CC BY
18Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г.
УДК 635:626.84
Г. Т. Балакай, Н. И. Балакай, А. Н. Бабичев, С. Г. Балакай
(ФГБНУ «РосНИИПМ»)
УСТРОЙСТВО И ТЕХНОЛОГИЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО СТРУЙНОГО ПОЛИВА ВЫСЕВАЕМЫХ СЕМЯН
В статье приводятся описание устройства и результаты исследований по разработке технологии внутрипочвенного струйного полива при посеве семян в открытый грунт, которые позволяют создавать контур увлажнения вокруг семян, получать дружные всходы, более высокую урожайность, сокращать количество поливов и оросительные нормы, снижать затраты на возделывание сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: устройство, технология, внутрипочвенный струйный полив, посев, сеялка.
G. T. Balakay, N. I. Balakay, A. N. Babichev, S. G. Balakay
DESIGN AND TECHNOLOGY INTRASOIL JET IRRIGATION SOWING SEEDS
The article gives a description of the device and the results of studies on the development of intra-jet technology irrigation at sowing seeds in open ground, which allow you to create a contour moisture around the seeds, seedlings receive friendly, higher productivity, reduce the number of watering and irrigation rates, reduce the cost of crop production .
Keywords: device, technology, subsurface irrigation jet, seeding, seeder.
Орошаемое земледелие является высокотехнологичным и затратным производством. При орошении затраты на 1 га возрастают по сравнению с богарным земледелием в 1,5-2 раза не только за счет проведения поливов, но и за счет применения более интенсивных технологий, которые требуют внесения повышенных доз удобрений, более эффективных средств защиты растений, строгое соблюдение сроков выполнения агротехнических мероприятий и т.д. В то же время урожайность на орошаемых землях возрастает в несколько раз, а себестоимость полученной продукции снижается.
Одной из проблем возделывания мелкосеменных культур, особенно овощных с посевом семенами в грунт, является получение дружных всходов. В годы, когда в весенний период (апрель и май) выпадает недостаточное количество осадков, получить дружные всходы мелкосеменных растений становится проблематичным. Для получения всходов возникает необ-
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г. ходимость проводить предпосевные поливы. Однако сроки посева некоторых культур (томата, перца, баклажан и др.), например, в условиях Ростовской области приходятся на вторую декаду апреля, а воду в оросительную сеть начинают подавать в первой декаде мая. В случае отсутствия осадков невозможно получить полноценные всходы, так как отсутствует влага в верхнем слое почвы, и невозможно провести довсходовые увлажнительные поливы в связи с отсутствием оросительной воды в каналах.
Другая проблема, возникающая при проведении довсходовых поливов, - это необходимость при поливе дождеванием давать малые поливные
-5
нормы 100-150 м /га. При этом распространенные дождевальные машины отечественного и зарубежного производства имеют высокую интенсивность дождя более 0,2 мм/мин, что приводит в большинстве случаев к образованию почвенной корки, особенно на слитых заплывающих почвах. Устранить вредное влияние почвенной корки можно только следующими поливами, которые увлажняют верхний слой почвы и дают возможность проросткам пройти этот слой и дать всходы. Если учесть, что семена некоторых культур прорастают и дают всходы только на 15-20-й день (например, баклажаны), то поливы приходится повторять каждые 3-5 дней, т.е. количество довсходовых поливов достигает 3-4 и более.
Для получения дружных всходов сельскохозяйственных культур в ФГНУ «РосНИИПМ» разработано устройство (патент РФ № 2302094) для внутрипочвенного струйного полива высеваемых семян одновременно с посевом. Схема устройства приводится на рисунке 1.
За счет того, что семена, уложенные на семенное ложе в верхний сухой слой почвы, поливаются водой (или раствором питательных веществ и пестицидов определенной концентрации) одновременно с посевом, обеспечивается: увлажнение почвы и создание запасов влаги вокруг семян; лучший контакт влажной почвы с семенами; стартовый запас питательных веществ и средств защиты проростков от вредителей, болезней и сорняков;
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г. экономия оросительной воды, так как отпадает необходимость в проведении довсходовых увлажнительных поливов.
1 - емкость с водой; 2 - сошник сеялки, семена в семенном ящике; 3 - водопровод для подачи воды к семенам; 4 - наконечник для подачи воды к семенам; 5 - семена;
6 - поверхность почвы; 7 - семенное ложе; 8 - ящик для семян;
9 - контур увлажнения почвы
Рисунок 1 - Схема устройства для внутрипочвенного струйного полива семян одновременно с посевом
Устройство было изготовлено в ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области, где были проведены его полевые испытания и исследования по изучению влияния внутрипочвенного струйного полива семян на прорастание семян, условия роста и развития растений и урожайность.
На рисунке 2 приводится общий вид сеялки «Клен», оборудованной устройством для внутрипочвенного полива семян при посеве.
На рисунке 3 приводится общий вид высевающего аппарата, оборудованного устройством для струйного полива при посеве перца болгарского по схеме посева 50 х 90 см.
Рисунок 2 - Общий вид сеялки «Клён», оборудованной устройством для внутрипочвенного струйного полива семян одновременно с посевом
Рисунок 3 - Высевающие аппараты сеялки «Клён», оборудованные устройством для внутрипочвенного струйного полива
Фотографии, сделанные в процессе проведения испытания устройства, приведены на рисунке 4, в т.ч. продольный (рисунок 6 а) и поперечный (рисунок 6 б) разрезы почвы после прохода сеялки. Общий вид состояния увлажненной части почвы после прохода сеялки приведен на рисунке 5,
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г. где видно, что после прохода сеялки в сухой почве остается «жгут» увлажненной почвы, в которой расположены семена.
а)
Рисунок 4 - Разрезы почвенного профиля после прохода сеялки, оборудованной устройством для внутрипочвенного струйного полива семян при посеве
Рисунок 5 - Общий вид раскопанной увлажненной части контура увлажнения после прохода сеялки
Размеры контура увлажнения почвы регулируют в зависимости от размера семян, глубины посева, вида культуры, продолжительности прорастания семян, наличия влаги в почве и прогноза метеоусловий на период получения всходов. Полив должен производиться такой нормой, чтобы не увлажнялся самый верхний слой почвы и на поверхности не образовывалась почвенная корка, поэтому в каждом конкретном случае необходимо рассчитывать поливную норму и концентрацию веществ в воде при использовании раствора удобрений или гербицидов.
При расчетах поливной нормы нами условно принято, что сечение контура увлажнения составляет круга с радиусом Я. Для определения поливной нормы на 1 га определяют:
а) длину рядков в погонных метрах (Б) на 1 га, которые необходимо полить:
оЛь,
а
где В - ширина участка, м;
а - ширина междурядий (между сошниками), м;
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г.
Ь - длина участка, м;
-5
б) объем почвы (V, м ), которая увлажняется при струйном внутри-почвенном поливе на 1 га:
У = 0,5
где п = 3,14;
Я2 - радиус смачиваемой почвы, м;
в) масса почвы (Р, т), которая увлажняется при струйном внутри-почвенном поливе на 1 га, определяется по формуле:
Р = Уа,
где а - плотность сложения почвы (объемная масса) верхнего 0-0,1 м слоя
-5
почвы, т/м ;
г) поливная норма на 1 га для увлажнения семян при внутрипочвен-
-5
ном струйном поливе (т, м ) определяется в долях от абсолютно сухой почвы по формуле:
т = Р(1¥ш -№н)/100,
где Wв - наименьшая влагоемкость верхнего слоя почвы 0-10 см, %;
Wн - влажность почвы (начальная) при посеве в слое 0-10 см, %.
О
т = 0,5лК2 —Ьа(РГш -Жн)/100. а
Расчеты показывают, что с увеличением радиуса контура увлажнения необходимый объем воды для струйного полива увеличивается и со-
3 3
ставляет от 0,2 м /га при радиусе 0,01 м и до 5,2 м /га при радиусе 0,05 м.
Экспоненциальная зависимость описывается формулой у = 0,0921е0 78х при коэффициенте детерминации К2 = 0,99 (рисунок 5).
Рисунок 5 - Влияние радиуса контура увлажнения на объем воды, необходимый для струйного внутрипочвенного полива
Исследования, направленные на разработку технологии внутрипочвенного струйного полива при посеве семян в открытый грунт проводились в ЗАО «Нива» в 2006-2008 годах. На исследование были поставлены следующие вопросы:
- влияние внутрипочвенного струйного полива на продолжительность довсходового периода, особенности роста, развития и формирования урожая овощных культур, высеянных семенами в грунт;
- размеры контура увлажнения для различных почвенноклиматических условий;
- скорость смыкания контура увлажнения с нижележащим увлажненным слоем почвы.
В таблице 1 приводятся данные наблюдений за посевами баклажан.
Изучали три варианта получения всходов при различных способах полива: вариант 1 - без предпосевного полива (контроль); вариант 2 - полив с использованием разработанного устройства; вариант 3 - поливы довсходовые, после посева. Производился посев баклажан районированного сорта Алмаз семенами в грунт.
Исследования показали, что при посеве баклажан семенами в грунт в рекомендуемые зональными системами земледелия сроки (конец первой
9
Таблица 1 - Сроки посева и получения всходов баклажан, высеянных семенами в грунт, ЗАО «Нива»
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г. В среднем период посев -всходы, сут. Средняя урожайность перца за 20062008 гг., т/га
Посев Полные всходы Период посев -всходы, сут. Посев Пол- ные всходы Период посев -всходы, сут. Посев Пол- ные всходы Период посев -всходы, сут.
1 22.04 12.05 20 18.04 12.05 24 21.04 11.05 20 21 34,5
2 22.04 06.05 14 18.04 03.05 15 21.04 05.05 14 14 45,2
3 22.04 10.05 18 18.04 08.05 20 21.04 10.05 20 19 40,4
НСРо,5, т - - - - - - - - - - 2,1
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г.
- начало второй декады апреля) более дружные и быстрые всходы были получены при посеве с использованием устройства для внутрипочвенного струйного полива семян одновременно с посевом, где период от посева до всходов составил в среднем 14 суток, против 21 суток при получении всходов на естественных влагозапасах и 19 суток при проведении двух довсходовых поливов в 2006 году и одного полива в 2007 году. Дальнейший уход за растениями на всех вариантах выполнялся в соответствии с рекомендациями РосНИИПМ.
Наблюдения за получением всходов, ростом и развитием растений показали, что на втором варианте была более высокая полевая всхожесть растений (на 15-22 %) по сравнению с контролем, растения взошли раньше на 6 суток и на протяжении всей вегетации имели более высокие биометрические показатели роста и развития растений. Это позволило растениям на втором варианте развить мощную вегетативную массу и сформировать более высокую урожайность перца 45,2 т/га, против 34,5 т/га на контроле.
Полевые исследования показали, что при влажности верхнего 010 см слоя почвы 70 % от НВ (наименьшая влагоемкость НВ = 28,6 %) для обыкновенных тяжелосуглинистых почв необходимо расходовать
-5
1,86 м /га воды для увлажнения почвы вокруг семян в диаметре 6 см (радиус 0,03 м). В то же время, чтобы достичь смыкания контура увлажнения с почвенной влагой нижележащих слоев почвы достаточно увлажнить почву диаметром 2-3 см. Для этого необходимо подать расчетную поливную норму воды (или раствора с питательными веществами) в количестве 0,20,47 м3/га.
При радиусе контура увлажнения более 4 см поливной нормы достаточно для смыкания контура увлажнения с нижним увлажненным слоем почвы сразу после прохода сеялки, при радиусе контура увлажнения 2 см, стекания излишней влаги из контура и смыкание увлажнения с влажной почвой, расположенной ниже семенного ложа, происходит через 10-12 ча-
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(03), 2011 г. сов.
Таким образом, внутрипочвенный струйный полив при посеве позволяет создать контур увлажнения вокруг семян, получить дружные всходы, более высокую урожайность, сократить количество поливов и оросительные нормы, снизить затраты на возделывание сельскохозяйственных культур.
