Автореферат (1151687), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

В ходе эксперимента определялось взаимодействие поливной воды с грунтовыми водами при дождевании и поверхностном поливе. Относительная влажность почвы от массы сухой почвы W (%) определялась через 1-2 дня после полива.

При обработке экспериментальных данных изучено изменение влажности по глубине слоя h (см) при поливе дождеванием. Графики влажности почвенных горизонтов описываются следующими уравнениями:

- озимой пшеницы

(1)

- хлопчатника

(2)

где W –влажность почвы, % от массы сухой почвы, h- слой почвы, см.

Эти графики влажности характерны для всех точек поливного участка по трем годам исследований.

При обработке экспериментальных данных при поливе по бороздам изучено изменение влажности W (%) по глубине слоя h (см). Графики влажности почвенных горизонтов описываются следующими уравнениями:

- озимой пшеницы

(3)

- хлопчатника

(4)

Исследования показали, что при поливе по бороздам происходит смыкание поливной воды с грунтовыми водами, при орошении дождеванием смыкания не происходит, но имеет место взаимодействие с капиллярной каймой (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Влажность почвы после полива озимой пшеницы дождеванием нормой 500 м3/га 11-12.05.04.

Рис. 4. Влажность почвы после полива хлопчатника по бороздам нормой 1500 м³/га 25-27.06.04.

Одновременно с исследованиями промачивания при указанных поливных нормах, контролировали динамику ее засоления. Засоление почвы определялось с помощью солемера (кондуктометра) в ДСм·м^-1. Степень засоления определяли в соответствии с классификацией ФАО. Согласно этой классификации почва опытного участка при дождевании на посевах озимой пшеницы и хлопчатника в начале вегетации была изначально засолена и имела разную степень засоления по горизонтам - от слабозасоленных (0-40 см) до среднезасоленных (40-100 см). В конце вегетации почва в верхнем слое имела слабую степень засоления (0-40 см) на посевах озимой пшеницы и (0-60 см) хлопчатника. В ниже лежащих слоях преобладала средняя степень засоления. Анализ динамики солей в почве опытного участка позволил установить факт, что после орошения дождеванием и выпавших естественных осадков в конце вегетационного периода наблюдалось поступление солей с капиллярными токами из грунтовых вод и накопление их в слое (40-100 см) порядка 0,06-0,12 См·м^-1. При этом опасного для растений накопления солей в пахотном 0-30 см слое почвы не происходило. При вышеуказанных параметрах экологически безопасного дождя, отсутствии дождевой эрозии и благоприятного микроклимата растения нормально росли и развивались без признаков угнетения. Урожайность повышалась на 8-20 %.

Анализ динамики содержания солей и распределение влаги в почве при поверхностном орошении, позволяет сказать, что в начале вегетационного периода почва в слое 0-40 см опытного участка имела слабую, а в слое 40-100 см в основном среднюю степень засоления. В конце вегетационного периода почва в верхнем (0-50 см) слое была не засоленной или слабо засоленной, а в ниже лежащих слоях (60-100 см) имела слабую степень засоления на участке хлопчатника и среднюю - озимой пшеницы. Следовательно, полив большими оросительными нормами способствовал опреснению корнеобитаемого слоя почвы до глубины 40…60 см.

Анализ динамики засоления на участке дождевания также показывает, что при проведении влагозарядковых поливов нормой 1200-1500 м³/га происходит опреснение корнеобитаемого слоя почвы.

Адаптацию имитационной модели проводили по 1 и 3 вариантам опыта (полив дождеванием). Фенологическое развитие и урожайность задавались в модели адаптационными коэффициентами для каждого варианта в отдельности. Подбор адаптационных коэффициентов модели выполнялся путём постановки серии численных экспериментов с использованием данных полевых опытов, полученных в 2002 -2005 г.г. Пакет входной информации включал: метеорологические данные (суточные значения приходящей солнечной радиации, максимальную и минимальную температуру воздуха, осадки, скорость ветра); водно-физические характеристики почвы (наименьшая влагоёмкость, влажность завядания, мощность почвенного горизонта, уровень грунтовых вод); технологические параметры (сроки сева, глубина заделки семян, всхожесть, сроки и нормы поливов).

Сравнение расчетных и фактических сроков наступления фенологических фаз развития и урожайности озимой пшеницы и хлопчатника приведено в таблице 4. Отклонение урожайности пшеницы по годам составляет 2 % (2003 г.), 4% (2004 г.) и 1% (2005 г.), отклонение урожайности хлопчатника 0,4%, 5,4%, 0,8% соответственно.

Таблица 4. Сравнение фактических (числитель) и расчётных (знаменатель) дат фенологических фаз в 2003 г. (этап адаптации).

Сравнение полученных результатов показывает хорошую сходимость модельных и фактических данных, что свидетельствует о применимости модели для сценарных расчетов по изучению влияния оросительной нормы на урожайность посевов. Результаты численных экспериментов за 2002-2003 г.г представлены на рисунках 5…8, где на первом уровне представлено для озимой пшеницы число побегов и продуктивных стеблей в относительных величинах (TPSM), диаметр корневой зоны одного растения в мм (DR1), суточное значение фотосинтеза в граммах (PAR), биомасса (TRAR) накопленная от PAR, масса зерна г/тыс.шт. и урожайность ц/га, для хлопчатника концентрация сахаров в листьях (САХАРА), количество бутонов и коробочек на одном растении, урожайность в ц/га. На втором уровне - фазы развития растений, глубина корневой системы в м, листовой индекс, критическая влажность в %. На третьем уровне – влажность почвы в корневом слое в %, даты и нормы поливов в мм, осадки в мм. Сценарные исследования включали постановку серии численных экспериментов путем задания погодных условий различных лет, различных оросительных норм, дат назначения поливов. Фактические и полученные в численных экспериментах данные по влиянию орошения на урожайность озимой пшеницы и хлопчатника были аппроксимированы уравнениями полиномиального вида.

Рис.5. Результаты численного эксперимента по формированию урожая озимой пшеницы сорта «Крошка» при поливе дождеванием в 2003 г.

Рис.6. Результаты численного эксперимента по формированию урожая озимой пшеницы сорта «Крошка»при поверхностном поливе в 2003 г

Рис.7. Результаты численного эксперимента по формированию урожая хлопчатника сорта «Ан-Баяут» при поливе дождеванием в 2003 г.

Рис.8. Результаты численного эксперимента по формированию урожая хлопчатника сорта «Ан-Баяут» при поверхностном поливе в 2003 г.

В результате были получены следующие зависимости относительной (приведенной) урожайности У₁ от оросительной нормы m₀ за трехгодичный период исследования при поливе дождеванием (рис 9):

- озимой пшеницы «Крошка»

(5)

- хлопчатника «Ан-Баяут-2»

(6)

где У-урожайность, ц, m₀- оросительная норма, тыс.м³/га.

Используя метод оптимизации, принимался рациональный режим орошения. Сроки назначения поливов не менялись, результаты вычислений сведены в таблицу 5. Рациональные режимы были выбраны с учетом получения максимальной урожайности при допустимой минимальной оросительной норме.

где Y – урожайность, Z_y – закупочная цена центнера продукции, З – затраты, Q_i – оросительная норма.

а) б)

Рис. 9. Зависимость относительной урожайности от оросительной нормы при поливе дождеванием за трехгодичный период исследований:

а) озимой пшеницы «Крошка»; б) хлопчатника «Ан-Баяут-2»

Рекомендуемый режим увлажнения почвы позволяет экономить оросительную воду и обеспечивает высокую продуктивность растений.

Таблица 5. Рекомендуемые рациональные оросительные нормы и урожай озимой пшеницы и хлопчатника 2003-2005 г.г. при поливе дождеванием.

Разработанная технология дождевания озимой пшеницы и хлопчатника с помощью сезонно-стационарной системы на сероземно-луговых почвах при близком залегании грунтовых вод включает последовательность подачи поливных норм в виде дождя, схему расстановки дождевальных аппаратов, диаметр подводящих труб, рабочее давление, размер площади модуля, интенсивность дождя, площадь факела, размеры капель, коэффициент эффективности полива, энергетические и динамические характеристики дождя.

Расчёт экономической эффективности разработанной водосберегающей технологии возделывания озимой пшеницы и хлопчатника показал, что наилучшие результаты экономической эффективности получены при возделывании озимой пшеницы и хлопчатника при орошении дождеванием. По сравнению с поверхностным поливом по бороздам. суммарный доход, полученный при орошении озимой пшеницы дождеванием выше, чем при поливе по бороздам на 22,6 % и хлопчатника на 14,5%, а чистая прибыль на 32,6 и 7,2 % соответственно. Величина чистого дохода достигала 6,6 тыс. рублей на гектар при дождевании озимой пшеницы и 12,31тыс. рублей на гектар хлопчатника. Себестоимость 1 т зерна составляла 1,03 тыс.руб., 1 т. хлопка сырца 2,18 тыс.руб.

Характеристики

Список файлов диссертации