Режим орошения сельскохозяйственных культур в севообороте

     Дождевальные устройства изготавливают также в комплекте с насосной станцией, разборными трубопроводами и арматурой на них и называют их ирригационными комплексами. /4/

 

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ

 

     2.1 Местоположение проектируемого  участка

 

     Территория Уфимского района относится к лесостепной части Башкирского Предуралья. Рельеф местности увалисто-холмистый, приподнятый, сильно расчлененный овражно–балочной сетью. С продвижением на запад и юг рельеф переходит в крупнохолмистый и мелкохолмистый.

     Большие  реки (Белая, Уфа) имеют широкие  долины.

     На территории  района имеют распространение  карстовые формы рельефа. Они  представлены в виде воронок,  западин, ям различного размера.

     Почвенный покров разнообразен. Наиболее развиты типичные черноземы; чаще они встречаются в долинах рек. Серые лесные почвы распространенны на повышенных формах рельефа, сменяясь на склонах почвами черноземного типа.

    Кроме этих  типов почв встречаются темно-коричневые, коричневые и коричнево-серые.

     Крупными  водными объектами на описываемой  территории являются реки: Белая,  Уфа. Режим рек характеризуется  высоким половодьем и низкой  осенне-летней меженью.

     Заболоченность  территории небольшая.

     Леса располагаются по склонам, вершинам водоразделов, балкам и карстовым воронкам. Они состоят из березы, липы, с примесью дуба, клена, ильма, вяза, осины, изредка встречаются сосновые леса. Безлесное пространство в большинстве своем распахано. Основными возделываемыми культурами являются: пшеница яровая и озимая, озимая рожь, овес, ячмень, просо, гречиха, кукуруза на силос. Из овощей выращиваются капуста, огурцы, томаты, лук, морковь, столовая и сахарная свекла, картофель. Из плодовых и ягодников: яблоня, вишня, крыжовник, смородина, малина, садовая земляника и др.

         

2.2 Природно-климатическая  характеристика участка

 

     Основными климатическими факторами, определяющими условия роста и развития сельскохозяйственных культур, является тепло и влага.

     Теплообеспеченность территории принято оценивать суммой средних суточных положительных температур за период вегетации растений, т.е. за период с температурой выше 10˚. Эта сумма на территории Уфимского района изменяется от 1750 до 2300˚.

     К наиболее прохладной части территории относится северо-восточная. По мере приближения к юго-западу сумма тепла возрастает. Самыми теплыми являются участки широких долин рек белой и Уфы.

     Состояние  увлажнения территории оценивается  условным показателем – гидротермическим коэффициентом. (ГТК)

     ГТК на  описываемой территории изменяется  от 1,1 до 1,3. Район прохладный, достаточно  влажный.

     Сумма положительных  средних суточных температур  составляет 2200-2300˚. Безморозный период продолжительный (137-142дня). Осадков выпадает за год 550-600 мм.

     Климат территории характеризуется довольно сухим и жарким летом, холодной и малоснежной зимой. Средняя температура самого теплого летнего месяца июля составляет 17-19,5˚. Температура самого холодного месяца – января  -14,5…-16,5˚. В очень холодные зимы минимальные температуры достигали -50,  -51˚, а в отдельные очень жаркие дни июля дневные температуры были 38-39˚.

    Абсолютная  годовая амплитуда составляет 88-89˚.

     Продолжительность  теплого периода в среднем  равна 193 – 204 дням.

    За теплый  период осадков в виде дождей  выпадает около 2\3.

    В декаде  ноября на территории устанавливается  снежный покров.  К коцу зимы (во второй декаде марта) снежный  покров достигает небольшой высоты (35-58 см)./1/

 

2.3 Почвенная характеристика участка

 

     Почвенный покров зоны представлен черноземами типичными и выщелочными. Мощность гумусового горизонта 45-50 см, запасы влаги в метровом слое–400-500 мм. Содержание гумуса в поверхностном слое 8-9%, азота-0.5%, фосфора–0.2%, калия 1.7%. Реакция среды слабокислая, преимущественно нейтральная. Механический состав –среднесуглинистый. К лимитирующим плодородие факторам относятся: низкое содержание подвижного фосфора и частый дефицит почвенной влаги. Поэтому система обработки почв должна обеспечивать максимальное накопление и сохранение атмосферной влаги, защиту почв от совместного проявления водной и ветровой эрозии. /6/

   

3. РАСЧЕТ РЕЖИМА  ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТЕ

 

     Совокупность сроков, норм и количества поливов, обеспечивающих    необходимый для сельскохозяйственных культур водный режим в почве, составляет режим орошения. Устанавливают его расчетным путем в соответствии с биологическими особенностями растений, климатическими, почвенными и гидрогеологическими условиями орошаемого участка, способом и техникой полива, технологией возделывания культур и т. д.

     При разработке режима орошения требуется:

1) рассчитать оросительные нормы;

2) определить поливные нормы и их количество;

3) установить сроки и продолжительность поливов;

4) построить неукомплектованный и укомплектованный графики поливов;

 

 

3.1  Расчет оросительной нормы

 

    Оросительная норма (М_ор) или дефицит водного баланса – это

количество  воды в м³ на 1 га, которое необходимо дать растениям при поливах за весь вегетационный период, т. е. разница между суммарным водопотреблением и естественными запасами влаги в почве.

     Водопотребление сельскохозяйственных культур меняется в течение вегетационного периода. Расход почвенной влаги через транспирацию и испарение с поверхности почвы за вегетационный период составляет суммарное водопотребление (Е).

     Оросительную норму можно определить из уравнения водного баланса:

М_ор=Е-Р_ос-W_г-(W_п-W_у)+П, (1)

где Е -  суммарное  водопотребление, м³/га; Р_ос – сумма полезных осадков за вегетацию, м³/га; W_г - количество воды, используемое растениями за счет грунтовых вод, м³/га; W_п и W_у – запасы почвенной влаги в корнеобитаемом слое, соответственно во время посева и уборки урожая, м³/га; П – потери воды при поливах и на промывной режим, м³/га. м³/га;

     Суммарное водопотребление (м³/га) за период вегетации можно определить по следующей формуле:

Е = kу, (2)

где k- коэффициент водопотребления, м³/га; у – планируемый урожай, ц/га.

     Суммарное водопотребление за вегетацию можно также определить по биоклиматическому методу, разработанному А.М. и С.М. Алпатьевыми.

     Для орошаемых районов рекомендуют постоянные декадные значения k, пользуясь которыми можно определить Е при условии оптимального увлажнения расчетного слоя почвы:

Е=К∑d, (3)

     где Е - суммарное водопотребление, мм; К - коэффициент биологической кривой, мм/Мб; ∑d – сумма дефицитов влажности воздуха, Мб.

     Биоклиматический коэффициент представляет собой слой воды в мм, расходуемой на испарение почвой и транспирацию растениями при дефиците влажности воздуха в 1 миллибар. Его величина зависит от биологических особенностей культуры, фаз ее развития и климатических условий отдельных природных зон.

     Расчет оросительной нормы производится следующим образом:

     1) Составляется ведомость расчета дефицита водного баланса с/х культур. Подекадно от посева (после перехода среднесуточной температуры через 5⁰С) до конца периода водопотребления в зависимости от поливной культуры (таблица 1) устанавливаются по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции (Уфа-Дема):

     d- средний суточный дефицит влажности воздуха, Мб; p- сумма осадков, мм; t- средняя многолетняя декадная температура воздуха, ⁰С.

     2) Устанавливается сумма среднесуточных дефицитов влажности по декадам, мб:

∑d = nd, (4)

     3) Подекадно рассчитывается количество используемых осадков при 75% обеспеченности, мм:

P_o= μP, (5)

где µ  -  коэффициент  использования  осадков.  Принимается  равным  для степной зоны 0,6; для лесостепной – 0,7.

 

 

Таблица 1. Расчетный период для учета осадков.

Культура	Период	Фаза развития культуры, при которой  прекращается полив	Глубина активного слоя почвы, м
Многолетние травы	21.04-10.10	Время прекращения вегетации	0.6
Сахарная свекла	1.05-30.08	Окончание новообразования листьев	0.5
Озимая пшеница	1.08-10.10	Молочная	0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

     4) Определяется сумма среднесуточных температур по декадам:

∑t◦ = nt◦, (6)

 

5) Устанавливается подекадная сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12-часовой продолжительности дня; для чего ∑t◦ умножается на поправочные коэффициенты.

     6) Определяется сумма температур воздуха с поправкой на длину дня за период водопотребления для каждой культуры нарастающим итогом.

     7) Биоклиматический коэффициент (k, мм/мб) в зависимости от суммы температур нарастающим итогом.

К₀– коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности при осадках более 5 мм равен 0,19 мм/мб.

     8) Суммарное испарение за декаду – определяем для периода от посева до всходов Е = k₀∑d (мм) и от всходов до конца водопотребления.

Е = k∑d, (7)

     9) Устанавливается коэффициент влагообмена, учитывающий, капиллярный подток и непосредственное использование воды корнями растений из слоев, ниже 100см. Для первой четверти вегетации γ принимается равным 1, второй – 0,95, третьей – 0,9, четвертой – 0,85.

     В соответствии с коэффициентом γ рассчитывается, мм:

Е_γ= Еγ, (8)

     10) Определяется расход влаги по декадам с поправкой на климатический коэффициент К_м, мм:

Е_м = ЕγК_м (9)

    11) Определяется дефицит водного баланса (ДВБ) по декадам для культур весеннего сева – со времени посева, а для многолетних трав и озимых культур – со времени возобновления вегетации. Для первой декады ДВБ рассчитывается по формуле, мм:

∆Е=Е_м-(Р₀+W_n), (10)

где W_n – продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы.

W_n = 10 h α (β_нач -β_min), (11)

где h- расчетный слой почвы, м; α- плотность этого слоя почвы, т/м³; β_нач- влажность расчетного слоя почвы в % в начале расчетного периода принимается равной 0,9 от наименьшей влагоемкости (НВ) для ранних культур и 0,8- для поздних; β_min- минимально допустимая влажность принимается равной 0,65 от НВ для зерновых и 0,70 от НВ – для овощных культур и картофеля. (таблица 3).

 

Таблица 2. Типичные черноземы

 

Объемная масса, т/м3					Наименьшая влагоемкость, %
0,3	0,4	0,5	0,6	1,0	0,3	0,4	0,5	0,6	1,0
1,07	1,09	1,12	1,16	1,30	33,4	32,6	32,0	30,0	28,0

 

     Для  последующих декад ДВБ равен, мм:

∆Е=Е_м-(Р₀+∆W_n), (12)

где ∆W_n- переходящий (неиспользованный) продуктивный   запас влаги

из предыдущей декады.

     В начале вегетационного периода сумма запаса влаги и осадков - (Р₀+∆W_n) могут превышать расход влаги с учетом микроклиматического коэффициента ( Е_м ), т.е. ДВБ будет иметь отрицательный знак.

     С периода превышения величины Ем над суммой  (Р₀+∆W_n) начинается дефицит в водном балансе, тогда ∆Е=Е_м-Р₀. (13)

     Если грунтовые воды Wгр находятся на глубине ближе 3м, то уравнение  (10) приобретает вид:

∆Е=Ем-(Р₀+∆Wn+ Wгр), (14)

Wгр=Ем Кг, (15)

где Кг- коэффициент  капиллярного подпитывания.

Расчет ДВБ за декаду для многолетних трав:

 

по формулам (10), (11), (12), (13)

h= 0,6м, α= 1,16 т/м³, β_нв= 30,0.

     β_нач= 0,8* β_нв= 0,8*30,0=24

     β_min= 0,65* β_нв= 0,65*30,0=19,5

     w_n=10*0,6*1,16(24-19,5)=31,32

     ΔΕ₁=26,7-(8,4+31,32)=-13,02;

     ΔΕ₂=27,84-(7+13,02)=7,82;