Водопотребление и дифференцированные режимы орошения капусты в лесостепных агроландшафтах Новосибирской области
Орошение в лесостепной почвенно-климатической зоне позволяет в 2-3 раза поднять урожайность овощных и кормовых культур при высоком уровне агротехнологий и агрохимического обеспечения. Однако опыт эксплуатации орошаемых земель показывает, что наряду с положительным эффектом наблюдается развитие негативных экологических процессов, таких, как подъем уровня грунтовых вод, водная эрозия, вторичное засоление почв, загрязнение природных водоисточников. По мнению И.П. Айдарова, М.С. Григорова, Г.Г. Гулюка, А.И. Голованова, А.В. Колганова, И.П. Кружилина, В.И. Ольгаренко, Б.Б, Шумакова, В.П. Щедрина и экснертов FAO, неблагоприятные экологические последствия орошения связаны с низким качеством управления водопользованием, с несоблюдением научно обоснованных режимов орошения сельскохозяйственных культур.
В связи с вышеизложенным, организация водосберегающго природоохранного водопользования на основе совершенствования методов расчета составляющих водного баланса орошаемого поля, нормирования и планирования поливных режимов является актуальной проблемой орошаемого земледелия. В России и за рубежом проведено большое число водно-балансовых исследований на сельскохозяйственных полях с различным уровнем плодородия почв, в результате чего разработано множество расчетных моделей для научного обоснования и организации стратегического и оперативного планирования режимов орошения как гарантии рационального водопользования (Е.П. Галямин, Ю.П. Добрачев, Г.В. Ольгаренко, В.П. Остапчик, О.И. Жовтоног, В.В. Шабанов, П.А. Иванова, А.Ю. Черемисинов, Д. Йенсен, К. Соломон, А. Тюрк, X. Пенман).
Качество прогнозирования режимов орошения зависит от точности определения суммарного испарения, испаряемости, динамики водного режима почвы, учета влияния гидрометеорологических факторов и биологических особенностей растений (A.M. Алпатьев, А.Р. Константинов, Д.Б. Циприс, С И Харчепко, Г.В. Ольгаренко). В овощном клине лесостепной зоны Новосибирской области значительную долю занимает капуста, эффективность возделывания которой существенно влияет на продуктивность сельскохозяйственного производства. Урожайность капусты в богарных условиях колеблется в больших пределах в зависимости от условий увлажнения года.
Для повышения и стабилизации урожайности капусты необходимо за счет орошения восполнять дефицит естественного увлажнения. Однако для исследуемых условий отсутствуют научно обоснованные рекомендации но режимам орошения, а также но оценке эффективности орошения этой культуры. Это положение предопределило цель и содержание настоящих исследований.
Цель работы разработка норм водопотребления и дифференцированных режимов орошения капусты на основе изучения водного баланса поля, оценки влияния пространственно-временной изменчивости гидрометеорологических факторов, уровня агрохимического обеспечения, влажности и плодородия почвы.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: сбор и анализ научно-технической информации по эффективности орошения сельскохозяйственных культур в районах недостаточного увлажнения; анализ методов прогнозирования и оперативного планирования режимов орошения сельскохозяйственных культур, в том числе овощных, обоснование направлений их совершенствования; изучение динамики водного баланса, определение суммарного испарения и испаряемости во взаимосвязи с урожайностью капусты при различном уровне минерального питания, дифференциации режимов орошения и изменении гидрометеорологических факторов; разработка приемов и установление расчетных зависимостей, позволяющих прогнозировать суммарное испарение и дифференцировать режимы орошения капусты с учетом уровня урожайности и влияния изменчивости гидрометеорологических условий и влагозапасов почвы; выполнение комплексной оценки экономической и энергетической эффективности разработанных дифференцированных режимов орошения капусты с учетом структуры ресурсозатрат.
Научная новизна работы состоит в следующем: установлены закономерности влияния изменчивости гидрометеорологических условий, дифференцированных режимов орошения и уровня минерального питания на структуру водного баланса ноля капусты; эмпирические зависимости для оценки влияния режимов орошения, доз внесения удобрений, фаз развития капусты на суммарное испарение и урожайность; предложены расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения, как основного элемента расходной части водного баланса, а также планирования и расчета дифференцированных режимов орошения капусты с учетом уровня агрохимического обеспечения и влияния изменчивости гидрометеорологических факторов; разработаны модель, алгоритм и справочно-информационная база данных для прогнозных расчетов дифференцированных режимов орошения, учитывающие влияние изменчивости гидрометеорологических факторов, влажности почвы, доз внесения удобрений и уровня урожайности; обоснованы и разработаны проектные и эксплуатационные режимы орошения капусты, учитывающие уровень обеспеченности природными ресурсами тепла и влаги, минеральными удобрениями для конкретных почвенно-климатических условий лесостепных агроландшафтов Новосибирской области.
Объект исследований посевы капусты в условиях орошения. Предмет исследований режим орошения и водопотребление капусты при различном минеральном питании.
На защиту выносятся: количественные показатели влияния гидрометеорологических условий и режимов увлажнения на суммарное испарение, испаряемость, структуру водного баланса и урожайность капусты; эмпирические зависимости, характеризующие влияние величин оросительных норм и доз внесения удобрений, а также поливных норм, дифференцированных по фазам развития капусты, на суммарное испарение и урожайность; расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения и обоснования эксплуатационных режимов орошения капусты с использованием полученных биоклиматических коэффициентов, учитывающих влияние изменчивости природных факторов исследуемой почвенно-климатической зоны; модель и информационно-аналитическая база данных для оперативного планирования поливов овощных культур; алгоритм для расчета норм орошения под планируемую урожайность капусты с учетом изменчивости гидрометеорологических факторов; дифференцированные режимы орошения капусты, ориентированные на различный уровень естественной тепло-, влагообеспеченности, продуктивных влагозапасов почвы, доз внесения удобрений и планируемой урожайности.
Методология исследований. Наблюдения и учеты проводились с использованием стандартных методик, приборов, оборудования и прикладных программ для ПЭВМ. Личный вю1ад автора заключается в выборе и обосновании направления исследований, разработке программы работ, проведении теоретических и полевых исследований, подготовке диссертации, внедрении полученных результатов в производство. Достоверность результатов подтверждается большим объемом экспериментальных исследований в многократной повторности, выполненных с использованием апробированных (стандартных) методик, методов математического анализа и результатами производственной проверки.
Разработаны и внедрены рекомендации по прогнозированию и оперативному планированию дифференцированных режимов орошения капусты при различном уровне минерального питания на основе расчетных зависимостей, повышающих точность определения испаряемости и суммарного водопотребления, обеспечивающие повышение урожайности, ресурсосбережение и природоохрану.
Результаты исследований рекомендуется использовать при проектировании оросительных систем, прогнозировании и оперативном планировании эксплуатационных режимов орошения, выращивании капусты в хозяйствах с различным уровнем ресурсообеспечения.
Результаты исследований докладывались на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях, проводимых в период с 1990 по 2005 гг., в т.ч. на Международных научных конференциях в рамках Международной выставки «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК2004, 2006 гг.; Межрегиональной конференции МКИД «Производство продовольствия и вода, социально-экономические проблемы ирригации и дренажа», г. Москва, 2004 г. Реализация работы. Материалы исследований являются составной частью тематики научно-исследовательских работ, выполняемых по отраслевым научно-техническим программам Минсельхоза России, а также НИОКР научно-методического центра но мелиорации Россельхозакадемии. Результаты исследований внедрены в МУН им. Дзержинского на площади 30 га и в ЗАО «Студеновское» Карасукского района Новосибирской области на площади 50 га. Использование усовершенствованных приемов прогнозирования и оперативного планирования дифференцированных режимов орошения капусты обеспечивает экономию оросительной воды на 10-30 снижение энергозатрат на 15-20 получение урожайности 80-90 т/га. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 научных статей.
В связи с вышеизложенным, организация водосберегающго природоохранного водопользования на основе совершенствования методов расчета составляющих водного баланса орошаемого поля, нормирования и планирования поливных режимов является актуальной проблемой орошаемого земледелия. В России и за рубежом проведено большое число водно-балансовых исследований на сельскохозяйственных полях с различным уровнем плодородия почв, в результате чего разработано множество расчетных моделей для научного обоснования и организации стратегического и оперативного планирования режимов орошения как гарантии рационального водопользования (Е.П. Галямин, Ю.П. Добрачев, Г.В. Ольгаренко, В.П. Остапчик, О.И. Жовтоног, В.В. Шабанов, П.А. Иванова, А.Ю. Черемисинов, Д. Йенсен, К. Соломон, А. Тюрк, X. Пенман).
Качество прогнозирования режимов орошения зависит от точности определения суммарного испарения, испаряемости, динамики водного режима почвы, учета влияния гидрометеорологических факторов и биологических особенностей растений (A.M. Алпатьев, А.Р. Константинов, Д.Б. Циприс, С И Харчепко, Г.В. Ольгаренко). В овощном клине лесостепной зоны Новосибирской области значительную долю занимает капуста, эффективность возделывания которой существенно влияет на продуктивность сельскохозяйственного производства. Урожайность капусты в богарных условиях колеблется в больших пределах в зависимости от условий увлажнения года.
Для повышения и стабилизации урожайности капусты необходимо за счет орошения восполнять дефицит естественного увлажнения. Однако для исследуемых условий отсутствуют научно обоснованные рекомендации но режимам орошения, а также но оценке эффективности орошения этой культуры. Это положение предопределило цель и содержание настоящих исследований.
Цель работы разработка норм водопотребления и дифференцированных режимов орошения капусты на основе изучения водного баланса поля, оценки влияния пространственно-временной изменчивости гидрометеорологических факторов, уровня агрохимического обеспечения, влажности и плодородия почвы.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: сбор и анализ научно-технической информации по эффективности орошения сельскохозяйственных культур в районах недостаточного увлажнения; анализ методов прогнозирования и оперативного планирования режимов орошения сельскохозяйственных культур, в том числе овощных, обоснование направлений их совершенствования; изучение динамики водного баланса, определение суммарного испарения и испаряемости во взаимосвязи с урожайностью капусты при различном уровне минерального питания, дифференциации режимов орошения и изменении гидрометеорологических факторов; разработка приемов и установление расчетных зависимостей, позволяющих прогнозировать суммарное испарение и дифференцировать режимы орошения капусты с учетом уровня урожайности и влияния изменчивости гидрометеорологических условий и влагозапасов почвы; выполнение комплексной оценки экономической и энергетической эффективности разработанных дифференцированных режимов орошения капусты с учетом структуры ресурсозатрат.
Научная новизна работы состоит в следующем: установлены закономерности влияния изменчивости гидрометеорологических условий, дифференцированных режимов орошения и уровня минерального питания на структуру водного баланса ноля капусты; эмпирические зависимости для оценки влияния режимов орошения, доз внесения удобрений, фаз развития капусты на суммарное испарение и урожайность; предложены расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения, как основного элемента расходной части водного баланса, а также планирования и расчета дифференцированных режимов орошения капусты с учетом уровня агрохимического обеспечения и влияния изменчивости гидрометеорологических факторов; разработаны модель, алгоритм и справочно-информационная база данных для прогнозных расчетов дифференцированных режимов орошения, учитывающие влияние изменчивости гидрометеорологических факторов, влажности почвы, доз внесения удобрений и уровня урожайности; обоснованы и разработаны проектные и эксплуатационные режимы орошения капусты, учитывающие уровень обеспеченности природными ресурсами тепла и влаги, минеральными удобрениями для конкретных почвенно-климатических условий лесостепных агроландшафтов Новосибирской области.
Объект исследований посевы капусты в условиях орошения. Предмет исследований режим орошения и водопотребление капусты при различном минеральном питании.
На защиту выносятся: количественные показатели влияния гидрометеорологических условий и режимов увлажнения на суммарное испарение, испаряемость, структуру водного баланса и урожайность капусты; эмпирические зависимости, характеризующие влияние величин оросительных норм и доз внесения удобрений, а также поливных норм, дифференцированных по фазам развития капусты, на суммарное испарение и урожайность; расчетные зависимости для прогнозирования суммарного испарения и обоснования эксплуатационных режимов орошения капусты с использованием полученных биоклиматических коэффициентов, учитывающих влияние изменчивости природных факторов исследуемой почвенно-климатической зоны; модель и информационно-аналитическая база данных для оперативного планирования поливов овощных культур; алгоритм для расчета норм орошения под планируемую урожайность капусты с учетом изменчивости гидрометеорологических факторов; дифференцированные режимы орошения капусты, ориентированные на различный уровень естественной тепло-, влагообеспеченности, продуктивных влагозапасов почвы, доз внесения удобрений и планируемой урожайности.
Методология исследований. Наблюдения и учеты проводились с использованием стандартных методик, приборов, оборудования и прикладных программ для ПЭВМ. Личный вю1ад автора заключается в выборе и обосновании направления исследований, разработке программы работ, проведении теоретических и полевых исследований, подготовке диссертации, внедрении полученных результатов в производство. Достоверность результатов подтверждается большим объемом экспериментальных исследований в многократной повторности, выполненных с использованием апробированных (стандартных) методик, методов математического анализа и результатами производственной проверки.
Разработаны и внедрены рекомендации по прогнозированию и оперативному планированию дифференцированных режимов орошения капусты при различном уровне минерального питания на основе расчетных зависимостей, повышающих точность определения испаряемости и суммарного водопотребления, обеспечивающие повышение урожайности, ресурсосбережение и природоохрану.
Результаты исследований рекомендуется использовать при проектировании оросительных систем, прогнозировании и оперативном планировании эксплуатационных режимов орошения, выращивании капусты в хозяйствах с различным уровнем ресурсообеспечения.
Результаты исследований докладывались на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях, проводимых в период с 1990 по 2005 гг., в т.ч. на Международных научных конференциях в рамках Международной выставки «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК2004, 2006 гг.; Межрегиональной конференции МКИД «Производство продовольствия и вода, социально-экономические проблемы ирригации и дренажа», г. Москва, 2004 г. Реализация работы. Материалы исследований являются составной частью тематики научно-исследовательских работ, выполняемых по отраслевым научно-техническим программам Минсельхоза России, а также НИОКР научно-методического центра но мелиорации Россельхозакадемии. Результаты исследований внедрены в МУН им. Дзержинского на площади 30 га и в ЗАО «Студеновское» Карасукского района Новосибирской области на площади 50 га. Использование усовершенствованных приемов прогнозирования и оперативного планирования дифференцированных режимов орошения капусты обеспечивает экономию оросительной воды на 10-30 снижение энергозатрат на 15-20 получение урожайности 80-90 т/га. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 научных статей.
