Введение к работе
Актуальность исследований. Производство сельскохозяйственной продукции в нашей стране ведется в сложных природно-климатических условиях. В засушливой степной и полупустынной зонах, где основным лимитирующим фактором для развития сельскохозяйственных культур является дефицит продуктивной влаги в почве, размещено 70% посевов сельскохозяйственных культур. Этот фактор определяет здесь величину, качество продукции и стабильность сельскохозяйственного производства. Следовательно, в решении продовольственной проблемы решающее значение принадлежит орошаемому земледелию.
Орошаемое земледелие является самым крупным потребителем воды, объем которой составляет более 50% общего водозабора на народнохозяйственные нужды и удовлетворение потребностей населения. В отличие от во-допотребления промышленностью особенностью орошаемого земледелия является большой объем потерь и безвозвратность используемой воды, составляющей около 75% общего водопотребления в целом по стране.
В условиях ограниченности водных ресурсов дальнейшее эффективное орошаемое земледелие возможно только с привлечением последних достижений научно-технического прогресса в области оросительных мелиорации и смежных областях науки и техники, направленных на интенсификацию использования водных ресурсов, получение гарантированных и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Все это выдвигает в ряд важнейших задач мелиоративной науки разработку и внедрение в практику орошаемого земледелия водосберегающих технологий, позволяющих повысить эффективность использования поливной воды.
Настоящая работа посвящена исследованию нового метода регулирования гидротермического режима сельскохозяйственных культур, позволяющего непосредственным воздействием на величину приходящей солнечной радиации управлять тепловым и водным режимами растений. Метод заключается в нанесении на листовую поверхность верхнего яруса растений веществ, увеличивающих отражательную способность (альбедо) посева.
При этом за счет снижения количества солнечной энергии, поглощаемой растениями, происходит охлаждение вегетативных органов, приземного слоя воздуха и почвы. Это, в свою очередь, приводит к двоякому эффекту. Устанавливается более низкий уровень эвапотранспирации, ведущий к снижению водопотребления, и устраняется или сглаживается полуденная тепловая депрессия фотосинтеза, что повышает продуктивность сельскохозяйственных культур.
Указанные достоинства этого метода позволяют на его основе применять водосберегающуга технологию орошаемого земледелия, существенно экономящую оросительную воду при повышении урожайности орошаемого поля.
Для разработки практических основ предлагаемого метода мелиорации фитоклимата было необходимо проведение обширных комплексных научно-исследовательских работ с целью исследования влияния регулирования гидротермического режима способом увеличения альбедо посева в сочетании с регулярным орошением на фитоклимат, динамику влажности почвы, водопотребления и урожайность различных сельскохозяйственных культур в разных почвенно-климатических зонах. Требуют своего решения и вопросы выявления закономерностей формирования радиационного режима, фитоклимата и фотосинтеза посевов при применении рассматриваемого метода, а также разработки основ и элементов его технологии.^
Цепь и задачи исследований. Основная цель исследований - определить эффективность и разработать технологию регулирования гидротермического режима сельскохозяйственных культур увеличением отражательной спо собности посева.
В соответствии с намеченной целью решались следующий задачи:
-
Установить практическую возможность и диапазон регулирования ра диационного и термического режима посева рассматриваемым методом;
-
Исследовать влияние увеличения отражательной способности посе ва сельскохозяйственных культур на его водопотребление и урожайность;
3. Разработать технологические основы регулирования гидротермиче
ского режима сельскохозяйственных куьтур.
Научная новизна. Впервые в практике орошаемого земледелия предложен агромелиоративный прием - увеличение отражательной способности сельскохозяйственного поля, позволяющий непосредственно воздействовать на температурный и водный режимы вегетативных органов растения и почвы.
Изучено влияние увеличения отражательной способности посева в сочетании с орошением на динамику параметров фитоклимата, водопотребление и эффективность использования оросительной воды, динамику влажности почвы, урожай и его качество на примере сахарной свеклы и картофеля.
Определены основные технологические параметры метода, позволяющие применять его в комплексе интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур при орошении.
Практическая ценность работы. Внедрение предложенной технологии регулирования гидротермического режима сахарной свеклы и картофеля способствует оптимизации условий произрастания растений, повышает их урожайность, обеспечивает снижение оросительной нормы, повышает экономическую эффективность орошаемых земель.
Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и эксплуатации оросительных систем с комплексным регулированием всех основных факторов жизни растений, что позволит обеспечить оптимальные для развития растений условия внешней среды на протяжении всего вегетационного периода, в которых формируется урожай близкий к биоклиматическому потенциалу сельскохозяйственной культуры.
Основные положения работы могут быть применены в селекции сельскохозяйственных культур для вывода сортов, способных к саморегулированию термического режима в широком диапазоне, то есть растений, способных за счет увеличенной отражательной способности своей листовой поверхности снижать температуру надземной фитомассы и транспирацию.
Диссертация представляет собой результат многолетней работы, в про- . цессе которой автором непосредственно проводился весь комплекс исследований, разрабатывались рекомендации и предложения, которые были внедрены при выращивании картофеля в Волгоградской области РФ. Проведенные исследования являлись составной частью темы ОЦ.034.07.01.04.Н2 и 051.02
б ГКНТ СССР, хоздоговора с "Союзгипроводхозом" и ГНТП 02.04. "Ресурсосберегающие мелиоративные системы", исследования по которым велись во ВНИИГиМе в 1980-1995ГГ.
Объект исследований. Диссертационная работа основана на лабораторных и полевых исследованиях, проведенных во ВНИИГиМе, на опорном пункте ВНПО "Союзводавтоматика" (Киргизия), на Ростовской и Заволжской ОМС на посевах сахарной свеклы и картофеля.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка технологии увеличения отражательной способности посевов в АО "Самофа-ловский" и ОПХ Заволжской ОМС подтвердила возможность повышения продуктивности картофеля с одновременным снижением оросительной нормы.
Рекомендации по разработанной технологии рассмотрены на НТС отдела мелиорации Главного Управления сельского хозяйства и продовольствия при администрации Волгоградской области и рекомендованы к внедрению в хозяйствах области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и положительно оценены на заседании правления НТО Мини
стерства сельского хозяйства; научном совещании: "Автоматизированные сис
темы управления факторами роста растений", г.Волгоград, 1991г, ВНИИОЗ;
научно-практической конференции: "Комплексные мелиорации степной зоны и
экология", Волгоград, 1994, ВСХА. __^
На защиту выносятся следующие положения:
технология увеличения отражательной способности сельскохозяйственных культур для регулирования гидротермического режима посевов (на примере картофеля и сахарной свеклы);
зависимости, связывающие параметры высокоскоростной двухфазной струи с шириной захвата, распределением слоя осадков и размером капель;
разработка рабочих органов для предложенного метода;
включение побелки в технологию возделывания сельскохозяйственных культур при орошении.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в пяти работах, одна работа в 1996 г. принята к печати.
7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 34 таблицы, список использованной литературы содержит 117 источников отечественных и зарубежных авторов.
