Режим орошения сельскохозяйственных культур оросительные нормы

     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

 

     Рельеф района объясняется геологическим строением Русской платформы, являющейся основанием Восточно-Европейской равнины, территория Буздякского административного района в двух различных геоморфологических областях. Западная и северная части района расположены на отрогах Белебеевской возвышенности, а остальная часть в пределах Чермасанской равнины.

Отроги Белебеевской возвышенности представляют собой  в плане различной ориентировки широкие вытянутые возвышенные выступы, имеющие характер, по платообразных массивов, то характер ассиметричных увалов и холмисто-увалистых равнин.

 Восточная часть  Буздякского района представляет  собой волнистую равнину, расчлененную  долинно-овражной сетью. Овражно-балочная сеть Буздякского района отмечается значительной густотой. Современные растущие овраги приурочены к древним балкам и наиболее распространенных около населенных пунктов, вдоль дорог. Растущие овраги захватывают также днища древних понижений на крутых склонах. Глубина свежих размывов составляет 1-2м реже доходит до 3-5м.

Почвы района представлены в основном черноземами типичными и выщелоченными.

 

Черноземные почвы имеют  распространение по всей территории района, содержание гумуса в них высокое, структура их зернистая. Эти почвы используются для выращивания различных сельскохозяйственных культур. При благоприятных погодных условиях они могут дать высокий урожай.

В аграрном отношении  почвы Буздякского района являются в большинстве пригодными для всестороннего сельскохозяйственного использования.

Общая площадь района составляет 163503га из них пашни занимают 95200га или 60% от общей площади района сенокосы занимают 3150га.

Под выгонами занята площадь 26500га. Лесные площади всего 25079га, под лесными полосами – 3820га. Государственный лесной фонд 20278га, болото 430га, приусадебные земли 2380га.

 На территорий района протекает  ряд небольших речек. Наиболее  крупная из них река – Чермасан. Её длина в пределах района  составляет 55км. Она принимает ряд притоков. Слева – Тюрюш, Идяш, Киязы, Кидаш, Киска-Елга и справа –Юрма. Длина всех речек -более 342 км. Река Чермасан протекает с юго-востока на северо-восток района и впадает в р.Белую. Русло реки очень извилисто, слабо врезано.       

 

2.2 Природно-климатическая характеристика участка

 

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

     Климат района умеренно континентальный, характеризующийся умеренно холодной снежной зимой и сравнительно жарким летом.

Средняя годовая температура составляет +2,2 градуса; абсолютно годовой минимум- 50 градусов. Годовая максимальная температура  из средних наблюдений + 40 градусов. Средняя годовая амплитуда колебаний  температуры составляет 38 градусов, а наибольшая 90 градусов по Цельсию.

  Относительная влажность воздуха в 13 часов дня последние годы выше 70 процента в теплый период, она снижается до 50 процента. В летнее время ощущается дефицит влажности воздуха, что требует искусственного полива (орошения сельскохозяйственных угодий ).

  Среднегодовое количество осадков составляет менее 400 мм, из них большое количество выпадает в теплое время года.

   Максимальная мощность снежного покроя за зиму составляет около 30 см. Она приходиться на конец февраля и в первую половину марта. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом составляет в среднем 150 дней. Самая ранняя дата образования снежного покрова 21 октября. Снеготаяние продолжается в среднем пятнадцать дней.

Преобладающими ветрами являются ветры южных, юго-западных направлений. В летнее время значительно роль северных ветров. Глубина промерзания почвы за зимний период в среднем колеблется от 30 см до 13 см.

 

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 (Буздяк):

     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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

     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;

     ΔΕ₃=28,42-8,4=20,02;

     ΔΕ₄=37,6-9,1=28,5;

     ΔΕ₅=34,37-11,2=23,17;

     ΔΕ₆=32-11,9=20,1;

     ΔΕ₇=37,78-13,3=24,48;

     ΔΕ₈=25-14=11;

     ΔΕ₉=30,14-14,7=15,44;

     ΔΕ₁₀=33,78-13,3=20,48;

     ΔΕ₁₁=26,46-12,6=13,86;

     ΔΕ₁₂=25,83-9,8=16,03;

 

Расчет ДВБ  за декаду для сахарной свеклы: