Разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию полива сельскохозяйственных культур при гребневом способе посева на юге Казахстана

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 95 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный аграрный университет

Першуков Д.А.

Разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию полива
сельскохозяйственных культур при гребневом способе посева
на юге Казахстана

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

специальность 5В080500 - Водные ресурсы и водопользование

Алматы 2018 г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: Разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию полива
сельскохозяйственных культур при гребневом способе посева на юге Казахстана

Объем, стр. 100
Количество чертежей и
иллюстрационных материалов 19
Приложений 2

Выполнил: Першуков Денис Александрович
(Ф.И.О.)
Допущена к защите: ______ ___________________________________ __ 2018 г.
Заведующий кафедрой: Саркынов Е. С., к.сх.н.
(подпись) (Ф.И.О.)
Руководитель: Чередниченко А. В., д.г.н., доцент
(подпись) (Ф.И.О.)
Нормоконтроль:___________________________________ ______________________
(подпись) (Ф.И.О.)
Рецензент: Нуралиев Б. К., зам. директора ЖФРГП Казводхоз
(подпись) (Ф.И.О.)
Рецензент: Калашников П.А.,к.т.н.
(подпись) (Ф.И.О.)

Алматы 2018 г.
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес

Специальность 5В080500-Водные ресурсы и водопользование

Кафедра Водные ресурсы и мелиорация

ЗАДАНИЕ

на выполнение дипломного проекта (работы)

Студенту Першукову Денису Александровичу
[(фамилия , имя, отчество)]

Тема проекта (работы) Разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию полива сельскохозяйственных культур при гребневом способе посева на юге Казахстана

утверждено приказом по университету №___ от ___ __________ 20__ г

Срок сдачи оконченного проекта (работы) __________________ 20__ г

Исходные данные к проекту (работе): Фондовые и архивные материалы ТОО Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства

Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте (работе) вопросов: 1. Оценка природно-хозяйственного потенциала и существующих технологий возделывания и техники орошения озимой пшеницы на юге Республики Казахстан. 2. Создание технических средств для гребневой технологии возделывания озимой пшеницы на орошаемых землях юга Казахстана . 3. Исследование ресурсосберегающей технологии полива при гребневом способе посева. 4. Разработка ресурсосберегающей технологии полива озимой пшеницы при гребневом способе посева.

Перечень графического материала (при необходимости):___________________________________ _____________________________________ _____________________________________ ____________

Рекомендуемая основная литература:
1. Рекомендации по определению оросительных норм сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Казахстана. - Астана, 2007. - 74 с.; 2. Ибатуллин С.Р., Калашников А.А., Жарков В.А. и др. Водосберегающая технология полива по бороздам при гребневом способе посева: рекомендации к применению. - Тараз, 2007. - 20 с.; 3. Кван Р.А., Ибатуллин С.Р., Цхай М.Б. и др. Отраслевые нормативы удельных затрат воды при регулярном и лиманном орошении по водохозяйственным бассейнам республики Казахстан (нормативный документ). - Астана, 2008. - 71 с.; 4. Кван Р.А., Околович А.И. и др. Методические положения гидромодульного районирования и расчета оросительных норм сельскохозяйственных культур Проблемы мелиорации и водного хозяйства Казахстана: сб. науч. тр. КазНИИВХ. - Алматы: КАСХН, 1993. - С. 38-49.; 5. Разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию полива сельскохозяйственных культур при гребневом способе посева: отчет о НИР (фонд НИИВХ). - Тараз, 2008. - 70 с.

Заведующий кафедрой Саркынов Е.С., к.сх.н.
(подпись) [(ФИО)]

Руководитель дипломного
проекта (работы) Чередниченко А. В., д.г.н., доцент
(подпись) [(ФИО)]

Задание принял к исполнению,
студент Першуков Д.А.
(подпись) (ФИО)

___ _________________20__ г.

График
выполнения дипломного проекта (работы)
№
пп
Перечень разделов и разрабатываемых вопросов
Сроки представле ния руководите лю
Примечание
1.
Природно-хозяйственный потенциал и оценка существующих технологий возделывания и техники орошения озимой пшеницы на юге Республики Казахстан.
- Агроклиматические и почвенные ресурсы орошаемого агроландшафта;
- Анализ мирового опыта возделывания озимой пшеницы;
- Биологические основы водопотребления озимой пшеницы;
- Оценка существующих технологий и техники поверхностного полива озимой пшеницы;
- Основные предпосылки к разработке водосберегающей техники и технологии полива при гребневом способе возделывания озимой пшеницы.
28.03.,2018г.

2.
Создание технических средств для гребневой технологии возделывания озимой пшеницы на орошаемых землях юга Казахстана.
- Технические требования к конструкции бороздообразователей серийно выпускаемых сеялок для культур сплошного сева;
- Разработка конструкции нестандартного навесного оборудования сеялки сплошного высева с одновременной нарезкой борозд;
- Усовершенствование и разработка гребневой сеялки.
19.04.2018 г.

3.
Исследование ресурсосберегающей технологии полива при гребневом способе посева.
- Методика проведения исследований;
- Изучение техники полива по бороздам при гребневой технологии возделывания озимой пшеницы.
26.04.2018г.

4.
Разработка ресурсосберегающей технологии полива озимой пшеницы при гребневом способе посева.
- Нормирование орошения озимой пшеницы по агроклиматическим зонам увлажненности, по годам влагообеспеченности и методика нормированная с учетом почвенно-мелиоративных условий орошаемого агроландшафта;
- Разработка водосберегающей технологии орошения озимой пшеницы при гребневом способе посева на основе гидромодульного районирования и районирования по уклону поля и водопроницаемости почв;
- Районирование орошаемых площадей по применимости гребневой технологии посева озимой пшеницы;
- Экономическая оценка технологии орошения при гребневом способе посева озимой пшеницы.
12.05.2018 г.

Заведующий кафедрой _____________ Саркынов Е.С.
(подпись) (Ф.И.О)

Руководитель дипломного проекта(работы) ____________ Чередниченко А. В.
(подпись) (Ф.И.О.)

Задание принял к исполнению, студент _______________ Першуков Д.А.
(подпись)

СОДЕРЖАНИЕ

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
9

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ
10

ВВЕДЕНИЕ
14
1
Природно-хозяйственный потенциал и оценка существующих технологий возделывания и техники орошения озимой пшеницы на юге Республики Казахстан

16
1.1
Агроклиматические и почвенные ресурсы орошаемого
агроландшафта

16
1.2
Анализ мирового опыта возделывания озимой пшеницы
23
1.3
Биологические основы водопотребления озимой пшеницы
26
1.4
Оценка существующих технологий и техники поверхностного полива озимой пшеницы

31
1.5
Основные предпосылки к разработке водосберегающей техники и технологии полива при гребневом способе возделывания озимой пшеницы

35
1.5.1
Гребневая технология возделывания озимой пшеницы
36
2
Создание технических средств для гребневой технологии возделывания озимой пшеницы на орошаемых землях юга Казахстана

41
2.1
Технические требования к конструкции бороздообразователей серийно выпускаемых сеялок для культур сплошного сева

41
2.2
Разработка конструкции нестандартного навесного оборудования сеялки сплошного высева с одновременной нарезкой борозд.

44
2.3
Усовершенствование и разработка гребневой сеялки
46
3
Исследование ресурсосберегающей технологии полива при гребневом способе посева

51
3.1
Методика проведения исследований
51
3.2
Изучение техники полива по бороздам при гребневой технологии возделывания озимой пшеницы

56
3.3
Условия и результаты исследования ресурсосберегающей технологии полива озимой пшеницы при гребневом способе посева в 2008-2009 гг

65
4
Разработка ресурсосберегающей технологии полива озимой пшеницы при гребневом способе посева

72
4.1
Нормирование орошения озимой пшеницы по агроклиматическим зонам увлажненности, по годам влагообеспеченности и методика нормированная с учетом почвенно-мелиоративных условий
орошаемого агроландшафта

72
4.2
Разработка водосберегающей технологии орошения озимой пшеницы при гребневом способе посева на основе гидромодульного районирования и районирования по уклону поля и водопроницаемости почв

77
4.3
Районирование орошаемых площадей по применимости гребневой технологии посева озимой пшеницы

86
4.4
Экономическая оценка технологии орошения при гребневом способе посева озимой пшеницы

90
5
Охрана труда
94
6
Техника безопасности
95
7
Охрана окружающей среды
100

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
101

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
104

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Районирование орошаемых площадей Жамбылской области по способу посева озимой пшеницы

123

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения
128

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящей дипломной работе использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам
ГОСТ 2.111-68 Единая система конструкторской документации. Нормоконтроль
ГОСТ 7.1-84 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления
ГОСТ 7.32-200 1 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления
ГОСТ 7.9-95 (ИСО 2 14-76) Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 7.12-93 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила
ГОСТ 70.11.3-85. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины и установки поливные. Программа и методы испытаний. - М.: ВО Союзсельхозтехника, 1985.
ГОСТ 26967-86. Гидромелиорация. Термины и определения
ГОСТ 12040-66. Методы определения силы роста Семена и посадочный материал с.-х. культур. - М., 1977. - 311-313. 22.
ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести.
ГОСТ 12042-80 - Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения массы 1000 семян.
ГОСТ 29144-91 (ИСО 711-85) Зерно и зернопродукты. Определение влажности (базовый контрольный метод).
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими определениями, обозначениями и сокращениями:
Эвапотранспирация - это суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур, т.е. расход влаги на транспирацию растений и на испарение с поверхности почвы.
Эталонная эвапотранспирация - водопотребление эталонной сельскохозяйственной культуры как норма водопотребления на обширной площади, покрытой травой (от 8 до 15 см) одинаковой высоты, активно растущей, полностью покрывающей почву и не испытывающей недостатка в воде.
Способ орошения - искусственный прием перевода воды из состояния тока по поверхности почвы и по водоводам в качественно новое состояние почвенной и воздушной влажности.
Полив - однократное искусственное увлажнение почвы и (или) приземного слоя атмосферы.
Техника полива - параметры технологии проведения полива (длина борозд, полос, расходы, дальность полета дождевальной струи, расстояния между увлажнителями и др.).
Гребневой способ посева - размещение рядов сельскохозяйственных культур на гребне борозды.
Засеваемые борозды - борозды, засеваемые возделываемой культурой.
- наименьший запас влаги в активном слое почвы;
- критический запас влаги, соответствующий нижнему порогу допустимой влажности почвы;
- допустимые пределы иссушения в долях единицы от наименьшей влагоемкости;
- микроклиматический коэффициент;
- коэффициент оптимальной продуктивности растения;
- биологический коэффициент, характеризующий роль растений;
- микроклиматический коэффициент;
- сумма дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мб;
- энергетический фактор испарения, мммб;
- дефицит влажности воздуха, мб;
- функция, учитывающая влияние скорости ветра.
V - расчетный объем воды, м[3];
b - ширина междурядья, м;
l1 - длина отрезка борозды, м;
m - поливная норма, м[3]га.
К1 - средняя скорость впитывания воды в почву за первый час полива по бороздам, мч;
- объем воды, впитавшейся в борозду за первый час, м[3];
q0 - величина поливной струи, м[3]ч;
- коэффициент затухания скорости движения воды во времени;
Т - продолжительность полива постоянной поливной струей, ч;
Т1 - продолжительность полива переменной поливной струей, ч;
tсб - продолжительность сброса воды, ч;
qсб - расход сброса воды, средний за время tсб, ч;
Е - испаряемость, мм;
а - среднемесячная относительная влажность воздуха, %.
v2 - скорость ветра на высоте 2 м от поверхности земли, мс.
Мнт- оросительная норма (нетто), м[3]га;
ETcrop - эвапотранспирация (суммарное водопотребление) сельскохозяйственных культур, м[3]га;
Wa - продуктивные запасы почвенной влаги, которые используются растениями, м[3]га;
Pef - атмосферные осадки, выпавшие за вегетационный период, м[3]га.
u - коэффициент накопления и сохранения осадков в почве к началу вегетации;
h - глубина увлажнения почвы, м;
γ - плотность или объемная масса расчетного слоя почвы, тм[3];
βп и β0 - наименьшая влагоемкость и исходная влажность почвы, %;
- длина добегания воды по бороздам, м;
- начальная скорость движения воды, ммин;
- продолжительность подачи воды в борозды, с;
β - коэффициент затухания скорости движения воды по сухой борозде;
μ - коэффициент, учитывающий изменение смоченного периметра и живого сечения борозд по длине;
χ0 - смоченный периметр, м;
Х - длина добегания, м;
ω0 - живое сечение борозды, м[2];
К1 - скорость впитывания в первую единицу времени;
α - коэффициент затухания скорости впитывания;
- поливная норма добегания, м[3]га;
- поливная струя в голове борозды, м[3]га;
Ку - коэффициент увлажнения территории;
КПД - коэффициент полезного действия;
З1,З2 - затраты на производство сельскохозяйственной продукции, с применением традиционной и водосберегающей технологии;
Ц1,Ц2 - объемы производства продукции в стоимостном выражении (в закупочных ценах) с 1 га площади, тенге;
Ан - годовой объем внедрения, га.
РК - Республика Казахстан.
ВХБ - водохозяйственный бассейн.
НВ - наименьшая влагоемкость - свойство почвы удерживать воду.
ГМР - гидромодульный район.
УГВ - уровень грунтовых вод.
ОПУ - опытно-производственный участок.
КазНИИВХ - Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства.
КазНИИЗиР - Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства.
шт. - штук (количество).
см - сантиметр, 1100 доля метра.
млн. - миллион.

ВВЕДЕНИЕ

В условиях юга страны наиболее распространенным способом полива культур сплошного сева является поверхностный полив. С развитием орошаемого земледелия совершенствование поверхностных способов полива является одной из актуальных проблем, решаемых в последние годы. Несмотря на широкое распространение дождевания и капельного полива, поверхностный в ряде стран все еще остается преобладающим. Распространенность поверхностного полива обусловлена рядом его преимуществ, заключающихся не только в простоте и доступности, но и в сравнительно малой энерго- и металлоемкости. В то же время известно, что поверхностные способы полива имеют ряд существенных недостатков, основными из которых являются высокие затраты труда (на 60 % выше, чем при дождевании), большие потери воды на фильтрацию и сброс, достигающие 40-50 % оросительной нормы.
Для снижения затрат оросительной воды, повышения равномерности полива и улучшения водно-воздушного и теплового режимов почвы предлагаются поливы полевых культур проводить по бороздам, используя поливные струи с переменным расходом. Для осуществления полива по бороздам культур сплошного сева, возможно использование специальных сеялок, широко применяемых в мировой практике. Семена высеваются в сформированных гребнях, а борозды остаются не засеянными, что позволяет уменьшить норму высева в два раза.
Исходя из оценки мирового опыта и результатов проведенных ранее исследований установлены основные приемы ресурсосбережения при гребневом способе посева: проведение посева с одновременной нарезкой поливных борозд, внесением удобрений и формированием гребней; повышение равномерности полива, снижение затрат оросительной воды; проведение вызывных влагозарядковых и ранних вегетационных поливов; уменьшение непроизводительных сбросов и эрозии почв; обеспечение единства техники полива всех культур полевого севооборота; снижение нормы высева до двух раз [1].
Агроклиматические, почвенные, земельные и водные ресурсы южного региона страны позволяют успешно возделывать и получать высокие урожаи на орошаемых землях одной из основных сельскохозяйственных культур сплошного сева - озимой пшеницы.
Вместе с тем существующая техника и технологии полива, используемые при традиционной технологии возделывания озимой пшеницы, не позволяют в полной мере использовать потенциальные возможности орошаемого земледелия.
Важнейшим условием для повышения эффективности производства зерна озимой пшеницы на орошаемых землях юга страны является разработка и широкомасштабное внедрение ресурсосберегающей технологии полива озимой пшеницы при гребневом способе посева с использованием передовых технических средств. Это дает возможность получать на орошаемых землях стабильную, конкурентоспособную продукцию озимой пшеницы, что является весьма актуальным на современном уровне развития АПК Республики Казахстан.

1 Природно-хозяйственный потенциал и оценка существующих технологий возделывания и техники орошения озимой пшеницы на юге Республики Казахстан

1.1 Агроклиматические и почвенные ресурсы орошаемого агроландшафта

Южный Казахстан занимает обширную территорию, включающую Кызылординскую, Южно-Казахстанскую, Жамбылскую, Алматинскую области. Западная граница его проходит по северо-западному побережью Аральского моря, восточная - по Алакольской впадине и Джунгарским Воротам, южная совпадает с административной границей между Казахстаном, Узбекистаном и Кыргызстаном. На севере граница проходит по климатическому рубежу примерно на 48-й параллели, где наблюдается переход от весеннего максимума осадков к летнему (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Схематическая карта увлажненности южного региона
Республики Казахстан
Южный Казахстан расположен далеко от Мирового океана, в глубине Евроазиатского материка, что обусловливает резкую континентальность и засушливость его климата. Регион отличается высоким термическим фоном. Зимой происходит чередование холодных вторжений и вынос с юга теплых масс воздуха, температурный режим неустойчив. Суровость зимы и ее продолжительность возрастают к северо-востоку. Средняя месячная температура воздуха в январе изменяется от -4[о]С на юге до -16[о]С на северо-востоке территории Южного Казахстана. Летом термический режим устойчив. Высокие температуры воздуха, продолжительное лето обеспечивают значительные термические ресурсы территории. Средняя месячная температура воздуха в июле изменяется от 30[о]С на юге до 12[о]С на северо-востоке территории [2, 3].
Для Южного Казахстана типичны засушливость и пространственно-временная изменчивость осадков, резко выраженная их сезонность и преобладание в большей части территории весеннего максимума. Регион отличается большой изменчивостью сумм осадков, как годовых, так и месячных. Разница между максимальными и минимальными годовыми суммами осадков превышает 200-400 мм. Среднее годовое количество осадков изменяется от 100 мм на юго-западе и в центральной части до 500 мм в предгорьях юга и северо-востока.
Характерны небольшая высота снежного покрова, его неустойчивость и сравнительно малая продолжительность. Это связано не только с минимальным количеством осадков и короткой зимой, но и с оттепелями и частым выпадением осадков зимой в жидком виде.
Разнообразие климатических условий, свойственное Южному Казахстану, создает условия для формирования множества климатических регионов, имеющих значительные отличия по основным климатическим показателям [4-6].
Почвы. Орошаемые земли южного региона страны расположены в основном в зоне сероземных почв с различной разновидностью. Содержание гумуса в верхних горизонтах - 1,0-2,0 %, в некоторых разновидностях - несколько больше. Общего азота в сероземах 0,1 %, отношение углерода к общему азоту 6-7. Сероземы богаты азотом в сравнение с другими видами почв, в том числе черноземами. Валовой фосфор обнаруживается в количестве 0,10-0,12 %. Сумма поглощенных оснований колеблется в пределах 8-10 мг-экв на 100 г почвы. Объемная масса их колеблется от 1,28 до 1,43 тм3, наименьшая влагоемкость составляет 15,6-20,3 % от массы сухой почвы [7].
В Алматинской области на орошаемых землях в зоне предгорных полупустынь и предгорной степи встречаются в основном темно-каштановые и светло- каштановые почвы. Структура каштановых почв достаточно выражена, но не водопрочна. По механическому составу каштановые почвы относятся к средним и тяжелым суглинкам. Объемная масса их колеблется от 1,28 до 1,56 тм3, наименьшая влагоемкость почв составляет 11-24 % от массы сухой почвы [8].
Кроме основных типичных зональных почв, встречаются интразональные почвы. К ним относятся главным образом почвы гидроморфного ряда - засоленные и незасоленные. В зоне орошения широко распространены лугово-сероземные почвы. Они характеризуются довольно мощным темноокрашенным гумусным горизонтом (до 50-60 см), хорошо выраженной зернисто-комковатой или пористой структурой с содержанием в верхнем горизонте 2,5-4,5% гумуса. По механическому составу эти почвы представляют глинистые и суглинистые разности. В Кызылординской области при возделывании риса и других культур широко используют лугово-болотные почвы. Эти почвы формируются под густыми зарослями тростников, на тяжелых грунтах, в понижениях рельефа. Содержание гумуса достигает 4 %, чаще - 1,5-3. Верхние горизонты засолены (1,5-2,5 %), ниже 10-50 см степень засоления падает (0,1-0,3 %), запас солей в двухметровом слое - 80 тга, засоление хлоридно-сульфатное. Грунтовые воды на глубине 2-3 м пресные и солоноватые [9, 10].
Гидрогеологические условия. Грунтовые воды на территории орошаемых земель в южном регионе залегают на различных глубинах в зависимости от рельефа, водных источников и состояния ирригации. В высокогорных и предгорных зонах начинаются многочисленные реки и временные водотоки, стекающие вниз в равнинную часть предгорий. При протекании их по конусам выноса и происходит в основном формирование грунтового потока. В орошаемой зоне выделяют четыре гидрогеологических района, характерных для всех предгорий южного региона страны. Первый гидрогеологический район занимает полосу низких предгорий зоны формирования грунтовых вод с различной глубиной залегания. По химическому составу воды слабоминерализованные, плотный остаток составляет 0,3-0,7 гл. Глубина залегания грунтовых вод - более 10 м от поверхности. Второй гидрогеологический район занимает большую часть наклонной равнины зоны формирования и транзита пресных подземных вод. Третий гидрогеологический район относится к сазовой полосе выклинивания грунтовых вод. Расположен он у основания конусов выноса. Глубина залегания грунтовых вод - от 0,3-0,8 м на пониженных заболоченных участках и до 1,5-4 м на слабо повышенных или хорошо дренированных участках. Четвертый гидрогеологический район занимает слабо наклонную равнину. Это район распространения грунтовых вод с разгрузкой их по долинам рек. Воды пестрой минерализацией, преимущественно сильно минерализованные, с плотным остатком более 10 гл [11-13].
Анализ агроклиматических показателей, количественная и качественная их оценка в различные годы и внутригодовые периоды, а также оценка почвенных ресурсов и гидрогеологические условия природных зон перспективных и существующих орошаемых регионов позволяет в целом оценить природные ресурсы в системе климат-почва-растение по агроклиматическим (природным) зонам. Краткая характеристика природных ресурсов в системе климат-почва-растение по агроклиматическим зонам южного региона приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Природные ресурсы в системе климат-почва-растение в южном регионе

Характеристика
Агроклиматические (природные) зоны

очень сухая (пустыня)
сухая предгорная (предгорная полупустыня)
засушливая горная (предгорная степь)
умеренно-засушливая (горная степь)
1
2
3
4
5
Климат
- сумма температур 10оС
3500
3000-3200
2600-2700
до 2300
- осадки, мм
160-200
160-250
400-450
450-550
- испаряемость, мм
1100-1500
1000-1300
550-900
400-600
- коэффициент увлажнения, (Ку)
0,05-0,20
0,20-0,30
0,30-0,50
0,50
- вероятность засухи, %
100
98-100
40
34
Почвы (зональные)
бурые, серо-бурые
сероземы
каштановые
горные черноземы
Агрогидрологическая характеристика
- объемная масса (слой 0-100 см), гсм3

тяжелосуглинистые
1,55
1,43
1,36
-
среднесуглинистые
1,48
1,36
1,38
1,18
легкосуглинистые
1,52
1,39
1,44
-
- наименьшая влагоемкость
(слой 0-100 см), %
тяжелосуглинистые
среднесуглинистые
легкосуглинистые

22,1
20,2
15,8

20,3
19,7
15,6

23,9
18,9
18,4

-
29,0
-
Параметры мелиоративного режима
- содержание легкорастворимых солей, %
0,10-0,30
0,10-0,30
-
-
- рН
7,0-8,3
7,0-8,3
7,0-8,3
-
- емкость поглощения, мг-экв100 г
10-20
10-20
10-20
-
- ППК, %
3,0-5,0
3,0-5,0
3,0-5,0
-
Пищевой режим (слой 0 - 60 см)
- гумус (слой 0-30 см), %
1,0-1,5
1,0-2,0
2,5-3,5
5-5,5
- азот общий, %
0,10-0,25
0,10-0,20
0,25-0,30
около 0,4
- подвижный фосфор, мг100 г
20-30
20-35
-
-
- обменный калий, мг100 г.
250-350
300-400
-
-
Продолжение таблицы 1

1
2
3
4
5
Растения
- продолжительность вегетационного периода, дни
более 200
до 200
120-150
90-110
- основные возделываемые сельскохозяйственные культуры *
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20
1, 2, 3, 5, 9, 10, 11, 19, 20
Примечание*: 1 - яровые зерновые, 2 - озимая пшеница, 3 - ячмень, 4 - гречиха, 5 - кукуруза на силос, 6 - кукуруза на зерно, 7 - сахарная свекла, 8 - подсолнечник, 9 - картофель, 10 - многолетние травы, 11 - однолетние травы, 12 - соя, 13 - бахчевые культуры, 14 - сафлор,15 - табак, 16 - рис, 17 - хлопчатник, 18 - виноград, 19 - сады, 20 - овощи

Поверхностные водные ресурсы Казахстана в средний по водности год составляют 100,4 км[3]. На территории республики формируется 55,7 км[3], а остальная часть поступает из сопредельных стран. В маловодные годы речной сток снижается до 58,0 км[3]. Объем возвратных вод составляет около 4,0 км[3]. Запасы пресных подземных вод утверждены в объеме 15,44 км[3]год, уровень их использования составляет 7,7 %.
Возникновение проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов обусловлено тем, что экстенсивный характер эксплуатации водных ресурсов привел к тому, что во многих речных бассейнах Республики Казахстан масштабы использования их запасов приблизились к полному.
В мире орошаемое земледелие, занимая 17 % всей площади возделываемых земель, дает 41 % продукции растениеводства. Казахстан относится к числу стран, где орошаемое земледелие в сельскохозяйственном производстве играет ведущую роль и на него приходится около 70 % забора воды отраслями экономики. С поливных площадей, составляющих около 5% пашни, республика ранее получала более 30 % всей продукции земледелия в стоимостном выражении.
Максимальное водопотребление наблюдалось в начале 90-х годов прошлого столетия: на орошение ежегодно направлялось 20-25 км[3] воды при общем водозаборе на народнохозяйственные нужды 35-37 км[3].
В то же время из-за отсутствия должного финансирования работ по эксплуатации гидромелиоративных систем и других причин практически половина орошаемых земель вышла из сельскохозяйственного оборота. Из 2,19 млн. га, ранее орошавшихся земель, используется немногим более 1,4 млн. га, а поливается около 1,2 млн. га [14].
В настоящее время южный регион Казахстана располагает 17,1 млрд. м[3] поверхностных вод в среднемноголетний год (50 % обеспеченности) и 13,34 млрд. м[3] в маловодный год (9 % обеспеченности) [15].
На орошаемых массивах различных стран с высокой ирригационной технологией и техникой полива продуктивность поливной воды достигает от 2,5 до 6,0 кг сельскохозяйственной продукции на 1 м[3] поданной воды, а удельные затраты воды составляют от 0,15 до 0,6 м[3] на 1 кг выращенного урожая.
В Казахстане эти показатели по региону составляют от 0,4 до 0,8 кг на 1 м[3] оросительной воды, а удельные затраты превышают 2,4 м[3] воды на 1 кг произведенной продукции. Поливная вода используется нерационально: фактически затраты воды на 1 га составляют от 9500 до 10500 м[3], а на рисовых полях до 36,0 и более тыс. м[3].
Водопотребление в орошаемом земледелии Южного региона РК за последние 8-10 лет составляет 14,01 млрд. м[3] в среднемноголетний (50 % обеспеченности) год, 10,24 млрд. м[3] в маловодный (95 % обеспеченности) год. При средней оросительной норме 9250 м[3]га, возможные площади орошения в Южном регионе РК составляют соответственно 1514,5 и 1128,6 тыс. га.
Существующая структура посевных площадей на орошаемых землях Южного региона Казахстана в среднем за 2010-2014 гг. включает следующий набор сельскохозяйственных культур: зерновые - 315,6 тыс. га (26 %), многолетние травы - 214 (18 %), хлопчатник 219 (18 %), овощи - 75,4 (6 %), кукуруза на силос, бахчевые, картофель, масличные, соя, плодоягодные - от 27,1 до 36,6 тыс. га (в среднем по 3 % каждая), сахарная свекла - 1-2 %.
Урожайность сельскохозяйственных культур на орошаемых землях в южном регионе в период 2010-2014 гг. составила: зерновые колосовые - 18-20 цга, рис - 28-47 цга, кукуруза - 28-53 цга, хлопок - 18-22 цга, соя - 18-23 цга, сахарная свекла - 198-240 цга, овощи - 181-252 цга, многолетние травы - 32-46 цга, картофель - 130-169 цга, бахчи - 150-178 цга.
Валовой сбор и стоимость валовой продукции с орошаемых земель юга республики с учетом цен 2010-2013 гг. составляет 415,37 млрд. тенге в год [14].
Одно из важных мест в структуре казахстанского экспорта занимают зерновые культуры, уступая лишь нефти, нефтепродуктам, металлам и рудам. Еще с советских времен Казахстан традиционно производит большое количество зерновых, поэтому неудивительно, что в наши дни зерно составляет порядка 10% от всего объема экспорта страны.
Производству зерна в Казахстане уделяется особое внимание. Около 80% посевных площадей в стране используются для выращивания зерновых культур. Каждый год в Казахстане производится порядка 17 млн. тонн зерна, и чуть менее трети от этого объема отправляется на экспорт [16].
По итогам января-февраля 2018 года Казахстан экспортировал в страны, не входящие в ЕАЭС, 1 млн 48 тыс. тонн пшеницы. Это в 2,2 раза выше показателей за аналогичный период 2017 года, а также является лучшим показателем за последние 6 лет.
Доход от продаж показывает 4-летний максимум - 160,6 млн долларов, что на 216,4% выше показателей января-февраля 2017 года [17].

1.2 Анализ мирового опыта возделывания озимой пшеницы

Озимая пшеница - важнейшая культура орошаемого земледелия, занимающая в структуре посева одно из главных мест. Благодаря высокой продуктивности, низкой себестоимости зерна и прекрасным вкусовым качествам получаемой продукции, она служит основной продовольственной культурой на огромной территории нашей страны.
В мировой практике возделывание пшеницы производится по трем основным видам технологий [18].
Традиционная технология состоит, в среднем, из 11 операций, включая отвальную вспашку.
Минимальная технология состоит из примерно 8 операций, включая плоскорезную обработку почвы на 12-14 см.
Нулевая технология в ее общепринятом понимании состоит из следующих операций:
- обработка гербицидами при наличии сорняков;
- прямой посев с одновременным внесением удобрений;
- уборка урожая с оставлением стерни, измельчением и разбрасыванием соломы.
Как показывает мировой опыт, от применения нулевых технологий и систем прямого посева особенно выигрывают регионы:
- с низким уровнем осадков, подверженные засухе, где механическая обработка почвы приводит к испарению или стоку воды и, тем самым, снижает содержание влаги в почве;
- где осадки выпадают внезапно и имеют ливневый характер, что приводит к быстрому оттоку воды из почвы;
- степные и холмистые с почвами, подверженными эрозии;
- со слабоструктурированными почвами, которые при механической обработке быстро переходят в пылеобразное состояние в сухих условиях, или образуют крупные комки во влажных условиях;
- требующие ранних сроков начала полевого сезона, но погодные условия, которых мешают проведению механических обработок почвы [19, 20].
Мировая тенденция в современном земледелии ориентирована на нулевую обработку почвы (no till (ноу-тилл). Система нулевой обработки почвы, известная в мире как no-till, используется в земледелии для щадящей обработки почвы. С помощью нее грунт не обрабатывается, а покрывается мульчей, что позволяет предотвратить эрозию. Она основана на полном отказе от пахоты: собственно говоря, английское название no-till и означает не пахать. Главный принцип системы -- использование естественных процессов, которые происходят в почве. Концепция no-till заключается в том, что традиционная плужная обработка вредна для природного рыхления. Ведь непаханное поле на два метра в глубину пронизано капиллярами, оставшимися после однолетних растений и в результате жизнедеятельности различных организмов, разрушающихся от механических воздействий.
По технологии no-till обрабатывается 6,8% пашни в мире. Из этой площади практически 95% приходится на США, Канаду, Бразилию, Аргентину, Парагвай и Австралию. На Европу приходится лишь 3% [21]. Очевидно, что основное преимущество ноу-тилл в ресурсосбережении. Однако, это не означает, что пары и обработку почвы надо вообще исключить из практики земледелия. Науке предстоит решить вопрос об оптимальных вариантах системы севооборотов и обработки почвы для каждой почвенно-климатической зоны [20, 21].
В настоящее время такие страны как Аргентина и Бразилия, Австралия, США и Канада переходят на минимальные и нулевые обработки почвы. В этом плане и в нашей стране это направление в земледелии считается приоритетным. За последние три года площади применения ресурсосберегающих технологий, в которые мы включаем нулевые и минимальные растет большими темпами. В этом направлении у нас есть единая позиция науки, производства и государства.
Преимущества систем нулевой обработки почвы и прямого посева:
- снижение и полная остановка эрозии почвы, снижение себестоимости продукции;
- уменьшение до минимума промежутка времени между уборкой и посевом, что особенно важно для регионов, где можно получать два и более урожая в год;
- повышение эффективности землепользования;
- улучшение использования влаги и воды растениями;
- улучшение физических, химических и биологических характеристик почвы, восстановление плодородия почвы и, в конечном итоге, повышение продуктивности растений;
- улучшение экологической ситуации [22-24].

1.3 Биологические основы водопотребления озимой пшеницы

Озимая пшеница является важнейшей культурой орошаемого земледелия, занимающая в структуре посева одно из главных мест. Отличием озимой пшеницы от других злаковых культур является то, что начальный период ее развития (фазы набухания и прорастания семян, всходы, начало кущения) проходит осенью. Набухание семян озимой пшеницы происходит только при поглощении влаги из окружающей среды не менее 30-60 % своего веса. Исследования на юге Казахстана показали, что в этот период влажность почвы должна быть не менее 70-75 % НВ. В этих условиях при среднесуточной температуре +16-18 °С всходы появляются на 7-9-й день после посева [25, 26].
При оптимальных сроках посева (для юга Казахстана с 10.09 до 10.10) и при нормальных условиях водно-пищевого режима в фазу кущения растения вступают в осенний период. Она продолжается 30-35 дней в условиях Жамбылской и Южно-Казахстанской областей и 20-25 дней - Алматинской. Полностью фаза кущения осенью не успевает завершиться. Она прерывается зимой и возобновляется весной при температуре почвы +3-5°С, продолжаясь в течение 25-30 суток. Этот период в жизни растений является наиболее ответственным: начинается формирование органов плодоношения, происходит дифференциация конуса нарастания на отдельные сегменты, которые являются зачатками будущих колосков. За осенний период среднесуточное водопотребление озимой пшеницы составляет 16-22 м3га, что обеспечивается поддержанием влажности почвы не ниже 70-75 % НВ [27 - 29].
Многолетними исследованиями КазНИИВХ и КазНИИЗиР установлено, что сезонное (осень, весна, лето) водопотребление озимой пшеницы в зависимости от года естественной увлажненности составляет 3500-4200 м3га, наибольшее потребление воды растениями озимой пшеницы происходит в фазу трубкования (32,7 %), колошения (19,5 %) и налива зерна (20,1 %). Всего в это время расходуется более 70 % общей потребности во влаге.
В фазе трубкования при оптимальном водопотреблении (влажность на средних почвах не ниже 70-75 % НВ в слое 0-100 см) среднесуточное водопотребление достигает 60-66 м3га. Это связано с формированием в растениях репродуктивных органов и накоплением максимального количества надземной вегетационной массы. В орошаемых районах юга Казахстана начало фазы трубкования приходится на вторую декаду апреля - начало мая и продолжается 20-25 дней. Недостаток влаги в этой фазе приводит к задержке роста стебля и листьев, приостанавливая образование органов плодоношения [30].
В фазе цветения, продолжительностью 15-20 суток, влажность почвы должна быть не ниже 70-75 % НВ при среднесуточном водопотреблении 56-62 м3га. Такой высокий расход влаги связан с процессами оплодотворения и плодообразования, и напряженными термическими условиями юга Казахстана в этот период. Недостаток влаги в фазе колошения приводит к формированию неполноценного колоса и, как следствие, снижению урожайности.
Фаза налива зерна, молочная, восковая спелость продолжается 20-25 суток. В это время происходит интенсивный приток пластических веществ в зерно. Недостаток влаги в почве отрицательно сказывается на наполненности зерна - оно получается щуплым, снижается его натура и вес, чрезмерно иссушается зерно, что приводит к потерям при уборке [31, 32].
Исходя из биологических основ водопотребления озимой пшеницы и климатических особенностей юга Казахстана, благоприятные условия для роста и развития растений озимой пшеницы возможны только при оптимальном режиме орошения. Результаты ряда исследований в условиях юга Казахстана по установлению оптимального режима орошения предполагают проведение влагозарядкового полива ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.