CC BY
19
- 744 с.
4. Жилинский А. А. Крайний север Европейской России. Архангельская губерния. - Петроград, 1919. - 296 с.
5. История мелиорации в России: в 3 т. / Б. С. Маслов [и др.]. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2002. - Т. 1. - 506 с.
6. Концепция региональной целевой программы «Предотвращение и ликвидация возгорания торфяников и торфяных почв Московской области» / Б. М. Кизяев
[и др.]. - М.: ВНИИА, 2012. - 92 с.
Материал поступил в редакцию 21.08.12. Максименко Владимир Пантелеевич, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий отделом мелиорации земель Тел. 8-916-617-88-78 E-mail: [email protected] Павлущенко Валерий Алексеевич, инженер
Тел. 8-964-556-70-92 E-mail: [email protected]
УДК 502/504 : 631.67 : 633.352
В. В. ПЧЕЛКИН, Д. В. ШИЛЬНИКОВ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»
РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ ВИКО-ОВСЯНОЙ СМЕСИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ВОДОРАЗДЕЛОВ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Разработан режим орошения вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области. На основании опытных данных получена эмпирическая формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси. Определены биологические коэффициенты и коэффициенты, учитывающие влажность корнеобитаемого слоя почвы. Получен диапазон влажности дерново-подзолистых почв для вико-овсяной смеси (0,68...0,77) ПВ. Определена мощность расчетного слоя почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней вико-овсяной смеси.
Вода, почва, режим орошения, вико-овсяная смесь, водопотребление.
The irrigation regime of the vetch-oat mixture on derno-podzolic soils of the Moscow area watersheds is developed. On the basis of the experimental data the empiric formula is received for water consumption calculation of the vetch-oat mixture. There are determined the biological coefficients and coefficients taking into account moisture content of the root-inhabited soil layer. There is received a moisture range of derno-poszolic soils for the vetch-oat mixture (0,68.0,77) PT. The capacity of the rated soil layer during vegetation is determined taking into consideration spreading of the basic mass of the vetch-oat mixture roots.
Water, soil, irrigation regime, vetch-oat
Одним из важнейших факторов стабилизации и интенсификации сельскохозяйственного производства в центральной части Нечерноземной зоны России является орошаемое земледелие, которое связано с регулированием водного режима почв.
Рекомендуемые расчетные методы для определения проектных режимов орошения нуждаются в уточнении, так как известные методы не в полной мере учитывают процессы водопотребления и вла-
mixture, water consumption.
гообмена в расчетном слое дерново-подзолистых почв водоразделов. Кроме того, требует уточнения диапазон регулирования влажности и расчетного слоя почвы. Для разработки методики расчета режима орошения в 2010-2012 годах были проведены исследования на опорно-мелиоративном пункте (ОМП) «Дубна» ФГБОУ ВПО МГУП в Московской области.
Значимым элементом при расчете режима орошения является водопотребле-
ние, для расчета которого известен целый ряд формул как в России, так и за рубежом. Возможность использовать ту или иную формулу водопотребления сельскохозяйственных культур связана с необходимостью иметь биоклиматические и другие коэффициенты, входящие в формулы. Однако данные коэффициенты, как правило, получены в конкретных природно-климатических зонах, для конкретных культур, почв, и перенос их в другие условия ставит задачу по их корректировке и уточнению [1]. Необходимо отметить, что биологические коэффициенты за декадные периоды для вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области отсутствуют. Существующие методы расчета водопо-требления не в полной мере или совсем
не учитывают уровень увлажненности почвы, которая существенно влияет на величину водопотребления.
По результатам исследований на опорно-мелиоративном пункте «Дубна» была получена следующая формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области [2]: Е = К К. а d ь , (1)
в о Э 7 4 '
где Е - водопотребление вико-овсяной смеси, мм/декада; Ко- биологический коэффициент, учитывающий биологические особенности вико-овсяной смеси в период вегетации (табл. 1); Кв - коэффициент, учитывающий влажность корнеобитаемого слоя дерново-подзолистой почвы (табл. 2); ds - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха, мб/декада (пределы изменения - 45...180 мб/ декада); а, Ь - эмпирические коэффициенты, учитывающие климатическую зону, культуру и почвы (табл. 3).
Таблица 1
Биологические коэффициенты столовой свеклы по декадам
Номер декады 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
К 0,86 0,93 0,98 1,01 1,03 1,03 1,02 0,99 0,94 0,88
Таблица 2
Коэффициенты, учитывающие влажность почы
Влажность почвы (0,7.0,8) ПВ 0,62 ПВ 0,47 ПВ
К в 1,0 0,85 0,48
Таблица 3 Эмпирические коэффициенты а и Ъ
Культура а Ь
Вико-овсяная смесь 1,04 0,88
При расчете режима орошения важно иметь регулируемый диапазон влажности почвы. Эта величина, как правило, зависит от свойств почвы и биологических особенностей растений [1].
С использованием опытных данных делянок был построен график связи относительной урожайности вико-овсяной смеси и влажности почвы (рис. 1). По оси ординат отложены значения относительной урожайности культур: У = У./ Ушах, где У. - значения урожайности в конкретном году, т/га; Утах - максимальная урожайность в том же году; по оси абсцисс - средняя за вегетацию влажность почвы в слое 0.50 см, деленная на ПВ.
1,4 1,2
1 1,0 е о,8
и
\ 0,6 о
£ 0,4 0,2
у = - 15,85а: + 24,17* - 8,287 Д2 = 0,893 Д = 0,945 ± 0,016
0,5 0,6 0,7 0,8 и^/ПВ
Рис. 1. Связь относительной урожайности вико-овсяной смеси с влажностью дерново-подзолистой почвой: ПВ - 0,40 см3/см3; х - 2010 год; л - 2011 год; . - 2012 год
Снижение относительной урожайности на 10 % от оптимальной величины дает диапазон влажности дерново-подзолистой почвы для вико-овсяной смеси 0,68.0,77 ПВ.
В формулу расчета поливной нормы входит величина расчетного слоя почвы, которая обусловлена глубиной распро-
странения корней и зависит от сельскохозяйственной культуры и фазы ее развития.
Анализ литературных источников по вико-овсяной смеси показывает, что единого мнения среди исследователей по выбору мощности расчетного слоя почвы нет [1]. Колебания диапазона слоя увлажнения для вико-овсяной смеси составляют 20...70 см.
По данным проведенных исследований на ОМП «Дубна», для условий орошаемых дерново-подзолистых почв водоразделов Московской области при дождевании вико-овсяной смеси расчетный слой почвы следует принимать: 1-3 декады -20 см; 3-5 декады - 30 см; 5-10 декады - 40.50 см.
Выбор методики расчета экологически безопасного режима орошения дождеванием вико-овсяной смеси основан на возможности использования многофакторного анализа изменения водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов с учетом охраны почв и водных ресурсов, а также на возможности совершенствования новых научных знаний.
Анализ методов расчета режима орошения вико-овсяной смеси показал, что применение известных методов в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов ограничено. По результатам этого анализа для расчета режима орошения вико-овсяной смеси в условиях дерново-подзолистых почв водоразделов была принята методика А. И. Голованова, основанная на решении дифференциального уравнения влагопереноса в ненасыщенной зоне [3]. При этом совершенствовался сам метод расчета режима орошения вико-овсяной смеси.
Совершенствование метода расчета водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов и режима орошения вико-овсяной смеси осуществлено на основании материалов экспериментальных исследований (2010-2012) по следующим позициям:
установлены допустимые пределы регулирования влажности дерново-подзолистой почвы водоразделов для вико-овсяной смеси;
использована формула для расчета водопотребления вико-овсяной смеси, полученная авторами;
определены биологические коэффициенты и коэффициенты, учитывающие влажность почвы;
определен расчетный слой почвы в течение вегетации с учетом распространения основной массы корней вико-овсяной смеси.
Основой для расчета режима орошения вико-овсяной смеси являлся расчет водного режима дерново-подзолистых почв водоразделов в результате ретроспективного анализа метеорологических данных. Расчет выполнялся в два этапа. Во-первых, проводилась проверка сходимости фактических и расчетных данных, полученных в ходе расчета водного режима и режима орошения вико-овсяной смеси по программе А. И. Голованова с использованием совершенствования метода расчета. Во-вторых, выполнялся расчет водного режима и режима орошения вико-овсяной смеси по метеорологическим данным (город Дмитров) за 42 года (19591997, 2010-2012), что соответствует Санитарным нормам и правилам 2.06.03-85, которые рекомендуют устанавливать оросительную норму за период не менее 20-30 лет. На рис. 2 представлена связь фактических значений оросительных норм (делянки 1, 2) с расчетными значениями по методике А. И. Голованова. Коэффициент корреляции данной связи равен 0,995+0,066, что говорит о тесной
связи М^ и М .
ф р
500
Ж 450 £
у = - 1,02хг + 2,45
Л2 = 0,899 Л = 0,948 ± 0,026
п-1-1-1-1-1-1-1-1
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Расчетная оросительная норма, мм
Рис. 2. Связь фактических значений оросительных норм Мф вико-овсяной смеси (делянки 1, 2) с расчетными М : х - 2010 год; . - 2011 год; + - 2012 год
По результатам расчетов за 42 года (1959-1997, 2010-2012) построена кривая обеспеченности оросительной нормы вико-овсяной смеси для условий дерново-подзолистых почв водоразделов (рис. 3). Расчетные характеристики получали с помощью аналитических функций распределения ежегодных вероятностей превышения. При этом применяли функцию трехпараметрического гамма-распределения при соответствующем отношении С8:Су. На основании этой кривой была составлена табл. 4 режима орошения вико-овсяной смеси для условий дерново-
подзолистых почв водоразделов в характерные по обеспеченности годы.
100
40 60
Обеспеченность, %
Рис. 3. Кривая обеспеченности ороси тельной нормы вико-овсяной смеси
Таблица 4
Режим орошения вико-овсяной смеси на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области
Р, % Поливная норма, мм Оросительная норма, мм Инфильтрация, мм Глубина грунтовых вод, см Расчетный слой почвы,см
5 20.40 320 10-11 0 400 20.40
10 20.40 265 6-7 44 400 20.40
25 20.40 160 3-4 63 400 20.40
50 20.40 105 2-3 96 400 20.40
75 20.40 мм 157 400 20.40
Таблица 5 Оросительные нормы (мм) однолетних трав для Нечерноземной зоны
Рекомендации Обеспеченность
5 % 25 % 50 %
ВНИИ кормов [4] 233 156 25
ВНИИГиМ [5] 185 115 70
ВНПО «Радуга» [6] 250 130 90
СевНИИГиМ [7] 208 126 102
Для проведения сравнительного анализа в таблице 5 представлены оросительные нормы вико-овсяной смеси, рекомендуемые научно-исследовательскими организациями для Нечерноземной зоны РФ.
Анализ таблиц 4 и 5 указывает на следующие различия. Оросительная норма при 5 % обеспеченности в сравнении с рекомендуемыми нормами существенно выше. Различие составляет 1,28-1,73 раза. Это связано с тем, что в ретроспективный ряд оросительных норм были включены данные 2010 и 2011 годов, которые были очень жаркими и острозасушливыми, и 2012 год, который был теплым и засушливым. Таких климатических
условий за вегетацию растений в 2010 году за 100-летний период наблюдений не было зафиксировано.
Оросительная норма при 25 % обеспеченности сопоставима с рекомендуемыми. Данные ВНИИ кормов при 25 % обеспеченности дают завышение на 2,5 %, рекомендации ВНИИГиМ, ВНПО «Радуга» и СевНИИГиМ дают занижение соответственно на 28, 19 и 21 %.
В средний год (50 % обеспеченности) оросительные нормы, рекомендуемые ВНИИ кормов, ВНИИГиМ, ВНПО «Радуга» и СевНИИГиМ, дают занижение в 4,2 и 1,5 раза, на 14 и 2,8 % соответственно [4-7].
Для оценки влияния разработанного режима орошения вико-овсяной смеси на почвообразовательный процесс было проведено сравнение оросительных норм среднего года (Ор = 50 %) с почвенно-допустимой нормой для Нечерноземной зоны. По рекомендациям Ю. Н. Никольского, она не должна превышать 10.15 % от среднемноголетней суммы годовых осадков, которые составляют 68.105 мм
для Московской области [7]. Табл. 4 и результаты экспериментальных исследований показывают, что оросительные нормы среднего года составляют 105 мм, следовательно, они не превышают предельных значений и являются допустимыми.
Выводы
Разработанные режимы орошения вико-овсяной смеси могут быть рекомендованы для использования их при проектировании и эксплуатации оросительных систем на дерново-подзолистых почвах водоразделов Московской области.
1. Пчелкин В. В. Обоснование мелиоративного режима осушаемых пойменных земель. - М.: КолосС, 2003. - 253 с.
2. Пчелкин В. В., Шильников Д. С. Во-допотребление вико-овсяной смеси при дождевании дерново-подзолистых почв на водоразделах // Природообустройство. -2012. - № 3. - С. 27-30.
3. Голованов А. И. Оптимизация режимов орошения черноземов // Почвоведение. - № 6. - 1993. - С. 79-84.
4. Орошаемые пастбища и сенокосы в Нечерноземье / Б. И. Коротков [и др.] -М.: Россельхозиздат, 1984. - С. 21-28, 7, 76-77.
5. Рекомендации по режиму орошения сельскохозяйственных культур в Московской области.- Коломна: ВНПО «Радуга», 1982. - 20 с.
6. Рекомендации по расчету параметров режима осушения и увлажнения сельскохозяйственных земель. - Л.: СевНИИГиМ, 1981. - С. 54-64.
7. Айдаров И. П., Голованов А. И., Никольский Ю. Н. Оптимизация мелиоративных режимов и осушаемых сельскохозяйственных земель. - М.: Агропромиз-дат, 1990. - 58 с.
Материал поступил в редакцию 11.02.13. Пчелкин Виктор Владимирович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Мелиорация и рекультивации земель»
E-mail: [email protected] Шильников Дмитрий Сергеевич, аспирант
Тел. 8 (499) 153-96-28
УДК 502/504 : 626.8 : 330.322
Н. В. АРЕФЬЕВ, В. Л. БАДЕНКО, Ю. В. ВОЛКОВА, В. В. ТЕРЛЕЕВ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
ПЛАНИРОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЮ МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ
Представлена методика для планирования инвестиций в строительство и реконструкцию мелиоративных систем, находящихся в неудовлетворительном состоянии. Рассмотрена проблема многокритериальной оценки участков мелиорации. Представлены результаты апробации методики на примере участков мелиорации в окрестностях Санкт-Петербурга.
Мелиоративные системы, комплексная оценка, планирование инвестиций.
There is given a methodology for planning investments into building and reconstruction of reclamation systems being in the unsatisfactory state. There is considered a problem of multi-criterion assessment of reclamation areas. The results of the methodology approbation are given by the example of reclamation plots in the suburbs of Saint-Petersburg.
Reclamation systems, integrated assessment, planning of investments.
Как показывают данные, опублико- ющий рост населения требует удвоения
ванные ООН, в декабре 2010 года индекс производства продовольствия в ближай-
цен на пищевые продукты в мире достиг шие 25 лет. Кроме того, возможен новый
самой высокой отметки за последние 20 экономический кризис, а это в первую
лет и составил 215 пунктов [1]. Существу- очередь приведет к повышению мировых
