Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Водосберегающая технология мелкодисперсного дождевания кукурузы на силос в условиях светло-каштановых почв Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Водосберегающая технология мелкодисперсного дождевания кукурузы на силос в условиях светло-каштановых почв Нижнего Поволжья"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИ им.А.Н.КОСТЯКОВА

На правах рукописи

КОЛГАНОВ АЛЕКСАНДР ВАСШ1^

(¿V

ЕВИЧ

п

л УДК 626.845

)ДОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА СИЛОС В УСЛОВИЯХ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 - Сельскохозяйственная мелиорация

/Я,

Автореферат гГ//

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1995

российская академия сельскохозяйственный наук всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. 11. костя ко в л

I In np;ip;i\ pvkiMiitui

колглнов александр васильевич

удк fiifi «4=;

ВОДОСКЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА СИЛОС В УСЛОВИЯХ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 - Сельскохозяйственная мелиорация

Автореферат

диссертации на соискание ученой cienemi кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1995

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костикова.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, Заслуженный деятель науки и техники РФ Б.Б.Шумаков

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, Заслуженный деятель науки РФ, И.П.Кружилин

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник М.Ю.Храбров

Ведущее предприятие - "Совинтервод"

Защита состоится на заседании

специализированного Совета К.099.05.01 по присуждению ученых степеней Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им.А.Н.Костикова.

Адрес: 127550, Москва, ул.Б.Академическая, 44, ВНИИГиМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Отзывы на автореферат просим направлять в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, по адресу: 127550, Москва, ул.Большая Академическая, 44, ВНИИГиМ, Совет по присуждению ученых степеней.

Ученый секретарь Совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Современные методы мелиорации земель, основанные главным образом на регулировании водно-воздушного и солевого режимов почв, не позволяют в достаточной мере использовать потенциальную продуктивность сельскохозяйственных культур. Повышения эффективности гидромелиоративных систем можно достичь лишь на основе комплексного регулирования факт оров лпзпп рааенин. создания оптимального водно-воздушного, солевого, теплового, газового и питательного режимов почвогрунтов и п^даем-

ние годы особую актуальность в засушливых условиях Нижнего Поволжья приобретают проблемы рационального использования водных ресурсов, разработки и внедрения эффективных методов орошения, обеспечивающих устойчивые и высокие урожаи сельскохозяйственных культур при сохранении почвенного плодородия и рациональном использовании воды. Перспективным методом оптимизации теплового режима аг рофигоцинозов являе1ся мелкодисперсное дождевание. Пе-смофя на определенную изученность этого сравнительно нового способа орошения Панкин И.II., Александров А.Д., Гутиев И.Г., Шумаков H.H., Граммашкаги О.Г., Чернов Г.М., Рассолов Б.К., Горшков [В.В., Храбров М.Ю., Породычев В.В., Скляров А.И., Курбанов С.А., Генералов В.И., Тульников В.И., Кузнецова Е.И. и др.), необходимо проведение дополнительных научно-исследовательских работ по изучению параметров рабочих органов, разработки технологии и техники мелкодисперсного дождевания кормовых культур, в том числе кукурузы.

Сравнительная оценка возможности и фактической продуктивности кукурузы свидетельствует о наличии большого нереализованного резерва повышения урожайности этой культуры за счет оптимизации сочегания факторов роста и развития растений, что и определило

выбор культуры и направления исследований но технологии мелкодисперсного дождевания.

Высокая отзывчивость кукурузы на поливы, большая потребность в кормах способствовали тому, что посевы этой культуры -пгг •дрпшетш-в 1993 году в Волгоградской области занимали свыше 424 тыс.га, с которых было собрано до 3,9 млн.т силосной н зеленой массы. В среднем с каждого поливного гектара в хозяйствах области получено по]91,6 ц/га зеленой массы.

Однако при повышении использования до 4...5% фотосинтетической активной радиации (ФАР) урожайность может достигать в расчете на гектар 100... 130 т зеленой или 29...38 т сухой массы корма.

В диссертационной работе представлены результаты исследований, проведенных но плану научно-исследовательских работ ВНИИ-ГиМ им.А.Н.Костякова по теме 02.01.Т2, предусматривающей разработку и внедрение новых конструкций и технологических решений экологически чистых ГМС, обеспечивающих регулирование водного, солевого, теплового и других режимов агроценоза на мелиорируемых землях Российской Федерации.

Цель и задачи работы. Целью исследований явилась разработка режима и технологии мелкодисперсного дождевания кукурузы на силос на базе существующей дождевальной техники, дооборудованной специальными рабочими органами, оценка экологической п экономической эффективности влияния мелкодисперсного дождевания на фп-токлимаг и продуктивное! ь посева.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: исследование параметров рабочих органов для мелкодисперсного дождевания; разработка технологии мелкодисперсного дождевания; и ¡учение закономерностей формирования урожая в зависимости от водного режима почвы и режима увлажнения посева: определение влияния мелкодисперсного дождевания на фшоклимаг посева

кукуручы: оценка влияния мелкодисперсного дождевания на водный режим и продуктивность посева; экологическое и экономическое обоснование включения мелкодисперсного дождешшия в к'хнонч нн вотче-лмвапня кукуручы на силос.

Обьск! песте,тованмн. Диссертационная рабо1а основана на лабораторных н поиевых исследованиях, проведенных во ННИШ'иМ Ho.ii си радском отделе пнешта. па Чаволжскои ОМС на посевах ку-> ■ н-1 ! нбрита Краснодарский 440 МВ.

Научная повита работы определяйся новыми подходами к обоснованию поливною режима кукм)\!ы. основанною на нкнючении в Iехмоло! пк) орошения культуры мелкодисперсного дождевания, способствующего наиболее полной реализации потенциала продуктивности I ибрида при определенном сочетании природных регулируемых факторов внешней среды. В процессе исследования для каждого режима мелкодисперсного дождевания определена величина и динамика суммарного водопогребления, установлены закономерности роста и рл жития растении, формирование фитоклимата посева. Исследованы рабочие ор| аны и установлены их параметры с целью реализации применения мелкодисперсного дождевания при возделывании кукурузы на силос.

Пракгическая значимость. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность включения мелкодисперсною дождевания в технологию возделывания кукурузы, что позволяет повысить урожай зеленой массы на 6 т/га при снижении затрат оросительной воды на 14%. Выводы и предложения диссертационной работы могут найти применение при проектировании и эксплуатации гидромелиоративных систем нового поколения, нормировании водоио-треблення для целей орошения.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований по технологии мелкодисперсного

дождевания в ОПХ Заволжской ОМС подтвердила возможность повышения продуктивности посева кукурузы и получения прибавки зеленой массы до 6,0 т/га. Рекомендации по технологии мелкодисперсног о дождевания рассмотрены на НТС отдела мелиорации Главного Управления сельского хозяйства и продовольствия при Администрации Волгоградской области и рекомендованы к внедрению в хозяйствах области (в АО, фермерских хозяйствах).

Апробация работы. Полевые и лабораторные исследования ежегодно апробировались методическими комиссиями ВНИИГиМ. Результаты исследований ежегодно докладывались на секции Ученого Совета ВНИИГиМ и НТС отдела мелиорации Главного Управления сельского хозяйства и продовольствия при Администрации Волгоградской области, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградского СХИ в 1989-1994гг, на научно-практической конференции "Научные проблемы и прогресс мелиорации (Москва, 1989г), на совещании "Автоматизированные системы управления факторами роста растений" (Волгоград, 1990г), конференции "Проблемы мелиорации, водного хозяйства и экологии в свете экономической реформы" (Москва, 1989г), на Всероссийском совещании "Экологические основы орошаемого земледелия" (Москва, 1992г), на научно-практической конференции "Комплексные мелиорации степной зоны и экология" (Волгоград, 1994г).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов и предложений; изложена на 182 страницах машинописного текста, содержат 39 рисунков, 40 таблиц, список использованной литературы из 167 источников отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается эффективность мелкодисперсно-m дождевания в различных почвснпо-кчимапггсскнх юнач Российской Федерации, и за рубежом. Эффективность увлажнения посева но \шо-юм ;авпспг oi режима орошения, основными пока ¡a i счями коюрою являются: сроки проведения увлажнений. ра!мер раювой. суючноп и оросшельной норм полива, длшельносп. межполивною шпервала и рммер капе и, Об sop систем мелкодисперсною дождевания пока ¡a. i. 41 о вопрос их технического оснащения требует серьезной доработки. Специфические особенное!и мелкодисперсном) ножневиния -трЛутт прпнннпнально новых технических средств для его реалиищии с возможностью применения рабочею органа перспективных моделей дождевальной техники (ДМ "Кубань-Л К-Г). В главе рассмотрены биологические особенности роста и развития кукурузы, вопросы повышения урожайности культуры за счет оптимизации сочетания факторов роста и развития растении, обоснован выбор культуры и направление исследований по разработке технологии мелкодисперсного дождевания кукурузы.

Во второй главе описаны условия и схема постановки опыта, методика научных исследований.

Полевые исследования проводились в типичных для Нижнего Поволжья почвенно-климатических условиях на полях ОПХ Заволжской ОМС в 1988-1992гг. Почвы опытного участка светло-каштановые средне-суглинистые. Объемная масса расчетного слоя почвы (0..,70см) составляет 1,43 т/м^, плотность 2,47 т/м-\ наименьшая влагоемкость -18.4% массы сухой почвы, порозность 43,2%. Активная реакция в пахотном слое слабощелочная (рН 7,5), близкая к нейтральной. Обеспеченность азотом (7,1%) и фосфором (4,03%) низкая, а обменным калием (33,4%) достаточно высокая.

По степени увлажнения вегетационного периода годы исследований характеризовались следующим образом: 1988-1989 - влажные, 1990, 1992 - средневлажные, 1991 - засушливый.

Исследования проводились с районированным среднеспелым гибридом кукурузы Краснодарский 440 МВ. Предшественник - яровая пшеница. Способ полива - дождевание агрегатом ДДА-ЮОМА, расчетная глубина контролируемого по влажности слоя почвы - 0,7 м. Пред-поливной порог влажности почвы поддерживали дифференцированно (70...80...70% НВ): влажность почвы в период 15 дней до и после выметывания поддерживали не ниже 80% НВ, а в остальное время вегетации не ниже 70% НВ.

Опыты были заложены по схеме:

I вариант - контроль, без орошения;

II вариант - поддержание предполивного

слоя почвы 70...80...70% НВ;

III вариант- поддержание предполивного

слоя почвы 70...80...70% НВ. + через 1 ч;

IV вариант- поддержание предполивного

слоя почвы 70...80...70% НВ. + через 0,5 ч;

V вариант - поддержание предполивного

слоя почвы 70...80...70% НВ. ние через 2 ч.

Во всех вариантах режима орошения кукурузы густота стояния растений перед уборкой составила 90 тыс.раст/га. В варианте без орошения густота стояния растений 40 тыс.раст/га принята но рекомендации для данной зоны. Делянки располагали методом рендомизации в

порога влажности активного

порога влажности активного мелкодисперсное дождевание

порога влажности активного мелкодисперсное дождевание

порога влажности активного + мелкодисперсное дождева-

условиях, исключающих взаимовлияние вариантов. Повторность опытов 4-кратная, размер участка каждой повторности 0,25 га. Общая ннощадь опытного участка 10 та. Мелкодисперсное дож;1Сванпе проводили с использованием дополнительного оборудования, усыновленною на дождевальной машине ДДЛ-НЮМЛ в жаркие и су\неднн вегетационного периода с температурой воздуха выше 25°Г\

Гидравлические исследования насадок проводились по методике Ь М Лебедева П')'1'п1.), диаметр капель определялся меюдом фотофа-фировання с использованием в работе авиационного масла МС-20.

дике ВИС'ХОМ. Технико-экономические показатели системы мелкодисперсного дождевания определены по методике ВНИИГиМ (В.А.Анисимов, К.В.Губер, 1979г.). В соответствии с требованиями методики опытного дела (Б.А.Доспехов, 1979 г.) опыты на посевах кукурузы сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, анализами почвенных и растительных образцов. Водно-физические свойства почвы изучались по общепринятой методике. Контроль за влажностью осуществлялся термостатно-весовым методом. Водопогребление посевов определялось методом водного баланса (А.Н.Костяков, 1960г.). Учет биологического урожая проводили раздельно по каждой делянке в фазе молочно-восковой спелости зерна кукурузы с площади 25 м^ по методике Госсортсети (1971г.). Изучение водного режима растений, метеорологические наблюдения за параметрами фитоклимата проводили по общепринятым методикам. Полученные данные обрабатывались методом дисперсного и корреляционно-регрессионного анализа по Б.А.Доспехову (1979г.).

В третьей главе представлены результаты исследований технических средств и технологии мелкодисперсного дождевания. Определены основные требования, предъявляемые к машине мелкодисперсного дождевания. В качестве базовой машины для установки мелкодисперс-

ного дождевания с гидродинамическим дроблением воды была использован^ дождевальный агрегат ДДА-100МА. Предложено устройство для проведения мелкодисперсного дождевания, которое не изменяет конструкции и взаимоположения основных элементов агрегата. Оно включает поливной распределительный трубопровод с насадками, дополнительный насос ЗК-6, сбросной и напорный трубопроводы, фильтры тонкой очистки из сетки с ячейками 0,5 мм. На качество увлажнения растений оказывает влияние расстояние от насадок до посева. Поэтому дождевальная машина была снабжена устройством для подъема-опускания трубопровода с насадками во время работы (конструкции ВолжНИИГиМ).

Эффективность воздействия капель воды на фитоклимат посева выражается суммарной площадью контакта капель воды с листовой поверхностью, отнесенной к единице обрабатываемой горизонтальной поверхности и выражается уравнением

С

Р = 15 х К2 —

а

где: Р - степень покрытия каплями воды лиственного покрова, %;

К - коэффициент, показывающий во сколько раз увеличивается площадь контакта по сравнению с первоначальным диаметром капли и зависит от краевого угла 8;

Б

К = —; <1к

где: О - диаметр пятна контакта, мкм; с! - диаметр капли, мкм;

в - разовая норма мелкодисперсного дождевания, л/га.

При одинаковой дисперсности между разовой нормой С и степенью покрытия Р существует линейная зависимость. При одинаковой норме степень покрытия увеличивается обратно пропорционально диаметру капель.

Программа наших испытаний диспергирующих устройств включала определение расхода жидкости, радиуса действия, распределение интенсивности дождя по радиусу факела распыленной жидкости и спектра капель, а также изменение этих показателей при различном напоре. Исследования были проведены с насадками двух типов: центробежные с винтовым вкладышем и с вихревой камерой. Полученные данные по расходу воды и коэффициенту расхода позволили определить, что наиболее оптимальный диаметр выходного отверстия 2,0 мм при давлении 0,35...0,40 МПа. При этом поливная норма в зависимости от скорости движения установки изменяется от 200 до 800 л/га (рис. 1,2).

Радиус действия таких насадок определялся при установке их выходным 01 вера нем вертикально вниз на высоте 1 м

1* = Г(Н,скгк),

I де: 11 - напор, МПа;

(18 - диаметр выходного отверстия, мм; г- коэффициент расхода;

к - коэффициент, учитывающий турбулентность струи, наличие волнообра ювания, пульсации, сопротивление воздуха и другие факторы.

При работе установки в диапазоне давлений от 0,35 до 0,45 МПа и насадки с шиповым вкладышем 2,0 мм радиус действия можно принять равным 0,75 м. На таком расстоянии друг от друга по всей длине распределительною трубопровода были установлены насадки.

Диаметр сопла насадок, мм 1.0 1.5 2 3 4 5

£0 С 5

о, о с

03

Ж

0.6 0.5 0.4

0.3 0.2 0.1

0 0.02 о.04 0.06 0.08

Расход воды, л/с

Рис.1. Расходные характеристики центробежных насадок с винтовым вкладышем

« «

о к и в о. (X и X

я

5 •в* ■еЛ

О

ЬЙ

0.6 0.5 0.4 0.3

0.2 0.1

У

\

\ 1

\ 1 1 !

1

• 1

1 2 3 4 5

Диаметр сопла, мм

0

Рис^ Зависимость коэффициента расхода от диаметра сопла центробежного распылителя с винтовым вкладышем

Для насадки с диаметром выходного отверстия 3 мм наилучшая равномерность распределения интенсивности дождя при напоре 0,4 МПа до расстояния 0,50 см от насадки (рис.3). В этом интервале истинная интенсивность дождя колеблется от 0,06 до 0,16 мм/мин. При диаметре отверстия 2,0 мм и напоре 0,5 Мпа истинная интенсивность дождя колеблется от 0,08 до 0,18 мм/мин на расстоянии до 0,48 м. Эту интенсивность можно считать лучшей, чем при других напорах. Наилучшее распределение истинной интенсивности дождя для насадки с вихревой камерой с диаметром сопла 3,0 мм происходит при давлении 0,3 МПа. Распределение по радиусу действия равномернее у насадок с винтовым вкладышем диаметром 2,0 мм. Наилучшая равномерность распределения интенсивности дождя у насадки с винтовым вкладышем с диаметром выходного отверстия 2,0 мм при напоре 0,5 МПа колеблется от 0,08 до 0,20 мм/мин (рис.3, 4).

По результатам полевых опытов была разработана следующая технология мелкодисперсного дождевания кукурузы двухконсольными дождевальными агрегатами ДДЛ-100МА.

Мелкодисперсное дождевание проводится на посевах кукурузы в жаркие дни вегетационного периода, когда температура воздуха превышает физиологически оптимальную для данной культуры 25°С. Интервал между увлажнениями может быть принят 1 или 2 ч. Но в суховейные дни мелкодисперсное дождевание рекомендуется проводить через 0,5 ч повышенной нормой. Разовая норма увлажнения изменяется от 400 до 1200 л/га. Поливная норма устанавливается в размере 2... 10 м-^/га в день. Многоцелевое применение агрегата позволяет в 1,5 раза снизить приведенные затрать! на мелкодисперсное дождевание. Целесообразно использование агрегата для борьбы с болезнями и вредителями полевых культур путем опрыскивания растворами ядохимикатов, химической прополки сорняков гербицидами, внекорневой подкормки растений легкорастворимыми удобрениями, а также для внесения в

i.b" -

0.1

0.2 0.1

\

\ \

\

V \

П

9.0» O.Sfe О.Ч^Е.

О IW> £00 360 Uo0 SCO

Диаметр капель, мкм

й2 о. I

О \00 2.00 360 ЧоО 5»0

Диаметр капель, мкм

Oi

0-4

Ь.1

0.2 0.1

\

\

\

\\ \ N.

V \ ч

О too ioo 5оо Чл> gio

Диаметр капель, мкм

Рие.З. Зависимость среднего диаметра капель от напора для центробежных насадок с винтовым вкладышеми диаметром выходного отверстия 3,0 мм (1), 4,0 мм (11), 5,0 мм (III)

fcp '0.0772 Pmin :О.057У .Ртах 0,0565

ш

./><.,, - О, О SO 7 Япт -0,0605 Рта* -- 0,110 /04 7 fmin' 0.O7HS У/т?аг -- 0,1300

А

А ——«. А .<—— •—.» -— —

О 0.02

0.0 с.

0.1

0.1ч

0.0Н

0.0b

сиг

о.ю о

о.оч

o.oi.

O.I2

0.1£>

0.2.0

Рис.4. Частотные графики распределения интенсивностей для центробежных насадок с винтовым вкладышем диаметром выходно. о отверстия 2.0 мм при давлении воды 0.3 Мпа (1), 0,4 МП а (11). 0.5 МПа (111)

почву микроэлементов. В данном случае используют агрегат с забором воды из прицепной емкости.

Повысить эффективность мелкодисперсного дождевания можно, применяя широкозахватные машины кругового действия "Кубань-ЛК-Г, оснащенные комплектом оборудования для увлажнения посева, разработанного ГС К Б "Дождь" совместно с Молдавским филиалом Укр-ИИИГиМ. В технологии мелкодисперсного дождевания на базе ДМ "Кубань-ЛК-1" норма увлажнения складывается из следующих оиьемов воды, удерживаемой растительным покровом, необходимой для лик-

1>ндац1111 иw/д11wi с ^сфпц.211

верхностного слоя почвы. Поэтому норма увлажнения в зависимости от фазы развития растений и конкретных метеоусловий может достигать 10... 15 м3/га. Основные качественные показатели технологии увлажнения на базе широкозахватной техники следующие: диаметр капель 800... 1200 мкм, слой дождя за один проход 0,5...1,2 мм, число увлажнений в гечение дня 2-3. В 1991-1993 i одах в >ч.хо?е "Горная Поляна" увлажнения посевов кукурунл проводили машиной "K'>G;mi,-.IK'-I" дооборудованной новым комплекюм мелкодисперсного дождевания. 11а пластмассовых ф\бопроводах, расположенных вдоль водопрово-дящею пояса машины, установлены распыли i е:ш диа.мечром 1,2...1,6 мм с пкпом 3...4 м. Рас.ходно-напориыс характерна икп распыли le.ieii представлены на рис.5.

'' а фубопроводе дтппоп 135 м п .пымефо.м 40 мм рлепо-

ложены насадки с шагом 4 м. По второму трубопроводу диамсфом 50мм вода проходит транзитом до 135 м, где установлен peíуляiор давления, после котрот расио ыжены пасалкн лиамсфом 1.(> мм i шагом 3 м. Дня нормальной работы всех распылшелен, рабочий напор котрых сосчавляа 20.40 м. в начале первою ф\оопрово.ы \ciano-влен дроссель, обеспечивающий снижение напора до 30 м. Регулятор, установленный на вшром фубопроводе, рассчшан на входное давле

0.0 ^

1 1 1 1 о1с~1Л т /

! /

«

о

ьс =<

л

§

Напор воды. Мп

Рис.5. Расходно-напорные характеристики насадок мелкодисперсного дождевания (Учхоз "Горная Поляна". 1991г)

une 0,35 МПа. По нашим данным, давление на входе в комплект мелкодисперсного дождевания составляло 0,5 Мпа, перед регулятором давления 0,46, после регуляюра давления - 0,35, а в конце трубопровода-0,30 МПа.

Комплект мелкодиенерсною дождевания обеспечиваем получение дожди с диамефом капель 80...750 мкм, что oiBC4aei предъявленным фейованиям к технолоши мелкодисперсного дождевания.

В четвертой главе рассмо) репы вопросы водопотребления н повышения продуктивности посева.

Динамика влажное!и почвы и поливной режим кукурузы в годы исследований имели свои особенности, которые определялись изменением водопотребления кулыуры при формировании урожайное in зеленой массы в зависимости от режима мелкодисперсного дождевания, допустимым пределам иссушения почвы и погодными условиями Оабл.1).

Сроки начала полива по вариантам определялись запасами вла! и н почве на день посени и погодными условиями. В варианте 70...80...'70"» HB поливы по годам исследований начинались в первой декаде мая (1990-1992гг.;, и в третьей декаде нюня (|989i.). Во влажных 1988-1989 годах потребовалось провесш по 4 полива, 500...525 мЗ/ia каждый. Межполивной период изменялся от 12 до 16 дней. Поливы заканчивались за две недели до уборки. В засушливые годы количество ttujtin^ni шчиваечея до 5-6, а оросшельная норма - до 2700...3000 мЗ/га. Поливы проводились через 10-12 дней. Общий объем воды, поданной па увлажнение 1 га кукурузы за сезон при мелкодисперсном дождевании, составил 200, 368, 118 мУга в зависимости от принятою режима увлажнения посева (табл.2).

Таблица 1

Поливной режим кукурузы

1988г 1989г 1990г 1991Г 1992Г

Варианты опыта Количество поливов/ Поливная норма, мЗ/га Оросительная норма

70-80-70 % НВ 3/500 1/600 2/500 1/600 1/400 1/400 5/500 4/500 1/600 1/400 3/500 2/600 4509 - 5341

70-80-70 % НВ + МДД 1час 3/500 2/500 1/600 1/400 4/500 3/500 2/600 1/400 2/500 2/600 4054 - 5073

70-80-70 % НВ + МДД 0,5часа 3/500 2/500 1/600 1/400 4/500 3/500 2/600 1/400 2/500 2/600 4279 - 5423

70-80-70 % НВ + МДД 2часа 3/500 2/500 1/600 1/400 4/500 3/500 2/600 1/400 2/500 2/600 4566 - 5273

Таблица 2

Мелкодисперсное дождевание кукурузы (1988-1992гг)

Годы Сроки проведения мелкодисперсного дождевания Продолжительность МДД, дни Расход воды, м3/га, при проведении МДД

1 час 0,5 часа 2 часа

1988 10.06-10.08 32 160 240 110

1989 10.07-11.08 34 160 -50 100

1990 10.06-12.08 36 178 350 100

1991 17.06-12.08 50 300 _ 00 150

1992 1.07-19.08 44 200 400 130

Среднесуточное недопотребление кукурузы изменяется в течение вегетационного периода от 8,5 до 13,6 м'/га в фазу посев-всходы до 47,6-64,5 м-7га в сутки, в фазу выметывания метелки - формирования зерна.

Продолжительность периода вегетации кукурузы на варианте без орошения в среднем за годы исследований составила 88-96 дней. Поддерживание предполивной влажности активного слоя почвы на уровне 70...80...70 % НВ увеличило продолжительность вегетационного неопода на 9-11 дней в сравнении с неорошаемым участком. Проведение мелкодисперсного дождевания на посевах кукурузы через 1 ч увеличивало вегетационный период на 1 -2 дня по сравнению с II вариантом, а через 0,5 и 2 ч - только на 2-5 и 1-3 дня.

Листовая поверхность является главным органом растений, утилизирующим солнечную энергию. Суммарная поверхность листьев в условиях естественного увлажнения не превышала 23,9 тыс.м-Ла. Па участке обычною дождевания (11 вариант) максимальная площадь листьев увеличилась в 2,04 раза и составила 48.9 тыс.м:/| а. В варианте с режимом увлажнения посетит черет 1 ч. (111 вариант) па фоне влажности почвы 70...80...70% НВ площадь листьев изменилась до 51,4 тые-М'/га, или в 2,15 раза но сравнению с неорошаемым участком. Максимальная площадь листьев на посевах кукурузы в IV и V вариантах по годам исследований колебалась от 50 до 55 тыс.м-7га и 46,9-53,0 ТЫС.М ,1 ,1.

В пятой главе приведены результаты исследований о влиянии мелкодисперсного дождевания на финжлимаг и водный режим посева кукурузы. Наблюдения за фитоклиматом ттосева, проводившиеся в различных температурных условиях, показали, что и часы наибольшего напряжения метеофакторов мелкодисперсное дождевание обеспе-

чнваст сип/капп' температуры но ¡духа na 2W(' (НСР q ^ = 0.7°С) ... 5'

'С

(HCPq ^ - 1.21°С). Увлажнение ноеева позволяет повисни» относительную влажность воздуха на 6..,15 "'«(I K"Pq 5 -5,1 %).

С целью установления дневной динамики коэффициента фито-клнмата Кф и градиента температур At в период между увлажнениями Пыла проведена статистическая обработка данных. Параметры Кф. At находились в виде функции от времени X, суммарной солнечной радиации Q и скорости ветра V. Для обобщения опытных данных все дневные .эксперименты были объединены по часам дня. Множественная регрессия, полученная при обработке, представляет зависимость

Кф = 4,79 - 0,066Т + 0,013Т2 - 5,007Q2 + 2,99Q2 . 0J6 V;

At = -1,06 + 0,024Т - 0.0024Т2 - 3,16Q + 4,40Q2 - 0,33 V.

Изменения Кф во времени внешне похожи на изменения относительной влажности в среде растительного покрова (рис.6), а динамика At близка к динамике температуры воздуха в среде растительного покрова (рис.7). Градиент температуры меняет свой знак. Это препятствует конвективному теплообмену между слоем воздуха, находящимся в среде растительного покрова, и внешней средой, в результате чего увеличивается влияние мелкодисперсного дождевания и срок его действия. Мелкодисперсное дождевание более эффективно влияет на параметры фитоклимата посева при больших значениях солнечной радиации Q.

На рис.8 представлена ясно выраженная корреляция между величиной понижения температуры воздуха в среде растений и значением Q. При Q = 550...600 Вт/м2 мелкодисперсное дождевание слабо влияет на понижение температуры воздуха.

Температура листьев в зависимости от режима мелкодисперсного | дождевания снижается на 2...7°С (НСР о,5 - 1,82°С).

Мелкодисперсное дождевание посевов кукурузы позволяет оптимизирован. водный режим растёнйй в дни с неблагоприятными погодными условиями. Содержание воды в листьях кукурузы на участках с применением мелкодисперсною дождевания повышайся на 5...8"», водный дефицит в листьях снижайся на 0,2...3,7';«.

Приведены данные по cipyKiype урожая и дана оценка качеава зеленой массы кукурузы при разных режимах увлажнения посева. В условиях ecieciBCiHioio увлажнения (1 вариант) урожаи зеленой массы кукурузы в среднем за пять лет исследований составил 15,13 т/га (табл.3). Во втором варианте с дифференцированным порогом допустимого снижения влажности почвы (70...80...70% НВ) получено 64,54...72,64 т/га зеленой массы. В среднем за годы исследований максимальная урожайность зеленой массы кукурузы была получена на IV варианте, где проводилось мелкодисперсное дождевание через 0,5 ч соаавпла 73,49 i/ia. Проведение мелкодисперсного дождевания через 1ч (III варнаш) и через 2ч (V вариаш) обеспечило прибавку зеленой массы кукурузы в сравнении с !1 варнаикш соопкмсчвенно на 4,6 и 2,8 т/га (ИС'Ро 5= 1,4 i/iа).

Таблица 3

Влияние мелкодисперсного дождевания на урожай зеленой массы кукурузы, (1988-1992гг.)

Ьириишы ипыта Урожайность, т/га Среднее

1988 1989 1990 1991 1992

Без орошения 16,85 17,33 15,51 10,24 15,73 15/Í3

70 .80 70% НВ 70,12 72,64 66,35 64,54 67,12 68,15

70. .80.. 70% НВ + МДД 1ч 74,80 75,85 70,26 71,79 72,05 72,75

70 80.70% НВ +МДД 0,5ч 75,19 74,10 71,70 73,02 73,43 73,49

70.. 80. .70% НВ + МДД 2ч 72,00 73,93 68,34 70,81 69,88 70,99

HCPqs, т/га 1,79 0,62 1,52 1,34 1,68 1,43

Рис.6. Влияние мелкодисперсного дождевания ;ы изменение к■> ■иингп • фнгоклимага посева кукурузы (среднее 19м*-11>читг.>: I - южлевани ДД \-100\1А. 2 - мелкодисперсное южденание

Рис.7. Влияние мелкодисперсного дожл.-вання на вертикальный градиент температуры воздуха раститель1 то локрова кукурузы (среднее 14* 1990гг.): I-дождеваниеДДА-1 с М 2 - мелкодисперсное дождеяп

Рис.8. Максимальное изменение температуры и влажности воздуха после проведения МДД в зависимости от суммарной солнечной радиации

В богарных условиях наибольшая доля приходится на содержа- I мне стеблей (56,7 ... 60,5%). На участке этого варианта отмечено самое низкое содержание листьев (13,1 ... 15,1) и початков (26,3 ... 28,2%). В среднем масса початка с растения составила 0,112 кг, средняя масса одного растения - 0,378 кг. На участке II варианта процентное содержание стеблей снижается до 52,5 ...¿jT-i.l %. и листьев и початков возрастает соответственно до 15,0 ... 16,5 и 30,7 ... 30,9 " п. Самые высокие показа 1 сл11 /шли листьев Uпочатков в $еленой массе кукурузы сложились на вариантах опыта, где проводилось мелкодисперсное дождевание через Iii - ift я ii ж 3% rooi Hei огненно. Проведение мелкодисперсного дождевания через 0,5 часа обеспечило увеличение массы початков с одного растения до 0,246 кг.

Анализ данных по накоплению элементов минерального питания в растениях в зависимости от режима увлажнения почвы и растений показывает, что кукуруза неравномерно потребляет питательные вещества из почвы в течение веюкщионною периода. Поглощение основных элементов питания идет по возрастающей и cooiBeiciuyei ходу накопления сухою вещества. С начала вегетации наиболее пшен-сивно попющастся кукуруюй aioi. В фа sy молочной спелости растения в условиях орошения накапливаю) 190,8 ± 15.5 ... 191,1 ± 15,9 кт/га азош. Однако ралпща между варпатами сташсшчески недостоверна (НСРо5 = 3,5 кг/га). Абсолютное накопление фосфора кукурузой в 1,4 -2,1 ра !л меньше, чем asoia.

Максимальное содержание калия в растениях отмечается в начале молочной спелости зерна (в растениях орошаемой кукурузы до 293,4, неорошаемой до 260,3 кт/га). Содержание сухою щнмеинл в 1 кт абсолютно-сухого вещества изменялось в зависимости от водного режима почвы в среднем за юды исследований от 95,7 до 126,8 г. С увеличением водного режима почвы содержание сырого жира возрастало с 14,5

до 17.7 I. а содержание сырой золы снижалось с 66.7 до 61,2 г . В течение пекчаипн количество 1>')В нтмспячось 01 441,5 до 534.1 г на I кг нбеочто! по-сухой массы растений, а содержание кальция - соотечет пенно с 2.ОМ до 4,64 т.

Длиа жоло|пческая оценка водною и пищевого режимов почвы, »колот ическое оОоспованис технологии мелкодисперсного дождевания. Рстуль кпы исследовании покатали, чю азот в высоких дотах (N150. ''8(Ь К()()) способеIпуст нота,ппению содержания инь (степпил.

по сами по себе доты не всегда являются фактором, определяющим их накопление в растениях до опасною уровня. Во влажные юды (19881089т т .) максимальное содержание ширашв в зеленой массе кукурузы на неорошаемом участке не превышало 259.3 мг/кг. а при поддержании иредполивного порога влажности почвы на уровне 70...80...70% 11В -380,3 мг/кг. В более благоприятные но температурному режиму годы (1990, 1992) количест во нитратов возрастало до 438,5 мг/кг. Улучшение фитоклимата посева при проведении мелкодисперсного дождевания обеспечивает выход экологически чистой продукции с содержанием нитратов 362,4...464,7 мг/кг, что ниже ПДК.

Технико-экономическая оценка орошения мелкодисперсным дождеванием проводилась по ГОСТ СССР 23728 и 23730 "Методы экономической оценки" и по методике системы мелкодисперсного дождевания в условиях Нижнего Поволжья не превышает 165,68 руб/га, что на 17,7 руб/га меньше в сравнении с приведенными затратами по оросительной системе обычного дождевания машиной ДДА-ЮОМА. Технико-экономический эффект от прибавки урожая на 648 руб/га больше, чем при орошении дождеванием. Головой экономический эффект от орошения дополнительной площади за счет экономии поливной воды составляет 488,7 руб/га.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Па основании анализа назначения, технологии и области применения мелкодисперсного дождевания разработаны требования к передвижной установке регулирования фигоклимата посева кукурузы меюдом мелкодисперсно! о дождевания на базе ДМ ДДА-100МА.

2. Исследованы процессы, составляющие мелкодисперсное дождевание, и получены количественные зависимости, связывающие характеристики качества диспергирования, распределения осадков с параметрами работы установки, расходом воды и конструкций диспер-

I * 1 ^> \ О "уСТрСИСТ^С!.

3. В качестве рабочих органов для мелкодисперсного дождевания подходят цент робежные насадки с диаметром выходного отверстия 2,0 и 3,0 мм, которые обеспечивают достаточную равномерность распределения воды по площади посева и по соотношению параметров капель. Размер капель не превышает 600 мкм при норме увлажнения 600...800 л/г а. Равномерное)!, доспи асн'я размещением насадок по длине распредели 1 елынн о Iрубопронода с нкиом 0,75 м.

4. При скоросш движения установки мелкодисперсного дождевания на ба (с ДДА-100М Д не ниже 7 км/ч п расходе воды К) л/с полив обеспечиваемся поливной рамвоп нормой 600.. 80(1.1/1 а.

5. Шнрокошхватные машины кругового действия "К'уОань-ДК-!" оикнценные ком| 1 аекIом обор\дованпя увлажнении посева, пши.шики |фф мелкодисперсно! о дождевания. 1Кшинальнын расход воды сосмавлясч 2...2,5 л/с. Дпаме1р капель распыленной воды 80...750 мкм, чю отвечаем предъявленным требованиям к технологии мелкодисперсно! о до,клевания.

(>. IV 1\. 11.1а I ы к'ореппеекпх п жеперпмеша ii.in.is шч темилнии использованы при ра ¡ра(н>! ке проекта а! рок'мшческнх феооианни па

arpera г мелкодисперсного дождевания с гидродинамическим дроблением воды.

7. Сравнительная оценка возможности и фактической продуктивности кукурузы свидетельствует о наличии большого нереализованного резерва повышения урожайности этой культуры за счет оптимизации сочетания факторов роста и развития растений, что определило выбор культуры и направление исследований по технологии мелкодисперсного дождевания.

8. В засушливых районах Нижнего Поволжья высокий урожай зеленой массы кукурузы формируется при поддержании дифференцированного предполивного порот а влажности (70...80...70%) в сочетании с мелкодисперсным дождеванием. Мелкодисперсное дождевание проводится только в жаркие дни вег етационного периода, когда температура воздуха превышает физиологически оптимальную для данной культуры (25°С). В жаркую и сухую погоду оно снижает температуру воздуха в посеве на 3...6°С, температура посева на 2...7°С и повышает относительную влажность воздуха на 12... 19%.

9. Мелкодисперсное дождевание посевов кукурузы позволяет оптимизировать водный режим растений в дни с неблагоприятными погодными условиями. Содержание воды в листьях повышается на 5...8%, водный дефицит в листьях снижается на 0,2...3,7%.

10. Для поддержания влажности почвы по схеме 70...80...70% I IВ требуется во влажные годы 1 полив нормой 600 м^/га и 3 полива нормой 400...500 м^/га, в засушливые годы - 5-6 поливов нормой 400...500 мЗ/га. Мелкодисперсное дождевание позволяет за счет снижения эвако-транспирации рационально использовать имеющиеся водные запасы влаги, снизить водопотребление посева кукурузы в 1,02-1,08 раза в зависимости от режима увлажнения, оросительную норму на -11,3... 14,4%.

11. В среднем за годы исследований максимальная урожайность зеленой массы кукурузы - 73,49 т/га была получена на IV варианте, где мелкодисперсное дождевание проводилось через 0,5 ч. Проведение мелкодисперсно! о дождевания через I и 2 ч обеспечивало прибавку зеленой массы кукурузы в сравнении с обычным дождеванием соо1ве1-ственно 4,6 и 2,8 т/га (НСТ = 1,43 т/га).

12. Включение мелкоднсперсионного дождевания в (ехнодоино возделывания кукурузы на зеленую массу жодогически и экономически оправданно. Строгое соблюдение гехнолопш увлажнения посева ппегпн-чинип ныхол экологически чистой продукции с содержанием нитратов ниже 11ДК (500 мг/кг). Годовой экономический эффект- 01 прибавки урожая 648 руб/га от орошения дополнительной площади за счет- экономии поливной воды составляет 488,7 руб/га.

ПО МЛ Н РИЛ 1ЛМ ДПССТ.РТЛЦШ! ОНУЬ.ИПКОПЛИМ С'ДКДУЮЩИК РЛ1>() 11>1:

1. Кощанок A.Ii. Мелкодисперсное дождевание сельскочонш-сшсппыч кучьчур I! усчовиях Нижнею 11оводжья//Проблеми водосбе-pei aiomei о орошсппя н мелпорации/Сб,на\чдр.ВПП1Ю* - Мочи» ран - 1944. - с.2.2-31 (к соавтрствс).

2. Колкшои A.B. Ресурсосберегающая технология орошения ку-куруни па силос в условиях Чаво.чжья//( Орошаемое земледелие в aipo-лаидшафзах стспсй/Сб.научлр.В! 1ППОЧ. - ¡Волгоград. - 1994. с. 140-144 (в соавторстве).

3. Колтапов A.B. Мелкодисперсное дождевание кукуру-зыУ/Р5ссгплк Российского университета дружбы народов. - Серия сельскохозяйственные науки. I, - 1994. - с.60-64 (в соавторстве).

4. Колганов A.B. Продуктивность кукурузы при мелкодисперсном дождевании. - Информационный листок Волгоградского МТ ЦНТИ. - Волгог рад, 54-95 (в соавторстве).

5. Колганов A.B. Качество зеленой массы кукурузы при разных режимах увлажнения посева. - Информационный листок Волгоградского МТ ЦНТИ. - Волгоград, -95 (в соавторстве).

6. Колганов A.B. Исследование работы агрегата мелкодисперсного дождевания на базе ДМ "Кубань-ЛК-1". - Информационный листок Волгоградского МТ ЦНТИ. - Волгоград. - 95 (в соавторстве).

7. Калганов A.B. Водосберегающие оросительные нормы и экологически безопасные режимы орошения сельскохозяйственных культур в Западной Сибири/Проблемы водосберегающего орошения и мелиорации/Коломна 1,- 1995. с.1-124 (в соавторстве).