CC BY
45
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.628.364
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ МЕЖДУ УВЛАЖНИТЕЛЬНЫМИ ПОЛИВАМИ ПРИ МЕЛКОДИСПЕРСНОМ ДОЖДЕВАНИИ И ВОПРОС АВТОМАТИЗАЦИИ
А.В. Майер, кандидат сельскохозяйственных наук Волгоградский филиал ВНИИГиМ
Е.М. Жаринов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Е.В. Азаров, аспирант
Волгоградский государственный аграрный университет
На основании экспериментальных исследований установлено, что применение способа для определения интервалов увлажнения листовой поверхности растений при возделывании овощных и садовых культур, позволит более рационально использовать капельное орошение с мелкодисперсным дождеванием.
Ключевые слова: способ, оросительная система, капельное орошение, мелкодисперсное дождевание, испарение капель воды, интервалы увлажнения, автоматизация.
Одним из основных показателей режима мелкодисперсного дождевания является промежуток времени между следующими один за другим увлажнительными поливами - межполивной интервал. На практике при поливах мелкодисперсным дождеванием выдерживается интервал между увлажнительными поливами от 0,5 до 2,0 часов. Наиболее часто применяется межполивной интервал через один час [1, 4]. Но, так как испарение мелкодисперсных капель воды с площади листовой поверхности происходит раньше исследуемых ранее межполивных интервалов, необходимо установить новые, более оптимальные сроки начала увлажнительных поливов в течение суток при мелкодисперсном дождевании сельскохозяйственных культур.
Решение вопроса по определению межполивного интервала при мелкодисперсном дождевании и определило направление наших исследований.
Для решения поставленной задачи в 2012 году нами были проведены опыты по испарению воды с площади листовой поверхности с основных овощных и садовых культур. При постановке опыта учитывались: ход дневной температуры, скорость ветра, влажность воздуха и почвенные запасы влаги на момент эксперимента. Оросительные поливы осуществлялись стационарной комбинированной системой капельного орошения и мелкодисперсного дождевания, разработанной в Волгоградском филиале ВНИИГиМ [2]. Опыты проводились в КФХ «Альтаир» Мало-Дербетовского района, Республика Калмыкия.
Опытным путем нами было установлено время испарения воды с площади листовой поверхности овощных и плодовых культур при температуре окружающего воздуха 25.. .40 0С, скорости ветра 1.. .3, 2.. .4, 3.. .5 м/с, влажности воздуха 13.. .17 % и влажности почвы 70 % НВ (таблица 1).
Таблица 1 - Время испарения диспергированных капель воды с листовой поверхности растений (11 июня)
Повторность Томаты Огурец Баклажан Перец сладкий Картофель Свекла столовая Сахарная кукуруза Земляника Яблоня Груша Пластинка с фольгой
1 19 19 19 22 19 22 19 22 19 20 19,6
2 20 21 21 24 22 24 21 24 21 22 20
3 20 20 20 23 20 23 20 23 20 21 21
Сред нее 19,6 20 20 20,3 20,3 23 20 23 21 21 21,9
Температура воздуха 350С
Влажность воздуха 15%
Влажность почвы 70% НВ
Скорость ветра 1.3 м/с
Увлажнение проводили до начала стекания воды с листовой поверхности растений и с фольгированной пластинки. Продолжительность увлажнения составила
30.. .35 секунд в зависимости от исследуемой культуры.
Исследования показали, что при температуре воздуха 350С, скорости ветра
1..3 м/с и влажности воздуха 15%, продолжительность времени испарения воды с листовой поверхности 10 июня с 11 до 13 часов на исследуемых культурах составила: на томатах, картофеле и сахарной кукурузе - 19.21 минуты, на сладком перце и столовой свекле - 23.24 , на огурце и баклажанах - 20.22, на яблонях и грушах - 20.22 соответственно. Эти данные аппроксимированы зависимостью вида:
у = 0,0877х2 - 6,9582х + 155,
где х - температура воздуха, С, а у - время полного испарения капель с листовои поверхности. Зависимость характеризуется высокой степенью надежности, коэффициент детерминации составляет 0,95 (рис. 1).
Результаты исследований 12 июня с 11 до 13 часов при скорости ветра 3.5 м/с и влажности воздуха 13 % при такой же температуре воздуха, показали, что время испарения воды с поверхности листьев растений было в среднем на 2.. 3 минуты короче, чем при скорости ветра 1.3 м/с. Такая разница показателей времени испарения зафиксирована по шкале хода дневной температуры воздуха от 25 до 40 0С при 70 % влажности почвы.
Аналогичную зависимость времени испарения воды с листьев растений получили при скорости ветра 2.4 м/с и 3.5 м/с. Такие зависимости
характеризуются высокой степенью надежности и могут использоваться для определения временного интервала между следующими друг за другом увлажнительными поливами.
_ 40
5
| 35
| 30
X
“
о 25
о
0 20
£
| 15
1 10
= 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
Температура возхдуха, ОС
-----Время испарения мелкодисперсных капель воды с фольгированной
пластины
-----Время испарения мелкодисперсных капель воды с листовой поверхности
растений
Рисунок 1 - Время испарения мелкодисперсных капель воды с поверхности листа растений и фольгированной пластины в зависимости от температуры воздуха Анализируя полученные результаты по определению интервала времени испарения мелкодисперсных капель воды с листовой поверхности растений, мы пришли к выводу: ранее предлагаемая автоматизация стационарной системы комбинированного способа капельного орошения и мелкодисперсного дождевания [1], поливные интервалы которой минимально составляли не более 30 минут, не выполняет в полном объеме те функции, которые востребованы для своевременного включения системы МДД. Сложности возникают от того, что программа блока управления настроена только на один минимальный фиксированный режим включения системы.
Проведенные исследования показали, что система мелкодисперсного дождевания должна осуществлять увлажнительные поливы через более короткие, чем 30 минут, интервалы времени в зависимости от температуры, влажности окружающего воздуха и скорости ветра. Поэтому, мы предложили автоматизировать систему МДД исходя из влажности листовой поверхности растений, когда последующие включения системы происходят при полном испарении влаги с листовой поверхности растений (рис.2).
При включении системы орошения в данном режиме в блок управления поступает сигнал, по которому открывается электроклапан запорного устройства на участковом трубопроводе и поливная вода поступает к распылительным насадкам системы. Время распыления длится от 30 секунд до одной минуты, в зависимости от начала скатывания воды с листовой поверхности растений. После этого блок управления переходит в режим ожидания до полного испарения воды с листовой поверхности растений. При абсолютно сухой листовой поверхности растений контрольный датчик влажности дает команду в блок устройства и происходит следующее включение системы орошения. Далее процесс зацикливается. Датчики влажности воды были установлены в среде растений на поверхности фольгированного текстолита в форме листовой пластинки. Наши
исследования показали, что скорость испарения воды с такой пластинки минимально близка к скорости испарения воды с поверхности листьев возделываемой культуры.
Датчики влажности Контроллер
Блок
устройства
управления
Прибор ► < Блок питания
блокировки
Рисунок 2 - Структурная схема блока управления системы МДД
Поскольку поддержание влажности листа - целиком автоматический процесс, необходима блокировка системы от включения в момент, когда температура воздуха менее 25 0С. Задача решается посредством установки конечного выключателя с соответствующей индикацией: «система отключена», «система работает».
Электропитание устройства управления мелкодисперсным дождеванием осуществляется от сетевого адаптера 12В, 1-3А. Возможно подключение данного устройства к аккумулятору.
Сразу же, при подаче питания, устройство начинает работать по жёсткой логической программе. Отдельная система сохранения настроек при данном управлении поливом не требуется потому, что сбои в питании не в состоянии нарушить ход запланированной программы.
Предложенная схема управления МДД позволяет сократить межполивные интервалы до оптимальных параметров (~15 минут), что позволяет обеспечить своевременное включение системы и регулировать фитоклимат в посевах.
Исследования, направленные на модернизацию стационарных комбинированных систем орошения, позволяют сделать их наиболее экономичными и экологически безопасными при возделывании сельскохозяйственных культур, что очень важно для южных регионов России, наиболее часто подверженных засухам и суховеям.
Библиографический список
1. Бородычев, В.В. Тенденции совершенствования техники и технологии системы капельного орошения. Повышение эффективности ведения сельскохозяйственного производства юга России [Текст]/ В.В. Бородычев, А.В. Майер, А.А. Криволуцкий. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2008. - С. 77-87.
2. Бородычев, В.В. Техника и технология мелкодисперсного дождевания [Текст] /
В.В. Бородычев // Сборник научных трудов. - Волгоград, ВСХИ, 1983. - С. 71.
3. Майер, А.В. Регулирование микроклимата в системе капельного орошения [Текст]/ Майер А.В. , Захаров Ю.И., Долгополова Е.А. //Вопросы мелиорации. - 2010. - № 1-2. - С. 7784.
4. Способ регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении и система его осуществления [Текст] : патент №246477/ Овчинников А.С., Бочарников В.С., Бородычев В.В., Майер А.В. - 27 октября 2012 г.
E-mail: [email protected]
