Расчет контуров увлажнения для обоснования поливной нормы при капельном орошении плодоносящего сада в условиях предгорной зоны Жамбылской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

РАСЧЕТ КОНТУРОВ УВЛАЖНЕНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПОЛИВНОЙ НОРМЫ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ ПЛОДОНОСЯЩЕГО САДА В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ ЖАМБЫЛСКОЙ ОБЛАСТИ

Кирейчева Л.В.^1, *, Асканбек А.А.², Нурабаев Д.М.³

¹ Всероссийский научно-исследовательский институт

гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова,

Москва, Россия;

^2,3 Таразский Государственный Университет им. М.Х. Дулати, Тараз, Казахстан

Аннотация

В статье приведены расчеты по формированию контура увлажнения при капельном орошении для саженцев яблони и плодоносящего яблоневого сада на карликовом подвое, выполнено обоснование размещения капельниц, интенсивность и время подачи воды, обеспечивающее увлажнение корнеобитаемого слоя для подросших яблонь с целью поддержания влажности, соотвествующей 0,7- 0,8 НВ в условиях недостаточного природного увлажнения в предгорной зоне Жамбылской области на светло-сероземных почвах. Показано, что по мере роста и развития яблонь увеличивается необходимость увлажнения корнеобитаемого слоя вдоль капельной линии до полного смыкания контуров увлажнения.

Ключевые слова: капельное орошение, яблоня интенсивного типа, карликовый подвой, режим увлажнения, поливная норм.

Abstract

The article presents calculations on the formation of a humidification profile during drip irrigation for young plants of apple and apple-bearing orchard on a small-stature form of stock, substantiates the placement of droppers, the intensity and time of water supply, which provides moistening of the root layer for grown apple trees in order to maintain humidity corresponding to 0.7- 0.8 HB in conditions of insufficient natural moisture in the submontane zone of the Jambyl region on light sierozemic soils. It is shown that, as apple trees grow and develop, the necessity to moisten the root layer along the drip line increases until the humidification profile is completely closed.

Keywords: drip irrigation, apple tree of intensive type, a small-stature form of stock, moisture regime, irrigation depth.

орошение корнеобитаемый слой яблоня сад

Введение

В Республике Казахстан уровень обеспечения населения свежей яблоневой продукцией находится на низком уровне. Потребление свежих яблок в Жамбылской области в течение всего года является важным фактором поддержания здоровья местного населения, особенно детей и подростков [5, С. 15]. Кроме того, актуальным становится вопрос водообеспечения плодоводства в целом и эффективности оросительных мелиораций [9], [11]. Аридность климата, дефицит природной пресной воды стимулируют развитие малообъемного орошения садов в республике Казахстан [6]. Актуальной задачей проектирования систем капельного является определение геометрических параметров контуров увлажнения корневой системы, форма и размеры которых определяется скоростью и объемом подаваемой воды через капельницы [2, С. 137], [4 C. 6]. Исследования по изучению параметров контуров увлажнения для разных поливных норм выполняются методом расчета с учетом значительного количества факторов: степени начального увлажнения участка, типа почвы, водопроницаемости, пористости, засоленности, уплотненности почвенного профиля [3], [6, C. 40]. При выборе сорта и саженцев яблонь принимается во внимание их требования к температурным показателям и условиям увлажнения данного региона, что определяет продолжительность периода вегетации, технологию обработки почвы, сроки уборки урожая и мероприятия по уходу за садом. Также следует иметь в виду потребности рынка сбыта сортового состава продукции и получение прибыли за счет выращивания эффективных сортов [5, C. 18].

Цель работы - обоснование наилучших режимов увлажнения почвы плодоносящего яблоневого сада на карликовых подвоях при капельном способе орошения.

Материал и методика

Для исследований был выбран учебно-опытный полигон поливной техники Таразского государственного университета имени М.Х. Дулати, расположенный в пределах предгорной зоны Жамбыльской области. Опытно-производственный участок расположен в центральной части долины реки Талас в зоне резко континентального климата с недостаточным увлажнением, жарким сухим летом и сравнительно продолжительной холодной зимой [3]. Годовое количество осадков на равнинах до 300 мм, в предгорьях и горах от 500 - 700 до 1 000 мм. Вегетационный период составляет 205-225 дней в зависимости от конкретного года [1]. Почвы - сероземные, освоенные на покровных суглинках.

С целью изучения почвенных характеристик на опытном участке были заложены три шурфа, в которых через каждые 20 см отбирались пробы почвы. Почвы опытного участка характеризуются малым содержанием гумуса-0.02…1.42%, имеют комковато-глыбистую структуру, которая легко разрушается при механическом воздействии и увлажнении. По гранулометрическому составу почвы легко и среднесуглинистые, содержание физической глины 24.7…37.7%. Коэффициент фильтрации расчетного слоя в среднем по участку составляет 0.3 м/сут. [7, C. 71]. Особое внимание при изучении характеристик почвы опытно-производственного участка было уделено определению водно-физических свойств. В таблице 1 приведен гранулометрический состав почвы, который использовался для определения водно-физических характеристик.

Почвы опытно-производственного участка имеют плотность 1,35 г/см³, наименьшее содержание влаги (НВ) в слое 0,8 м составляет 22-24% от массы почвы, водопроницаемость в первый час - 5,3 см / час. Уровень подземных вод на участке ниже 9-11 метров и они не участвуют в формировании влажности в корнеобитаемой зоне. Почвенные условия по приведенным характеристикам подходят для применения капельного способа полива интенсивного яблоневого сада. Основные характеристики почвы, необходимые для обоснования режима орошения, представлены на рис. 1.

Таблица 1 - Гранулометрический состав почвы опытного участка

Рис. 1 - Графики распределения по глубине водно-физических характеристик почв участка

На участке в 2016 году были высажены 2-х летние саженцы на карликовых подвоях по схеме 4х2 м. Запроектированная капельная система обеспечивала подачу воды непосредственно в приствольный круг с регулируемым расходом капельницы от 2 до 15 л/час. Поливная норма в зависимости от предполивной влажности почвы 70% НВ и 80% НВ при расчетном слое увлажнении почвы 0,4 м составляла в пределах 28,9-49,3 мі/га при продолжительности полива 4,8-8,2 часа. При увлажнении почвы до глубины 0,6 м поливная норма составила 45,7-96,8 мі/га за 7,5-16,2 часов. При увлажнении 0,80 м поливная норма равнялась 86,4-145,9 мі/га, а время полива составляло 14,3-24,1 часа. Был выбран режим увлажнения при предполивной влажности 80% НВ для расчетного слоя почвы 0,40 м при норме полива 49,3 мі/га и продолжительности - 6 часов [5 C.70-72]. Поливную норму m рассчитывали по формуле:

m = 100H ?a (HB - л· HB), м3/га (1)

где: H - глубина увлажняемого слоя, м;

? - плотность сложения почвы, г/см3; a - доля площади питания, подлежащая увлажнению (определялась по экспериментальным данным);

HB - наименьшая влагоёмкость, % от массы абсолютно сухой травы; л - коэффициент предполивной влажности почвы, соответствующей нижней границе оптимального увлажнения, в долях единицы.

Результаты исследований

В процессе полива при расходе капельницы 2 л/час сформировался контур увлажнения (рис. 2).

За 6 часов полива глубина увлажнения составила 44,5 см, а диаметр контура 41 см.

При таком расположении капельниц (через 2 м) и заданном режиме орошения, смыкания контуров увлажнения не происходило.

Рис. 2 - Контур увлажнения от одной капельницы при поддержании влажности в корневой зоне 80% НВ и заданном режиме орошения

В настоящее время сад перешел в фазу полного плодоношения, корневая система достигла 0,8 м и стала распространяться вдоль капельной линии. Для наилучшего увлажнения зрелого сада была поставлена задача обеспечитить смыкание контуров увлажнения почвы в зоне максимального распространения корневой системы. Исходя из этого было рекомендовано устанавить дополнительные капельницы на расстоянии 0,5 м с двух сторон ствола дерева. Для обоснования режима влажности в корневой зоне при установке дополнительных капельниц были выполнены расчеты контуров увлажнения [8]. Задача распределения воды может быть описана численными методами с использованием основной гидрофизической характеристики почвы (ОГХ) и функции влагопроводности, которые зависят от гранулометрического состава почвы, что позволяет полно и однозначно детерминировать перемещение влаги [10].

Расчет выполнялся В.В. Алексеевым для следующих начальных условий, полученных на основании гранулометрического состава почв участка (рис. 1). Для автоматизации расчетов составлена и использована программа на языке визуального программирования Delphi 10. Визуализация вычислений проводилась с использованием среды GoldenSoftwareSurfer 15 [10, C.69]. Алгоритм расчета состоял в подборе расхода капельницы и времени ее работы для увлажнения требуемого слоя при смыкании контуров увлажнения. Так, при расходе капельницы 4 л/час в течение 20 часов произошло увлажнение 0,8 метрового слоя до 80% НВ по всей длине капельной линии. Выполненные расчеты по вышеприведенной программе представлены на рисунке 3.

Рис. 3 - Контур увлажнения вдоль капельной линии при расположении капельниц через 0,5 м

Заключение

Выполненные исследования по формированию контура увлажнения при поливе 2-х летних саженцев показали, что при расположении капельниц через 2 м непосредственно в приствольном круге обеспечивало увлажнение контура диаметром 0,4 м. Через 3 года для подросшего сада такого увлажнения оказалось недостаточно. Поэтому для обоснования модернизации капельной линии выполнено математическое моделирование контура увлажнения, которое позволило обосновать расположение капельниц на капельной линии через 0,5 м и разработать необходимый режим подачи воды через капельницы с интенсивностью 4 л/час. в течение 20 часов, что приведет к смыканию контуров увлажнения в зоне распространения корневой системы растений 0,8 м и, как следствие, к повышению урожая и устойчивости плодоношения.

Список литературы

1.Агроклиматический справочник по Жамбылской области Республики Казахстан. - Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1967. - 320 с

2.Ахмедов А.Д. Расчёт распространение влаги в почве при внутрипочвенном орошении / А.Д. Ахмедов // Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 60-летию образования Волгоград. гос. с.-х. акад. - Волгоград. - 2004. - С. 137-138

3.Режим орошения сельскохозяйственных культур при капельном орошении в условиях Жамбылской области республики Казахстан / Безбородов Ю.Г., Козыкеева А.Т., Кирейчева Л.В., Жатканбаева А.О. // Сборник: Мелиорация и водное хозяйство: проблемы и пути решения. Материалы международной научно-практической конференции. -Москва: Изд. ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова. - 2016. - С. 159-163.

4.Новая система капельного орошения / Бальбеков Р.А., Бородычев В.В., Салдаев А.М., Дементьев А.В., Кузнецов Ю.В. //Мелиорация. - 2003. - № 4. - с. 6

5.Валовой сбор и урожайность сельскохозяйственных культур в Жамбылской области: стат. обзор / Таразстат. - Тараз. - 2015. - 39 с.

6.Гричаная Т.С. Перспективы применения капельного орошения в Республике Казахстан / Гричаная Т.С. // Научные исследования в мелиорации и водном хозяйстве: Сб. науч. тр. ТОО «КазНИИВХ». - Тараз. - 2009. - Т. 46 - Вып. 1. - С. 86-91.

7.Кирейчева Л.В. Влияние капельного орошения на рост и развитие саженцев яблонь на карликовых подвоях в условиях Жамбыльской области / Кирейчева Л.В., Есенгельдиева П.Н., Мусабеков К.К. // Международный научно-исследовательский журнал. - Екатеринбург. 2017. - № 02 (56), ч. 2. - С. 70-72.

8.Кирейчева Л.В. Повышение эффективности капельного орошения на легких полупустынных почвах / Кирейчева Л.В., Шуравилин А.В., Табук М.А. // Российская сельскохозяйственная наука. - Москва. - 2013. - №4. - С. 39

9.Кирейчева Л.В. Оценка эффективности оросительных мелиораций в зональном ряду почв / Кирейчева Л.В., Карпенко Н.П. // Почвоведение. - Москва. - 2015. - № 5. - С. 587-590.

10.Филиппов В.П. Моделирование капельного орошения на склоновых землях / Филиппов В.П., Алексеев В.В., Чучкалов С.И. // Сб. науч. Тр. Проблемы развития сельскохозяйственных мелиораций и водохозяйственного комплекса на базе цифровых технологий. Материалы международной юбилейной научно-практической конференции. -М.: Изд. ВНИИГиМ. - 2019. - Т. 1. - С. 65-71.

11.Шумаков Б.Б. Экологические аспекты мелиорации / Шумаков Б.Б., Кирейчева Л.В. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - Москва. - 1994. - № 4. С. 46-51..

Размещено на Allbest.ru