Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Обеспеченность населения как Украины, так и других стран СНГ, виноградом, плодами, ягодами, овощами и продуктами их переработки в настоящее время не соответствует научно-обоснованным нормам их потребления.Так, среднегодовое за период 1986-1990 г.г. проиеводство плодов и ягод в расчете на душу населения в Украине составляло 51 кг, а уровень их потребления 46-46 кг, или 57% от научно-обоснованных норм. В 1991- 1993 годах эти показатели снизились до 39 и 35 кг соответственно. Аналогичная ситуация по винограду и оводам. Поэтому задача наращивания их производства относится к числу приоритетных в раевитии аграрного сектора Украины, а ее решение предусматривается осуществить за счет интенсификации соответствующих отраслей без увеличения площади насаждений. При этом наиболее перспективными регионами для создания интенсивных высокопродуктивных насаждений является юг Украины, где главным фактором, который находится в минимуме и лимитирует использование растениями других факторов их кизнедеятелънести, является вода. Поэтому интенсификация садоводства, виноградарства и овощеводства здесь возможна только при условии оро-иения насаждений. Подтверддением этому служит то, что орошаемые сады, ягодники и виноградники, ганимая Ш (110 тыс.га) от общей площади этих насаждений в общественном секторе Украины, дают около 35% валового сбора плодов, ягод и винограда.
В условиях постоянно возрастающего дефицита водных, энергетических и других видов минеральных ресурсов, как свидетельствует мировой и отечественный опыт, с учетом агротехнических условий воэделывания винограда, плодовых, ягодных овощных, бахчевых и других видов пропашных культур, наибольшую перспективу для их полива имеют технологии и способы орошения, которые обеспечивают возможность подачи поливной воды с растворенными в ней питательными веществами и микроэлементами непосредственно в зону питания каждого растения. К их числу относится капельное орошение, подкроновое" и надкроновое микродоздевание или их комбинация друг с другом в различных сочетаниях, внутрипочвенное орошение, объединяемые общим названием - микроорошение.
Способы микроорошения получили широкое развитие /более 1 млн. га/ во многих странах мира /США, Израиль, Италия, Австралия, Куба и др./. Однако в Украине /около ? тыс.га/, а также в большинстве стран СНГ /около 8 тыс.га/ из-эа невавершенности научных разработок технологии микроорошения основных, наиболее восприимчивых к указанным способам полива, сельскохозяйственных культур, несовершенства конструкции и низкой надежности освоенных, как правило, в опытном производстве,
технологических средств микроорошения, объемы использования этих прогрессивных способов полива не отвечали потенциальной потребности для решения аадач интенсификации садоводства, ягодничества и виноградарства.
В свяви со строительством вавода "СИЗАКОР", мощности которого позволяют обеспечить ежегодный выпуск изделий и узлов систем микроорошения (СМО) для их строительства на площади 16-1? тыс. га и с учетом потребности в оснащении этими системами насаждений плодовоягодных культур и винограда, которая определена для Украины на период до 2005 года в объеме 44500 га, задача дальнейшего совершенствования технологий и технических средств микроорошения с целью научного обеспечения процессов их производства и внедрения стада особенно актуальной. Последним и обусловлена постановка исследований по теме диссертационной работы.
Работа выполнялась в соответствии с заданиями ГКНГ ОХР О.Ц. 034.01.04. "Создать и внедрить автоматизированные системы капельного орошения для садов и виноградников, в том числе для земель со сложным рельефом и острым дифицитом водных ресурсов", Минводхоза СССР 0.02.16 "Совдать новые, усовершенствовать и внедрить существующие технологии и технические средства систем микроорошения винограда, плодово-ягодных и овощных культур в условиях открытого и закрытого грунта", и Украинской Академии Аграрных наук 1.04 "Разработать и внедрить технологии и технические средства микроорошения интенсивных насаждений плодово-ягодных культур и винограда на малопродуктивных землях, овощных и бахчевых культур в открытом грунте". Автор является научным руководителем работ по двум последним заданиям,
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.Теоретическое и экспериментальное обоснование совершенствования технологий и конструкций систем микроорошения, методов их расчета, разработка и освоение в производстве технических средств, обеспечивающих экологически безопасную реализацию технологий микроорошения интенсивных насаждений винограда, плодово-ягодных, овощных, бахчевых и других видов пропашных культур в различных условиях их выращивания, экономию водных /от 30-50 до 2-3 раз/, энергетических /на 40-70S/ и материальных /на 15-20%/ ресурсов.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ;
разработка методики и изучение закономерностей формирования водного режима почвогрунтов, водопотребления сельскохозяйственных культур при шкроорошении, как основы обоснования параметров технологии и конструкций технических средств и СМО;
разработка математических моделей и методов расчета и прогнозиро-
іия водносолевого режима почвогрунтов, дефицита водопотребления, зектных и эксплуатационных режимов орошения;
изучение и оценка влияния микроорошения различной прадолжительноо-и интенсивности на свойства почвогрунтов; оценка и совершенствование методов расчета конструкций СЮ; изучение влияния качества поливной воды на работоспособность мик-юдовыпусков, разработка алгоритма и методики выбора технологичес-: схем и технических средств водоподготовки для СМ>; разработка технических средств, принципиальных схем и конструкций ) различных сельскохозяйственных культур с учетом разнообразия поч-[но-климатических и хозяйственных условий их применения. ЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Исследования особенностей формирования вод-v и солевого режимов почвогрунтов, водопотребления сельскохозяйс-нных культур, параметров режимов, микроорошения выполнены в полевых 'Гофакторных стационарных опытах о использованием традиционных ме-ов исследований, а также с помощью опециально разработанной автометодики основанной на теории потенциала почвенной влаги, сследование показателей качества и назначение технических средств роорошенин проведены с использованием стандартных методик о учетом работанных автором их перечня и базовых значений. Использованы же теоретические методы исследований на математических моделях для еделения параметров зон увлажнения и иссушения почвогрунтов при альном характере их увлажнения.
бработка результатов полевых и лабораторных исследований, данных тационного моделирования выполнена о применением методов математикой статистики, теории вероятности и корреляционного анализа на
ВЪЕКТЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. Экспериметнальные иссле-ания выполнялись ка 10 опытно-производственных участках (ОПУ), роектированных и построенных в различных хозяйотвах Автономной гублики Крым, Херсонской, Запорожской и Киевской областях, микроо-2ния разных сельскохозяйственных культур: винограда /столовые и зические сорта/, плодовых /яблоня, груша, персик/, ягодных /сморо-ї, малина, земляника/, овощных /огурец, томат/, бахчевых /ар-,дыня/ культур и арахиса.
^следования проведены на различных по механическому составу /суг-ш, пески и супеси, щебнистые грунты/ почвогрунтах в годы разной зпеченнооти осадками /от оухих до влажных/.
ія поливов на системах использовалась вода открытых /р. Днепр, ігулец, водохранилища Крыма/ и подземных источников.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА!
теоретически и экспериментально обоснованы параметры технологи! микроорошения различных видов сельскохозяйственных культур для разньа почвенно-климатических условий их возделывания;
экспериментально на основе разработанной методики установлены закономерности водопотребления сельскохозяйственных культур по фазам j периодам их развития, предложена методика расчета дефицита водопотребления и проектных режимов орошения;
установлены закономерности формирования водного режима почвогрун-тов при локальном характере их увлажнения, экспериментально и методами математического моделирования о использованием предложенной математической модели маосопереноса для различных пар "сельхозкулыу-ра-почпогрунт" определены предельные параметры зон увлажнения по фазам и периодам роста и развития растений, установлены зависимости для определения размеров этих зон;
экспериментально установлены зависимости "ВОДА-УРОЖАЙ" для различных видов сельскохозяйственных культур, теоретически обоснованы экономически и технически целесообразные значекия коэффициентов вариация раоходов микроводовылуоков и равномерности водоподачи на СМО;
установлены зависимости работоспособности микроводовылуоков от ка-чеотва поливной воды, предложен алгоритм выбора технологических охек и технических оредотв водоподготовки для CMG;
экспериментально доказано, что в условиях, где микроорошение является дополнительным источником водоснабжения растений, наиболее целесообразной является конструкция оиогем микроорошения с установкой микроводовыпуска непосредственно у штамба растения;
предложены новые конструкции систем и технических средств микроорошения, обеспечивающие повышение надежности их эксплуатации и возможность расширения области использования СМО, защищенные 6 авторскими свидедельствами.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ;
параметры технологий микроорошения различных видов сельскохозяйственных культур для разных почвенно-климатических условий Украины, конструкции систем и технических средств микроорошения;
методики изучения и закономерности водопотребления сельскохозяйственных культур при микроорошении, расчета дефицита водопотребления, проектных и эксплуатационных режимов орошения;
математическая модель маооопереноса при микроорошении, зависимости для определения размеров зон увлажнения;
зависимости "ВОДА-УРОЖАЙ" для различных видов сельскохозяйственных
- Б -
сультур при микроорошении;
методики расчета СМО с учетом равномерности водолодачи и самопро-«ывного расходо микроводовыпусков;
алгоритмы выбора технологических схем и технических средств водо-юдготовки и автоматизироваяного управления водораспределением на Ж);
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИШСТЬ РАБОТЫ. Разработанные методики расчета про->ктных режимов орошения, поливкой сети о учетом промывного расхода и завномерности водоподачи позволяют на стадии проектирования обосно-іать рациональные параметры технологии полива и конструкции СМО для ж реализации.
Разработанный и освоенный в серийном производстве комплекс техни-іеских средств /микроводовыпускк, детали соединительные разъемных и «разъемных конструкций для соединения полиэтиленовых груб диаметрами .6-160 мм, средств очистки воды, эапоркорегулирующей и предохранительной арматуры/ позволяет создавать СМО стационарного, сезокно-ста-щокарного и сезонного действия с размещением сети поливных труВопра-іодов над поверхностью почвы, на почве и под почвенным слоем для noma насаждений плодовоягодных, овощных, бахчевых и других пропашных гультур, винограда и арахиса на участках любой конфигурации и площа-(и, в том числе оо одежным рельефом, а также в условиях фермерских :овяйств, на приусадебных и садово-огородных участках, при заборе вода из поверхностных и подземных водоисточников.
Разработанные и освоенные в производстве технические средства меха-шэации строительства /безтраншешшй укладчик поливных трубопроводов, 'стройотво для резки, торцовки и сварки полиэтиленовых труб диаметром ,6-160 мм/ обеспечивают повышение производительности труда на 15-ЗОХ.
Обоснованная и реализованная в производстве возможность использова-гая а качестве поливных трубопроводов полиэтиленовых тонкостенных ме-шоративных труб /ТУЗЗ-1018946-020-92/ диаметром 16, 20, 25 мм взамен шалогичного диаметра по ГОСТ 18599-83 обеспечивает экономию полиэти-іена от 100 до 2Б0 кг на 1 га СМО или' на 10-15.
На основе выполненного комплекса исследований и разработок в Украи-ге создана научно-методическая и производственная база, обеспечиваю-|ая удовлетворение потребностей Украины в СМО, а также поставку их на ікспорт.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы использованы при составлении .4 наименований нормативно-методической и справочной документации, 'твержденной и введенной в действие решениями научно-технических СО-ЮТОВ различных уровней Минводхозов СССР, УССР, МССР, ВО "Союзводпро-
ект", Минсельхозпрода Украины.
Технические решения использованы при разработке конотрукторокой и технологической документации на технические средства шкроорошения. По результатам работы разработано и освоено в опытно-экспериментальном, опытном и серийном производстве 30 наименований изделий, узлов, механизмов и приспособлений для ШО, механизации их строительства и эксплуатации. Проивводство этих изделий организовано на заводе "СИЭА-КОР", опытно-экспериментальных предприятиях ИГиМ /Крымское научно-производственное предприятие по микроорошению, CMI "ДЖЕРЕЛО", Киевский и Львовский опытно-экспериментальные заводы/, Григориопольоком заводе по производству полимерных изделий, ПО "Автополив" /Республика Молдова/ и ПО "Киевский радиозавод".
Основные научно-методические и технические решения внедрены при разработке рабочих проектов СМО для полива винограда, плодово-ягодных, овощных и бахчевых культур в хозяйствах различных областей Украины, Туркменистана, Росийской федерации. Всего за период о 1986 по 1994 г.г. с использованием разработок автора созданы проекты и осуществлено строительство СМО на общей площади свыше 3000 га.
Разработки автора вошли составной частью в Концепции развития водных мелиорации, садоводства и виноградарства и в утвержденную Постановлением Кабинета Министров Украины от 4 преля 1994 года N.20 "Государственную программу восстановления садоводства, виноградарства и винодельческой промышленности Украины до 2005 года", которой предусмотрены обьемы строительства СМО на площади 44500 га в период о 1996 по 2005 г.г.
Разработки отмечены двумя серебряными медалями ВДНХ УССР, демонстрировались на международных сельскохозяйственных выставках в Б.Александровне /1993-1995 г.г./ и международной выставке в Польше /1994г./
АГШРОБАПИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных отчетных оеосиях ученного совета Института гидротехники и мелиорации, общем собрании и заседании Президиума и бюро Президиума Украинской академии аграрных наук, НТС различного уровня Минводхозов СССР, УССР и МССР, а также на более чем 20 научно-методических, научно-технических и научно-производственных конференциях, семинарах и совещаниях, в том чиоде на Международном симпозиуме и Республиканской научно-технической конференции по проблемам капельного орошения и режимов орошения /Кишинев, 1981, 1983 г.г./, Воеооюзном совещании по мелиоративной гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведению /1984 г./, Республиканских конференциях и совещаниях по вопросам развития оадоводства, виноградаротва
'Киев, 1989, 1995 г.г.; Мелитополь, 1993 г.; Одесса, 1991 г./, Всесо-)зном семинаре "Технология возделывания садов в условиях орошения" Шлитоподь, 1988 г./, Всесоюзной научной конференции по микроороше-[ии /Севастополь, 1989 г./, II и 1Y съездах Украинокого общества поч-юведов /Харьков, 19В5 г.; Херсон, 1994 г./, Мелдународных конференціях "Оросительные мелиорации-их развитие, эффективность и проблемы" 'Херсон, 1993 г./, "Современные методы исследований в агрономии" 'Умань, 1993 г./, "Воды Молдовы" /Кишинев, 1994 г./, 17-й Европейской іегиональной конференции по ирригации и дренажу /Варна, 1994 г./ и іяде других.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы опубликованы і 83 печатных работах, в том числе в 14 нормативно-методических доку-іентах, защищены 6 авторскими свидетельствауи.
- ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена в 8 гла-ах на $7?страницах машинописного текста, содержит^Ртаблиц, &8 >исунков, Р приложений. Список использованной литературы включает ?0 наименований.
При работе над диссертацией использованы методологические основы аучной школы ИГиМ УААН, естественно отразившиеся на результатах исс-едований. Особую признательность и благодарность автор выражает сво-м научным консультантам академику УААН, д.т.н. Коваленко П.И. и .с.-х.н. Семашу Д.П. эа помощь и поддержку при постановке, выполне-ии исследований и написании диссертационной работы.
Выполнению всего комплекса полевых стационарных исследований, напи-анию и оформлении работы автор обязан своим коллегам, сотрудникам ГиМ, его Крымского и Молдавского филиалов, к.т.н. Корюненко В.Н,, аленикову А.Т., Семашу В.Д., к.г.-м.н. Муромцеву Н.Н., к.с.-х.н. торчоусу В.Н., Панасенко И.Н. , Семашу 0.Д., сотрудникам Сикану .Ф., Драгомирецкому И.В., Тененбауму И.Л., Малярчуку СВ., Худайку-овуТ.И., Евтушенко Л.И., Войтович Е.К., Завирюхе Н.И,, Агаповой .А. и другим.
