Абдель азим удосконалення методів розрахунку краплинного зрошення плодових культур в умовах єгипту

Московський державний університет природооблаштування

МАХМУД МОХАМЕД АЛІ АБДЕЛЬ АЗІМ

Удосконалення методів розрахунку

краплинного зрошення плодових

культур за умов Єгипту

Спеціальність 06.01.02 – меліорація, рекультивація та охорона земель

дисертації на здобуття ступеня

кандидата технічних наук

Роботу виконано на кафедрі меліорації, рекультивації та охорони земель ФГОУ ВПО «Московського державного університету природооблаштування».

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Голованов Олександр Іванович

Федеральний державний освітній заклад вищої професійної освіти «Московський державний університет природооблаштування» (ФГОУ ВПО МГУП)

доктор сільськогосподарських наук, професор

Шуравілін Анатолій Васильович

(ФГОУ ВПО "Український університет дружби народів")

кандидат технічних наук, доцент

Рибкін Володимир Миколайович

(ФГОУ ВПО “ Московський державний університет

Провідна організація: український державний аграрний університет – МСГА ім. К.А. Тимірязєва

Тел./факс: 8 (495) 976-10-46.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ФГОУ ВПО «Московський державний університет природооблаштування».

Автореферат розісланий «___»________________2010 р.

Дисертаційна рада Сурікова Т.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність досліджень. Природні умови Єгипту характерні гострозасушливим кліматом з малою кількістю атмосферних опадів і великим потенційним сумарним випаром, що робить штучну іригацію абсолютно незамінною дляпідтримання сільськогосподарського виробництва. Давні способи зрошення земель у заплаві Нілу не відповідають сучасним вимогам: економному витрачанню водних, енергетичних і трудових ресурсів. На зміну їм приходять прогресивні способи поливу, одним із яких є краплинне зрошення. Місцеве населення вже накопичило деякий досвід, проте пошук досконаліших технологій представляє актуальну наукову та виробничу проблему, головною з яких є економія водних ресурсів, особливо за межами долини Нілу, де підземні води є головним та обмеженим джерелом зрошення. Поширення краплинного зрошення вимагає подальших наукових та виробничих досліджень з урахуванням природних умов Єгипту, включаючи режим зрошення в період вегетації та поза нею, уточнення розмірів зрошувальних норм та дослідження статей водного балансу, що дозволяє розробити нові способи розрахунку режиму зрошення.

Мета роботи: обґрунтувати уточнені способи розрахунку режиму зрошення з урахуванням специфіки умов Єгипту та агробіологічних властивостей плодових дерев, що забезпечують економію водних ресурсів, охарактеризувати статті водного балансу, які суттєво впливають на витрачання вологи.

Завдання роботи:

оцінити застосування різних способів оцінки потенційної евапотранспірації (сумарного випаровування);
розробити двовимірну математичну модель формування водного режиму ґрунтів при характерному для Єгипту способі краплинного зрошення плодових культур, що полягає в суцільному зволоженні вузької траншеї шириною близько 1 метра, де розташована основна маса коренів; перевірити цю модель наявним польовим експериментом;
дослідити передполивну вологість ґрунту в траншеї, що формує в основному величинузрошувальних норм; оцінити зміну продуктивності рослин; показати необхідність зволоження кореневого об'єму грунту за вегетаційний період, що підтримує життєдіяльність плодових дерев;
оцінити величину і напрямок горизонтального вологообміну між зволожуваною траншеєю і прилеглим ґрунтом міжрядь, що впливає на розмір зрошувальних норм.

Дослідження проводилися виходячи з аналізу природних умов Єгипту, виробничого досвіду, математичного моделювання, статистичного аналізу результатів.

Наукова новизна роботи:

виявлено найбільш підходящі до умов Єгипту способи оцінки потенційного сумарного випаровування залежно від місця розташування метеопунктів щодо узбережжя Середземного моря; для низки метеостанцій може бути застосована формула Н.І. Іванова (приморська зона), для пустельної зони – метод Блейні та Криддла та стандартний метод ФАО РАД;
на підставі розробок кафедри меліорації та рекультивації земель МГУП запропоновано та верифіковано варіант моделі двовимірного влагоперенесення при специфічному (траншейному) краплинному зволоженні;
досліджено вплив передполивної вологості на розмір зрошувальної норми та продуктивність плодових дерев; оптимальним рівнем вологості є значення 0,62 ... 0,65 ППВ; у позавегетаційний період підтримки життєдіяльності рослин рідкі поливи слід призначати при зниженні передполивної вологості до 0,5 ППВ;
досліджено горизонтальний потік вологи у бік міжрядь у період інтенсивних поливів (вегетація) та у позавегетаційний період; показано, що напрямок потоку змінюється на протилежний, тим самим частина вологи повертається в траншею, що знижує втрати поливної води та зменшує негативний вплив зрошення на прилегліземлі, запропоновано формулу для оцінки бічного відтоку.

На захист виносяться:

результати моделювання вологопроносу при краплинному зрошенні в умовах Єгипту; розміри зрошувальних норм при траншейному краплинному зрошенні;
результати дослідження раціональної передполивної вологості в період вегетації та у позавегетаційний період для плодових культур;
обсяги бокового відтоку вологи в міжряддя залежно від передполивної вологості.

Практичне значення та реалізація роботи :

результати досліджень дозволяють приймати науково-обґрунтовані рішення щодо оцінки раціональності та продуктивності зрошення плодових культур в умовах Єгипту;
отримувати розумні врожаї плодів та фруктів при економному витрачанні поливної води;
підтримувати життєдіяльність плодових культур у посушливий позавегетаційний період.

Достовірність результатів заснована на: детальному обліку природних умов зрошуваних земель Єгипту; використання сучасних розробок у галузі влагопереноса при зрошенні, використання практичного досвіду зрошуваного садівництва, статистичної обробки експериментів.

Публікації.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків та додатків, списку літературних джерел із 103 найменувань. Загальний обсяг дисертації складає 144 сторінок комп'ютерного тексту, 32 малюнки та 23 таблиці.

ЗМІСТ РОБОТИ

Узапровадження викладено сучасні загальні положення зрошення сільськогосподарських земель, з концепції А.Н. Костякова; характеризується розвиток іригації у країнах світу; дається класифікація основних способів зрошення. Великезначення має попередження засолення та заболочування земель.

В основі досліджень з іригації знаходяться роботи Авер'янова С.Ф., Айдарова І.П., Бездніна С.Я., Голованова А.І., Губера К.В.; Добрачова Ю.П., Іванова Н.М., Кірейчева Л.В., Ковди В.А., Костякова А.М., Константинова А.Р., Маслова Б.С., Ольгаренко Г. В. Плюсніна І. І., Рекса Л.М., Селянінова Г.Т., Шабанова В.В., Харченко С.І.; питання краплинного зрошення викладено у роботах Алексашенко А.А., Алпатьєва С.М., Болцату І.М., Григорова М.С., Кузнєцова Є.М., Меккі М., Нестерової Г.С. та Зона І.С., Кружіліна І.П., Ромашенко М.І., Шумакова Б.Б., Brant A., Breasler E., Feddes R.A. та інших вчених у галузі меліорації сільськогосподарських земель, рослинництва, кліматології, гідрогеології, землеробства та ґрунтознавства.

Упершому розділі наводиться географічний нарис Єгипту та аналізуються існуючі способи зрошення, наводиться коротка історія Єгипту, характеризуються його природні умови: рельєф, геологія, ґрунти, рослинний та тваринний світ, докладно характеризуються кліматичні умови, температура, опади та випаровування , оброблювані культури, водні ресурси та зрошувальні системи Єгипту, використання земель, диференціація господарської діяльності, рівень сільського господарства, давня система зрошення.

Даний короткий аналіз існуючих способів зрошення, їх переваги та недоліки, прийоми розрахунку елементів техніки поливу.

Удругій главі наводиться розрахунок та моделювання крапельного зрошення. Основним завданням меліорації О.М. Костяков вважав управління кругообігом води та зольних поживних елементів з метою прогресивного підвищення родючості ґрунтів (Костяков, 1960). Спільне управління геологічним та біологічним кругообігом води та зольних поживних речовин можебути досягнуто за умови комплексного взаємозв'язку меліоративно-гідротехнічних та агротехнічних методів, що становлять єдину систему меліоративних заходів, що відповідають природним та господарським умовам даного району. А.І. Голованов розвинув ці уявлення і стосовно земель сільськогосподарського призначення сформулював: «мета меліорації полягає в розширеному відтворенні родючості ґрунту, одержанні оптимального врожаю певних сільськогосподарських культур при економному витрачанні всіх ресурсів, недопущенні або компенсації шкоди природним системам та іншим землекористувачам2» (0 . Однак цілі меліорації земель можуть бути досягнуті лише при виконанні набору вимог до керованих факторів ґрунтоутворення, зростання рослин та впливу на навколишнє середовище, які має забезпечувати система меліоративних заходів. Цей набір вимог А.І. Голованов та І.П. Айдаров назвали меліоративним режимом (Айдаров, Голованов, 1986).

Теорія меліоративного режиму продуктивна за відповідного комплексного підходу до опису та аналізу природних систем. Сучасна меліорація спирається на геосистемний підхід, в рамках якого необхідно вивчення властивостей усіх компонентів природи та закономірностей їх взаємодії Вивченню впливу меліорації на окремі компоненти природного середовища та ландшафти загалом присвячені дослідження С.Ф. Авер'янова, І.П. Айдарова, А.І. Голованова, Ф.Р. Зайдельмана, Д.М. Каца, Л.В. Кірейчової, Д.А. Манук'яна, В.В. Шабанова та інших вчених.

Наводяться існуючі методики розрахунку краплинного зрошення, формулюються цілі створення моделі, вимоги до неї. У пустельних районах Єгипту, що відрізняються майже повною відсутністю атмосферних опадів та сильним випаром, застосовуєтьсядещо інша схема краплинного зрошення. У ній замість локально розташованих крапельниць, прив'язаних до кожного дерева, нарізаються траншеї глибиною приблизно 1 м і шириною 1 м, які заповнюються родючим ґрунтом, зволожуються і внаслідок цього в них розташовується основна маса коренів рослин. Смуги між траншеями не зволожуються, вони заповнені бідними піщаними ґрунтами, коріння в них майже не живе, хоча деякий відтік вологи на ці смуги формується і його треба враховувати в розрахунку (так званий бічний відтік). Крапельниці розташовуються рівномірно, не прив'язані до стовбурів дерев, контури, що зволожуються, накладаються один на одного і утворюють суцільне зволожуване тіло у вигляді довгої призми. Відстань між траншеями дорівнює відстані між рядами дерев. Така схема краплинного зрошення спрощує фільтраційні потоки, які можна уявити плоскими двовимірними, на відміну від тривимірних осециліндричних при класичній схемі краплинного зрошення.

Описується модель краплинного зрошення стосовно умов Єгипту. У табл.1. наводяться вихідні дані для моделювання. Останніми роками на кафедрі меліорації та рекультивації земель Московського державного університету природооблаштування активно розробляються двовимірні математичні моделі для опису гідрогеологічних та геохімічних процесів у геосистемах, представлених катенами, тобто. ланцюжками сполучених фацій із різним режимом зволоження. Стосовно умов крапельного зрошення в Єгипті катена прийнята складається з траншеї, де розміщуються коріння зрошуваної культури, найчастіше це фруктові дерева і виноградні лози, і міжряддя, що примикає до неї.