Автореферат (Режим орошения кукурузы сточными водами при возделывании на зеленую массу в условиях Северного Йемена)

На правах рукописи

РАДЖЕХ АМИН ЯХЬЯ МОХАММЕД

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ КУКУРУЗЫ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ПРИ

ВОЗДЕЛЫВАНИИ НА ЗЕЛЕНУЮ МАССУ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО

ЙЕМЕНА

Специальность 06.01.02-‹‹Мелиорация, рекультивация

и охрана земель››

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва – 2010

Работа выполнена на кафедре почвоведения и земледелия Российского университета дружбы народов

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Шуравилин Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Захарова Ольга Алексеевна

кандидат сельскохозяйственных

наук, старший научный сотрудник

Жезмер Валентин Борисович

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

Защита состоится « 20 » мая в 12⁰⁰ 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 19 апреля 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук С.Д. Исаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В засушливых условиях северного Йемена при существующем дефиците водных ресурсов, отсутствии крупных водоисточников и недостатке природных вод для орошения большой интерес представляют городские сточные воды. Опыт многих стран мира показывает, что экономически целесообразно и экологически оправдано использование городских сточных вод после их очистки на орошение сельскохозяйственных культур. При этом помимо экономии природных вод происходит почвенная доочистка сточных вод, прекращается сброс в поверхностные водоисточники и загрязнение подземных вод, обеспечивается утилизация питательных веществ, содержащихся в сточных водах, уменьшается антропогенная нагрузка на природную среду.

В северном Йемене при возделывании кукурузы на зеленую массу режимы орошения устанавливаются визуально, без учета сортовых особенностей и дифференциации числа поливов по фазам развития, что приводит к нерациональному использованию воды и сдерживает рост урожая.

Применение сточных вод для орошения кукурузы позволит значительно уменьшить себестоимость получаемой продукции с одновременным увеличением урожайности без заметного снижения качества продукции.

Однако исследования по режиму орошения кукурузы сточными водами при возделывании на зеленую массу в условиях северного Йемена практически не проводились. В связи с этим разработка рациональных режимов орошения кукурузы, возделываемой на зеленую массу, сточными водами на горных красно-бурых почвах северного Йемена, обеспечивающих получение высоких качественных урожаев и повышение почвенного плодородия, является актуальной задачей.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является выявление особенностей водопотребления и разработка оптимального режима орошения кукурузы на зеленую массу при поливах сточными водами, обеспечивающих получение экономически выгодных урожаев высокого качества при эффективном использовании оросительной воды на горных красно-бурых почвах северного Йемена.

В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:

-дана эколого-ирригационная и санитарно-бактериологическая оценка применяемых для орошения сточных вод после их очистки на городских сооружениях;

- изучены различные режимы орошения городскими сточными водами при возделывания кукурузы на зеленую массу и обоснован оптимальный режим орошения;

- установлены закономерности водопотребления кукурузы при возделывании на зеленую массу и формирование водного режима почвы в условиях дифференцированного водообеспечения условно очищенными городскими сточными водами;

- выявлено влияние поливов сточными водами различного химического состава на питательный режим почвы и её загрязнение;

- установлено влияние режимов орошения на рост, развитие, урожайность и качество зеленой массы кукурузы;

- определена энергетическая, эколого-экономическая и экономическая эффективность орошения кукурузы сточными водами при возделывании на зеленую массу.

Научная новизна работы. Выявлены закономерности влияния городских сточных вод г.Хаджа на водный режим горной красно- бурой почвы, питательный режим, загрязнение почв тяжелыми металлами, на рост, развитие, урожайность и качество зеленой массы кукурузы . В первые для условий горных красно-бурых почв северного Йемена разработан рациональный режим орошения кукурузы, возделываемой на зеленую массу, сточными, смешанными и грунтовыми водами при поливах по бороздам.

Установлены нижний предел оптимальной предполивной влажности почвы, оросительная норма, число вегетационных поливов, размеры поливных норм и распределение поливов по фазам вегетации кукурузы на зеленую массу.

Выявлены закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы по фазам развития растений в условиях дифференцированного водообеспечения сточными водами. Определены численные значения биологических коэффициентов испарения для расчёта оросительной нормы. Установлены закономерности роста и развития растений, динамика накопления зеленой массы в зависимости от водного режима и питательной ценности сточных вод. Определена урожайность и качество кукурузы, а также коэффициента водопотребления при разных водных режимах почвы и поливах сточными, смешанными и грунтовыми водами.

Объекты и методы исследований. Объектом исследования являются сточные воды г. Хаджа (северный Йемен), прошедшие городские очистные сооружения; горные красно-бурые почвы и посевы кукурузы.

Полевой опыт закладывался в соответствии с требованиями методики полевого опыта по Б.А.Доспехову (1985), методических указаний ВНИИ кормов им В.В.Вильямса (1987), методики полевого опыта в условиях орошения (1983), методических рекомендаций по определению энергетической эффективности орошения (1989). Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов с применением современных компьютерных программ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Формирование, очистка и химический состав стоков их агроирригационная и санитарно-гигиеническая оценка.

2. Режим орошения городскими сточными водами, обеспечивающий формирование урожайности зелёной массы кукурузы в среднем 52 т/га.

3. Особенности и закономерности формирования водопотребления кукурузы ,возделываемой на зелёную массу, по фазам развития в зависимости от водного режима почвы и состава сточных вод.

4. Закономерности влияния водного режима и оросительной воды (сточной, смешанной и грунтовой) на питательный режим и химическое загрязнение горной красно- бурой почвы.

5. Закономерности влияния влагообеспеченности посевов при поливах сточными, смешанными и грунтовыми водами на рост, развитие, урожайность и качество зелёной массы кукурузы.

Практическая значимость работы. На основе результатов исследований разработан рациональный режим орошения кукурузы условно очищенными городскими сточными водами, позволяющий улучшить питательный режим почвы и получать высокие урожаи зеленой массы (на уровне 45,75-55,75т/га) с хорошим качеством продукции при снижении потребления природной воды; установлены нормы, сроки, число поливов и оросительная норма при орошении кукурузы на зеленую массу сточными водами. Оптимизация водного режима почвы для получения высоких и качественных урожаев зеленой массы кукурузы обеспечивается дифференциацией предполивного порога влажности почвы по межфазным периодам, глубины увлажнения и нормированием водопотребления. Рекомендуемый режим орошения кукурузы на зеленую массу сточной водой позволяет получать дополнительный урожай и дополнительную прибыль по сравнению с поливом грунтовой водой.

Результаты исследований могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями северного Йемена при планировании режимов орошения сточными водами, а также проектными, производственными организациями при проектировании и эксплуатации гидромелиоративных систем на земледельческих полях орошения с использованием сточных вод.

Личный вклад автора заключается в постановке и проведении полевых опытов, математической обработке и обобщении результатов теоретических и экспериментальных исследований. Автором разработаны оптимальные параметры режима орошения кукурузы на зеленую массу сточными водами на горных красно-бурых почвах и даны рекомендации производству. Выполнена оценка экономической эффективности водосберегающей технологии возделывания кукурузы на зеленую массу при оптимальном режиме орошения и регулировании питательного режима почв путем внесения сточных вод.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследовании и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ (Москва, РУДН) в 2008, 2009 и 2010 гг. и ежегодно на заседании кафедры почвоведения и земледелия РУДН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы, и изложена на 203 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками, содержит 46 таблиц и 17 приложений. Список использованной литературы включает 187 источников на русском и других языках.

Содержание работы

В первой главе выполнен анализ современного состояния использования городских сточных вод на орошение сельскохозяйственных культур. На основании анализа работ А.Н. Костякова, С.Я. Бездниной, Д.П.Гостищева, Г.Е. Мерзлой, В.И. Марымова, В.С. Меркурьева, Р.П. Воробьевой, Л.И. Сергиенко, Л.П.Овцова, А.В. Шуравилина, В.Т. Додолиной, В.И.Новикова, Л.Е. Кутепова, В.И. Канардова, Б.С. Семенова и др. показано, что получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур с хорошими качественными показателями на орошаемых землях с использованием сточных вод возможно при соблюдении нормативных агроирригационных и санитарно- гигиенически требований к качеству сточных вод и агротехнике возделывания растений. Рассмотрены принципы экологической обоснованности применения сточных вод и современные технологии орошения сельскохозяйственных культур сточными водами.

Опыт использования сточных вод на земледельческих полях орошения свидетельствует об их положительном влиянии на водный режим, свойства, плодородие почв и продуктивность растений. Важным направлением повышения эффективности использования сточных вод в аридных условиях является совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур при регулируемом водном режиме почвы с учетом применения современной техники и технологии орошения. При этом режим орошения и технология полива сельскохозяйственных культур сточными водами должны быт такими, чтобы не происходило загрязнения почв, грунтовых и поверхность вод, а также сельскохозяйственной продукции.

Во второй главе дается краткая характеристика природных условий Йемена и участка проведения исследований, приведена схема опыта и методика постановки эксперимента, описана агротехника возделывания кукурузы на зеленую массу при орошении сточными водами.

Исследования проводились в крестьянском (фермерском) хозяйстве ‹‹Мукбил››, расположенном в районе г. Хаджа в северной части республики Йемен. Опытный участок по рельефным, почвенным, гидрогеологическим и другим природным условиям является характерным для северо-западной провинции Йемена.

В годы исследований (2007-2009гг.) средняя температура воздуха за вегетационный период (июнь-сентябрь) изменялась в пределах 21,3-22,2 ^°С при среднемноголетней величине 22,1^°С. Годовые осадки были 76-78,4 мм при норме 76,1 мм. Дефицит естественного увлажнения составлял 848-885,6 мм, что указывает на необходимость орошения.

Почва участка – горная красно-бурая легкосуглинистая с глубиной переходит в среднесуглинистую. В верхнем слое почвы (0-30 см) содержание гумуса по разрезам составляет 0,69-0,81%, pH=7,0-7,4, азота общего - 0,013-0,017%, подвижного фосфора - 1,12-1,80 мг/100г, обменного калия - 12,2-16,8 мг/100г. Сумма поглощенных оснований варьирует в пределах 15,38-16,92 мг-экв/100г, из них 70% занимает катион кальция и 21-22% - катион магния.

Водно-физические свойства верхнего слоя почвы: плотность сложения -1,26-1,29 г/см³, общая пористость - 49,6-51,5%, сумма агрономически ценных арегатов -69,1-70,2% и водопрочных (более 0,25мм) - 19,2-23,4%, наименьшая влагоемкость - 25,4-25,8%, максимальная гигроскопичность - 5,3-5,8%.

В опыте возделывалась кукуруза на зеленую массу среднеспелого сорта ‹‹Техама ››, которую убирали в фазе «молочно-восковой спелости».

Полевой опыт был заложен двухфакторный: фактор А- водный режим (режим предполивной влажности почвы), фактор В - источник оросительной воды. Для поливов городские сточные воды принимались после их очистки (условно очищенные), смешанные воды использовались в результате разбавления сточных вод грунтовыми в соотношении 1:1, грунтовые воды откачивались из вертикальной скважины.

На всех вариантах опыта рельеф, почвенные, гидрогеологические условия были идентичны. Требования репрезентативности, однородности почвенного покрова и истории опытного участка были соблюдены.