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 (Уфа-Дема):

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
Сахарная свекла	1.05-30.08	Окончание новообразования листьев	0.5
Озимая пшеница	1.08-10.10	Молочная	0.4

 

 

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:

по формулам (10), (11), (12), (13)

h= 0,5м, α= 1,12 т/м³, β_нв= 32,0.

β_нач= 0,9* β_нв= 0,9*32,0=28,8

β_min= 0,7* β_нв= 0,7*32,0=22,4

w_n=10*0,5*1,12(28,8-22,4)=35,84

ΔΕ₁=12-(7+35,84)=-30,84;

ΔΕ₂=25,08-(8,4+30,84)=14,16;

ΔΕ₃=33-9,1=23,9;

ΔΕ₄=27,36-11,2=16,16;

ΔΕ₅=33,21-11,9=21,31;

ΔΕ₆=39,3-13,3=26;

ΔΕ₇=29,4-14=25,4;

ΔΕ₈=33,32-14,7=18,62.

ΔΕ₉=31,65-13,3=18,35;

ΔΕ₁₀=28,73-12,6=16,13;

ΔΕ₁₁=21,5-10,5=11

ΔΕ₁₂=21,5-9,8=11,7

 

Расчет ДВБ за декаду для озимой пшеницы:

по формулам (10), (11), (12), (13)

h= 0,4м, α= 1,09 т/м³, β_нв= 32,6.

β_нач= 0,8* β_нв= 0,8*32,6=26,08

β_min= 0,65* β_нв= 0,65*32,6=21,19

w_n=10*0,4*1,09(26,08-21,19)=21,32

ΔΕ₁=31,32-(12,6+21,32)= 5,28;

ΔΕ₂=28-10,5=17,5;

ΔΕ₃=27-9,8=17,2;

ΔΕ₄=18-10,5=8,5;

ΔΕ₅=13,6-7=6,6;

ΔΕ₆=21,56-9,8=11,76;

12) С декады, когда ∆Е приобретает положительное значение, до конца периода водопотребления рассчитывается ДВБ нарастающим итогом. Полученная величина переводится в м³/га (1 мм=10 м³/га), округляется до сотен м³/га преимущественно в большую сторону и является оросительной нормой.

Ведомость расчёта дефицита водного баланса озимой пшеницы, сахарной свеклы и многолетних трав находится в таблице 3.

 

3.2 Расчет нормы поливов и их количества

 

Поливная норма – это количество воды в м³на 1 га, которое необходимо дать растениям за один полив. Ее величина зависит от вида культуры и фазы ее развития, водно-физических свойств почвы, мощности почвенного слоя, содержания солей в почве, климатических и гидрогеологических условий, способа и техники полива.

Поливная норма m вегетационного полива, м³/га:

m=100hα(β_HB -βmin), (16)

где h- глубина активного слоя почвы, м; α- объемная масса почвы, т/м³;

β_HB- влажность почвы при наименьшей влагоемкости, %; βmin- влажность почвы перед поливом или нижний порог оптимальной влажности почвы, равный γβнв. (таблица 4).

 

Таблица 4. Предполивная влажность в активном слое почвы

 

Культура	Средне и тяжелосуглинистые
Зерновые	0,70-0,75
Овощные	0,75-0,80
Многолетние травы	0,70

 

 

Для многолетних трав:

 

по формуле (16)

m=100*0.6*1,16(30-21)=626,4

Для сахарной свеклы:

по формуле (16)

m=100*0.5*1.12(32-25,6)=358,4

Для озимой пшеницы:

по формуле (16)

m=100*0,4*1,09(32,6-24,45)=345,56

 

Таблица 5. Расчет поливных норм

 

Культура	h, м	α, т/м	Влажность почвы	Поливная норма, м3/га	Мор	Кол-во поливов
βнв, %	βmin, %	расчетная	принятая
Мнг.тр.	0,6	1,16
Сах.св.	0,5	1,12		25,6
Озим.пш.	0,4	1,09	32,6	24,45

 

Во избежание снижения влагозапасов в почве ниже критического уровня и в целях облегчения укомплектования графика гидромодуля уменьшаем расчетную поливную норму на 10-20% и округляем ее до 50 или 100 м³/га.

3.3 Сроки и продолжительность поливов

 

Сроки полива культуры определяем по интегральной кривой дефицита водного баланса (Приложение А).

Число дней от начала до конца полива является его агротехнически допустимой продолжительностью.

Реальная продолжительность каждого полива определяется по следующей формуле:

T = m×S / 3.6×q×T×К_исп×К_мет×К_сут; (17)

где m – поливная норма, м³/га; S – площадь, занимаемая культурой, га;

q – расход дождевальной машины, л/с; T – число часов полива в сутки (при двухсменной работе 18 часов); К_исп – коэффициент испарения (0,90);

К_мет – коэффициент потери времени по метеоусловиям (0,94);

К_сут – коэффициент эффективности дождевальной машины (0,83).

Для многолетних трав:

по формуле (17)

S=50 га, m=550 м³/га, q – 80 л/сек (Многоопорная автоматизированная дождевальная машина «Фрегат»).

T = 550*50 / 3.6*80*18*0,90*0,94*0,83=7,5

 

Для сахарной свеклы:

по формуле (17)

S=25 га, m=350 м³/га, q – 80 л/с (Многоопорная автоматизированная дождевальная машина «Фрегат»).

T = 300*25 / 3.6*80*18*0,90*0,94*0,83=3

 

Для озимой пшеницы:

по формуле (17):

S=25 га, m=300 м³/га, q – 80 л/с (Многоопорная автоматизированная дождевальная машина «Фрегат»).

T = 300*25 / 3.6*80*18*0,90*0,94*0,83=3

Таблица 6. График поливов

 

Культуры	№№ поливов	Средние даты поливов	Сроки поливов	Агротехническая допустимая продолжительность
начало	конец
Многолетние травы		06.05	03.05	09.05
	31.05	28.05	03.06
	24.06	21.06	27.06
	27.07	24.07	30.07
Сахарная свекла		17.05	16.05	18.05
	25.05	24.05	26.05
	10.06	09.06	11.06
	22.06	21.06	23.06
	05.07	04.07	06.07
		22.07	21.07	23.07
Озимая пшеница		06.08	05.08	07.08
	11.09	10.09	12.09

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: