Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Орошение овощных культур малыми поливными нормами для условий Южной зоны Приамурья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Орошение овощных культур малыми поливными нормами для условий Южной зоны Приамурья"

На правах рукописи

Зотова Надежда Алексацдровна Р Г 5 О Л

■ - з мая ш

ОРОШЕНИЕ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР МАЛЫМИ поливными НОРМАМИ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЗОНЫ ПРИАМУРЬЯ

Специальность: 06.01.02. - Сельскохозяйственная мелиорация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2000

Работа выполнена в Дальневосточном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации

Научные руководители - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, академик РАСХН

М.С. ГРИГОРОВ кандидат технических наук, доцент И.С. АЛЕКСЕЙКО

Официальные оппоненты - доктор географических наук, профессор

Н.А.Мосиенко доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б.И.Туктаров

Ведущая организация - Амурмелиоводхоз, г. Благовещенск

Защита состоится «/У» оч _ 2000 г. на заседании диссертационного совета Д. 120.72.01 в Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова по адресу: 410600, г.Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.

Автореферат разослан ">" О -5 2000 г. Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А.И. Заварзин

О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время перед агропромышленными предприятиями Дальнего Востока ставится задача наиболее полного удовлетворения потребностей населения в сельскохозяйственной продукции - прежде всего в овощах - за счет собственного ее производства. В условиях муссонного распределения атмосферных осадков в Амурской области с чередованием засушливых и дождливых лет и периодов задача получения стабильных урожаев овощных культур может быть решена только на основе двустороннего регулирования водного режима почв.

В настоящее время практически все овощи в области размещаются на орошаемых землях. Однако продуктивность этих земель остается низкой и в целом на превышает продуктивности земель с одной только осушительной сетью. Одной из причин этого является несоответствие принятого традиционного прерывистого режима орошения сельскохозяйственных культур особенностям выпадения атмосферных осадков в условиях муссонного климата - осадки выпадают непредсказуемо и на поливы нормами 250-300 м3/га, проводимые через 7-10 дней, часто происходит наложение дождей. По этой причине нередко эффекта от орошения не наблюдается и даже может происходить снижение урожайности культур из-за усугубления поливами переувлажнения земель и невозможности своевременных агротехнических обработок посевов. Повышению урожайности овощных культур на мелиорируемых землях способствует применение рациональных режимов их орошения - проведение частых поливов малыми нормами с приближением влажности почвы к постоянному оптимальному уровню. Перспективной конструкцией оросительной системы, способной проводить такой режим орошения, является стационарная закрытая оросительная сеть с дальнеструйными дождевальными аппаратами ДЦ-30, оборудованная средствами автоматизации - гидрозатворами на дождевальных аппаратах и гидравлическим командном устройством, разработанными ВНПО "Радуга".

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работа явились выявление оптимальных режимов орошения овощных культур и оценка целесообразности строительства автоматизированных оросительных систем.

В задачи исследований входили: установление зависимости суммарного испарения овощных культур от метеорологических факторов при оптимальной влажности почвы,

- определение потребности в орошении в многолетнем разрезе для овощных культур;

- разработка условий проведения поливов с учетом особенностей распределения дождя дальнеструйными дождевальными аппаратами;

- определение экономической эффективности капитальных вложений в автоматизированные оросительные системы.

Научная новизна результатов исследований в том, что впервые в условиях Амурской области исследована эффективность дождевания овощных культур малыми поливными нормами. При этом установлены оптимальные уровни влажности почвы и определены режимы орошения овощных культур. Разработана зависимость для расчета суммарного испарения овощных культур при оптимальных запасах влаги в почве. Предложена методика определения времени полива дальнеструйными дождевальными аппаратами при различных скоростях ветра.

Практическая значимость. Результаты исследований позволяют проводить водохозяйственные расчеты, выбирать оптимальную схему расстановки дождевальных аппаратов по площади и проводить технико-экономические расчеты при проектировании оросительных систем. Практическое внедрение оптимальных режимов орошения позволяет существенно повысить продуктивность орошаемых земель.

Реализация исследований. Внедрение результатов работы осуществляется государственным предприятием "Амурмелиоводхоз" при проектировании автоматизированных оросительных систем, а также при эксплуатации аналогичных систем в Амурской области.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях в Дальневосточном государственном аграрном университете (1997, 1999 гг.), на годичных заседаниях ученого совета ДальНИИГиМА (1999 - 2000гг.), на международной научно-технической конференции "Актуальные сс^ре^'^ниого строительства и природообу-стройства" (Благовещенск, 1999г.)

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и одного приложения.

Она изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрированного 33 таблицами и 20 рисунками. Список литературу содержит 118 наименований. Приложением является справка о практическом использовании полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации "Состояние вопроса" дается краткая характеристика природно-климатических условий Амурской области и приводится обзор имеющихся сведений о потребности в гидромелиоративных мероприятиях. Своеобразие водно-физических свойств тяжелых минеральных почв - достаточно проницаемый гумусовый горизонт и слабопроницаемые подгумусовые горизонты и муссонный характер выпадения дождей вызывают необходимость двустороннего регулирования водного режима этих почв (А. Н. Степанов, 1972,

1976; В. М. Пискун, 1972,).

Исследованиями Я. С. Александровича (1981), А.Ю.Безрукова (1988) для условий соответственно Хабаровского и Приморского краев было выявлено два неблагоприятных обстоятельства, связанных с применением в условиях мус-сонного климата периодических поливов нормами 200 - 300 м3/га: существенное .осложнение со своевременным проведением агротехнических обработок посевов при выпадении вслед за поливами дождей и усугубление переувлажнения пахотного слоя почвы при значительных величинах последующих дождей. По этим причинам эффект от орошения проявляется не во все годы, а в отдельных случаях урожайность на орошаемых участках бывает даже ниже, чем на неорошаемых. Результатом анализа явился вывод о целесообразности перехода в условиях муссонного климата к частым поливам (практически ежедневным) малыми нормами (равными суточному водопотреблению культур) с поддержанием влажности почвы на возможно более низком пределе оптимального увлажнения и обеспечением тем самим свободной аккумулирующей емкости на случай непредсказуемого выпадения дождей (А. Н. Степанов, Я. С. Александрович, А.Ю. Безруков 1984). Для реализации такого режима орошения предложено строительство стационарных автоматизированных оросительных систем с 40 дальнеструйными дождевальными аппаратами ДЦ-30, оборудованными гидрозатворами и гидравлическим командным устройством. Первый в Амурской области опытный участок был построен в 1987 году в совхозе "Волков-ский" Благовещенского района.

Во второй главе "Объект и методы исследований" приводится конструкция опытной оросительной системы, свойства почв, методика исследований и метеорологические условия в годы исследований.

Автоматизированная оросительная система площадью 32 га в СХПК "Волковский" состоит из закольцованной сети закрытых напорных трубопроводов с установленными на гидрантах 40 дальнеструйными дождевальными аппаратами ДД-30. Каждый из аппаратов оборудован гидроуправляемым затвором, обеспечивавшим включение дождевального аппарата в работу и его выключение. Поочередное открытие и закрытие затворов производится посредством импульсов давления в напорной сети. Импульсы давления (периодические кратковременные снижения давления) создают гидравлические программные устройства (гидропрограмматоры), установленные на головных участках напорных трубопроводов. Вода в напорные трубопроводы модульных участков подается двумя передвижными насосными станциями СНП 75/100 из водохранилища. Для сброса избыточного давления при невключении дождевальных аппаратов на напорной сети установлены предохранительно-сбросные устройства.

Почвенный покров оросительной системы однороден и представлен луговыми черноземовидными почвами, развитыми в центральной части высокой поймы реки Малый Алим.

По механическому составу почвы на всю глубину профиля являются глинистыми. Благодаря оструктуренности, луговые черноземовидные почвы

имеют весьма низкую плотность по всему профилю. Плотность пахотного слоя составляет 1,04-1,07 г/см3, подпахотных горизонтов - 1,27-1,36 г/см3. Грунтовые воды налегают на глубине 5 м и более. Почвы опытного участка осушаются пластмассовым дренажем с глубиной закладки дрен 1,2 метра и расстояния между ними 12 м.

Опыты проводились с позднеспелыми сортами овощных культур - капусты, огурцов и томатов. Приемы возделывания овощных культур были общепринятые в Амурской области: капуста и томаты выращивались на гребнях, огурцы - на грядах. Схема опыта включала 3 варианта орошения: 1-контроль, без орошения; 2-частые поливы малыми нормами (2-4 мм); 3- периодические поливы нормами 15-20 мм при снижении влажности почвы до 75% НВ. Каждый вариант орошения размещался под отдельным дождевальным аппаратом. На всех вариантах проводились наблюдения за влажностью почвы. Для определения характера распределения искусственного дождя по площади зона действия дождевального аппарата разбивалась на квадраты размером 20 х 20 м, в вершинах и в центре которых устанавливались дождемеры Давитая. Скорость ветра в момент полива измерялась ручным анемометром на высоте 2 м.

Вегетационные периоды лет исследований характеризовались неравномерной тепло- и влагообеспеченностью, что позволяет сделать оценку эффективности изучаемых режимов орошения.

В третьей главе "Водный режим почв, рост и развитие овощных культур при поливах малыми нормами" приводятся результаты исследований по влиянию влажности почвы и режимов инои;с:;::л урп-^яйность купктур.

Вегетационный период 1995 г. отличался засушливой и теплой погодой, при обеспеченности осадков 90 %. На варианте малых поливных норм за вегетацию провели 69 поливов капусты, 60 поливов огурцов и 53 полива томатов по 2 мм каждый (рис. 1). Ежедневная поливная норма в 2 мм была явно меньше среднесуточного водопотребления и влажность почвы на орошаемом участке, как и на контрольном, оказалась ниже влажности разрыва капилляров (ВРК), причем на контроле она снижалась до влажности завядания. На варианте с периодическим поливом в 1995 году проведено пять поливов поливными нормами 20 - 25 мм. Однако на последний полив в конце августа - начале сентября наложились осадки, что повысило влажность почвы до НВ и выше, так как из дрен пошел сток. В этот сухой год были получены существенные прибавки урожайности овощей от орошения. При поливе малыми поливными нормами: 13,8 т/га капусты, 5,2 т/га огурцов и 3,4 т/га томатов; по сравнению с периодическим орошением прибавка по капусте составила всего 2,0 т/га при НСР = 2,9 т/га, т.е. в' сухой год не было выявлено преимущество полива малыми поливными нормами (табл.1). Последующие четыре года исследований были более влажными. Осадков в 1996-99 гг. выпало соответственно 334, 352, 451 и 264 мм с обеспеченностями 36, 28, 8 и 42 % . Распределение осадков было относительно равномерное и влажность почвы в эти годы на всех вариантах опыта

а, у»

-100

во

тЬ

г 30 60

■20 40

■10 20

-0 ■ 0

ВРК

О -50 ем

ВРК

Рис. 1. Динамика влажности почвы под капустой, 1995 год: 1 - относительная влажность воздуха (а %); 2-температура воздуха °С); 3 - осадки (Р, мм); 4 - поливы малыми нормами (мм); 5 - влагосодержание на участках орошения малыми нормами (\\\ % НВ); 6 - то же на контроле; 7-поливы на участках периодического увлажнения; 8- влагосодержание там же.

Таблица I

Урожайность овощных культур по вариантам опыта_

Годы Оросит, нормы (м3/га) при ороше- Урожайность (т/га) на участках Прибавка урожая (т/га) от НСР05

нии: орошения малыми

нормами

Малыми Период. Малых Период. Без К период К кон-

нормами поливы норм поливов орош. орошен. тролю

Капуста

1995 1380 1000 32,8 30,8 19,0 2,0 13,8 2,9

1996 840 400 49,9 34,5 29,4 5,4 10,5 5,3

1997 400 200 45,2 40,8 40,2 4,4 5,0 3,4

1998 320 - 50,2 48,3 47,4 1,9 2,8 4,2

1999 720 600 47,7 40,5 40,1 7,2 7,6 5,0

Средняя 45,2 39,0 35,2 6,2 10,0

Огурцы

1995 1200 - 14,0 8,8 - 5,2 3,4

1996 480 - 28,6 - 20,2 - 8,4 3,1

1997 400 200 34,9 32,8 29,9 2,1 5,0 3,4

1999 680 600 27,3 26,3 25,9 1,0 0,4 1,2

Средняя 26,2 21,2 5,0

Томаты

1995 1140 - 19,4 - 16,0 - 3,4 2,2

1996 160 - 27,6 - 26,8 - 0,8 1,8

1997 ">00 31,8 34,6 30,9 -2,8 0,9 2,4

1999 620 600 26,6 30,2 26,о -3,6 -0,2 2,6

Средняя 26,4 25,1 1,3

практически держалась в интервале от НВ до ВРК. Поливы были приурочены к бездождным периодам. В 1996 г. наиболее сухим был август, и в этот период на варианте малых поливных норм было проведено 14 поливов капусты, 11 поливов огурцов и 6 поливов томатов. Всего за вегетацию провели 32 полива по 2 - 4 мм капусты, 24 полива огурцов и 8 поливов томатов. На варианте периодического орошения было проведено 2 полива на варианте с капустой, но на них наложились дожди (рис. 2). В 1997 г. наиболее сухой период наблюдался в конце июля - начале августа. На варианте малых норм провели 12 поливов капусты, 18 поливов огурцов и 10 поливов томатов. На варианте периодического орошения проведен один полив на всех культурах нормой 18 мм. Вегетационный период 1998 г. был очень влажным, за три месяца выпало 451 мм осадков с обеспеченностью 8 %. Поливы на опытном участке проводились в третьей декаде августа. Проведено 8 поливов капусты по 4 мм каждый при длительности периодов без осадков не более 5 суток и влажности почвы на уровне 90% НВ. Урожайность капусты на орошаемом участке (50,2 т/га) на 2,8 т/га превысила урожайность на контроле (47,4 т/га). Однако по данным статистической обработки прибавка урожайности не являлась достоверной, то есть в этот влажный год орошение для капусты вообще не требовался. В 1999 г. за-

р, мм

\Х/, «/6 ппв

100 90 80 70 60

50 40

о- 30 см

/V У 1

^ / V / \ 1 \ ¡6 \ /\/

0-50 см

а,% 100

80

6 о

40 20 О

НВ

ВРК

аз

врк

Рис.2. Динамика влажности почвы под капустой, 1996 г.: условные обозначения те же, что на рис. 1.

сушливым было начало лета. За две первые декады июня выпало всего 12 мм осадков. В дальнейшем дожди проходили регулярно и в достаточном количестве. На варианте малых норм в бездождные периоды июня и июля было проведено 23 полива капусты, 18 поливов огурцов и 17 поливов томатов. На варианте периодического орошения провели по три полива всех культур нормами 20 мм, два из которых были с нивелированы выпавшими вслед за ними дождями.

Результаты исследований показали, что орошение капусты малыми поливными нормами эффективно не только в сухие, но и в годы с избыточным увлажнением. Среднегодовая прибавка урожайности от орошения малыми поливными нормами составила 10,0 т/га, на варианте периодических поливов, достоверных прибавок урожайности от орошения во влажные годы получено не было. Орошение малыми поливными нормами для огурцов оказалась также эффективной, среднегодовая прибавка урожайности при этом составила 5,0 т/га. Наибольший эффект от орошения проявляется, когда орошение проводится в фазу цветения и плодоношения огурцов. Для томатов орошение малыми поливными нормами оказалось не столь эффективным, так как за три влажных года эффекта от орошения получено не было. Некоторая прибавки урожайности томатов в 1997 и 1999 гг. была получена на варианте периодического полива. Очевидно это вызвано их биологическими особенностями - томаты теплолюбивы и не выносят высокой относительной влажности воздуха, а ежедневные поливы снижают температуру почвы и повышают относительную влажность воздуха. Для томатов в условиях Амурской области более целесообразен периодический режим поливов.

В четвертой главе "Дефициты увлажнения овощных культур при двустороннем регулировании водного режима почв" предложена модифицированная формула для расчета суммарного испарения с полей овощных культур, дается оценка потребности в орошении овощных культур в условиях Амурской области и приводятся рекомендации по проведению поливов на автоматизированных оросительных система.

Среди множества методов определения суммарного испарения в практике орошаемого земледелия наиболее широкое распространение получил биоклиматический метод А.М.Алпатьева (1969), что объясняется прежде всего его простотой. Водопотребление культуры за определенный период рассчитывается путем умножения эмпирического биоклиматического коэффициента на сумму дефицитов влажности воздуха за этот период, при этом коэффициенты изменяются по видам культур и периодам их развития. Недостатком метода А.М.Алпатьева является региональный характер биоклиматических коэффициентов - в' условиях влажного климата их значения выше, чем в засушливых зонах..

А.И.Михальцевичем (1979) предложена зависимость, стабилизирующая биоклиматические коэффициенты в широком диапазоне дефицитов влажности воздуха.

E=K(ad + в)п (1)

где: Е- испарение за расчетный период , мм, d- среднесуточный за рассматриваемый период дефицит влажности воздуха, мб/сут, а и в - эмпирические коэффициенты уравнения регрессии:

E=ad+ в (при К=1 и п=1), п - число дней в периоде, сут.

К- биологический коэффициент, определяемый по формуле: К=ЕЭ/ (ad +в)п

где: Е,- испарение за период развития (декаду, месяц), определенное экспериментальным путем, мм.

Ранее зависимость подобного же вида (1) использовалась Дирсе A.B. (1975) для расчетов суммарного испарения овощных культур и трав в Литовской ССР. Применение этой зависимости предусматривается при условии оптимальных запасов влаги в почве, когда испарение значительно не ограничивается. На основе анализа материалов наблюдений за суммарным испарением с овощных участков на Волковской автоматизированной оросительной системе с привлечением данных ДальНИИГиМа нами также получена зависимость типа (I) для расчета испарения с полей овощных культур при оптимальных запасах влаги в почве:

E=K(0.38d+1,47)п (2)

Значения биологических коэффициентов приводятся в таблице 2.

Таблица 2

Значения К по декадам вегетационного периода._

Культура Июнь Июль Август Сентябрь

Капуста 0,70 0,83 0,92 1,08 1,20 1,23 1,22 1,12 1,02 0,88

Огурцы 0,62 0,73 0,84 0,97 1,16 1,28 1,29 1,22 1,06 0,89

Томаты 0,69 0,76 0,89 1,02 1,15 1,22 1,19 1,10 0,96 0,78

Формула применима при среднесуточных дефицитах влажности воздуха от 2 до 10 мб. Коэффициенты корреляции измеренных и рассчитанных величин суммарного испарения составляют: 0,78 + 0,09 по капусте, 0,92 + 0.06 по огурцам и 0,88 + 0,08 по томатам, среднеквадратичные отклонения - соответственно: 0.56, 0,39 и 0,44 мм/сут (рис.З).Высокая степень корреляции измеренных и рассчитанных величин испарения дала нам основание для использования полученной зависимости (2) в водно-балансовых расчетах.

Для оценки потребности в орошении овощных культур рассчитаны дефициты их оптимального увлажнения за 28 лет (1972 - 99 гг.) по данным агрометеорологической станция "Благовещенская", характеризуемой средними для юга Амурской области нормами атмосферных осадков и тепловых ресурсов. Расчеты показывают, что капуста и огурцы ежегодно испытывают дефицит

Рис. 3. Сопоставление рассчитанных (Ер) и измеренных (Ей) среднесуточных величин суммарного испарения: а - для капусты, б - для огурцов, в - для томатов.

оптимального влагообеспечения, причем для томатов дефицит наблюдался в 80 из 100 лет. Потребность в орошении зависит не только от количества выпадающих за вегетацию осадков, но и от характера их распределения. В отдельные годы увлажнения достигают очень значительных величин, что приводит к резкому снижению урожайности на неорошаемых участках. Примером может служить 1995 г. Расчетный дефицит увлажнения в этот год составил 238 мм. Вследствие недостатка влаги средняя урожайность капусты по Благовещенскому району (AMC "Благовещенская") при ограниченном или отсутствующем орошении составляла 16,1 т/га. В то же время на Волковской автоматизированной оросительной системе при поливе малыми поливными нормами была получена урожайность капусты 32,8 т/га. Следовательно, получение стабильных гарантированных урожаев овощных культур в условиях Амурской области возможно только при дополнительном увлажнении. При орошении малыми нормами запасы влаги в почве необходимо поддерживать на оптимальном уровне с помощью ежедневных поливов нормами, равными испарению сельскохозяйственной культуры за предыдущие сутки с учетом выпавших осадков: m= Е-Р (если Е >Р), (3)

где: т - поливная норма, мм; Е - водопотребление за предыдущие сутки, мм; Р - атмосферные осадки за предыдущие сутки, мм.

Водопотребление за сутки рассчитывается по вышеприведенной формуле на основании данных метеопостов или метеостанций

В пятой главе "Исследование характера распределения дождя дальнеструйных дождевальных аппаратов ДД-ЗО" предлагаются способы учета ветрового режима при выборе схемы расстановки дождевальных аппаратов по площади и определении продолжительности полива.

К основным качественным характеристикам дождя, создаваемого дождевальными машинами и аппаратами, можно отнести его интенсивность, а так же и равномерность распределения по площади. При этом равномерность распределения дождя оценивается коэффициентом равномерности полива Кравн, представляющего отношение среднего слоя осадков (или средней интенсивности) на данной площади к максимальному слою (или интенсивности) на какой-то части данной пощади:

К равн= h ср/ h max= S ср/ S max (4)

Дождевание необходимо прекращать с момента начала образования луж и поверхностного стока на поле. Практически до этого момента скорость впитывания воды в почву больше или равна интенсивности дождя. Интенсивность дождя, обеспечивающую в данных условиях подачу требуемой нормы полива без стока воды, считается допустимой. Исследования показали хорошее распределение дождя по площади дождевальными аппаратами в безветренную погоду. При диаметре сопла d = 34 мм и напоре воды Н = 60-70 м увлажняемый контур представлял из себя круг с радиусом R = 53-55 м. Средний слой осадков за один оборот аппарата (5 мин) в радиусе 50 м составлял 1мм при средней интенсивности 0,20 мм/мин и коэффициенте равномерности полива 0,76.Под действием ветра орошаемая площадь принимает форму эллипса. По мере уси-

ления ветра (V) уменьшается ширина эллипса и соответственно площадь увлажняемой поверхности (Р) по сравнению с безветренной погодой (Ро) /рис.4/.

Рис. 4. Контуры площади, увлажняемой дождевальным аппаратом ДД-30: 1 - без ветра; 2 - при скорости ветра 3,8 м/с; 3 - слой осадков за один оборот аппарата, мм

Для стационарных оросительных систем рекомендуется схема расстановки дождевальных аппаратов по углам равнобедренного треугольника с расстояниями между трубопроводами В = 1,511 и расстояниями между дождевальными аппаратами Ь = 1,7311, обеспечивающая в безветренную погоду отсутствие не политых зон. Площадь полива одного дождевального аппарата составляет:

РП=В X 1_ = 1,5 В X 1,73 И.= 2,6К2 (5) Прй"наличии ветра орошаемая площадь принимает форму эллипса, зоны перекрытий уменьшаются, образуются не политые зоны. Площадь захвата дождевального аппарата при ветре можно определить по формуле: Бу = л И2 х Б/ Рс (6)

Фактическую поливаемую площадь на оросительной системе при ветре можно выразить в долях (Ц) от общей площади орошения (табл.3)

Ьу = БУ / Рп = 1,21 Р/Ро

(7)

Данные таблицы 3 показывают, что в районах с постоянной ветровой нагрузкой необходимо уменьшение площади, подвешенной к дождевальному ап-

Таблица 3

Доля фактически поливаемом при ветре площади (Ь „)при стандартной схеме расстановки дождевальных аппаратов.

V.M/C 1 2 3 4 5 6 7 8

Lv 0,97 0,77 0,64 0,54 0,47 0,41 0,36 0,33

парату (Рп), путем приведения ее к фактически поливаемой при расчетной скорости ветра площади (Ру). Наилучшие результаты по покрытию при ветре площади дождем дает уменьшение расстояний между напорными трубопроводами:

Рп„ = их 1,5Р х 1,73 И (8)

При этом требуется большая длина трубопроводов по сравнению с вариантом уменьшения расстояний между дождевальными аппаратами: РПУ=1,5Я х Ьух 1,73 Я (9)

Для принятия схемы размещения дождевальных аппаратов при проектировании стационарных оросительных систем необходимо тщательное изучение ветрового режима в районе строительства - скорости и направления ветров, их повторяемость. Влияние ветра на качество полива выражается не только в уменьшении орошаемой дождевальным аппаратом площади, но также в ухудшении равномерности распределения дождя по этой площади, о чем можно судить по снижению коэффициента равномерности полива (табл. 4).

Таблица 4

Снижение Кравн под действием ветра

V,m/C 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Кравн 0,76 0,64 0,53 0,44 0,38 0,34 0,30 0,28 0,26

В местах высокой за счет ветрового сноса интенсивности дождя происходит быстрое образование луж и поверхностного стока при одновременном разрушении гряд и гребней, на которых высажены культуры. Длительность полива необходимо ограничивать временем появления луж и поверхностного стока в местах максимальной интенсивности дождя, которую можно определять с помощью средней при данной скорости ветра интенсивности (Рср) и коэффициенту равномерности полива:

Ртах.v= Pep v / Кравн v , где: Рср у = Рср „ / F/F0 Далее ( А.Ю. Безруков, 1988) определяем допустимое время полива дождевальными аппаратами ДД-30 (диаметр сопла 34 мм) при различных скоростях ветра (табл.5)

Таблица 5

Допустимое время полива (I доп) и поливные нормы (штах ) при различных скоростях ветра

V, м/с 0 I 2 3 4 6 8

^ДОП, МИН усл.не ог-ранич. 90 55 25 15 10 5

Ш max усл.не ограним. 20,5 15,6 8,6 6,1 5,4 3,4

Максимальная поливная норма определялась по среднему слою осадков за один оборот дождевального аппарата hcpv и допустимому времени полива при данной скорости ветра:

fl^max V hep v К tJon X П, MM (10)

где n=0,2 об/мин - частота вращения дождевального аппарата;

hcp»= hcpoF/F», мм (11)

Данные таблицы 5 показывают, что при использовании для орошения дальнеструйных дождевальных аппаратов величины поливных норм строго ограничены уже при скоростях ветра 1-2 м/с, а начиная со скорости ветра 4 м/с, величины допустимых поливных норм соизмеримы с величинами суточного водопотребления сельскохозяйственных культур в период активной вегетации. Таким образом, при использовании аппаратов ДД-30 в районах, подверженным частым ветрам, проведение ежедневных поливов малыми нормами является технологической необходимостью процесса орошения. Расчет времени полива при заданной поливной норме рекомендуется проводить по среднему слою осадков за один оборот дождевального аппарата при данной скорости ветра, а время полива не должно превышать значений, указанных в таблице 5.

В шестой главе "Экономическая эффективность капитальных вложений в строительство автоматизированных оросительных систем" проводится анализ затрат на строительство и эксплуатацию систем, сравнивается экономическая эффективность систем при возделывании различных групп овощных культур и различной расчетной обеспеченности орошения (табл.6). Расчеты выполнялись согласно существующих методик по определению экономической эффективности в ценах 1991 года.

Коэффициент общей экономической эффективности (Екчд) и срок окупаемости капитальных вложений (Т) определялись по формулам:

Экчд = (Ц-С)/К (12) и Т=К/(Ц-С) (13),

где: Ц - стоимость годового объема дополнительной продукции на мелиорируемых землях; С - себестоимость годового объема дополнительной продукции на мелиорированных землях; К - сметная стоимость производственного строительства.

Таблица 6

Показатели общей экономической эффективности капитальных вложений в _строительство автоматизированных оросительных систем__

Расчетная обеспечен- к, Ц, С, (Ц-С), Экчд т,

ность орошения, % руб/га Руб/га руб/га руб/га лет

Капуста, огурцы, томаты

75 11912 1791 1007 784 0,066 15,2

85 11912 2049 1040 1009 0,085 11,8

90 11912 2157 1053 1104 0,093 10,8

Капуста, огурцы

75 11912 2328 1067 1261 0,106 9,4

85 11912 2601 1100 1501 0,126 7,9

90 11912 2718 1115 1603 0,135 7,4

Расчеты показали, что срок окупаемости капитальных вложений сокращается при повышении расчетной обеспеченности орошения. Окупаемости вложения способствует размещение на системах влаголюбивых культур - капусты, огурцов и т.д. При возделывании влаголюбивых культур окупаемость систем составляет 7,4 - 9,4 лет. Выбор конкретной расчетной обеспеченности орошения при проектировании автоматизированных оросительных систем должен производится на основании сравнительных технико-экономических расчетов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Важным фактором в повышении стабилизации урожайности овощных культур является оптимизация водного режима почв под ними. Оптимизация водного режима почв в условиях муссонного климата Амурской области возможна только при двустороннем его регулировании. Оптимальными уровнями влажности в полуметровом слое тяжелых почв Амурской области являются: 90% от наименьшей влагоемкости для капусты и огурцов и 80% - для томатов. Для обеспечения свободной аккумулирующей емкости почвы и исключения непроизводительных потерь поливной воды в случаях непредсказуемого выпадения дождей, оптимальные запасы влаги в почве целесообразно поддерживать с помощью частых поливов малыми нормами.

2. Для капусты и огурцов рекомендуется проведение ежедневных поливов при снижении влажности почвы до 90% НВ нормами, равными суточному водопотреблению этих культур. Томаты целесообразно поливать нормами 1520 мм при снижении влажности почвы до 80% НВ. В этом случае запасы влаги в почве после поливов не будут превышать 90% наименьшей влагоемкости. Ежедневное дождевание позволяет регулировать не только запасы влаги в почве, но и частично фитоклимат растительного покрова. Температура воздуха на высоте 0,5 м после поливов снижается на 1,0 1,3 °С, а относительная влажность увеличивается на 4-8 % по сравнению с неполитыми участками. В дни

проведения поливов, даже в жаркую погоду, на орошаемых участках практически не наблюдается увядания растений. Рекомендуемые режимы орошения увеличивают урожайность овощных культур не только в засушливые, но и во влажные годы и позволяют получать дополнительной продукции в среднем до 10,0 т/га в год капусты, 5,0 т/га огурцов и 1,3 т/га томатов. Периодическое дождевание при снижении запаса влаги в почве до 70-75% наименьшей влагоемко-сти во влажные годы эффекта не дает, поскольку на поливы, как правило, накладываются выпадавшие вслед за ними дожди.

3. Для расчетов суммарного испарения с полей овощных культур при проектировании и эксплуатации мелиоративных систем с двухстороннем регулированием водного режима целесообразно использовать полученную нами зависимость представляющую собой модификацию широко известного биоклиматического метода расчета суммарного испарения A.M. Алпатьева, которая дает более репрезентативные по сравнению с ним результаты. Коэффициенты корреляции измеренных и рассчитанных по предложенной формуле величин испарения составляет 0,78 для капусты, 0,92 для огурцов и 0,88 для томатов.

4. Перспективной конструкцией оросительной системы, позволяющей проводить частые поливы малыми нормами, является автоматизированная система. Опыт эксплуатации систем показал достаточную надежность конструкции напорной оросительной сети из полиэтиленовых труб со стальными гидрантами-компенсаторами и надежность работы средств полива и автоматизации - дождевальных аппаратов ДЦ-30 с гидроавтоматическими затворами и гидравлического программного устройства.

5. Основным недостатком на автоматизированных оросительных системах является уменьшение площади захвата и неравномерность распределения поливной воды дальнеструйными дождевальными аппаратами ДД-30 под действием ветра. Так, при скорости ветра 4 м/с площадь, увлажняемая дождевальным аппаратом, уменьшается в два раза по сравнению с безветренной погодой, а коэффициент равномерности полива снижается с 0,76 до 0,38. Поэтому при проектировании систем должен учитываться ветровой режим в районе предполагаемого строительства. При использовании дальнеструйной дождевальной техники в районах с напряженным ветровым режимом проведение частых поливов малыми нормами является технологической необходимостью процессов орошения.

6. Окупаемость автоматизированных оросительных систем при стандартной схеме размещения дождевальных аппаратов и возделывании влаголюбивых культур укладывается в нормативные сроки и составляет 7,4-9,4 года. Снижению срока окупаемости систем способствует повышение расчетной обеспеченности орошения. Выбор конкретной расчетной обеспеченности оро-

шения при проектировании систем должен производится на основании сравнительных технико-экономических расчетов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Орошение овощных культур малыми поливными нормами в условиях Амурской области/ЛГезисы докладов междунар. научн. - техн. конференции/ДальГАУ. - Благовещенск, 1999.-С.37.

2. Орошение овощных культур Приамурья малыми поливными нормам и//Тр. междун. научн. - техн. конференции/ДальГАУ. - Благовещенск, 2000. -С.210 -216.

3. Распределение дождя дальнеструйными дождевальными аппаратами ДД-30 при различной ветровой нафузке//Тр. междун. научн. - техн. конференции/ДальГАУ. - Благовещенск, 2000. -С.216 -220.

4. Эффективность дождевания овощных культур малыми поливными нормами в условиях юга Амурской области//Тр. междун. научн. - техн. конференции/ДальГАУ. - Благовещенск, 2000. -С .220 -214.