CC BY
62
УДК 631.587
ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛИВА НА МАЛЫХ УКЛОНАХ В АРИДНЫХ УСЛОВИЯХ СИБИРИ
О.А. ИВАНОВ, кандидат технических наук, директор
Т.Е. ИВАНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
НИИ аграрных проблем Хакасии Россельхозака-демии
E-mail: [email protected]
Резюме. Поверхностный полив - один из наиболее перспективных способов орошения сельскохозяйственных культур, естественных сенокосов и пастбищ, поскольку осуществляется с минимальным привлечением дополнительных источников энергии. Экологическая устойчивость участков с малым уклоном (менее 0,007) обеспечивается путем поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам с поливным расходом борозды 2...3 л/с, норме - 600... 800 м3/га, производительности труда - до 0,7 га/чел. в час. Борозды формируются по наибольшему уклону поверхности, выполняются через 0,6 м, шириной по дну 0,13.0,15 м, по верху - 0,23.0,25 м, глубиной 0,10.0,12 м. Поливной расход борозды должен обеспечивать превышение горизонта поливной струи над гребнем на 0,02.0,03 м. Увеличение гидравлического уклона и сокращение продолжительности водоподачи в бороздах позволяет снизить грузные нормы полива в 2-3 раза. Определение оптимальных технологических параметров основных элементов техники полива на малых уклонах базируется на использовании формулы, которая отражает взаимосвязь длины поливного участка, его уклона, поливного расхода и продолжительности полива с учетом граничных условий по водной эрозии, поливной норме и возделываемых сельскохозяйственных культур. При проектировании орошаемого участка поливной расход борозды рекомендуется принимать 2.3 л/с, длину участка - 300. 500м, продолжительность пуска воды на поливной участок-2. 4 ч. Результаты теоретических и экспериментальных исследований приведены в виде номограммы, которую можно использовать при проектировании предлагаемой технологии, предварительно рассчитав величину удельного расхода и продолжительность полива с учетом предельно допустимых значений скорости и поливной нормы. Использование усовершенствованной методики расчета элементов технологии поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам дает возможность проектировать и эксплуатировать оросительные системы поверхностного полива сельскохозяйственных культур на малых уклонах.
Ключевые слова: поверхностный полив, методика расчета, элементы техники полива, номограмма, затопляемые борозды, поливной расход борозды, граничные условия, скорость продвижения воды, продолжительность полива, уклон.
Две трети площади сельскохозяйственных угодий республики Хакасия подвержены деградации и находятся в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения, в экстремальных почвенно-климатических условиях которой экономически обосновано только орошаемое земледелие [1].
Для получения стабильных урожаев и увеличения валового сбора зерна и кормов необходимо провести мероприятия по реконструкции, восстановлению и модернизации существующих оросительных систем, что позволит увеличить продуктивность сельскохозяйственных угодий в 2-3 раза [2]. Отраслевой региональной программой «Развитие мелиоративных систем общего и индивидуального пользования и отдельно расположенных гидротехнических сооружений в Республике Хакасия на 2012-2014 гг.» предусмотрено
увеличение площади орошаемых земель на 2543 га, в том числе в 2012 г. - 696 га, в 2013 г. - 839 га, в 2014 г. - 1008 га. При этом ожидается увеличение средней урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях до 6 тыс. корм. ед./га [3].
Один из наиболее перспективных способов орошения кормовых культур, естественных сенокосов и пастбищ - поверхностный полив [4]. Однако из-за недостаточной изученности элементов техники полива, отсутствия рекомендаций по их применению в аридных условиях Сибири этот малоэнергоемкий способ применяется не достаточно широко. В связи с изложенным цель наших исследований - совершенствование методики расчета основных элементов технологии поверхностного полива сельскохозяйственных культур на малых уклонах по затопляемым проточным бороздам.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на сильнодеградированных землях ФГУП «Черногорское» Россельхозакадемии Усть-Абаканского района республики Хакасия на Абаканской оросительной системе. Почва опытного участка каштановая средне- и легкосуглинистого гранулометрического состава с низким содержанием гумуса в пахотном горизонте (2,4...3,1 %). Воду на орошаемый участок подавали из открытого оросителя через водомерную насадку. При проведении поливов фиксировали расход и объем поступающей воды, а также осуществляли хронометраж пути продвижения потока по бороздам.
Результаты и обсуждение. Многолетний опыт полива напуском по полосам пшеницы, овса и многолетних трав на участках уклоном менее 0,007 показал, что поливная норма в этих условиях резко возрастает и достигает 2000 м3/га и более, что приводит к значительным потерям оросительной воды, заболачиванию и засолению земель [5]. Экологическую устойчивость орошаемого участка можно обеспечить путем поверхностного полива по мелким затопляемым проточным бороздам [6]. Он рекомендуется к применению на уклонах менее 0,007 для орошения сельскохозяйственных культур (зерновых, однолетних и многолетних трав), естественных сенокосов и пастбищ, при регулярном и лиманном орошении, основанном на местном стоке и на земледельческих полях орошения, при наличии на поливном участке травостоя, дернины или стерни; осуществляется с использованием комбинированного бороздоделательно-посевного агрегата КБПА-3,6 [7]. Реализация разработанной технологии позволяет достичь значительной экономии оросительной воды за счет снижения грузных поливных норм в 2-3 раза; обеспечивает орошение без проявления водной эрозии с поливным расходом борозды 2.3 л/с, поливной нормой - 600.800 м3/га с производительностью труда до 0,7 га/ч/чел. на одном поливном участке.
Расположение мелких засеваемых проточных затопляемых поливных борозд должно обеспечивать равномерное распределение воды по всей поверхности участка. Они нарезаются по наибольшему
Рисунок. Номограмма для расчета элементов техники поверхностного полива по мелким затопляемым проточным бороздам.
уклону поверхности земли. Для обеспечения превышения горизонта поливной струи над гребнем борозды в пределах 0,02.0,03 м ширина по дну при уклонах менее 0,007 составляет 0,13.0,15 м, по верху - 0,23.0,25 м, глубина - 0,10.0,12 м, ширина междурядий - 0,60 м. Борозды такой конструкции обеспечивают равномерное увлажнение корневой системы сельскохозяйственных культур и формирование благоприятных условий для роста растений, особенно в начальной стадии их развития. В такой системе орошения заложены предпосылки для полной автоматизации полива с применением каскадного и дистанционного управления водоподачей и контроля за расходом воды.
Ширина поливного участка принимается равной до 250 м с учетом проектируемых агротехнических работ. Предпочтение следует отдавать большей величине этого показателя, которая принимается при спокойном микрорельефе, отсутствии поперечных уклонов, мелких западин и бугров, а также при капитальной планировке участка.
Водоудерживающие валики, разделяющие поливные участки, располагаются параллельно вдоль уклона, имеют проходимый для сельскохозяйственных машин и орудий треугольный поперечный профиль высотой 0,3 м с заложением откосов не менее 1:4.
Порядок решения задачи определения оптимальных технологических параметров основных элементов техники полива базируются на использовании следующей формулы:
/. = К О213- Г-уЦ, м.
отражает взаимосвязь длины участка и уклона его поверхности /, расхода Q и продолжительности полива £ с учетом граничных условий по водной эрозии и поливной норме, при этом орошение осуществляется без сброса воды в нижней части участка. Технологические параметры полива определяются в зависимости от рельефных, почвенно-мелиоративных условий,
состава планируемых к возделыванию сельскохозяйственных культур и условий эксплуатации системы. Поправочный коэффициент К, отражающий шероховатость поливной полосы, изменяется в пределах от 300 до 700.
Предельно-допустимый поливной расход борозды Qдоп определяется с учетом скорости водного потока Vдоп и поливной нормы т . Его
доп
рекомендуется принимать в пределах Q = 0,002.0,003 м3/с. Граничное условие по поливной норме - расчетное значение, определяемое режимом орошения возделываемой культуры. Исходя из водно-физических свойств основных типов почв в районах орошаемого земледелия Хакасии, величина поливной нормы на легкосуглинистых почвах для всех сельскохозяйственных культур в среднем составляет 700.800 м3/ га; на почвах среднесуглинистого и более тяжелого механического состава полного профиля для полевых культур - 800.1000 м3/га. При проектировании участков с поливом по бороздам рекомендуется принимать поливные нормы в пределах т = 600.800 м3/га, а при необходимости создания промывного режима орошения - до 1000 м3/га.
Граничное условие по водной эрозии - выполнение соотношения: Vб< Vдоп, где Vб- скорость продвижения потока воды по борозде, V = / £“, где £ - время продвижения потока воды с учетом затухания скорости продвижения а); максимально допустимой величиной неразмывающей скорости, исключающей нарушение структуры и смыв почвы рекомендуется принимать V = 0,1 м/с.
доп
Для принятого поливного расхода борозды определяются длина поливного участка = 300.500 м) и продолжительность пуска воды (£ = 2.4 ч) с учетом расчетной поливной нормы.
В результате теоретических и экспериментальных исследований мы построили номограмму (см. рисунок), которую можно использовать при проектировании предложений технологии, предварительно назначив предельно-допустимую величину поливного расхода борозды и продолжительность полива.
Выводы. Усовершенствована методика проектировании и эксплуатации систем по-верхностного полива на малых уклонах по мелким затопляемым проточным бороздам. Внесенные изменения и дополнения позволяют рассчитывать основные элементы поверхностного полива зерновых культур, однолетних и многолетних трав без сброса воды за пределы орошаемого участка, выбирать необходимую длину поливного участка в зависимости от его уклона, поливного расхода борозды и продолжительности полива.
Литература.
1. Савостьянов, В.К. Использование земель сельскохозяйственного назначения в засушливых условиях юга Средней Сибири для ведения земледелия: рекомендации// Россельхозакадемия, Сиб. рег. отд., ГНУ НИИ аграрных проблем Хакасии. - Абакан: Изд-воХакас. гос. ун-та им. Н.Ф.Катанова, 2009. - 12 с.
2. Отчет о выполнении услуг по обоснованию необходимости инвестиций в реконструкцию Усть-Абаканской оросительной системы Республики Хакасия (договор с ОАО «СибНИиПИ землеустройства и мелиорации» от 27 июля 2006 г. № 6/2006): отчет/ Всерос. науч.-исслед. ин-тгидротехники и мелиорации; рук. Кирейчева Л.В.; исполн.: Юрченко И.Ф., Белова И.В. - М., 2006. - 37 с.
3. Развитие мелиоративных систем общего и индивидуального пользования и отдельно расположенных гидротехнических сооружений в Республике Хакасия на 2012-2014 годы // Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Хакасия. - Абакан, 2012.
5. Конструкции и технологии эксплуатации оросительных систем поверхностного полива сельскохозяйственных культур на малых уклонах и склоновых землях/ О.А.Иванов, В.Ф.Тютюкин, В.К.Савостьянов, Т.Е.Иванова, Б.И.Агибалов // Российская академия сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии. - Абакан: ООО «Кооп. «Журналист», 2010. - 20 с.
5. Тютюкин В.Ф. Совершенствование оросительных систем поверхностного полива / В.Ф.Тютюкин, В.К.Савостьянов, О.А.Иванов, А.С.Сергеев, Б.И.Агибалов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2004. - № 3. - С.45-48.
6. Система орошения с поливом по бороздам. ПатентШ 2202679 С2, Бюл. № 11 от20.04.2003. Тютюкин В.Ф.
7. Комбинированный бороздоделательно-посевной агрегат. Патент Ш 2303341 С2, Бюл. № 21 от 27.07.2007. Агибалов Б.И., Иванов О.А.
QUESTIONS OF DESIGN TECHNOLOGY FOR SMALL SURFACE IRRIGATION IN ARID CONDITIONS
EVADE SIBERIA
O.A. Ivanov, T.E. Ivanova
Summary. Surface irrigation is one of the most promising ways to irrigate crops, natural grasslands and pastures, as performed with minimal involvement of other energy sources. Environmental sustainability areas with low slope (less than 0,007) is provided by surface irrigation flow flooded furrows with furrow irrigation flow rate 2-3 l/s, the rate - 600-800 m3/ha, labor productivity - up to 0,7 ha/person, per hour. The furrows are formed at the higher slope of the land, made through 0,6 m, bottom width of 0,13-0,15 meters in width on top of 0,23-0,25 m, depth 0,10-0,12 m Irrigation furrow flow should provide excess irrigation horizon jet above the crest on the 0,02-0,03 m increase in hydraulic gradient and the reduction of irrigation furrows in reducing overweight-irrigation at 2-3. Determination of the optimal technological parameters of the main elements of the irrigation technique on the small slopes is based on the use of a formula that reflects the relationship of length of irrigated plot, its slope, flow irrigation and watering time with the boundary conditions for water erosion and irrigation rates, taking into account the cultivated crops. In the design of irrigated land fur-row irrigation flow is recommended to take 2-3 l/s, the length of the plot - 300-500 m, the duration of the start-up of water in the irrigation area - 2-4 hours. The results of theoretical and experimental research are presented in the form of a nomogram, which may be used in the design of the technology, but the pre-calculated the value of the specific flow rate and duration of irrigation taking into account the limiting values of speed and irrigation norm. In NIIAP Khakassia improved method of calculating the elements of the technology of surface irrigation flow flooded furrows. This enables the design and operation of irrigation systems, surface irrigation of crops on small slopes.
Key words: surface watering, calculation methods, elements irrigation equipment nomogram flooded furrow irrigation furrow flow, boundary conditions, the rate of progress of water, duration of irrigation, bias.
УДК 635.933.3+635.935.792
СОЗДАНИЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ БИОГРУППЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ФИТОЦЕНОЗА В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ХАКАСИИ
М.А. МАРТЫНОВА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИАП Хакасии Россельхозакадемии E-mail [email protected]
Резюме. В статье представлены результаты многолетнего выращивания в степной зоне двухкомпонентной биогруппы, состоящей из Pteridium aquilinum, Iris lactea. Исследования проводили с целью создания устойчивой искусственной биогруппы для поддержания лесного растения — папоротника в условиях сухой степи. Определяли линейные размеры растений, плотность, проективное покрытие, для изучения сезонных ритмов роста и развития проводили фенологические наблюдения. Культивирование растений осуществляли без регулярного полива на каштановых суглинистых карбонатных почвах. Отрастание Iris lactea происходило при сумме среднесуточных температур около 103 0С. Папоротник проявлял большую степень термофильности, начало его вегетации наступало при сумме среднесуточных температур более 220 0С. Отрастание побегов папоротника происходило не-
равномерно и продолжалось в течение 10.15 дн. В зависимости от условий и сроков возделывания плотность побегов папоротника составляла от 15до 77шт./м2, проективное покрытие - от 50 до 90 %, высота - 82.110 см, длина листовой пластинки — 64.81 см, ширина — 44...49 см. При поливе папоротник угнетает Iris lactea и занимает 1-й ярус, образуя сплошной надпочвенный покров. Без полива в биогруппе сохраняется уравновешенная соподчиненность растений. Папоротник Pteridium aquilinum можно возделывать без полога леса в сухой степи, используя защитные травянистые кулисы из Iris lactea. Искусственный фитоценоз — устойчив. Разработанный способ можно использовать в сельском хозяйстве для культивирования лекарственных растений. Ключевые слова: двухкомпонентная биогруппа, Pteridium aquilinum, Iris lactea, морфометрические исследования, сезонное развитие, устойчивость, проективное покрытие, плотность побегов.
На сегодняшний день актуальна разработка концепции экологической оптимизации и устойчивого
