Результаты изучения поливного режима сельскохозяйственных культур при капельном орошении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОЛИВНОГО РЕЖИМА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ

Козыкеева А.Т., Жатканбаева А.О.

В условиях возрастающего дефицита водных ресурсов Казахстана в связи с изменением климата и обеспечения продовольственной безопасности страны невозможно без широкого внедрения технологии орошения нового поколения в орошаемом земледелии, на основе которых должны быть заложены показатели высокой их продуктивности, надежности, экономичности, экологической безопасности, адаптивности к природным условиям и формам хозяйствования, простоты в обслуживании и исполнении при минимуме трудовых ресурсов.

В настоящее время в значительной степени этим требованиям отвечает капельное орошение, являющимся самым водо- и энергосберегающим, природоохранным и ландшафтообразующим способом полива. В связи с этим возникает острая потребность в научном обосновании элементов поливного режима сельскохозяйственных культур при капельном орошении, так как в отличие от сплошного полива, при капельном орошении увлажняется не вся площадь, а только часть ее, то есть совокупность площадей контуров, примыкающих к зоне питания растений.

Водопотребление сельскохозяйственных культур при локальном характере увлажнении имеет свою специфику и отличительные особенности, так как капельное орошение позволяет строго дозировать нормы подачи воды непосредственно в зоне распространения корневой системы растений, что сопровождается снижением потерь влаги на физическое испарение с поверхности почвы, исключением периферийных потерь воды, что обеспечивает использования почвенной влаги для транспирации растениями. Поэтому основная доля водопотребления сельскохозяйственных культур формируется из локального контура увлажнения, в то время, как остальная площадь междурядья слабо или вовсе не влияет на суммарный водооборот орошаемого участка [1-6].

Эти вопросы нуждаются в проведении научно исследовательских работ в конкретных условиях, с этой целью полевые исследования по теме проводились на территории производственного кооператива «Тастобе» Жамбылского района, Жамбылской области. В данной статье приводится вопросы исследования и установления режима орошения при орошении низконапорной капельной системой [4-5].

При установлении режима орошения нами определялась поливная норма, продолжительность полива и число поливов, поскольку они несколько отличаются от обычных [1-3].

Индивидуальная поливная норма, т.е. количество воды, необходимое для создания расчетного контура увлажнения под одно растение можно определить по уравнению: м³/куст, где W - общий объем увлажненного контура, мі; HB - наименьшая влагоемкость почвы, в% от веса сухой почвы; в₀ - предполивная влажность почвы, в% от НВ.100

Общий объем увлажненного контура W определялся согласно опытным данным по зависимости: , где D - диаметр контура увлажнения у поверхности земли, м; h - глубина увлажнения, м.

Расчеты по определению индивидуальной поливной нормы при различных схемах расположения капельниц представлены в таблице 1.

Таблица 1

Поливные нормы томатов и сроки наступления очередного полива при капельном орошении

Эти данные показывают, что для поддержания предполивной влажности почвы на уровне 90% НВ при капельном орошении необходимо поливать каждый день, а при 80% НВ - через 2-3 дня, а при поддержания влажности на уровне 70% НВ необходимо поливать в мае через 4 дня, в июне - июле - через 3 дня и в августе через 4 дня.

При поливе двумя капельницами значение поливной нормы для увлажнения расчетного слоя увеличивается, следовательно, несколько увеличиваются межполивные периоды.

Расчетная продолжительность полива (tk) определяется отношением индивидуальной поливной нормы (m_н) к норме расхода капельницы (qk): tk = m_н / q_k.

Межполивные периоды (Т) можно определить как отношение поливной нормы (m_р) к среднесуточному водопотреблению (Е_ср), а число поливов (N) определяется отношением числа дней в периоде на межполивные периоды (T): Т = m_р / Е_ср, сутки и N = П / Т, полив.

Расчеты определения межполивных периодов и числа поливов томата при капельном орошении приведены в таблице 2.

полив водопотребление сельскохозяйственный томат

Таблица 2

Межполивные периоды и число поливов томата при капельном орошении

Данные таблицы 2 показывают, что число поливов при поливе одной капельницей колеблется в зависимости от вариантов в пределах 1-30, а при поливе двумя капельницами 2-30. Максимальное количество поливов отмечено в июне и июле месяцах.

Таким образом, оросительная норма при поливе одной капельницей составляет 3000-3300 мі/га, а при поливе двумя капельницам 3100-3360 мі/га.

Суточное водопотребление при капельном орошении - самый главный показатель, через который возможно напрямую перейти к определению сроков и норм поливов, а также продолжительности межполивных периодов. Прогнозирование водопотребления должно осуществляться в трех уровнях [6]:

- транспирации растительного покрова (?T);

- экологической водопотребности сельскохозяйственных угодий ();

- биологической водопотребности сельскохозяйственных культур ();

Величину суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур по биоклиматическому методу определяют по формуле:

, мм,

где: k_д - биологический коэффициент; k_o - микроклиматический коэффициент; E - испаряемость (потенциальная эвапотранспирация).

Испаряемость подсчитывают по формуле Н.Н. Иванова:

,

где: K_t - энергетический фактор испарения; d - дефицит влажности воздуха, мб; f(u) - функция, характеризующая влияние ветра, f(u) = 0,64 + 0,12u₂, здесь u₂ - скорость ветра на высоте 2 м от поверхности земли, м/с.

Параметры испаряемости K_t и f(u) определяют по зависимости:

,

где: t - температура воздуха, С; l_a - упругость насыщенного пара, мб.

Экологическое нормирование водопотребности сельскохозяйственных культур определяют на основе принципа энергетической сбалансированности тепла, влаги и питательных веществ с учетом природных режимов, позволяющих обеспечить сохранение экологически благоприятного энергетического режима в почве, зонах аэрации и насыщение грунтовыми водами агроландшафтов, то есть можно определить по формуле:

,

где: R - радиационный баланс; L - скрытая теплота парообразования.

Транспирационную способность растений с литьевой поверхности растений (T) и физическое испарение (И) с поверхности почвы можно определить по формулам:

;

;

;

,

где: R - радиационный баланс земной поверхности, кДж/см²; L - удельная теплота парообразования, принятая постоянной и равная 2.5 кДж/см²; - радиационный индекс сухости или показатель гидротермического режима; LC - площади листьев посева.

Boдный режим орошаемых земель формируется под действием поливных вод, атмосферных осадков, внутрипочвенного перераспределения влаги и расходов ее на испарение и водопотребление. На основе этих информационных обеспечений определяется дефицит водопотребности или оросительная норма водоподачи различного ранга:

- дефицит транспирационной способности сельскохозяйственных культур:

- дефицит биологической водопотребности сельскохозяйственных культур:

- дефицит экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий: , где O_c - атмосферные осадки; g - вертикальный водообмен между почвой и грунтовыми водами; ?W - величина баланса почвенной влаги; - «индекс сухости».

Режим орошения при капельном поливе основывается на принципиально новых расчетах поливной (элементарной) нормы на основе транспирационной способности сельскохозяйственных культур.

Для определения внутри вегетационного распределения дефицита нормы водоподачи определяется температурный коэффициент, характеризующий изменение энергетических ресурсов территории внутри года, то есть:

,

где: - сумма температуры воздуха за расчетные месяцы; - сумма температуры воздуха за вегетационный период.

На основе температурного коэффициента можно определить внутривегетационное распределение месячного дефицита водопотребности различного ранга:

.

При капельном орошении практический интерес представляет определение суточного дефицита нормы водопотребности, который определяется по формулам:

.

Испарение влаги с поверхности почвы происходит в локальных зонах, то есть в контурах увлажнения капельницы, который может быть определен с помощью коэффициента (К_у), учитывающего степень несплошного увлажнения почвы:

,

где: S - площадь локального увлажнения на одном гектаре, мІ; F - общая площадь 1 га - 10000 мІ; f = S / F - доля увлажненной площади при капельном орошении.

При капельном орошении общий объем локального увлажненного контура имеет форму эллиптической параболоиды (V), который определялся по следующей зависимости:

,

где: h - высота эллиптической параболоиды; R - радиус эллиптической параболоиды.

Высоту эллиптической параболоиды (h) можно определить по формуле [7]:

,

где: К_ф - коэффициент фильтрации почвы при полном насыщении; в_i - начальная влажность почвы; в_нв - наименьшая влажность почвы; в_о - содержание связанной влаги в единице объема почвы, принимаемое равным максимальной молекулярной влагоемкости; V_o - скорость впитывания в конце первого часа; K_b - коэффициент, зависящий от свойства и влажности почвы; t - время впитывания воды в почву.

Радиус эллиптической параболоиды (R) можно определить по формуле:

.

Индивидуальную поливную норму, то есть количество воды, необходимое для создания расчетного контура увлажнения под одно растение, можно определить по уравнению:

,

где: W - общий объем увлажненного контура, мі; HB - наименьшая влагоемкость почвы, в% от веса сухой почвы; в_i - предполивная влажность почвы, в% от НВ.

Расчетная продолжительность полива (t_k) определяется отношением индивидуальной поливной нормы (m_н) к норме расхода капельницы (q_k): t_k = m_н / q_k.

Межполивной период (T) можно определить как отношение поливной нормы (m_p) к среднесуточному водопотреблению (?Е_ср): Т = m_p / ?Е_ср.

На основе определения месячных или декадных максимальных ежедневных потребностей в воде осуществляются проверки возможностей водоисточника, выбора фильтростанции и остальной фурнитуры. Исходя из этого, и производят предварительный расчет пропускной возможности фильтростанции по формуле:

,

где: Q - пропускная способность фильтростанции, м³/ч; m - поливная норма, м³/га; S - планируемая площадь орошения, га; T - планируемое время работы системы в сутки, 16-20 ч.

Для каждой культуры, с учетом возделываемой площади и схемы посадки, рассчитывается потребность в оросительной трубке:

,

где: L_t - потребность в оросительной трубке, м; S_k - площадь возделываемой культуры; L - расстояние между оросительными трубками (схема посадки).

На основе пропускной способности разводного трубопровода уточняется площадь поливных участков (S) по следующей формуле:

,

где: Q_t - пропускная способность разводного трубопровода, м³/ч; L - расстояние между оросительными трубками (схема посадки), м; x - расстояние между эмиттерами оросительной трубки, м; q - норма вылива одного эмиттера л/ч.

Для определения расхода воды на гектар орошаемого участка используется следующая зависимость, м³/ч:

.

При этом расход воды, подаваемый на гектар орошаемого участка (W) должен быть равен индивидуальной поливной норме (m_н), то есть m_н= W.

Таким образом, модель геометрических параметров контура увлажнения активного слоя почвы при капельном орошении позволяет определить поливной режим сельскохозяйственных культур и комплексное регулирование урожае образующих факторов природной системы.

Литература

1. Налойченко А.О., Атаканов А.Ж. Режим орошения виноградников при капельном увлажнении. Киргиз, НИТИ. №139 (3637), серия 68.31, 1985.

2. Мустафаев Ж.С., Абжапаров Б.М., Абдикаримов С., Пулатов К. Ресурсосберегающие технологии поверхностного орошения на юге Казахстана. Тараз, 1994. 85 с.

3. Гершунов Э.В. Разработать средства управления технологическим процессом на оросительных модулях: отчет о НИР КазНИИВХ инв №0296РК00385. Алматы, 1996. 133 с.

4. Зубаиров О.З., Таттибаев А.А., Жатканбаева А.О. Капельница / Предварительный патент №20097. 2008. 3 с.

5. Зубаиров О.З., Таттибаев А.А., Жатканбаева А.О. Безнапорнаясистема капельного орошения БСКО / Предварительный патент №20096. 2008. 4 с.

6. Козыкеева А.Т. Экологические принципы управления природными процессами бассейна Аральского моря /Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Тараз, 2010. 50 с.

7. Мустафаев Ж.С., Абжапаров Б.М., Абдикаримов С., Пулатов К. Локальное поверхностное орошение по бороздам //Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. 1990.

Размещено на Allbest.ru