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

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 , , , , 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.