Диссертация (Обоснование режима капельного орошения саженцев груши в условиях Московской области), страница 12

Стадия впитывания характеризуется проникновением воды в незаполненные или частично заполненные поры, врезультате чего вода распределяется в толще почвогрунта. Фильтрация наступаетпри полном насыщении почвенных пор водой, в условиях сплошного потока жидкости, скорость которого описывается законом Дарси [6, 19, 43, 44, 67, 120, 122].Наступление стадии фильтрации фиксируют в момент, когда скорость впитывания приобретает постоянное значение. Коэффициент фильтрации, характеризующий водопроницаемость почвы, имеет стабильное значение, поэтому его используют для гидрологических расчетов.В соответствии с проведенными исследованиями, отраженными нарис. 2.3.3.2, в первые 5 минут наблюдались максимальные значения скорости впитывания, варьирующихся от 0,76 до 0,93 см/мин и снижающиеся с течением времени.

Наблюдающиеся моменты увеличения и уменьшения скорости впитывания62объясняются почвенной неоднородностью, чередованием слоев различного гранулометрического состава с включением небольших песчаных линз. При этомсреднее значение коэффициента впитывания за первый час составило 0,6 см/мин.Установившееся движение водного потока с относительно постоянной скоростьюфильтрации – от 0,22 до 0,28 см/мин, сформировалось через 3 часа после началапроведения эксперимента.В соответствии с классификацией С.В. Астаповой [120] почва опытногоучастка по среднему значению скорости впитывания относится к I группе (значительно водопроницаемые – ≥ 15 см/ч).

По предложенной Н.А. Качинским градации почв по водопроницаемости [43, 67], измеряемой при водном напоре 5 см итемпературе воды 100 С, почва опытного участка может быть отнесена к группе снаилучшей водопроницаемостью (в интервале от 500 мм до 100 мм). Для первойповторности водопроницаемость составляла 342 мм, второй – 392 мм, третьей –344 мм, четвертой – 379 мм.Высокие значения водопроницаемости почвы опытного участка позволилииспользовать капельную линию с большим расходом капельниц (с уточненнымрасходом 3,8 л/час).

При этом на почвах тяжелого гранулометрического состава снизкой водопроницаемостью необходимо использовать капельницы с меньшимрасходом для уменьшения непроизводительных потерь воды.2.3.4 Гидрогеологические условия опытного участка.Согласно данным гидрогеологических исследований, произведенных в 2001году при реконструкции осушительной системы [160], с поверхности до глубины0,6–1,0 м вскрыты верхнечетвертичные покровные отложения (prIII), представленные средним суглинком серо-коричневого цвета, пылеватым, полутвердым.

Нижепо разрезу залегают средне-, верхнечетвертичные аллювиально-озерные образования (a,lgII-III). Они представлены маломощными (0,4–0,5 м) суглинками темносерого цвета, опесчаненными, средними, полутвердыми, с гравием и галькой 5–10% и песками от сине-серых до ярко-желтых, мелкими, плотными, влажными,либо водонасыщенными, мощностью от 2,0 до 2,9 м.63Завершают вскрытый разрез среднечетвертичные моренные отложения(qII),представленные коричневыми, коричневато-бурыми средними, полутвердыми либо тугопластичными суглинками с гнездами песка.

Вскрытая мощность моренных образований составила около 3 м.Грунтовые воды вскрыты всеми скважинами на глубине 1,3–2,8 м и приурочены к гляциальным и аллювиально-озерным отложениям. Одна из скважин быларасположена в непосредственной близости к опытному участку (прил. 4), абсолютная отметка устья составила 164,40 м.Водовмещающие породы представлены линзами песков в моренной толще ипрослойками песка в аллювиально-озерных образованиях. Питание грунтовыхбезнапорных вод происходит преимущественно за счет атмосферных осадков инебольшого притока вод из областей с более высокими отметками. Нижний водоупор сформирован полутвердым моренным суглинком.В верхней 1,5–2,0 метровой зоне в неблагоприятное время года (осенневесенний период, снеготаяния и паводков) возможно образование в грунтах тяжелого механического состава с низким коэффициентом фильтрации вод типа верховодки. Низинное расположение отдельных участков делает существование водтипа верховодки более длительным, что существенно влияет на рост и развитиеплодовых культур.Для получения высоких и устойчивых урожаев, а также высококачественного посадочного материала сельскохозяйственных культур требуется дифференциация агромелиоративных мероприятий в зависимости от характера почв, глубины залегания и минерализации грунтовых вод и изменения этих факторов вовремени.Поэтому во всех орошаемых районах, исключая интенсивно дренированныес устойчиво глубоким залеганием грунтовых вод, необходимы постоянные наблюдения за режимом грунтовых вод.

Такие наблюдения производились на территории опытного участка в одиночной скважине глубиной 3 метра. Данные результатов замера представлены в приложении 17.642.4 Обоснование применения орошения.Водный режим, согласно современным представлениям, является одним изобязательных факторов активного и устойчивого метаболизма растений. Ведь длятого, чтобы решить проблему продовольственной безопасности страны, необходимо получать стабильный, высокий урожай сельскохозяйственных культур.

Аэто становится невозможным лишь за счет совершенствования агротехники возделывания и развития агролесомелиорации, когда более 75% площадей ведущихземледельческих районов находятся в зонах недостаточной и неустойчивой влагообеспеченности [24]. К тому же, увеличение площадей экстенсивного способавозделывания нецелесообразно и в результате приводит к ухудшению экологической обстановки.Наиболее приемлемый путь решения проблемы – это эффективное использование водных, земельных ресурсов и широкое развитие орошения земель.

Однако, современные требования обязывают рассматривать, обосновывать орошениене только с биоклиматической точки зрения, но и с политической, экономическойи социально-экологической позиций [24].Причины необходимости проведения ирригации и изучения водных режимов сельскохозяйственных культур можно условно разделить на две большиегруппы. В первую группу входят причины, направленные на создание благоприятных условий развития (предупреждение, предотвращение и уменьшение влияния стрессовых условий развития и опасных явлений) с целью получения высокихи качественных урожаев, а также потенциально более продуктивный посадочныйматериал, например саженцы плодовых и ягодных растений в питомниководстве.Во вторую группу входят причины, направленные на рациональное природопользование с экономической и социально-политической точки зрения.Если первой группе причин уделяется постоянное внимание [6, 7, 19, 30, 37,40, 44, 45, 98], то вторая группа подверглась в последние годы резкой критике состороны специалистов и ученых [24, 41, 42].

И это не случайно, ведь увеличивающийся дефицит водных ресурсов неизбежно привлекает все большее внимание и увеличивает ценность воды, но не как ресурса, а в первую очередь, как65«производителя» водоемкой продукции. Казалось, что Россия занимает ведущиепозиции по объему водных ресурсов в мире, однако, необходимо учитывать пространственную и временную неравномерность их распределения, а также размещение основных отраслей экономики и людей. В европейской части России сосредоточено около 80% населения и производственного потенциала страны и менее 10% водных ресурсов [24]. При этом водообеспеченность центрального региона занимает последнее место (3 км3/чел. год) [24, 41, 42].Одним из основных водопотребителей является сельское хозяйство, на егодолю приходится 26% использования поверхностных вод и около 16% суммарного использования воды [24].

Эффективность использования водных ресурсов вРоссии в отрасли сельского хозяйства составляет 4800 м 3/т, что гораздо выше, чемв развитых странах – 380-1000 м3/т [24]. Нерациональность использования воды,подаваемой на орошение, приводит к целому ряду экологических проблем и неприносит должного социально-экономического эффекта.2.4.1 Оценка влагообеспеченности территории.Для определения необходимости проведения оросительной мелиорациинужно изучить вероятность появления засушливых и стрессовых условий, а такжестепень их влияния на онтогенез культуры.В проводимом исследовании частота появления засушливого периода определялась вероятностным подходом, основанным на расчете обеспеченности. Расчет производился для периода вегетации саженцев плодовых культур (майсентябрь), когда наблюдаются положительные среднесуточные температуры.Все расчеты осуществлялись по метеорологическим данным обсерваторииим.

В.А. Михельсона, расположенной на незначительном удалении от опытногоучастка, координаты обсерватории: 55050’ северной широты, 37033’ восточнойдолготы, – высота метеоплощадки 162 м в балтийской системе высот. Для расчетаиспользовались данные 26 лет наблюдений (прил. 5-8)Расчет обеспеченности (%) осуществлялся по формуле, применяемой в гидрологии [59, 104, 185]:66P100 * (m  0,3),%(n  0,4)(2.4.1.1)где Р – Обеспеченность, %;m – порядковый номер ряда;n – число членов в ряду.Испаряемость (прил. 8) за расчетный период рассчитывалась в соответствиис формулой Иванова [59, 104, 185]:E  0,0061* t  25 * (1  a), мм / сут.2(2.4.1.2)0где t – средняя температура воздуха, С;α – влажность воздуха в долях.Недостаток или избыток влаги определялся по формуле:R   Oc   E, мм(2.4.1.3)где ∑Ос – сумма осадков за расчетный период, мм;∑Е – суммарное испарение за расчетный период, мм.В соответствии с результатами расчетов (табл. 2.4.1.1) 2011 г.

характеризуется как среднезасушливый (Р = 78%), 2012 г. близок к среднему значению(Р = 56%), 2013 г. – влажный (Р = 6%).Таблица 2.4.1.1 – Выбор характерных лет по разности между осадками ииспаренияГодыСуммаосадков замай - сентябрь, ммСумма среднесуточныхтемпературвоздуха май сентябрь, °ССумарноеиспарениеза май сентябрь,мм1198819891990199119921993199419951996199719981999235330243549118853832924936025948226432488247420762359240720752172246623902259239024474413,2429,7355,4381,9552,2390,1365,3462,3497,8433,1409,3569,0Разностьмеждуосадками ииспарениемза май - сентябрь, мм5-59,9-127,779,2109,2-364,2148,2-36,7-213,1-138,1-174,472,9-305,0Разностьмежду осадками и испарением вубывающемпорядке, мм6148,2125,3109,279,272,967,951,850,237,1-36,7-59,9-79,3ГодыОбеспеченность,%719932013199119901998200420002008200319941988200183%6%10%14%18%22%25%29%33%37%41%44%67Продолжение таблицы 2.4.1.112000200120022003200420052006200720082009201020112012201324473302234524673333462444553302362793415413220024182497234122982464241325642177237527982728258725524395,1409,4672,0415,1399,4456,5477,7582,2404,5415,3616,4530,7465,2416,1551,8-79,3-449,037,167,9-123,8-132,2-338,750,2-85,3-380,4-251,5-124,5125,36-85,3-123,8-124,5-127,7-132,2-138,1-174,4-213,1-251,5-305,0-338,7-364,2-380,4-449,0720092005201219892006199619971995201119992007199220102002848%52%56%59%63%67%71%75%78%82%86%90%94%97%Из данных графика обеспеченности (рис.