопотребление хлопчатником за вегетацию 100
2.10. Солевой режим почв 104
2.11. Динамика элементов питания растений 114
2.12. Влияние оптимального режима орошения на урожай хлопка-сырца и его качество 121
2.13. Использование математической модели влагопереноса для определения подпитки корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами... 131
Выводы 141
3. Водосберегающий дискретный полив хлопчатника по бороздам 144
3.1. Схема опыта, агрохимическая и химическая характеристика опытного участка 144
3.2. Динамика питательных элементов при вегетационных поливах 147
3.3. Влияние технологии полива на качество увлажнения почв 150
3.4. Оптимальный режим орошения хлопчатника и урожай хлопка-сырца 159
3.5. Солевой режим почвы 167
3.6. Организация проведения дискретного полива хлопчатника 168
Выводы 175
4. Водосберегающая технология механизи рованного полива хлопчатника с помощью широкозахватного колесного трубопровода ТКП-90 176
4.1. Технология полива хлопчатника ТКП-90 176
4.2. Распределение влажности почвы в направлении полива 191
4.3. Динамика уровня грунтовых вод и дренажный сток... 194
4.4. Режим орошения и технология полива хлопчатника... 200
4.5. Урожай хлопка-сырца при водосберегающей технологии полива трубопроводом ТКП-90 201
Выводы 215
5. Оптимизация орошения сельскохозяйствен ных культур хлопкового совооборота при экранировании борозд и каналов временной оросительной сети различными мульчирующими материалами 216
5.1. Влияние мульчирования на мелиоративный режим почвы 216
5.2. Влияние мульчирования на тепловой режим почвы... 222
5.3. Исследование влияния орошения хлопчатника по экранированным полиэтиленовой пленкой бороздам на водный, мелиоративный режим сероземно-луговых почв и урожай хлопка-сырца 227
5.4. Влияние мульчирования почвы пленкой на динамику микробного ценоза в ризосфере хлопчатника и режим углекислоты в почвенном воздухе 250
5.5. Питательный и мелиоративный режим почвы 267
5.6. Снижение потерь воды в каналах временной оросительной сети 285
5.7. Научно-обоснованные схемы чередования сельскохо-зяйственных культур хлопкового севооборота на сероземно-луговых почвах 289
Выводы 298
6. Научно-методическое обоснование бороздкового полива хлопчатника 300
6.1. Теоретические и экспериментальные основы определения установившейся скорости впитывания поливной воды и температурного режима оросительной воды по длине борозд 300
6.2. Установление зависимости времени добегания струи воды по сухой борозде 313
Выводы 331
7. Технология и организация поливов хлопчатника гибкими трубопроводами для рационального использования оросительной воды 332
7.1. Технологические схемы и технология полива хлопчатника для рационального использования оросительной воды 332
7.2. Обоснование необходимости оснащения поливных гибких полиэтиленовых трубопроводов (ПГПТ)
водовыпусками и гидравлические исследования 336
7.3. Технология перемещения ПГПТ по полю и его эксплуатационные характеристики 341
Выводы 348
8. Оптимизация режима орошения и технологии полива хлопчатника в бассейне р.Сырдарьи 349
8.1. Эколого-экономическая эффективность водосберегающей технологии полива хлопчатника... 349
8.2. Методика гидромодульного районирования 354
8.3. Ридромодульное районирование орошаемых земель и режима орошения хлопчатника в среднем и нижнем течениир.Сырдарьи 372
8.4. Районирование водосберегающих технологий полива хлопчатника 381
Выводы 388
Основные выводы 389
Литература. 395
Приложения 421
- Режим орошения хлопчатника в зависимости от степени засоления почвы
- Водно-физические и агрохимические свойства сероземно-луговой почвы
- Динамика питательных элементов при вегетационных поливах
- Урожай хлопка-сырца при водосберегающей технологии полива трубопроводом ТКП-90
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из основных направлений дальнейшего развития орошаемого земледелия в бассейне рек Аральского моря является повышение продуктивности дефицитной оросительной воды путем разработки и внедрения водосберегающих технологий полива культур хлопкового севооборота, отвечающих природоохранным требованиям, способствующих повышению плодородия орошаемых земель, получению высокого раносозревающего урожая сельскохозяйственных культур.
В новой зоне орошения Голодной степи, где создана технически совершенная оросительная и мелиоративная сеть, поливы хлопчатника на больших площадях проводятся традиционным способом - по бороздам с распределением воды между ними из временных оросителей (ок-арыков). Устраиваемая ежегодно сеть временных оросителей с удельной протяженностью 50-70 м/га, нерегулируемая водоподача в борозды приводят к большим потерям оросительной воды, вымыванию из корнеобитаемого слоя почвы в грунтовые воды вносимых минеральных удобрений и пестицидов.
В связи с этим средства распределения воды между бороздами, технологические схемы полива, режим орошения, техника и технология полива, которые обуславливают эффективное использование оросительной воды на полях, нуждаются в дальнейшем совершенствовании.
Важное значение в решении проблемы водосбережения в аридной зоне имеет снижение водопотребления сельскохозяйственных культур. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является мульчирование почвы полиэтиленовой пленкой. Оно помимо сокращения непроизводительных потерь воды на физическое испарение способствует повышению биологической активности почвы и формированию высокого урожая пропашных культур.
Применение водосберегающих режима орошения и технологий полива, мульчирования почвы полиэтиленовой пленкой может способствовать увеличению продуктивности дефицитной оросительной воды, улучшению мелиоративного состояния подверженных засолению земель и экологии региона.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научно-методическом обосновании и разработке оптимального режима орошения хлопчатника при использовании водосберегающей технологии полива хлопчатника по бороздам в условиях орошаемых полугидроморфных почв.
В соответствии с этим в задачи исследований входило:
изучение формирования влажности корнеобитаемого слоя почвы на фоне сложившего режима уровня грунтовых вод, действующего закрытого горизонтального дренажа;
выявление особенностей водопотребления хлопкового поля при разных технологиях орошения;
оптимизация режима орошения хлопчатника при использовании водосберегающей технологии полива;
разработка оптимальной технологической схемы и водосберегающей технологии полива хлопчатника по бороздам с учетом агроэкологических требований сохранения плодородия почв;
установление влияния мульчирования поверхности почвы полиэтиленовой пленкой на биологическую активность и динамику засоления почв при возделывании хлопчатника;
выявление особенностей динамики роста, развития и плодоношения хлопчатника при орошении по экранированным полиэтиленовой пленкой бороздам;
разработка и испытание технологических средств распределения воды между бороздами, уточнение гидромодульного районирования орошаемых полугидроморфных сероземно-луговых почв и проведение районирования
9 разработанной поливной техники и технологии полива в бассейне р.Сырдарья.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые на основе комплексного изучения природно-климатических условий установлен и научно обоснован оптимальный режим орошения хлопчатника, увязанный с технологией полива и адаптированный не к мелким делянкам, а крупным севооборотным полям новой зоны орошения Голодной степи. Сочетание режима орошения с водосберегающей технологией полива способствует рациональному использованию оросительной воды, сохранению плодородия почв и обеспечению экологической безопасности орошаемого земледелия в условиях дефицита водных ресурсов.
В сложившихся условиях полугидроморфного мелиоративного режима на новоорошаемых слабозасоленных сероземно-луговых почвах бассейна р.Сырдарьи изучена динамика влажности почвы и грунтовых вод, обусловившая формирование поливного режима хлопчатника из двух вегетационных поливов и одного невегетационного. Восполнение дефицита влаги, неравномерно распределенного по длине гона пропашного трактора вследствие поперечной схемы расположения участковых оросителей, совпадения направлений закрытых дрен и поливных борозд, обеспечивается поливами по продольно-поперечной схеме. Для этой цели разработаны комплект гибких поливных полиэтиленовых трубопроводов, технология перемещения его по полю, испытана и усовершенствована конструкция колесного поливного трубопровода ТКП-90.
Впервые разработаны основы водосберегающей технологии полива хлопчатника по экранированным полиэтиленовой пленкой бороздам. Уточнена теория бороздкового полива. Впервые установлено влияние мульчирования почвы по авторской технологии на ее газовый, тепловой, водный, микробиологический режим и урожайность хлопчатника.
Предложены и защищены авторскими свидетельствами и патентами принципиально новые мелиоративные технологии и устройства: «Регулятор
10 уровня жидкости», «Передвижной поливной трубопровод», «Способ полива
орошаемых культур», «Способ полива пропашных культур по бороздам»,
«Трубное соединение», «Способ выращивания пропашных культур»,
«Устройство для внесения растворимых минеральных удобрений с поливной
водой при поверхностных поливах».
Практическая значимость. Разработанные режим орошения
хлопчатника, схемы, техника и технология полива позволяют проводить в
производственных условиях вегетационные поливы нормами, близкими к
дефициту влаги в почве, контролировать поливы, облегчить труд
поливальщика, снабдив его легким, надежным и недорогим поливным
устройством. Установленные исследованиями закономерности
формирования уровня грунтовых вод, влажности корнеобитаемого слоя почвы и капиллярных свойств почвогрунтов позволяют внести существенные коррективы в планы водопользования - вместо пяти вегетационных поливов хлопчатника проводить не более двух.
Авторская технология мульчирования почвы междурядий хлопчатника полиэтиленовой пленкой, русл ок-арыков и временных оросителей бентонитовыми глинами дает возможность снизить непроизводительные затраты дефицитной оросительной воды на физическое испарение и фильтрацию в размере 1500 м /га и более.
Место проведения исследований. Полевые опыты проводились в хлопкосеющих хозяйствах «Окалтын» Дустликского района, «Акбулак» Пахтакорского района, им. Конева Арнасайского района Джизакской области Узбекистана, «Икан» Туркестанского района Южноказахстанской области Казахстана на сероземно-луговых почвах.
Методика исследований. Полевые и лабораторные опыты проводились в соответствии с методическими рекомендациями СоюзНИХИ, САНИИРИ, ВНПО «Радуга», почвенные анализы проводились в лаборатории массовых анализов СоюзНИХИ (УзНИИХ).
Контроль влагозапасов почвы осуществлялся в основном нейтронным влагомером ВНП-1 «Электроника», а также тензиометрами марки «Иррометр» и общепринятым гравиметрическим методом.
Суммарное водопотребление хлопчатника определялось методом водного баланса А.Н.Костякова, прогноз солевого режима почвы составлялся по методике МГМИ.
Состав почвенного воздуха определялся на газовом хроматографе серии ЛХМ-8МД.
Математическая обработка урожайных данных осуществлялась методом регрессионного и дисперсионного анализа.
Основные положения, выносимые на защиту. Оптимальный режим орошения хлопчатника на новоорошаемых сероземно-луговых почвах пояса светлых сероземов при поддержании рационального уровня предполивной влажности с проведением двух вегетационных и одного невегетационного поливов.
Водосберегающая технология полива хлопчатника по поперечной и продольно-поперечной схеме.
Методика расчета оптимальных элементов техники полива хлопчатника.
Оптимальное сочетание различных агротехнических и мелиоративных приемов возделывания хлопчатника, основанных на эффективном использовании различных конструкций поливных устройств для распределения оросительной воды между бороздами и технологии их перемещения по полю.
Комплексная оценка агроэкологической роли мульчирования почвы полиэтиленовой пленкой.
Прогнозирование рассоления почвогрунтов при водосберегающем режиме орошения хлопчатника и технологии полива по бороздам.
Реализация результатов исследований. Разработанный режим орошения и технология полива хлопчатника применяются в Пахтакорском,
12 Дустликском, Мирзачульском, Арнасайском районах Джизакской области
Узбекистана на площади 60 тыс. га, при этом на 20-25% экономится оросительная вода, повышаются производительность труда на поливе в 1,5-2,7 раза, урожайность хлопчатника на 0,12-0,20т/га, а также на 120 га Городнищенского района Волгоградской области Российской Федерации.
Результаты исследований использованы в учебном процессе, проводимом Международным центром сельскохозяйственных исследований в засушливых регионах (ИКАРДА) для специалистов водного и сельского хозяйства Центральноазиатских стран и Закавказья.
Изданы «Рекомендации по орошению хлопчатника с помощью гибких полиэтиленовых трубопроводов», «Рекомендации по мульчированию почв при выращивании сельскохозяйственных культур», «Рекомендации по использованию мульчсредств», «Рекомендации по оптимизации водно-солевого режима почвы в новой зоне орошения Голодной степи»/ «Рекомендации по определению влажности почвы тензиометрами», а также монографии «Научно обоснованная система земледелия в современных условиях», «Современные проблемы экологии орошаемого земледелия», «Формирование производственного потенциала предприятий водного и сельского хозяйства», «Экологические приоритеты мелиорации земель».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференции «Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа» (Новочеркасск, НИМИ, 1990г.); республиканской научно-практической конференции «Проблемы комплексного использования и охраны водноземельных ресурсов в бассейне Аральского моря» (Ташкент, ТИИИМСХ, 1990г.); научно-технической конференции МГМИ (Москва, 1991г.); научно-технической конференции «Технология возделывания новых перспективных средне- и тонковолокнистых сортов хлопчатника в Узбекистане» (Ташкент, НПО «Союзхлопок», 1991г.); научной конференции «Прогрессивные технологии полива растений», Институт хлопководства (Джизак, 1992г.); научно-
13 практической конференции «Водосбережение в условиях дефицита водных
ресурсов» (Ташкент, САНИИРИ, 1995г.); учебно-научно-производственной конференции по подготовке инженеров ирригации» (Ташкент, ТИИИМСХ, 1995г.); «Учебно-научной конференции, посвященной 50-летию деятельности факультетов ГМ, ГТС и МГМР» ТИИИМСХ (Ташкент, 1996г.); международной конференции «Научное обоснование и практическое использование управляющих информационных систем водными и земельными ресурсами» (Ташкент, САНИИРИ, 1996г.); научно-учебной конференции «Социально-экономическое развитие Узбекистана и научные перспективы» (Андижан, АИЭИ, 1996г.); международном совещании «Состояние и перспективы развития технологий возделывания сельскохозяйственных культур хлопкового комплекса» (Фергана, УзНИИХ, 1996г.); конференции «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства и пути их решения» САНИИРИ (Ташкент, 2000г.); международной конференции "Устойчивое экономическое развитие и управление региональными ресурсами" Ташкентский экономический Университет (Ташкент-Ноттингем, 2001г.); научно-практической конференции "Проблемы рационального использования земельных ресурсов и охраны почв" (Ташкент, ГНИИПА, 2001г.); международной научной конференции "Экологические проблемы мелиорации" (Москва, ВНИИГиМ, 2002г.); научной конференции молодых ученых и специалистов МСХА (Москва, 2002г.).
Вклад автора в разработку проблемы. Автором разработаны методология полевых опытов по обоснованию водосберегающих технологий полива хлопчатника на землях, подверженных засолению; математическая модель расчета элементов технологии полива по бороздам; методика оценки качества полива с помощью параметров распределения урожая хлопка-сырца по длине борозд.
Впервые на засоленных землях испытана авторская технология полива по экранированным полиэтиленовой пленкой бороздам, обеспечивающая сокращение эмиссии парниковых газов в атмосферу. Также впервые в
14 составе почвенного воздуха сероземно-луговых почв обнаружены предельные и непредельные углеводороды, установлена их концентрация в открытой и мульчированной почве.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 61 работе, включая 7 монографий и 9 статей опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 394 страницах, состоит из введения, восьми разделов, выводов и предложений производству, списка использованной литературы из 307 наименований. Содержит 132 таблицы, 37 рисунков.
Режим орошения хлопчатника в зависимости от степени засоления почвы
Серьезной причиной, сдерживающей повышение урожайности хлопчатника и сопутствующих культур хлопкового севооборота на орошаемых землях, является засоление почвы. Исследованиями СоюзНИХИ установлено, что урожай хлопка-сырца при слабом засолении снижается на 15-20 %. Для удаления из корнеобитаемого слоя почвы избытка вредных для растений солей ежегодно на большой площади проводятся эксплуатационные промывки засоленных земель. На слабозасоленных почвах промывкой достигается требуемое рассоление, тем самым создаются условия для получения высокого урожая возделываемых сельскохозяйственных культур. На основании многочисленных исследований в настоящее время можно считать, что хлопчатник относится к солестойким культурам. По мнению О.Г.Грабовской (1961) из культурных растений только сахарная свекла и рис превосходят по солестойкости тонковолокнистый хлопчатник. Для условий Голодной степи Б.В.Федоров (1950) предлагает в качестве оптимальной величины содержание в метровом слое хлора 0,003-0,12 %, сухого остатка 0,25-0,35 % солей от массы почвы. Не менее важно знать отношение хлопчатника к степени минерализации грунтовых вод при близком залегании их от поверхности почвы. В.А.Ковда (1946, 1950, 1961), В.М.Легостаев (1953), Б.В.Федоров (1950), А.К.Ахундов и К.Г.Теймуров (1961) установили свободное использование растениями хлопчатника грунтовых вод с минерализацией 1-3 г/л. По мнению П.А.Генкеля (1975), В.М.Легостаева (1953) хлопчатник может использовать грунтовые воды с минерализацией до 8 г/л. По данным И.К.Киселевой (1973) при минерализации грунтовых вод 5-7 г/л урожай хлопка-сырца почти не зависит от глубины их залегания. Значительное снижение урожайности хлопчатника происходит только при повышении минерализации грунтовых вод до 12-15 г/л. По мнению В.А.Ковды (1961), Н.А.Кенесарина (1958), В.Е.Егорова (1939), И.С.Рабочева (1947), И.К.Киселевой (1973), Е.И.Озерского (1970) и ряда других ученых соленакопление в почве сильно зависит от режима орошения. В Голодной степи в основу мелиоративного комплекса принят принцип поддержания уровня грунтовых вод ниже критического, соответствующего сероземно-луговому режиму почвообразования. По данным С.Н.Рыжова (1952), Ю.Х.Хусанбаева (1963) и др. поливной режим необходимо строить так, чтобы в период интенсивного роста хлопчатника влажность почвы поддерживалась на уровне 70-75 % НВ. Среднесуточная величина расхода воды на транспирацию растениями и испарение с почвы для хлопчатника в Средней Азии, по данным СоюзНИХИ, в течение вегетационного периода изменяется по фазам развития следующим образом: до цветения - 30-40 м3/га, в цветение - плодообразование - 85-93 м3/га, в созревание - 45-60 м3/га.
На основании исследований С.Н.Рыжова (1952), В.Е.Еременко (1957) считается, что в течение вегетационного периода на долю транспирации хлопчатником приходится 60-80 %, а на испарение с поверхности почвы -20-40 % общего водопотребления. Однако эти показатели могут изменяться в зависимости от урожая и приемов агротехники. Исследованиями С.Н.Рыжова (1952, 1957), В.Е.Еременко (1957) установлено, что хлопчатник на засоленных почвах при режиме орошения с предполивной влажностью 70 % полевой влагоемкости испытывает недостаток воды. Эти авторы отмечают, что на засоленных почвах с увеличением концентрации почвенного раствора повышается влагоудерживающая способность почвы и тем самым ухудшается снабжение растений водой. Поэтому они считают необходимым на засоленных почвах с высокой минерализацией грунтовых вод влажность почвы перед поливами не опускать ниже 75 % полевой влагоемкости, чтобы не увеличивать концентрацию почвенного раствора. Проводя опыты с поливами хлопчатника на целинных землях Голодной степи, М.Б.Майлибаев (1967) установил, что в первые годы освоения земель в связи с большой рыхлостью и водопроницаемостью почвы число поливов должно быть больше, чем в последующие годы, когда постепенно почва уплотняется и водопроницаемость ее снижается. Для первого года освоения он рекомендует схему полива 2-5-1, для второго года - 2-4-1 и третьего года _ 2-4-0, отмечая, что при этом должны постепенно снижаться и нормы каждого полива. Для слабозасоленных почв Голодной степи Т.Мирхашимов (1974) рекомендует дифференцированные нормы полива хлопчатника по фазам его развития: до цветения 800 м3/га, в период цветения - плодообразования -1000-1100 м3/га. Увеличение поливных норм до 1500 м3/га, на протяжении нескольких лет, по его мнению, безусловно приведет к вторичному засолению почв. И.К.Киселева (1973) считает, что при близком залегании минерализованных грунтовых вод, подпитывающих корнеобитаемый слой почвы, орошение по схеме 0-2-0 или 1-1-0 недостаточное, т.к. оно способствует засолению пахотного слоя почвы. Недостаток водоснабжения растений вызывается не только почвенной, но и воздушной засухой. При сравнительно высокой влажности почв, но при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха дефицит растений может увеличиваться до неблагоприятных размеров, как это подчеркивали А.М.Алексеев (1948), Ф.Д.Сказкин (1961), В.С.Шардаков (1953) и др.
Водно-физические и агрохимические свойства сероземно-луговой почвы
Для определения гранулометрического состава почвы на опытном участке были пробурены скважины глубиной 1 м с послойным взятием образцов почвы (20 см) согласно рис. 2.2. Гранулометрический состав почвы представлен в приложении 1, а средние значения в слое 0-100 см отражены в табл. 2.5. Анализ данных табл. 2.5 позволяет сделать вывод о том, что почвы участка по гранулометрическому составу принадлежат к легким суглинкам (скв. 3, 6-18), в незначительном количестве к супесям (скв. 4, 5) и к тяжелым суглинкам (скв. 1, 2). В некоторых скважинах наблюдается слоистое сложение почвогрунтов (приложение 1). Для определения степени слоистости на участке был заложен почвенный разрез 1. Результаты анализа проб почвы по слоям представлены в табл. 2.6. Значения плотности сложения почвы в зависимости от типа борозд приведены в табл. 2.7. Наибольшие значения плотности сложения почвы наблюдаются в почве борозд, уплотненных задним колесом трактора (в слое 0-70 см - 1,43 г/куб.см, в слое 0-100 см - 1,4 г/куб.см). Борозды, уплотненные передним колесом трактора, имеют плотность сложения почвы 1,42 и 1,39 г/куб.см в слоях 0-70 и 0-100 см. Наименьшая плотность сложения почвы формируется в стыковых бороздах - 1,41 и 1,38 г/см3 в слоях 0-70 см и 0-100 см.
Таким образом, плотность сложения почвы зависит от типа борозд, изменяясь от 1,41 до 1,43 в слое 0-70 см и 1,38 до 1,40 г/см3 в слое 0-100 см. Наименьшая влагоемкость почвы для слоя 0-70 см и 0-100 см одинакова и составляет 19,8 %. Из таблицы 2.8 видно, что почвы относятся к слабозасоленным. По типу засоления почвы классифицируются: по анионам - сульфатного, по катионам - кальциево-магниевого. В таблице 2.9 приводятся данные по содержанию в почве гипса и карбонатов. По этим показателям почвы являются низко карбонатными и низкогипсоносными. В то же время в отдельных слоях почвы содержится значительное количество гипса - в скважине 1 на глубине 140-160 см 12 %. Агрохимические свойства почвы представлены в таблице 2.10. Отмечается низкое содержание гумуса, высокое содержание подвижного калия. По содержанию азота почвы относятся к категории очень низкой обеспеченности, а фосфора - к средней. Легкоподвижный азот нитратов вымывается из корнеобитаемого слоя почвы во время Согласно рекомендациям СоюзНИХИ, для средневолокнистых сортов хлопчатника оптимальный режим орошения обуславливается режимом влажности корнеобитаемого слоя почвы: 70 % наименьшей влагоемкости почвы в фазу бутонизация, в цветение — плодообразование и 60 % наименьшей влагоемкости в фазу созревания - 70-70-60 % НВ. При определении поливных норм расчетный слой почвы назначается в зависимости от глубины распространения корневой системы - 70 см в фазы до цветения и созревания, 100 см - в фазу цветения - плодообразования. Сроки полива определяются по влажности почвы: для первой фазы развития хлопчатника - 70 % НВ в слое почвы 0-50 см, для второй - 70 % НВ в слое 0-70 см и для третьей - 60 % НВ в слое 0-70 см.
Динамика питательных элементов при вегетационных поливах
Проведенный анализ грунтовых вод, пробы которых брались в конце вегетации 1993г. и 1994г. во всех скважинах первого, пятого и девятого вариантов, показывает на наличие в воде нитратного азота (табл. 3.2)і По тем же трем скважинам послойно до УГВ определено содержание солевого состава почвы. Наибольшее количество хлор-иона содержится в слое почвы 50-250 см. По содержанию хлор-иона в 1-метровом слое почвы -в среднем по полю 0,025 %, почвы опытного участка относятся к слабозасоленным. Ежегодно на опытном участке изучалось влияние различной технологии полива на динамику подвижных форм азота, фосфора и калия в течение вегетационного периода. Для этого до и после каждого полива и в конце вегетации послойно брались образцы почвы на глубину до 1 м. В 1993 г. места взятия проб почвы располагались на поле в соответствии со схемой рис. 3.1. Результаты агрохимических анализов почвы приведены в табл. 3.3. Согласно полученным данным накопление азота в конце сезона произошло во 2 (скв. 6), 3 (скв. 10), 4 (скв. 15), 5 (скв. 18), 6 (скв. 22, 23), 7 (скв. 26), 8 (скв. 28, 29), 9 (скв. 33) вариантах. В лучших (как будет установлено далее) вариантах дискретного полива - третьем и пятом -произошло более полное использование хлопчатником внесенного в почву фосфора.
При дискретном поливе поливная норма подается на поле за несколько тактов. Первый такт, при котором поток воды движется по сухой борозде, соответствует технологии полива нормой добегания, когда эпюра увлажнения почвы по длине борозды формируется с максимальной неравномерностью распределения нормы добегания. Второй и последующие такты водоподачи вносят существенные коррективы в распределение поливной нормы по длине борозд - в этом заключается особенность и преимущество дискретного полива перед другими известными технологиями полива по бороздам. Для выявления эффективности дискретного полива проведены исследования по изучению скорости добегания бороздковых струй по сухим в период первого такта, и смоченным — в последующие такты водоподачи, бороздам. Результаты этих исследований приведены в табл. 3.4. При одинаковом расходе воды в борозду при дискретном поливе движение потока воды по влажной почве происходит с большими скоростями, в результате время добегания в последующие такты меньше продолжительности времени первого такта в варианте 2 в 3,6 раза, в варианте 3 - в 3,3 раза, в варианте 5 - в 3,9 раза, в варианте 6 - в 5,1 раза, в варианте 8 - в 6,8 раза. Высокая скорость движения потока воды по смоченной борозде обусловлена снижением водопроницаемости увлажненной предыдущим тактом водоподачи почвы. Для оценки динамики инфильтрации воды при дискретном поливе воспользуемся методикой А.Н.Ляпина (1975). Согласно этой методики по известным значениям времени добегания воды по борозде вычисляется средняя по каждому расчетному отрезку борозды скорость впитывания воды в почву: Результаты расчета параметров инфильтрационного уравнения (6.2) при дискретном поливе по бороздам длиной 100 и расходом воды 0,4 л/с (третий вариант) приведены в табл. 3.5. Аналогичные расчеты проведены для шестого и девятого вариантов. В шестом варианте при а = 0,59 параметр W і для первого такта полива составил 0,025 , для второго - 0,007. В девятом варианте при а = 0,59 параметр W і оказался равным 0,02 и 0,0063 соответственно.
Урожай хлопка-сырца при водосберегающей технологии полива трубопроводом ТКП-90
Результаты учета урожая представлены в табл. 4.14. В связи с тем, что на поле 2 на третьем варианте хлопчатник был пересеян в мае месяце, урожай был получен низкий. Поэтому без его учета на поле 2 урожай хлопка-сырца, подсчитанный как средний из двух вариантов, оказался самым высоким — 3,67 т/га.
Как видно, урожай хлопка-сырца неравномерно распределен по длине гона: наибольшие его значения, как правило, приурочены к середине поля, меньшие - к краям поля, причем самый низкий урожай отмечается в полосе, прилегающей к лотковым каналам, т.е. в местах, где уровень грунтовых вод залегает близко к поверхности земли и влажность корнеобитаемого слоя почвы всегда выше, чем на других отрезках борозд.
Орошение хлопчатника широкозахватным колесным трубопроводом стабильно обеспечивает в течение ряда лет преимущество перед традиционным способом распределения воды между бороздами в урожае хлопка-сырца и затратах оросительной воды. В среднем за 5 лет исследований прибавка урожая хлопка-сырца составила 0,51 т/га или 15 %, экономия оросительной воды 900 м3/га или 28,7 % (табл. 4.15). При поливе ТКП-90 на получение 1 ц хлопка-сырца тратилось в 1984г. 73,4 м3, в 1985г. -68,8 м3, в 1986г. - 54,9 м3, в 1988г. - 57,2 м3, в 1989г." 35,3 м3. При традиционном способе полива эти показатели были значительно выше — 114,8; 115,7 90,2; 84,1 ; 65,6 м3.
Проведенные производственные испытания широкозахватных колесных трубопроводов позволили установить их серьезные недостатки. Они заключаются в следующем. Для поддержания, оптимального режима влажности почвы работа трубопровода на одной позиции продолжается в течение 3-4 часов. При круглосуточной работе - а эксплуатация трубопровода в ночное время затруднена - он должен сменить 5 позиций. За все годы эксплуатации ТКП-90 организовать его круглосуточную работу силами совхоза не удалось, главным образом из-за необходимости в ночное время дважды менять рабочие позиции и осуществлять контроль за поливом. трубопровода. Опыт первого года эксплуатации показал нереальность такой нагрузки и в последующем за одним оператором закрепили одну машину. Однако без поливальщика на поливе хлопчатника обойти не удалось. При его отсутствии, как уже отмечалось, часть борозд остается сухой, в результате теряется часть урожая, снижается качество хлопка-сырца. Участие поливальщика необходимо и для распределения воды из всех 8 шлейфов в борозды, так как расстояние между водовыпусками на них не совпадает с шириной междурядий. Разная водопроницаемость почвы в междурядьях обуславливает различие во времени смыкания встречных струй, что требует дифференцированного распределения воды между бороздами. Отсутствие возможного регулирования бороздных струй и расхода воды в шлейфах не дает возможность увлажнять подачу по длине гона в соответствии с той предполивной влажностью, которая формируется положением уровня грунтовых вод и работой мелиоративной системы. В этой связи возникла необходимость усовершенствовать конструкцию колесного трубопровода, разработать технологию полива хлопчатника, провести их испытания с сопутствующими исследованиями водного и солевого режима почвы.
В результате искривления колесного трубопровода в ходе перекатывания по полю поперек борозд с одной позиции на другую -колесный трубопровод ТКП-90 работает позиционно, несовпадения водовыпускных отверстий с серединой междурядий из-за нестандартной ширины стыковых междурядий возникает потребность, часто во всех восьми створах, где расположены поливные шлейфы, перераспределения струй между бороздами, для.чего необходимо присутствие поливальщика. В связи со сравнительно небольшим временем стояния ТКП-90 на одной позиций - 3-4 часа, контроль за восемью шлейфами серийной машины требует интенсивной работы, так как вытекающие из шлейфа под большим давлением струи воды размывают гребни борозд, вода из двух водовыпусков попадает в одну борозду, а стыковые борозды остаются несмоченными. В результате около 2 % площади неувлажняется, от недополивов происходит подсушка хлопчатника с последующей потерей урожая хлопка-сырца.
В связи с этим представляется целесообразным увеличить время стояния колесного трубопровода на рабочей позиции и уменьшить количество шлейфов с тем, чтобы поливальщик имел возможность отрегулировать водоподачу в борозды. Существенно не снижая производительность ТКП-90, указанные предложения возможно осуществить путем удлинения шлейфов увеличенного диаметра и сокращения их числа. С целью установления эффективной конструкции ТКП-90 в течение трех лет (1987-1989гг.) проводились исследования по изучению технологии полива и ее влияния на режим орошения, мелиоративный режим и урожайность хлопчатника. Схема опыта представлена в табл. 4.16.
