Судя по данным таблицы 2, отклонения расчетных значений наименьшей влагоемкости от опытных в среднем не превышают
= 4,0 %, а максимальные значения отклонения не превышают 10,1 %.
О точности прогнозирования значений по всему банку опытного материала можно судить по данным, представленным на рисунке 2.
Суть способа экспериментально-аналитического определения
(прогнозирования) среднепрофильных и послойных значений наименьшей влагоемкости почвы по ее физическим характеристикам (содержанию физической глины, плотности сложения, содержанию гумуса и мощности гумусового слоя) заключается в нижеследующем.
1 Инструментально в общепринятом экспериментальном порядке устанавливаются погоризонтальные или послойные в пределах почвенного профиля значения: содержания в почве глинистых частиц в % МСП, плотности сложения почвенных слоев или горизонтов в т/м3, содержания в почве гумуса в % и мощности гумусированной почвенной толщи (перегнойно-аккумулятивного слоя) в м.
2 По зависимости (2) аналитическим расчетом определяются послойные значения наименьшей влагоемкости почвы (, % МСП).
3 По рассчитанным значениям определяются среднепрофильные (в пределах заданной глубины почвенной толщи) значения :
,
в случае проведения измерений по слоям одинаковой мощности или средневзвешенное значение при проведении погоризонтных измерений с разной мощностью генетических горизонтов по зависимости вида:
,
где , , , - мощность генетических горизонтов А, В1, В2 и Вс в пределах рассматриваемого метрового почвенного профиля, м.
4 Среднепрофильное значение наименьшей влагоемкости почвы по слою почвы 0,5-1,0 м , % МСП, также может быть определено при известных средних или осредненных значениях , и :
. (3)
Зависимость (3) получена из зависимости (2) подстановкой в нее средних по глубине 0,5-1,0-метрового -го почвенного профиля значений , и и позволяет определять среднепрофильные значения с погрешностью менее 5 %.
Отметим, что предложенный способ не только дает возможность прогнозировать значения наименьшей влагоемкости почвы аналитически (без полевых изысканий и лабораторного анализа их результатов), но и позволяет не делать ряд повторностей при непосредственных измерениях этого водно-физического почвенного параметра в условиях полевых исследований.
- расчетные значения наименьшей влагоемкости почвы;
- опытные значения наименьшей влагоемкости почвы
Рисунок 2 - Данные сопоставления опытных и расчетных значений наименьшей влагоемкости по почвенным слоям
Методика и расчетные зависимости апробированы на данных исследований специалистов в области капельного орошения. Пример апробации предлагаемого способа проиллюстрирован на данных о почвенных условиях, полученных Ю. С. Уржумовой [13], и представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Данные сопоставления опытных значений наименьшей влагоемкости почвы по Ю. С. Уржумовой [13] с расчетом по зависимости (2)
|
Слой почвы , см |
Плотность сложения , т/м3 |
Содержание гумуса , % |
Содержание физической глины , % МСП |
Наименьшая влагоемкость , % МСП |
Отклонение , % |
||
|
опытная |
расчетная |
||||||
|
0-10 |
1,25 |
3,6 |
52,2 |
30,1 |
29,08 |
+3,4 |
|
|
10-20 |
1,36 |
2,2 |
56,7 |
28,1 |
27,35 |
+2,7 |
|
|
20-30 |
1,40 |
1,7 |
57,3 |
26,2 |
26,61 |
-1,6 |
|
|
30-40 |
1,40 |
1,2 |
57,6 |
24,8 |
26,52 |
-6,9 |
|
|
40-50 |
1,43 |
0,7 |
58,6 |
24,3 |
26,04 |
-7,2 |
|
|
50-60 |
1,47 |
0,6 |
59,8 |
24,1 |
25,56 |
-6,0 |
|
|
60-70 |
1,51 |
0,4 |
60,1 |
24,0 |
24,94 |
-3,9 |
|
|
Среднее |
1,40 |
1,49 |
57,47 |
25,94 |
26,59 |
-2,5 |
Судя по данным таблицы 3, максимальное отклонение послойных расчетных значений от опытных составляет = 7,2 %. При этом отклонение среднепрофильных опытных значений наименьшей влагоемкости от расчетных составило 2,5 %, что является допустимым.
Отметим, что зависимость (3) дает значение
= 26,63 % МСП. При опытном значении = 25,94 % МСП отклонение составляет = 2,7 %, что близко к значению этой величины по таблице 3 (2,5 %).
Выводы
1 В процессе почвенных изысканий установлены физические и водно-физические характеристики наиболее распространенных в районах орошаемого земледелия зональных почв Ростовской области: обыкновенных и южных черноземов, сформировавшихся в степной части региона; темно-каштановых и каштановых почв, характерных для сухих степей, и светло-каштановых почв сухостепной и полупустынной природно-климатических зон. При наличии типовых и (или) видовых отличий исследованные почвы имеют определенные генетически обусловленные общности и устойчивые соотношения между характеризующими их почвенными характеристиками, и в частности между наименьшей влагоемкостью почвы с одной стороны и ее гранулометрическим составом, плотностью сложения и содержанием гумуса с другой. В результате корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных установлены достоверные эмпирические зависимости между наименьшей влагоемкостью почвы и указанными физическими почвенными параметрами.
2 На основе полученных многофакторных математических моделей разработан способ, позволяющий с приемлемой для практики точностью прогнозировать среднепрофильные и послойные значения наименьшей влагоемкости почвы по относительно просто определяемым значениям содержания в почве физической глины, гумуса и плотности сложения. Апробация предложенного способа и расчетных зависимостей на данных исследований специалистов в области капельного орошения показала, что максимальное отклонение послойных расчетных значений от опытных составляет = 10,1 %, а в среднем не превышает 4,0 %. При этом отклонение среднепрофильных расчетных значений наименьшей влагоемкости от опытных не превышает 4,0 %, что является допустимым для практических расчетов.
3 Предложенный способ экспериментально-аналитического определения наименьшей влагоемкости не исключает опытного определения этой характеристики, но позволяет упростить и снизить трудоемкость и времязатратность установления указанной почвенной характеристики. Указанное обстоятельство дает возможность более полного, точного и оперативного учета значений этого параметра при прогнозировании геометрических и влажностных параметров контуров капельного увлажнения почв.
4 Структура полученных функциональных связей и расчетных зависимостей может быть использована и для других природно-климатических зон при соответствующей корректировке экспериментальных коэффициентов и параметров.
Список использованных источников
1 Ахмедов, А. Д. Контуры увлажнения почвы при капельном орошении / А. Д. Ахмедов, Е. Ю. Галиуллина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - № 3. -
С. 183-188.
2 Васильев, С. М. Технические средства капельного орошения: учеб. пособие / С. М. Васильев, Т. В. Коржова, В. Н. Шкура. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2016. - 197 с.
3 Ovchinnikov, A. S. Methodology of calculation and justification of the wetting parameters in the open field and greenhouse / A. S. Ovchinnikov, V. S. Bocharnikov, M. P. Meshcheryakov // Environmental Engineering. - 2012. - № 4. - P. 29.
4 Ah Koon, P. D. Influence of drip irrigation emission rate on distribution and drainage of water beneath a sugar cane and a fallow plot / P. D. Ah Koon, P. J. Gregory, J. P. Bell // Agricultural Water Management. - 1990, Jan. - Vol. 17, iss. 1-3. - P. 267-282.
5 Шкура, В. Н. Об учете почвенных водно-физических характеристик при определении параметров контуров капельного увлажнения почвы / В. Н. Шкура, А. С. Штанько // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2017. - № 4(28). - С. 137-153. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=506&id=517.
6 Определение наименьшей влагоемкости почв ускоренным методом в полевых условиях / Г. Н. Гасанов, К. М. Гаджиев, З. Н. Ахмедова, Н. И. Рамазанова, Р. Р. Баширов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2017. - № 2. - С. 11-15.
7 Роде, А. А. Почвоведение / А. А. Роде, В. Н. Смирнов. - М.: Высш. шк., 1972. - 480 с.
8 Шейн, Е. Ф. Теория и методы физики почв / Е. Ф. Шейн, Л. О. Карпачевский. - М.: Гриф и К, 2007. - 616 с.
9 Практикум по почвоведению / под ред. И. С. Кауричева. - М.: Колос, 1980. - 272 с.
10 Ясониди, О. Е. Капельное орошение / О. Е. Ясониди. - Новочеркасск: Лик, 2011. - 322 с.
11 Шкура, В. Н. Капельное орошение яблони / В. Н. Шкура, Д. Л. Обумахов, А. Н. Рыжаков; под ред. В. Н. Шкуры. - Новочеркасск: Лик, 2014. - 310 с.
12 Штанько, А. С. Способ графоаналитического построения очертания контуров капельного увлажнения почв / А. С. Штанько, В. Н. Шкура // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2018. - № 1(29). - С. 67-85. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=526&id=531.
13 Уржумова, Ю. С. Технологические и конструктивные элементы локального низконапорного орошения садов для условий южных черноземов Ростовской области: автореф. дис. … канд. техн. наук: 06.01.02 / Уржумова Юлия Сергеевна. - Новочеркасск, 2004. - 24 с.