Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОДОПОДАЧИ РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Алиев З.Г. 1
1 Институт Эрозии и Орошения НАН Азербайджанской Республики
Решения проблем обеспечения возделывания экологически чистой продукции в условиях горно-орошаемого земледелия. С помощью системы орошения дождеванием и агротехнического потенциала, который данная система приносит в практику, возможно не только поддержание влажности почвы на оптимальном уровне, но и искусственное его понижение в определенные фенофазы развития растений. Понижение влажности почвы в саду во время цветения, способствует увеличению процента продуктивной завязи. Более напряженный водный режим во время дифференциации плодовых почек также, по мнению ряда исследователей, способствует увеличению количества генеративных почек.
склоны
порог влажности
культура
микродождевание
бороздой полив
испарение
автоколебательное действие
автоматизированная система
микроклимат и т.д.
1. Алиев Б.Г., Алиев З.Г., Алиев И.Н. Техника и технология малоинтенсивного орошения в условиях горного региона Азербайджана. – Баку: Изд-во «Елм», 1999. – 220 с.
2. Алиев Б.Г., Алиев З.Г. Орошаемое земледелие в горных и предгорных регионах Азербайджана. – Баку: Изд-во «Зияя-Нурлан», 2005. – 330 с.
3. Международный центр С/Х исследований в засушливый в засушливых регионах (ИКАРДА) Режим орошения и техника мониторинга. Под редакцией У. Умарова и А. Каримовав. – Тараз: ИЦ «АКВА», 2002. – 128 с.
4. Носенко В.Ф. Орошение в горных условиях. – М.: Изд-во « Колос», 1981. – 143 с.
5. Марков Ю.А. Орошение коллективных и приусадебных садов ВО. – Л.: «Агропромиздат», 1989. – 64 с.

В последнее время Правительством республики значительное внимание уделяется развитию одной из главных факторов интенсификации сельского хозяйства – поливной мелиорации. В долговременной программе по ее развитию сельскохозяйственной производств в условиях горно-орошаемого земледелия предусматривается как совершенствования и расширение состояния действующих оросительных систем в усовершенствованном виде. При этом следует отметить, что одно из перспективных районов в Азербайджане по возделыванию овощных культур, фруктов и др. является Губа-Хачмасская зона, где в последние годы организованы многочисленные специализированные фермерское и индивидуальные хозяйства по производству овощей и фруктов требуещего, безотлагательного внедрения прогрессивных водосберегающей технологии орошения.

В настоящее время в Губа-Хачмасской зоне на поливе овощных культур и фруктовых деревьев применяется орошение бороздовым методом и местами с встроенными стационарными импульсно дождевальными аппаратами автоколебательного действия (СИМДАД) из закрытой сети.

Цель исследования: является выбора рациональной технологи орошения и виляния интенсивности водоподачи на рост и развитие возделываемых культур.

Использование существующих в этом регионе методов орошения (бороздовой полив и или обычное дождевания) в рассматриваемых условиях часто приводит к эрозии почвы. Одним из путей который, повышения эффективности стационарных дождевальных систем на крутых склонах является внедрение технологии и технических средств малоинтенсивного орошения, которая могла бы позволить снизить затраты на строительство и полностью устранить эрозию почвы.

Задачи исследования: является изучением и микроклиматических показателей и влияние их на динамику влажности почвы в условиях различной технологии орошения.

С этой целью необходимо применять соответствующую экологически приемлемую технику, которая должна обеспечить следующее многоинтенсивное длительное продолжительное воздействие на растение, почву и приземной слой воздуха за счет снижения интенсивности водоподачи (И) и приближения его значения к интенсивности водопотребления (Е).

И ≤ (İ–100) Е.

Отметим что, вышеизложенному в наибольшей мере отвечает синхронное импульсное дождевание.

Результаты исследования и их обсуждения

В данной зоне в условиях районах Губа и Хачмас под руководством проф. Б.Г. Алиева сотрудниками Института Эрозии и орошения НАНА в период 2005–2007 гг. проводились целевое исследования с применением импульсного дождевания автоколебательного действия. При этом выявлено, что частота поливов и интенсивность водоподачи влияют на продуктивность использования естественных осадков (рис. 1–3).

al1.wmf

Рис. 1. Атмосферные осадки при вегетационном периоде 2005 г.

al2.wmf

Рис. 2. Атмосферные осадки при вегетационном периоде 2006 г.

al3.wmf

Рис. 3. Атмосферные осадки при вегетационном периоде 2007 г.

 

На варианте круглосуточного полива коэффициент превышения интенсивности водоподачи над водопотреблением составляет 0,72–0,80, при обычном дождевании – 0,99.

На протяжении всех исследований проведенной в период 2005–2007 гг. на производственных площадях Кубинском Региональном аграрном центре науки (РАЦН) МСХ водоподача осуществлялась по испарению с учетом продуктивно используемых осадков, а на контрольном варианте расчетной поливной нормой по нижнему порогу влажности почвы 80 % ППВ. В этой связи внедренной на площади 2,8 га с уклоном местности 0,02 на яблонных садах систем импульсного дождевания автоколебательного действия (далее СИДАД) позволяет обеспечить водоподачу на орошаемой участок до 96 м3/га. При этом использовались определенные нами плотность и ППВ, которые соответственно равны: 2005 году – g = 1,45, β = 32 %; 2006 году – g = 1,45, β = 32 %; 2007 году – g = 1,45, β = 32 %.

Экспериментальная кривая коэффициента использования осадков К с надежностью 0,98 % описывается при импульсном дождевании формулой:

К = е-0,014 х (h-6),

при обычном дождевании:

К = е-0,047 х (h-6).

Получение данные аппраксимированы кривой справедливо для тяжелом суглинистой почвы и средней интенсивности дождей в зоне исследовании.

Нами установлено, что интенсивность водоподачи за период исследовании превышала интенсивность водопотребления. В рассматриваемых условиях суммарное испарение с обеспеченностью 95 % составляет 38 м3/га сут. На рис. 4. представлены графики среднего испарения по вариантам опыта за апрель – сентябрь 2005–2007 гг.

al4.wmf

Рис. 4. Среднее суточное испарение в 2005–2007гг.

 

Преимуществом этого способа стали более широкие возможности регуляции водного режима почвы. При традиционных способах орошения достижении критических параметров влажности почвы (65 % ППВ) сигнал для начала полива. Продолжают его до полного насыщения почвы, т.е. до 100 % ППВ. Следствием этого является, что в предполивной период, растения страдают от дефицита воды, а в конце полива и некоторое время после него испытывают дефицит почвенного воздуха.

В течение оросительного периода на вариантах орошение микродождеванием отклонение влажности почвы от требуемого уровня (90 % ППВ) обусловливалось метеорологическими факторами.

Результатами исследования выявлено, что при помощи СИДАД влажность почвы можно поддерживать на требуемом уровне. Исключение составляют месяцы, когда наступает дождливый период.

В период апрель – сентябрь дожди выпадали относительно неравномерно и в небольшом количестве. В отдельные периоды оросительного сезона влажность почвы стабилизировалась на требуемом уровне.

 

Таблица 1

Показатели режима орошения за период вегетации растений

Варианты

Годы

Атмосферные осадки, мм

Продуктивно используемые осадки, мм

Количество поливов

Оросительная норма, м3/га

Орошение микродождеванием автоколебательного действия (ИМДАД)

2009

383

272

73

1570

2010

359

215

92

2130

2011

198

139

122

1630

Полив с бороздой

2009

383

177

5

3712

2010

359

112

6

4887

2011

198

74

6

4253

 

Полученные данные по влажности почвы приведены в табл. 2–5.Таким образом, микродождевание с применением СИДАД позволяет поддерживать влажность почвы на заданном уровне, что благотворно сказывается на ростовых процессах и формировании урожая. В формировании урожая с/х культур важное значение имеет также микроклиматический эффект, создаваемый микродождеванием.

Орошение обуславливает изменение теплообмена почвы с воздухом в сторону его уменьшения.

Изменения теплообмена под действием орошения связано с изменением микроклиматического режима в приземном слое почвы, который в свою очередь оказывает влияние на рост и развитие растений. Так, например, растения могут испытывать недостаток во влаге при высокой влажности почвы.

Длительность влияния полива дождеванием на микроклимат приземного слоя воздуха зависит от климатических условий, размера орошаемого участка, а также техники и технологии дождевания.

К 15–16 часам температура воздуха на варианте микродождевания была на 4–5 °С ниже.

Влажность воздуха на варианте импульсного дождевания в течение всех суток была выше, чем при бороздовом поливе. Наибольший градиент влажности воздуха между вариантами наблюдался после 10 часов, он достигал 10–20 % на высоте 0,6 м. На рис. 5–7. приведены результаты измерений параметров микро-климата в дневные часы суток. В 12–13 часов дня температура воздуха над высотой 0,6 м была на варианте с бороздовым поливом выше на 5–6 °С, чем на варианте микродождевания.

Таблица 2

Влажность почвы на вариантах опыта, в % от веса а.с.п. 2005 г.

Варианты

08.4

20.4

03.5

23.5

15.6

02.7

25.7

19.8

28.8

14.9

Микродождевание с применением автоко-лебательного аппарата

23,1

24,0

27,2

26,1

25,8

26,0

26,4

25,9

26,3

25,5

Полив по борозде

23,1

24,0

29,0

28,0

25,4

29,0

25,8

22,6

29,5

30,0

Таблица 3

Влажность почвы на вариантах опыта, в % от веса а.с.п.2006 г.

Варианты

26.5

01.6

11.6

26.6

11.06

20.7

28.7

01.8

10.8

18.8

24.8

Микродождевание с применением автоколебательного аппарата

24,5

27,0

26,9

27,2

26,8

27,0

26,9

27,0

27,1

27,0

26,5

Полив по борозде

24,5

28.9

23,8

29,1

24,4

28,7

23,9

29,5

23,2

28,6

24,0

Таблица 4

Влажность почвы на вариантах опыта, в % от веса а.с.п. 2007 г.

Варианты

01.4

15.4

24.4

10.5

23.5

06.6

20.6

08.7

20.7

30.7

15.8

Микродождевание с применением автоколебательного аппарата

25,0

26,0

27,5

25,4

25,2

27,3

26,3

28,5

27,2

25,6

26,4

Полив по борозде

25,0

27,2

24,8

28,6

24,5

29,0

24,4

29,6

24,8

29,1

25,0

al5.wmf

Рис. 5. Динамика влажности почвы при различных вариантах орошения, 2007 г.

Таблица 5

Микроклиматические показатели над яблони* (средние показатели в 2005–2007 гг.)

Продолжительность

суток, час

Варианты

8

10

12

14

16

18

20

22

Микродождевание с применением автоколе-бательного аппарата

16,5

 

19,8

 

26,4

 

18,6

 

65

 

60

 

55

 

63

 

Полив по бороздам

16,5

 

22,6

 

31

 

20,4

 

65

 

54

 

47

 

56

 

Сопоставление этих измерений с измерениями, выполненными с часовым интервалом, показывает их взаимную характерность.

Микродождевание позволяет в жаркие часы суток за счет повышения относительной влажности воздуха на 10–20 %, снизить температуру на 1,5–2 °С. Данная технология дождевания позволяет существенно воздействовать на растения и среду их обитания практически в течение всей вегетации, за исключением дождливого или пасмурного периодов, когда естественная влажность воздуха высока, а почва достаточно обеспечена влагой. В этом случае необходимость полива отпадает.

Данная технология дождевания позволяет существенно воздействовать на растения и среду их обитания практически в течение всей вегетации, за исключением дождливого периода. Причем примененные здесь системы импульсного дождевания работают в полуавтоматическом режиме и при непрерывной работе суточная водоподача составляет 96 м3/га, что почти в три раза превышает среднесуточную норму водопотребления сельскохозяйственного поля в данной зоне.

При проектировании и эксплуатации систем импульсного дождевания важным элементом является определение его технологических параметров.

Нами были теоретически расчесаны при оптимальной водоподаче технологические параметры синхронно-импульсного дождевания в зоне исследования (96 м3/га сут., 48 м3/га сут., 32 м3/га сут.). При этом по сравнению с существующей водоподачей 96 м3/га сут.

В лучшие стороны изменяются технологические параметры импульсного дождевания автоколебательного действия, где удельная водоподача 0,62 л/с.га., расход подводимый к одному аппарату 0,031 л/с., продолжительность накопления 483 с, средняя круговая интенсивность 0,0037 мм/мм, коэффициент эффективности полива 0,67 (табл. 6).

Таблица 6

Технологические параметры систем импульсного микродождевания автоколебательного действия

№ п/п

Показатели

Условное обозначение

Единица измерения

Расчетная формула или установленные параметры

Среднесуточная водоподача, м3/га

96

48

32

1

Верхний предел давления в гидроаккумляторе

мПа

По рабочей характе-ристике насоса

0,45

0,45

0,45

2

Геометрический объем гидроаккум-лятора

л

Расчетно-конструктивно

30

30

30

3

Угол поворота на рабочий цикл

φ

Град.

конструктивно

15

15

15

4

Нижний предел давления в гидроак-кумляторе

мПа

(0,39) Pв

0,3

0,3

0,3

5

Объем выброса воды за рабочий цикл

Vвыб

л

aliev01.wmf aliev02.wmf

15

15

15

6

Радиус действия

R

м

экспериментально

22

22

22

7

Площад полива при расстановке по триуголной схеме

ω0

га

10-42R2

0,097

0,097

0,097

8

Удельная водоподача

q /

л/секх 2d

1, 04

0,62

0,36

9

Расход подводимый к одному аппарату

qd

л/сек

ω0q

0,062

0,031

0,025

10

Продолжительность накопления

сек

aliev03.wmf

240

483

600

11

Продолжительность выброса

сек

aliev04.wmf

21

29

40

12

Продолжительность цикла

Т

сек

TH + Tb

261

512

640

13

Средная круговая интенсивность

ρ

мм/мин

6.10-3 q

0,0062

0,0037

0,0021

14

Число рабочих циклов за один оборот

n

   

24

24

24

15

Коэффициент эффективности полива

     

0,67

0,67

0,67

16

Коэффициент недостаточного полива

     

0,18

0,18

0,18

17

Коэффициент избыточного полива

     

0,15

0,15

0,15


 

al6.wmf

Рис. 6. Изменение динамики температуры воздуха над яблони при различных вариантах орошения

al7.wmf

Рис. 7. Изменение динамики влажности воздуха над яблони при различных вариантах орошения

 

Недостатком варианта со среднесуточной водоподачей 96 м3/га является то, что за сравнительно короткое время (в течение 10 часов) обеспечивается суточная поливная норма, а межполивной период длится 14–16 часов. При этом ухудшается микроклиматический эффект от полива, снижается и коэффициент использования оборудования. Кроме того, в техническом отношении происходит ухудшение условий нормальной работы системы за счет заполнения трубопроводов воздухом при перерывах в водоподаче усиливаются коррозионные процессы.

Приведенные выше данные свидетельствуют об экономической целесообразности применения синхронного импульсного дождевания в рассматриваемых условиях.

Все это является одним из путей реализации решений дальнейшей интенсификации сельскохозяйственного производства особенно важное для горного земледелия в республике.

Выводы

1. Внедрение автоматизированных систем импульсного дождевания в условиях влажных субтропических регионах республики позволяет сохранить плодородие земли, предохранить почву от ирригационной эрозии и повысить продуктивность растений.

2. Система микродождевание в течение всего оросительного периода повышает влажность воздуха и в дневные часы суток снижает его температуру. Результатами исследования выявлено, что при помощи СИДАД влажность почвы можно поддерживать на требуемом уровне. Причем здесь, влажность воздуха на варианте импульсного дождевания в течение всех суток была выше, чем при бороздовом поливе. При этом наибольший градиент влажности воздуха между вариантами наблюдался после 10 часов, он достигал 10–20 % на высоте 0,6 м.


Библиографическая ссылка

Алиев З.Г. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОДОПОДАЧИ РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 5-1. – С. 88-94;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=6770 (дата обращения: 27.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074