Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.02, доктор сельскохозяйственных наук Ясониди, Олег Евстратьевич

• Ясониди, Олег Евстратьевич
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Ясониди, Олег Евстратьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ, ЭФФЕКТИВНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ (ЭиРИВР)

1.1 Ретроспективный аналитический обзор технологий эффективного и рационального использования водных ресурсов при орошении.

1.2 Развитие теории ЭиРИВР при орошении.

1.3 Типы водного режима почв при орошении и их влияние на биосферу и использование водных ресурсов

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Природные условия объектов исследований

2.2 Планирование экспериментов и методика проведения исследований

3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ОРОШЕНИИ И ДОЖДЕВАНИИ

3.1 Сравнительная оценка ЭиРИВР различными-х. культурами при орошении и удобрении

3.2 Изучение и разработка технологий возделывания основных продовольственных культур при орошении, обеспечивающих ЭРИВР.

4 ОРОШЕНИЕ СТОЧНЫМИ, СБРОСНЫМИ И КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНЫМИ ВОДАМИ.

4.1 Утилизация сточньдавод и животноводческих стоков.

4.2 Повторное использование сбросных и коллекторно-дренажных вод оросительных систем.

5 ВНУТРИПОЧВЕННОЕ ОРОШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1 Расчет, конструктивная и технологическая разработка систем внутрипочвенного орошения.

5.2 Кукуруза, соя и рис при внутрипочвенном орошении.

6 КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ САДОВ, ЯГОДНИКОВ, ОВОЩЕЙ И ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР И ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

6.1 Элементы техники и режима капельного орошения.

6.2 Конструктивная разработка и расчет систем капельного орошения.:.

6.3 Яблоневый сад и грецкий орех.

6.4 Виноградники и малина.

6.5 Томаты, перец и баклажаны в открытом грунте.

6.6 Технологические параметры капельного орошения в теплицах

6.7 Огурцы, томаты и розы при капельном орошении в теплицах.

7 АВТОМАТИЗАЦИЯ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ

НА ЭиРИВР.

7.1 Конструктивная и методическая разработка средств автоматизации режимов внутрипочвенного и капельного орошения.

7.2 Эффективность автоматизированных режимов капельного орошения виноградников, орехового сада, малины и овощей в теплицах

8 РАЗРАБОТКА НЕТРАДИЦИОННЫХ, ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ.

8.1 Методические основы и технологические параметры способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО).

8.2 Сравнительная оценка эффективности возделывания виноградников и малины при ПВПО, поверхностном, капельном орошении и дождевании.

9 ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Водосберегающие технологии орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе»

Актуальность проблемы. В орошаемом земледелии главным природным ресурсом, обеспечивающим его существование и развитие, является пресная вода. Именно этот компонент биосферы не безграничен, исчерпаем и весьма неравномерно распределен на Земном шаре в пространстве и времени. В то же время, пресная вода участвует в технологических процессах практически всех отраслей народного хозяйства и, более того, является незаменимым фактором жизни микроорганизмов, растений, животных и человека, то есть, всего живого на Земле и выполняет роль главного санитара биосферы.

В историческом плане проблема эффективного и рационального использования вод региона (ЭиРИВР) является перманентным бесконечным процессом и существует от начала зарождения цивилизации и орошаемого земледелия до настоящего времени. Актуальность этой проблемы постоянно возрастает перед каждым новым поколением людей, что связано со стремительным развитием человеческого общества, научно-техническим прогрессом и определяется ограниченностью пресных вод, ростом населения и народного хозяйства.

Научно-технический прогресс 19-20 столетий нашей эры обеспечил резкое увеличение численности населения Земли (1920 г. - 1,86 млрд., 2000 г. -6,23 млрд. человек), а вместе с ним и бурное развитие всех отраслей народного хозяйства, в том числе и орошаемого земледелия (конец 18 века - 8 млн. га, начало 19 века - 48 млн. га, 20 век - 248 млн. га орошаемых земель). Появились совершенно новые не существовавшие до этого производства, автомобиле- и самолетостроение, электроэнергетика, в том числе и атомная, производство пластмасс и многие другие. При этом произошло многократное увеличение потребления воды народным хозяйством. В связи с этим, уже в середине 20 столетия в засушливых регионах Земли, в том числе и на Северном Кавказе, начал ощущаться дефицит пресной воды, возникла острая необходимость ЭиРИВР.

ПроблехМа дефицита пресной воды и ее экономии перешла в ранг первостепен \ ных государственных интересов почти во всех странах Мира, имеющих орошение.

ЭиРИВР и охрана природы - одна из наиболее актуальных проблем современности, от правильного решения которой зависит наличие пресных вод, жизнь настоящего, будущего поколений людей и развития общества, народного хозяйства в том числе и орошаемого земледелия.

Существует бесконечное множество направлений по которым идет человечество, разрабатывая методы, способы и технологии ЭиРИВР. В орошаемом земледелии эта проблема также требует комплексного решения, что обуславливается сложными причинно-следственными связями между почвой, растениями, водой и климатом. Значительно усложняют эту взаимосвязь болезни, вредители и сорняки агроценозов растений. Считают, что только оптимальные сочетания всех факторов роста 1Г развития дифференцированные во времени по- -зволяют достигнуть' , наиболее 'ЭиРИВР агроценозами.

Многофункциональную причинно-следственную связь в системе почва, растение, вода, климат, в какой-то степени, отражают законы земледелия, процесс формирования которых незавершен и по настоящее время.

Человечество пока еще обладает весьма относительными знаниями природы, в том числе и в орошаемом земледелии и растениеводстве, что связано не только со сложностью процессов, но и многочисленным разнообразием растительных форм, почв, водных ресурсов и климата и их беспрерывной динамикой. Современные исследования в орошаемом земледелии и растениеводстве должны быть направлены на раскрытие недостаточных звеньев системы знаний и формирование более полного представления о науке ЭиРИВР сельскохозяйственными (с.-х.) растениями, а также на разработку технологий, обеспечивающих высокие показатели.

Комплексные теоретические и экспериментальные исследования проводились нами в соответствии с государственными общесоюзными, республиканскими и отраслевыми программами 0.85.01,10.85.02, 0.52.01, 0.52.02, ОЦ.ОЭ4, ГНТП "Ресурсосберегающие мелиоративные системы" и были посвящены дальнейшему изучению направлений, методов, способов и технологий, обеспечивающих ЭиРИВР в орошаемом земледелии, что подтверждает их актуальность.

При планировании экспериментов такая направленность работы позволила сформулировать цель, задачи, выбрать объекты, предметы и методы исследований.

Целью исследований является: теоретическое обоснование, методическая и экспериментальная разработка способов, технологий и технических средств для орошения земель Северного Кавказа природными, сточными, сбросными и коллекторно-дренажными водами, обеспечивающих водосбере-жение, ЭиРИВР зерновыми, кормовыми, техническими и плодово-ягодными культурами в открытом грунте и теплицах.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

-обобщить опыт и развить теорию ЭиРИВР при орошении земель;

-теоретически и экспериментально обосновать и выделить типы водного режима почв (ВРП) на орошаемых землях;

-разработать эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания основных с.-х. культур в регионе;

-усовершенствовать методику оценки и разработать технологии использования сточных вод (СВ) и животноводческих стоков (ЖС) для орошения основных с.-х. культур;

-изучить и разработать технику полива и режимы внутрипочвенного орошения (ВПО) с.-х. культур;

-изучить и разработать системы и технологии капельного орошения (КО) с.-х. культур в открытом грунте и теплицах;

- разработать технологии автоматизированных режимов КО садов, ягодников, овощных культур;

-научно обосновать, разработать, создать и исследовать новые способы орошения с.-х. культур;

-осуществить производственную проверку и внедрение результатов исследований, для чего создать нормативно- методическую базу.

Объекты исследований - оросительные системы Севернрго Кавказа и с.-х. производство на орошаемых землях.

Предмет исследований - водосберегающие технологии орошения с.-х. культур.

Методологическую основу работы составляет полевой опыт и системный подход к природным факторам, водосберегающим способам и технологиям, оказывающим влияние на ЭиРИВР при орошении с.-х. культур с комплексным анализом результатов экспериментов методами вариационной статистики с применением ЭВМ.

Достоверность результатов исследований' подтверждается высокой точностью экспериментов при доверительной вероятности равной 0.95, большим объемом опытных данных, их широкой апробацией и внедрением в производство.

Научную новизну работы составляют:

- новые положения теории ЭиРИВР при орошении земель и её технологическая схема;

- классификация типов водного режима почв при орошении и соответствующие им уравнения водного баланса; методика определения биологической продуктивности культур, далеких по происхождению и оценка их значимости для орошаемых севооборотов; технологии поверхностного орошения и дождевания с.-х. культур на фоне применения удобрений для районированных и лучших сортов, сроков, способов и норм высева; формула расчета суммарного водопотребления поля и схема реконструкции рисовых оросительных систем с применением противофильтраци-онных экранов, трубчатой оросительной сети, оборудованной гасителями энергии потока воды нашей конструкции; методика оценки и перспективная карта использования СВ для орошения; оросительно-очистная система (ООС); способ подготовки СВ для с.-х. использования и технологии орошения кукурузы, сои и люцерны СВ и ЖС; оценка и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология Ърошения риса СиКДВ; конструкций водосбросов и гасителей водного потока на сооружениях оросительной сети; методика расчета предотвращенного ущерба окружающей среде при с.-х. использовании СВ, ЖС, СиКДВ; методики расчета, гидравлические параметры, техника и режимы локального ВПО; обеспечивающие более ЭиРИВР в сравнении с поверхностным орошением и дождеванием; новые конструкции ВПО и почвенный испаритель для изучения В ПО;

- новые конструкции элементов и систем КО, методики расчета, программное обеспечение для ЭВМ, гидравлические параметры, техника полива (ТП) и режимы КО 10 с.-х. культур в открытом грунте и теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;

- новые технические средства, принципы и методика автоматизированного управления (АУ) режимом ВПО и КО, базирующиеся на показаниях датчиков; технологические параметры автоматизированных режимов КО орехового сада, виноградника, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие ЭиРИВР;

- новые системы орошения; методологические основы и технологические параметры способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков (ПВПО), его эффективность при возделывании винограда и малины.

В целом по диссертационной работе новизна полученных результатов исследований подтверждается 33 авторскими свидетельствами на изобретения.

На защиту выносятся:

- положения теории ЭиРИВР при орошении и её технологическая схема;

-классификация типов ВРП на орошаемых землях и соответствующие им уравнения водного баланса (УВБ); методика оценки биологической продуктивности далеких по происхождению культур, и их значимость для орошаемых севооборотов; эффективные технологии поверхностного орошения и дождевания на фоне применения удобрений для районированных сортов, оптимальных сроков, способов посева, густоты стояния;

-методика предварительной оценки и карта с.-х. использования СВ Ростовской области; технологии орошения кормовых культур СВ и ЖС; технология очистки и орошения СВ на ООС; обоснование и прогноз эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области; технология орошения риса при периодических поливах СиКДВ; методика расчета предбтвращенного ущерба природе при повторном использовании СВ, ЖС, СиКДВ для орошения; методика расчета ВПО, гидравлические параметры, техника полива и режимы локального ВПО; новые конструкции ВПО и почвенного испарителя для изучения ВПО; новые конструкции, методики расчета КО; гидравлические параметры, ТП и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, томатов, перца и баклажанов в открытом грунте и роз, огурцов и томатов в теплицах; конструкции датчиков и дозаторов, принцип и методика автоматического управления режимом ВПО и КО; автоматизированные режимы КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах;

-методические основы, конструктивные и технологические параметры способа ПВПО при возделывании виноградников и малины.

Практическая ценность работы:

-сделана оценка биологической продуктивности 14 традиционных и новых для Северного Кавказа с.-х. культур, определена их значимость для полевых, кормовых и рисовых севооборотов на орошаемых землях, для них разработаны режимы орошения, удобрения, сроки, способы и нормы посева, обеспечивающие ЭиРИВР при поверхностном орошении и дождевании, рекомендованы элементы реконструкции оросительных систем и формула для расчета водопотребления с.-х. полей;

-разработана карта пригодности и перспективного использования СВ Ростовской области для орошения, при реализации которой экономический эффект составит 123,7 млн. руб. в ценах до 1989 г., или 3,093 млрд. руб. в ценах 2000 г. и будет сэкономлено 0,353 км3/год природных вод; рекомендованы оптимальные нормы внесения свиностоков при орошении кукурузы по бороздам, предложена ООС, обеспечивающая биологическую очистку СВ, охрану природы, ЭиРИВР;

-Сделана оценка и прогноз эколого-мелиоративного состояния территорий оросительных систем Ростовской области, предложены оптимальные значения коэффициента водоподачи на оросительную систему КВп(35 - 45 %) существующих оросительных систем и параметры водно-солевого баланса территорий, обеспечивающие удовлетворительное состояние орошаемых земель и проектную урожайность, выполнены схемы > 9332 и проект .700 га. повторного использования С и КДВ в водооборотных системах," повышающие во-дообеспеченность на 50%, разработан режим орошения риса при периодических поливах С и КДВ по полосам и семь конструкций водосбросов и гасителей водного потока, которые в 8 раз дешевле существующих и могут быть использованы при реконструкции оросительных систем;

- внедрены элементы техники, режима ВПО, нормы внесения свиностоков при кротово-внутрипочвенном орошении (КВПО) кукурузы (экономический эффект - 624 руб./га в ценах до 4989 г. или 15500 руб./га в ценах 2002г.), четыре конструкции ВПО и КВПО, обеспечивающие более эффективное (экономический эффект до 420 руб./га в ценах до 1989 г. или 10500 руб./га в ценах 2002г.), и рациональное использование водных ресурсов (расход оросительной воды на единицу урожая меньше до 85 %);

- внедрены методики расчета, техника полива и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, овощей в открытом грунте, роз, огурцов и томатов в теплицах (экономический эффект от 32,6 до 345,2 тыс. руб./га в открытом грунте и от 1040,0 до 2446 тыс. руб./га в теплицах в ценах 2002 г.); алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов КО (внедрены в дипломное проектирование), шесть изобретений элементов и систем КО с общим экономическим эффектом 49,2 тыс. руб./год в ценах до 1989 г. или 1095,0 тыс. руб./год в ценах 2002 г.;

- внедрены технические средства и технологические параметры автоматизированного режима КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие экономию оросительной воды на 24 - 67 % и прибавку урожая до 37 % в сравнении с ручным управлением поливом;

-предложен способ ПВПО, его технические и технологические параметры для возделывания виноградников и малины, обеспечивающие валовый экономический эффект 27.9 тыс. руб./га в ценах до 1989 г. или 173,4 руб. в ценах 2002 г. и ЭиРИВР без затрат оросительной воды;

- внедрены разработанные нормативно - технические документы (8 наименований) по проектированию, строительству и эксплуатации земледельческих полей орошения (ЗПО),систем ВПО природными водами, СВ, ЖС и КО в теплицах, методической литературы (3 наименования) по изучению и расчету систем ВПО и КО в открытом грунте и теплицах, рекомендации производству (4 наименования) по выращиванию полевых, кормовых, плодовых, ягодных и декоративных культур при поверхностном орошении, ВПО, КО и дождевании.

Реализация работы. Теоретические, методические и экспериментальные разработки автора использованы при составлении 15 нормативно-технических и методических изданий, которые соответственно согласованы, утверждены и рекомендованы к внедрению областными, республиканскими и союзными научно-техническими советами Минводхоза, Госагропрома, Минздрава СССР, РСФСР, Украины и отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований в проекты, технико-экономические обоснования, схемы и нормативно-технические документы составляет 124,321 млн. руб. или 3,109 млрд. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Суммарный фактический экономический эффект от внедрения в с.-х. производство Северного Кавказа шести изобретений, защищенных авторскими свидетельствами, учтенный ЦСУ СССР, составляет 376,4 тыс. руб. (цены до 1989 г.) или 9,391 млн. руб. (цены 2002 г.), за что автор получил значок «Изобретатель СССР», медаль и премию МСХ СССР «За заслуги в изобретательстве». Непосредственно в с.-х. производство в совхозах, колхозах на оросительных системах и других предприятиях Северного Кавказа внедрено 15 научных разработок автора с общим фактическим экономическим эффектом 431.3 тыс. руб. или 10,783 млн. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения научных разработок автора, предотвращающих нанесение антропогенного ущерба природе от сброса СВ, С и КДВ в водоприемники, составляет 47,099 млн. руб. или 1,177 млн. руб. соответственно в ценах до 1989 и 2002 г.г. Внедрение научных разработок в с.-х. производство осуществлялось также и путем выпуска 11 информационных листов, четырех публикаций в экспресс-информации ЦБНТИ и участия в демонстрации достижений науки на ВДНХ СССР, по результатам которых получены бронзовая и серебряная медали. Научно-методические разработки автора использованы при написании 5 учебных пособий и шести методических указаний, внедрены в учебный процесс НГМА.

Апробация работы. Основные теоретические и методические положения диссертационной работы и результаты экспериментов доложены (всего 67 докладов и сообщений) и одобрены на 46 союзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях (НТК), координационных и рабочих совещаниях, семинарах, ярмарках, заседаниях технических советов и отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ (РАСХН), проходивших в период с 1970 по 2003 г. в городах Новочеркасске, Киеве, Херсоне, Москве, Кишиневе, Симферополе, Волгограде, Калинине, Ростове на Дону, Персиановке, Пскове.

Практические рекомендации производству автор неоднократно докладывал на выездных заседаниях ученого совета НИМИ в подшефных районах и хозяйствах Ростовской области, советах специалистов колхозов, совхозов и предприятий по переработке с.-х. продукции Северного Кавказа, технических советах по сельскому хозяйству и мелиорации областного, краевого и республиканского уровней и другие.

Личный вклад автора. Все теоретические исследования и методические разработки в диссертационной работе, планирование экспериментов, постановка целей, задач, выбор объектов и предметов исследований, разработка методик проведения полевых, лабораторно-полевых, лизиметрических, лабораторных опытов и различных сопутствующих наблюдений выполнены лично автором. Под руководством автора и при его непосредственном участии проводились; проектирование, строительство опытных участков, закладка, проведение всех видов опытов, обработка и анализ данных, написание отчетов, апробация и реализация результатов исследований.

Исследования выполнены в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА, НИМИ) на кафедрах орошаемого земледелия, СХМ, МПиЗ, ОМС, НИС и ЮжНИИГиМ, отдел орошаемого земледелия и сектор освоения пойменных земель. В связи с многоплановостью, комплексностью исследований по с.-х. использованию СВ, их санитарной и гигиенической оценке в работе принимали участие: РГМИ, кафедра гигиены питания РНИИМП, РИ-СИ, ВНПО «Прогресс», по КО виноградников - ВНИИВиВ.

При проведении полевых, лабораторно-полевых, лизиметрических и лабораторных опытов, получении и обработке опытных данных, оформлении отчетов, внедрении научных разработок в производство совместно с автором принимали участие научные сотрудники и аспиранты вышеперечисленных институтов и их подразделений: Богданов Э.Н., Борщева В.С„ Бурдун A.A., Гали-няк В.Ф., Гостищев В.Д., Гостищев Д.П., Гребенников А.Г., Демидова Л.Л., Журавель Н.Т., Калинин В.Д., Карпенко О.Н., Кириченко A.B., Корпан B.C., Кузнецов В.А., Кузнецов В.М., Кукушин B.C., Кучерова H.A., Ламердонов З.Г., Лебедев В.И., Матюшкин Н.М., Мякотин Г.Н., Новодержкина Ю.Г., Сенчуков

Г.А., Торбовский В.А., Харламова И.А., Харламов H.H., Шумакова К.П., Щи-ренко С.Б. и другие. В качестве вспомогательного персонала в работе принимали участие сотрудники вышеперечисленных учреждений и студенты НГМА (НИМИ)."

Доля участия автора диссертации в научных изданиях и изобретениях показана в списке опубликованных работ в автореферате. Общая доля участия автора в разработке теоретических методологических положений диссертации и результатов экспериментов, выносимых на защиту, составляет около 80 %.

Публикация результатов исследований. По теме диссертации автором опубликовано всего 197 научных работ объёмом 191 п.л. (доля автора 103 пл.). В рекомендованных ВАК изданиях опубликованы: монография — 1, коллективные монографии — 2, депонированные Монографии - 2, статьи в центральных журналах - 23, статьи в материалах международных и всероссийских конференций - 4, материалах заседаний PÄCXH (ВАСХНИЛ) - 4, депонированных рукописей - 2, авторских свидетельств - ЗЗ.^Идеи автора нашли развитие в работах аспирантов, четверо из которых защитили кандидатские диссертации.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 594страницах: из них 369 страниц основного текста, в котором имеется 126 таблиц и 11 рисунков, состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 689 источников, в том числе 31 - на иностранных языках, 17.4страниц приложений, в том числе 78 таблиц и 132 рисунка.

Заключение диссертации по теме «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», Ясониди, Олег Евстратьевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В агроклиматических условиях Северного Кавказа, зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения водосбережения, ЭиРИВР при орошении можно достигнуть, руководствуясь следующими теоретическими положениями:

-все почвы обладают уже сформировавшимся естественным плодородием и водным режимом, которые не соответствуют оптимуму для большинства с.-х. культур и не обеспечивают ЭиРИВР, поэтому в любом регионе существует необходимость проведения комплексных мелиораций в с.-х. производстве;

- орошение является способом искусственного перераспределения сформировавшегося поверхностного, подземного стока вод и выпадающих осадков с помощью различных мелиоративных технических приёмов, машин, гидротехнических сооружений;

- комплексная мелиорация водосбора должна предшествовать организации регулярного орошения и обеспечивать трансформацию поверхностного стока, в начальных стадиях его формирования, в грунтовый сток и влагозапасы зоны аэрации, что увеличит продуктивность ценозов и их устойчивость против деградации;

- проблему ЭиРИВР следует рассматривать в динамическом развитии, как процесс совершенствования способов орошения и техники полива за счет изменения принципов распределения воды по полю и последовательного деления поливной струи на элементарные струйки;

- при современном техническом уровне оросительных систем на орошаемых землях наблюдаются 6 типов ВРП, а наиболее ЭиРИВР при ВРП с двухсторонним регулированием и локально-регулируемом с КО.

2. При планировании экспериментов, обобщении и системном анализе опытных данных разработаны:

- методика и схема комплексной мелиорации водосбора;

- методика оценки биологической эффективности орошения, удобрения, ЭиРИВР с.-х. культурами и сортами , далёкими по происхождению, в которой главным критерием является дифференцированный номер значимости члена ряда (ДНЗЧР);

- методика расчета суммарного водопотребления с.-х. культур при поверхностном орошении и дождевании, базирующаяся на функциональной криволинейной зависимости ЭТ от продолжительности и температуры вегетационного периода и биологических особенностей с.-х. культур;

- ПДК ингредиентов (75 наименований) и методика предварительной оценки СВ, применяемых на ЗПО и адаптированных к условиям Ростовской области и Северного Кавказа;

- методика прогноза эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель;

- методика расчета предотвращенного ущерба природе при с.-х. использовании СВ, ЖС, СиКДВ, который рассматривается как критерий их предварительной оценки;

- методика расчетов режимов ВПО с.-х. культур, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения (К1);

- методика, алгоритм и программа для ЭВМ гидравлического расчета поливных трубопроводов с капельницами, которые рассматриваются как низконапорные системы с равномерным отбором воды по длине;

- методики расчета техники и режимов КО с.-х. культур в открытом грунте и теплицах с использованием коэффициентов увлажнения (Кк), испарения с водной поверхности эвапориметров (Е1), дефицитов влажности воздуха (ё) и продолжительности световых часов в % от годового количества

Рш);

- методика расчета автоматизированных режимов КО, на базе датчиков-эвапориметров и слоя испарившейся воды (АЬ) соответствующего величине поливной нормы (Б^);

- методологические основы способа повышения влагообеспеченности перераспределением осадков при покрытии междурядий, спланированных под двухскатную поверхность, черной пластмассовой пленкой.

З.У всех с.-х. культур, участвовавших в опытах, эффективность " поверхностного орошения и дождевания составляет 28-90% по сравнению с удобренной богарой даже на плодородных пойменных землях с близким < 3 м залеганием УТВ. По показателю ДНЗЧР (1 и 2 места) люцерна и борщевик Сосновского при орошении и удобрении наиболее ЭиРИВР, имеют высокие питательные достоинства и при производстве сочных кормов в регионе на орошаемых землях приоритет должен быть отдан им. Главными зерновыми культурами, обеспечивающими наиболее ЭиРИВР при орошении и удобрении в регионе по показателю ДНЗЧР являются высокоурожайные сорта озимой пшеницы и раннеспелые и среднеспелые сорта кукурузы. Орошение и удобрение этих культур обеспечит адаптацию земледелия Северного Кавказа к неблагоприятным природным факторам и снизит долю риска. Для различных по биологии сортов и гибридов кукурузы, картофеля, сои, яровой пшеницы и риса определены наиболее приемлемые способы и техника поверхностного орошения и дождевания, разработаны режимы орошения и нормы внесения минеральных удобрений.

4. Сделана предварительная оценка пригодности СВ Ростовской области для орошения кормовых культур. Доказана эффективность орошения с.-х. культур СВ и ЖС. Разработаны ООС и её технологические параметры, технология орошения с.-х. культур СВ и нормы внесения ЖС 160 кг/га N под кукурузу, обеспечивающие их полную биологическую очистку, охрану природы, повышение плодородия почв, урожайности, ЭиРИВР и питательных веществ.

5. На ОС Ростовской области определена взаимосвязь между незасоленностью почв, Квп и средневзвешенной урожайностью с.-х. культур на орошаемых землях. Все эти показатели имеют тесную корреляционную связь со временем работы ООС и описываются уравнениями линейной регрессии, благодаря чему их можно использовать для прогноза эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель.В Ростовской , области при современном техническом уровне ОС максимум урожайности'достигается при наличии 7080% незаселенных земель и значениях общего Квц, = 35-45%, вычисленного как отношение У\у-Уг: У\у. Разработаны: -технология орошения суходольного риса СиКДВ, семь конструкций водосбросов и гасителей водного потока, обеспечивающие ЭиРИВР и охрану природы, которые могут быть использованы при реконструкции ОС.

6. Установлена локальность ВПО, которая характеризуется на различных почвах коэффициентом увлажнения К] для полевых культур равным 0.9-0.8, виноградников - 0.4-0.3, садов - 0.3-0.1. Определены параметры контуров увлажнения (В>ъл, а, Ь), расходы воды (<3) и коэффициенты расхода (ц) через точечные отверстия ВПУ, которые использованы при расчетах поливных трубопроводов, оросительных и поливных норм. Изобретены четыре конструкции ВПО. При ВПО природными водами, СВ, СиКДВ кукуруза более ЭиРИВР, а соя и рис менее ЭиРИВР в сравнении .с дождеванием и поверхностным орошением, что обусловлено не только его конструктивными и технологическими параметрами, но и развитостью корневых систем с.-х. культур, способом внесения удобрений и выбором источника орошения. При ВПО обеспечивается не только ЭиРИВР и сохраняется плодородие почв, но и достигается полная биологическая очистка СВ, охрана окружающей среды, труда и соблюдаются санитарные требования на ЗПО.

7. Разработаны конструктивные, гидравлические, технические параметры и режимы КО, локальность которого характеризуется коэффициентом увлажнения Кк . Для яблони Кк = 0.10-0.30, грецкого ореха Кк = 0.05-0.1, виноградника Кк = 0.3-0.5, овощей открытого грунта Кк = 0.9-1.0, овощей в теплицах Кк = 0.6-0.7, роз в теплицах Кк = 0.8-1.0. Параметры контуров увлажнения И = 1.5-0.3 м, 8ку= 0.06-0.6 м, Вку = 0.4-1.5 м, рв=90-95% НВ и р„ = 0.80-0.9 НВ зависят от биологических особенностей с.-х. культур, водно-физических свойств почв, конструктивных и технических особенностей СКО.Изобретены четыре конструкции кайельниц, оросительный трубопровод и СКО.

8. Для 10 культур (16 сортов) разработаны оптимальные техника и режимы КО обеспечивающие более ЭиРИВР ( урожайность больше в 1.2-1.9 раза, экономия оросительной воды от 30 до 85%) в сравнении с дождеванием и поверхностным орошением. Наиболее ЭиРИВР при КО огурцов, томатов в теплицах и томатов в открытом грунте. Срок окупаемости капиталовложений (60-240 тыс.руб./га) почти для всех с.-х. культур составляет 1-2 года. При КО негативное воздействие на почвы и окружающую природу сведено к минимуму или вообще отсутствует.

9. Изобретены 8 устройств и разработаны автоматизированные режимы КО, оптимальные параметры которых обеспечили более ЭиРИВР с.-х. культурами в открытом грунте в сравнении с ручным управлением. Урожайность винограда, малины и грецкого ореха при автоматизированном управлении режимами КО была выше на 25-30%, расход оросительной воды уменьшился на 20-50%, количество поливов сократилось в 1.5-2.0 раза в сравнении с ручным управлением системой. Более ЭиРИВР при автоматизированном режиме КО обеспечивается за счет точного инструментального учета конкретных погодных условий и выпадающих осадков при назначении сроков проведения очередных вегетационных поливов и строгого нормирования величин поливной и оросительной норм. В связи с изолированностью теплиц от воздействия природных факторов, автоматизированные режимы КО огурцов и томатов не обеспечивают более ЭиРИВР, а лишь способствуют снижению затрат ручного труда на поливе

10. Изобретены три принципиально новых устройства для орошения и повышения влагообеспеченности с.-х. культур. Наиболее методически разработан и изучен способ ПВПО-2, конструктивные элементы которого характеризуются высотой перегораживающих лощины валиков (Ьу), насыпи в середине спрофилированного междурядия (Ьв), покрытого черной пленкой, объемом лощины (V]) и расчитываются при уклонах ¡<0.01 на прием осадков ливней 5% обеспеченности. По характеру увлажнения почв способ ПВПО-2 близок к КО, так как создает аналогичные контуры увлажнения, в виде полосы вдоль ряда растений, глубиной до 1 м и шириной до 1.36 м и более, которые характеризуются коэффициентом Кк = 0.54 и нормой увлажнения а также, присущими локальному орошению УВБ и двумя КДВП.

11. Способ ПВПО-2 комплексно создает оптимальные для растений водный, воздушный, тепловой, пищевой, бактериологический режимы почв и радиационный баланс, тем самым обеспечивая высокую чистую продуктивность фотосинтеза до 12.8 г/м - суг, урожайность ягод винограда 17.5 т/га и малины 4.12 т/га (большую или на уровне КО) без затрат оросительной воды, с минимальным расходом водных ресурсов на суммарное водопотребление, в 1.1-1.8 раза меньше, чем при КО, дождевании и поливе по бороздам. Способ ПВПО - 2 обеспечивает эффективную борьбу с сорняками без междурядных обработок и исключает водную и ветровую эрозию, является экологически чистым, в связи с чем он включен в схему комплексной мелиорации водосбора.

12.Комплексные мелиоративные мероприятия по ЭиРИВР весьма выгодны, о чем свидетельствуют результаты внедрения научных разработок. Суммарный экономический эффект составил от внедрения: изобретений - 9.391 млн. руб, технологий - 10.783 млн.руб., ожидаемый по проектам, ТЭО и НТД -3.109 млрд.руб., ожидаемый предотвращённый ущерб природе при повторном использовании в с.-х. производстве СВ, ЖС, СиКДВ - 1.177 млрд.руб. в ценах 2002 года.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для условий Северного Кавказа, при производстве сочных кормов на орошаемых землях приоритет рекомендуем отдавать люцерне и борщевику Сосновского, из зерновых культур - озимой пшенице и кукурузе. Все остальные культуры рекомендуем использовать в севооборотах по потребности. Для основных и второстепенных с.-х. культур рекомендованы РО, нормы внесения удобрений, сроют, способы и нормы посева, обеспечивающие

ЭнРИВР при поверхностном орошении и дождевании. Разработаны конструктивные элементы для реконструкции оросительных систем.

2. Проектным и производственным организациям предложены перспективная карта пригодности и использования СВ Ростовской области для орошения с.-х. культур, при реализации которой экономический эффект составит 3.093 млрд.руб.в год в ценах 2002 г. и будет сэкономлено 0.353 км3/год пресных вод. Рекомендованы оптимальные нормы внесения 160 кг/га N свиностоков при орошении кукурузы по бороздам. Предложена конструкция ООС и соответствующая технология, обеспечивающая биологическую очистку СВ, охрану природы, ЭиРИВР.

3. Выполнены схемы (9446га)' и проект (700 га) повторного использования СиКДВ в водооборотных системах, повышающие водообеспеченность на 50%. Рекомендован режим орошения риса при периодических поливах СиКДВ по полосам.

4. Рекомендованы и внедрены параметры элементов техники и режима ВПО и КВПО для полевых культур, обеспечивающие ЭиРИВР.Предложены нормы внесения свиностоков (160 кг/га И) при КВПО кукурузы (экономический эффект 15500 руб/га в ценах 2002г.).

5. Внедрены техника полива и режимы КО яблоневого, орехового садов, виноградников, малины, овощей в открытом грунте, роз, огурцов и томатов в теплицах (экономический эффект от 32.6 до345.2 тыс. руб/га в открытом грунте и от 1040.0 до 2446 тыс.руб/га в теплицах, цены 2002г.). Для капельницы КСС-2 было налажено мелкосерийное производство.

6. Предложены и внедрены технические средства и технологические параметры автоматизированного режима КО орехового сада, виноградников, малины и овощей в теплицах, обеспечивающие экономию оросительной воды на 24-67% и прибавку урожая до 37% в сравнении с ручным управлением поливом.

7. Производству предложен способ ПВПО, разработаны его технические I и технологические параметры для возделывания виноградников и малины, обеспечившие валовый экономический эффект 173.4 тыс.руб в ценах 2002 г, и ЭиРИВР без затрат оросительной воды.

8. Разработаны .и внедрены: восемь наименований нормативно-технических документов по проектированию, строительству и эксплуатации ЗПО, систем ВПО и КВПО природными водами, СВ, ЖС, и КО в теплицах; три наименования методической литературы по изучению и расчету систем ВПО и КО в открытом грунте и теплицах; четыре наименования рекомендаций производству по выращиванию полевых, кормовых, плодовых, ягодных декоративных культур при поверхностном, ВПО, КО, и дождевании.

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук Ясониди, Олег Евстратьевич, 2003 год

1. Абрамов А.Ф., Пак И.В., Зайцев C.B. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации систем внутрипочвенного орошения. Коломна, ВНПО "Радуга", 1983. - С. 10-34.

2. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М.: Колос, 1975.-С. 5-19.

3. Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В. Почвы и удобрения в Ростовской области: Учебное пособие. Персиановка, ДонГАУ, 1995. - 87 с.

4. Агроклиматические ресурсы Краснодарского края. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.-276 с.

5. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-252 с.

6. Агроклиматические ресурсы Ставропольского края. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. -237 с.

7. Агроклиматическая характеристика Большого Сочи. Ростов-на-Дону, РГМО, 1987.- 165 с.

8. Агроуказания по возделыванию сои на орошаемых землях Ростовской области. Новочеркасск, ЮжНИИГиМ, 1979. - 20 с.

9. Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -286 с.

10. Айдамиров Д.С. Состояние и основные направления развития орошения в Дагестане // Мелиорация и водное хозяйство. М., 1995. - № 6. - С. 30-31.

11. Айдаров И.П., Голованов А.Н., Никольский Ю.И. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушенных земель. М.: В.О.Агропрод, 1990.-С. 4-26.

12. Айдаров И.П. Орошение и предупреждение засоления почв // Мелиорация и водное хозяйство. М., 1994. - № 3. - С. 31-32.

13. Алексашенко A.A. Методы определения гидрохимических параметров и прогнозирование водно-солевого и теплового режимов мелиорированных земель: Автореф. дис. д.т.н. М.: МГМИ, 1986. - 40 с.

14. Алиев Б.М. Повышение продуктивности использования оросительной воды при мульчировании в Карабахской степи. Баку, АН АзССР. - Сер.16.