Орошение дождеванием в сложных рельефных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОРОШЕНИЕ ДОЖДЕВАНИЕМ В СЛОЖНЫХ РЕЛЬЕФНЫХ УСЛОВИЯХ

А.С. АНЖЕНКОВ, М.Г. ГОЛЧЕНКО, Г.А. РАЙЛЯН

В статье рассмотрены проблемы орошения участков со сложным рельефом и пути повышения качества искусственного дождя. Предложена конструкция дождевального аппарата для орошения сложного рельефа. Качественное дождевание при орошении культур, особенно с применением стоков животноводческих комплексов, необходимо для снижения эрозионного воздействия и получения максимально возможного урожая на затраченный объем поливной жидкости и, следовательно, максимально возможной рентабельности производства.

The article examines the problems of irrigation of lands with difficult terrain and ways of increasing the quality of artificial rain. We have suggested a construction of sprinkler for the irrigation of difficult terrain. High-quality sprinkling of crops, especially combined with animal husbandry sewage, is necessary for the reduction of erosion and obtaining maximally possible yield per volume of irrigation liquid and consequently maximally possible profitability of production.

Орошение является необходимым условием существования зон гарантированной продуктивности. Даже кратковременная засуха, особенно на начальном этапе развития растений, может привести к значительным потерям урожая (до 30 %) [1, 6, 9, 20, 23].

Одним из самых эффективных способов орошения по оперативности, точности, коррекции микроклимата, универсальности (внесение средств химизации, противозаморозковые мероприятия) является дождевание. При этом следует учитывать: только качественное дождевание дает положительный эффект на урожайность и в конечном счете на экономические показатели орошения.

В общем случае под качеством искусственного дождя понимается [5, 11, 18, 19]:

_ во-первых, регулирование водного режима почвы в соответствии с требованиями растений путем проведения своевременных поливов необходимыми нормами;

_ во-вторых, это равномерное увлажнение орошаемой площади такими нормами и интенсивностью дождя, при которых на поверхности почвы не образуются лужи и сток, не повреждаются растения и почва, а потери на испарение минимальные.

Особенно актуально качество дождевания при орошении (утилизации) стоками животноводческих комплексов. Поверхностный сток в этом случае не только разрушает структуру почвы и эродирует ее, но и ухудшает экологическую обстановку на орошаемых и прилежащих к полям орошения территориях. Растекание поливной жидкости может привести к загрязнению открытых водоисточников. В случае напорного впитывания животноводческие стоки могут достигнуть грунтовых вод.

Наличие большого количества биогенных элементов в стоках обуславливает их высокую удобрительную ценность. Однако следует отметить, что урожайность многолетних трав возрастает только при внесении стоков нормой по азоту за вегетационный период, не превышающей 300 кг/га. Увеличение дозы, зачастую наблюдаемое в понижениях, ведет к сверхнормативному накоплению нитратов и нитритов, а также угнетению роста.

В Республике Беларусь функционирует 107 животноводческих комплексов по выращиванию и откорму свиней и 94 - крупного рогатого скота [17], формирующих основные объемы производства животноводческой продукции. В процессе производства мясомолочной продукции образуется порядка 40 млн. м3 животноводческих стоков ежегодно. Основным способом утилизации стоков крупных животноводческих комплексов с расчетной мощностью 54 тысячи голов и более в республике на сегодняшний день принято орошение дождеванием на земледельческих полях орошения [10, 24].

Главным условием качественного дождевания, без образования поверхностного стока и эрозии почвы, является соответствие его интенсивности впитывающей способности почвы в конкретных агрономических, гидрологических и рельефных условиях. При этом приведение интенсивности искусственного дождя к оптимальной, соответствующей впитывающей способности почвы, сопряжено с рядом технологических и экономических сложностей.

В случае несоответствия качества дождя существуют три основные методики его повышения.

1. Агромелиоративные методы.

Повышение впитывающей способности и сопротивляемости эрозии почвы может достигаться путем соответствующих периодических мероприятий по обработке почвы - механически (рыхление, штифтование, планирование поверхности поля, поперечная вспашка, глубокая вспашка и др.) либо химически (внесение химмелиорантов). Недолговечность эффекта таких мероприятий, обычно не более двух-трех лет, требует регулярного их повторения, соответственно регулярных капиталовложений и задействования специальной техники. Подобные мероприятия обычно проводятся в вегетационный период, когда почва пригодна к обработке. Это сокращает сроки выращивания культур и может являться причиной снижения урожая. Проведение подобных мероприятий на стадии зеленого развития растений и в период созревания затруднено, а в случае высокостебельных культур невозможно.

2. Агрономические методы.

Повышение сопротивляемости эрозии почвы может быть достигнуто возделыванием специальных культур, покрытием дерниной с растительностью. В период проведения противоэрозионных мероприятий обрабатываемые площади занимают соответствующими культурами либо дерниной и выращивание на них продуктивных культур невозможно. Такие мероприятия на продуктивных сельхозугодиях нецелесообразны, так как не дают возможности получить прибыль с обрабатываемых участков и нарушают чередование культур.

3. Мелиоративнотехнические методы:

Назначение пауз в процессе полива или внесение нормы за 2 и более прохода позволяют избежать поверхностного стока, но ведут либо к простою техники в период пауз в поливе, либо к двукратному и более увеличению пробега дождевальной техники по орошаемому участку. Дополнительный пробег является причиной увеличенного повреждения орошаемых культур и износа самой техники. К тому же увеличивается продолжительность внесения поливной нормы, тем самым снижается производительность дождевальных машин и труда поливальщиков. В случае орошения стоками животноводческих комплексов снижается интенсивность их утилизации.

Совершенствование конструкций дождевальной техники и ее элементов зачастую сопряжено со значительными капиталовложениями. Однако единовременные затраты на приобретение новой техники либо модернизацию существующей являются долговременными. Все мероприятия по переоборудованию и модернизации дождевальных машин можно проводить в неполивной период, что не отражается на проведении плановых поливов, агротехнических мероприятиях или сроках возделывания культур.

Исходя из вышеуказанного, наиболее рациональным методом повышения качественного дождя представляется именно совершенствование конструкций дождевальной техники и ее элементов.

Для повышения равномерности полива, с учетом метеорологических и рельефных условий, возможно применение специальных струйных дождевальных аппаратов. Известно, что такие аппараты на протяжении одного оборота должны менять характеристики своей работы [12]. При этом возможно изменение следующих параметров:

- угловой скорости вращения дождевального аппарата;

- угла наклона поливной струи к горизонту;

- расхода дождевального аппарата;

- одновременное изменение нескольких параметров.

Одним из основных факторов, влияющих на продолжительность полива до стока, является уклон поверхности орошаемой площади, от которого во многом зависит применение дождевания вообще. В настоящее время влияние уклона при проектировании оросительных систем учитывается в основном при технической оценке применимости дождевальной техники с точки зрения ее проходимости [22]. Но, как отмечается в исследованиях [2, 3, 4, 7, 13, 14, 16, 25], влияние уклона необходимо учитывать прежде всего при выборе оптимальной средней интенсивности дождя.

Холмистый рельеф, преобладающий на территории Республики Беларусь, осложняет выбор участков для орошаемого земледелия. Крупномасштабные планировочные работы не нашли широкого применения в связи с дороговизной подобных мероприятий и сложностью проведения работ, вызванной необходимостью сохранения плодородного слоя.

Для решения проблемы качественного дождевания на сложном рельефе предложена новая конструкция дождевального аппарата [8].

Схема аппарата представлена на рисунке. Дождевальный аппарат состоит из неподвижного стояка 1 (рис.), механизма поворота 2, вращающегося корпуса 3 с соплом 4 ближнего полива, ствола 5, выполненного из упругого эластичного материала с жестко закрепленной на нем насадкой 6, которая через тягу 7 связана с копиром 8. Один конец тяги 7 соединен с помощью осей 9 с насадкой 6, а другой - через роликовую каретку 10 - с копиром 8. Копир 8 установлен на стержне 11, нижний конец которого закреплен на неподвижном стояке 1 с помощью ребер 12, не создающих значительного сопротивления прохождению воды через стояк, а верхний проходит через корпус 3 и загерметизирован уплотнением 13.

Дождевальный аппарат

Дождевальный аппарат работает следующим образом: вода, поступая в аппарат и проходя через сопло ближнего полива 4, вращает турбинку механизма поворота 2, осуществляя вращение аппарата. В зависимости от конфигурации поливаемого участка на стержень 11 устанавливается копир 8 определенной формы, который, взаимодействуя через тягу 7 с насадкой 6, перемещает ее за счет изгиба ствола 5, изменяя при этом угол наклона струи. Величину и направление перемещения насадки 6 задает копир, конфигурация которого зависит от формы поливаемого участка.

Для орошения участков со сложным рельефом достаточно наличия комплекта копиров, соответствующих месту установки дождевального аппарата. Это позволит, например, обходить ядром факела орошения места понижений, а в случае установки на склоне - поднимать угол струи при поливе верхней части и понижать при орошении в направлении подножия.

Орошение является необходимым условием существования зон гарантированной продуктивности.

Качественное дождевание при орошении культур, особенно с применением стоков животноводческих комплексов, необходимо для снижения эрозионного воздействия и получения максимально возможного урожая на затраченный объем поливной жидкости и, следовательно, максимально возможной рентабельности производства.

Предложенная конструкция дождевального аппарата позволяет повысить качество искусственного дождя без крупномасштабной планировки поверхности поля и регулярных агромелиоративных мероприятий при орошении участков со сложным рельефом.

орошение искусственный дождь почва

Литература

1. Вороньжева, А. С. Страхование урожая сельскохозяйственных культур с господдержкой / А. С. Вороньжева // Инновационные технологии - основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции: материалы международной научно-практической конференции, г. Волгоград, 5-7 июля 2011 г. / Министерство образования и науки Российской Федерации, Волгоградский государственный технический университет, ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук». - Волгоград, 2011. - Ч. 1: Производство сельскохозяйственного сырья. - C. 285-286.

2. Годы, М. Оросительные мелиорации / М. Годы; под ред. Б. Г. Штепы. - М.: Колос, 1977. - 192 с.

3. Голченко, М. Г. Исследование влияния уклона орошаемого поля на качество полива / М. Г. Голченко, Т. Д. Лагун // Докл. научн. конф. посвящ. 50-летию основ. лит. с.-х. акад. - Каунас, 1974. - С. 27-29.

4. Голченко, М. Г. Исследования допустимой интенсивности дождевания минеральных почв / М. Г. Голченко, Т. Д. Лагун // Сб. научн. тр. Белорус. с.-х. акад. - 1975. - Выл. 3. - С. 20-25.

5. Голченко, М. Г. Как обеспечить качественный полив угодий / М. Г. Голченко // НТИ по мелиорации и водному хозяйству. - 1976. - № 6. - С. 25-28.

6. Григорюк, И. А. Устойчивость растений к водному и высокотемпературному стрессам и способы ее повышения / И. А. Григорюк и др. // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: материалы Международной научной конференции. - Минск, 1999. - С. 173-174.

7. Гусейн-Заде. Многоопорные дождевальные машины / Гусейн-Заде, Д. А. Перевезенцев, В. И Коваленко. - 2-е изд., доп.и перераб. - М.: Колос, 1976. - 176 с.

8. Дождевальный аппарат: пат. 2454 Респ. Беларусь, МПК A 01G 25/00 / А. С. Анженков, В. И. Коцуба, Г. А. Райлян, В. Н. Чеснык; заявитель УО «Белгоссельхозакадемия»; заявл. 04.03.2005; опубл. 17.10.2005 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2005. - № 4. - С. 3.

9. Емельянов, Л. Г. Ростовая стресс-реакция на водный дефицит / Л. Г. Емельянов // Ботаника: исследования / Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича. - Минск: Право и экономика, 2006. - Вып. 34. - С. 119-123.

10. Желязко, В. И. Эколого-мелиоративные основы орошения земель стоками свиноводческих комплексов: монография / В. И. Желязко. - Горки: БГСХА, 2003. - 168 с.

11. Желязко, В.И. Использование бесподстилочного навоза на мелиорируемых агроландшафтах. Теория и практика: монография / В. И. Желязко, П. Ф. Тиво. - Минск: ИООО «Право и экономика», 2006 - 296 с.

12. Лебедев, Б. М. Дождевальные машины: Теория и конструкции / Б. М. Лебедев /. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва.: Машиностроение, 1977. - 247 с.

13. Листопад, Г. Е. Определение параметров прерывистого дождевания / Г. Е. Листопад, Г. Н. Чижиков // Гидротехн. и мелиорация. - 1977. - III. - С. 56-58.

14. Мамаев, М. Г. Исследование полива дождеванием ДДН-70 на землях с повышенными уклонами на Яванском массиве Таджикской ССР / М. Г. Мамаев, А. А. Тюряев // С6. научн. тр. Моск. гидромелиорат. ин-та. - 1979. - Т. 63. - С. 105-115.

15. Москвичев, Ю. А. Методика определения скорости впитывания воды в почву при дождевании для расчета допустимой интенсивности / Ю. А. Москвичев, Н. С. Ерхов, М. И. Бычков // Сб. научн. тр. / Всесоюзн.НИИ механиз. и техники полива. - 1973. - Т. 4. - С. 129-138.

16. Наниташвили, О. С. Экспериментальные исследование допускаемой интенсивности дождя на больших уклонах / О. С. Наниташвили // Сб. научн. тр. ГрузНИИ гидротехники и мелиорации. - 1968. - Вып. 26. - С. 103-109.

17. Полнее использовать резервы ферм. Итоги работы в животноводстве за январь-июнь 2009 года / Минсельхозпрод и «БН» // Белорусская нива. - 2009. - 11 августа - С. 4-5.

18. Руководство по мелиорации полей / Г. Г. Гулюк, М. Б. Черняк, В. И. Шыков. - СПб.: Политехнический университет, 2007. - 238 с.

19. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации: учеб. / Г. И. Афанасик, М. Г. Голченко, А. П. Лихацевич, Г. И. Михайлов; под ред. А. П. Лихацевича. - Минск: Тэхналогiя, 2000. - 436 с.

20. Сидоренко, Т. Н. Влияние условий выращивания на урожайность и качество клубней картофеля / Т. Н. Сидоренко, Л. Г. Тихонова // Современные технологии сельскохозяйственного производства : материалы XV Международной научно-практической конференции (Гродно, 18 мая 2012 года) / Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Учреждение образования «Гродненский государственный аграрный университет». - Гродно, 2012. - Ч. 1: Агрономия. Защита растений. Зоотехния. Ветеринария. - С. 97-98.

21. Сорочкин, В. М. Впитывание воды в почву в сыртовом Заволжье/ В. М. Сорочкин // Сб. научн. тр. Веесоюз.НИИ механизации и техники полива. - 1972. - Т.З. - С. 94 -106.

22. Справочник по механизации орошения / Сост. Б. Г. Штепа, Н. В. Винникова, С. Х. Гусейн-Заде; под ред. Б. Г. Штепы. - М.: Колос, 1979. - 303 с.

23. Техника и технология накопления и сохранения влаги в почве в экстремальных условиях / Н. К. Тагиров и др. // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве : материалы Международной научно-практической конференции (Минск, 19-20 октября 2011 г.): в 3 т. / Национальная академия наук Беларуси, Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства». - Минск, 2011. - Т. 1. - С. 154-160.

24. Тиво, П. Ф. Состояние и концепция использования животноводческих стоков / П. Ф. Тиво, В. С. Брезгунов, Л. А. Саскевич и др. // Мелиорация переувлажненных земель: сб. науч. работ БелНИИМиЛ. - Минск, 2001. - Т. XLVIII. - С. 257-269.

25. Чичасов, В. Я. Техника полива сельскохозяйственных культур / В. Я. Чичасов и др. - М.: Колос, 1970. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru