Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы мелиорации земель Дальнего Востока и перспективы их решения 10
1.1. Общая постановка и пути решения проблемы 12
1.2. Цели и задачи теоретических и экспериментальных условий 27
Глава 2. Мелиоративная оценка природно-климатических условий Дальнего Востока 30
2.1. Теплообеспеченность территории 30
2.2. Влагообеспеченность территории 39
2.3. Почвы как объект мелиорации 51
2.4. Мелиоративный фонд и природно-мелиоративное районирование 56
2.5. Сапропель - природный ресурс местного органического сырья для производства удобрений 75
Глава 3. Проблемы, условия и методика исследований 84
3.1. Местоположение опытно-производственных участков 84
3.2. Почвенно-климатические условия 85
3.3. Сапропелевые месторождения 105
3.4. Опытные участки и методика проведения исследований 107
Глава 4. Экспериментальное исследование режимов орошения овощных культур в условиях муссонного климата Дальнего Востока 131
4.1. Суммарное испарение 131
4.2. Дефицит увлажнения 145
4.3. Экологически обоснованные режимы орошения возделываемых овощных культур 149
4.3.1. Понятие об экологически обоснованных режимах орошения 149
4.3.2. Водный режим почв Дальнего Востока при орошении овощных культур 152
4.3.3. Режим орошения ранней капусты 168
4.3.4. Режим орошения поздней капусты 181
4.3.5. Режим орошения огурцов 194
4.3.6. Режим орошения томатов 211
4.4. Анализ суммарного водопотребления изучаемых культур при разных режимах орошения 219
4.5. Питательный режим и удобрение культур при орошении 223
Глава 5. Характер распределения дождя дальнеструйных дождевальных аппаратов ДД-30 236
5.1. Методика определения величин метеорологических факторов 236
5.2. Исследование работы дождевальных аппаратов ДД-30 при различном ветровом режиме 243
5.3. Методика проведения эксплуатационных поливов с учетом особенностей распределения дождя 251
5.4. Анализ ветрового режима Дальнего Востока 266
Глава 6. Мелиоративная технология улучшения почвенного плодородия и продуктивности агроландшафтов 271
6.1. Пригодность сапропелей на удобрения по слоям залежи 271
6.1.1. Физико-механические свойства сапропелевого сырья 273
6.1.2. Оценка агрохимических характеристик сапропеля 279
6.1.3. Оптимизация глубины разработки и других параметров залежей сапропелей 290
6.2. Озерные сапропели и их использование в земледелии 294
6.2.1. Влияние сапропелевых удобрений на эффективность производства продуктов растениеводства 294
6.2.2. Технология послойной разработки сапропеля на удобрения 305
6.2.3. Теоретические и экспериментальные исследования процесса добычи и гидротранспортирования сапропеля 316
6.2.3.1 .Теоретическое обоснование режима работы и параметров сапропеледобывающей установки 316
6.2.3.2. Рабочее давление гидравлической массы (сапропеля) в шнековом насосе нагнетателе 327
6.2.3.3. Экспериментальные исследования режимов работы шнекового насоса 331
6.2.3.4. Обоснование оптимальных значений конструктивно-режимных параметров сапропеледобывающей установки 332
6.3. Влияние орошения и сапропелевых отложений на овощные культуры и плодородие почвы 339
6.3.1. Ранняя капуста 339
6.3.2. Огурцы 345
6.4. Формирование урожая зерновых культур на осушенных землях в зависимости от уровня питания при различных дозах сапропеля 350
6.4.1. Водный режим осушенных тяжелых почв при внесении сапропелевых удобрений 352
6.4.2. Урожай ячменя, его структура и качество 359
6.4.3. Урожай овса, его структура и качество 367
6.4.4. Урожай пшеницы, его структура и качество 374
6.4.5. Вынос элементов питания урожаем зерновых культур при различных дозах сапропелевых удобрений на осушенных землях 381
6.4.6. Последействие сапропелевых удобрений 390
Глава 7. Энергетическая и экономическая эффективность мелиорации земель с использованием сапропеля 393
7.1. Энергетический подход оценки продуктивности сельскохозяйственных культур 393
7.1.1. Затраты энергоресурсов при возделывании сельскохозяйственных культур 395
7.1.2. Биоэнергетическая оценка возделывания овощных культур 399
7.1.3. Биоэнергетическая оценка возделывания зерновых культур 401
7.2. Экономическая эффективность мелиорации земель с использованием сапропеля 403
Основные выводы 424
Предложение производству 427
Список использованной литературы 428
Приложения 458
- Цели и задачи теоретических и экспериментальных условий
- Сапропель - природный ресурс местного органического сырья для производства удобрений
- Экологически обоснованные режимы орошения возделываемых овощных культур
- Исследование работы дождевальных аппаратов ДД-30 при различном ветровом режиме
Введение к работе
Актуальность исследований. Мелиорация земель является мощным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур в сложных природно-климатических условиях Дальнего Востока, но на современном этапе отдача мелиорированных земель низкая при значительных капитальных вложениях, затратах труда и энергоемкости. Другой важнейшей проблемой региона является поиск путей добычи и использования сапропеля на удобрение с целью увеличения выпуска урожая сельскохозяйственных культур на основе повышения плодородия почвы.
Для повышения эффективности оросительных мелиорации региона необходимо создавать более совершенные системы, обеспечивающие максимальное получение продукции при минимальных затратах поливной воды и труда. В значительной степени этим требованиям отвечает орошение малыми поливными нормами, имеющее ряд преимуществ перед обычным дождеванием.
Возможности орошения земель сегодня реализуются не полностью в связи с недостаточной изученностью теоретических основ и технологии проведения поливов, больших капитальных затрат на строительство. Поэтому возникает потребность в научно-опытном обосновании технологии орошения, в практических приемах технологии проведения поливов, повышении продуктивности земель, в энергетической и экономической оценках.
Цель работы и задачи исследований сводятся к разработке технологии орошения сельскохозяйственных культур малыми поливными нормами при внесении сапропелевых удобрений, обеспечивающих при соблюдении основных параметров техники полива и режима орошения овощных культур получение устойчивых урожаев в различных почвенных и климатических условиях Дальнего Востока.
Исходя из поставленной цели установлено решение следующих задач:
разработка условий проведения поливов с учетом особенностей рас-
пределения дождя дальнеструйными дождевальными аппаратами;
установление зависимостей суммарного испарения при возделывании овощных культур от метеорологических факторов при оптимальной влажности почвы;
уточнение режимов орошения овощных культур при различных дозах внесения сапропеля на тяжелых оструктуренных почвах;
проведение комплексной оценки сапропелевых залежей для использования в качестве удобрений;:
изучение влияние различных доз сапропелевых удобрений на формирование урожая, потребление и вынос элементов питания зерновыми культурами на мелиорированных землях;
изучение распределения влаги в активном слое для различных почвенных условий при различной глубине оттаивания почв;
влияние различных условий влагообеспеченности и доз внесения сапропелевых удобрений на рост и развитие овощных и зерновых культур;
установление энергетической оценки возделывания овощных и зерновых культур на мелиорированных землях в условиях Дальнего Востока;
определение показателей экономической эффективности мелиорации земель с использованием сапропеля для овощных и зерновых культур в условиях Дальнего Востока.
Научная новизна. Обоснована мелиорация земель с обязательным внесением сапропеля для почвенных и климатических условий Дальнего Востока при получении экологически чистой сельскохозяйственной продукции растениеводства.
Разработана технология орошения овощных культур для данных условий, установлены режимы орошения и дозы внесения сапропеля, позволяющие получать значительную прибавку урожая культур при минимальных затратах поливной воды.
Установлен комплексный подход с выделением в качестве главных критериев для оценки качества сапропеля физико-механических свойств и
7 агрохимических характеристик залежи.
Разработаны методики проведения эксплуатационных поливов с учетом особенностей распределения дождя дальнеструйными дождевальными аппаратами и определения времени полива дальнеструйными дождевальными аппаратами при различных скоростях ветра.
Определена продуктивность зерновых культур и качество урожая при внесении сапропеля на осушенных землях.
Практическая значимость состоит в обосновании и экспериментальном подтверждении экономической целесообразности и экологической безопасности развития в определенных природных условиях Дальнего Востока мелиорации земель с использованием сапропеля.
На основании полученных результатов установлены нормативы выноса и коэффициенты использования питательных веществ зерновыми культурами из сапропеля и почвы (2003). Рекомендуемые режимы орошения овощных культур и дозы сапропелевых удобрений включены в систему земледелия Амурской области (2003). Результаты исследований использованы при разработке методических указаний по курсу мелиорации земель, восстановлению рек и водоемов для студентов сельскохозяйственных вузов.
Реализация результатов исследований. Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Благовещенского, Октябрьского и Тындинского районов Амурской области; Хабаровском районе Хабаровского края; Надеждинском, Уссурийском и Черниговском районах Приморского края.
Методика и условия проведения исследований. Полевые и лабораторно - полевые опыты в 1981-2002 гг. проводились в ПХ Байкало-Амурской железной дороги Тындинского района, СХПК «Волковский» Благовещенского района и СХПК «Песчаноозерский» Октябрьского района Амурской области. Почвы на опытных участках соответственно — торфянисто-мерзлотные, среднемощные луговые черноземовидные и луговые глеевые оструктуренные, маломощные луговые черноземовидные.
Полевые и лабораторно-полевые эксперименты проводились в соответствии с методическими рекомендациями ВАСХНИЛ, ВНИИГиМ, ЮжНИИ-ГиМ, ВНИИОЗ, Б.А. Доспехова и др.
Контроль за влажностью почвы осуществлялся термостатно-весовым методом и при помощи нейтронного влагомера ВНП-1.
Суммарное водопотребление определяли методом водного баланса А.Н. Костякова и почвенными испарителями; поливную норму при дождевании - по А.Н. Костякову; учет урожая - Б.А. Доспехову.
Биоэнергетическую оценку - по методике ВНИИОЗ, ВАСХНИЛ, ВГСХА.
Математическую обработку полученных данных методом регрессивного и дисперсионного анализов.
Апробация полученных результатов и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на первой Дальневосточной конференции молодых ученых и специалистов в области повышения эффективности мелиорации земель и водохозяйственного строительства (Владивосток, 1984), на III и IV Дальневосточной зональной научно-практических конференциях по вопросам мелиорации и сельского строительства на Дальнем Востоке (Уссурийск, 1984, 1987), на координационных советах Сибирского отделения ВАСХНИЛ «БАМ и новые районы промышленного освоения» (Чита, 1985, Зея, 1986, Нижнеангарск, 1987), на Всесоюзном научно-техническом совещании «Совершенствование приемов мелиорации земель» (Хабаровск, 1986), на научно-практических конференциях ДальГАУ и УНПК ДальГАУ (1994-2003 гг.), на годичных заседаниях ученого совета ГП; ДальНИИГиМ (1987-1992, 1999-2000 гг.), на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства и природообустройства» (Благовещенск, 1999 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Роль минерально-сырьевой базы Сибири в устойчивом функционировании плодородия почв» (Красноярск, 2001), на научно-практической конференции МГУП (Москва, 2002 г.), на международ-
9 ной научно-практической конференции «Проблемы агропромышленного
комплекса» (Волгоград, 2003 г.), на международной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве» (Барнаул, 2003 г.).
Основное содержание диссертации опубликовано в 49 печатных рабо-
Ф тах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и предложений производству. Работа изложена на 287 страницах машинописного текста, содержит 117 таблиц, 78 рисунков и 10 приложений. Список использованной литературы включает 353 наименования.
Все теоретические разработки выполнены автором лично. В работе ис
пользованы экспериментальные материалы, полученные автором лично, а
также совместно с кандидатом технических наук Безруковым А.Ю., кандида-
^ тами сельскохозяйственных наук Зотовой Н.А., Яременко А.А., доцентом
Широковым В.А.
Автор выражает глубокую благодарность академику РАСХН Григоро-ву М.С. за ценные советы и научные консультации, кандидату технических наук Степанову А.Н. . который оказывал неоценимую помощь в работе посещениями опытно-производственных участков и в личных беседах.
Цели и задачи теоретических и экспериментальных условий
Орошение в сочетании с другими интенсифицирующими факторами земледелия в значительной степени воздействует на почву, изменяя естественный процесс почвообразования и создавая новые связи между плодородием и продуктивностью возделываемых культур. Целенаправленное управление водным и пищевым режимами почвы, гумусовым ее состоянием, обеспечивающим накопление вещества и энергии, способствует повышению продуктивности сельскохозяйственных культур, росту плодородия почв. В то же время нарушение регламента использования орошаемых земель связано с появлением целого ряда негативных явлений (дегумификацией, обесструктуриванием, вторичным засолением и т.д.) [134, 322, 324]. Сохранение и повышение плодородия почв с обеспечением наибольшего прироста урожайности выращиваемых культур -основная задача орошаемого земледелия.
Под влиянием управляющих агротехнических и гидромелиоративных факторов изменяются водно-физические, химические, физико-химические и прочие свойства почв, активизируется биологическая активность, оптимизируется пищевой, водный, воздушный, температурный режимы, почвы более полно удовлетворяют потребности растений в их основных и незаменимых, факторах жизни. К каждому из управляющих в комплексе факторов должны предъявляться требования строго нормированного их участия в повышении продуктивности орошаемых агроценозов, экологической безопасности и экономической оправданности.
Поиск путей повышения продуктивности орошаемых земель, экономии природных ресурсов, создание экологически безопасной технологии и техники орошения, разработка научных основ применения сапропелевых отложений в качестве удобрений и на их основе - оценка влияния орошения, а также нетрадиционных мелиорантов на урожай и качество продукции, на водно-физические и агрохимические свойства почв и ее плодородие представляет собой в настоящее время крупную народно-хозяйственную проблему и является целью наших исследований. В условиях деградации почвенного покрова применение сапропелевых отложений становится наиболее экологичным и эффективным способом восстановления плодородия и улучшения свойств почв. Поэтому обоснование ис пользования сапропелей как удобрений длительного действия является актуальным научным направлением в мелиорации и имеет большое практическое значение. Все вышеперечисленное позволило основные вопросы наших исследований сформулировать следующим образом: - проведение комплексной мелиоративной оценки природно-климати ческих условий Дальнего Востока; - разработка условий проведения поливов с учетом особенностей распределения дождя дальнеструйными дождевальными аппаратами; - установление зависимостей суммарного испарения овощных культур от метеорологических факторов при оптимальной влажности почвы; - уточнение режимов орошения овощных культур при различных дозах внесения сапропеля на тяжелых оструктуренных почвах; - проведение комплексной оценки сапропелевых залежей для использования в качестве удобрений; - изучение влияние различных доз сапропелевых удобрений на формирование урожая, потребление и вынос элементов питания зерновыми культурами на мелиорированных землях; - изучение распределения влаги в активном слое для различных почвенных условий при различной глубине оттаивания почв; - влияние различных условий влагообеспеченности и доз внесения сапропелевых удобрений на рост и развитие овощных и зерновых культур; - установление энергетической оценки возделывания овощных и зерновых культур на мелиорированных землях; - определение показателей экономической эффективности мелиорации земель с использованием сапропеля для овощных и зерновых культур в услови ях Дальнего Востока. Решение поставленных задач осуществлялось путем теоретических исследований, постановки лабораторных и полевых опытов в хозяйствах Амурской области, Хабаровского и Приморского краев.
Сапропель - природный ресурс местного органического сырья для производства удобрений
Изучение природных ресурсов показывает, что в Дальневосточном экономическом районе имеются богатейшие запасы сапропелевых отложений, которые обладают ценными свойствами (таблица 2.8).
В результате сложных физических, химических и биологических процессов сапропель оказывается обогащенным, помимо собственно органического вещества, кальцием, фосфором, железом, микроэлементами, физиологически активными веществами и имеет важное сырьевое значение для производства различных видов удобрений. По своим агрохимическим и физическим свойствам Приамурские сапропели представляют большой интерес для использования в сельскохозяйственном производстве с целью повышения урожайности и ГОТО дородия почвы [9,12,15,20,21]. Применение сапропеля в земледелии России известно с глубокой древности. Уже в XVII веке озерный ил использовали в сельском хозяйстве. Широкое огородничество на землях вблизи озер было связано с использованием сапропеля.
Начиная с 30-х годов работы по использованию сапропеля в России в качестве удобрения получили значительное развитие. Опытные работы, выполненные ВНИИГиМ, Новосибирским и Свердловским сельскохозяйственными институтами, Ярославским педагогическим институтом, институтом торфа Белоруссии, Министерством геологии России и другими НИИ показали удобрительную ценность сапропеля и влияние его на прибавку урожая при выращивании зерновых и кормовых культур, овощей и картофеля [56, 168, 170, 215, 268, 302, 305]. Агрохимическая ценность сапропелевых удобрений определяется действием органических и минеральных веществ, входящих в их состав в благоприятных сочетаниях, нейтральной или близкой к ней реакцией среды, водно-физическими и физико-механическими свойствами, микробиологической активностью. Сапропелевые удобрения содержат все питательные вещества, необходимые растениям: азот, фосфор, калий, кальций, биологически активные вещества (каротин, витамины, органические кислоты), а также высокоразвитую микрофлору, что обуславливает активизацию биохимических процессов видоизменения веществ в почве и улучшает азотное питание растений [159, 160, 165,172,173,303,339].
Сапропель, извлекаемый из естественной залежи, нестабилен, он претерпевает существенные изменения, которые начинаются с момента его соприкосновения с кислородом воздуха. Поэтому необходимо более строго подходить к определению сроков и способов применения сапропеля в качестве удобрения [189]. При этом важно знать общий уровень зольности и состав минеральной части. Результаты полевых испытаний показывают, что сапропелевые удобрения в чистом виде обеспечивают вполне удовлетворительные прибавки урожая.. Однако для получения таких же урожаев, как и от навоза, сапропелевых удобрений следует вносить в 1,5...2,0 раза больше. Особенности химического состава и свойств сапропелей позволяют использовать их в качестве сырья для получения различных видов удобрений: органических, органоминеральных, известковых компостов с навозом.
Наиболее эффективным способом использования сапропелей является совместное их внесение с навозом, с различными органическими добавками и минеральными удобрениями. Это является не только эффективным средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур, но и важным фактором окультуривания почв, оказывающих существенное влияние на почвообразовательный процесс и на повышение плодородия почв [44, 76, 77, 131, 183, 267, 304,306.].
Сапропелевые удобрения по агрохимическим показателям отличаются большим разнообразием, поэтому их эффективность не одинакова, и при исследовании необходимо учитывать следующие обстоятельства: окультуренность почв, содержание гумуса, агротехнику земледелия, механический и химический состав почв и вносимого сапропеля. Сапропель оказывает на почвенное плодородие многостороннее действие.
Прежде всего, следует отметить, что внесение сапропеля в почву сопровождается увеличением содержания в ней гумуса и это особенно заметно на низко плодородных землях [52, 168].
Внесение сапропеля в сочетании с агромелиоративной обработкой позволяет в течение одного сезона создать мощный пахотный горизонт с повышенным содержанием питательных веществ по всему профилю [144, 321]. Высокой ценностью обладают карбонатные отложения, содержащие до 50% и более Са-С03 в подвижной форме, кроме удобрительного действия они дают хороший эффект в снижении почвенной кислотности. Внесение сапропелей в почву приводит к изменению агрегатного состава, водно-физических и химических свойств и усиливает деятельность почвенных микроорганизмов [59, 85, 161. 301].
Исследованиями установлено, что внесение сапропелей в количестве 30 и 60 т/га увеличивает количество агрономически ценных агрегатов соответственно от 10 до 25,7%, что является одной из самых существенных причин повышения почвенного плодородия [208]. Под воздействием вносимых сапропелей в почве увеличивается содержание гумуса на 63%, азота - на 60%, кальция - на 384,7%, фосфора - на 62% и калия - на 30%. Такое существенное изменение биогенных составляющих является очень важным фактором повышения плодородия почвы [261]. Сапропель следует рассматривать не только как удобрение, но и как органический и органоминеральный материал, улучшающий водно-физические свойства почвы. Под влиянием сапропелей в почве значительно возрастает скважность, снижается объемный вес, увеличиваются капиллярная и полная влагоемкости [162,261].
Экологически обоснованные режимы орошения возделываемых овощных культур
Под режимом орошения сельскохозяйственных культур понимается совокупность чисел, сроков и норм полива для всех их входящих в севооборот принятый к освоению на данном орошаемом массиве. С его помощью осуществляются поливы, обеспечивающие заданный режим влажности в расчетном слое.
Режим влажности почвы является одним из важнейших факторов, определяющих ее плодородие [73, 82, 148, 149, 150, 152, 219, 222,238, 323, 324], хотя и не единственным. Под плодородием понимается способность почвы обеспечивать растения водой и пищей. Оно зависит также от свойств почвы и ее удобрения, возделываемых культур, агротехники. Народнохозяйственное значение почвы определяется ее плодородием. Плодородие почв может быть природным и искусственным, создаваемым человеком в результате разных антропогенных воздействий на почву: орошение, агротехническая обработка, удобрения [220].
Влияние водообеспеченности на процессы почвообразования в естественных условиях достаточно изучено. Оптимальный режим почвы, как правило, связан образованием; наиболее плодородных черноземных почв. Избыточный водный режим связан с менее плодородными подзолистыми, дерново-глеевыми и лесными почвами. Водный режим, характеризующийся наличием дефицита влаги, связан с постепенным переходом от черноземов к каштановым почвам, а далее к сероземам.
Орошение искусственным путем повышает значение индекса засушливости климата, делает его равным единице. Таким образом, создаются благоприятные условия для почвообразовательного процесса, повышения плодородия почвы.
Посредством поливов вода подается в почву с ее водно-физическими свойствами, физиологическими особенностями культуры, фенофазой развития растений, то есть в соответствии с режимом орошения.
Различают следующие режимы орошения сельскохозяйственных культур: проектный, плановый и эксплуатационный. Проектный режим орошения разрабатывается на стадии проектирования оросительных систем для выполнения водохозяйственных расчетов, обоснования расчетных расходов по элементам оросительной сети, насосным станциям, гидротехническим сооружениям. Расчетные параметры проектного режима орошения определяют с учетом принимаемых в проекте способов, техники и технологии полива для экономически обоснованного уровня водообеспечения агроэкосистемы. Планирование водопользования на оросительной системе, эксплуатационных мероприятий, потребности в энергоносителях требует уточнения проектного режима орошения в соответствии с конкретными метеорологическими условиями текущего эксплуатационного года. Для этого ежегодно в осенне-зимний период времени разрабатывается плановый режим орошения. Он отличается от проектного учетом прогнозируемых метеоусловий конкретного года. Он соответствует проектному в годы с экономически обоснованной обеспеченностью для данного региона, дефицита водного баланса почвы. В остальные годы плановый режим орошения является менее напряженным. Наконец, при осуществлении поливов сталкиваются с необходимостью прогнозирования сроков полива в соответствии с фактически сложившимся режимом влажности почвы, связанным с конкретными метеоусловиями вегетационного периода. В этом случае говорят об эксплуатационном режиме орошения.
Сохранение и повышение почвенного плодородия, получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур связано с оптимальным водным режимом почв, который в зонах неустойчивого, недостаточного увлажнения и засушливости создается за счет орошения. При этом осуществляется эксплуатационный режим орошения, который является наиболее важным из всех рассмотренных.
Эксплуатационный режим орошения имеет некоторые отличительные особенности. В первую очередь не требуется определения обеспеченности дефицита водного баланса почвы, так как любые вероятные расчеты весьма приближенно описывают конкретные физические явления, такие как выпадение осадков, изменение суммарного водопотребления растений в связи с изменением метеоусловий. Определение обеспеченности режимов орошения целесообразно при составлении проектных обоснований мелиоративных мероприятий или при сопоставлении прогнозных метеоусловий последующего эксплуатационного года с требованиями водопотребителей. Эксплуатационный режим орошения должен осуществляться оперативно и предусматривать проведение поливов в строгом соответствии с требованиями возделываемых культур.
Вегетационные поливы оказывают существенное влияние на мелиоративное состояние земель. Искусственное увеличение приходных статей водного баланса почвы значительно изменяет как ее водно-солевой режим, так и водный баланс зоны аэрации и грунтовых вод.
Исследованиями А.И. Кузника [155] установлено, что в зоне аэрации всегда имеет место нисходящий влагоперенос, который определяет наличие ин-фильтрационных потерь из увлажняемого слоя почвы. Влага в почве никогда не находится в состоянии покоя. В ней всегда наблюдаются потоки, направленные из зон с большой влажностью в зоны с меньшей [151]. Движение влаги в почве определяется в первую очередь проводимым режимом орошения. Большие потери воды наблюдаются при подаче на поля излишних ее объемов, что имеет место при преждевременных поливах. Инфильтрационные воды поступают в грунтовые и вызывают подъем последних. Необходимо отметить, что грунтовые воды поднимаются в первую очередь за счет фильтрационных потерь из оросительной сети, но и доля инфильтрации также существенна. Подъем минерализованных грунтовых вод выше критических глубин обуславливает возникновение вторичного засоления.
Исследование работы дождевальных аппаратов ДД-30 при различном ветровом режиме
К основным эксплуатационным показателям работы дальнеструйных дождевальных аппаратов ДД-30 относятся: степень выдерживания круговой формы полива, равномерность распределения искусственного дождя по площади полива, дальность полета струи или радиус полива. Все перечисленные показатели при прочих равных условиях (напор у аппарата, диаметр насадки, величина заглубления турбинки в струю воды) зависят от ветрового режима — направления и, прежде всего, скорости ветра. На опытно-производственном участке проводились замеры всех основных показателей при различных скоростях ветра.
Форма зоны увлажнения при поливе в различных ветровых условиях замерялась путем промера орошенного участка в четырех направлениях. Во время полива ручным анемометром производились замеры скорости ветра, напор воды у аппарата измерялся по манометру, установленному на гидранте, определялось направление ветра.
На рисунках 5.3-5.5 приведены конфигурации орошаемых площадей при различной скорости ветра. Из них следует, что наилучшие условия для полива дальнеструйным дождевальным аппаратом ДД-30 создаются при скорости ветра до одного метра в секунду. В этом случае форма орошаемой площади от одного аппарата близка к кругу, неорошаемая площадь минимальная — менее 9% (табл. 5.4). Поскольку дождевание при орошении малыми поливными нормами происходит практически ежедневно, то, учитывая влияние краевого эффекта от орошения, можно считать, что при скорости ветра менее 1,0 м/с увлажняется практически вся мелиорируемая площадь.
Примечание: В связи с неравномерностью распределения капель воды при дождевании аппаратом ДД-30 при повышенных скоростях ветра выделены условно: а) площадка «оптимальное» увлажнение — на расстоянии 20 м от аппарата; б) площадка ««среднее» увлажнение — на расстоянии 30 м от аппарата; а) площадка «неудовлетворительное» увлажнение — на расстоянии 40 м от аппарата;
Характер увлажнения изменяется при увеличении скорости ветра до 3,0 м/с и существенно ухудшается при скорости ветра от 3,0 м/с и более. Если при штилевой погоде радиус полива составляет не менее 53...55 метров и очертание площади орошения близко к кругу, то при увеличении скорости ветра до 3,0 м/с и более зона увлажнения по форме становится близкой к неправильному эллипсу. Дальность полета струи по ветру увеличивается до 63...70 метров, в тоже время против ветра уменьшается до 27... 17 метров (табл. 5.5). стаканов, а применить чашки «Петри», наполненные пористым материалом. В качестве последнего применялась вата. Использование бумажных фильтров оказалось невозможным из-за имевшего место разбрызгивания капель воды при орошении, что приводило к ошибкам в измерении. Слой оросительной воды определялся по разности веса чашки, наполненной ватой, после дождевания и до него с учетом площади чашки. Описанные дождемерные приборы устанавливались от дождевального аппарата в четырех взаимно перпендикулярных направлениях через 5 метров.
Если сравнивать данные табл. 5.6 с паспортными данными, то нетрудно заметить, что при скорости ветра до одного метра в секунду основные технико-экслуатационные показатели ДЦ-30 выдерживаются (в момент замера данных давление воды в аппарате было в пределах 0,68...0,70 Мпа, время полива 12 мин.). Вместе с тем подтвердился и недостаток ДЦ-30, как и всякого дальнеструйного дождевального аппарата — заметная неравномерность распределения поливного дождя по площади, резко возрастающая при увеличении увеличении скорости ветра до 3,0 м/с и более. В последнем случае увлажняется в основном зона, расположенная по ветру от аппарата.
Можно определить три способа устранения недостатков использования ДЦ-30 или уменьшения их негативных последствий: внесение конструктивных изменений, принятие соответствующих технических решений, использование особенностей технологического процесса орошения малыми поливными нормами. Наиболее радикальный путь — внесение таких конструктивных изменений, которые бы позволили обеспечить устойчивое дождевание по кругу практически независимо от скорости ветра. Имеются разработки дождевального аппарата с устойчивой при ветре струей, обеспечивающий полив по кругу при скорости ветра до 6...7 м/с [133]. Учитывая особую значимость обеспечения полива ДЦ-30 по кругу независимо от скорости ветра для внедрения орошения малыми поливными нормами в условиях Дальнего Востока, представляется целесообразным решить вопрос о конструктивных изменениях дождевального аппарата силами головного СКВ.
Среди технических решений — основное уменьшение расстояний между дождевальными аппаратами с учетом фактически выявляющихся осредненных радиусов полива при расчетных скоростях ветра. Целесообразность его не вызывает сомнения при применении традиционного прерывистого режима орошения. В условиях увлажнения сельскохозяйственных культур малыми поливными нормами эффект от уменьшения расстояний между дождевальными аппаратами ДД-30 может быть далеко не однозначным, и в настоящее время еще нет достаточных данных (учитывая, что полив происходит практически ежедневно), категорически подтверждающих необходимость сгущения напорной сети оросительных трубопроводов при таком режиме орошения. С одной стороны уменьшение расстояний между дождевальными аппаратами обеспечит надежное орошение при больших скоростях ветра. С другой стороны при безветренной погоде или при уменьшении скорости ветра это неизбежно приведет к «переполиву» зон перекрытия. Надо иметь ввиду то обстоятельство, что при повышенных скоростях ветра наибольшая интенсивность дождевания отмечается именно в зоне наибольшего радиуса полива (табл. 5.7). В тоже время имеется ряд данных, свидетельствующий о том, что в зоне «недополива», образующийся при сильных ветрах, на продуктивность сельскохозяйственных культур благоприятно сказывается так называемый «краевой эффект» от орошения и мелкие капли дождя в виде росы, которые неизбежно распространяются по полю на расстояние гораздо большее, чем радиус полива. Исследования по орошению малыми поливными нормами в условиях Хабаровского края показали, что урожайность среднепозднеи капусты в зоне «недополива» составила 17,1 т/га при урожайности на участке с ежедневным дождеванием 25,8 т/га, а на контроле 4,9 т/га [7].
