CC BY
90
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (26} 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 635.64.631.67
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
А.В. Майер, кандидат технических наук
В.С. Бочарников, кандидат технических наук
О.В. Бочарникова, кандидат сельскохозяйственных наук
Волгоградский государственный аграрный университет
В комплексе различных мелиоративных мероприятий важную роль в решении этих задач занимает разработка технических средств и технологий орошения, для возделывания сельскохозяйственных культур и получения стабильных высоких урожаев.
Ключевые слова: орошение, технологии, сельскохозяйственные культуры.
На современном этапе развития орошаемого земледелия как никогда актуален комплексный подход к оценке эффективности оросительных систем. В комплексе различных мелиоративных мероприятий важную роль в решении этих задач занимает разработка и создание принципиально новых технических средств и технологий орошения. В настоящее время в Южных регионах России все большее распространение получают локальные способы орошения, такие как капельное, аэрозольное и внутри-почвенное орошение [1, 2, 8, 9, 11].
В Волгоградской области наибольшее применение среди малообъемных способов орошения, для возделывания сельскохозяйственных культур получил капельный полив [7, 12, 15].
Применение системы капельного орошения является не только перспективным способом орошения, но и имеет ряд преимуществ для осуществления на базовом варианте систем капельного орошения совершенствования способов и техники полива в зависимости от физиологических особенностей сельскохозяйственных культур. Как показали многолетние наблюдения, метеорологические условия в засушливые и, особенно, в острозасушливые годы играют немаловажную роль в реализации потенциала продуктивности возделывания сельскохозяйственными культурами. Поэтому весьма актуально решение задачи оптимизации и совмещения разных способов орошения, многоцелевое использование поливной техники, для внесения с оросительной водой, корневых и внекорневых подкормок, а также борьбы с грибковыми заболеваниями и паразитами [3, 4, 5, 6,
10, 13, 14].
Необходимость широкого внедрения в практику сельскохозяйственного производства капельного орошения с другими способами полива определило направление наших исследований. Нами разработана и изготовлена опытная установка для осуществления капельного орошения и мелкодисперсного дождевания (МДД). Экспериментальная часть исследований проводилась в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области. Система комбинированного орошения смонтирована на участке площадью 0,25 га, в комплект которой входят: электрическая станция; водяной насос; узел водоочистки; магистрального и распределительного трубопроводов; поливные трубопроводы с встроенными компенсированными капельницами; стойки с распылительными форсунками для работы системы в режиме мелкодисперсного дождевания; запорная арматура; узел учета и регулирования водоподачи [2, 3].
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (26} 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Водозабор осуществляется из скважины, которая эксплуатируется для проведения оросительных поливов сельскохозяйственных культур при фермерском хозяйстве. Для решения вышеуказанных проблем нашими исследованиями была определена задача и выбор направления при разработке комбинированных систем капельного орошения с мелкодисперсным дождеванием, с максимально допустимыми функциональными возможностями при возделывании сельскохозяйственных культур.
капельное орошение с мелкодисперсным дождеванием)
Система комбинированного (капельного и аэрозольного орошения) при транспортировании и распределении воды, а также раствора для внесения с поливной водой корневых ростовых веществ и ядохимикатов для защиты от вредителей и болезней сельскохозяйственных культур включает следующие элементы комплектующего оборудования: водозабор 1, насосная станция 2, фильтр очистки поливной воды 3, гидро-подкормщик с насосом - дозатором 4, регулятор давления 5, магистральный трубопровод 6, шаровый кран 7, распределительный участковый трубопровод 8, старт коннектор
9, поливной трубопровод 10, капельница 11, устройство для осуществления аэрозольного орошения с распылительной насадкой и регулирующим клапаном 12, манометр контроля давления воды 13.
Установка аэрозольного орошения монтируется посредством адаптеров на каждом капельном поливном трубопроводе в шахматном порядке по орошаемому полю.
Система комбинированного орошения работает следующим образом. Воду для орошения насосной станцией из открытого водоисточника под давлением последовательно подают в фильтр. Очищенная вода поступает через регулятор давления в магистральный трубопровод, затем в распределительный участковый трубопровод, а через старт коннекторы в нем в поливные трубопроводы. При установлении рабочего давления до 0,1 МПа в работу вступают капельницы. При увеличении давления воды в поливных трубопроводах до 0,2 МПа в работу вступают аэрозольные установки с распылительными насадками. Поток воды в виде тонкой конической поверхности выбрасывается с большой скоростью и, встретившись с воздухом, разбрызгивается в виде мелкодисперсных водных шариков. Микрокапельки воды оседают на листья и стебли растений. Размер капель не должен превышать 600 мк. При этом снижается температура приземного воздуха и повышается его влажность, изменяется микроклимат окружающей среды и создаются комфортные условия для произрастания растений.
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (26) 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Тот или иной тип водовыпуска потребители приобретают с учетом рельефа местности и особенностей возделываемой культуры при использовании комбинированного орошения.
Полевой опыт заложен по плану полного факторного эксперимента. К изучению поставлены вопросы влияния водопотребления на рост, развитие и продуктивность сахарной кукурузы, в режимах капельного орошения (КО) и мелкодисперсного дождевания (МДД), а также в режиме комбинированного орошения (КО + МДД).
Схемой опыта изучались следующие варианты:
- Вариант I - контроль (без орошения);
- Вариант II - контроль (капельное орошение);
- Вариант III - КО + МДД через 1 час в фазу цветения;
- Вариант IV - КО + МДД через 1 час весь период вегетации;
- Вариант V - МДД без капельного орошения;
- Вариант VI - КО + МДД через 1 час в день полива.
Исследования на возделываемых культурах проводили, когда температура воздуха превышала 25 0С. Предполивной порог влажности почвы на всех вариантах опыта поддерживали в пределах 80 % НВ.
В зависимости от обеспеченности атмосферными осадками 2006 год был сухой. 2007 год - острозасушливый. Сумма температур за вегетационный период 2007 г. достигала в регионе до 337 0С с незначительными выпадениями осадков (812 м3/га).
Для всесторонней оценки результатов исследований на всех вариантах опытов проводились фенологические наблюдения, определяли влажность почвы, суммарное и среднесуточное водопотребление, основные показатели фотосинтетической деятельности растений, состояние обводненности тканей растений, дефицита влаги и концентрацию клеточного сока (ККС) в листьях. Метеорологические наблюдения проводили ежедневно в среде растений на высоте 0,5...2,0 м от уровня почвы. Температуру листьев измеряли микроэлектротермометром АФИ.
Поливные нормы назначались по влажности почвы и фазам развития изучаемых культур в слое 0,3...0,6 м. На фоне капельного орошения (II вариант) оросительная норма на посевах сахарной кукурузы составила 2790 м3/га, при средней поливной норме 132 м3/га. Высокие дневные температуры воздуха и отсутствие осадков в период вегетации культуры предопределили интенсивный расход влаги почвой и растениями, влажность почвы на первом варианте опустилась до 22 % НВ. На вариантах III, ГУ^УГ, где на фоне капельного орошения проводилось мелкодисперсное дождевание, в 2006 году было дано по 21 поливу, оросительная норма составила 2720...2440 м3/га (табл. 1).
140
Л'2 п/п Предполивной порог влажности 80 % НВ
Вариант I Вариант И Вариант III Вариант ГУ Вариант V Вариант VI
Поливная норма м3/га Дата полива Поливная норма м3/га Дата полива Поливная норма м3/га Дата полива Поливная норма м3/га Дата полива Поливная норма м3/га Дата полива Поливная норма м3/га Дата полива
1 - - 80 23.05 80 23.05 80 23.05 - - 80 23.05
2 - - 80 01.06 80 01.06 80 01.06 - - 80 01.06
3 - - 80 05.06 во 05.06 80 05.06 - - 80 05.06
4 - - 130 08.06 130 08.06 130 08.06 - - 130 08.06
5 - - 130 11.06 130 11.06 130 11.06 - - 130 11.06
6 - - 130 14.06 130 14.06 130 14.06 - - 130 14.06
*7 - - 130 17.06 130 17.06 130 17.06 - - 130 17.06
8 - - 130 20.06 130 20.06 105 20.06 - - 125 20.06
9 - - 130 23.06 130 23.06 105 23.06 - - 125 23.06
10 - - 130 26.06 105 26.06 105 26.06 - - 125 26.06
11 - - 130 29.06 105 29.06 105 29.06 - - 125 29.06
12 - - 130 01.07 105 01.07 105 01.07 - - 125 01.07
13 - - 130 04.07 105 04.07 105 04.07 - - 125 04.07
14 - - 130 08.07 105 08.07 105 08.07 - - 125 08.07
15 - - 130 11.07 105 11.07 105 11.07 - - 125 11.07
16 - - 130 15.07 105 15.07 105 15.07 - - 125 15.07
17 - - 130 20.07 105 20.07 105 20.07 - - 125 20.07
1Б - - 130 23.07 105 23.07 105 23.07 - - 125 23.07
19 - - 200 27.07 175 27.07 175 27.07 - - 195 27.07
20 - - 200 30.07 175 30.07 175 30.07 - - 195 30.07
21 - - 200 02.08 175 02.08 175 02.08 - - 195 02.08
ИТОГО
Оросительная норма м3/га Число поливов Оросительная норма м3/га Число поливов Оросительная норма м3/га Число поливов Оросительная норма м3/га Число поливов Оросительная норма м3/га Число поли- вов Оросительная норма м3/га Число поли- вов
- - 2790 21 2490 21 2440 21 - - 2720 21
Общее время поливов Обшее время поливов Общее время поливов Общее время поливов Общее время поливов Обшее время поливов
1 58,95 час 52,65 час 51,59 час - 57,51 час
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (26) 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Аналогичное число поливов было проведено в 2007 году при средней поливной норме 145 м3/га. Регулирование фитоклимата посева проводили на системе капельного орошения с МДД, интервалом увлажнения 1 час. Время увлажнения 0,5 минут, при давлении в поливном трубопроводе 0,2 МПа. Радиус увлажнения составил 4,2 м. МДД проводили при температуре воздуха выше 25 0С с расходом разового увлажнения
1,28 м3/га. Расход поливной воды за период вегетации в зависимости от исследуемого варианта составил 601,6...172,8 м3/га (табл. 2). Количество увлажнений МДД соответственно 9.. .12 в сутки.
Таблица 2 - Мелкодисперсное дождевание сахарной кукурузы гибрид Спирит F1
Г оды исследований Вариант Сроки проведения МДД при t > 250С Проведение МДД за вегетационный период, кол-во дней Расход воды за одно увлажнение м3/га Количество увлажнений МДД за вегетационный период Расход воды при МДД за вегетационный период м3/га
о о I - - - - -
II - - - - -
III 26.06 02.08 30 1,28 270 345,6
IV 20.06 02.08 37 1,28 333 426,2
V 05.06 02.08 47 1,28 423 601,6
VI 20.06 02.08 15 1,28 135 172,8
2007 I - - - - -
II - - - - -
III 18.06 24.07 47 1,28 423 541,4
IV 07.06 24.07 53 1,28 477 610,5
V 22.05 24.07 59 1,28 531 679,6
VI 07.06 24.07 16 1,28 144 184,3
Совмещение капельного орошения и мелкодисперсного дождевания сахарной кукурузы способствовало повышению показателей фотосинтеза, активизировало все процессы роста и развития растений за счет регулирования микроклимата в приземном слое, что положительно сказывалось на продуктивности возделываемой культуры. Наибольшие значения фотосинтетического потенциала сахарной кукурузы были отмечены в IV варианте (2213 тыс. м2 дн./га). Продуктивность фотосинтеза составила 8,0 г/м2сут (табл. 3).
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (26) 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Сочетание капельного орошения с мелкодисперсным дождеванием привело к увеличению урожайности сахарной кукурузы в среднем до 1,8 т/га по сравнению с капельным орошением без МДД (НСР05 = 4,38 %).
_________Таблица 3 - Показатели продуктивности сахарной кукурузы 2007 г.__________
Тэ 2 Варианты опыта Уровень предполивной влажности почвы Уровень минерального питания Фотосинтетический Потенциал, тыс. м2дн/га Продуктивность Фотосинтеза, г/м2сут Сухая биомасса , т/га в сутки Прирост сухой биомассы, т/га ср.сут. ,в овк кта ч о п £ £ н й а аж о р рУ Урожайность зерна в молочной спелости, т/га Коэффициент Водопотребления, м3/т
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 Без орошения (контроль) — — — — — — — — —
2 КО (контроль) О4 О 00 о т о о рц о 00 £ 1883 7,5 14,17 182 34,70 20,79 110,0
3 КО + МДД через 1 час в фазу цветения 1997 7,6 15,22 193 35,28 21,03 100,7
4 КО + МДД через 1 час 2213 8,0 17,70 224 36,61 21,70 95,5
5 МДД через 1 час 1227 6,6 8,13 110 12,7 7,8 165,8
6 КО + МДД через 1 час в день полива 2023 7,7 15,59 197 36,12 21,45 104,6
Проведенные исследования показывают, что предлагаемое техническое устройство в системе капельного орошения при незначительных дополнительных затратах позволяет проводить ряд необходимых технологических операций. Это способствует решению задач, направленных на снижение уязвимости сельскохозяйственного производства от капризов природы, получение стабильных и устойчивых урожаев, совершенствованию существующих капельных оросительных систем, техники полива, а также на освоение новых способов орошения для более рационального использования водных ресурсов. Как показали расчеты, инвестиции в установку МДД, смонтированную на системе капельного орошения является выгодным по всем показателям, характеризующим эффективность инвестиционных проектов. Наибольший индекс доходности инвестиций 2,41 при планировании урожайности - 35 т/га початков сахарной кукурузы товарного качества, обеспечивается при работе системы в комбинированном, т.е. одновременном режиме капельного орошения и мелкодисперсного дождевания.
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2(26), 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Библиографический список
1. Инновационные технологии орошения овощных культур [Текст] / А.С. Овчинников,
B.С. Бочарников, О.В. Бочарникова, М.П. Мещеряков // Известия Нижневолжского агроуни-верситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2011. - № 4 (24). -
C. 13-17.
2. Овчинников, А.С. Применение ресурсосберегающих способов полива при возделывании сельскохозяйственных культур [Текст]/ А.С. Овчинников, М.П. Мещеряков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. - № 1 (5). - С.46-49.
3. Овчинников, А.С Повышение эффективности орошаемого земледелия в засушливых условиях юго-востока России [Текст] / А.С. Овчинников, А.М. Гаврилов// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2010. - № 2 (18). -С. 5-10.
4. Овчинников, А.С. Оценка рентабельности производства овощей в Нижнем Поволжье [Текст] / А.С. Овчинников, О.В. Бочарникова, В.С. Бочарников // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. -№ 1 (5). - С. 49-53.
5. Овчинников, А.С. Особенности распространения влаги в контуре увлажнения при капельном орошении [Текст]/ А.С. Овчинников, И.И. Азарьева // Плодородие. - 2010. - № 1. -
С. 29-30.
6. Овчинников, А.С. Водный режим почвы и геометрические параметры контура увлажнения при возделывании посевных томатов [Текст]/ А.С. Овчинников, И.И. Азарье-ва //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 1 (17). - С. 24-27.
7. Овчинников, А.С. Особенности технологии выращивания сладкого перца при капельном орошении в условиях Нижнего Поволжья [Текст]/ А.С. Овчинников, Т.В. Пантюшина, А.М. Салдаев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 2 (18). - С. 21-27.
8. Овчинников, А.С Повышение эффективности орошаемого земледелия в засушливых условия Юго-Востока России [Текст] /А.С. Овчинников, А.М. Гаврилов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -
2010. - № 2 (18). - С. 5-10.
9. Овчинников, А.С. Инновационные технологии возделывания сахарной кукурузы на Юге России [Текст]/ А.С. Овчинников, В.И. Пындак, О.В. Амчеславский // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -
2011. - № 1 (21). - С. 3-9.
10. Овчинников, А.С. Режим орошения и водопотребление земляники [Текст]/ А.С. Овчинников, А.В. Шуравилин, В.В. Бородычев // Известия Нижневолжского агроуниверситетско-го комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 4 (24). - С. 7-13.
11. Овчинников, А.С. Состояние и перспективы развития мелиорации в Волгоградской области [Текст] /А.С. Овчинников, М.М. Бубенчиков, А.А. Пахомов // Природообустройство. -2011. - № 4. - С. 12-15.
12. Особенности технологии возделывания сладкого перца при капельном орошении в условиях Нижнего Поволжья [Текст] / А.С. Овчинников, О.В. Бочарникова, В.С. Бочарников, Т.В. Пантюшина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 3 (19). -С. 18-22.
13. Продуктивность и водопотребление сладкого перца при капельном и внутрипочвен-ном орошении [Текст]/ А.С. Овчинников, М.П. Мещеряков, В.С. Бочарников, О.В. Бочарникова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 4 (24). -С. 17-21.
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2(26), 2012
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
14. Регулирование микроклимата в системе капельного орошения [Текст] / А.В. Майер, Ю.И. Захаров, А.М. Салдаев, А.И. Болкунов., Е.А. Долгополова, А.А. Криволуцкий // Вопросы мелиорации. - 2010. - № 1-2. - С. 77-84.
15. Ресурсосберегающая технология капельного орошения огурца [Текст] / А.С. Овчинников, М.А. Акулинина, В.В. Бородычев, Е.В. Шенцева // Картофель и овощи. - 2009. - № 3. -
С. 23-25.
E-mail: vgsha@ vgsha.ru
