Совершенствование технологии орошения дождеванием черноземов Ростовской области (стр. 2 )

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 46 рисунка и 5 приложений. Список литературных источников включает 180 наименований.

Содержание работы

Во «Введении» обоснована актуальность, ставятся цель и задачи исследований, формулируются научная новизна и практическая значимость работы, излагаются основные положения, выносимые на защиту, дается оценка достоверности научных исследований и методология их проведения, приводятся результаты практической апробации полученных результатов.

В первой главе «Современное состояние вопроса» проведен анализ последствий длительного орошения черноземов и технического уровня оросительных систем Ростовской области, а также рассмотрены существующие решения вопроса восстановления плодородия и уменьшения процессов деградации орошаемых черноземов.

Результатами многочисленных исследований черноземов в контуре продолжительно и интенсивно эксплуатируемых оросительных систем, проведенных Шумаковым Б. Б., Щедриным В. Н., Ольгаренко В. И., Сенчуковым Г. А., Скуратовым Н. С., Зайдельманом Ф. Р., Ковдой В. А., Андреевым Г. И., Козлечковым Г. А., Бобченко В. И., Краснощековым В. Н., Айдаровым И. П., Манукьяном Д. А.,  С., Кацем Д. М. и другими, установлены факты труднообратимых негативных процессов изменения их водно-физических, агрофизических, физико-химических и других свойств в результате увеличения антропогенной нагрузки, выражающейся в поступлении значительных объемов поливной воды в оросительную систему,

На основании изученных данных изменения мелиоративного состояния черноземов Ростовской области можно определенно установить скорость деградационных процессов, протекающих на них. Средний ежегодный прирост переувлажненных земель (УГВ до 2 м) составил за 25-45 лет орошения на низких террасах – 1,5-2 %, на высоких террасах и склонах водоразделов – 0,5-0,6 %. Темповое увеличение площади земель с критическим уровнем грунтовых вод на высоких террасах составило 0,6-1,1 %, на низких – 0,8-1,5 %. Ежегодное увеличение площадей с почвами, подвергшимися ощелачиванию, составило 1,3 %. Причем минимальные значения показателей соответствуют площадям, на которых применялись мероприятия по рациональному использованию природных ресурсов.

Установлено, что существующие в Ростовской области оросительные системы по своим конструктивным решениям, качеству строительства, низкому техническому уровню и степени износа отдельных групп элементов не позволяют решить проблему эффективного использования водных ресурсов, что особенно актуально в условиях реализации платных государственных услуг и дефицита водных ресурсов р. Дон.

Анализ развития сельскохозяйственного производства за последние 10-15 лет показал, что ресурсосберегающие технологии орошения дождеванием, в частности циклическое орошение, успешно применяются в ряде хозяйств Ростовской области, но без должного научного обеспечения, обосновывающего продолжительность неорошаемого и орошаемого циклов, конструктивные решения оросительных систем, расчет экономической эффективности применения данных технологий. В связи, с чем возникает необходимость в теоретическом обосновании применения ресурсосберегающей технологии орошения дождеванием на черноземах Ростовской области, что определяет научную новизну и актуальность исследований.

Во второй главе «Организационно-хозяйственные условия и методы исследований» приводятся организационно-хозяйственные условия районов исследований: Веселовского района Ростовской области, «Бессергеневское» Октябрьского района Ростовской области и орошаемом участке Багаевского филиала ФГБУ «Ростовмелиоводхоз», методики проведения исследований, рабочая гипотеза и блок-схема проведения исследований.

В процессе выбора, уточнения направления работ и проведения исследований поиск необходимой информации проводился в документальной базе «Ирбис», фонде научно-технической литературы ФГБНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», в центральной научной сельскохозяйственной библиотеке (ЦНСХБ) и по справочно-информационных системах «Гарант» и «Техэксперт».

В программу полевых исследований входили исследования по определению степени деградации орошаемых черноземов в опытных хозяйствах, продолжительности орошаемого и неорошаемого циклов, надежности быстросборной оросительной сети и особенностей работы системы «насосная станция – быстросборная оросительная сеть – дождевальная машина», относительной величины поливной нормы с учетом уровня залегания грунтовых и их минерализации, а также учет урожайности в зависимости от метеорологических показателей по годам исследований.

В третьей главе «Теоретическое обоснование применения ресурсосберегающей технологии орошения на черноземах Ростовской области» определена область и условия применения циклического орошения; получены тригонометрические функции аномалий температуры воздуха и осадков; обоснована продолжительность орошаемых и неорошаемых циклов на основе интегральной оценке деградации орошаемых черноземов; представлены номограмма композиций линий уровня гидромодуля при циклическом орошении, принципы выбора структуры циклически орошаемых севооборотов сельскохозяйственных культур и проектирования оросительных систем при циклическом орошении.

Для обоснования организации циклического орошения нами была разработана вспомогательная блок-схема (рис. 1).

Рисунок 1 – Блок-схема обоснования организации циклического орошения на оросительных системах Ростовской области

Продолжительность орошаемого и неорошаемого циклов должна быть максимально приближена к цикличности природной влажности конкретной территории. Проведенный математический анализ аномалий температуры воздуха и осадков за определенный временной ряд позволил получить тригонометрические функции, имеющие следующий вид для:

- аномалий температуры

; (1)

- аномалий осадков

. (2)

Графическое представление данных функций позволяет сделать вывод о целесообразности перевода части орошаемых массивов в неорошаемый цикл. А прогнозные значения, определенные по зависимостям 1 и 2, позволяют определить начало процесса организации циклического орошения без ущерба хозяйствам при переводе части орошаемых полей в неорошаемый цикл.

В основу подхода прогнозирования деградации черноземов положена следующая концепция: любая черноземная почва при эксплуатации подвергается различным деградационным процессам и тем самым риску наступления неблагоприятного состояния. Если этот риск будет слишком велик, то почвенная система будет деградирована и даже выведена из строя.

Вероятность ненаступления неблагоприятного состояния для черноземов в целом в течение времени t будет:

, (3)

где – вероятность безотказного функционирования орошаемых черноземов (интегральная оценка);

, , … – вероятности отсутствия признаков деградационных явлений в черноземах по основным показателям.

Тогда прогнозная модель безотказного функционирования почвенной системы при воздействии негативных факторов будет иметь вид:

, (4)

где r(t) – вероятность отказа (риска);

. (5)

На основе полученных нами опытных данных в ходе исследований на территории аграрных хозяйств и «Бессергеневское» было установлено, что продолжительность орошаемого цикла при высоком и среднем уровнях состояния черноземов, варьирует от 1 года до 3 лет, а при выявлении низкого и катастрофического уровня состояния черноземов рекомендуется эти поля выводить из орошения.

Данная оценка степени деградации черноземов I и II надпойменных террас в целом при различных сроках эксплуатации, позволила получить зависимости рисков наступления деградационных процессов от продолжительности цикла орошения (табл.).

Таблица – Зависимости рисков наступления деградационных процессов
от продолжительности цикла орошения

Уровни состояния черноземов	Уравнение регрессии	R2
I надпойменная терраса ()
Высокий		0,9847
Средний		0,961
Низкий		0,9703
Катастрофический		0,969
II надпойменная терраса «Бессергеневское»
Высокий		0,9737
Средний		0,9832
Низкий		0,9801
Катастрофический		0,9562
х – продолжительность цикла орошения, лет

Организация циклического орошения требует соблюдения следующих уточненных нами рекомендаций: при выявлении деградации черноземов на 15-25 % от всей площади орошаемых земель хозяйства на два-три года выводят из севооборота влаголюбивые орошаемые сельскохозяйственные культуры, при выявлении деградации на 25-35 % от общей площади в систему севооборота вводят солеустойчивые культуры для рассоления пахотного слоя; если выявлена деградация черноземов на площади 35-50 % от общей площади севооборота – в 40-50 % полей вводят засухоустойчивые культуры, а при достижении количественных показателей, соответствующих катастрофическому уровню деградации черноземов, последние выводят из состава сельскохозяйственного фонда и подвергают коренной мелиорации.