Разработка технологии дождевания сахарного тростника для условий провинции Камагуэй (Куба)

Социалистическая Куба — всемирно укрепляет свою экономику-, интенсифицирует сельскохозяйственное производство и различные отрасли промышленности. Производство сахара из сахарного тростника — главный источник народного богатства Кубы. На первом и втором съездах компартии Кубы руководитель пра" Бительства Фидель Кастро говорил о возможностях расширения производства сахара в ближайшие годы, как за счет увеличения урожайности сахарного тростника, так и за счет освоения новых площадей, Увеличение продуктивности посевных площадей планируется за счет широкого внедрения орошения. Согласно пятилетнего (I98I — 1985 гг) плана развития народного хозяйства Кубы, площадь занятая под сахарным тростником достигнет 1,95 мл.га. Из них орошаемые площади составят 738 тыс. га или 37,9%, Урожайность сахарного тростника на орошаемых землях значительно выше. Так в западных районах страны, где выпадает больше осадков орошаемый гектар продуктивнее не орошаемого на 30 — 40^, а в более засушливых восточных районах на 50%^ Важным резервом повышения урожайности является научнообоснованная система орошаемого земледелия, в составе которой эффективный режим орошения занимает важное место. Наиболее механизированным способом орошения является искусственное дождевание. Дождевальные машины и установки позволяют наиболее эффективно распределять воду по орошаемой площади и наиболее точно регулировать водный режим возделываемой культуры. До недавнего времени земли Кубы поливались поверхностным способом орошения, представляющим нечто среднее между бороздковым поливом и затоплением. Борозды нарезались только в период тростника. По мере его роста борозды заполнялись опавшими сухими листьями, затруднявшими продвижение воды. Поэтому качество полива было весьма низкое. С внедрением с 1970 года дождевания качество полива существенно улучшилось. Искусственный дождь благоприятен для развития сахарного тростника. Условия искусственного дождевания схожи с естественным выпадением осадков. Поэтому на Кубе развитию этого способа полива уделяется большое внимание. При Министерстве сельского хозяйства Кубы создан научноисследовательский институт орошения и дренажа, который занимается совершенствованием техники, технологии и режима орошения сахарного тростника. Основной прирост орошаемых земель под сахарный тростник в текущей и будущей пятилетках будет происходить преимущественно за счет провинции Камагуэй., Районирование провинции по технике и технологии полива представляет весьма актуальную задачу. Автор работы получив детальное знакомство с методикой полевых и лабораторных исследований различных аспектов дождевания в СССР,. использовал эти методы применительно к условиям Кубы. При участии автора на сахарном предприятии Бразил район Эсм1еральда, провинции Камагуэй на площади около 12 тыс. га были проведены исследования природно-хозяиственных условий и впервые выполнены исследования безнапорной водопроницаемости почво-грунтоБ позволившие обосновать эффективные параметры поливных участков при использовании различной дождевальной техники. Составленные рекомендации по технологии доадевания для почв различной водопроницаемости провинции 1Самагуэй позволят эффективно использовать современные и перспективные довдевальные машины, и установки. Эти рекомендации опробированы специалистами Кубы и получили положительный отзыв. Это дождеватель Вебера. 10] Трудами доктора Т. Эйлера [74. ... 7б], Г. Шоноппе [7l], А. Людина [40] и др. были разработаны основы учения о доадевании, как науке [3l] Несколько позже дождевание успешно стало развиваться в Англии, Франции, США, СССР, Болгарии, Венгрии и др. На Кубе до революции дождевание, как способ полива практически не применяли. Сахарный тростник выращивали без применения доадевания. Урожаи его были не высокими, а на уборке использовался дешевый крестьянский труд. После революции Коммунистическая партия Кубы и правительство большое внимание уделило интенсификации сельского хозяйства. Для орошения сахарного тростника стали использовать дальнеструйные установки Оазис, Оакрис, Сан-Кристобл (рис.7), разработанные кубинскими специалистами [80, 81, 84], В последние годы стали интенсивно применять доадевальную технику, разработанную в Советском Союзе. Это дальнеструйные машины ДДН-70, широкозахватные машины Фрегат, Днепр. В перспективе намечается применение машин Кубань, ДДФ-100 и др. В связи с изложенным в настоящее время большое хозяйственное значение получают научные исследования, результаты которых позволяют обосновать выбор наиболее рациональной техники и технологии дождевания такой своеобразной сельхозкультуры, какой является сахарный тростник.1.2. Основные типы дождевальных машин и их классификация В настоящее время не выработано единой классификации дождевальных машин и установок и разные авторы классифицируют их по различным признакам. Например, Б. М. Лебедев классифицирует установки по дальности полета струи на короткоструйные, среднеструйные, дальнеструйные [Зб] А. Д. Исаев по характеру распада струи разделяет насадки на струйные и веерные [22] .Консольные машины всех типов, для полива сахарного тростника неприемлемы по той же причине. Шибольший интерес для полива сахарного тростника представляют дальнеструйные машины и установки. Это отечественные машины Оазис, Оакрис, Сан-Кристобл и Советские машины ДДН-70, ДДФ-ЮО. Однако не только конструктивные признаки определяют возможность применения дождевальных машин на поливе сахарного тростника. Большое значение имеет качество дождя и технология полива. Под качеством дождя принято понимать такие показатели искусственного дождя, как диаметр капель, интенсивность, равномерность распределения дождя по орошаемой площади характеризуемая коэффициентами полива — эффективного недостаточного, избыточного. Согласно агротехнических требований предъявлавмых к дождевальным машинам в Советском Союзе [ЧЗ], средневзвешенный диаметр капель дождя не должен превышать 1,5 мм. Интенсивность выпадения дождя на орошаемую площадь не должна превышать б…25 мм/ч или ОД… О, 42 мм/мин. Коэффициент эффективного полива с учетом перекрытия должен быть не ниже 0,7, а недостаточного полива не выше 0,15. Согласно международных требований слой осадков за проход машины должен быть не ниже 5 мм. Надо отметить, что агротехнические требования ограничивают диапазон характеристик дождя в области наиболее приемлемой для качественного полива сельхозкультур. Однако они не дают гарантий эффективности применения той или иной дождевальной машины в конкретных мелиоративных условиях. Поэтому весьма часто машины с хорошими агротехническими характеристиками оказываются неприемлемыми для полива тех или иных культур в конкретных мелиоративных условиях. Как уже отмечалось одна из лучших советских машин ДДА-100МА оказывается неприемлемой для полива сахарного тростника в условиях Кубы. Неприемлема она и для полива низкостебельных культур требующих высокие поливные нормы и выращиваемых на почвах низкой водопроницаемости (например, полив хлопчатника, выращиваемого на автоморфных почвах низкой водопроницаемости в условиях УзСОР), Вообще на влагоемких почвах низкой водопроницаемости в условиях интенсивного испарения период безнапорного промачивания расчетного слоя может быть выше межполивного периода, поэтому естественно дождевание в описанных условиях нецелесообразно, а попытки его применения просто вредны. Но и на почвах средней водопроницаемости не все типы дождевальных машин молшо эффективно использовать. Например, если интенсивность выпадения доадя к моменту выдачи расчетной нормы выше скорости впитывания влаги почвой, то наступает сток, который приводит к эрозии и расструктуриванию почвы, ухудшая ее плодородие. Поэтому полив со стоком не допустим. Не допустим он еще и потому, что приводит к неравномерности увлажнения, нарушению оптимального режима орошения и как следствие снижает урожай и тем существенней, — чем выше неравномерность увлажнения. Соответствие скорости водоподачи режиму впитывания влаги почвой является одним из важнейших условий бессточной технологии дождевания.1.3. Обзор современных концепций на природу впитывания влаги почвой при дождевании Способность почвы впитывать и пропускать через себя воду в более глубокие слои называют водопроницаемостью [50, 51] Водопроницаемость измеряют слоем впитавшейся воды ] с поверхности почвы в единицу времени «t J = h/t a. i) В этом случае понятия водопроницаемость и скорость впитывания отоадествляются. Скорость впитывания не является равномерной, а затухает со временем по мере проникновения влаги в более глубокие горизонты. Характер затухания скорости впитывания имеет вид гиперболы, описываемой различными функциями. Формы функциональной связи J = (L) могут быть различными и зависят от типа почв, их механического состава, однородности структуры, исходной влажности и др. факторов, которые будут рассмотрены ниже. Принято считать, что процесс впитывания воды при дождевании имеет две ярко выраженные фазы: безнапорное впитывание (свободная инфильтрация) и напорное впитывание (напорная инфильтрация) [7.35] При безнапорном впитывании на поверхности почвы отсутствуют излишки свободной воды. Вслед за появле-нием пленки наступает напорное впитывание [13] Начинается образование лужиц, которые со временем образуют сток. Вопросам изучения впитывания влаги почвой посвящены работы известных советских ученых А. Н. Костякова, Ф. Г. Абрамова, А. А, Роде, А, И. БудагоБского, A.M.Поспелова, М. В. Преображенской, В. Я. Чичасова, А. П. Исаева, Н. С. Ерхова, — Ф, И, Колесника, В. К. Севрюгина и др. [14…17- 21,25,28,29,56…60,69,70]. В работе В. К. Севрюгина [6l] показано, что прерывистое довдевание от непрерывного отличается наличием паузы меаду периодами водоподачи. Интенсивность прерывистого дождевания выражается формулой. ?R=^TTr^ 1^-8) п где 11 — слой осадков выпадающий в конкретную точку поля за период непрерывного довдеванияL -» время выпадения дождя в конкретную точкуt '- период между паузами непрерывного дождевания Чем выше L «тем ниже интенсивность водоподачи. Интенсивность же под факелом струи Оф ^ а.9) t характеризует интенсивность непрерывного дождя С среднюю интенсивность под факелом) и не зависит от величины пауз. Однако во избежании стока за период непрерывного довдевания выпавший слой осадков не должен превышать допустимой нормы. Вядом авторов [27] в свое время было показано, что уклоны местности оказывают существенное влияние на величину допустимой нормы до стока. Чем больше уклон, тем меньше допустимая норма. Однако Исаев А, П. смог доказать (1973), что на процесс впитывания уклон местности не оказывает влияние, а лишь изменяет геометрическую характеристику поверхности уменьшая емкость ее неровностей. Об этом же говорио А. И. Будаговский (1955) [7] Севрюгин В, К, предлагает вообще не учитывать влияние уклонов если время выпадения непрерывного дождя сделать (путем подбора скорости движения факела дождя) меньше времени до стока[б0] При прерывистом дождевании сток может наблюдаться сразу после первого прохода, если слой осадков за проход больше слоя, который способна впитать почва. Если этот слой меньше, то сток наступит после нескольких проходов. Чем больше пауза между периодами прохода, тем больше можно сделать проходов до наступления стока. Вот почему при прерывистом дождевании часто наблюдают увеличение достоковых поливных норм. Объяснение этому явлению Севрюгин В. К. видит в том, что за период паузы часть воды проходит в более глубокие горизонты. Поэтому при прерывистом дождевании больше и глубина промачивания. О необходимости ограничения слоя осадков за проход при прерывистом дождевании (полив машиной ДДА-ЮОМ) говорят исследования Н. А. Пересыпкина [44], который однако считает, что допустимый слой осадков для данной почвы и уклона не изменяется во времени и является постоянным. Водоподача крупными каплями снижает водопроницаемость. Это и понятно поскольку крупные капли преимущественно обладают и большей энергией удара о почву и сильнее уплотняют ее нежели мелкие. При этом на поверхности почвы образуется уплотненный слой с более мелкой почвенной структурой (рис, 8.5). На взрыхленной поверхности влияние диаметра капель дождя оказывается более значительно, чем на уплотненных. По мере смыкания рядов растений влияние капель дождя снижается. На впитывание влаги почвой влияет испарение. Поэтому в аридной зоне скорость впитывания при равных условиях ниже, чем в гумидной С рис. 8.б) 1.4, Тенденции совершенствования технологии дождевания и дождевальной техники Исследование вопросов впитывания влаги почвой при дождевании позволяет выявить наметившуюся тенденцию в направлении предпочтения прерывистому поливу. Если на заре доадевания предпочтение отдавали стационарным и передвижным установкам, работающим позиционно, то в настоящее время предпочтение отдается установкам с подвижным факелом доадя (либо вращающимся, либо перемещающимся фронтально)• Эти установки обеспечивают подаау воды в орошаемую точку прерывисто с паузами мевду периодами полива, что позволяет увеличить время до стока, поливные нормы и глубину промачивания. Фронтальные машины, работающие в движении позволяют рассредоточить поливную струю на большой территории, снизив тем самым интенсивность водоподачи до значений соответствующих скоростям впитывания почв различной водопроницаемости, В тоже время эти машины (при выборе определенной длины гона) обеспечивают водоподаяу с максимально возможной интенсивностью сосредоточив поливную струю на минимально допустимой длине гона, В последние годы стало ясно [57]-, что прерывистый полив с большими паузами С этапный полив) позволяет увеличить достоковые нормы позиционно работающих машин правда не без ущерба для производительности. Тем не менее прерывистый и этапный полив позволили существенно раздвинуть диапазон возможного применения доадевания. Работа машины или установки во многом зависит от качества дождя, С его учетом современные дождевальные машины можно классифицировать на три типа: I. Машины с неподвижным факелом дождя С Волжанка, Днепр).У машин этого типа орошаемая площадь равна площади смачиваемой факелом довдя, Водоподача в орошаемую точку ведется непрерывным доадем.2, Машины с факелом дождя вращающимся по кругу (ДДН-70, Фрегат). Для этих машин водоподача в каждую точку орошаемого круга осуществляется прерывистым дождем. Одновременно орошаемая площадь равна площади смачиваемой факелом дождя. Орошаемая площадь равна площади круга, 3. Машины с факелом дождя перемещающимся фронтально (Кубань, ДДФ-100) Для этих машин водоподача в точку осуществляется прерывисто. Одйовременно орошаемая площадь равна площади факела. Орошаемая площадь определяется требуемой длиной гона, Характер факела дождя и его качество предопределяют технологию полива и параметры поливных участков. I. 5. Цель и задачи исследований На Кубе вопросам технологии дождевания сахарного тростника уделялось мало внимания. Выбор техники и режима водоподачи часто не увязывали с режимом орошения и природными условиями, Поэтому на почвах различной водопроницаемости применяли одинаковые дождевальные установки и параметры поливных участков не увязывали с впитывающей способностью почв. Зачастую полив велся со стоком, что приводило к накоплению воды в понижениях и как следствие к пестроте развития сахарного тростника и недобору урожая. Цель исследований автора работы состояла в том, чтобы на базе тщательного изучения дождевальной техники, воднофизических свойств почв и практического определения безнапорной водопроницаемости почв провинции Камагуэй с использованием серийных дождевальных машин, наметить области наиболее эффективного использования той или иной дождевальной техники и определить оптимальные параметры поливных участков. В результате исследований предполагалось разработать рекомендации по применению дождевальных машин на поливе сахарного тростника в условиях провинции Камагуэй, что и сделано.П. ПРОГРАММ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕР№ 1ЕБТАЛЬШХ ДАНШХ 2.1, Основные вопросы исследований Для решения сформулированных задач необходимо было изучить: 1, Природно-климатические условия провинции Камагуэй.2, Особенности возделывания и режим орошения сахарного тростника.3, Воднофизичеокие свойства почвогрунтов и их водопроницаемость при орошении дождеванием.4, Особенности технологии распределения искусственного дождя современными дождевальными машинами и влияние этих особенностей на процесс впитывания влаги почвогрунтами, 5, Влияние технологии водоподачи (непрерывное, прерывистое, этапное дождевание) и величины поливных норм на процесс впитывания.6, Влияние качества искусственного дождя на процесс впитывания, 7, Влияние водопроницаемости почвогрунтов, режима орошения и технологии дождевания на выбор оптимальных размеров поливных участков, 2.2, Ожидаемые результаты На основании теоретических и экспериментальных исследований необходимо разработать: I, Методику расчета оптимальных технологических параметров для основных типов довдевальных машин используемых на поливе сахарного тростника.2. Предложения по выбору оптимальных параметров поливных участков и обосновать возможности применения той или иной дождевальной техники на почвах различной водопроницаемости.3, Технико-экономическое обоснование эффективности предлагаемой технологии дождевания.2,3. Объекты исследований Объектами исследований были почвы предприятия Бразил провинции Камагуэй, которые впервые изучались на предмет определения их безнапорной водопроницаемости. При отработке методов исследований безнапорной водопроницаемости почвогрунтов в условиях научно-исследовательской станции по технике орошения (НИСТО, ССОР) использовался опытный образец машины ДДФ-100 и серийная дождевальная машина ДДА-ЮОМА. В условиях предприятия Бразил (Куба), где проводились полевые исследования по отработке технологии доадевания и определению параметров безнапорного впитывания почвогрунтов, использовалась серийная Советская дождевальная машина ДДА.-100М. Натурные определения характеристик искусственного дождя проводились на отечественных дождевальных машинах Оазис, .Оакрис, Сан-Кристобл, По остальным машинам они были приняты по данным литературных источников.2.4. Методика исследований безнапорной водопроницаемости почвогрунтов Термины «безнапорное впитывание, впитывание при дождеваНИИ, безнапорная водопроницаемость,.безнапорная инфильтрация» широко используются в доадевании. 7.13.35]. Под «впитыванием влаги почвой ровно как и под инфильтрацией подразумевают процесс поступления и дальнейшего передвижения влаги в почве [35]. Водопроницаемость это свойство почвогрунтов впитывать и пропускать через себя воду. Количественно водопроницаемость характеризуют слоем впитавшейся воды в единицу времени, Если при дождевании на поверхности почвы отсутствует слой (пленка) воды и выпадающие капли дождя моментально впитываются, то процесс впитывания называют безнапорным. Если на поверхности образуется сплошная пленка или более значительный слой воды, то процесс впитывания называют напорным [13]. При прерывистом дождевании одновременно могут присутствовать обе разновидности впитывания. При напорном впитывании во время доадевания обычно образуется сток, если выданный слой осадков не удерживается на поверхности и не успевает впитаться за период между этапами выпадения прерывистого дождя. В практике орошения под напорным впитыванием обычно подразумевают процессы при поверхностных способах полива. При определении напорной водопроницаемости пользуются прибором Нестерова, кольцами Долгова, заливными площадками и др. ll]. При определении безнапорной водопроницаемости используют наблюдательные площадки орошаемые искусственным дождем. Задаваясь различной интенсивностью дождя определяют время до момента появления пленки, лужиц или стока на наблюдаемой площадке. По данным эксперимента строят кривую впитывания. Основная сложность построения экспериментальной кривой впитывания состоит в том, что до настоящего времени не выработано единой точки зрения на то, что следует считать началом стока. Большинство исследователей однако высказываются, что за момент начала стока следует принимать время объединения довдевых лужиц и начало перемещения воды из зоны наблюдаемой площадки в соседнюю, Этой точки зрения придерживались и мы. При этом сток с наблюдаемой площадки либо должен полностью отсутствовать, либо должен быть минимальным не более 10%, Допустимость 10% стока обычно не обосновывается. Учетная площадка огравдается металлической рамой врезанной Б почву на 10,.15 см. Площадь, охватываемая рамой равна о 1000 см (размер 37,7×31,7). Одна из граней рам выполняет роль водослива и делается на 2.. .3 см короче других. Рама заглубляется в почву так, чтобы водосливная грань находилась на уровне почвы. Вдоль грани водослива приваривается желоб закрытый сверху и с боков так, чтобы над водосливом оставалась щель 0,5,.1мм. Желоб имеет небольшой уклон и связан с трубчатым водоБыпуском по которому вода может стекать в емкость расположенную в приямке ниже уровня поверхности почвы. Рядом с каждой гранью рамки устанавливаются дождемеры. Ваблюдательные площадки располагают по диагонали поля в зоне факела дождя (рис. 2.1а)[13]. Получив ряд экспериментальных значений (30,., 50 пар точек) для контрольной точки методами корреляционного анализа [12] строили экспериментальную линию регрессии, для которой в дальнейшем подыскивали аналитическую форму выражения в виде степенной гиперболы. Определяли значения параметров гиперболы, которые выражали свойства определенных почвогрунтов впитывать и пропускать через себя воду [77]. Делали оценку достоверности полученных данных и определяли тесноту связи между точками теоретической кривой гиперболы и экспериментальными данными [8,23]. 2.6. Примеры построения гипербол безнапорного впитывания для почв провинции Камагуэй Подробное описание и классификация почв провинции Камагуэй дается в разделе (Ш). В результате классификации почв там выделены три основные группы: красные, коричневые, темные. Результаты определений времени до момента наступления стока при различных значениях интенсивности доадя для красных ферритных почв показаны в табл.2,1. На рис. 2.2, изображены результаты эксперимента.2.9…2.12 и рис. 2.12,.2.1б (см. Прил. П4… П6) Сводная таблица параметров гипербол впитывания для названных типов почв обозначенных латинскими буквами А.В.С. обозначена номером 2,13.Для определения тесноты связи мевду точками теоретической кривой гиперболы и экспериментальными данными служит гиперболический коэффициент регрессии (2.14) — - ^ <^.где /^Li^.m /-SI I m ^ (2.15): Ч. :.-* Табл. 2/5 чо If 70 29.93 0.698 90 36,? 0.57 НО 42,96 о. ш 130 V9J 0. V2S 150 55 М 0.379.Результаты определений гиперболических коэффициентов регрессии и корреляционного отношения для гипербол безнапорного впитывания коричневых и темных почв показаны в табл.2,20, а расчетные таблицы помещены в приложении П7, 118. Как видим и здесь полученные уравнения гипербол имеют весьма тесную связь с экспериментальными данными. Для Кубы характерно наличие двух сезонов в году- ^ засушливого (ноябрь-апрель) и дождливого (май-октябрь). При средней сумме годовых осадков около 1200 мм в дождливый сезон выпадает 75−80^, а в засушливый всего 20−25% (табл.3, 2) .Ветер Б условиях провинции Камагуэй по данным метиостанции Эсмеральда дует со скоростью нарастающей с 7 часов утра до 4 часов дня от 0,37 м/с до 2,55 м/с и затем снова уменьшается. Средняя скорость составляет 1,73 м/с, что не препятствует применению искусственного дождевания (табл.3 .3) Относительная влажность воздуха высокая. От 60−70% днем и 80−90% ночью (табл .3, 4). Повышенная влажность благоприятствует применению дождевания и способствует снижению испарения капель дождя в воздухе.3.2. Почвенно-геологйческие условия Около 65% поверхности Кубы занимают плоские или слабовсхолмленные равнины, которые на юго-востоке и северо-западе сменяются хребтами и горными массивами такими как Сьерра-Маэстра и Сьерра-де Нипе [бб], В центральной части расположен массив Эскамбрай. Восточнее расположена провинция Камагуэй, представляющая в основном волнистую равнину. Основание острова сложено из метаморфизованных пород, которые перекрыты смятыми верхнеюрскими, меловыми и третичными мергелями и известняками, Почвообразующие породы представлены в основном известняками конгламератами, песчаниками, делювием, пролювием, морскими осадками, аллювием, Почвенный покров отличается пестротой и неоднородностью. В горных областях преобладают желто-красные, ферритные почвы. Для приморских равнин характерны темные слитные и гидроморфные почвы. В целом земельный фонд Кубы представлен красными ферритными, коричневыми сиалитными, темными слитными и желтыми псевдоподзолистыми почвами. Почвы провинции Камагуэй согласно выполненных' автором исследований в ее наиболее характерной части — в совхозе Бразил представлены на карте (см, приложение П9).Для составления карты было отрыто 52 шурфа и проанализировано 157 образцов. В результате чего определялись ППВ, объемная масса и коэффициент фильтрации (ом, табл.3.5), В дальнейшем для этих же почв определялись параметры безнапорного впитывания (см, раздел 3,3) Согласно проведенных исследований наиболее типичными для провинции являются почвы: 1, Красные ферритные. Они являются продуктами ферритизации. серпентинитовых пород. Верхний аккумулятивный слой мощностью 20., 30 см тёмнокрасного цвета, комковатой структуры во влажном состоянии рыхлого сложения. Ниже до 80 см идет горизонт Bj. Он более яркого цвета комковатозернистой структуры. Глубже до 150 см идет горизонт В^. По механическому составу почвы относятся к глинам с содержанием ила. Однако агрегатированность почв благоприятствует воднофизическим свойствам, В условиях нормального увлажнения имеют довольно рыз^ лое сложение, высокую порозность и не образуют корки. Характеризуются, как правило, высокой водопроницаемостью. Скорость фильтрации свыше 200 мм/час 2, Коричневые почвы сформировались преимущественно под влиянием процесса оглинения (силлитизации). Наиболее ярко процесс силлитизации наблюдается на песчанных сланцах, где отчетливо видно, как с увеличением глубины глинистые горизонты сменяются опесчаненными переходя в кору выветривания. Подстилающие горизонты сложены из известняков и изверженных пород. Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (20…25 см), — темнокоричневого цвета, рыхлый, комковатый. Далее до глубины 35…45 см простирается комковато-ореховатый горизонт Bj — желтовато-коричневого цвета обычно несколько уплотненный. Далее залегает слой Bg более светлого цвета ореховато-призматической структуры. По механическому составу почвы относятся к глинам или тяжелым суглинкам. По физическим свойствам они достаточно рыхлы в верхней части имеют комковатую структуру хорошей водопроницаемости, имеют повышенную влагоемкость. Однако с глубиной физические свойства ухудшаются. В подгумусовом горизонте почвы уплотнены и плоховодопроницаемы. В связи с этим летние осадки часто полностью не впитываются и создается поверхностный сток приводящий к эрозии, В целом почвы можно характеризовать, как почвы средней водопроницаемости. Скорость фильтрации 80…120 мм/час.3. Темные пластичные почвы распространены в северной и южной прибрежной части провинции Камагуэй. Распространение их приурочено главным образом к приморским низким равнинам, древнеаллювиальным долинам, понижениям холмистых предгорий. Почвообразующими породами служат морские глины, аллювиальные породы делювий карбонатных и основных пород. На поверхности почв лежит рыхлый слой (5…9 см) рассыпчатый темно-серого цвета (горизонт саномульчирования). Далее идет горизонт мощностью.20., 25 см ореховато-глыбистой структуры, значительно уплотнен. Далее идет слой By еще более плотный черной или темно-бурой окраски. Мощность слоя А+В составляет 70,.100 см. По механическому составу почвы имеют глинистый с высоким содержанием ила (более Ь%) состав, В сухом состоянии очень твердые, во влажном — вязкие, липкие и пластичные. Важной особенностью почв является не постоянство состава объемной массы меняющейся с изменением исходной влажности, что приводит к значительным колебаниям водопроницаемости. При намоканий почвы разбухают. При высыхании сильно растрескиваются. Трещины проникают в глубину до 50 ом. Во влажном состоянии почвы обладают крайне плохими фильтрационными свойствами 0,2 мм/час. Однако в подсушенном состоянии благодаря трещиноватости скорость впитывания в первый момент достигает до 400…480 мм/час [бб]. В общей сложности почвы можно отнести к переходным от средней к низкой водопроницаемости. Скорость фильтрации 60.,.70 мм/час.Объясняется это тем, что на темных почвах имеются трещины, способствующие водопроницаемости. Анализ параметра гиперболы впитывания оС говорит о том, что кривая впитывания для коричневых почв более круто поворачивает вправо .(<^= 1,39), чем у красных и темных почв. Объясняется это хорошей водопроницаемостью нижних слоев. Наоборот для темных почв значение с< = i^is говорит о плохой водопроницаемости нижних слоев, хотя верхние слои (из-за трещин) достаточно водопроницаемы. У красных почв (о<�ч= 1,25) водопроницаемость нижних слоев занимает промежуточное значение, но зато верхние слои обладают высокой водопроницаемостью. Снижение водопроницаемости почв и форма кривой впитывания (ее динамика) предопределяется неоднородностью, плотностью и влажностью почв по горизонтам. Поэтому практически для каждого поля параметры, А и оС должны определяться и фиксироваться в его паспорте. В период кущения идет развитие мощной корневой системы. Однако наибольший урожай получается в первые 5…8 лет, Ва Кубе посадки тростника имеют два срока: весенняя (январь-июнь) и холодная (июль-декабрь), Внутри этих сроков различают ранние и поздние посадки. Поэтому существует четыре срока уборки: первый (январь,-февраль), второй (февраль, март), третий (март, апрель), четвертый (апрель, май).. Осенним посадкам отдают предпочтение. Тростник весенней посадки иногда оставляют на второй год до начала декабря, что однако снижает его сахаристость. Лучшими почвами для сахарного тростника являются оструктуренные с мощным пахотным горизонтом. Сахарный тростник не выносит длительного переувлажнения и застоя воды, который неизбежен при бороздковом поливе. Например, затопление плоходренируемых почв (темные почвы) на I.,.I, 5 суток может вызвать отмирание корней и привести к значительной или даже полной потере урожая [бб]. При поливе дождеванием затопление практически исключается. Сахарный тростник очень требователен к аэрации. Около 70^ его корней лежит в слое 0−30 см и в радиусе 30 см от куста. При междурядной обработке следует учитывать эти обстоятельства. Сильные уплотнения зоны корнеобитания при бороздковом поливе отрицательно сказываются на урожайности. Поскольку большинство тропических почв имеют высокую плотность, поэтому наиболее благоприятные условия для развития корневой системы имеют место в обработанном почвенном слое. После смыкания рядков растений в возрасте 4−5 месяцев все обработки прекращают. Уточниками водоснабжения земель на Кубе служат поверхностные и пресные подземные воды. В провинции Камагуэй на предприятия Бразил используются осветвленные воды водохранилища. Порвенир весьма благоприятные для применения дождевания. Наличие доадливого и засушливого сезона существенно сказываетсяна величине межполивного периода и напряженности работы поливной техники. В зависимости от сроков посадки и уборки сахарного тростника режим его орошения будет меняться.3,5, Режим орошения сахарного тростника в условиях провинции Камагуэй Режим орошения любой сельскохозяйственной культуры в том числе, сахарного стростника определяется необходимостью создания оптимальных условий для жизни растения. В условиях повышенного дефицита влажности фактор оптимального Бодообеспечения становится главным среди факторов влияющих на получение максимального урожая культуры. В качестве расчетного слоя почвы при определении поливных норм был принят (на основе приведенных выше обоснований) слой в 40 см. Поливная норма рассчитывалась по формуле академика А. Н. Костякова [ЗО] Ш = IOO-»^-H- (ППВ-ЕИП) (3.2) где ^ - объемная масса почвы г/омЗМ — расчетный слой почвы (равен 0,4 м) — ППВ — предельная полевая влагоемкость, % от ВСПЩ Щ — нижний допустимый предел влажности (равен 80^ П11В) При расчете поливной нормы делалась ориентация на полив довдеванием, поэтому КПД полива [ЗЗ] принимался равным I, поскольку Б условиях повышенной влажности воздуха на Кубе испарением капель доадя в воздухе можно принебречь, а потери на глубинную фильтрацию и сброс, отсутствуют. Значение поливных норм необходимых для промачивания расчетного слоя 40 см для почв провинции Камагуэй показано в табл.3,б Оросительные нормы определялись по дефициту водопотребления. Последний в связи с отсутствием экспериментальных данных до недавнего времени определялся по методу Блейни и Кридла, В основе этого метода лежади зависимости между водопотреблением, средней температурой, процентом годового количества световых часов на данный месяц и коэффициентом развития культуры [48] В последние годы распространение получил биоклиматический метод [З- 5- 34- 45] Сущность этого метода состоит в том, что водопотребление культур (Е) определяется по испоряемости (Ео). Несоответствие между испаряемостью и водопотреблением в течение вегетационного периода для каадой культуры уточняется с помощью биологических коэффициентов (Ко) получаемых опытным путем ,[ 79] При выборе года обеспеченности гидромодуля принимали год 75% обеспеченности по увлажнению. Под обеспеченностью понимали обеспеченность осадками. Среднемноголетние (за 20 лет) значения осадков (О) по месяцам, полученные по данным метеопункта Батей Каонао института «Гидроэкономия «, расположенного в районе предприятия Бразил показаны в табл.3.8 Среднемноголетние значения испаряемости по годам 75% обеспеченности и значения биологических коэффициентов по данным управления орошения МОТ. Кубы показаны в табл.3.9 3.10 [79] 8 зависимости от сроков уборки дефицит водопотребления определяется как разность (табл.3.II) Д=Е-Ос СЗ. З) где Uc •» величина использованных осадков. Следует заметить, что на почвах различной водопроницаемости величина использованных осадков и водопотребление несколько отличаются. Однако из-за отсутствия опытных данных эти отличия нами не учитывались. Тем не менее на режиме орошения влияние Боднофизических свойств почв отразились при расчете поливной нормы, В связи с этим, для пяти разновидностей дефицита водопотребления и трех основных типов почв получено 15 разновидностей режимов орошения (рис. 3.1…3.15). Рис. 3.б…3.15 вынесены в приложение ПЮ… П15.17. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОДДЕВАНИЯ, МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН НА ПОЧВАХ РАЗЛИЧНОЙ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ 4, 1, Общие положения, понятия, расчетные формулы Технология дождевания, это процесс характеризующий после довательность операций подачи требуемых объемов воды на орошаемое поле в виде доадевых капель. Физические величины, значения которых обеспечивают заданный режим полива называют технологическими параметрами. К ним относятся интенсивность дождя, скорость водоподачи, продолжительность полива и пауз мезэду поливами, площадь, ширина и длина факела дождя, его скорость движения, расход машины, диаметр к, а пель дождя и многие другие [б2] .Если же за период полива дождевание орошаемой площади производится периодически (например, полив факелом дождя перемещающимся фронтально, как у машины ДДА-ЮОМА или вращающимся факелом, как у машины ДДН-.70, или неподвижным факелом, как у установки КДУ, но включаемом периодически через определенные раузы), то оно называется прерывистым. При прерывистом дождевании скорость (интенсивность) водоподачи определяется зависимостью (1.8) уже однажды показанной.' где L — период непрерывного дождевания или сумма периодов-» Ь величина паузы между периодами полива или суммы пауз Как видим, скорость водоподачи при прерывистом дождевании всегда ниже, чем при непрерывном, поскольку знаменатель (4.7) боль> ше знаменателя (-4-. б) на величину v .К машинам непрерывного дождевания относятся такие, как ДМ200, КДУ. У этих машин факел дождя неподвижен и смачивает орошаемую площадь непрерывно, и состоит из суммы факелов дождя формируемых дождевальными насадками. К установкам с неподвижным факелом дождя можно отнести так же машины ДЕШ-64, ДКН-80,ДФ-120.У этих машин за период полива скорость водоподачи численно равна средней интенсивности дождя под его факелом: (4.8) J g J<=P Хотя факел каадой насадки у названных машин вращается, в целом факел дождя машины в течение полива остается неподвижным. К дождевальным машинам прерывистого долсдевания относятся все машины с подвижным факелом дождя, среди которых мы отдельно.

У1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Возделывание сахарного тростника на орошаемом гектаре позволяет повысить его урожайность на 30. .50%, 1Максимальная урожайность обеспечивается при соблюдении оптимального режима орошения, который складывается при промачивании расчетного слоя почвы в 40 см от предполивной влажности 80% ИПВ до 100% ППВ.

Наиболее эффективным способом орошения обеспечивающим равномерное промачивание корнеобитаемого слоя является дождевание, которое в условиях Кубы более всего отвечает естественному ходу развития сахарного тростника в период дождей.

В виду высокого роста сахарного тростника доходящего до 2,5.3 м искусственное дождевание его возможно лишь с применением дальнеструйных машин типа ДДН-70, ДДН-100, Оазис, Оакрис, С. Крис-тобл, а так же машин Фрегат, Кубань, ДДФ-100, ДФ-120.

Поскольку сахарный тростник не терпит затопления более 1,5.2 суток, то полив его должен вестись без образования стока и возможного затопления. В этом отношении наиболее приемлемым оказывается полив дождеванием, однако технология дождевания должна быть бессточной,.

В условиях провинции Камагузй наиболее характерными являются три типа почв классифицируемые по генетическому принципу на три типа: красные, коричневые, темные.

Наибольшей водопроницаемостью обладают красные почвы, наименьшей — темные. В связи с этим технология дождевания для каждого типа почв, как в прочем и режим орошения существенно отличаются. Наиболее эффективной технологией является та, которая обеспечивает оптимальный режим орошения. Однако не все дождевальные машины работающие на поливе тех или иных почв могут обеспечить заданный режим орошения. Это касается главным образом темных, влагоемких и низко водопроницаемых почв.

На этих почвах мы не рекомендуем применять такие машины как ДДН-70, ДДН-100, Оазис, Оакрис, С. Кристобл, Днепр&-^ Использование их сопряжено с образованием стока во время полива величина которого колеблется от 15% (С.Кристобл) до 43% (ДДН-100) На темных почвах наиболее эффективными, работающими без стока являются машины Кубань, ДДФ-100, ДДФ-ЮОМ. Две последние для условий Кубы наиболее приемлемы.

При работе на коричневых почвах можно использовать все машины, за исключением ДДН-70, ДДН-100. Использовать эти машины мы рекомендуем лишь при организации этапного полива.

На красных почвах можно использовать все вышеназванные машины без исключения.

На всех типах почв должна соблюдаться оптимальная технология водоподачи при которой скорость водоподачи меньше или равна скорости впитывания влаги почвой. Для соблюдения такой технологии необходимо выдержать разработанные и описанные в диссертации технологические параметры и размеры поливных участков.

Соблюдение рекомендуемой технологии позволит получить максимальный урожай с орошаемого гектара и в сравнении с ранее существовавшей технологией создаст экономический эффект около 60 пессо/га, а в целом по предприятию Бразил около 720 000 пессо/ год (633,6 тыс. руб).

Разработанная в диссертации технология дождевания сахарного тростника оформлена в виде рекомендаций, переведена на испанский язык и принята к внедрению рядом проектных организаций Кубы (Гидроэкономия Камагуэй, Министерство с/х Камагуэй).

Рекомендации рассмотрены и одобрены научно-исследовательскими институтами Кубы: — Институтом орошения и дренажа МСХ, и институтом исследования сахарного тростника.