5. Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур севооборота

Под режимом орошения понимают правильное установление и распределение в вегетационный период количества оросительной воды (число, нормы и сроки полива), обеспечивающего оптимальный для данной культуры водный режим корнеобитаемого слоя почвы при данных конкретных природных и агротехнических условиях.

Режим орошения должен обеспечивать в почве оптимальный водный, воздушный и связанные с ними питательный и тепловой режимы, не допускать подъема уровня грунтовых вод, засоления почвы и удовлетворять потребность растений в воде на всем протяжении вегетационного периода, для получения высокого и устойчивого урожая сельскохозяйственных культур.

5.1 Допустимые пределы влажности почвы

Всасывающая сила корневой системы большинства сельскохозяйственных растений составляет 1,5-2,0 атмосфер.

Если влажность почвы уменьшается до такого предела, при котором водоудерживающая сила почвы превышает его, то запас воды в почве станет уже недоступным для растений, которые начинают увядать. Такой предел называется влажностью завядания. При влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ), создаются благоприятные условия для развития большинства сельскохозяйственных культур. В условиях же полной или капиллярной влагоемкости растения развиваются плохо, страдая от недостатка воздуха. Поэтому содержание влаги в почве, соответствующее наименьшей влагоемкости (НВ), составляет верхний порог оптимального увлажнения.

Принято считать, что нижний оптимальный порог влажности составляет, в среднем, 60-80% наименьшей влагоемкости почвы (НВ).

Верхний порог – 15-20%.

5.2. Оросительные и поливные нормы

Оросительная норма – количество воды, которое дают сельскохозяйственной культуре за весь оросительный период. Оросительная норма равна сумме поливных норм.

М = Е-10μНос-(W_н – W_к)- W_г , м³/га (5)

где: Е- общее водопотребление культуры, м³/га,

определяется из уравнения:

Е = У·К_в, (6)

где: У- запланированный урожай культуры, т/га;

К_в- коэффициент водопотребления, м³/т – это отношение суммарного расхода влаги в м³/га (т.е. расход на испарение из почвы плюс транспирация) к урожаю основной продукции в т/га.

Нос - количество осадков, выпавших за вегетационный период данной культуры, мм.

µ- коэффициент использования осадков;

W_н- запас влаги в расчетном слое почвы в начале вегетационного периода, м³/га;

W_к- запас влаги в расчетном слое почвы в конце вегетационного периода, м³/га;

W_г- количество воды поступающее в расчетный слой почвы по капиллярам от грунтовых вод за вегетационный период, м³/га.

Различают оросительную норму нетто (М_н) и оросительную норму брутто (М_бр).

Оросительная норма нетто не учитывает потери воды на фильтрацию через стенки и дно каналов, на испарение, утечку через соединения труб и т.д., поэтому из источника орошения нужно брать воды больше на величину этих потерь.

Потери воды учитываются коэффициентом полезного действия (η) оросительных систем, который равен для закрытых 0,9-0,95 и открытых 0,6-0,8. Отсюда норма брутто определяется:

М_бр= М_н/η, м³/га (7)

Поскольку потребность растений в воде на протяжении вегетационного периода неодинакова и частично удовлетворяется выпадающими осадками, оросительную норму следует подавать в засушливые периоды на поле не сразу, а частями.

Поливная норма (m) – количество воды, которое дают сельскохозяйственной культуре за один полив. Определяется по формуле:

m= 100 hd_v (β_max- β_min), м³/га (8)

где: h- глубина активного слоя почвы, м .

d_v- объемная масса расчетного слоя почвы, т/м³;

β_max- влажность в % к массе сухой почвы, принимают равной НВ

β_min- влажность в % к массе сухой почвы, соответствующая нижнему пределу увлажнения. Поливная норма во время орошения должна расходоваться экономно. Поливы большими, чем расчетные, нормами могут способствовать подъему уровня грунтовых вод при близком их залегании, что может привести к заболачиванию или засолению почвы.

Период, в течение которого проводят полив, называют поливным, а время от начала первого полива до конца последнего – оросительным периодом. Поливные и оросительные нормы определяются условиями жизни растений, почвенными, климатическими, метеорологическими и другими условиями.

Сроки поливов увязываются с влажностью почвы, фазами развития и потребностями сельскохозяйственных культур во влаге.

В курсовом проекте поливные нормы и сроки полива сельскохозяйственных культур определяются графоаналитическим способом, разработанным академиком А.Н. Костяковым.

Балансовые расчеты обеспеченности влагой каждой сельскохозяйственной культуры, входящий в севооборот записывают в таблицы.

По полученным расчетным данным на миллиметровке строятся графики, при помощи которых определяются нормы и сроки поливов орошаемых культур (рис. 1, 2, 3).

Таблица 4 - Балансовый расчет обеспеченности влагой (капусты ранней)

Показатели	Месяцы, декады вегетационного периода
	Май					Июнь						Июль
	2		3			1				2	3	1	2		3
Hос- атмосферные осадки, м3/га	100		120			150				190	210	230	250		240
µ-коэффициент использования осадков	0,9		0,9			0,9				0,9	0,9	0,8	0,8		0,8
Приход от осадков, м3/га	90		108			135				171	189	184	200		192
Приход от грунтовых вод, м3/га	75		75			75				75	75	75		75	75
h- глубина активного слоя почвы, м	0,2	0,25			0,3				0,4		0,45	0,5	0,5		0,5
∆h-прирост глубины активного слоя почвы, м	0	0 ,05			0 ,05				0,1		0 ,05	0 ,05	0		0
Приход влаги от углубления, м3/га (W= 100∆hdvβ ф)	0	123,8			123,8				247,5		123,8	123,8	0		0
Итог прихода	165	306,8			333,8				493,5		387,8	382,8	275		267
Максимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmax= 100hdv βmax)	581,6	727,1			872,5				1163,3		1308,7	1454,1	1454,1		1454,1
Минимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmin=100hdv βmin)	406,3	507,8			609,4				812,5		914,1	1015,7	1015,7		1015,7
Распределение водопотребления, %	11,0	11,6			12,3				13,0		13,7	13,7	13,0		11,7
Общее водопотребления, м3/га	3000
Декадное водопотребление, м3/га	330			348			369	390			411	411	390		351
Фактический баланс влаги в почве, м3/га	-165			-41,2			-35,2	103,5			-23,2	-28,2	-115		-84

Таблица 5 - Балансовый расчет обеспеченности влагой (свекла)

Показатели	Месяцы, декады вегетационного периода
	Май			Июнь				Июль			Август				Сентябрь
	2	3		1		2	3	1	2	3	1	2	3		1	2
Hос- атмосферные осадки, м3/га	100	120		150		190	210	230	250	240	180	140	140		140	150
µ-коэффициент использования осадков	0,9	0,9		0,9		0,9	0,9	0,9	0,8	0,8	0,8	0,7	0,7		0,7	0,7
Приход от осадков, м3/га	90	108		135		171	189	184	200	192	144	98	98		98	105
Приход от грунтовых вод, м3/га	46,2	46,2		46,2		46,2	46,2	46,2	46,2	46,2	46,2	46,2	46,2	46,2		46,2
h- глубина активного слоя почвы, м	0,3	0,3		0,4	0,5		0,6	0,7	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8		0,8	0,8
∆h-прирост глубины активного слоя почвы, м	0	0		0 ,1	0,1		0 ,1	0 ,1	0,1	0	0	0	0		0	0
Приход влаги от углубления, м3/га (W= 100∆hdvβ ф)	0	0		247,5	247,5		247,5	247,5	247,5	0	0	0	0		0	0
Итог прихода	136,2	154,2		428,7	464,7		482,7	477,7	493,7	238,2	190,2	144,2	144,2		144,2	151,2
Максимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmax= 100hdv βmax)	872,5	872,5		1163,3	1454,1		1745	2035,7	2326,6	2326,6	2326,6	2326,6	2326,6		2326,6	2326,6
Минимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmin=100hdv βmin)	609,4	609,4		812,5	1015,7		1218,8	1421,9	1625	1625	1625	1625	1625		1625	1625
Распределение водопотребления, %	3,5	4,2		5,6	7,0		8,7	10,9	12,1	12,0	10,0	8,7	7,2		5,6	4,5
Общее водопотребления, м3/га	3850
Декадное водопотребление, м3/га	134,8		161,7	215,6	269,5		335	419,7	465,9	462	385	335	277,2		215,6	173,3
Фактический баланс влаги в почве, м3/га	1,4		-7,5	213,1	195,2		147,7	58	27,8	-223,8	-194,8	-190,8	-133		-71,4	-22,1

Таблица 6 - Балансовый расчет обеспеченности влагой (морковь)

Показатели	Месяцы, декады вегетационного периода
	Май			Июнь					Июль			Август				Сен.
	1	2	3	1	2		3		1	2	3	1	2	3		1
Hос- атмосферные осадки, м3/га	100	100	120	150	190		210		230	250	240	180	140	140		140
µ- коэффициент использования осадков	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9		0,9		0,8	0,8	0,8	0,8	0,7	0,7		0,7
Приход от осадков, м3/га	90	90	108	135	171		189		184	200	192	144	98	98		98
Приход от грунтовых вод, м3/га	46,2	46,2	46,2	46,2		46,2	46,2	46,2		46,2	46,2	46,2	46,2		46,2	46,2
h- глубина активного слоя почвы, м	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5		0,55		0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6		0,6
∆h-прирост глубины активного слоя почвы, м	0	0,05	0,05	0,1	0,1		0,05		0,05	0	0	0	0	0		0
Приход влаги от углубления, м3/га (W= 100∆hdvβ ф)	0	145,4	145,4	290,8	290,8		145,4		145,4	0	0	0	0	0		0
Итог прихода	136,2	281,6	299,4	472	508		380,6		375,6	246,2	238,2	190,2	144,2	144,2		144,2
Максимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmax= 100hdv βmax)	581,6	727,05	872,5	1163,3	1454,1		1599,5		1744,9	1744,9	1744,9	1744,9	1744,9	1744,9		1744,9
Минимальный допустимый запас влаги, м3/га (Wmin=100hdv βmin)	406,3	507,8	609,4	812,5	1015,6		1117,2		1218,8	1218,8	1218,8	1218,8	1218,8	1218,8		1218,8
Распределение водопотребления, %	1,0	3,0	6,0	9,0	10,0		11,0		12,0	13,0	11,0	10,0	8,0	4,0		2,0
Общее водопотребления, м3/га	4620
Декадное водопотребление, м3/га	46,2	138,6	277,2	415,8	462		508,2		554,4	600,6	508,2	462	369,6	184,8		92,4
Фактический баланс влаги в почве, м3/га	90	143	22,2	56,2	46		-127,6		-178,8	-354,4	-270	-271,8	-225,4	-40,6		51,8