Орошение сельскохозяйственных культур дождевальными машинами

1. Характеристика  природных условий хозяйства  и орошаемого участка

Орошаемый участок выбранный- Сладковский район :

Орошаемый участок предполагается использовать под выращивание сельскохозяйственных культур – свекла, томаты, капуста поздняя.

Дано:

Почвенно-мелиоративная  характеристика участка: темно-серые  лесные оподзоленные, тяжелосуглинистые почвы.

Водно-физические свойства:dv  = 1,28г/м, НВ=22%

Глубина залегания грунтовых  вод 2,0 м.

Источник орошения: река. Ирригационный коэффициент Стеблера 18

Севооборот 3х польный с набором культур :

1. Климат

Сладковский район.

Район расположен на юго-востоке Тюменской  области в лесостепной зоне. На востоке он граничит — с Омской областью, на юге — с Казахстаном, на западе — с Казанским, на северо-западе — с Ишимским, на севере — с Абатским районами Тюменской области.

Площадь района составляет 402278 га, земли сельскохозяйственного назначения — 282 673 (в т.ч., пашня — 67 328 га, сенокосы — 75 223 га, пастбища — 52 368 га), земли лесного фонда — 79 428 га, земли водного фонда — 80 792 га.

На  территории района расположено 108 озер. Самое обширное из них — озеро  Таволжан, площадь его 7100 га, протяженность достигает 15 км.

Климат - один из решающих факторов, определяющих как направление почвообразовательных процессов, так и возможности  сельскохозяйственного освоения территории.

Климат теплый умеренно увлажненный. Этот район характеризуется более  высокими температурами в вегетационный  период, по сравнению с другими  районами. Температурные условия  позволяют выращивать более теплолюбивые культуры. Этот район подвержен больше, чем другие районы, засухам и суховеям. Атмосферные засухи слабой и средней  интенсивности отмечаются почти  ежегодно. Беспрепятственное проникновение  арктических масс воздуха с севера и сухих из Казахстана и Средней  Азии обуславливает резкие изменения  погоды и неустойчивость климата. Характеризуется благоприятными летними температурными условиями при меньшем количестве осадков. Водный режим здесь периодически промывной, почвы промерзают достаточно глубоко.

Климатические показатели по метеостанции Сладково

Распределение осадков  по декадам.

2. Почвы

Орошаемый участок представлен  темно-серыми лесными оподзоленными, тяжелосуглинистыми почвами. Такие  почвы сформировались под березовыми лесами с пышным лугово-лесным травянистым покровом на тяжелосуглинистых карбонатных породах. Особенностями формирования являются наличие слабоминерализованных почвенно-грунтовых вод, глубокое промерзание почв и медленное их оттаивание. Сравнительно близкое расположение уровня грунтовых вод вызывает оглеение  нижних горизонтов почв. Общими характерными признаками серых лесных почв является четкая выраженность аккумулятивного - иллювиального и иллювиального горизонтов.

Темно-серые оподзоленные почвы имеют мощный гумусовый  горизонт, под которым прослеживается беловатая кремнистая присыпка, содержание гумуса в них составляет 3,5-4,5 %, богаты азотом, калием и фосфором.

Гумусовый горизонт имеет  темную окраску. Благоприятные климатические  условия, насыщенность почв кальцием способствует интенсивной гумификации растительных остатков и накоплению гумуса в верхних  горизонтах.

Водно-физические свойства темно-серых лесных оподзоленных, тяжелосуглинистых почв.

Уровень грунтовых вод > 500 см

Темно-серые лесные оподзоленные, тяжелосуглинистые почвы имеют высокую влагопроницаемость в верхнем горизонте за счет высокого содержания гумуса, глубоколежащие горизонты плотнее за счет илистой фракции, водно-физические свойства не уступают черноземам.

2. Качество поливной воды

При оценке качества оросительной воды учитывается количество и состав взвешенных насосов, растворенных солей  и её температура. По А.Н. Костякову, для орошения пригодна вода с сухим остатком до 1-1,7 г/л, а по отдельно взятым солям для хорошо проницаемых почв: 

Na₂ CO₃ < 1 г/л, Na Cl < 2 г/л, Na₂ SO₄ < 5 г/л.

Если в воде имеется  несколько солей, то эти пределы  снижаются, так как одни соли обезвреживают  другие.

Так, соли кальция, и особенно гипс, обезвреживают соли натрия, калия, магния. Сернокислый магний противодействует сернокислому натрию, а последний  смягчает действие хлористого магния и поваренной соли.

Пригодность воды для орошения при наличии в ней нескольких солей оценивают по ирригационному коэффициенту "у" (табл.1), который  вычисляют по одной из нижеприведенных  формул, предложенных Стеблером: 

у = 288/5гСl, у = 288/2г Na+4г Cl,

у = 288/10гNa+5гCl - 9гSO₄.

Оценка поливной воды по ирригационному коэффициенту Стеблера

Так как ирригационный  коэффициент Стеблера равен 18, то можно сделать вывод, что вода, применяемая для полива, соответствует хорошей оценке качества воды, и успешно применяется для полива много лет без специальных мер против накопления вредных щелочей.

3. Выбор места  под орошаемый участок

На орошаемых землях главным  образом размещаются кормовые и  овощные культуры, поэтому намеченный к орошению участок должен находиться как можно ближе к населенному  пункту и к водоисточнику. Подобранный массив для орошаемого севооборота должен иметь по возможности спокойный рельеф, однородные почвенно-мелиоративные и гидрогеологические условия.

Поля севооборота размещаются  с соблюдением следующих требований:

-Равновеликие по площади, так как это обеспечивает равномерность в использовании рабочей силы и машин;

-Каждое поле севооборота должно иметь удобную, по условиям механизации, форму и достаточные размеры;

-Границы севооборотных участков следует проектировать по возможности прямолинейными, сообразуясь с естественными границами (лощины, овраги, реки), каналами мелиоративной системы;

-Поля севооборота должны иметь прямоугольную форму с шириной и длиной, обеспечивающей перекрестную обработку.

-При поливе дождеванием, кроме того, ширина поля или участка орошения должна быть кратна ширине захвата дождевальной машины.

4. Обоснование  способа орошения сельскохозяйственных  культур

По принципу распределения  воды по орошаемому участку выделяют следующие способы орошения:

·  поверхностный

·  дождевание

·  внутрипочвенный

·  капельный

·  аэрозольный.

Поверхностный способ заключается  в том, что вода из источника подается по каналу или по трубопроводу по проводящей сети, которая может представлена временным оросительным каналом или временной системой трубопровода, который осуществляет распределение воды по регулируемой системе.

Дождевание - это подача воды до регулируемой системы. Регулируемая система представлена специальными дождевальными системами. Преимущество: равномерное распределение воды.

Внутрипочвенное орошение - это углубленные в толще почвы  кротоны, которые имеют перфорации (отверстия), и к этим отверстиям подается вода.

Капельное орошение - распределительная  система в виде шлангов, капилляров.

Аэрозольное орошение - это  распыление воды в мелко дисперсном состоянии, которая осуществляется специальными установками.

Широкое распространение  находят два - поверхностное и  дождевание, остальные имеют ограниченное применение или находятся в стадии научных проработок.

Дождевание - наиболее приемлемый способ орошения, потому что дождевание обеспечивает наибольшую равномерность  воды в отличие от других способах орошения. Кроме того, при дождевании мы можем нормировать подачу воды.

При дождевании вода подается в виде отдельных капель, что оказывает  более щадящий режим, воздействующий на состояние почвы. Вода распыляется  дождевальными установками.

Для данного хозяйства  и орошаемого участка наиболее приемлемым способом орошения является дождевание.

5. Проектирование  режима орошения севооборота

Под режимом орошения понимается порядок проведения поливов сельскохозяйственных культур, в котором указаны сроки  и число поливов, определена норма  полива для каждой культуры севооборота. Поливная норма во время орошения должна расходоваться экономно. Поливы большими, чем расчетные, нормами могут способствовать подъему уровня грунтовых вод при близком их залегании, что может привести к заболачиванию или засолению почвы.

Сроки поливов увязываются  с влажностью почвы, фазами развития и потребностями сельскохозяйственных культур во влаге.

Режим орошения должен обеспечивать в почве оптимальный водный, воздушный  и связанные с ними питательный  и тепловой режимы, не допускать  подъема уровня грунтовых вод, засоления  почвы и удовлетворять потребность  растений в воде на всем протяжении вегетационного периода, для получения  высокого и устойчивого урожая сельскохозяйственных культур. 

5.1 Допустимые  пределы влажности почвы

Всасывающая сила корневой системы большинства сельскохозяйственных растений составляет 1,5-2,0 атмосфер.

Если влажность почвы  уменьшается до такого предела, при  котором водоудерживающая сила почвы  превышает его, то запас воды в  почве станет уже недоступным  для растений, которые начинают увядать. Такой предел называется влажностью завядания. При влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ), создаются благоприятные условия для развития большинства сельскохозяйственных культур. В условиях же полной или капиллярной влагоемкости растения развиваются плохо, страдая от недостатка воздуха. Поэтому содержание влаги в почве, соответствующее наименьшей влагоемкости (НВ), составляет верхний порог оптимального увлажнения.

Принято считать, что, в среднем, для нормального развития культур  объем воздуха в почве должен быть не ниже 15-20% объема всех пор. Ориентировочно нижний оптимальный порог влажности составляет, в среднем, 60-80% наименьшей влагоемкости почвы (НВ). 

5.2 Оросительные  и поливные нормы

Количество воды, которое  необходимо дать в течение вегетационного периода на 1 га орошаемых земель дополнительно к естественным запасам  её в почве, чтобы получить запланированный  урожай, называется оросительной нормой.

М = Е - 10 μ Нос - (W_н - W_к) - W_г, м³ /га

где:

Е - общее водопотребление  культуры, м³ /га

Е = У * Кв,

где:У - запланированный урожай культуры, т/га

Кв - коэффициент водопотребления, м³/т - отношение суммарного расхода влаги в м³ /га (т.е. расход на испарение из почвы плюс транспирация) к урожаю основной продукции в т/га

Нос - количество осадков, выпавших за вегетационный период данной культуры, мм

μ - коэффициент использования  осадков;

W_{н -} запас влаги в расчетном слое почвы в начале вегетационного периода, м³ /га;

W_к - то же в конце вегетационного периода, м³ /га;

W_г - количество воды, поступающее в расчетный слой почвы по капиллярам от грунтовых вод за вегетационный период, м³ /га.

Различают оросительную норму  нетто (Мн) и оросительную норму брутто (Мбр).

Оросительная норма нетто  не учитывает потери воды на фильтрацию через стенки и дно каналов, на испарение, утечку через соединения труб и т.д., поэтому из источника  орошения нужно брать воды больше на величину этих потерь.

Потери воды учитываются  коэффициентом полезного действия (η) оросительных систем, который равен  для закрытых 0,9-0,95 и открытых 0,6-0,8. Отсюда норма брутто определяется:

Мбр =Мн / η, м³/га

Поскольку потребность растений в воде на протяжении вегетационного периода неодинакова и частично удовлетворяется выпадающими осадками, оросительную норму следует подавать в засушливые периоды на поле не сразу, а частями.

Количество воды, которое  необходимо подать на 1 га за один полив, называется поливной нормой (m) и определяется по формуле: 

m = 100 h d_{v (}β_{max -} β_min), м³/га

где:

h - глубина активного слоя почвы, м;

d - объемная масса расчетного слоя почвы, т/м³;

β_{max -} влажность в % к массе сухой почвы, принимают равной НВ

β_min - влажность в % к массе сухой почвы, соответствующая нижнему пределу увлажнения, т.е. β_min = (0,6/0,8) β_max

Период, в течение которого проводят полив, называют - поливным, а  время от начала первого полива до конца последнего - оросительным периодом. Нормы этих периодов определяются условиями растений,  климатическими, почвенными и др. условиями. Сроки поливов связаны с влажностью почвы, фазами развития и потребностями сельскохозяйственных культур во влаге.

Балансовые расчеты записываем в таблицы и по полученным расчетным  данным строим графики, при помощи которых  определяем нормы и сроки поливов  орошаемых культур.

Литература

1. Агроклиматические условия Тюменской области / Учебное пособие. Тюмень: ТГСХА, 2008. 206 с.

2. Агроклиматический справочник  по Тюменской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1960

3. Почвы Тюменской области / Каретин Л.Н. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние,1990. – 286 с.

4. Колпаков В.В., Сухарев  И.П. Сельскохозяйственные мелиорации. М.: Колос, 1981.

5. Лысов К.И., Григорьев  К.Т. Насосы и насосные станции.  М., 1977

6. Лысогоров С.Д., Ушкаренко В.А. Орошаемое земледелие, М.: Колос, 1981