Теоретическое обоснование и практическая реализация полива пропашных культур по экранированным бороздам (18.01.2010)

Автор: Безбородов Юрий Германович

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)

, (34)


загрузка...