Обоснование режима орошения овощных культур в условиях Египта и Нечерноземной зоны России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО

Московский государственный

университет природообустройства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Обоснование режима орошения овощных культур в условиях Египта и Нечерноземной зоны России

Абдель Таваб Метвалли Ибрахим Зедан

Москва - 2012

Работа выполнена на кафедре мелиорации, рекультивации и охраны земель ФГБОУ ВПО «Московского государственного университета природообустройства»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Пчёлкин Виктор Владимирович Московский государственный университет природообустройства

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Максименко Владимир Пантелеевич Всероссийский ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова РАСХН

кандидат технических наук, профессор Сильченков Иван Степанович Московский государственный университет природообустройства

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева

Учёный секретарь диссертационного совета Сурикова Т.И.

1. Общая характеристика работы

Важнейшим фактором стабилизации и интенсификации сельскохозяйственного производства в Египте и Нечерноземной зоне России является орошаемое земледелие, которое связано с регулированием водного режима почв. В связи с этим в условиях Египта большое значение имеет проблема водосбережения и снижение водопотребления сельскохозяйственных культур. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является капельное орошение. Однако режим орошения кабачков при капельном способе полива в Египте практически не изучался.

В центральной части Нечерноземной зоны России при выращивании овощных культур используется орошение дождеванием. Рекомендуемые расчетные методы для определения проектных режимов орошения нуждаются в уточнении, так как известные методы не в полной мере учитывают процессы водопотребления и влагообмена в расчетном слое дерново-подзолистых почв водоразделов. Кроме того, требует уточнения диапазон регулирования влажности и расчетного слоя почвы.

Выше перечисленные обстоятельства, а также то, что режим орошения кабачков в условиях Египта при капельном способе полива и столовой свеклы в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов России изучены недостаточно вызвали необходимость проведения исследований.

Цель и задачи исследований.

Целью настоящей работы является обоснование режима орошения овощных культур в условиях Египта и Нечерноземной зоны России.

Исследования включали следующие задачи:

- обоснование режима орошения овощных культур в условиях Египта и Нечерноземной зоне России;

- обоснование необходимого диапазона регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы;

- разработка методики расчета водопотребления кабачков и столовой свеклы;

- определение биологических коэффициентов, а также коэффициентов, учитывающих влажность почвы, для кабачков в условиях капельного орошения и столовой свеклы при дождевании;

- определение допустимой глубины расчетного слоя почвы для кабачков и столовой свеклы;

- совершенствование методов расчета режима орошения:

а) кабачков в условиях Египта при капельном способе полива;

б) столовой свеклы в условиях Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Научная новизна и практическая ценность:

- Обоснованы режимы орошения кабачков в условиях Египта при капельном способе полива, и столовой свеклы в НЧЗ России при дождевании.

- Определены необходимые диапазоны регулирования влажности почвы при выращивании кабачков и столовой свеклы.

- Разработана формула для расчета водопотребления.

- Получены биологические коэффициенты, а также коэффициенты, учитывающие влажность почвы, для кабачков и столовой свеклы.

- Определены глубины расчетного слоя почвы для кабачков и столовой свеклы.

Защищаемые положения. На защиту выносятся:

- допустимые пределы регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы и глубины грунтовых вод;

- формула расчета водопотребления кабачков и столовой свеклы при орошении;

- биологические коэффициенты для кабачков и столовой свеклы;

- режим орошения кабачков для условий Египет при капельном способе полива и столовой свеклы в условиях Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Практическая значимость заключается в разработке и обосновании режима орошения овощных культур в условиях Египта при капельном способе полива и в условиях Нечерноземной зоны РФ на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

На этой основе предложены: обоснованные диапазоны регулирования влажности почвы кабачков и столовой свеклы; формула для расчета водопотребления; биологические коэффициенты для кабачков и столовой свеклы; уточненные глубины расчетного слоя почвы при орошении кабачков и столовой свеклы; обоснованные режимы орошения кабачков для условий Египета при капельном способе полива и столовой свеклы в условиях Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистых почвах водоразделов при дождевании.

Эти предложения позволяют повысить качество проектирования оросительных систем. Они позволяют экономить водные ресурсы, полнее учитывать влияние мелиоративных мероприятий на плодородие почв, что обеспечивает получение оптимально высоких урожаев кабачков и столовой свеклы.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на научных конференциях МГУП (2009-2011 гг.); на международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» (Москва 2009 г.); на 2-й международной научно-практической конференции «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия», (г. Краснодар 2009 г.); на III-ей Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (г. Краснодар 2009 г.); на 1-ой международной конференции по использованию водных ресурсов в странах Арабского мира и Африки «Rivers build Bridges between Nation & Civilizations», (Египет 2009 г.); на 2-ой международной конференции «Управление трансграничными водными ресурсами», (Москва 2010 г.); на III-ей Международной (7-ой Всероссийской) научной конференции молодых ученых и специалистов "Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации" (Москва 2010 г.); на молодежном научно - экологическом форуме «Анализ причин и последствий засухи и пожаров 2010 года: приоритетные проблемы и пути их решения», (Москва 2010 г.); на IV-ой Международной (8-ой Всероссийской) научной конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации", (Москва 2011 г.);

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (174 наименований, из них 41 на иностранном языке) и 11 приложений. Основное содержание изложено на 180 страницах машинописного текста, включая 34 рисунка и 39 таблиц.

2. Содержание работы

Во введении показана актуальность проводимых исследований, дана краткая характеристика диссертационной работы, раскрываются цели и задачи исследований, формулируется научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе дан краткий анализ изучаемого вопроса, характеристика природно-климатических условий Египта, и водоразделов Нечерноземной зоны РФ. Большой вклад в разработку режимов орошения внесли в Египте Zayton A.M.; El-Berry A.M.; El-Sahrigi A.F.; Hussein N.S.; Solomon K.; Amer H. K.; Mady A.A.; Abdel-Hafez S.A.; Bengamen I.S.; El-Tantawy M.M.; Mesiha W.L.; Gad El-Rab G.M. и др., в России Костяков А.Н.; Аверьянов С.Ф.; Голованов А.И.; Григоров М.С.; Данильченко Н.В.; Дубенок Н.Н.; Кирейчева Л.В.; Максименко В.П.; Маслов Б.С.; Пчелкин В.В.; Сухарев Ю.И.; Харченко С.И.; Циприс Д.Б.; Шабанов В.В.; Шуравилин А.В. и др.

Полевые исследования по капельному орошению кабачков проводились в Египте в 2005 г., по орошению дождеванием в России, на опытно-мелиоративном пункте (ОМП) «Дубна» МГУП Сергеево-Посадского района Московской области в 2010, 2011 гг.

Среднегодовая сумма осадков в Египте в районе канала Исмаиля составляет 150 мм в год, в Нечерноземной зоне по Московской области 680 мм. В период вегетации осадки в Египте не выпадают. Среднемноголетняя сумма осадков за период май-август по Московской области составляет 275мм. Сумма среднесуточных температур воздуха за вегетацию в Египте составляет 7800^оС, в Московской области 1800-2000^оС.

Климатические условия в Египте относительно стабильны. В России в районе проведения исследований в 2010 г. сумма осадков за вегетацию составила 97 мм, а в 2011 г - 195 мм. Эти годы по влагообеспеченности были острозасушливыми. Сумма среднесуточных температур воздуха за май - август в 2010 г. составила 2496^оС, а в 2011г. - 2242^оС при норме 1856^оС. Эти годы по тепло обеспеченности были очень жаркими. Среднесуточная относительная влажность воздуха в 2010 г. составила 62,7%, а в 2011 - 67%.

Почва опытного участка в Египте суглинистая, обладающая признаками гидроморфных вертисолей. Плотность почвы в слое 0-15 см составляет 1,36 г/см³, плотность твердой фазы изменяется от 2,3 до 2,6 г/см³, пористость 0,38 - 0,40 см³/см³ от объема. Наименьшая влагоёмкость (HB) изменяется по глубине в пределах от 8,6 % до 9,2 %. Влажность завядания растений (ВЗ) варьирует по глубине в пределах от 1,8 % до 2,1 %. Содержание органического вещества в верхнем слое почвы составляет 0,35 %, а в нижнем 0,26 %.

Почвы опытного участка ОМП «Дубна» дерново-подзолистые, среднесуглинистые. Плотность почвы в слое 0-50 см составляет 1,63 г/см³, плотность твердой фазы изменяется от 2,31 до 2,61 г/см³, пористость 0,36 - 0,40 см³/см³ от объема. Предельная полевая влагоёмкость (ППB) изменяется по глубине в пределах от 0,18 до 0,22 см³/см³. Максимальная гигроскопичность (МГ) варьирует по глубине в пределах от 4,06 % до 7,23 %. Содержание гумуса в верхнем слое почвы составляет 2,2 %. Коэффициент фильтрации в слое 0-100 см изменяется от 0,12 до 0,38 м/сут.

Во второй главе рассматриваются состав и методика полевых исследований. Опыты в Египте проводились на ферме Ядерного исследовательского центра вблизи г. Иншасс, около канала Исмаилия имеет площадь 20 га.

Опытный участок имеет площадь около 144 м². В состав его входят 3 делянки. Каждая делянка разбита на 3 площадки размером по 16 м² каждая, являющиеся повторностями. На делянках размеров 3 х 16 м проводились опыты по изучению оптимального режима орошения кабачков.

Оросительная система состоит из водоисточника, головного сооружения, насосной станции, магистрального трубопровода, распределительных трубопроводов, поливных трубопроводов с капельницами. Полив делянок осуществлялся с помощью капельниц “ GR built in drip line emitter “ с расходом 4 л/ч вмонтированных в поливные трубопроводы. Расстояния между поливными трубопроводами составляет 1 м, а между капельни-цами - 0,50 м.

На каждой делянке 1…3 измерялись составляющие водного баланса. Уравнение водного баланса опытных делянок, на которых исследовался режим влажности почвы, имеет вид (мм):

=Ос + т - Е - q (1)

где - изменение влагозапасов в расчетном слое почвы,

= Wк - Wн

Ос = 0; Wк - конечные влагозапасы почвы;

Wн - начальные влагозапасы почвы;

т - поливы; Е - водопотребление;

q - инфильтрация влаги из расчетного слоя почвы в нижерасположенные слои.

Влажность почвы на делянках измерялась послойно через 15 см в слое 0....75 см до и после поливов с помощью нейтронного влагомера CPN 503 DR.

Суммарное водопотребление на делянках определяли из уравнения водного баланса как неизвестное с учетом измеренных величин , m, q.

Опыты на делянках проводились на фоне внесения оптимальных доз органических удобрений нормой 47 т/га и минеральных - N₁₄₆ P₅₆ K_114.

Опыты со столовой свеклой на ОМП «Дубна» проводились на делянках размером 80 м² каждая. При этом, делянка делилась на 4 учетные площадки размером 3,2х3,2 м. Для оценки влияния влажности почвы на урожай столовой свеклы она поддерживалась в корнеобитаемом слое (0-50 см) с помощью орошения в следующих интервалах: 1 - (0,80-0,90)ПВ; 2 - (0,70-0,80)ПВ; 3-(0,60-0,70)ПВ; 4 - контроль (без орошения).

Полив делянок проводился с помощью насадок типа «Фрегат», установленных в центре каждой делянки. Для этого была проложена оросительная сеть, состоящая из трубопроводов, проложенных как под землей (РТ), так и по поверхности земли (ПТ). Забор воды на полив осуществлялся из поселкового водопровода. Для создания необходимого напора в головной части оросительной сети был установлен насос.

Измерения влажности почвы в 2010 г. проводились послойно через 0,2 м до глубины 0,5 м с помощью термостатно-весового метода. Измерения влажности почвы в 2011 г. проводились послойно через 0,2 м до глубины 0,5 м с помощью влагомера TRIME-FM.

Периодичность измерений влажности почвы составляла 1 раз в 5 дней, а также перед поливом и после каждого дождя и полива. На каждой делянке 1…4 измерялись составляющие водного баланса по уравнению (1).

Для определения суммарного водопотребления, а также для изучения закономерностей формирования водного баланса в 2010 г. был установлен лизиметр с монолитами грунта ненарушенной структуры. Высота лизиметра 1,8 м, диаметр - 1,6 м, площадь поперечного сечения - 2 м². Измерения влажности почвы проводились на всю глубину монолита с такой же периодичностью, как на делянках.

В третьей главе проведен анализ экспериментальных исследований по водному режиму почв при выращивании кабачков в условиях капельного полива и столовой свеклы в условиях дождевания.

Выявлена связь урожайности кабачков и столовой свеклы с влажностью почвы. Наибольшая урожайность кабачков 30 т/га была получена при средней за вегетацию влажности почвы 0,28 см³/см³ (0,70 ПВ), а столовой свеклы 74,3 т/га при 0,32 см³/см³ (0,71 ПВ).

Проведенный анализ связи урожайности кабачков с влажностью почвы позволяет рекомендовать в условиях Египта при капельном орошении и экономии водных ресурсов, следующие пределы регулирования влажности почвы (0,55…0,70) ПВ, а столовой свеклы в условиях дерново-подзолистых почв НЧЗ России при дождевании - (0,64-0,77) ПВ.

В опытах с кабачками на варианте В1 при доле поливаемой площади в расчете на 1 м² - 0,392 и влажности почвы 0,70 ПВ или 85%Е, водопотребление составило 318 мм, оросительная норма 358 мм, инфильтрация 36 мм. На варианте В2 при той же доле площади в расчете на 1 м² и влажности почвы 0,63 ПВ или 76%Е, рассматриваемые элементы водного баланса соответственно составили 293; 260 и 29 мм. На варианте В3 в тех же условиях и влажности почвы 0,47 ПВ или 57%Е, рассматриваемые элементы составили - 212; 189; 21 мм.

В опытах со столовой свеклой осадки за период вегетации 2010 г. составили 97 мм, а в 2011 г. 195 мм. Из-за разницы в количестве выпавших осадков на 98 мм, оросительная норма в 2010 г. была больше, на 96 мм в сравнении с 2011г и составила за вегетацию свеклы столовой 414 и 318 мм. При этом, суммарная водоподача (Ос+М) примерно была одинаковой, и составила соответственно по годам 511 и 513 мм. Водопотребление в условиях острозасушливых лет 2010 и 2011 гг. составило 510 и 498 мм соответственно. Инфильтрация по данным лизиметров была в 2010 г. q= -13 мм, а 2011 г. q= -53 мм.

Уровень увлажненности почвы оказывает существенное влияние: как на оросительную норму, так и на водопотребление. При средней за вегетацию (2010-2011 гг.) влажности почвы соответственно 0,8ПВ и 0,78ПВ на делянке № 1 оросительная норма составила 423 и 336 мм, а водопотребление 492 и 465 мм. На делянке № 2 при средней влажности 0,73ПВ и 0,71ПВ оросительная норма составила 404 и 309 мм, а водопотребление 490 и 485 мм. На делянке № 3 при средней влажности 0,62ПВ (за 2 года) эти величины соответственно составили 316 и 258 мм и 422 и 426 мм. На контроле без полива при средней влажности 0,49ПВ и 0,48ПВ водопотребление было 224-244 мм. Анализ показывает, что с понижением влажности дерново-подзолистой почвы уменьшается оросительная норма, водопотребление снижается с уменьшением влажности почвы с 0,7 ПВ и ниже. Различие в оросительных нормах 2010 и 2011 гг. вызвано, разным количеством выпавших осадков.

Таким образом, влажность дерново-подзолистой почвы оказывает существенное влияние на все составляющие водного баланса, особенно на оросительную норму и водопотребление.

При обосновании режима орошения необходимо определить расчетный слой почвы, то есть слой, в котором необходимо поддерживать требуемый водный, воздушный и питательный режимы. В опытах с кабачками через 30 дней после посева глубина проникновения корней по вариантам составила В1-15,3; В2-14,3; В3-16,8 см. В конце вегетации максимальное значение глубины корней составила В1-31; В2-38; В3-42 см.

Для условий орошаемых земель Египта при капельном способе полива кабачков расчетный слой почвы следует принимать для: 1-3 декады - 20см; 3-5 декады - 30 см; 5- 8 декады - 50 см.

В опытах со столовой свеклой в 2010 г., начиная с седьмой декады и до конца вегетации масса корней составила (%): в слое 10 см - 49,8; 10…20 см - 49,8; 20…30 см - 0,12; 30…40 см - 0,12; 40…50 см - 0,01 и глубже - 0,01. В 2011 г. соответственно составила в слое 10 см - 49,9; 10…20 см - 49,9; 20…30 см - 0,03; 30…40 см - 0,03; 40…50 см - 0,01 и глубже - 0,01.

Для условий орошаемых дерново-подзолистых почв водоразделов Нечерноземной зоны РФ при дождевании столовой свеклы расчетный слой почвы следует принимать для: 1-3 декады - 20 см; 3-5 декады - 30 см; 5- 10 декады - 40-50 см.

Одним из факторов, оказывающим влияние на выбор для полива капельниц и дождевальных машин и аппаратов, является сопоставление интенсивности подачи воды капельницей и дождя со скоростью впитывания воды в почву.

Результаты полевых опытов с кабачками показывают, что средняя интенсивность расхода капельниц “GR built in drip line emitter“ 0,2 мм/мин не превышает средней скорости впитывания воды в почву 0,3 мм/мин. Время полива капельницами составляло 1 час 22 минуты.

Результаты полевых опытов со столовой свеклой показывают, что средняя интенсивность дождя насадки ДДА-100М составляет 0,6 мм/мин. При такой интенсивности дождя время полива может составлять не более 50 мин. За это время слой поливной воды составит 30 мм. Поэтому при большей поливной норме следует подавать ее не за один раз, а за два, три раза, чтобы избежать образования луж и поверхностного стока.

Четвертая глава посвящена водопотреблению кабачков и столовой свеклы в рассматриваемых условиях.

Проведена сравнительная оценка методов расчета водоботребления кабачков и столовой свеклы (Пристли Тэйлор (ПТ); Тюрк; ФАО рад; Дженсен-хэйс (ДХ); Харгривс (ХГ); Блейни-Кридлл; ФАО56-Пенман-Монтейс (ПМ); Иванов Н.Н.; И-Пан; фактическая (100%Е; 75%Е; 50%Е). Анализ этих методов показал, что водопотребление кабачков (данные опытов) при влажности почвы 100 % Е больше, чем водопотребление, рассчитанное по известным методикам в 1,7-2,5 раза, а при 75%Е соответственно на 18,9-77,5 %.

Водопотребление кабачков (данные опытов) соответствующие влажности почвы 50% Е, располагается в границах водопотребления рассчитанного по известным формулам. Между опытными данными (50% Е) и рассчитанными по данным формулам проводен сравнительный анализ.

Метод Г. Блейни-В. Кридлл за весь период вегетации дает отклонение водопотребления на 9,0 %. Отклонения за 2-3 суток более существенны и достигают 34,2 %. Данная методика пригодна для расчета водопотребления в рассматриваемых условиях в целом за вегетацию. Она не пригодна для расчета водопотребления за период 2-3 сут из-за недостаточной точности, а также отсутствия биологических коэффициентов для данной зоны и культуры.

Метод ФАО 56-Пенман-Монтейс в целом за вегетацию дает занижение 15,1 % за период 2-3 суток отклонение составляет 36,3 %. Данная методика пригодна для расчета водопотребления кабачков в целом за вегетацию, и не пригодна для расчета за период 2-3 суток.

Метод Иванова Н.Н. соответственно дает отклонение 12,6 % и 58,8 %; Тюрк 26,8 % и 49,1 %; Дженсен-хэйс 14,2 % и 37,8 %; Харгривс 13,1 % и 31,00 %; ФАО рад 6,9 % и 33,7 %; Пристли Тэйлор 0,6 % и 32,2 %; И-Пан 0,3 % и 30,1 %. Эти методы не пригодны для расчета водопотребления кабачков в условиях Египта при капельном способе полива.

К недостаткам этих методов относятся: сложность определения входящих параметров; ненадежность эмпирических коэффициентов при переносе их в условия, отличные от тех, в которых они были получены; трудность при расчете водопотребления для отдельных культур в связи с тем, что их биологические особенности учитывались косвенным путем.

В связи с чем, возникает потребность разработать методику для расчета водопотребления кабачков в условиях Египта при капельном орошении с учетом влажности корнеобитаемого слоя почвы.

Так как растения на орошаемых полях обеспечены влагой, и влажность почвы колеблется в оптимальных пределах, то водопотребление в этом случае является максимально возможной величиной для данной культуры, то есть испаряемостью. Влияние биологических особенностей кабачков на величину испаряемости в большей мере проявляется в начале и в конце вегетации.

Для определения водопотребления кабачков при капельном способе полива и столовой свеклы при орошении дождеванием дерново-подзолистых почв водоразделов была получена формула, которая имеет следующий вид:

Е = КF Kw Kд а ds ^b, (2)

где Е - водопотребление, мм/сут;

КF - коэффициент, учитывающий долю площади полива капельницами в расчете на 1 м²;

Kw - коэффициент, учитывающий влажность корнеобитаемого слоя почвы; Kд - биологический коэффициент; ds - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха, мб;

а, b - эмпирические коэффициенты, учитывающие климатическую зону и почвы.

Эмпирические коэффициенты а и b даны в табл. 1.

Таблица 1. Эмпирические коэффициенты а и b

Культура
Кабачки	Столовая свекла
а	b	а	b
1,96	0,68	1,04	0,88

По экспериментальным данным биологических коэффициентов кабачков за один период был составлены статические ряды из 28 членов. Определялась зависимость между относительным временем и биологическими коэффициентами. Таким образом, было получено уравнение регрессии (3).

Kдк. = 0,3568 + 1,6854*tr - 0,1458*tr², (3)

где Kдк.- биологический коэффициент кабачков;

tr - относительное время. tr = t /80.

Таблица 2. Биологические коэффициенты кабачков

месяц	Июнь
№ полива	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Кб	0.36	0.41	0.46	0.51	0.56	0.60	0.64	0.68	0.72	0.75	0.78	0.81	0.84	0.86
месяц	Июль	Август
№ полива	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
Кб	0.88	0.90	0.92	0.94	0.95	0.96	0.97	0.97	0.97	0.98	0.97	0.97	0.96	0.95

Биологические коэффициенты свеклы столовой за один период был составлены статические ряды из 19 членов. Определялась зависимость между номером декады и биологическими коэффициентами. Таким образом, было получено уравнение регрессии (4), по которому рассчитаны биологические коэффициенты, представленные в табл. 3.

Kдсс. = 0,778 + 0,0903*tr - 0,008*tr², (4)

где Kдсс.- биологический коэффициент столовой свеклы;

tr - номер декады.

Таблица 3. Биологические коэффициенты столовой свеклы по декадам

Номер декады	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кбсс.	0.86	0.93	0.98	1.01	1.03	1.03	1.02	0.99	0.94	0.88

Как отмечалось, водопотребление растений зависит от влажности корнеобитаемого слоя почвы. Этот фактор учитывается вводом в формулу (2) коэффициента, зависящего от влажности почвы (Kw).

Анализ результатов исследований показывает, что с увеличением влажности почвы увеличивается водопотребление кабачков до 0,60 ПВ. Дальнейшее увеличение влажности почвы практически не оказывает влияние на водопотребление. Значения коэффициентов, учитывающие влажность почвы кабачков даны в табл. 4.

Таблица 4. Коэффициенты, учитывающие влажность почвы

Влажность почвы	100 % Е (0,83 ПВ)	84 % Е (0,70 ПВ)	72 % Е (0,60 ПВ)	60 % Е (0,50 ПВ)	48%Е (0,40ПВ)	36%Е (0,30ПВ)
Kw	1,0	1,0	0,93	0,86	0,72	0,57

Значения коэффициентов, учитывающие влажность почвы столовой свеклы даны в табл. 5.

При капельном способе полива не вся орошаемая площадь поливается. Из каждого квадратного метра орошаемой площади, в данном случае поливается 0,392 м². Следует отметить, что различные капельницы имеют различные диаметры полива. Поэтому при определении водопотребления необходимо учитывать только ту площадь, которая находится в сфере полива конкретных капельниц. Доля поливаемой капельницами площади будет меняться в зависимости от их технических характеристик. Исходя из этого обстоятельства было принято решение ввести в формулу (2) коэффициент (КF), учитывающий долю площади полива капельницами на 1 м².

Таблица 5. Коэффициенты, учитывающие влажность почвы

Влажность почвы	(0,7 - 0,8) ПВ	0,62 ПВ	0,47 ПВ
Kw	1,0	0,85	0,48

В пятой главе обоснован режим орошения кабачков в условиях Египта при капельном способе полива и столовой свеклы в условиях Нечерноземной зоны России.

Проведен анализ различных методов расчета режима орошения кабачков, и столовой свеклы в рассматриваемых условиях.

Он показал, что наиболее приемлемыми методами расчета режима орошения являются математические модели А.И. Голованова.

На основании материалов экспериментальных исследований (Египет 2005 г.) было выполнено совершенствование метода расчета режима орошения кабачков, при капельном способе полива, по следующим позициям:

Установлены допустимые пределы регулирования влажности почвы для кабачков при капельном способе полива.

Использована полученная нами формула для расчета водопотребления кабачков и определены значения их биологических коэффициентов и коэффициентов, учитывающих влажность почвы и долю поливаемой капельницами площади.

Определена мощность расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней кабачков.

Совершенствование метода расчета водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов и режима орошения столовой свеклы выполнено на основании материалов экспериментальных исследований (2010… 2011 гг.) по следующим позициям:

1. Установлены допустимые пределы регулирования влажности дерново-подзолистой почвы водоразделов для столовой свеклы.

Использована полученная нами формула для расчета водопотребления столовой свеклы.

Определены значения биологических коэффициентов и коэффициентов, учитывающих влажность почвы.

Определена мощность расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней столовой свеклы.

В табл. 6 представлены результаты расчетов режима орошения кабачков. Из табл. 6 видно, что значения оросительных норм при капельном поливе находятся в пределах 282-367 мм. В год проведения исследований оросительная норма составила 310 мм. Это показывает, что разброс оросительных норм не большой.

Сравнительный анализ рассчитанных оросительных норм и рекомендуемых научно-исследовательскими организациями Египта, показывают на их не противоречивые результаты.

На рис. 1 представлена связь фактических значений оросительных норм столовой свеклы (делянка № 2, 3) с расчетными. Коэффициент корреляции данной связи равен 0,911+0,206, что говорит о тесной связи М_ф и М_р.

Результаты на рис. 1 и тесная корреляционная связь позволяют рекомендовать данную методику для установления проектных режимов орошения столовой свеклы и выполнения прогнозов водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов за многолетний период.

Таблица 6. Режим орошения кабачков в условиях Египта при капельном способе полива (расчетные данные)

Годы	Р, %	Поливная норма, мм	Оросительная норма, мм	Кол-во поливов	Водообмен, мм	Расчетный слой почвы, см
1998	10	26,2	367	14	- 2,2	20…50
2000	20	26,2	367	14	- 4,8	20…50
1999	30	26	339	13	- 5,1	20…50
2003	40	26	339	13	- 5,7	20…50
2002	50	26	339	13	- 5,4	20…50
2001	60	26	339	13	- 5,3	20…50
2005	70	25,8	310	12	- 5,9	20…50
1997	80	25,8	310	12	- 6,5	20…50
2004	90	25,8	310	12	- 5,3	20…50
2006	100	25,6	282	11	- 5,9	20…50

В табл. 7 представлен режим орошения столовой свеклы на дерново-подзолистых почвах водоразделов в характерные по тепло-влагообеспеченности годы, разработанный на основание экспериментальных и теоретических исследований автора.

Таким образом, разработанные режимы орошения кабачков при капельном способе полива (табл. 6) в Египте и столовой свеклы на дерново-подзолистых почвах водоразделов (табл. 7) НЧЗ России могут быть рекомендованы для использования их при проектировании и эксплуатации оросительных систем.

Таблица 7. Режим орошения столовой свеклы на дерново-подзолистых почвах водоразделов

Р, %	Поливная норма, мм	Оросительная норма, мм	Число поливов	Инфильтрация, мм	Глубина грунтовых вод, см	Расчетный слой почвы, см
5	20-50	310	8-9	33	402	20…50
10	20-50	235	6-7	22	401	20…50
25	20-50	121	3-4	0	401	20…50
50	20-50	80	2-3	0	401	20…50
75	20-50	40	0-1	0	401	20…50



Рис. 1. Связь фактических значений оросительных норм (М_ф) столовой свеклы (делянка № 1, 2) с расчетными (М_р): 2010, 2011

Общие выводы по диссертации

Исследования в Египте проводились в год со средней тепло-влагообеспеченностью, а на ОМП «Дубна» проводились в годы очень жаркие и острозасушливые. Погодные условия, сложившееся в 2010 г. были аномальные и не фиксировались за все время гидрометеорологических наблюдений.

Влажность почвы в расчетном слое в условиях Египта при капельном орошении кабачков необходимо поддерживать в оптимальном диапазоне с учетом требований растений и экономии воды в течение всего периода вегетации. Оптимальный диапазон влажности почвы для всего периода вегетации кабачков при капельном способе полива составляет 0,55…0,70 ПВ или 66%Е…83%Е.

Оптимальный диапазон влажности дерново-подзолистой почвы водоразделов при дождевании столовой свеклы (бордо) - составляет (0,64…0,77)ПВ.

Расчетный слой почвы зависит от вида сельскохозяйственных культур и развития их корневой системы в период вегетации.

Для условий орошаемых земель Египта при капельном способе полива кабачков расчетный слой почвы следует принимать для: 1-3 декады - 20см; 3-5 декады - 30 см; 5- 8 декады - 50 см.

Для условий орошаемых дерново-подзолистых почв водоразделов Нечерноземной зоны РФ при дождевании столовой свеклы расчетный слой почвы следует принимать для: 1-3 декады - 20см; 3-5 декады - 30 см; 5-10 декады - 40-50 см.

Получена формула для расчета водопотребления кабачков в условиях капельного орошения в Египте, и формула для расчета водопотребления столовой свеклы в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Нечерноземной зоны РФ (2). Пределы применения формулы (2) по сумме среднесуточных дефицитов влажности воздуха составляет в Египте от 4,5 до 15,1 мб/сут, а в НЧЗ РФ - от 45 до 180 мб/декаду.

Для учета снижения интенсивности водопотребления в начале и конце периода вегетации получены биологические коэффициенты для кабачков (табл. 2), и для столовой свеклы (табл. 3). Получены коэффициенты, учитывающие влажность корнеобитаемого слоя почвы для кабачков (табл. 4), и для столовой свеклы (табл. 5). Получен коэффициент КF=0,392, учитывающий долю площади полива капельницами в расчете на 1 м².

Сравнительный анализ показал, что для расчета режима орошения кабачков в условиях Египта при капельном орошении кабачков и столовой свеклы в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области наиболее приемлемы методики А.И. Голованова, с использованием результатов экспериментальных и теоретических исследований.

Оросительные нормы для кабачков в условиях Египта, при капельном поливе следует принимать в диапазоне от 282 до 367 в зависимости от дефицита испаряемости.

Оросительные нормы для столовой свеклы в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области следует принимать в зависимости от дефицита водного баланса (P%): при 5% - 310 мм; 10% - 235мм ; 25% - 121 мм; 50% - 80 мм; 75% - 40 мм.

Публикации по теме диссертации

влажность почва кабачок свекла

1. Абдель Таваб М.И. Анализ изменения температуры воздуха в течение года в условиях Египта [Текст]/ Абдель Таваб М.И. // Материалы 3-ей международной (7-ой Всероссийской) научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации": М.: ФГНУ ВНИИ "Радуга", 2010, (в печати).

2. Абдель Таваб М.И. Обоснование режима влажности почвы при выращивании кабачков в условиях Египта [Текст]/ Абдель Таваб М.И. // Материалы IV-ой Международной (8-ой Всероссийской) научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации": М.: ФГНУ ВНИИ "Радуга", 2011, (в печати).

3. Абдель Таваб М.И. Режим орошения кабачков в условиях Египта [Текст]/ Абдель Таваб М.И.// Материалы международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России»: М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009.-Ч. II.- C. 395-399. ISBN 978-5-89231-283-7.

4. Абдель Таваб М.И. Режим орошения фасоли в условиях Египта [Текст] / Абдель Таваб М.И., Ахмед С.Ф.// Материалы 2-й международной научно-практической конференции «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия»: М.: ФГОУ ВПО КубГАУ, г. Краснодар, 2009 - C. 17-22. ISBN 978-5-901957-55-4.

5. Пчелкин В.В. Effect of Water Regimes on Squash Yield, Water Use Efficiency and Salt Distribution. [Текст] / Пчелкин В.В., Абдель Таваб М.И.// The First International Conference «Economists Management of Water in Arab World and Africa» 2009, Assiut University, Assiut , Egypt. C. 285-299.

6. Пчелкин В.В. Анализ изменения влажности воздуха в условиях Египта [Текст]/ Пчелкин В.В., Абдель Таваб М.И., Шаршеев Э.С. // Материалы 2-ой международной научно-практической конференции «Управление трансграничными водными ресурсами»: М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2010.- C. 122-126. ISBN 978-5-89231-303-2.

7. Пчелкин В.В. Водопотребление кабачков при капельном орошении в условиях Египта [Текст] / Пчелкин В.В., Абдель Таваб М.И.// Мелиорация и водное хозяйство. - 2009. - № 6. - С. 49-51. - ISSN 0235-2524.

8. Пчелкин В.В. Водопотребление фасоли при капельном орошении [Текст] / Пчелкин В.В., Абдель Таваб М.И. // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 3. - С. 27-28. - ISSN 0235-2524.

9. Пчелкин В.В. Обоснование режима влажности дерново-подзолистой почвы при выращивании столовой свеклы [Текст] / Пчелкин В.В., Абдель Таваб М.И. // Природообустройство. - 2011. - № 1. - С. 47-49. - ISSN 1997-6011.

Размещено на Allbest.ru