Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1. Краткий анализ почвенно - климатических условий
v ion косеющих зон Таджикистана 11
Географическое положение и климат 11
Геоморфологические, гидрогеологические и рельефные условия 14
Почвенно - мелиоративные условия 16
Водно - земельные ресурсы и их использование 18
Урожайность хлопка - сырца и оценка радиационных ресурсов 20 Глава 2. Теоретические предпосылки совершенствования технологии орошения при интенсивных способах его выращивания 24
2.1. Технология выращивания хлопчатника при поливе по бороздам 24
2.2. Технология внутрипочвенного и капельного орошения
хлопчатника 36
2.3. Принципиальные теоретические подходы к разработке водосбере-
гагощей технологии выращивания хлопчатника 52
2.4. Оценка плодородия почвы и прогнозирование урожайности
хлопчатника 58
Режим орошения хлопчатника при программировании урожая 67
Совершенствование технологии выращивания хлопчатника 72 i.7. Сущность биоэнергетической методики оценки технологии производства хлопка-сырца 78 Глава 3. Условия, место и методика проведения исследовании 85 3.1. Методика исследований при поливе по бороздам 85 Ji.2. Методика исследовании при ВПКО 90 3. 3, Методика исследований при капельном орошении 105 3.4. Методика оценка энергетических затрат технологии производства хлопка-сырца 109 Глава 4. Технология программирования урожая хлопчатника при
голнвс по бороздам 111
4.1. Водопотрсбленне и урожайность хлопчатника 111
4.2. Особенности расчета поливных порм при программировании
урожайности хлопка-сырца при поливе по бороздам 115
Режим питания хлопчатника при программировании урожаев 118
Оптимальные элементы техники полива хлопчатника по бороздам 120
4.5. Основные принципы и обоснование организации
сосредоточенных поливов 129
4.6. Технологические графики возделывания хлопчатника при
сосредоточенных поливах и программировании урожая 134
4.6.1. Технологические графики возделывания хлопчатника при
программировании урожайности 134
4.6.2. Планирование и оценка мероприятий по повышению плодородия
почвы 143
4.7. Программа «Мелиоратор» 143
Глава 5. Технология программируемого выращивания хлопчатника
при внутрипочвенном капельном и капельном способах орошения 154
Условия применения внутрипочвенного капельного и капельного орошения хлопчатника 155
Определение оптимальных элементов техники ВПКО и КО 159
Выбор типа микропористых увлажнителей для системы ВПКО 159
Изучение глубины закладки микропористых увлажнителей 166
Определение расстояния между микропористыми увлажнителями 172
5.2.4. Обоснование оптимальной длины закладки микропористых
увлажнителей 177
5.2.5. Обоснование параметров поливных трубопроводов и схемы их
укладки при капельном орошении 184
5.3. Эксплуатационные особенности работы увлажнительной сети 188
Влияние изменения удельных расходов воды в микропористых увлажнителях и водно - физических свойств почв на срок эксплуатации сети и урожайность хлопка - сырца 188
Влияние раздельного и совместного внесения удобрений вместе с водой на работоспособность увлажнительной сети и урожай хлопка — сырца 192
5.4. Схема размещения и густота стояния хлопчатника при ВПКО и
КО 194
5.5. Режим орошения программируемого урожая хлопчатника при
ВПКО 197
5.5.1. Прсдполнвиая влажность почвы, поливные и оросительные нор
мы, водопотребление хлопчатника 197
5.5.2. Диагностика и корректировка поливов программированного
урожая хлопчатника при ВПКО 202
Особенности режима орошения хлопчатника при КО 209
Особенности режима питания хлопчатника при программировании урожая при ВПКО и КО 216
Технологический график выращивания хлопчатника при ВПКО и
КО 221
Глава б. Техмико-экономнческая и энергетическая оценка технологий
выращивания хлопчатника при различных способах орошения, рай
онирования техники, технологии полипа и способов орошения хлоп
чатника 229
6.1. Энергетическая оценка программируемого урожая хлопчатника
при различных способов орошения 229
Технике - экономическое и энергетическое обоснование схем стационарной части оросительной системы ВПКО и КО 229
Затраты совокупной энергии на выращивание хлопчатника при различных способах орошения, источниках подачи воды и уборки урожая 238
6.2. Оценка продуктивности водно-земельных ресурсов при различных
технологиях орошения 244
Технико-экономическая оценка технологии выращивания хлопчатника на основе организации сосредоточенных поливов и программировании урожая при поливе по бороздам 244
Эффективность механизации полива по бороздам при программировании урожая 250
Технике — экономические показатели ВПКО и КО хлопчатника 253
6.3. Механизация и автоматизация орошения хлопчатника при про
граммировании урожая 261
6.3.1. Механизация и автоматизация орошения хлопчатника по бороз
дам и основные перспективные конструкции фермерских ороситель
ных систем в Таджикистане 261
6.3.2 Автоматизация полива хлопчатника при внутрипочвенном
капельном и капельном орошении 263
6.4. Районирование способов и технологии орошения хлопчатника в
Таджикистане 265
Выводы 276
Литература 282
Введение к работе
Хлопководство в Таджикистане является ведущей отраслью земледелия. Для увеличения валовых сборов хлопка-сырца были освоены новые земли, построены оросительные системы, получили развитие химизация и механизация этой отрасли, но не было существенных изменений в технологии выращивания хлопчатника.
Урожайность этой культуры за период 1976 - 1990 гг. колебалась в пределах 2,77-3,28 т/га хлопка-сырца, а за последние 13 лет уровень урожайности не превышает 2 т/га. За эти годы четко прослеживается тенденция снижения урожайности ежегодно на 71 кг хлопка-сырца с каждого гектара. Также повсеместное применение несбалансированных норм минеральных удобрений, поливной воды и других ресурсов с ориентацией на получение максимальных урожаев без более тщательного учета особенностей каждого поля, природных факторов и сохранения окружающей среды, привели к ухудшению мелиоративного состояния земель, эрозии почв, загрязнению подземных вод химикатами, нарушению экологического равновесия орошаемых полей и снижению уровня их плодородия.
Поэтому на современном этапе становится актуальной разработка технологии программирования урожая хлопчатника при различных способах орошения, предусматривающего сочетание и управление основными факторами урожайности с учетом изменчивости природно-климатических условий хлопкосеющей зоны Таджикистана и достижении уровней урожайности, превышающие существующие до 2-4 раз.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является совершенствование теоретических принципов и разработка технологии орошения при интенсивных способах возделывания хлопчатника для условий Таджикистана, обеспечивающей значительное повышение эффективности использования водных, земельных, энергетических и материальных ресурсов при сохранении и улучшении экологического состояния орошаемых земель.
Для достижения этой цели требовалось решение следующих задач: 1. Провести оценку климатических, почвенно-мелиоративных, рельефных условий и качества воды для орошения, определяющих уровни урожая хлопчатника от
^ «действительно возможного» до «максимально возможного» и выявить направления совершенствования технологии его выращивания в условиях Таджикистана.
2. Усовершенствовать основные теоретические подходы к разработке техноло
гии программирования урожая хлопчатника на основе сосредоточенных поливов
для получения 3-5 т/га тонковолокнистого и средне волокнистого хлопка-сырца
при поливе по бороздам и при внутрипочвенном капельном (ВПКО) и капельном
орошении (КО) для получения 4-8 т/га средневолокнистого хлопка-сырца; разрабо-
Ф тать математические модели увлажнения почвы, получить зависимости для расчета поливной нормы, декадных значений дефицитов водопотребления, алгоритм планирования, корректировки поливов и режима питания хлопчатника.
3. Усовершенствовать экологически безопасные технологии полива хлопчатни
ка, основные требования и принципы организации сосредоточенных поливов для
различных уклонов местности и почв,
4. Определить для ВПКО и КО хлопчатника основные параметры поливной се-
-, ти, оптимальные схемы оросительной системы,
Уточнить схемы размещения и густот стояния хлопчатника в зависимости от уровня программируемой урожайности при ВПКО и КО.
Провести опытно-производственную проверку и внедрение разработанных технологий получения программируемого урожая хлопчатника при различных способах орошения и применения усовершенствованной техники полива,
Определить экономическую эффективность технологии и провести оценку энергетических затрат на выращивание программируемого урожая хлопчатника при различных способах орошения.
Уточнить районирование техники полива при программировании урожая хлопчатника по бороздам и при ВПКО и КО для условий Таджикистана.
Научная новизна. На основе теоретических обобщений, опыта программирования урожая хлопчатника при различных способах орошения, проведенных автором, впервые предложены основные теоретические подходы к разработке технологии программирования урожая хлопчатника для получения 3-5 т/га тонковолокнистого м и средневолокнистого хлопка-сырца при поливе по бороздам, а также при ВПКО и
КО для получения 4-8 т/га средневолокнистого хлопка-сырца, для которых составлены математические модели и алгоритмы расчетов увлажнения почвы при поливе по бороздам, ВПКО и КО; получены зависимости для расчета поливной нормы, декадных значений дефицитов водопотребления; для программируемых уровней урожайностей предложены зависимости для расчета доз и сроков внесения удобрений, установлены коэффициенты использования удобрений при ВПКО и КО; получены эмпирические зависимости для назначения элементов техники полива по бороздам; уточнены основные требования и принципы организации сосредоточенных поливов, определены размеры площадей и величина постоянного тока воды для обеспечения сосредоточенного полива хлопководческой фермы или группы водопользователей в зависимости от степени водопроницаемости почв; для ВПКО и КО хлопчатника определены основные параметры оросительной сети, разработаны технологии закладки микропористых увлажнителей; получены эмпирические формулы для определения густоты стояния хлопчатника от уровня программируемого урожая; проведена оценка энергозатрат на выращивание хлопчатника для уровней урожайностей от 3 до 8 т/га при различных способах орошения и подачи воды для орошения из скважины и самотечного источника.
Изучение почвенных, рельефных и природных условий позволило уточнить районирование техники полива хлопчатника по бороздам, а также районировать ВПКО и КО по Республике Таджикистан при технологии получения программированного урожая средневолокнистого хлопчатника.
Практическая ценность работы заключается в разработке новых моделей и алгоритмов для разработки технологии программирования урожая хлопчатника с использованием компьютерных технологий при различных способах орошения для планирования сельскохозяйственных работ в фермерских хозяйствах, а также при планировании водопользования и проектировании оросительных систем. Разработки по оптимальным параметрам и схемам ВПКО и КО позволяют проектировать экологически безопасные оросительные системы многоцелевого функционирования, работающие в автоматизированном режиме.
Применение технологии программирования урожая хлопчатника на основе организации сосредоточенных поливов позволяет повысить производительность труда на 27 - 30%, сократить оросительную норму брутто на 15 - 20 %. В условиях ВПКО и КО урожайность повышается в 1,5 — 2,5 раза, а затраты оросительной нормы для производства урожая в 2,0 - 2,6 раза меньше, чем при поливе по бороздам. В вегетационный период при ВПКО и КО количество операций по уходу за хлопчатником сокращаются в 3,3 раза. Использование перспективных конструкций оросительных систем для фермерских хозяйств позволяют повысить КПД сети до 0,90-0,95, КПД техники полива до 0,8-0,9, а КЗИ до 0,92-0,97. Разработки по совершенствованию технологии орошения сельскохозяйственных культур в Таджикистане на основе организации сосредоточенных поливов и программирования урожая от имени ВНИИ-ГиМ экспонировались на ВДНХ СССР в 1985 и 1989 гг.
Положения, выносимые на защиту:
Модель технологии программирования урожая хлопчатника при различных способах орошения.
Методика расчета основных элементов технологии программирования урожая хлопчатника при различных способах орошения, научно обоснованные модели увлажнения почвы, режимы орошения и питания хлопчатника.
Методика расчета увлажнительной сети ВПКО и КО хлопчатника, технические требования на изготовление микропористых увлажнителей.
Энергетическая оценка затрат ресурсов на выращивание и экономическая эффективность программируемого урожая хлопчатника при различных способах орошения.
Районирование техники полива при программировании урожая хлопчатника по бороздам и при ВПКО и КО для условий Таджикистана.
Реализация результатов исследований. На базе теоретических и экспериментальных разработок изданы «Рекомендации по совершенствованию технологии орошения сельскохозяйственных культур в Таджикистане на основе организации сосредоточенных поливов и программирования урожая», а также «Рекомендации по автоматизированной системе оперативного управления технологией возделывания
хлопчатника», составлен пакет прикладных программ «Мелиоратор», которые внедрены на площади 40 тыс. га в хлопкосеющих районах. Это обеспечило получение программированной урожайности хлопка-сырца на уровне 3,0 - 3,9 т/га, при этом экономия воды в среднем составила 1600 м3/га или в пересчете на всю внедряемую площадь (40 тыс. га) - 64 млн. м3.
Результаты исследований по совершенствованию техники полива вошли в «Рекомендации по применению дифференцированной технологии орошения хлопчатника по длинным сквозным бороздам с использованием поливных трубопроводов», которая внедрена на общей площади 6000 га в Яванском районе. Суммарная дополнительная чистая прибыль от внедрения этой технологии составил более 1,3 млн. долларов США.
ВПКО хлопчатника при помощи микропористых увлажнителей обеспечивает годовую дополнительную чистую прибыль от 360,9 до 800,3 долл./га. На основе разработанных нами технических требований Союзводполимер изготовил опытную партию гибких открыто-пористых увлажнителей малого диаметра. Основные положения по оптимальным параметрам сети и особенности ее строительства, эксплуатации, технологии выращивания хлопчатника при ВПКО изложены в «Рекомендациях по внутрипочвенному капельному орошению хлопчатника» (1982) и в «Руководстве по проектированию строительства и эксплуатации систем внутрипочвенно-го орошения» (ВТР-П-33-81,1981).
Результаты исследований по ВПКО и КО хлопчатника использованы при проектировании схемы реконструкции Гиссарского научно-исследовательского полигона НПО ТаджикНИИГиМ на площади 22 га.
Нами разработан раздел схемы развития и размещения мелиорации в Таджикистане до 2005 года, куда вошли основные итоги исследования по совершенствованию технологии орошения, программированию урожая хлопчатника, развитию конструкции внутрихозяйственных оросительных систем, а также районированию техники и технологии орошения сельскохозяйственных культур в Таджикистане.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены: на 6-ом международном семинаре МКИД «Проблемы Аральского моря» (Любляна, 1996), на международной конференции «Водные ресурсы Центральной Азии и их рациональное использование» (Душанбе, 2001), Центральноази-атских научно-практических конференциях (Ташкент, 1984; Бишкек, 2001; Алматы, 2003), на республиканских конференциях в Душанбе (1976, 1977, 1980, 1983, 1985, 2001, 2002), на заседаниях научно-технического совета Министерства мелиорации и водного хозяйства Республики Таджикистан, на ученых советах Таджикского филиала ВНИИГиМ и НПО ТаджикНИИГиМ, Кроме того, полевые опыты ежегодно апробировались специальной комиссией НПО Земледелия и НПО ТаджикНИИГиМ,
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 54 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 323 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 459 источников, из них 48 иностранных авторов. Работа содержит 91 таблиц и 62 рисунка.
