Информационно-образовательный портал
e-mail: [email protected]

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ВОДОРАЗДЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДЕЙ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Реферат. Разработан и обоснован режим орошения картофеля на дерново-подзолистых почвах водораздельных площадей Московской области. На основании опытных данных получена эмпирическая формула для расчета водопотребления картофеля. Определены коэффициенты уравнения регрессии, зависящие от природно-климатической зоны, а также биологические коэффициенты и коэффициенты, учитывающие влажность корнеобитаемого слоя почвы. Получен диапазон влажности дерново-подзолистых почв для картофеля. Определена мощность расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней картофеля. Обоснован выбор математической модели А. И. Голованова для расчета режима орошения картофеля в рассматриваемых условиях. Представлена связь расчетного режима орошения с фактическим, полученным на опытных делянках. Данная связь показала хорошую сходимость. Коэффициент корреляции составил 0,919 + 0,149. Разработанный режим орошения рекомендуется для практического использования при проектировании оросительных систем на дерново-подзолистых почвах водораздельных площадей Московской области.

Ключевые слова: вода, почва, режим орошения, картофель, водопотребление.

Эффективность использования дерново-подзолистых почв водораздельных площадей и получение высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур во многом зависят от создания оптимального водно-воздушного режима почв, который достигается с помощью оросительных систем. Обязательным условием при расчете режима орошения сельскохозяйственных культур является определение следующих параметров: водопотребление, водообмен расчетного слоя почвы с нижележащими слоями, требования к вод­ному режиму почв, биологические особенности растений, расчетный слой ­почвы.

Для расчета режима орошения в рассматриваемых условиях
в ­2013–2015 гг. были проведены исследования на опорно-мелиоративном пункте (ОМП) «Дубна» ­РГАУ-МСХА, расположенном в д. Сел­ково Сергиево-Посадского района Московской ­области.

Одним из главных элементов при расчете режима орошения является водопотребление, для расчета которого известен целей ряд формул как российских, так и зарубежных авторов. Возможность использовать ту или иную формулу расчета водопотребления сельскохозяйственных культур связана с необходимостью иметь биоклиматические и другие коэффициенты, входящие в формулы. Стоит учитывать, что данные коэффициенты были получены в конкретных природно-климатических зонах, для конкретных культур и почв, поэтому перенос их в другие условия ставит задачу по корректировке и уточнению [4]. Необходимо отметить, что декадные значения биологических коэффициентов для картофеля на дерново-подзолистых почвах водораздельных площадей отсутствуют. Расчет водопотребления по существующим методикам осложняется тем, что совсем не учитывается или не в полной мере уровень увлажненности почвы, который существенно влияет на величину водопотребления.

По результатам исследований, проведенных на ОМП «Дубна» РГАУ-МСХА, была получена следующая формула для расчета водопотребления картофеля на дерново-подзолистых почвах водораздельных территорий Московской области [4]:

Е = КВ · Кδ · adsb, (1)

где Е – водопотребление картофеля, мм/дек; Kδ– биологический коэффициент, учитывающий биологические особенности картофеля в период вегетации (табл. 1); Kв – коэффициент, учитывающий влажность корнеобитаемого слоя дерново-подзолистой почвы (табл. 2); ds – сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха, мб/дек.; а, b – эмпирические коэффициенты, учитывающие климатическую зону, культуру и почвы, даны в табл. 3.

Таблица 1 – Биологические коэффициенты картофеля по декадам

№ декады

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Кб

0,803

0,914

0,993

1,041

1,059

1,045

1,001

0,925

0,818

 

Таблица 2 – Коэффициенты, учитывающие влажность почвы

Влажность почвы

(0,7–0,8) ПВ

0,65 ПВ

0,60 ПВ

0,55 ПВ

KВ

1,0

0,90

0,78

0,60

Таблица 3 – Эмпирические коэффициенты а и b

Культура

a

b

картофель

1,31

0,77

Одним из обязательных элементов расчета режима орошения является диапазон влажности почвы. Эта величина, как правило, зависит от свойств почвы и биологических особенностей растений [5].

Используя полученные данные на делянках, построили график связи относительной урожайности картофеля и влажности почвы (рис. 1), по оси ординат указаны значения относительной урожайности картофеля: У = Уi /Уmax, где Уi – значения урожайности в  конкретном году, т/га;
Уmax – максимальная урожайность в том же году; а по оси абсцисс средняя за вегетацию влажность почвы в слое 0…50 см., деленная на величину ПВ.

Выдержать оптимальную величину влажности в производственных условиях довольно сложно и экономически невыгодно, поэтому представляется целесообразным для практических целей использовать диапазон влажности почвы. Снижение относительной урожайности на 8% от оптимальной величины дает следующий диапазон влажности дерново-подзолистой почвы для картофеля (0,67…0,79) ПВ.

Умах: 2013 г. – 45,0 т/га; 2014 г. – 43,0 т/га; 2015 г. – 44 т/га

Уравнение поливной нормы включает в себя величину расчетного слоя почвы, которая зависит от глубины распространения корневой системы и зависит от сельскохозяйственной культуры и фазы ее развития.

При анализе литературных источников по теме картофеля было выявлено, что единого мнения среди исследователей по выбору мощности расчетного слоя почвы нет [5]. Вели­чина диапазона слоя увлаж­нения для картофеля составляет 10…50  см.

На основании проведенных исследований на ОМП «Дубна» для выращивания картофеля в условиях орошаемых дерново-подзолистых почв водораздельных площадей при дождевании расчетный слой следует принимать в следующих диапазонах: 1–2-я­ 
декады – 20 см; 3–5-я декады – 30 см; 6-я декада – 40 см; 7–9-я декады – 40 см.

При выборе метода расчета оптимального и экологически безопасного режима орошения дождеванием картофеля были приняты во внимание следующие особенности: возможность использования многофакторного анализа изменения водного режима дерново-подзолистых почв водораздельных площадей с учетом охраны почв и водных ресурсов, а также возможность совершенствования ее на основе новых научных знаний.

Анализ методов расчета режима орошения моркови показал, что применение известных методов в условиях дерново-подзолистых почв водораздельных площадей ограниченно. По результатам этого анализа для расчета режима орошения картофеля в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов была принята методика А. И. Голованова [2], основанная на решении дифференциального уравнения влагопереноса в ненасыщенной зоне. При этом было проведено совершенствование метода расчета режима орошения картофеля.

Основанием для внесения усовершенствований в выбранный метод расчета водного режима дерново-подзолистых почв водораздельных площадей и режима орошения картофеля являются материалы экспериментальных исследований 2013–2015 гг., которые включают следующие позиции:

1. Установленние допустимых пределов регулирования влажности дерново-подзолистой почвы водораздельных площадей для картофеля.

2. Использование формулы для расчета водопотребления моркови, включающей установленные в ходе исследования коэффициенты.

3. Определение биологических коэффициентов и коэффициентов, учитывающих влажность почвы.

4. Определение расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней моркови.

Основой для расчета режима орошения картофеля являлся расчет водного режима дерново-подзолистых почв водораздельных площадей в результате ретроспективного анализа метеорологических данных. Расчет выполнялся в два этапа:

1. Проверка сходимости фактических и расчетных данных, полученных в ходе расчета водного режима и режима орошения моркови по программе А. И. Голованова с использованием совершенствования метода расчета.

2. Расчет водного режима и режима орошения моркови по метеорологическим данным (г. Дмитров) за 42 года (1960–1997, 2013–2015 гг.), что соответствует требованиям СНиП 2.06.03-85, которые рекомендуют устанавливать оросительную норму за период не менее 20–30 лет.

На рис. 2 представлена связь фактических значений оросительных норм (делянки № 1, 2, 3) с расчетными значениями по методике А. И. Голованова. Коэффициент корреляции данной связи равен 0,919 + 0,149, что говорит о тесной связи Мф и Мр.

По результатам расчетов за 42 года (1960–1997, 2013–2015 гг.) построена кривая обеспеченности оросительной нормы картофеля для условий дерново-подзолистых почв водораздельных площадей (рис. 3). Расчетные характеристики получены с помощью аналитических функций распределения ежегодных вероятностей превышения. При этом применялась функция трехпараметрического гамма: распределения при соответствующем отношении CS / СV. На основании этой кривой была составлена таблица режима орошения картофеля для условий дерново-подзолистых почв водораздельных площадей в характерные по обеспеченности годы (табл. 4).

Для проведения сравнительного анализа в таблице 5 представлены оросительные нормы картофеля, рекомендуемые научно-исследовательскими организациями для Нечерноземной зоны РФ.

Проведенный сравнительный анализ указывает на довольно значительный разброс рекомендуемых оросительных норм картофеля. Фактическая оросительная норма при 5%-ной обеспеченности (табл. 28) оказывается выше в сравнении с предлагаемыми нормами. Максимально близкими к расчетному значению оказались рекомендации ВНИИГиМа [6] с незначительным занижением на 2 мм.

Анализ рекомендаций оросительных норм при 25%-ной обеспеченности показывает большее расхождение. Рекомендации ВНИИГиМ [6] в этом случае оказались выше на 6,5%; значения оросительных норм ВНПО «Радуга» [8], СевНИИГиМ [7] и НИИ овощеводства показывают занижение на 47, 41 и 17% соответственно.

Оросительные нормы в средний по обеспеченности год, предлагаемые ВНИИГиМ [6], показывают завышение на 22%, а ВНПО «Радуга» [8] и СевНИИГиМ [7] – занижение соответственно на 35 и 18%.

Для оценки влияния разработанного режима орошения картофеля на почвообразовательный процесс было проведено сравнение оросительных норм среднего года (Ор = 50%) с почвенно-допустимой нормой для Нечерноземной зоны. Согласно некоторым источникам [1], превышение оросительной нормы более чем на 20% среднемноголетней суммы годовых осадков, ведет к неблагоприятным экологическим последствиям. Среднемноголетняя сумма осадков для Московской области составляет примерно 90 мм. Данные таблицы 4 и результаты экспериментальных исследований показывают, что оросительные нормы среднего года составляют 107 мм, следовательно, они не превышают предельных значений и являются допустимыми.

Таким образом, разработанные режимы орошения картофеля (табл. 4) могут быть рекомендованы для использования их при проектировании оросительных систем на дерново-подзолистых почвах водораздельных площадей Московской области.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Айдаров И. П., Голованов А. И., Никольский Ю. Н. Оптимизация мелиоративных режимов и осуша­емых сельскохозяйственных земель. – М. : Агропромиздат, 1990. – 58 с.
  2. Голованов А. И. Оптимизация режимов орошения черноземов// Почво­ведение. – 1993. – № 6. – С. ­79–84.
  3. Пчелкин В. В., Герасимов В. О. Водопотребление картофеля на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области // Природообустройство. – 2015. – № 4. – С. ­15–21.
  4. Пчелкин В. В. Обоснование мелиоративного режима осушаемых пойменных земель. – М. : КолосС, 2003. – 253 с.
  5. Рекомендации по оросительным нормам в  Нечерноземной зоне РСФСР. – М., 1984. – С. 1–10.
  6. Рекомендации по расчету параметров режима осушения и увлажнения сельскохозяйственных
    ­зе­­мель. – СевНИИГиМ.  – Л., 1981. – С. 54–64.
  7. Рекомендации по режиму орошения сельскохозяйственных культур в Московской области / ВНПО «Радуга». – Коломна, 1982. – 20 с.
  8. Руководство «Режим орошения, способы и техника полива овощных и бахчевых культур в различных зонах РФ» / ГНУ ВНИИ овощеводства. – М. – 2010. – 82 с.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство