Широкова Ю.И.

Морозов А.Н.

ОБ УЧЕТЕ СТЕПЕНИ ДРЕНИРОВАННОСТИ И МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ.

Резюме:

В статье приводятся результаты моделирования процессов влаго-солепереноса с целью изучения закономерностей изменения режимов орошения в зависимости от степени дренированности территории и минерализации оросительной воды.

Введение:

Современные методики построения режимов орошения сельскохозяйственных культур, как правило, не учитывают обозначенные в заголовке настоящей статьи факторы, хотя их влияние очевидно и подтверждается многочисленными теоретическими исследованиями и экспериментами.

Степень дренированности сельскохозяйственных угодий существенно отражается на динамике влаги и солей в зоне аэрации почв и подстилающих грунтов. Это явление качественно учитывается в природных условиях выделением зон автоморфного, полу автоморфного (полу гидроморфного) и гидроморфного режимов почвенного увлажнения. Более дробное подразделение лишено смысла, поскольку даже для этих, существенно различных режимов, нет достоверных данных о влиянии их на эвапотранспирацию и солевой режим.

Еще более сложно прогнозировать изменение водно-солевого режима для искусственно орошаемых территорий, поскольку для нормального развития растений имеет значение не только количество влаги в почве, но и её минерализация в отдельные фазы развития растений. Чтобы оценить количественно влияние мощности дренажа (его способности отводить определенное количество воды за единицу времени на единицу напора) в рассматриваемой ситуации, используем апробированную для условий Средней Азии модель прогнозирования водно-солевого режима почвы [1], основанную на теории влаго-солепереноса в почвах. Под дренированностью, в данном случае, понимается способность дренажа отводить определенный объём воды с одного м² площади на один метр напора при принятой в модели линейной зависимости дренажного стока от напора:

Д = До * (h_d. – h),

где: Д – дренажный сток;

 До – дренированность;

 h – уровень грунтовых вод;

 h_{d –} глубина заложения дренажа.

Методика исследований:

Особенностью используемой при прогнозах модели [1] является то, что в ней рассматривается процессы влаго-солепереноса в зоне аэрации совместно с переносом влаги в подстилающих грунтах (с учетом их гидрогеологических особенностей - проводимости, напорности). Модель была настроена на прогнозирование влаго-солепереноса при режиме орошения в вегетационный период, строящемся автоматически, исходя из агротехнических требований по влажности и солесодержанию корнеобитаемого слоя той или иной культуры. Для того, чтобы оценить совокупное влияние этих двух факторов на рост и развитие растений, в модели использована существующая гипотеза, по которой действие осмотической составляющей полного потенциала влаги в почве равнозначно действию капиллярно-сорбционной составляющей [2-5].

В первой серии прогнозов, исследовалось влияние различной дренированности при трех положениях уровня грунтовых вод. При этом, моделью автоматически поддерживался стабильный (в сезонном и многолетнем разрезе) водно-солевой режим зоны аэрации, полностью соответствующий современным агротехническим требованиям.

Прогнозы были проведены для двух контрастных случаев - относительно пресных грунтовых вод (5 г/л по сухому остатку) и сильно минерализованных (25 г/л).

Вторая часть исследований была посвящена изучению влияния степени минерализации оросительной воды на размер оросительных норм и их составляющих.

Следует особо отметить, что нами прогнозировались значения составляющих водного и солевого балансов нетто, а это значит, что в зависимости от применяемой техники полива, все результаты исследований должны быть откорректированы на величину поверхностных и глубинных сбросов, характерных для того или иного способа полива.

Результаты исследований:

Первая часть исследований проводилась для культуры хлопчатника на типичных почвах среднесуглинистого гранулометрического состава для центральной климатической зоны (Ц-II-A по классификации Средазгипроводхлопка).

На рисунке 1 сравниваются прогнозные затраты воды на эвапотранспирацию (суммарное испарение за год, мм) при поддержании заданных агротехнических режимов в рассматриваемых условиях при дренированностях от 0,0005 до 0,1 м³/м², то есть, практически, от гидроморфных до автоморфных условий.

Полученные результаты свидетельствуют, что с переходом от автоморфных условий к полугидроморфным и гидроморфным поддержание заданного коридора условий по водно-солевому режиму в корнеобитаемом слое обуславливает в альтернативных для растений вариантах различную эвапотранспирацию, тем большую, чем выше гидроморфность и ниже дренированность. Этого, по-видимому, следовало ожидать, поскольку при таком переходе растет средняя влажность в корнеобитаемом слое почвы, а соответственно и суммарное испарение. Соответственно, растут затраты оросительной воды на поддержание заданного водно-солевого режима.

Рис 1. Прогнозное изменение годовых значений эвапотранспирации в зависимости от степени дренированности и гидрогеологических условий для случая сильно минерализованных вод (25 г/л).

На рисунках 2 и 3 показано как меняются оросительная норма при изменении степени дренирования орошаемой территории.

Рис 2. Зависимость годовой оросительной нормы (с влагозарядковым поливом) от степени дренированности орошаемой территории для условий климатической зоны Ц-II-А. Минерализация оросительной воды - Со=1г/л, грунтовой - Сгв=5г/л.

Рис 3. Зависимость годовой оросительной нормы (с влагозарядковым поливом) от степени дренированности орошаемой территории для условий климатической зоны Ц-II-А. Минерализация оросительной воды - Со=1г/л, грунтовой - Сгв=25г/л.

Вторая часть исследований проводилась для культуры хлопчатника на типичных почвах среднесуглинистого гранулометрического состава для климатической зоны (Ю-I-A по классификации Средазгипроводхлопка), характерной для Каршинской степи.

Рассмотрим, как меняются оросительные нормы сельскохозяйственных культур и их составляющие в зависимости от минерализации оросительной воды. В этой серии прогнозов на упомянутой выше модели принят уровень дренированности, близкий к проектному, установленному для условий Голодной, Джизакской и Каршинской степей (0,001 м³/м²). В этой серии прогнозов автоматически поддерживался стабильный (в многолетнем разрезе) водно-солевой режим зоны аэрации, полностью соответствующий современным агротехническим требованиям, несмотря на различную минерализацию оросительной воды, за счет автоматической корректировки сроков поливов по значению суммарного потенциала почвенной влаги в корнеобитаемом слое почвы.

Рис 4. Изменение составляющих оросительной нормы в зависимости от минерализации оросительной воды для климатической зоны Ю-I-А (Каршинская степь).

Эти прогнозы однозначно позволяют сделать ряд выводов: поддержание заданного водного и солевого режимов почвы при использовании вод повышенной минерализации влечет за собой рост эвапотранспирации за счет увеличения средней влажности корнеобитаемого слоя и объёма дренажного стока для поддержания солевого баланса.

Заключение:

Проведенные прогнозные расчеты позволяют обоснованно вносить коррективы в оросительные нормы сельскохозяйственных культур в зависимости от проектной дренированности сельскохозяйственных угодий и минерализации оросительной воды.

Литература:

1.Морозов А.Н., Злотник В.А. Оценка применимости вод повышенной минерализации для орошения хлопчатника. Сб. научн. тр. САНИИРИ и ин-та Средазгипроводхлопок, Ташкент, 1983, с.80-90.

2. Сampbell R.B., Bower C.A., Richards L.A., Change of electrical conductivity with temperature and the relation of osmotic pressure to electrical conductivity and ion concentration for soil extracts, Proc. Soil Sci. Am., 13, 1949 p.66-69,

3. Р.Слейчер. Водный режим растений. М., Мир, 1970, с.365.

4. К.А.Блэк. Растение и почва. М., Колос, 1973, с.503.

5. Широкова Ю.И., Морозов А.Н. О роли влагозарядковых поливов в повышении водообеспеченности орошаемых полей. Водные ресурсы Центральной Азии. - Алматы, 2002. - С.312 -320.

Как с нами связаться

Вернуться на главную страниц