Теоретическое обоснование и практическая реализация полива пропашных культур по экранированным бороздам

Следует также отметить, что применение черной пленки для экранирования почвы оказывается более эффективным, чем прозрачной: в 2001г. ее преимущество выразилось в прибавке урожайности свеклы в размере 4,6 т/га или 4,8 %.

Исследование технологии полива кукурузы по экранированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам проводились нами совместно с Ю.Эсанбековым в период 2001-2002гг. на опытном участке ЦЭБ УзНИИХ, где в 1994-1996гг. были поставлены опыты, в которых орошение хлопчатника выполнялось по экранированным крафтбумагой бороздам. Кроме того, в полевом опыте поливы кукурузы проводились по трем вариантам: по стандартным бороздам; капельным орошением; по экранированным пленкой бороздам.

Таблица 7. Элементы режима орошения кормовой свеклы (2002г.)

Вариант полива	Номер полива	Дата полива	Предполивная влажность почвы, сб	Поливная норма, м3/га	Сброс воды
				нетто	брутто	м3/га	%
1	1	29.06	-	700	950	250	26,3
	2	10.07	55	750	1070	320	29,9
	3	24.07	63	800	1150	350	30,4
	4	31.07	67	820	1160	340	29,3
	5	15.08	80	750	1050	300	28,6
	6	31.08	70	780	1100	320	29,1
	7	10.09	65	700	950	250	26,3
	8	23.09	65	700	900	200	22,2
Оросительная норма	6000	8330	2330	28,0
2	1*	29.06	-	700	950	250	26,3
	2	10.07	55	400	500	100	20,0
	3	17.07	62	400	500	100	20,0
	4	24.07	60	420	540	120	22,2
	5	31.07	77	400	520	120	23,1
	6	8.08	32	350	430	80	18,6
	7	15.08	80	350	425	75	17,6
	8	31.08	70	360	430	70	16,3
	9	10.09	65	370	440	70	15,9
	10	23.09	65	350	400	50	12,5
Оросительная норма	4100	5135	1035	20,2

Примечание: * первый полив проведен до укладки пленки

Кукуруза высевалась с междурядьями 70 см, капельницы с расходом 2 л/ч расположенными через 90 см фирмы "Дроссбах" и пленка укладывались через одно междурядье. Соответственно этому поливы во всех вариантах проводились с подачей воды через междурядье. Варианты опыта закладывались в трехкратной повторности, каждая повторность состояла из 8 рядков кукурузы. Длина борозд составляла 50 м, поливы проводились по влажности почвы 70-70-60 % НВ, годовая норма внесения минеральных удобрений составляла: азота 240 кг/га, фосфора 180 кг/га, калия 125 кг/га. Сроки и нормы полива кукурузы назначались по дефициту влаги в расчетном слое почвы 0-50 см.

Поливы кукурузы по бороздам с последующими междурядными обработками (в период до роста стебля до 1 м) приводят к уплотнению почвы, что ослабляет развитие ее корневой системы. Для установления влияния различных способов полива кукурузы на плотность сложения корнеобитаемого слоя почвы проведены измерения плотности почвы цилиндрами объемом 100 см3 в пятикратной повторности согласно методике СоюзНИХИ ("Методы агрофизических исследований почв Средней Азии", 1973) в начале и конце вегетационного периода. Результаты этих измерений приведены в таблице 9.

Таблица 8. Урожай корнеплодов кормовой свеклы, т/га

Вариант полива	Повторения	Средний по повторениям
	1	2	3
2000г.
1	102,5	103,5	106,0	104
2	121,0	117,0	116,0	118
HCP05 = 6,43 т/га
2002г.
1	36	44	45	41,7
2	58	58	51	55,7
HCP05 = 12,05 т/га
Средний за 2 года
1	69,25	73,75	75,5	72,8
2	89,5	87,5	83,5	86,8

Анализ показывает, что при традиционной технологии возделывания кукурузы, основанной на проведении поливов и тракторных обработок междурядий, к концу вегетации происходит уплотнение почвы. В то время как при водосберегающих поливах, в условиях безнапорной инфильтрации и отсутствии междурядных обработок плотность почвы практически не изменяется. Важно также отметить одинаковый результат у двух водосберегающих способов полива, а у варианта полива по экранированным черной полиэтиленовой пленки еще и преимущество перед вариантом капельного орошения, заключающееся в отсутствии в рабочем междурядье сорной растительности.

Для поддержания благоприятного водно-питательного режима почвы в установленные в почве сроки проводились поливы нормами, близкими к дефициту влаги в расчетном слое почвы 0-50 см. В таблице 10 приведены элементы режима орошения кукурузы и урожай зерна.

Таблица 9. Динамика плотности почвы при разных способах полива кукурузы, г/см3

Слой почвы, см	Плотность сложения в 2001г.	Плотность сложения в 2002г.
	В начале вегетации	В конце вегетации	В начале вегетации	В конце вегетации
		Вариант №1*	Вариант №2	Вариант №3		Вариант №1	Вариант №2	Вариант №3
0-10	1,39	1,41	1,39	1,38	1,36	1,40	1,34	1,41
10-20	1,38	1,42	1,41	1,40	1,44	1,41	1,38	1,41
20-30	1,45	1,49	1,42	1,43	1,43	1,43	1,44	1,44
30-40	1,46	1,50	1,45	1,46	1,41	1,45	1,42	1,41
40-50	1,48	1,50	1,46	1,47	1,44	1,47	1,46	1,39
50-60	1,47	1,51	1,48	1,47	1,47	1,49	1,44	1,47
60-70	1,49	1,50	1,48	1,46	1,47	1,50	1,47	1,44
70-80	1,48	1,49	1,49	1,48	1,46	1,54	1,54	1,49
80-90	1,50	1,52	1,51	1,49	1,47	1,52	1,54	1,53
90-100	1,52	1,53	1,53	1,51	1,52	1,57	1,55	1,55
0-50	1,43	1,46	1,44	1,43	1,42	1,44	1,41	1,41
0-100	1,46	1,49	1,46	1,46	1,45	1,48	1,46	1,45

* Вариант №1 - полив по обычным бороздам; № 2 - по экранированным пленкой бороздам; № 3 - капельное орошение

Таблица 10. Элементы режима орошения и урожай зерна кукурузы

Вариант поливов	2001г.	2002г.
	Число поливов	Оросительная норма нетто, м3/га	Урожай зерна, т/га	Число поливов	Оросительная норма нетто, м3/га	Урожай зерна, т/га
Поливы по стандартным бороздам	6	5200	5,28	6	5270	5,22
Поливы по экранированным пленкой бороздам	7	3450	5,37	7	3950	5,45
Капельное орошение	9	3310	5,50	8	3650	5,54

Средние значения оросительной нормы за два года исследований составили по вариантам поливов 5235, 3700, 3480 м3/га; урожай зерна соответственно 5,25; 5,41; 5,52 т/га. Таким образом по затратам оросительной воды и величине урожая зерна второй и третий варианты имеют существенное преимущество перед контрольным вариантом и в то же время мало отличаются между собой.

Результаты многолетних исследований технологии полива пропашных культур по экранированным полиэтиленовой пленкой бороздам в условиях темных и типичных сероземов, подверженных ирригационной эрозии, указывают на достаточно высокую эффективность экранирования почвы полиэтиленовой пленкой с шагом перфорации 1-1,2 м в условиях аридного климата: что позволяет экономно использовать оросительную воду, предотвращает смыв почвы при поливах и способствует формированию благоприятного водно-питательного режима почвы, в результате чего повышается урожай сельскохозяйственных культур.

Поскольку при поливах половина поверхности почвы поля закрывается пленкой, в регулярно орошаемой почве с ненарушенной рабочими органами пропашного трактора структурой более интенсивно протекают биохимические процессы с участием многочисленных микроорганизмов и разветвленной корневой системой растений.

В пятой главе показаны результаты изучения влияние орошения пропашных культур по экранированным бороздам на микробиологический и газовый режим почвы.

Исследования по изучению микробиологического режима экранированной почвы проводились в типичном сероземе и совместно с А.Г.Безбородовым на сероземно-луговой почве. В почвенных образцах, отбираемых в разные фазы развития хлопчатника, определялась общая численность микроорганизмов, растущих на мясопептомном агаре, численность микромицетов на среде Чапека, олигонитрофильных бактерий на среде Эшби, развитие денитрифицирующих бактерий на среде Гильтая, нитрифицирующих на среде Виноградского, аэробных целлюлозоразлагающих на среде Гейчинсона.

Исследованиями установлено, что в экранированной почве численность полезных групп микроорганизмов существенно выше, чем в непокрытой: в фазу бутонизации хлопчатника в 7,7 раза; в цветение в 7,9 ,в плодоношение в 12, в созревание в 3,2 раза.

Покрытие почвы полиэтиленовой пленкой (ПП) оказывает существенное влияние на численность микроорганизмов в разных почвах, причем чем выше степень покрытия поверхности почвы, тем больше микроорганизмов. Так, количество аммонификаторов показывает общую биогенность почв - практически во все фазы развития хлопчатника их в почве под пленкой более чем на порядок выше, чем в открытой почве. Общим для обеих почв является интенсивное протекание процессов аммонификации и нитрификации, благодаря чему улучшается азотное питание хлопчатника. Повышенное содержание в почве под пленкой целлюлозоразлагающих бактерий и нитрификаторов свидетельствует об усилении процессов гумификации, денитрификаторов - о повышении плодородия почвы, актиномицетов и микромицетов - о повышенной активности разложения растительных остатков в почве, олигонитрофилов - о повышенном накоплении в почве молекулярного азота. Важным преимуществом предлагаемой технологии орошения пропашной культуры (хлопчатника) по экранированным пленкой бороздам с разной степенью покрытия ею поверхности почвы является увеличение численности основных групп микроорганизмов, участвующих в почвообразовательном процессе.

При проведении поливов по экранированным бороздам был изучен газовый режим почвы. В орошаемом земледелии большое значение придается аэрации почвы. В аридной зоне считается целесообразным в течение вегетационного периода хлопчатника и других пропашных культур проводить культивации с глубоким рыхлением почвы, улучшающими газообмен. По мнению сторонников глубокой обработки почвы при нарушении газообмена почва испытывает недостаток кислорода, в связи с чем повышается концентрация углекислого газа и соответственно ухудшаются условия жизнедеятельности микроорганизмов и роста растений. Покрытие почвы полиэтиленовой пленкой, безусловно, нарушает газообмен и аэрацию почвы и согласно существующим представлениям 100 % экранирование почвы угнетает рост, развитие и плодоношение хлопчатника. Однако, как показывает опыт этого не происходит - хлопчатник при разной степени покрытия почвы ПП быстро развивается, интенсивно накапливает плодоэлементы и дает высокий урожай хлопка-сырца.

Для определения состава газов почвенного воздуха в 2000-2001 гг. в вариантах полива по бороздам - контрольном, по экранированным перфорированной пленкой с покрытием поверхности почвы 50 и 100 % - на гребнях борозд устанавливались трубочки с внутренним диаметром 5 мм на глубину 20 и 40 см, с помощью которых в разные периоды роста и развития сельскохозяйственных культур проводился отбор проб почвенного воздуха в стеклянные сосуды, емкостью 0,5л. Состав почвенного воздуха определялся на газовом хроматографе марки ЛХМ-8М. Анализ полученных данных свидетельствует о широком спектре газов, входящих в состав почвенного воздуха: кроме его главных составляющих молекулярного азота и кислорода, обнаружены углекислый газ (СО2), метан (СН4), этан (С2Н6), этилен (С2Н4), пропан (С3Н8), пропилен (С3Н6), бутилен (С4Н8).

Важным результатом проведенных исследований является обнаружение в почвах сероземного пояса летучих углеводородов: предельных - метана, этана, пропана; непредельных - этилена, пропилена, бутилена. В составе "малых" парниковых газов максимальная концентрация в почвенном воздухе приходится на долю углекислого газа - в отдельных пробах она доходит до 4,78 % . Большее его количество содержится в типичном сероземе, затем в убывающем порядке - в сероземно-луговой почве, темном сероземе. Сельскохозяйственные культуры с развитой корневой системой - хлопчатник, кукуруза, озимая пшеница - выделяют большее количество СО2, чем кормовая свекла.

Формирование высокого урожая хлопка-сырца при выращивании хлопчатника на почвах сероземного пояса при проведении поливов по экранированным перфорированной пленкой бороздам происходит благодаря высокой биологической активности почвы, обусловленной протеканием биохимических реакций с участием углекислого газа и метана. Так, метан может образовываться в результате восстановления СО2, декарбоксилирования и дезаминирования отдельных аминокислот. В реакциях разложения аминокислоты глицина образуется метан, аммиак и углекислый газ. Образовавшийся в почве метан и углекислый газ участвуют в биохимических реакциях, в результате которых образуется уксусная кислота. Уксусная кислота играет большую роль в растворении труднорастворимых фосфатов, которые в большом количестве содержатся в карбонатных почвах сероземного пояса, вследствие перехода значительной части растворимых фосфатных солей минеральных удобрений в труднодоступную и недоступную для растений форму. Однако, ди-, три-, октакальцийфосфаты при растворении 0,5 нормальным раствором уксусной кислоты выделяют фосфор в доступный для растений форме в виде кислого фосфорнокислого кальция.

На основе полученных результатов исследований проведены расчеты по установлению объема эмиссии углекислого газа. Так, из сероземно-луговой почвы за вегетационный период хлопчатника (180 дней, май-октябрь) поступило СО2 в атмосферу: из открытой почвы (первого варианта полива) 47,5 т/га; из почвы, наполовину покрытой ПП - 25,9 т/га. При этом в первом случае интенсивность дыхания почвы составила 1,1 г/м2•ч, во втором 0,6 г/м2•ч. Из староорошаемого типичного серозема за вегетационный период выделилось большее количество СО2: в первом варианте 62,2 т/га; во втором 39,7 т/га. Соответственно интенсивность дыхания составила 1,44 г/м2•ч и 0,92 г/м2•ч.

Из сероземно-луговой почвы за вегетационный период хлопчатника выделилось в СО2 - эквиваленте: из открытой почвы контрольного варианта 218 кг/га метана, из экранированной на 50 % почвы 132 кг/га (или на 39,9 % меньше). В первом варианте опыта интенсивность выделения метана в СО2 эквиваленте составила 5 мг/м2•ч, во втором 3,2 мг/м2•ч. Из хлопкового поля, расположенного в зоне типичного серозема, за вегетационный период хлопчатника выделилось 127 кг/га метана в СО2 - эквиваленте и 76,2 кг/га соответственно первому и второму варианту. По сравнению с сероземно-луговой почвой здесь объем эмиссии СН4 почти в два раза оказался меньше и это, по-видимому, связано с глубоким залеганием уровня грунтовых вод, которые не участвуют ни в почвообразовательном процессе, ни в газообмене с корнеобитаемым слоем почвы. Поэтому здесь и интенсивность выделения метана существенно меньше, чем в сероземно-луговой почве: 2,9 мг/м2.ч и 1,8 мг/м2.ч.

Полученные данные позволяют определить суммарную эмиссию парниковых газов из почв занятых посевами хлопчатника. При средней за последние годы площади посевов этой культуры в Узбекистане 1,5 млн.га, объем выделения углекислого газа за вегетационный период достигает 55 т/га и метана в СО2 - эквиваленте 0,17 т/га суммарная эмиссия этих газов составит 82,8 млн т.

В шестой главе приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению физическое испарение влаги.

Покрытие почвы пленкой, способствуя повышению ее биологической активности, обеспечивает снижение непродуктивного физического испарения, оценка которого проведена теоретически и экспериментально.

Поскольку пленкой перекрывается практически вся увлажняемая поливами поверхность почвы - она составляет 50% поверхности поля, а остальная часть поверхности остается неувлажняемой, сухой, то пленочный экран, являясь депрессором испарения, способствует существенному снижению физического испарения влаги со всего поля. Оценить объем физического испарения влаги почвой (Еп) возможно пользуясь теоретически обоснованной зависимостью, выведенной Ю.М.Денисовым на основе теории масообмена и фазовых переходов в пористой среде (Ю.М.Денисов, А.И.Сергеев, Г.А.Безбородов, Ю.Г.Безбородов, 2002)

, (33)

где: , (34)

. (35)

- относительный объем пор на поверхности почвы; - объем скелета почвы; k* - обобщенный параметр, имеющий размерность скорости; и - скорость ветра, м/с; Vs - параметр, имеющий размерность скорости и равный 2,5 м/с; kб - обобщенный почвенный параметр, равный 2,56; kf - коэффициент фильтрации, м/сут; - относительный объем почвенного скелета; ц0 - влагонасыщенность верхнего слоя почвы 5-10 см; ц - средняя влагонасыщенность активного слоя почвы 50-100 см; сnH3 - плотность насыщающего пара над водой при температуре 273 о К и нормальном давлении, кг/м3; сnВ - плотность пара в воздухе на высоте метеобудки, кг/м3; сз - плотность воды, кг/м3; и - скорость ветра.

Для установления степени достоверности полученной зависимости (33) в 2000г. на ЦЭБ УзНИИХ были проведены полевые исследования по определению физического испарения почвенной влаги с незасеянной пашни с помощью малых почвенных испарителей. В исследованиях использовались 4 испарителя с площадью испарения 50 см2 и переносные электронные весы. По измеренным значениям массы почвы и известном времени экспозиции определялась масса испарившейся воды, а затем и интенсивность испарения почвенной влаги.

По данным метеопункта "Аккавак" и водно-физическим свойствам почвы хлопкового поля по формуле (33) проведены расчеты интенсивности испарения влаги с оголенной почвы. В результате проведения оптимизации параметров получены следующие их значения: k* = 2,1; Vs =0,55; kб = 2,2;

n = 1,75. В расчетах также принято ц0 = ц1,75; плотность верхнего слоя почвы 1,35 г/см3; плотность скелета почвы 2,71 г/см3; пористость почвы 52%; коэффициент фильтрации 0,13 м/сут; наименьшая влагоемкость почвы 31,5%. В таблице 11 приведены значения интенсивности испарения влаги с почвы: измеренные в хлопковом поле и рассчитанные для оголенной поверхности незасеянного неорошаемого участка размером 50 м2, расположенного в середине хлопкового поля.

Разница средних значений интенсивности испарения влаги обусловлена затененностью почвы листовой поверхностью хлопчатника. На основе полученных данных можно расчетным путем оценить размер фактического испарения влаги с хлопкового поля, поверхность которого на 50% покрыта пленкой - для этого полученные расчетным путем его значения необходимо умножить на коэффициент равный 0,7.

Снижение физического испарения влаги, получение высокого урожая сельскохозяйственных культур и сопутствующие поливу по экранированным бороздам положительные хозяйственные и природные факторы послужили основанием для разработки технологии полива и средств механизации.

В седьмой главе представлено содержание технологии полива, дана оценка ее эффективности, а также разработанный механизм укладки пленочного экрана в борозды.

С целью механизации процесса укладки полиэтиленовой пленки в междурядья пропашных культур (совместно с институтом УзМЭИ) разработана конструкция пленкоукладчика и изготовлен макетный образец. В производственных условиях проведены его испытания.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Таблица 11. Измеренные и расчетные значения испарения влаги с поверхности почвы (ЦЭБ УзНИИХ, 2000г.)

Дата и время экспозиции	Масса испарившейся воды, г	Интенсивность испарения влаги, мм/ч	Температура воздуха, оС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость ветра, м/с	Температура почвы, оС	Расчетная интенсивность испарения влаги, мм/ч	Отклонение расчетной интенсивности от измеренной, %
3.03, 9-16	1,83	0,057	10,4	31	5	8	0,054	5,3
22.03, 9-15.30	1,9	0,058	17,1	22	3	16	0,055	5,2
6.04-7.04, 16-9	3,2	0,038	15,5	36	5	11	0,050	31,5
6.04-7.04, 9-9	8,1	0,069	16,3	37	5	14	0,049	29,0
10.04, 9-15.30	1,4	0,043	25,5	30	5	26	0,052	20,9
10.04-11.04 16-9	5,5	0,065	21,8	32	10	20	0,061	6,2
10.04-11.04 9-9	6,9	0,059	23,7	31	8	23	0,058	1,7
11.04, 9-15.30	1,7	0,052	27,5	32	6	32	0,051	1,9
11.04-12.04 16-9	2,7	0,032	22,8	47	0	20	0,032	0
11.04-12.04 9-9	4,4	0,037	25,2	40	3	26	0,041	10,8
Среднее								11,2

Техническая характеристика пленкоукладчика включает следующие показатели: ширина 3750 мм; длина 2100 мм; высота 910 мм; масса 326 кг; рабочая ширина захвата 3,6 м; поступательная скорость 3,6 км/ч; производительность 1,3 га/ч. Пленкоукладчик агрегатируется с трехколесным пропашным трактором МТЗ-100 или ТТЗ-100. На пленкоукладчик устанавливаются два рулона полиэтиленовой пленки, при движении трактора одновременно производятся несколько технологических операций: установленными на раме пленкоукладчика окучниками в рабочих междурядьях нарезаются борозды; затем в них укладывается пленка, которая прикатывается катками ко дну и стенкам борозд, а ее края присыпаются почвой с помощью дисков; установленными за катками перфорирующими колесами по оси пленочного экрана с определенным шагом пробиваются водовыпускные отверстия определенного диаметра.

В 2000г. с помощью пленкоукладчика проведено экранирование почвы на посевах хлопчатника в двух фермерских хозяйствах (Ходжакобуд и Исобобо) на площади 8 га. При работе пленкоукладчика определялись разрывы пленки - 0,04 % на 1 м - и повреждаемость растений - 2,1 %.

В фермерском хозяйстве Ходжакобуд урожай хлопка-сырца на поле с экранированной почвой составил 4,5 т/га, на контрольном 3,5 т/га. Наряду с существенной прибавкой урожая (1 т/га), вклад в формирование высокорентабельности внесла экономия на количестве междурядных обработок, ручного труда на прополку сорняков, устройстве и заравнивании выводных борозд.

В августе 2009г. для проведения производственных испытаний в различных регионах Узбекистана изготовлены 10 пленкоукладчиков, агрегатируемых с колесным пропашным трактором хлопковой модификации.

Проведена оценка энергетической эффективности технологии полива по экранированным бороздам. Согласно методическим рекомендациям по расчету энергетических затрат на производство растениеводческой продукции проведена оценка энергетической эффективности орошения хлопчатника, кукурузы и кормовой свеклы по стандартным и экранированным пленкой на 50 % бороздам [Методика биоэнергетической оценки эффективности технологий в орошаемом земледелии. ВАСХНИЛ. М., 1989. С. 80].

В основу расчета положены технологические карты по возделыванию пропашных культур с междурядьями 60 см (хлопчатник, кукуруза) и 70 см (кормовая свекла).

Расчеты показывают, что суммарные энергозатраты при возделывании хлопчатника с поливами по экранированным бороздам выше, чем на контроле на 97 МДж/га (1,9 %). Это объясняется дополнительными затратами на уборку и транспортировку урожая хлопка-сырца на место его переработки, а также на укладку и утилизацию пленки.

Критерием энергетической эффективности агротехнологии является коэффициент энергетической эффективности (Кс), рассчитываемый по формуле

, (34)

где Е у - энергосодержание урожая, МДж/га (количество энергии, аккумулируемой в урожае культур в процессе фотосинтеза); Е с - суммарные энергозатраты вкладываемые на производство продукции, МДж/га.

В таблице 12 приведены рассчитанные по данной формуле значения Кс: 1,26 для стандартной агротехнологии; 1,69 для агротехнологии, основанной на орошении по экранированным пленкой бороздам.

Расчетами энергозатрат при возделывании кукурузы и кормовой свеклы также установлено преимущество их орошения по экранированным бороздам: коэффициент энергетической эффективности составил соответственно 1,19 и 1,58; 1,21 и 1,47.

Таблица 12. Энергетическая эффективность производства хлопка-сырца

№№ п/п	Показатели	Единица измерения	Значение показателей
			полив по стандартным бороздам	полив по экранированным пленкой бороздам
1	Суммарные энергозатраты на производство хлопка-сырца	МДж/га	5004	5101
2	Урожайность хлопчатника	т/га	3,5	4,8
3	Энергосодержание урожая	МДж/га	6300	8640
4	Энергетические затраты на производство 1 т хлопка-сырца	МДж/га	1800	1800
5	Коэффициент энергетической эффективности производства хлопка-сырца		1,26	1,69

Таким образом, технология возделывания пропашных культур при их орошении по экранированным бороздам является энергетически эффективнее стандартной.

Для расчета экономической эффективности различных технологий полива в качестве объекта выбран хлопчатник с междурядьями 60 см, для возделывания которого разработана технологическая карта с соответствующим перечнем технологических операций. В этот перечень включены лучшие варианты изученных технологий полива с присущими им особенностями.

Несмотря на острый дефицит оросительной воды в аридной зоне, стимулы для ее экономии при орошении сельскохозяйственных культур не установлены. Введение платы за воду сдерживается из-за того, что существующие фермерские хозяйства (120 тысяч) не имеют водомерных устройств. Поэтому в расчетах экономической эффективности экономия воды, полученная при использовании прогрессивных технологий полива, оценивалась величиной урожая, получаемого на дополнительно орошаемой площади.

Затраты труда, топлива, а также на приобретение материалов оценивались по существующим нормативам. Затраты, связанные с экранированием почвы полиэтиленовой пленкой, рассчитаны исходя из следующих показателей: толщина пленки 10 мкм, потребность ее составляет 50 кг/га, закупочная цена 1 кг пленки 40 руб, срок службы - 2 года.

В производственных условиях выращивался скороспелый сорт хлопчатника с V типом волокна, закупочная цена которого ежегодно корректируется, исходя из стоимости топлива, минеральных удобрений и цен волокна на мировом рынке.

Эксперименты, проведённые в хозяйстве «Пахтакор» в 2006 году, подтвердили результаты опытов, проведённых на том же участке в 2004 и 2005 годах. Экономические показатели выращивания хлопчатника с применением технологии полиэтиленового экранирования почвы и без его применения в хозяйстве «Пахтакор» в 2006 году следующие: валовый расход без экранирования 15142,5 руб., при экранировании 17747,5 руб., чистая прибыль соответственно 14527,5 руб. и 20400, 0 руб.

Анализ показателей в 2006 году показывает, что технология полива с применением экранирования почвы во много раз выгоднее традиционной технологии полива без использования экрана. Коэффициент рентабельности применения технологии экранирования почвы равен 2,15, тогда как при традиционной технологии этот коэффициент равен 1,96.

Предельная ставка рентабельности применения технологии экранирования почвы составляет 14,1% по сравнению с обычной технологией полива.

ВЫВОДЫ

1. Предложена водосберегающая, почвоохранная и экологически безопасная полива пропашных культур по экранированным бороздам с различным покрытием (полиэтиленовая пленка, крафтбумага, солома), обеспечивающая экономию оросительной воды при выращивании хлопчатника при выращивании хлопчатника 1153 м3/га или 24%, кормовой свеклы 1920 м3/га или 28%; кукурузы на зерно 1535 м3/га или 29%.

2. За счет малых поливных норм, рассчитываемых на увлажнение слоя почвы 0-50 см среднее расчетное значение КПД полива по экранированным бороздам - 0,72, превышает КПД полива по открытым бороздам (0,60) на 20 процентов. Более высоких показателей качества полива по длинным, более 200м, экранированным бороздам возможно достичь путем разделения пленочного экрана на несколько отрезков с уменьшающимся по длине борозды шагом водовыпускных отверстий. Для борозд длиной 150-225 м высокие показатели полива рекомендуется следующее соотношении шагов отверстий трех отрезков борозд 1:1,5:4,5.

3. Теоретическое обоснование бороздкового полива базируется на системе уравнений, описывающей движение потока воды по сухой борозде и включающей уравнение баланса расхода воды, а также движения фронта и тыла струи воды. Для разработанной модели компьютерная программа, по которой для разных сочетаний уклонов местности и водопроницаемости почвогрунтов проведены расчеты и получены значения элементов техники полива для различных коэффициентов равномерности увлажнения.

4. В результате проведенных гидравлических исследований движения потока воды по экранированной пленкой борозде установлены гидравлические элементы русла: коэффициент шероховатости 0,033; коэффициент расхода воды водовыпускного отверстия при свободном истечении воды - 0,46; несвободном - 0,014 и полузамкнутом - 0,016-0,018. Выведены зависимости гидравлических элементов потока от расхода воды в борозде: определены площади живого сечения; смоченный периметр, гидравлический радиус, расход воды из отверстий в пленке. Зависимости использованы в полуэмпирической математической модели времени добегания потока воды по экранированной пленкой борозде. Для различных сочетаний уклона поверхности земель и водопроницаемости почвогрунтов по этой модели рассчитаны элементы полива по экранированным бороздам.

5. Разработана конструкция внутриучастковой оросительной системы, состоящей из комплекта переносных транспортирующих (А.с.№1818017) и гибких поливных трубопроводов (Предварительный патент РУз №5427) с гидроподкормщиком (Предварительный патент РУз № IДР04789) и экранированными бороздами (Предварительный патент РУз № 3458), которая предотвращает размыв почвы, а также испарение влаги из почвы, что сокращает объем эмиссии парниковых газов, выделяемыми при «дыхании» почвы. В результате расчетов получены теоретически и экономически обоснованные элементы техники полива по проточным бороздам - для земель с уклоном 0,005 - 0,05, коэффициентом фильтрации 0,2-0,05 с учетом коэффициента равномерности полива 0,75 рекомендованы длина борозд 75-100м, КПД борозды 0,52-0,73.

6. Доказана многофункциональная роль покрытия почв на основе изучения водного, теплового, микробиологического и газового режимов почвы Показано, что в покрытой экраном из черной пленки почве при поливах формируются благоприятные для растений и почвенной микрофлоры условия: впитавшаяся в почву вода более продуктивно используется растениями, повышается температура верхнего 20 см слоя почвы (на 1500С за период вегетации), увеличивается численность полезных групп микроорганизмов (6,1млн.клеток/г почвы против 0,51млн.клеток/г почвы на контроле), повышается содержание углекислого газа в почвенном воздухе пахотного слоя почвы (0,48% против 0,40% объемных на контроле). Повышенное содержание СО2 в почвенном воздухе ускоряет усвоение корневой системой растений труднорастворимых почвенных фосфатов. В результате повышается урожайность сельскохозяйственных культур: хлопчатника на 1,1 т/га (29,4%); кукурузы на зерно на 0,16 т/га (3%); кормовой свеклы на 11,9 т/га (15,3%).

7. Установлены теоретические закономерности процесса физического испарения влаги с частично покрытой пленкой почв и дана математическая модель учитывающая многофазную структуру почвы, энергетику почвенной влаги и погодные условия. Установлено, что при экранировании 0,5 поверхности поля сокращение физического испарения влаги с хлопкового поля достигает 1200 м3/га.

8. Совместно с институтом УзМЭИ разработана конструкция пленкоукладчика для экранирования борозд и проведены его испытания. Расчетами показано, что поливы по экранированным бороздам энергетически и экономически эффективнее чем по традиционной технологии. Коэффициент рентабельности составил 2,15, при традиционной технологии 1,96. Чистая прибыль при применении экранирования составила 20400 руб/год , при обычном поливе 14528 руб/год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Метод сокращения потерь оросительной воды. //Вестник РАСХН. - 1998. - №3. - С. 32-36.

2. Безбородов Ю.Г. Математическая модель расчета параметров полива по бороздам с перфорированным экраном. //Аграрная наука. - 2000. - №6. - С. 28-29.

3. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Мелиорирующий эффект при мульчировании полиэтиленовой пленкой орошаемых почв сероземной зоны. //Почвоведение. - 2000. - №7. - С. 861-868.

4. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Структура почвенного воздуха хлопкового поля и урожайность хлопчатника. //Аграрная наука. - № 8. - 2002. - С. 53-57.

5. Безбородов Г.А., Безбородов Ю.Г. Состав углеводородных газов в орошаемых сероземных почвах и его регулирование. //Вестник РАСХН. - 2004. - №3. - С. 35-37.

6. Безбородов Ю.Г. Энергетическая, экологическая и экономическая эффективность водосберегающей технологии орошения. //Вестник РАСХН. - 2005. - №6. С. 65-67.

7. Безбородов Ю.Г. Особенности парниковых газов в почвенном воздухе при орошаемом земледелии. //Агро XXI. - 2006. - № 1-3. - С. 20-21.

8. Безбородов Ю.Г. Испарение влаги с поверхности почвы при поливе по экранированным бороздам. //Мелиорация и водное хозяйство. - 2007. - № 3. - С. 38-40.

9. Безбородов Ю.Г. Содержание углеводородов ряда этилена в почвенном воздухе сероземов.//Плодородие. - 2007. - № 3. - С. 6.

10. Безбородов Ю.Г. Эмиссия закиси азота орошаемыми землями. //Вестник РАСХН.- 2008. - №1. - С. 58-60.

11. Безбородов Ю.Г. Исследование гидравлических элементов технологии орошения пропашных культур по мульчированным бороздам. //Вестник РАСХН. - 2008. - №2. - С. 67-69.

12. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Распределение углекислого газа и метана в воздухе почвенного профиля орошаемых сероземов. // Почвоведение. - 2008. - №1. - С. 68-74.

Патенты

13. Безбородов Г. А., Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. А.С.№1818017 СССР. Передвижной поливной трубопровод // М.: Б.И. - 1993. - №20. - 4с.

14. Безбородов Г.А. , Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №3458. Способ полива орошаемых культур. // Ташкент: Б.И. - 1996. - №2. - 4с.

15. Безбородов Г.А, Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №5337. Способ полива пропашных культур по бороздам..// Ташкент: Б.И. -1998. - №3. - 3с.

16. Безбородов Г.А, Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №5427. Трубное соединение. // Ташкент: Б.И. - 1998. - №5. - 5с.

17. Безбородов Г.А, Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г., Безбородов Д.Г. Патент РУз № IDR 04639 от 26.03.2001. Способ выращивания пропашных культур. // Ташкент: Б.И. - 2001. - №4. - 5с.

18. Безбородов Г.А, Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г., Безбородов Д.Г. Патент РУз № IDR 04789 от 04.06.2001. Устройство для внесения растворимых удобрений с поливной водой при поверхностных поливах. // Ташкент: Б.И. - 2001. - №6. - 4с.

Монографии

19. Безбородов Ю.Г. Полив хлопчатника на землях, подверженных ирригационной эрозии: монография - Деп. в ГФ НТИ ГКНТ Руз №2648. - Ташкент: УзНИИХ, 1996.- 151с.

20. Юсупбеков О.Н., Дубенок Н.Н., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Формирование производственного потенциала предприятий водного и сельского хозяйства: монография. - Ташкент: МСВХ РУз. ТИИИМСХ, 1999. -280 с.

21. Безбородов Ю.Г. Ресурсосберегающая технология полива пропашных культур по мульчированным бороздам: монография. - М.: Компания - Русь, 2005. - 418с.

22. Дубенок Н.Н., Григоров М.С., Безбородов Ю.Г. Агромелиоративные адаптивные ландшафты в земледелии: теория и практика развития: монография. М.: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007. - 154 с.

Методические и учебные пособия

23. Кашкаров Н., Автономов А., Бойкобулов Т., Юсупбеков О., Безбородов Ю. Севообороты: методические указания по дисциплине «Земледелие и растениеводство». - Ташкент: МСВХ РУз, ТИИИМСХ, 1999. - 45 с.

24. Кашкаров Н., Автономов А., Пирметов М., Юсупбеков О., Безбородов Ю., Шеров А. Почвоведение и земледелие: методические указания по дисциплине «Почвоведение». - Ташкент: МСВХ РУз. ТИИИМСХ, 1999. - 93 с.

25. Безбородов Г.А., Дубенок Н.Н., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Определение влагозапасов в почвогрунтах нейтронным методом: методическое руководство. - Ташкент: МСВХ РУз. УзНИИХ, 1999. - 26 с.

26. Безбородов Г.А., Дубенок Н.Н., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г., Безбородов Д.Г. Назначение сроков и норм полива сельскохозяйственных культур с помощью тензиометров: методическое руководство. - Ташкент:. МСВХ РУз. УзНИИХ 1999. 28 с.

27. Ташбеков У., Безбородов Ю.Г. Оперативное измерение влажности почвы на мелиорированных землях: методическое руководство. - Гулистан: Изд-во ГулГУ, 2006. - 25 с.

Публикации в других изданиях

28. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Водосберегающая техника и технология полива хлопчатника в Голодной степи // Водосбережение в условиях дефицита водных ресурсов: сб.тр. научно-практ. конф. - Ташкент: САНИИРИ, 1995. - С. 62-65.

29. Bezborodov Yu.G.Water-saving machinery and technology for watering cotton crops in the Golodnaya steppe of Uzbekistan.// Russian Agricultural Science. - Danver. USA. 1995. № 4. Р. 32-35.

30. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Тенденции развития техники и технологии бороздкового полива хлопчатника: сб. тр. учебно-научно-производ. конф. по подготовке инженеров ирригации - Ташкент: ТИИИМСХ, 1995. - С.26.

31. Безбородов Ю.Г. Водосберегающая техника и технология полива хлопчатника в Голодной степи. //Доклады РАСХН. - 1995. - №2. - С. 23-25.

32. Безбородов Г.А., Безбородов Ю.Г. Обеспечение оперативного контроля влажности почвы на орошаемых землях Узбекистана // Научное обоснование и практическое использование управляющих информационных систем водными и земельными ресурсами: сб. тр. междун. конф. - Ташкент: САНИИРИ, - 1996. - С. 52-54.

33. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Эффективность ресурсосберегающей технологии орошения земель // Состояние и перспективы развития технологий возделывания сельскохозяйственных культур хлопкового комплекса: мат. междун. совещ. - Ташкент: УзНИИХ, 1996. - С.19-24.

34. Белоусов О.М., Безбородов Ю.Г. Исследования параметров водосберегающего способа полива: сб. науч. тр. молодых ученых. - Ташкент: САНИИРИ, 1996. - С.47-53.

35. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Новая водосберегающая технология полива хлопчатника в разных природных условиях Узбекистана //Хлопководство - Ташкент, 1996. - №2. - С. 17-20.

36. Безбородов А.Г. Новый водосберегающий способ полива. // Земледелие - 1996.- №5. - С.12.

37. Безбородов Ю.Г. Почвоохранная ресурсосберегающая технология бороздкового полива. //Мелиорация и водное хозяйство. - 1996.- №5-6. С. 20-22.

38. Безбородов Ю.Г., Абдуллаев А., Безбородов А.Г. Экологические аспекты эффективности орошаемого земледелия. //Земледелие. - 1997. - №5. - С. 15-17.

39. Шумаков Б.Б., Безбородов Ю.Г. Водосберегающая технология возделывания хлопчатника/ //Аграрная наука. - 1997. - №5. - С. 34-36.

40. Дубенок Н.Н., Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Ландшафтоулучшающие и ресурсосберегающие технологии в орошаемом земледелии // Геодезия и картография, 1998. - №1. - С. 41-44.

41. Дубенок Н.Н., Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Качество полива пропашных культур по экранированным бороздам // Проблемы землепользования, земельного и городского кадастра и градостроительства: сб. науч. тр. - М: МСХиП РФ, ГУЗ, 1998. - С. 128-133.

42. Denisov Yu.M., Bezborodov G.A., Sergeyev A.I., Bezborodov Yu.G. A mathematical model of water movement through porous media // Modelling Soil Erosion, Sediment, Transportand. Closely Related Hydrological Processes (Proceedings of a symposium held at Vienna, 1998. Р.151-156.

43. Дубенок Н.Н., Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Проблемы экологии ландшафтов // Узбекский биологический журнал. - Ташкент, 1999. - №1. - С. 71-73.

44. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Компьютерные технологии и новые севообороты //Сельское хозяйство Узбекистана. - Ташкент. 1999. - №3. - С. 12-15.

45. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Рекультивация земель // Экологический вестник. - Ташкент. 1999. - №6. - С. 24-26.

46. Безбородов Ю.Г. Влияние мульчирования типичного серозема на гидротермический и газовый режим // Проблемы управления и использования водных ресурсов бассейна Аральского моря: матер. межд. конф. - Ташкент: САНИИРИ, 1999. - С. 31-32.

47. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Эффективность мульчи в орошаемом земледелии сероземной зоны //Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана.- Алматы, 1999. - №6. - С. 14-19.

48. Юсупбеков О.Н., Безбородов Ю.Г. Улучшение состояния почвы посредством мульчирования // Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства и пути их решения: мат. науч. конф. - Ташкент: САНИИРИ, 2000. - С. 111-112.

49. Безбородов А.Г., Эсанбеков Ю., Безбородов Ю.Г. Методы повышения концентрации углекислоты почвы, воды и урожайность хлопчатника // Сельское хозяйство Узбекистана. - Ташкент. 2000. - №31. - С. 53-57.

50. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г.,Безбородов Ю.Г. Влияние люмбрикофауны на водно-физичекие свойства орошаемых земель // Вестник аграрной науки Узбекистана. - Ташкент, 2001. - №4. - С. 31-34.

51. Безбородов Ю.Г. , Безбородов, А.Г. Экологические факторы мульчирования орошаемых земель аридной зоны //Инженерная экология. - 2001 - №3. - С. 34-41.

52. Дубенок Н.Н., Безбородов Ю.Г. Экологические проблемы мелиорации земель //Агрос. - Ростов-на-Дону, 2002. - №8. - С. 51-53.

53. Безбородов Ю.Г. Влияние мульчирования на типичные сероземы // Экологические проблемы мелиорации: мат. межд. конф. - М.: Изд. УПК «Федоровец», 2002. - С. 88-90.

54. Denisov Yu.M., Sergeev A.I., Bezbrodov G.A., Bezborodov Yu.G. Moisture evaporation from bare soils // Irrigation and Drainage Systems. Netherlands. - 2002. - № 16. - P 175-182.

55. Bezbrodov G.A., Kadirov Ch.Sh., Bezborodov Yu.G. Influence mulching irrigated soil of Arid zone on ecology of soil // Third World Congress on Allelopathy. Japan. 2002. p.70.

56. Безбородов Г.А., Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. Агроэкология: состав углеводородных газов в орошаемых почвах сероземного пояса и его регулирование // Инженерная экология, 2003. - №1. - С. 38-42.

57. Безбородов Ю.Г. Экологически безопасная технология орошения пропашных культур // Экологическая устойчивость и передовые подходы к управлению водными ресурсами в бассейне Аральского моря: мат. центральноазиатской междун. науч.-практ. конф. - Алматы -Ташкент: НИЦ МКВК, 2003. - С. 314-316.

58. Безбородов Г.А., Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. Продуцирование углеводородных газов орошаемыми почвами сероземного пояса // Вестник аграрной науки Узбекистана. - Ташкент, 2004. - № 2. - С. 53-56.

59. Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Содержание парниковых газов в почвенном воздухе орошаемых агроландшафтов //Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии: сб.статей. - М.: Изд-во МСХА, 2004. - С. 350-354.

60. Безбородов Ю.Г. Ресурсосберегающая технология орошения пропашных культур // Доклады ТСХА. Вып.279, ч.2. - М.: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им.К.А.Тимирязева, 2007. - С. 220-224.

Размещено на Allbest.ru

...