5.Визначення норм зрошення та поливів, необхідних для оптимізації вологозабезпечення культур з запрограмованою продуктивністю

Під нормою зрошення розуміють загальну кількість води (м³/га), яка використовується додатково до атмосферних опадів на протязі вегетації культури з метою оптимізації її вологозабезпечення, а норми поливу, це кількість води (м³/га). яка необхідна для одноразового поливу. В тому випадку, коли вся вода, яка рівняється нормі зрошення, використовується за один полив, тоді норма зрошення являється і нормою поливу.

5.1.Визначення норм зрошення та поливів, а також строків поливу

При визначенні норми зрошення будь-якої культури необхідно спочатку визначити загальну величину її водовикористання запрограмованою врожайністю, яка визначається сумарною величиною випаровування води рослинами та ґрунтом, на якому вони ростуть.

Цей показник називається евапотранспірацією (Е) і визначається в м³/га за формулою:

Е=ПрУ×Кw, ( 6.1)

де: Е - сумарне водоспоживання. евапотранспірація, або сумарне випарування води ґрунтом

та рослинами, м³/га;

ПрУ - запрограмований урожай, ц/га;

Кw - витрати води в м³ на 1 ц основної продукції.

Цей показник суттєво змінюється в залежності від рівня врожайності культури та регіональних особливостей клімату (таблиця 26 додатків).

Наприклад: запрограмована врожайність зерна кукурудзи в умовах півдня України -100 ц/га. Визначити можливі величини загального водоспоживання якщо відомо, що в цих умовах Кw знаходиться в межах 75-80 м³/ц.

Користуючись формулою: Е=ПрУ×Кw знаходимо можливі величини Е: 1) 7500 м³/га (100×75); 2) 8000 м³/га (100×80).

Для подальших розрахунків можна використовувати середню величину Е, яка рівняється 7750 м³/га [(7500+8000):2].

Норму зрошення для запрограмованої врожайності можна визначити за формулою:

Мзр=Е-О-(Wn-Wk)-Wгв (6.2)

де: Мзр - норма зрошення, м³/га;

Е - евапотранспірація, м³/га;

О - кількість опадів за вегетаційний період, м³/га.(для переводу з мм у м³/га використовується коефіцієнт 10).

Wn - запас води в активному шарі ґрунту на початку вегетації,м³/га. Глибина активного шару ґрунту для зернових і кукурудзи – 0,7 м; для цукрових буряків – 0,6; для овочевих – 0,5; для люцерни – 0,8; для плодових насаджень – 1,0 м. Це глибина зволоження ґрунту під час поливів.

Wk - запас води в активному шару ґрунту на кінець вегетації, м³/га;

Wгв - кількість води, яку використав запрограмований урожай з ґрунтових вод, м³/га. Ґрунтові води використовуються культурами, якщо вони залягають на глибину 3-х метрів. Приблизна кількість ґрунтових вод, яка може бути використана культурами, приводиться в додатках (таблиця 27).

Наприклад: розрахувати норму зрошення для отримання 100 ц/га зерна кукурудзи в умовах півдня України, якщо відомо, що середня величина загального водоспоживання рівняється 7750 м³/га (див. попередній приклад).

Кількість опадів за період вегетації визначається сумою середньомісячних опадів за вегетаційний період кукурудзи. Вони рівняються 209 мм, або 2090 м³/га. Запас води в активному шарі ґрунту (0,7 м) на початку вегетації визначається на підставі вихідних даних (таблиця 3) , врахокуючи, що на початок вегетації кукурудзи вона рівняється кількості продуктивної вологи в метровому шарі ґрунту, помноженому на 0,7. Для даного прикладу Wn =149×0,7=104 мм, або 1040 м³/га. На кінець вегетації кукурудзи в активному шарі ґрунту залишиться приблизно 20% продуктивної вологи від НВ і вона складе 208 м³/га [(1040×20):100]. Ґрунтові води в даних умовах залягають глибше 3-х метрів, а тому вони кукурудзою не використовуються.

Норма зрошення, згідно формулі Мзр=Е-O-(Wn-Wk), для даних умов рівняється 4828 м³/га [7750-2090-(1040-208)].

Після визначення норми зрошення важливо правильно розподілити на окремі поливи: вологозарядковий та вегетаційні. При відсутності експериментальних даних допускається розподіл вегетаційних поливів по фазам вегетації, критичним по відношенню до вологи, коли навіть невеликий дефіцит її приводить до різкого зниження врожайності. Наприклад, для озимої пшениці критичний період по відношенню до вологи приходиться на фазу виходу в трубку – початку наливу зерна.

Проте набагато ефективніше спеціальними дослідами встановити рівні передполівної вологості ґрунту та глибину активного (зрошувального) шару.

Норму разового вегетаційного поливу доцільно розраховувати за формулою:

m=100hd (V-Vo), ( 6.3)

де m - поливна норма вегетаційного поливу, м³/га;

h - глибина активного (зволожуваного) шару ґрунту, м;

d – щільність, об’ємна маса ґрунту в активному шарі, т/м³;

V -вологість ґрунту, яка відповідає найменшій польовій вологоємкості (НВ), %;

V₀ - вологість ґрунту перед поливом (нижня межа оптимальної вологості ґрунту, %).

Цей показник знаходиться в межах 60-80% від НВ. Величина його залежить від механічного складу ґрунту та біологічних властивостей культури. Наприклад, для кукурудзи, Vo не повинна бути нижчою 60-65% від НВ для ґрунтів легкого механічного складу, 70-75% - для ґрунтів середнього механічного складу та не нижче 80% НВ для ґрунтів важкого механічного складу.

Приклад розрахунків норми поливу. В умовах чорнозему звичайного важкосуглинкового (d-1,19) в шарі 0-100 см запас недоступної рослинам вологи складає 156 мм (вихідні дані, табл. 3), а продуктивної вологи 166 мм. Загальна сума води – 322 мм або 3220 м³/га (322×10).

Перерахувати запас води в ґрунті з м³/га в % можна за такою формулою:

, (6.4)

де: Х - вологість ґрунту, %;

h - глибина шару грунту, м;

B - сумарний запас води (продуктивної та непродуктивної) в метровому шарі ґрунту, м³/га;

d - Об’ємна маса грунту, т/м³.

Підставляючи дані в формулу знаходимо, що запас вологи в ґрунту (V) відповідав 27,1% [3220:(1×1,19×100)]. Так як зазначений ґрунт важкий, то Vo=80% НВ, тобто 21,7% [27,1×80)/100].

Норма першого вегетаційного поливу для кукурудзи в цих умовах рівняється 450 м³ [100×0,7×1,19(27,1-21,7)].

Строки наступних поливів приблизно можна визначити користуючись формулами:

( 6.5)

де: Dn - кількість днів до наступного поливу;

Е₁ - фактична кількість продуктивної вологи в активному шарі ґрунту на дату визначення, м³/га;

О - кількість опадів (м³/га) яка випадає за період від дати визначення Е₁ до дати наступного поливу;

30 - середня кількість води, яка випаровується з ґрунту за добу, м³/га;

3 - число днів, на які потрібно розпочинати полив на полях з великими площами з тім, щоб його закінчити до настання нижньої межі оптимальної вологості ґрунту.

В свою чергу Е₁ може бути визначеним за формулою:

Е₁=100hd(V_факт. - Vo), (6.6)

де: V_факт. - фактична вологість активного шару ґрунту на конкретну дату, %.

Всі інші позначення ті ж, що і в попередніх формулах

.

ЗАВДАННЯ: необхідно визначити для активного шару ґрунту кількість продуктивної вологи на конкретну дату, якщо відомо, що h – 0,7 м, d – 1,19, Vфакт. на дату визначення – 25,6%, а Vo – 21,7%.

Рішення: за формулою Е₁=100hd(V_факт. - Vo) знаходимо,

що Е₁ = 325 м³/га [100×0,7×1,19×(25,6-21,7)].

Через скільки днів слід розпочинати полив?

Dn= через ≈ 8 днів, якщо не буде дощів.