Совершенствование элементов технологии полива хлопчатника на почвах, подверженных ирригационной эрозии

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день во всем мире в связи с устойчивым дефицитом водных ресурсов требуется их рациональное использование в основном в орошаемом земледелии. Ухудшение мелиоративного состояния орошаемых земель и процесс ирригационной эрозии связано с выбором и применением техники и технологии полива. В последствии ирригационной эрозии в настоящее время в мире 56 процентов посевных площадей в различной степени дегродированы, в результате снижается плодородие почвы и производство сельскохозяйственных культур на 15-20 процентов.1 В республике в годы независимости на орошаемых землях хлопководства уделено отдельное внимание на разработку водосберегающих технологии позволяющие повышения плодородия почв и снижения процесса ирригационной эрозии. В частности, из водо-ресурсосберегающих технологий полива внедрены системы капельного орошения, технология полива по мульчированным черной полиэтиленовой плёнкой бороздам и технология полива по гибким полиэтиленовым шлангам вместо временных оросителей. Однако, внедряемые технологии полива должны служить не только для водо- и ресурсосбережение, но и на повышение продуктивности орошаемых земель с различными уклонами подверженных ирригационной эрозии. В связи с этим, в рамках Стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Узбекистана предусмотренный на 2017-2021 года «...улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель, по широкому внедрению в сельскохозяйственное производство интенсивных методов, прежде всего, водо- ресурсосберегающих агротехнологий» отмечено одним из важных задач. В связи с этим, в республике в условиях ухудшения мелиоративного состояния орошаемых земель в процессе ирригационной эрозии большое значение имеет расширение научных исследований по повышению продуктивности земель подверженных ирригационной эрозии. В исследованиях ведущих хлопкосеющих стран мира, таких как США, Китай и Индия при мульчировании поверхностей почв органическими (солома, опилка, сухие листья, компост и др.) и неорганическми (полиэтиленовая плёнка, пепел вулкана и др.) мульчматериалами выявлено снижение оросительной воды на 30-40 процентов, повышение коэффициента полезного действия полива, улучшение водно-физических, теплового и газового режима почв, которые позволили повышения урожая хлопка-сырца на 5-6 центнеров с гектара. В связи с этим, в условиях ухудшения мелиоративного состояния орошаемых земель при устойчивом дефиците водных ресурсов и процесса развития ирригационной эрозии почв исследования по усовершенствованию традиционных агротехнологий возделования сельскохозяйственных культур является актуальной. Данная диссертационная работа направлена на решение задач, поставленных в Указе Президента Республики Узбекистан за № ПП-1958 от 19 апреля 2013 года «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рациональному использованию водных ресурсов на период 2013-2017 годы» и Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан ПКМ № 261 от 28 ноября 2008 года «О мерах по совершенствованию формирования и реализации программ мелиоративного улучшения орошаемых земель». Цель исследований научно-исследовательской работы заключается в усовершенствовании водо- ресурсосберегающей, почвоохранной экологически безопасной технологии орошения хлопчатника на землях, подверженных ирригационной эрозии. Научная новизна исследований. впервые в условиях типичного серозема, подверженного ирригационной эрозии усовершенствована элементы технологии полива хлопчатника с постоянной водоподачей и дискретной технологии с мульчированием соломой поливных борозд; разработаны оптимальные элементы технологии бороздкового полива -расход воды в борозду, время и нормы полива, а так же показатели водопотребления хлопчатника при поливе по мульчированным соломой бороздам с подачей воды постоянной струёй и дискретной технологии; установлено положительное влияние поливов постоянной струей и дискретной технологии с мульчированием почвы соломой на агрофизические и агрохимические свойства почвы; достигнуто повышение качества полива по длине борозд и снижение смыва почвы и питательных элементов при поливе постоянной струей и дискретной технологии с мульчированием почвы соломой; определена влияние мульчирование почвы соломой на температурный, газовый и микробиологические режимы почв. Выводы 1. Лучшие водно-физические свойства почвы - плотность, водопроницаемость и порозность - сложились на вариантах с мульчированием почвы соломой озимой пшеницы, где количество проходов пропашного трактора оказалось на 3-4 меньше или на 50%, чем на контроле. 2. В среднем за три года исследований в группе вариантов опыта с увлажняемым расчётным слоем почвы 70-100-70см оросительная норма хлопчатника находилась в пределах 3820-4377 м3/га, на вариантах с расчётным слоем 50-50-30см 2755-2712 м3/га. При этом в первой группе вариантов для поддержания расчётного режима орошения хлопчатника потребовалось проведение пяти поливов, во второй 7 поливов. Соответственно продуктивность воды оказалась самой высокой на вариантах опыта с поливом хлопчатника по мульчированным бороздам 0,83-0,89 м3/ц. на немульчированных вариантах эти показатели составили 0,48-0,69 м3/ц. 3. При поливах хлопчатника по мульчированным соломой бороздам коэффициент полезного действия борозды равен 0,98, коэффициент равномерности увлажнения 0,93. Высокие показатели равномерности увлажнения почвы по длине борозд обусловлены применением совершенных технологий полива, температурным режимом почвы и воды, а коэффициента полезного действия - соблюдением оптимальных элементов техники полива. Соломенная мульча в соответствующих вариантах оказала положительное влияние на снижение скорости потока воды, став своеобразным «тормозящим» фактором. 4. На контрольном варианте средний смыв почвы составил: при расходе воды в борозду 0,08 л/с - 4,6 т/га; при расходе 0,14 л/с - 8,05 т/га; при расходе 0,22 л/с - 12,65 т/га. В опытном варианте при тех же расходах воды смыв почвы составил соответственно 1,02; 1,8; 2,8 т/га. Сбросной водой в контрольном варианте при тех же расходах воды вынесено: общего азота (аммиачного и нитратного) - 0,23; 0,4; 0,66 кг/га; фосфора - 0,01; 0,02; 0,03 кг/га; калия 1,79; 3,13 и 4,92 кг/га. Сбросной водой с почвы опытного варианта вынесено: общего азота соответственно расходам воды в борозду -0,03; 0,06; 0,08 кг/га; калия - 0,56; 1; 1,54 кг/га. Таким образом, в опытном варианте смыв почвы (на 4-4,5 раза) и питательных элементов (на 6-8 раза) оказался существенно меньше контрольного. При одинаковых расходах воды в борозду время добегания воды по мульчированным соломой бороздам больше, чем по открытым: при расходе воды 0,08 л/с на 1 час; при расходе воды 0,14 л/с на 0,82 часа; при расходе воды в борозду 0,22 л/с на 0,45 часа. На вариантах с мульчированием почвы объём сбросной воды оказался меньше, чем на контроле: при расходе воды 0,08 л/с в 8,3 раза; при расходе воды 0,14 л/с в 2,56 раза; при расходе воды 0,22 л/с в 3,5 раза. 5. Важным фактором температурного режима мульчированной соломой почвы является меньшая чем на контроле амплитуда температуры: в светлое время суток самого жаркого периода лета температура мульчированной почвы ниже, в темное время выше контрольной. Такая стабильность при поддержании благоприятного водного режима способствует повышению биологической активности почвы. 6. В почвенном воздухе активной толщи почвы контрольных и опытных вариантов определено содержание углекислого газа и показана их роль в улучшении фосфорного питания хлопчатника. Исследованиями установлено, что в мульчированной почве концентрация углекислого газа выше, чем в почве контрольных вариантов. В мульчированной почве содержание микроорганизмов также выше контроля. Мульчированная почва, удерживая от улетучивания значительную часть углекислого газа (контрольный - 1,79% опытный - 0,84%), меньше выделяет его в атмосферу на 47,7%. 7. В целом за три года исследований численность аммонификаторов в мульчированной почве оказалась выше контрольной: 123,1 против 60,0 млн. кое/г или в 2 раза. 8. Лучшие почвенные факторы, соответствующие вариантам 7 и 8, обусловили формирование самого высокого урожая хлопка сырца - 37,3-38,7 ц/га. Данные показатели урожая хлопка-сырца относительно вариантам 3 и 4 с мульчированием поливных борозд с подачей воды постоянной струёй больше на 2,3-2,8 ц/га. 9. Наиболее высокий условный чистый доход, по сравнению со всеми другими вариантами опыта, был получен на варианте 8, где хлопчатник возделывался при дискретной технологии полива с мульчированием почвы поливных борозд с расчетным слоем увлажнения 50-50-30см соответственно фазам развития хлопчатника. Здесь доход составил 471139 сум/га, а рентабельность отмечалась наибольшая 29,4% и был выше, чем в других вариантах. В группе вариантов с технологией полива хлопчатника постоянной водоподачей наименьшая рентабельность была на варианте 1 -5%, а наибольшая на варианте 4 - 20,0%, а при дискретной технологии полива наименьшая рентабельность отмечалась варианте 5 - 11,7. 10. Исследованиями установлено, что при мульчировании почвы соломой улучшаются водно-физические свойства почвы и благодаря частым поливам малыми нормами корневая система хлопчатника сосредотачивается в верхнем плодородном слое почвы. 11. Технологии полива хлопчатника по мульчированным соломой бороздам всего на площади 2,2 тыс.га внедрена на землях фермерских хозяйствах в следующих областях: Ташкентской, Джизакской, Кашкадарьинской, Сурхандарьинской, Бухарской и Навоийнской. По результатам внедрения данной технологии полива хлопчатника в среднем прибавка урожая хлопка-сырца составила 4,1 ц/га, экономия оросительной воды 30% и суммарный чистый доход составил 280-300 тыс. сум/га. 12. При возделывании хлопчатника на эродированных почвах для снижения ирригационной эрозии, повышения урожая хлопка-сырца, экономии оросительной воды и энергоресурсов на узкорядных посевах хлопчатника в межколёсные борозды рекомендуется вносить солому озимой пшеницы нормой 1,5 т/га. 13. Солому следует вносить на хлопковое поле после проведения одной-двух междурядных обработок. Перед укладкой соломы в межколёсных междурядьях необходимо нарезать борозды и провести последнюю подкормку хлопчатника. 14. Для проведения качественного полива на землях с уклоном 0,01 длину борозд следует назначать в пределах 80м, расход воды в борозду 0,15-0,22 л/с, время полива 7-10 часов. 15. На тяжёлосуглинистых почвах с низкой водопроницаемостью поливы по стандартным бороздам рекомендуется проводить с применением дискретной технологии, рассчитываемой на трёхразовую подачу поливной нормы: первую из расчета 50, вторую 30, третью 20% поливной нормы брутто. 16. На узкорядных посевах хлопчатника для экономии оросительной воды и топлива поливы рекомендуются проводить по стандартным чередующимся бороздам, с соблюдением рекомендованных выше элементов техники полива: длины борозд и расхода воды в борозду. Для этого на тракторном культиваторе необходимо устанавливать комбинированный набор рабочих органов - наральников с рыхлительной лапой и окучников, с их чередованием применительно к каждой междурядной обработке, проводимой после полива.