CC BY
8ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
УДК 631.674
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ ОРОШЕНИИ
А.Д. Ахмедов, д.т.н., Е.М. Душкина, к.с.-х.н., Волгоградская ГСХА
Проанализированы распределения пьезометрического напора по длине увлажнителя при внутрипочвенном орошении люцерны. Определена характеристика контуров увлажнения в зависимости от поливных норм, подсчитаны коэффициенты вертикального распространения Кв и форм Кф. Обоснована целесообразность применения малой поливной нормы при возделывании люцерны.
Ключевые слова: внутрипочвенное орошение, контур увлажнения, поливная норма, люцерна на корм, влажность почвы, урожайность, напор, расход воды.
Введение. В последние годы, ведущие страны мира отдают предпочтение таким способам полива, которые позволяют регулировать водоподачу в соответствии с водопотреблением сельскохозяйственных культур. В практике этим требованиям отвечают все способы локального орошения, в том числе и внутрипочвенное [1-3].
Однако возможности внутрипочвенного орошения из-за недостаточной изученности теоретических основ и технологии полива реализованы не полностью. В связи с этим мы в 1993-1998 гг. провели исследования в зоне недостаточного увлажнения на орошаемом участке АО « Ахтубинское» Сред-неахтубинского района Волгоградской области.
Методика. На опытно-производственном участке внутри-почвенного орошения были изучены две конструкции увлажнителей, выполненных из гончарных труб (внутренний диаметр 50 мм и длиной 333 мм) с противофильтрационным экраном снизу и сверху. В первой конструкции трубы соединены муфтами из полиэтиленовой пленки шириной 0,1 м, расстояние между увлажнителями 2,0 м. Во второй конструкции трубы уложены вплотную друг к другу, стыки их не изолированы, расстояние между увлажнителями 1,5 и 2,0 м. Все увлажнители выполнены длиной 125 м. Уклон увлажнителей 0,002.
Учет урожайности проводили методом учетных площадок (4-5 м2), в четырехкратной повторности. Математическую обработку данных проводили с помощью корреляционного и дисперсионного анализов на ЭВМ с помощью прикладных программ по математической статистике. Динамику влажности почвы в полевых условиях изучали на специальных водно-балансовых площадках, расположенных по диагонали делянки на расстоянии 20 м от головы, в середине и 20 м от конца увлажнителя. Пробы на влажность в поперечном сечении между увлажнителями брали над увлажнителем через каждые 0,2 м и в середине между увлажнителями по вариантам, а по вертикали - через 0,1 м на глубину до 1 м в четырехкратной повторности до, и после полива, через сутки, двое. При изучении динамики пьезометрических напоров по длине увлажнителей было установлено семь пьезометров в следующем порядке. Первый в 2,5 м от головы увлажнителя, последний - на таком же расстоянии от концевой части увлажнителя. Основные располагались через каждые 20 м от головы увлажнителя. Величина пьезометрических напоров отмерялась от оси увлажнителя, включая пьезометр в напорном резервуаре, отсчет по пьезометрам брался через каждые 10 мин, а затем - через 30 мин, до установления постоянного расхода.
Результаты и их обсуждение. Отмечена неравномерность распределения динамики влажности почвы по длине увлажнителя. При почти одинаковой предполивной влажности почвы в слое 0-0,8 м по длине увлажнителя влажность почвы по окончании полива уменьшается до 5-го створа и затем увеличивается до концевой части. На расстоянии 0,25 м от оси ув-
лажнителя в 5-ом створе эта величина по сравнению с 1-м створом, уменьшается на 8,7 %, а в конце увлажнителя всего на 1,9 %. В течение времени наблюдается перераспределение влаги в периферийные от увлажнителя горизонты. Характер распределения остается неизмененным: наибольшие значения влажности почвы в голове и концевой части увлажнителя, наименьшие - в средней части. Через 1,3,5,7 суток после полива влажность продолжает уменьшаться, достигая в последнем наблюдении почти предполивных значений. Как известно, в этом случае влага обладает наибольшей подвижностью. Систематические измерения показали, что основное количество поливной воды аккумулируется в слое почвы 0-0,8 м, причем 22,5 % поступает в пахотный горизонт, 72 % в слое 0,3-0,6 м, лишь 5,5 % инфильтруется.
Для изучения влияния поливной нормы на формирование контуров увлажнения рассматривали поливные нормы 600 и 350 м3/га. В зависимости от поливных норм подсчитывали коэффициенты вертикального распространения Кв и формы Кф. Коэффициент Кв оценивает оптимальность контура увлажнения, то есть это отношение величин распространения контура увлажнения вверх (а1) и вниз (а2) от оси увлажнителя, а Кф - отношение высоты контура увлажнения Бв к ширине Бг. Следовательно, при увеличении Кв уменьшаются потери оросительной воды на фильтрацию, а уменьшение величины Кф позволяет увеличить расстояния между увлажнителями (табл.).
Повышение поливной нормы с 350 до 600 м3/га позволяет увеличить расстояние между увлажнителями на 0,10-0,15 м за счет возрастания абсциссы контура увлажнения. При этом увеличивается площадь контура увлажнения. Однако при этом возрастают потери воды на глубинную фильтрацию, уменьшаются величины коэффициента вертикального распределения.
Параметры контуров увлажнения
Время после аьм а2,м Эв ,м Эгм Кв Кф
полива, сут.
Поливная норма 600 м3/га
0 0,29 0,48 0,77 1,16 0,60 0,66
1 0,28 0,64 0,92 1,27 0,44 0,72
5 0,19 0,09 0,67 0,36 0,86 0,45 1,06 0,60 0,28 0,25 0,81 0,75
7 0,03 0,13 0,16 0,29 0,23 0,55
Поливная норма 350 м3/га
0 0,25 0,40 0,65 1,05 0,62 0,61
1 0,24 0,53 0,77 1,10 0,45 0,70
5 0,27 0,08 0,58 0,32 0,75 0,40 0,94 0,56 0,25 0,25 0,79 0,71
7 0,03 0,11 0,14 0,26 0,27 0,54
Расход воды в зависимости от напора внутрипочвенного увлажнителя изучали на опытно-полевой установке с увлажнителями, выполненными из гончарных труб, при напорах воды в голове от 0,10 до 0,70 м. В течение опыта поддерживался постоянный напор воды в голове увлажнителя. Контроль осуществлялся по пьезометрам. Величина расхода воды фиксировалась через каждые 10 мин от начала наблюдения при установлении предполивной влажности почвы 75-80 % НВ.
С увеличением напоров расход воды в голове последних увеличивался. Так, при напоре 0,1 м расход воды после 10 мин работы составил 0,30 л/с, при напоре 0,30 м - 0,51, 0,5 м - 0,645 и 0,7 м - 0,790 л/с, т.е. при увеличении напора на 0,6 м расход увеличился в 2,63 раза.
Величина установившихся расходов воды в голове увлажнителя составила: для напора 0,7 м - 0,235 л/с, для 0,5 м -0,160, для 0,3 м -0,125, для 0,1 м - 0,040 л/с.
Экспериментальные зависимости д = £(1) аппроксимировались с помощью уравнения д = а (Ь + 1) + ^ где д - расход воды в голове увлажнителя, л/с; 1 - время от начала полива, мин; с - показатель степени, равный -1; а, Ь, d - коэффициенты, численные значения которых устанавливаются экспериментальным путем. Для наших условий кривые д = £(1) описываются следующими уравнениями: д = 6,55 Т -1 + 0,22; д= 5,89 Т -1 + 0,15; д = 4,65 Т -1 + 0,11; д = 3,21 Т -1 + 0,04 при напорах, соответственно, 0,7; 0,5; 0,3 и 0,1 м.
Во всех случаях (рис. 1) точки в выбранном масштабе ложатся примерно на прямой линии вида у =ах + в. Эмпирические формулы подбираются методом выровненных точек. Полученные зависимости с достаточной точностью подтверждаются проверкой ряда точек на прямолинейность по каждому варианту. Чем больше пропускная способность трубы -увлажнителя при одинаковых уклонах, тем прямая ложится выше.
Время после начала полива, мин
Напор в голове увл ажнител я, м
Рис. 1. Зависимость расхода воды в увлажнителе от напора в течение; полива
Обобщая, выведем общее уравнение, связывающее между собой удельный расход, время от начала полива и напор в голове увлажнителя: д =0,0031Ы+4,508Т"°,967. Среднеквадра-тические отклонения расчетного расхода от фактического при рассматриваемых напорах в течение всего полива колеблется в пределах 0,36-4,18 %. Область применения полученных зависимостей ограничивается по напору (Ы = 0,1-0,7 м) и по времени (Т = 10-340 мин.) до появления установившихся расходов. Пользуясь расчетными зависимостями можно подсчитать подачу оросительной воды за любой промежуток времени и при различных напорах, делать интерполяцию, экстраполяцию и определять расчетный расход воды в увлажнителе.
В течение исследований на опытно-производственном участке возделывали люцерну на зеленый корм сорта Синская. Высевали в чистом виде, способ посева рядовой, технология возделывания люцерны на зеленый корм была общепринятой для данного региона. Режим орошения изучали на люцерне второго и третьего года жизни при разных способах полива. При всех способах наибольший урожай зеленой массы люцерны обеспечивался во второй год жизни, а на третий год продуктивность ее резко снизилась, за счет изреживания растений. В пределах каждого года минимально высокий урожай люцерны формировался в первом укосе и составлял 28-35 % от суммы за год. При дождевании во втором году за 4 укоса была получена максимальная урожайность 87,0 т/га. В сред-
т/га (НСР05 варьировала в пределах 0,13-1,41).
Применение ВПО по сравнению с дождеванием (ДДА -100 МА) позволяет увеличить урожайность люцерны. Наибольший урожай (95,0 т/га) был получен на участке с наиболее высокой предполивной влажностью почвы (80 % НВ), это на 8,0 т/га больше, чем при дождевании. Снижение предпо-ливной влажности почвы до уровня 70 % НВ в среднем на 1219 % снижает урожайность люцерны. Дальнейшее уменьшение легкодоступной влаги еще более уменьшает урожайность люцерны. Отмечено снижение урожайности при увеличении расстояния между увлажнителями. Так, при увеличении расстояния между увлажнителями с 1,5 до 2,0 м урожайность в среднем снижается на 6,2-12,1 %.
На формирование урожая люцерны оказывает влияние конструкция увлажнителя. Так, при расстоянии 2,0 м между увлажнителями, урожайность люцерны на зеленую массу больше в варианте, где увлажнители из гончарных труб с противофильтрационным экраном снизу и сверху, чем с про-тивофильтрационным экраном на свободнолежащих муфтах, в среднем на 5,1 т/га. Динамика средней поукосной урожайности люцерны в зависимости от разных способов полива показана на рисунке 2.
3 0 п 2 5 2 0 1 5 1 0
—Д—В =2,0 м —X—ВПО, муфты В = 2,0 м
5 - -
0 ^-,-,-,-,
12 3 4
Укосы
—Дож д е | а н и е —ВПО, с э к р а н о м В = 1 , 5 м
Рис.2. Зависимость поукосной средней урожайности люцерны на зеленую массу
Таким образом, внутрипочвенный полив - высокоэффективный способ орошения, применение которого дает значительное увеличение урожайности люцерны на зеленую массу. Оптимальным является вариант, у которого увлажнители выполнены из гончарных труб диаметром 50 мм с противо-фильтрационным экраном, снизу и сверху и расстоянием 1,5 м между увлажнителями.
Среди изучаемых способов полива люцерны по вариантам опыта самую высокую биоэнергетическую эффективность имеет ВПО при поддержании предполивного порога влажности 80 % НВ. При этом коэффициент энергетической эффективности составляет 2,77-2,82.
Литература
1. Ахмедов, А.Д. Водосберегающий режим орошения кормовых куль-тур//Вестник Саратовского ГАУ. 2006.-№2.-С. 3-5. 2. Ахмедов, А.Д. Оптимизация основных параметров систем внутрипочвенного орошения в условиях Нижнего Поволжья: Волгоград: ВГСХА,2005.-164 с. 3. Григоров, М.С. Внутрипочвенное орошение люцерны на зеленый корм/Кормопроизводство.-2000 .-№6 .-С. 18-21.
нем, за два года урожайность при дождевании составила 79,4
Cultivation technology of forage crops under intrasoil irrigation A.D. Ahmedov, E.M. Dushkina Volgograd State Agricultural Academy, Universitetskii pr. 26, Volgograd, 400002 Russia
Summary. Relevance of subsoil irrigation usage for growing feed crops on alluvial meadow soils is shown. The distribution of piezo-metric pressure along the water emitters line during the irrigation period was analyzed. In order to define the characteristics of moisture patterns in the soil depending on the irrigation rate, the ratios of vertical water spreading Kv and forms Kf were calculated. The expediency of using low irrigation rates was substantiated.
Key words: intrasoil irrigation, contour of moistening, irrigation rate, forage alfalfa, soil water content, crop yield, water pressure, water discharge.
