3 Розрахунок режиму зрошення рису.

ГІДРОМОДУЛІ ПОДАЧІ ТА СКИДУ ВОДИ

Правильне зрошення рису, у відповідності з його біологічними особливостями та з урахуванням ґрунтових і кліматичних умов району, ступеню засміченості полів, наявності зрошувальної системи, є одним з головних факторів отримання високих і стійких врожаїв даної культури.

Відзначна біологічна особливість рису – здатність рости у воді та в умовах затоплення найкращим чином розвивати вегетативну масу і підвищувати продуктивність. Іншими словами – шар води на рисових чеках є екологічним фактором.

Рис – гідрофіт. Але потреба його у воді в різні фази розвитку неоднакова: вона змінюється в залежності від процесів, які чиняться у рослинах в той або інший період вегетації.

У період проростання насіння рису, коли з’являються корені, та у фазу від початку воскової стиглості до зрілості, коли діяльність коренів поступово затухає, рису не потрібен шар води.

Велике значення має температура води у різні фази розвитку рису. На початку проростання, яке чиниться під водою, вона відіграє більшу роль, ніж температура повітря. Низька температура води негативно впливає на розвиток рослин в усі фази, особливо у фазу цвітіння. Сорти рису суттєво відрізняються відносно шару води. Одні з них потребують постійного затоплення, а інші ростуть при періодичному зрошенні або без нього при випадінні за період вегетації 1500...1800мм опадів. У світовій практиці сорти, які вирощують із затопленням, займають подавляючу частину (більше 85%) посівних площ. У країнах ближнього зарубіжжя використовуються сорти, які ростуть при шарі води 15...25см. Вони дуже вимогливі до води. При збоях у постачанні води на поля врожайність усіх сортів знижується.

Шар води на рисових чеках відіграє багатогранну роль. Крім задоволення чисто фізіологічних потреб рослин і забезпечення їх водою, шар води виявляє великий вплив на мікроклімат у посівах рису. Завдяки йому підвищується температура ґрунту і вологість повітря у приземному шарі. У залитому водою ґрунті рисових полів йде накопичення для рослин необхідних елементів живлення, створюються умови для проникнення їх до коренів рису.

Правильний режим зрошення рису може бути здійснений тільки на добре спланованих полях. Тому планувальні роботи повинні бути проведені своєчасно та високоякісно.

У світовій практиці рисосіяння застосовують різні режими зрошення рису. Проте їх можна звести, в основному, до чотирьох способів:

- постійне затоплення, при якому шар води на полі підтримується протягом усього вегетаційного періоду від посіву до збирання;

- скорочене затоплення, коли сходи отримують при зволожувальних поливах, а шар води перервної глибини створюють з фази сходів і видаляють його з поля раніше повної зрілості рису;

- переривчасте затоплення, при якому шар води на рисовому чергується з відсутністю його;

- періодичне зрошення без затоплення поля шаром води і зволожувальні поливи через визначений час або при наставанні окремих фаз розвитку.

Постійне (непреривчасте) затоплення на рисовому полі підтримується від посіву до дозрівання, при цьому глибина шару може бути як постійною, так і змінною, в залежності від фаз вегетації. Постійне затоплення практикується при вирощуванні рису на сильно засолених землях для її опріснення.

При скороченому режимі затоплення, шар води у чеку створюється перед кущенням і підтримується до молочної стиглості. Під час сходів і проростання насіння ґрунт підтримують у зволоженому стані. Скорочене зволоження застосовують на полях при зрошенні прісною водою.

Під переривчастим затопленням, мається на увазі, спрацювання на деякий час шару води протягом вегетаційного періоду. Шар води витрачається на випаровування, транспірацію, фільтрацію або відводиться до скидної мережі. Необхідність у переривчастому затопленні звичайно диктується агротехнічними або біологічними вимогами: при використанні гербіцидів, боротьбі з рисовим комариком, водоростями тощо.

Періодичне затоплення (без шару води протягом усього періоду вегетації) складається з поливів, число і поливні норми яких визначаються біологічними особливостями вирощуваних сортів рису і грунтово-кліматичних умов районів його вирощування.

Для Кримського Присивашшя за основу прийнятий режим зволоження, при якому рис вирощується з постійним шаром до воскової стиглості, сходи отримують за допомогою зволожувальних поливів.

Більше 90% посівів рису на земній кулі вирощується при водному режимі перших двох типів. Це цілком зрозуміло, так як шар води на рисовому полі не тільки агротехнічний, але й біологічний фактор.

Рис у більшості районів країн ближнього зарубіжжя вирощується при скороченому затопленні, який враховує біологічну особливість рису і можливості проводити боротьбу з просянками за допомогою гербіцидів.

Рисунок 1. Графік скороченого затоплення рисових чеків

В Україні водний режим зрошення культури рису затопленням склався з урахуванням теплового режиму зони, солонцюватості, засоленості і заболоченості ґрунтів, умов їх дренованості, застосування хімічних методів боротьби зі специфічною сорною рослинністю у посівах, попередження розвитку шкідників, хвороб рису, водозабезпеченості зрошувальних систем, організаційно-господарських особливостей тощо.

Основною задачею регулювання водного режиму зрошення рису є перед усім отримання повноцінних сходів рослин рису, які гарантують потенційну можливість отримання врожаю. Для цього, зразу ж після сівби, рисові чеки затоплюють шаром води, який забезпечує покриття усієї поверхні ґрунту, з метою максимального його зволоження, промивки солей та інших шкідливих сполучень з верхнього його шару. В умовах незасолених і слабо засолених ґрунтів найбільш швидке проростання насіння і отримання дружніх сходів рису, при найменшої зрідженості, буває у тому випадку, коли чеки затоплюються шаром води 8 ... 12см строком на 4 ... 5 днів. Іноді допускається більший шар води, який повинен покрити усі нерівності чеку.

У ґрунті, насиченому водою, протягом 4 ... 5 днів чиниться проростання насіння, а створений шар води в основному витрачається на фільтрацію і випаровування. Вода, що залишилась у чеках, потім скидається. Тривала відсутність шару води у чеках іноді приводить до пересихання ґрунту та утворення щільної ґрунтової кірки, особливо на солонцевих плямах. Для зволоження і ліквідації цієї кірки застосовують зволожувальні поливи. Звичайно, насіння рису пророщуються протягом 8 ... 10 днів, а сходи відмічаються на 13 ... 16 день після початку затоплення чеку. При підвищенні температури рис сходить на 8 ... 10 день, а при зниженні – поява сходів може затриматись до 18 ...23 днів.

Після проростання насіння чеки звільнюють від шару води на період отримання сходів рису. З появою масових сходів, коли рослина рису досягає висоти 5 ... 7см, чеки затоплюють шаром води в дві третини висоти рослин, а по мірі росту його підвищують до 10 ...12см.

У фазі розвитку у рослин 2 ... 3 листа воду з чеків скидають, ґрунт підсихає протягом 1 ... 3 днів, а потім роблять обробку посівів гербіцидами для знищення просянок. Через 1 ... 2 дні, після обробки гербіцидами чеки затоплюють шаром води 12 – 15см, який підтримується до початку кущіння.

Для повного знищення просянок застосовують повторну обробку посівів гербіцидами. Для цього шар води у чеках води знижують до 2 ... 5см, а через 2 ... 3 дні після закінчення обробітку знову підвищують до 12 ... 15см.

Перед початком фази кущення рису шар води у чеках зменшують до 5 ... 7см і вносять мінеральні добрива. По закінченню фази кущення його знову підвищують до 12 ... 15см і так підтримують до початку воскової стиглості рису. Потім подачу води у чеки припиняють, а на початку повної стиглості рису залишки її з поля скидають. До кінця повної стиглості рису ґрунт в чеках повинен бути сухим для проведення механізованого збирання врожаю. Глибина шару води у чеках в період вегетації рису не допускається більш 15см, так як це може привести до полягання рослин. Проточність води у чеках не слід застосовувати (особливо у другому періоді вегетації), так як при цьому знижується температура води у чеках на 2 ... 4°С, що приводить до подовження вегетаційного періоду рису.

На засолених землях слід застосовувати проточний режим зрошення, суть якого складається у періодичній заміні зрошувальної води у чеках на випадок підвищення її мінералізації до 1,5 ... 1,7г/дм³. При цьому вода з чека повністю скидається після чого знову затоплюється свіжою водою зі зрошувального каналу.

У випадку явно вираженого протікання болотного процесу у ґрунті слід застосовувати переривчастий режим зрошення, тобто здійснювати періодичне (один раз у 15 ... 20 днів) просушування ґрунту почергово у кожному чеку до появи мілких щілин на поверхні. Це застосовується з метою доступу повітря до активного шару ґрунту, а також притоку кисню до кореневмісного шару зі свіжою зрошувальною водою.

Наведений вище приклад режиму зрошення не є обов’язковим для усіх рисових систем півдня України, а лише підкреслює складові, від яких залежить якість проектування режимів зрошення.

В умовах розрахунково-графічної роботи наводимо приклад розрахунку водного балансу рисового поля та гідромодулів подачі і скидів води.

Зрошувальну норму рису при поливі затопленням можна визначити на основі рівняння водного балансу чека за формулою академіка О.М. Костякова:

, м³/га (1)

де =W_поч – витрати води для насичення зони аерації, м³/га;

А – поризність ґрунту, % від об’єму;

Н – початкова глибина залягання рівня підгрунтових вод, м;

_max – максимальна вологість ґрунту, % від поризності;

_поч – початкова вологість ґрунту, % від поризності;

h – необхідний шар води в чеці, мм;

Е – випаровування з водної поверхні, мм;

 - транспірація рослин рису і бур’янів, мм;

 - загальна фільтрація з чеку, мм;

Р – опади за вегетаційний період, мм;

S – скид води з чека, м³/га.

Воднобалансові розрахунки проводяться у табличній формі (табл.1).

Використовуючи вихідні данні завдання, розраховуємо витрату води, які необхідні для заповнення усього порового простору від поверхні підгрунтових вод до поверхні ґрунту (зона аерації), наприклад:

W_поч = = 49,13  2,5 (100 – 83) = 2088м³/га

Вирішуючи рівняння водного балансу за розрахунковими періодами визначаємо об’єми подачі води.

Розрахункові етапи	Стоки	Місяці	Тривалість етапу, діб	Фази розвитку	Шар води, см			Складові водного балансу, м3/га							Подача, м3/га		Скид і філь-трація, м3/га
					маємо	потрі бно	необхідно довести	Wпоч	Wш	Е			Р	S	Мп	qп	Мс	qс
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
1. Початкове затоплення чека	20.04 – 5.05	45	16	сівба	0	10	10	2088	1000	575	0	1450	76		4038	2,93	1450	1,05
2. Зволоження чека	6.05 – 20.05	5	15	проро-стання	0	10	10		1000	775	52	1250	190		1900	1,47	1250	0,96
3. Створення шару води та його підтримка	21.05 – 5.06	56	16	сходи	0	10	10		1000	745	280	1100	180,5		2950	2,13	1100	0,80
4. Скид води для обробки гербіцидами	6.06 – 15.06	6	10	2-4 лист	10	0	-10			370	312	675	199,5				1675	1,94
5. Створення і підтримка шару після обробки	16.06 – 25.06	6	10	5-6 лист	0	10	10	1157,5	1000	290	494	625	152	1000	3400	3,94	625	0,72
6. Зниження і підтримка мінімального шару	26.06 – 15.07	67	20	кущіння	10	5	-5			480	1274	1100	340		2500	1,45	1600	0,93
7. Створення і підтримка максимального шару	16.07 – 30.07	7	15	трубку-вання	5	15	10		1000	200	708	700	250	500	2350	1,81	700	0,54
8. Підтримка максимального шару	31.07 – 10.09	789	42	воскова стиглість	15	15	0			545	2100	1300	480		3450	0,95	1300	0,36
9. Скид води перед збиранням урожаю	11.09 – 20.09	9	10	повна стиглість	15	0	-15			80	52	200		1168			1368	1,58
Сума подачі і скидів															20588		11068

Таблиця 1 – Відомість розрахунків водного балансу рисового поля, гідромодулів подачі і скидів води (на окремому прикладі)

Додаткові позначення: W_ш – об’єм води для створення необхідного шару;

S – поверхневі скиди при опорожненні чеків;

q_п , q_с – гідромодулі подачі і скидів.

Так наприклад, на першому етапі для повного насичення зони аерації потрібно 2088м³/га, а над поверхнею чеку треба встановити шар води 10см (рис.1) або потрібно 1000м³/га. Враховуя складові водного балансу для цього періоду, робимо розрахунки витрат:

575+1450-76=1949м³/га,

а на чек подано всього 1000 м³/га. Тобто за 16 діб ґрунт на поверхні висушиться на 949м³/га, а цього (рис.1) допускати не треба. Щоб цього не трапилось треба зробити один полив нормою 950м³/га або два полива нормою 400 та 550м³/га. Тоді для цього періоду подача (гр. 16) буде:

М_п = 2088+1000+950=4038м³/га.

Для другого етапу розраховуємо витрати: 775+52+1250-190=1887м³/га, а на чек (рис.1) усього потрапляє 1000м³/га. Тому, щоб шар ґрунту не висушився необхідно добавити 887м³/га або точніше - 900м³/га. Тоді у графі 16 М_п = 1000+900=1900м³/га.

Третій етап передбачає постійну підтримку над чеком 10см шару води. Витрати для цього етапу: 745+280+1100-180,5=1944,5м³/га, тому

М_п =1000+1944,5=2944,5 або 2950м³/га.

У четвертому етапі передбачається скид з чеків води для обробки гербіцидами, тому в гр. 15 ставимо 1000м³/га, а подачу не розраховуємо.

П’ятий етап (рис.1) знов передбачає створення і підтримку 10см шару води над чеком, але за 10 діб четвертого етапу з поверхні ґрунту відбулося випаровування, тобто повного насичення зони аерації вже немає. Треба знову розрахувати норму для повного насичення ґрунту:

370+312+675-199,5=1157,5м³/га

Цю цифру пишемо в графу 9 п’ятого етапу. Витрата для цього етапу :

290+494+625-152=1257м³/га

Тоді подача М_п =1157,5+1000+1257=3414 або 3400м³/га.

У шостому етапі необхідно знизити шар води на чеці з 10 до 5см,тому у гр. 15 ми записуємо 500м³/га. Витрати для цього періоду:

480+1274+1100-340=2514м³/га.

Але незважаючи на те, що з чеку було скинуто 500м³/га, за технологією треба підтримувати 5см шар на протязі 20 діб. Враховуючи вищеприведене М_п=2514 або 2500м³/га.

Сьомий етап передбачає створення і підтримку максимального 15см шару води на чекі протягом 15 діб (рис.1). Для створення такого шару додатково потрібно 1000м³/га (гр. 10), але за цей час витрати: 200+708+700-250=1358м³/га. М_п=100+1358=2358 або 2350м³/га.

На всьму етапі максимальний шар води підтримується на протязі 42 діб, тобто необхідно виключити випаровування з поверхні. Витрати за цей період: 545+2100+1300-480=3465 або 3450 м³/га, що і запишемо у гр.16.

Дев’тий етап передбачає повний скид води з чеків перед збиранням урожаю. Витрати за останній період: 80+52+200=332м³/га, над чеком шар води 1500м³/га, тому залишається скинути: 1500-332=1168м³/га. Цю цифру записуємо в гр.15.

Гідромодуль подачі (гр.17) розраховується за формулою:

q_п= , л/с/га (2)

де t – тривалість етапу, діб

Скид і фільтрація (гр.18) складається з двох складових (гр.13+гр.15), а модуль скиду розраховується за вищенаведеною формулою, тільки замість М_П підставляється М_С.

За даними гр.17 та гр.19 будуються графіки гідромодулів подачі і скидів (рис.2).