Автореферат (1151664), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

I II III

Рис. 4. Разложение ткани (%) по вариантам обработки почвы (ряд 1 – вспашка, ряд 2 – глубокое рыхление) и поддержания предполивных влагозапасов на участках возделывания капусты: I – 60…65 %; II – 70…75 %; III – 80…85 % НВ.

Анализ полученных данных показал, что количество микроорганизмов в почвенном профиле и соответственно микробиологическая активность почвы убывают с глубиной. По мере перемещения в глубь почвенных профилей происходит снижение интенсивности разложения ткани, которое на участках вспашки наиболее резко выражено в подпахотных горизонтах. На участках глубокого рыхления происходит смещение границы снижения интенсивности разложения ткани в более глубокие слои почвы. При этом микробиологические процессы идут интенсивнее и равномернее во всем интервале предполивных уровней влажности почвы от 60 до 85 % НВ, максимального значения они достигают в слое почвы 0 – 0,5 м при режимах орошения, ориентированных на поддержание предполивной влажности почвы 70 % НВ.

На участках отвальной вспашки интенсивность микробиологических процессов носит характер всплесков. При предполивной влажности почвы 60…65 % НВ она в 1,6 раза меньше, чем на участках глубокого рыхления; при 70…75 % НВ расхождения несколько сглаживаются до 10…30 %, соответственно в слоях 0 - 0,1 и 0 - 0,5 м. Дальнейшее повышение влажности почвы до 80…85 % НВ сопровождается более резким снижением микробиологических процессов на участках отвальной вспашки, по сравнению с участками глубокого рыхления, на 30…20 %, соответственно в слоях 0 - 0,1 и 0 - 0,5 м. Наибольшая интенсивность разложения ткани зафиксирована на участках вспашки в слое почвы 0 – 0,2 м при уровне увлажнения 75 % НВ, а в слое 0 – 0,5 м – 78 % НВ. Дальнейшее увеличение влажности повлекло за собой не только снижение процессов гумификации органики, но и увеличение дрожжевых бактерий, что свидетельствует о начале смены аэробных процессов на анаэробные. При более высокой интенсивности микробиологических процессов и их равномерном изменении в широком диапазоне уровней предполивной влажности почвы при глубоком рыхлении допускается возможность реализации режимов орошения сельскохозяйственных культур, ориентированные на 70 % НВ, что обеспечит существенное сокращение затрат оросительной воды и энергетических ресурсов.

Выявление закономерностей влагообмена на глубокоразрыхленных почвах осуществлялось на лизиметрическом комплексе при возделывании люцерны с поддержанием предполивных влагозапасов почвы на уровне 65, 70, 75, 80, 85 и 90 % НВ. Лизиметрический комплекс был установлен на орошаемом ДМ «Кубань-М» поле люцерны. Почвы опытного участка – южные черноземы, легкоглинистые, с плотностью в слое 0-0,6 м - 1300…1600 кг/м³ и наименьшей влагоемкостью 32,9 % об. Глубина промачивания южных черноземов устанавливалась путем сопоставления влажности почвы, определяемой с помощью нейтронного влагомера ВПГР-1 до и после полива. Мелиоративное состояние орошаемых земель определяется водным режимом почвенного профиля. Анализ полученных данных показывает, что на глубину промачивания влияют величина поливной нормы и уровень предполивной влажности почвы. По мере снижения последнего и увеличения нормы полива увеличивается глубина промачивания почвы (табл. 1). Типовые профили влажности почвы до и после полива по вариантам приведены на рисунке 5.

Таблица 1. Поливные нормы, глубина увлажнения и влажность почвы ниже слоя активного влагообмена в зависимости от уровня предполивной влажности почвы

Реализация дифференцированных режимов орошения люцерны в условиях глубокого залегания уровня грунтовых вод позволила установить, что чем выше поддерживается предполивной уровень влажности почвы, тем больше влаги находится не только в слое активного влагообмена, но и ниже его (табл. 1). Поддержание предполивных влагозапасов на уровне 90 % НВ (рис. 5, a), по сравнению с уровнем 65 % НВ (рис. 5, c), сопровождается формированием влажности почвы ниже слоя активного влагообмена большей на 6,4 % об. В сравниваемых вариантах 85 и 70 % НВ (рис. 5, b и d) эта разница составляет 3,8 % об.

Поддержание высоких уровней предполивной влажности почвы в расчетном слое почвы с целью получения максимальных урожаев приводит к более высокому насыщению влагой нижних горизонтов и влечет за собой формирование инфильтрационных потоков. Водобалансовыми лизиметрическими исследованиями было установлено, что к концу третьего года выращивания люцерны при режимах орошения по поддержанию предполивных влагозапасов на уровне 80, 85 и 90 % НВ инфильтрационный сток составил в объеме 0,6…4,0 % от поступивших осадков и оросительной воды.

Рис. 5. Характерные эпюры влажности почвы до (1) и после полива (2) при разных режимах орошения: a) – 90 и c) – 65; b) - 85 и d) - 70 % НВ

В то же время дифференцированный анализ данных увлажнения почвы и ее иссушения по глубине показал, что относительные значения этих элементов водного баланса для одних и тех же слоев практически совпадают в течение всего вегетационного периода. Следовательно режим орошения, ориентированный на поддержание постоянного уровня влажности почвы, создает предпосылки формирования растением корневой системы лишь в слое увлажнения, то есть в среде с комфортными водными условиями.

Однако, чем выше поддерживаемый уровень предполивной влажности почвы, тем чаще проводятся поливы малыми нормами. При этом слой активного влагообмена ограничен небольшим поверхностным слоем, а расход влаги на эвапотранспирацию из слоя 0 - 0,2 м достигает 91 % (вариант 90 % НВ). Снижение уровня предполивной влажности почвы сопровождается увеличением потребления влаги корневой системой растения из более глубоких слоев почвы. В варианте 65 % НВ расход влаги из слоя 0 - 0,2 м составил 54 %, тогда как потребление влаги из нижних горизонтов существенно возросло и достигло: 25 % из слоя 0,2 - 0,3 м, 14 % - из слоя 0,3 - 0,4 м и 6 % - из слоя 0,4 - 0,5 м. Анализ диапазона разброса относительных значений увлажнения и оттока влаги из слоя активного влагообмена показал, что при режиме увлажнения 90 % НВ он составил 0,6…0,7, а при режиме увлажнения 65 % НВ – 0,2…0,3, свидетельствуя о более устойчивом и равномерном обеспечении растений влагой при снижении предполивного уровня увлажнения.

Анализ взаимосвязи процесса влагообмена и развития корневой системы люцерны осуществлен на участках поддержания предполивной влажности почвы на уровне 70…75 % НВ. Количественная характеристика распределения корней была установлена путем послойных срезов грунта через 0,1 м монолита 1 х 1 м. При этом точность опыта составила 3,8 %, что свидетельствует о достоверности полученных данных. Наибольшая масса корней культуры зафиксирована в слое 0 - 0,1 м – до 50,1 % общего содержания их в метровом слое, в слое 0,1 - 0,2 м их уже почти в 2,5 раза меньше – 18 %, в слое 0,2 - 0,3 м – 10,8 % и в слое 0,3-0,6 м – 12,5 %. Таким образом, в наших опытах при оптимальном уровне поддержания влажности почвы (70…75 % НВ) 91,7 % корней люцерны было сосредоточено в слое

0 - 0,6 м.

В пятой главе показано, что в водном питании растений участвуют два основных вида почвенной влаги по степени ее доступности корневым системам: динамически доступная, передвигающаяся в виде капиллярных то­ков, и статически доступная, которая использует­ся растением только при непосредственном контакте корневой системы с ее источ­ником.

Принято считать, что наибольшее количество продуктивной влаги может быть аккумулировано почвой, фракционный состав которой представлен агрегатами размером 10…0,25 мм. Очевидно, в этой фракции содержится основная часть статически доступ­ной растениям воды. По этому показателю черно­земы значительно превосходят другие почвы и могут быть эталоном, к которому нужно стремиться при проведении мероприятий по глубокому рыхлению почвенного профиля. Анализ содержания капиллярной влаги в других почвах показал, что чем плодороднее почва, тем меньше содержится в ней воды, способной передвигаться в ви­де капиллярных токов, тем выше эффективность ее использования при регулировании водного питания растений.

Основным источником увлажнения почвы в лесостепной, степной и сухостепной зонах являются атмосферные осад­ки, а орошение выполняет функцию дополнительного увлажнения. Для решения задач по разработке ресурсосберегающих технологий орошения глубокое механическое рыхление почвы надо рассматривать как прием, направленный на повышение эффективного использования атмосферных осадков как летнего, так и зимнего периодов.

Анализ данных, полученных при проведении настоящих исследований, и другими авторами, свидетельствует о том, что влагонакопительный эффект глубокого рыхления увеличивается по мере возрастания аридности климата. В метеорологических условиях степной зоны, благодаря формирующимся за осенне-зимне-весенний период продуктивным запасам влаги в разрыхленном слое почвы, можно сместить сроки первого полива к середине вегетационного периода и при возделывании многолетних культур получить к первому укосу полноценный урожай трав. При расчете режимов орошения сельскохозяйственных культур необходимо учитывать этот эффект и величину оросительной нормы (М, м³/га) рассчитывать по формуле:

М = Е _гр – (W_з + W_л) ± g , (1)

где Е_гр – эвапотранспирация с орошаемого поля с глубокоразрыхленными почвами, м³/га; W_з - продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы на начало вегетационного периода, м³/га; W_л - продуктивные запасы влаги, формирующиеся за счет атмосферных осадков летнего периода, м³/га; g – влагоперенос на нижней границе расчетного слоя, м³/га.

Осадки зимнего и летнего периодов не в полном объеме поступают на формирование продуктивных влагозапасов в почве: часть их испаряется с поверхности почвы и растений, другая перераспределяется в виде поверхностного стока в понижения, где инфильтруется за пределы корнеобитаемого слоя или орошаемого поля. Поэтому в расчеты необходимо вводить поправку на использование атмосферных осадков. Поправочный коэффициент - величина переменная и зависит от суммы атмосферных осадков за рассматриваемый период, для осенне-зимнего периода она меньше, чем для летнего. Анализ экспериментальных данных определения влагозапасов на начало вегетационного периода и сумм осадков за холодный период, а также водобалансовых наблюдений на орошаемом поле с глубоко-разрыхленной почвой позволил установить численные значения коэффициентов для степной зоны. В первом приближении зависимость коэффициента эффективного использования осадков зимнего периода (α_з) от их количества (Р_з, мм) можно описать уравнением линейной регрессии:

α_з = С_з – А_з Р_з. (2)

Уравнение действительно для диапазона изменения суммы осадков за зимний период в пределах: 50 мм ≤ Р_з ≤ 200 мм. Коэффициент эффективного использования осадков вегетационного периода (α_л) также имеет линейную зависимость от суммы выпавших осадков (Р_л, мм):

α_л = С_л – А_л Р_л. (3)

Уравнение действительно для диапазона изменения сумм осадков за вегетационный период в пределах:100 мм ≤ Р_Л ≤ 400 мм. Количественные значения коэффициентов регрессий (А и С) с соответствующими индексами в уравнениях (2) и (3) получены при коэффициентах корреляции больше 0,93, что свидетельствует о сильной корреляционной зависимости между изучаемыми факторами.

С учетом этих коэффициентов продуктивные запасы влаги (W_з, мм) на начало вегетационного периода равны:

W_з= _з Р_з, (4)

а в пределах вегетационного периода (W_л, мм):

W_л= _л Р_л. (5)

Подставив в уравнения (4) и (5) значения коэффициентов, полученные по зависимостям (2) и (3), имеем:

W_з = С_з Р_з - А_з Р_з² и (6)

Характеристики

Список файлов диссертации