Диссертация (1151714), страница 20

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

Текст из файла (страница 20)

Мелиоративные воздействия вколичественном выражении должны обеспечить наименьшую разницу междутребованиями растений и условиями внешней среды. При этом необходимоучитывать природные условия (климат, почва и др.), биологические особенности(вид культуры) и хозяйственные факторы (например технику осушения наосушаемых землях и технику полива на орошаемых землях). Требования растенийможно сгруппировать по трем основным факторам- водному, тепловому ипищевому [101]. Одновременно необходимо учитывать, что растения обладаютспособностью к саморегулированию в связи с изменяющимися условиями.Иногда диапазон способности саморегулирования уже чем диапазон измененияфакторов внешней среды. В таких случаях необходимо проводить выборкультуры для возделывания. В зависимости от требований растений выбираютсяметоды регулирования фактора внешней среды по средствам мелиорацийсельскохозяйственных земель.Обоснование вида мелиоративного воздействия проводилось на основеоценки лимитирующего агроклиматического ресурса.

В мелиорации особенноважен закон минимума фактора. Он указывает какой фактор необходиморегулировать для создания оптимальных условий. Следовательно, в соответствиис «Законом Либиха» продуктивность растений определяется фактором средынаходящимся в минимуме (лимитирующий фактор). По этому ресурсу в первуюочередь определяются требования растений к условиям внешней среды. Оценкасоответствия агроклиматических ресурсов местности требованиям выращиваниякультур проводилась с помощью биоклиматического метода В.В.Шабанова [104],который заключается в соответствии требований растений с факторами внешнейсреды.Основнымифакторамивнешнейсредыявляютсявлажность(продуктивные запасы влаги) почвы и температура воздуха, которые в основномоказывают лимитирующие воздействия на рост и развитие растений.

Поэтому дляоценкифактическойвыращиваемыхвпродуктивностиопределенныхсельскохозяйственныхводно-термическихусловиях,культур,следует117сопоставить значения продуктивности растений по температурному ( St) иводному (Sw) факторам. Если Sw > St, то лимитирующим фактором являетсятемпература воздуха, которую в пределах сельскохозяйственного поля активнорегулировать не могут. В этом случает проведение мелиоративных мероприятийне приведет к повышению урожайности. Если Sw <St, то лимитирующимфактором являются почвенные влагозапасы и орошение (или осушение), чтопозволит повысить урожайность культуры до проектной величины, но не вышечем St.

При этом определяется степень соответствия агроклиматических ресурсовместности требованием выращиваемых растений и устанавливается оценканеобходимости регулирования условий внешней среды.Требования растений к почвенным влагозапасам описывается модельюШабанова В.В. Для ее формирования автором были обобщены результатыэкспериментальных исследований, которые содержали приросты урожая, урожаи,скорости роста, интенсивности накопления питательных веществ, транспирацию,рост надземных и подземных частей растений в зависимости от фактороввнешней среды, таких как температура почвы и воздуха, влагозапасы,коэффициенты увлажнения и другие показатели. При этом были определеныбезразмерные величины факторы внешней среды (φ) и безразмерные величиныурожаев (S).Длявычислениябезразмерноговодногофактораиспользовалисьследующие формулы:w Wi  WсрW,(4.1)где Wi - текущие значения водного фактора, Wср -среднее значение Wi ,нормирующий множитель;Wср W max  W min, (4.2)2здесь W max - максимальные значение водного фактора, W min -минимальноезначение водного фактора;W-118WW max  W min(4.3)6Здесь центрирование оси фактора проводилось не на оптимальное значение вданную декаду, а на некоторое среднее из оптимальных значений за весьвегетационный период.

В окончательном виде требования растений к водномурежиму описывается уравнением В.В.Шабанова, в котором продуктивностьрастений по отношению к главным факторам внешней среды можно представитьв виде следующей зависимости:kS  opt dSid j   a   a12(4.4)где S – относительная продуктивность; k – коэффициент;  - значение j- огофактора в i-ый момент времени;  opt - оптимальное значение j – го фактора в i- ыймомент времени; а1 и а2- минимальные и максимальные значения фактора.Решение предыдущего уравнения (4.4) описывает требование растениями кусловиям внешней среды, которое можно выразить следующей формулой:S    optopt  max     opt max max opt (4.5) min и  max - минимальное и максимальное значение фактора, γ- коэффициентсаморегулирования растенийU  U max * Sгде U – полученная урожайность культуры; Umax(4.6)–максимальная урожайностькультуры; S – относительная продуктивность.Из представленных формул, продуктивность сельскохозяйственных культурзависит от водного режима почвы.Вданномисследованиибылапостроенаматематическаязависимости продуктивности от водного фактора.В рассматриваемой модели, входными данными являются:модель119 Влажность почвы (W) в процентах от полной влагоемкости.

Она меняетсяво времени в зависимость от многих факторов (климатические, почвенные,гидрогеологические и т.д.) Оптимальная влажность культур. Принято, что она меняется по декадамвегетации в зависимость от фазы развития культур. Коэффициент саморегулирования растения γ. Он характеризует ширинудиапазона саморегулирования Максимальная влажность почвы в процентах от полной влагоемкостиϕmax=1. Максимальная урожайность культур. Весдекад.Онучитываеткритическийпериоддлякаждойсельскохозяйственной культуры во время ее вегетационного периодаТребования растений к продуктивным влагозапасам устанавливается вдиапазоне запаса влаги при влажности завядания и полной влагоемкости.

Привлажности почвы на уровне влажности завядания и меньше, рост большинствакультурных растений невозможен из-за отсутствия доступной для них влаги.Полная влагоемкость соответствует количеству влаги в почве при полномзаполнении всех пор, кроме защемлённых.Температурный режим является одним из основных факторов влияющих наразвитие растений. Преобразования температурного фактора внешней средыопределяется таким же образом, что и водный фактор [101]. Функцияпродуктивностирастенийоттемпературныхусловийописываетсяпокуполообразной кривой:St    optгдеSt -toptотносительная 1 1  optt 1opt продуктивность;,St -UU maxотносительная(4.7)фактическаятемпература; t - коэффициент саморегуляции растений, который характеризуетширину диапазона саморегулирования; opt -оптимальная температура, ⁰C.120При некоторых экстремальных температурных условиях (tmin, tmax),продуктивность растений равна нулю, так как становится слишком холодно ибиохимические процессы в растениях практически приостанавливаются, илислишком жарко и происходит разрыв сплошного потока воды в почвепритекающей к растению, из-за увеличивающейся скорости транспирации, приограниченной скорости передвижения влаги в почве.

В диапазоне минимальнойтемпературыдоееоптимальногозначенияпродуктивностьрастенийлимитируется недостатком тепла. В диапазоне температур от оптимальногозначения до максимального, развитие растения ограничивается необходимостьютраты большого количества энергии на охлаждении, при этом меньше энергииидет на увеличение продуктивности. При оптимальных температурах растениезатрачивает минимум энергии на борьбу с неблагоприятными температурнымиусловиями, что сопровождается достижением максимального урожая.Величина относительной продуктивности по температурному факторуопределяется с помощью средней за вегетацию температуре ( tср)tср=∑(t>0)/nt(4.8)где nt – количество периодов с положительными температурами; ∑(t>0) –сумма положительных температур.Величина ожидаемой относительной продуктивности растений (Sфакт)определяется из условий мелиоративного воздействия внешней среды, основнымилимитирующими факторами из которых являются водный и температурныйрежимы:Sфакт=min {St,Sw}(4.9)Таким образом, оценка агроклиматического ресурса по тепловому и водномурежимам позволит обосновать продуктивность растений.Прогноз продуктивных запасов влаги под картофелем инеобходимость их регулирования с применением водныхмелиорацийПри обоснований требований растений к водному режиму большое4.2значение придается влагозапасам как случайной величины, которые необходимо121характеризоватьзакономраспределения.Наиболеенадежноустановитьвлагозапасы можно с помощью опытных статистических рядов, которые следуетрассматривать как реализацию теоретического распределения.

Однако, не на всехметеостанциях ведутся многолетние измерения влагозапасов в почве. Поэтомунередко влагозапасы определяют расчетным путем, например по атмосфернымосадкамивлагозапасовтемпературеввоздуха.почвеПроблемепосвященоопределенияпродуктивныхзначительноеколичествоисследований[12,14,26,33]. Наиболее надежной формой решения этой задачиявляется уравнение водного баланса. При этом изменение влагозапасов врасчетном слое (ΔW) будет складываться из изменения за счет суммарногоиспарения (at), влагозапасов от осадков(bk), влагозапасов за счет оттокагрунтовых вод или их поступления (dq).

Изменение влагозапасов также будетзависеть от значений начальных влагозапасов (cWн). Если не учитывать боковыепритоки и оттоки, подпитывания напорных грунтовых вод и др, то составляющиеводного баланса по В.В.Шабанову [101]можно выразить уравнением вида:ΔW=at+bk+cWн+dq+l(4.10)где t-средняя температура воздуха за рассматриваемый период осреднения(⁰C); k-количество осадков за период осреднения (мм); Wн- влагозапасы наначало периода (мм), q- изменение влагозапасов, обусловленное грунтовымиводами(мм); a,b,c,d, – коэффициенты, значения которых изменяются с фазамиразвития растения; l- учитывает невязки баланса, обусловленные недоучетомнекоторых составляющих водного баланса.Обычно в расчетах изменение влагозапасов рассматривают при глубокомзалегании грунтовых вод dq=0. Для прогноза водного режима под различныекультуры необходимо определять коэффициенты, параметры которых отличаютсякак по фазам развития, так и в целом по культурам.

Характеристики

Список файлов диссертации