Автореферат (Обоснование режимов капельного орошения земляники на дерново-подзолистых почвах)

На правах рукописи

Ашраф Елсайед Махмуд Елсайед

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ЗЕМЛЯНИКИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

Специальность 06.01.02. ‹‹Мелиорация, рекультивация

и охрана земель››

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва – 2011

Работа выполнена на кафедре почвоведения и земледелия Российского университета дружбы народов

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Шуравилин Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Храбров Михаил Юрьевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Шумакова Ксения Борисовна

Ведущая организация: ФГНУ ВНИИ систем орошения и сельскохозяйственного водоснабжения « Радуга ».

Защита состоится « 18 » февраля 2011г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, г. Москва, ул. Б. Академическая, д. 44, к. 504.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

Автореферат разослан января 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук С.Д. Исаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При постоянно возрастающем дефиците водных, энергетических и других видов минеральных ресурсов во многих странах мира при орошении сельскохозяйственных культур используются менее энергозатратные и экологически безопасные способы и технологии орошения, позволяющие существенно повысить продуктивность орошаемых земель и эффективность использования поливной воды. Ведущие страны мира отдают все большее предпочтение способам, которые позволяют регулировать при орошении водный и питательный режимы почвы в соответствии с потребностями растений. Одним из таких способов является капельное орошение. Оно позволяет подавать воду в необходимых количествах с одновременным внесением питательных веществ и средств защиты растений. Это представляется важным при возделывании земляники, продуктивность которой снижается как от недостатка, так и от избытка влаги вследствие поражения серой гнилью и другими болезнями. Особенно перспективно использование капельного способа орошения применительно к ягодным культурам в умеренной зоне с дефицитом увлажнения в засушливые периоды. Однако влияние капельного орошения на продуктивность земляники садовой в зависимости от режимов орошения недостаточно изучено. Не установлены для земляники закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы в различные по увлажнениям годы, не разработаны оптимальные параметры капельного орошения. Поэтому дальнейшее совершенствование и разработка оптимальных режимов и параметров капельного орошения, направленных на получение максимальных урожаев ягодных культур, является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка ресурсосберегающего режима капельного орошения земляники на дерново-подзолистых почвах Центрально-Нечерноземной зоны Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Изучить распределение влаги в почве и формирование контуров увлажнения в зависимости от продолжительности полива, расхода капельницы, предполивной влажности почвы и параметров поливной сети в натурных условиях и на основе моделирования процессов влагопереноса.

2. Установить особенности и закономерности водопотребления земляники в зависимости от параметров системы капельного орошения.

3. Изучить влияние параметров системы капельного орошения на основные показатели роста, развития и продуктивности земляники.

4.Разработать элементы режима капельного орошения земляники, обеспечивающие поддержание благоприятного водного и питательного режима корнеобитаемого слоя почвы.

5. Дать оценку экономической эффективности возделывания земляники при различных параметрах системы капельного орошения.

Объекты и методика исследований. Объектами исследований являлись капельная система совхоза им Ленина Московской области, режимы капельного орошения земляники сорта Ред Гонтлет. Полевые и лабораторные исследования проводились с применением современных апробированных и стандартизированных методик. При обработке экспериментальных данных использовались методы математической статистики.

По результатам диссертационной работы опубликовано 9 статей, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Научная новизна работы. На основании выполненных исследований впервые в России для зоны достаточного увлажнения обоснована и подтверждена необходимость капельного орошения для эффективного возделывания земляники. Обоснован режим капельного орошения и закономерности водного баланса земляники с учетом локального характера её увлажнения. Рассмотрен процесс передвижения влаги на дерново-подзолистых почвах и определены параметры системы капельного орошения с применением математических методов.

Экспериментально установлены закономерности распространения влаги в почве при капельном орошении и определены параметры системы капельного орошения, обеспечивающие равномерность увлажнения почвы и распределения питательных веществ, внесенных с поливной водой. Выявлены контуры увлажнения почвенного слоя при различных параметрах капельной системы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Режим капельного орошения земляники на дерново-подзолистых почвах Центрально-Нечерноземной зоны Российской Федерации.

2. Закономерности водопотребления земляники и формирования водного режима дерново-подзолистых почвах при капельном орошении.

3. Особенности процесса передвижения влаги в почве при различных режимах капельного орошения.

4. Закономерности роста, развития, формирования урожайности земляники и её качества в зависимости от режима капельного орошения при разных погодных условиях вегетационного периода.

Практическая значимость работы. На основании выполненных исследований разработан режим капельного орошения, обеспечивающий равномерность увлажнения и распределения питательных веществ, вносимых с поливной водой, и получение высокой урожайности земляники. При этом рекомендуется размещать поливные трубопроводы на поверхности почвы или на глубине 5 см, а расстояние между капельницами принимать 33 см. Предложенный режим капельного орошения обеспечивает экономию водных ресурсов на 30-40% и повышение урожайности земляники на 70-80% по сравнению с дождеванием.

Результаты исследований и рекомендации по совершенствованию режима капельного орошения могут использоваться при проектировании, строительстве и реконструкции оросительных систем нового поколения в соответствии с требованиями экологической безопасности при высокой эффективности использования водных, трудовых и энергетических ресурсов. Уменьшение объемов поливной воды при применении разработанного режима орошения предотвращает фильтрацию воды, снижает испарение влаги с поверхности почвы, исключает подъем грунтовых вод и улучшает аэрацию почвы.

Личный вклад автора заключается в постановке и проведении теоретических и экспериментальных исследований, математической обработке опытных данных, в обобщении и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных научно-практических конференциях преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ в 2009 и 2010 г.г. (Москва, РУДН), на международной научной практической конференции (Рос. Гос. аграрный Ун-т, 2009). Основные положения диссертации в 2008, 2009, 2010 гг. рассматривались на заседаниях кафедры почвоведения и земледелия Российского университета дружбы народов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 160 стр. компьютерного текста и состоит из введения, 6 глав основного текста, выводов и рекомендаций производству, включает 46 таблиц, 24 рисунка и 12 приложений. Список использованной литературы содержит 197 наименований.

Содержание работы

В первой главе приведен анализ современного состояния капельного орошения плодово–ягодных и овощных культур в России и других странах мира, и рассмотрены вопросы повышения урожайности с учетом особенностей локального увлажнения и питания растений. Показан вклад в развитие капельного орошения ведущих ученых: Б.Б.Шумакова, И.П.Кружилина, М.С.Григорова, В.В.Бородычева, А.И.Голованова, М.Ю.Храброва, Г.В.Ольгаренко, Г.Ю. Шейнкина, C.R.Camp, G.A.Clark, S.Davis, A.M.El-Gindy, E.A.Hiler, J.DeMalach, E.C.Stegman, M.Soderlud, E.Suarez-Rey, C.Y.Choi, P.M.Waller, D.M.Kopec, T.A.Howell, A.D.Schneider, S.R.Evett и др. В комплексе мероприятий по повышению эффективности производства сельскохозяйственной продукции, в том числе земляники садовой, важным направлением является обоснование режимов капельного орошения и параметров систем, применительно к природно–климатическим условиям Московской области. Этой проблеме и посвящены настоящие исследования.

Во второй главе дана характеристика природных условий, приведена схема опыта и методика исследований, агротехника возделывания земляники садовой при капельном орошении. Исследования проведены в 2008-2010 г.г. в совхозе им Ленина Московской области. Опытные участки 1 (полив дождеванием) и 2 (капельное орошение) по рельефным, почвенным, климатическим, гидрогеологическим и другим природным условиям являются типичными для зоны среднерусской возвышенности. Периоды вегетации (май-август) 2008-2009 гг. были теплыми и влажными, температура воздуха превышала среднемноголетнюю величину на 1,1-2,0^оС, а осадков выпало на 86-101 мм выше нормы (на 32,5-35%). Вегетационный период 2010 г был аномально засушливым. Температура воздуха превышала среднемноголетнюю величину на 6^оС, а осадков выпало на 117 мм (или на 44,2%) меньше нормы. В период с 15 июня и по 25 августа осадки практически не выпадали, а температура воздуха превышала среднемноголетнюю величину на 8-12^оС.

Почва опытных участков дерново-подзолистая средне- и тяжелосуглинистая, типичная для района исследований. В пахотном горизонте плотность сложения составляла 1,28 г/см³, а наименьшая влагоемкость (НВ) - 26,2-26,4%. С глубиной в почвенных горизонтах плотность сложения возрастала, а НВ снижалась. На глубине отмечается увеличение плотности сложения до 1,4-1,43 г/см³ и снижение влагоемкости до 23,3-23,8%. Пористость пахотного горизонта почвы находилась в оптимальных пределах (50,0-50,4 %), с глубиной она снижалась до 45,8-41,4%. Почва слабоводопроницаемая, впитывание за 1-й час составляло 0,05 м/сут, а скорость фильтрации - 0,52 м /сут.

Почва слабогумусированная, в пахотном горизонте содержится до 2,05-2,20% гумуса. Пахотный горизонт обеспечен гумусом, а подпахотный – умеренно обеспечен. Почва обеспечена подвижным фосфором, слабо обеспечена легкогидролизуемым азотом и средне обеспечена обменным калием. Реакция почвенного раствора - слабокислая (рН _сол. – 5,8-5,9) и по мере углубления кислотность увеличивается до 5,2-5,3 в иллювиальном горизонте. На начало исследований легкогидролизуемого азота содержалось – 5,9-6,1 мг/100 г почвы, подвижного Р₂О₅ – 9,5-9,6 мг на 100 г почвы, обменного К₂О – 16,3-16,5 мг на 100 г почвы; гидролитическая кислотность – 2,6 -2,8 мг.экв на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований – 7,6-7,8 мг.экв/100 г почвы и степень насыщенности почв основаниями – 73-75%.

В совхозе им. Ленина капельная оросительная система при возделывании земляники была впервые использована в 2008 г. После посадки земляники в мае установлена система поливных трубопроводов. Расстояния между рядами растений земляники принимались 100 см, а между растениями в рядах – 25 см. Возделывался высокоурожайный сорт Ред Гонтлет по зональной технологии. В период вегетации поливы проводились через капельницы на поливных трубопроводах с одновременным внесением удобрений. На участке полива дождеванием минеральные удобрения вносились в разброс перед посадкой и в период роста и развития растений.

Исследования проводились по двухфакторной схеме: фактор А – схема расположения поливных трубопроводов, фактор В – расстояние между капельницами (таблица 1). В опыте изучались три схемы укладки поливных трубопроводов (на поверхности, на глубинах 5 и 15 см) и расстоянии между капельницами - 33 и 66см с систематическим расположением вариантов. Контролем являлся полив дождеванием с использованием шланговой машины со среднеструйными насадками.