Автореферат (1151742), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Теоретико-методологическуюоснову исследований составляли методы математического моделирования режимавлажности при капельном орошении и полевого многовариантного опыта, а такжепринципы управления круговоротом воды и питательных элементов. Определениеосновных свойств почв проводилось с использованием известных стандартныхметодов. Изучение водного режима осуществлялось с использованием метода5водного баланса. Режим влажности расчетного слоя почвы контролировался сиспользованием тензиометров и термостатно-весового методов.
Показатели ростаи развития яблоневых насаждений определялись по общепринятым методикам(В.А. Колесников, 1962; В.А. Потапов, 1976; В.М. Тарасова, 1981). При анализеэкспериментальных данных были использованы методы математическойстатистики с использованием стандартных компьютерных программ.Степень достоверности результатов исследований основана надетальном учете природных условий района исследований, использованиисовременных разработок в области моделирования влагопереноса при орошении,достаточномобъемеэкспериментальногоматериала,полученноговмноговариантном полевом и лабораторном опытах с применениемапробированных методик и современных методов анализа.Апробация результатов исследований.
Основные полученные результатыдокладывались и обсуждались на первой и второй Международной научнопрактической конференции «Землеустроительные, кадастровые и геодезическиеработы. Современные проблемы и инновационные методы их решения» (2014 и2015гг., РУДН) и на международном научном форуме «Проблемы управленияводными и земельными ресурсами», посвященном 150-летию Российскогогосударственного аграрного университета МСХА им. К.А. Тимирязева (сентябрь2015 г.), а также ежегодно докладывались на заседаниях кафедры почвоведения,земледелия и земельного кадастра аграрного факультета и агротехнологическогодепартамента аграрно-технологического института Российского университетадружбы народов (2012-2015 гг.).Личный вклад автора заключается в постановке задачи, разработкеметодики исследований, закладке полевого опыта, проведении теоретических,экспериментальных и лабораторных исследований, обобщении и анализеполученных результатов, математической обработке опытных данных, написаниидиссертации и автореферата, в формулировании заключения и выводов иподготовке рекомендаций производству.Публикации.
Основные положения диссертации опубликованы в 6 научныхработах, в том числе 4 работ – в журналах, рекомендованных ВАК РФ.Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 163страницах и состоит из введения, 6 глав и заключения. Она содержит 13 рисунков,35 таблиц и 21 приложений. Список используемой литературы включает 219наименований, из которых 20 иностранных источников.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы исследований,сформулированы цель и задачи исследований, дана характеристика научнойновизны и практической значимости работы.В главе 1 обобщён мировой опыт современного состояния применениякапельного орошения плодовых культур.
Анализ литературных источников6показал, что капельное орошение плодовых насаждений является наиболееэффективным, ресурсосберегающим и экологически безопасным способомполива. Урожайность плодовых культур при капельном орошении повышается в1,2-1,9 раза, по сравнению с дождеванием и поливом по бороздам, экономияоросительной воды достигает 60-85%, а окупаемость капитальных затрат непревышает 1-2 лет с момента достижения проектной урожайности. Формированиеблагоприятного водного режима при капельном орошении плодовых насажденийдостигается при поддержании высокого уровня предполивной влажности почвы,не менее 75-85% наименьшей влагоемкости в корнеобитаемом слое почвыпорядка 0,4-0,8 м в зависимости от типа сада.В главе 2 дана характеристика природно-климатических и хозяйственныхусловий района исследований и свойств почвы опытного участка, изложеныагротехнологические приёмы формирования яблоневого сада интенсивного типа иагротехника его возделывания, а также схема проведения полевого эксперимента,лабораторного опыта и методика исследований.Исследования проводились в посадках яблоневого сада на землях ЗАО«Совхоз им.
Ленина» Московской области в 2012–2014 гг. Общая площадь садасоставляет 5,6 га. Расстояние между деревьями в ряду – 1,5 м, между рядами –4,2 м. Яблоневый сад был заложен осенью 2008 г. Экспериментальныеисследования проводились на 4-6-й год плодоношения. Сорт яблони – Весялинана карликовом подвое.Земли совхоза им.
В.И. Ленина расположены на востоке Ленинскогомуниципального района Московской области. Климат умеренно континентальныйс хорошо выраженной сезонностью. Период вегетации 2012 г. был по погоднымусловиям близким к среднемноголетним данным, вегетационный период 2013 г.был очень влажным, осадков выпало в два раза больше нормы, а температуравоздуха была выше средней на 10%. В 2014 г. период вегетации был сухим итёплым.
Осадков выпало меньше среднемноголетней нормы на 35%, атемпература воздуха выше нормы на 13,4%.Почва участка дерново-подзолистая, среднесуглинистая, с плотностьюсложения 1,29 г/см3, общей пористостью 50,4%, наименьшей влагоемкостью27,2% от массы. Содержание гумуса составляло 2,12%; pHсол - 6,0 ед.; Р2О5 – 9,7мг/100г; К2О – 16,4 мг/100г.На опытном участке в осенний период 2008 г. была проведена подготовкапочвы и посадка саженцев. В зоне размещения саженцев формироваласьпрофилированная полоса с уклоном в сторону междурядий. Подготовленный корошению яблоневый сад подключался к системе капельного орошения. Уход заяблоневым садом заключался в ежегодной обвязке и обрезке деревьев, обработкемеждурядий, внесении удобрений в виде внекорневой подкормки и вместе соросительной водой, борьбе с сорной растительностью, а также с вредителями иболезнями в саду.7Полевой опыт заложен по двухфакторной схеме: фактор А – уровеньпредполивной влажности почвы 65, 75 и 85% НВ (наименьшая влагоемкость);фактор В – глубина увлажняемого слоя для каждого режима орошения – 0,25; 0,5и 0,75 м.
Исследования выполнены в четырёхкратной повторности ссистематическим расположением вариантов. В лабораторном опыте изучалосьформирование увлажняемой зоны путём моделирования влагопереноса настендовой установке. Для математического моделирования контура увлажненияиспользовано уравнение двумерного потока влаги, реализованное в виде конечноразностной численной схемы, что позволило наиболее полно учестьклиматические факторы, геолого-гидрогеологические условия, свойства почв иособенности возделываемой культуры.
Такой подход позволил обосноватьпрогноз водного режима почв при капельном орошении в расчетной полосе иполучить контуры увлажнения по вариантам опыта. Опыты сопровождалисьбиометрическими и фенологическими учётами и анализом почвенных образцов.Наблюдение за влажностью почвы проводилось на динамических площадках пометодике А.А. Роде.
Влажность в оросительный период определялась ежедневнопо тензиометрам, установленным на глубину 20, 40 и 60 см. На начало и конецвегетации влажность почвы определялась термостатно-весовым методом.Водопотребление определялось методом водного баланса. Поливная нормаучитывалась по продолжительности полива и расходомерам. Расход капельницыпериодически контролировался с помощью мерных цилиндров. Учёт урожаяяблок проводился по каждому дереву (4 дерева на каждой повторности).Обработку экспериментальных данных выполняли с использованием методовкорреляционно-регрессионного и дисперсионного анализов.В главе 3 приведено описание системы капельного орошения,математической модели распределения влаги в почве при капельном орошении,изложены материалы по формированию показателей контура увлажнения иопределению его геометрических параметров.В совхозе была использована система капельного орошения израильскогопроизводства.
Вода в систему поступает из трубопровода через гидрантводовыпуск. Система состоит из фильтра, обеспечивающего пропуск воды срасходом до 80 м3/ч; системы фертигации (насос 600 л/ч + емкость) для внесенияудобрений; бака для удобрений (1000 л); армированного гибкого трубопровода;капельных линий диаметром 16 мм с расходом капельницы – 1,2 л/ч (шагкапельницы – 0,5 м); автоматики и программного обеспечения.
Основныеэксплуатационно-технологические показатели системы капельного орошенияприведены в табл. 1.В основу математического моделирования была положена двумернаямодель влагопереноса, разработанная А.И. Головановым, которая позволяетучитывать специфику организации капельного орошения: увлажняемую траншею,транзитную зону междурядья и дренируемую область.8Таблица 1 -Эксплуатационно-технологические показатели капельной системы№Наименование показателя123456789Расстояние между капельными линиямиКоличество капельных линий на рядРасстояние между капельницамиКоличество капельниц под растениеРасход капельницыДиаметр капельных линийДлина капельных трубопроводовРабочий диапазон давленийРавномерность увлажнения почвыКоэффициент эффективного увлажнениякапельницКоэффициентиспользованияэксплуатационного времениТехническое обслуживание101112Единицыизмерениямшт.мшт.л/чмммбар%Паспортныеданные4,210,531,1–1,416100–2000,5–2,596Данныеиспытаний4,210,531,2161000,5–2,5930,960,950,960,9711чел.Уравнениедвумерногопотокавлаги,учитывающеенеполноеводонасыщение в зоне аэрации, наличие гравитационных, каркасно-капиллярныхсил, а также зависимость влагопроводности от влажности, реализовано в видеконечно-разностной численной схемы (1).
Исследуемая толща разбивалась наэлементарные слои h j (1 ≤ j ≤ Nx − 1) переменной толщины - от 0,1 м вблизиповерхности до 1 м вблизи водоупора, h0 = hNx = 0 . Для учета размера площади,обслуживаемой одной капельницей, рассматриваемый пласт шириной (нормальнок плоскости чертежа) B разбивался вертикальными плоскостями для образованиястолбцов и расчетных блоков. Ширина этих блоков bi (1 ≤ i ≤ Ny − 1) принималасьразличной в зависимости от длины.Конечно-разностный аналог дифференциального уравнения передвиженияпочвенной влаги и подземных вод по неявной схеме, исходя из баланса влаги в i, jблоке представлен ниже:Cwin, +j 1H in, +j 1 − H in, j∆t=H in, +j −11 − H in, jhjRвi , j −1−H in, +j 1 − H in, j +1hj Rвi, j+H in−+11, j − H in, jbi Rгi −1, j−H in, +j 1 − H in+1, jbi Rгi, j− ein, j ;(1)В уравнении (1) H in, +j 1 – напор, м, на расчетный момент времени n + 1 ; приотсчете напоров от поверхности землиH in, +j 1 = − xi, j +ψ in, +j 1 ;(2)ψ in, +j 1 – напор, м, эквивалентный каркасно-капиллярному давлению в зоненеполного насыщения (ψ < 0 ) и эквивалентный гидростатическому давлению взоне полного насыщения;9Сwin, +j 1 – коэффициент влагоемкости, м3в/м4:Cwin, +j 1 =n +1nω in, +j 1 − ωin, j∂ω ω i , j − ω i , j= n +1=;∂H H i , j − H in, j ψ in, +j 1 − ψ in, j(3)где ωin, +j 1 , – объемная влажность почвы, м3в/м3 (м3в – кубический метр почвеннойвлаги).
При полном влагонасыщении Сw = 0. Связь между каркасно-капиллярнымпотенциалом и влажностью почвы принята в виде (4) по А.И. Голованову. ψω − ωМ= exp− ω=m − ωМ µhkn;(4)где m – пористость, м3/м3; ωМ – максимальная гигроскопичность, м3/м3; hk –максимальная высота капиллярного поднятия, м; µ и n – коэффициенты,зависящие от гранулометрического состава и структуры почвы, для суглинистыхпочв принято µ = 1 , показатель степени n= 1.Riв, j - вертикальное сопротивление потоку влаги между центрами i, j и i, j + 1блоков, сут; Riг, j - горизонтальное сопротивление потоку влаги между центрами i, jи i + 1, j блоков, сут.Расход влаги разделялся на испарение с поверхности почвы, котороеучитывалось как граничное условие, и на транспирацию, которая распределяласьпо корнеобитаемому слою пропорционально влажности почвы и плотностикорней и входила в уравнение в виде интенсивности влагоотбора корнямирастений из единичного объема почвы ei,j, м3в/м3/сут.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
