Потери воды при поливах японского проса дождевальной машиной Bauer «Rainstarn» T-61

Японское просо (пайза) является ценной кормовой культурой, которая требовательна к водному режиму. Стебель представляет собой соломину толщиной 0,44−0,67 см и длиной от 90 до 190 см. Кустистость колеблется от 4 до 40 продуктивных стеблей в зависимости от влажности и плодородия почвы. При достаточном количестве влаги и тепла идет активное ветвление стебля. Из пазух листьев появляются новые стебли, часто с продуктивными метелками. Листья ланцетные, без язычка, длиной 5−50 см, шириной 0,7−2,7 см. Количество их на главном стебле варьирует от 8 до 10, а на растении, с учетом кущения и ветвления стебля, от 40 до 120 шт. [1, с. 10]. Площадь листовой поверхности одного растения достигает 1200 см². Высокая облиственность наступает в фазе полного выметывания в начале цветения [2, с. 42].

Из-за высокой динамики листовой поверхности в процессе развития растений поступление воды на поверхность почвы затруднено. Поэтому в регионах с неустойчивой естественной влагообеспеченностью возникает потребность в орошении данной сельскохозяйственной культуры. Ввиду отсутствия опыта орошения данной кормовой культуры в Беларуси проведение исследований, направленных на определение наиболее оптимальных биометрических показателей пайзы при дождевании с учетом биологических особенностей, является актуальным.

1. Анализ источников

Потери на испарение воды с поверхности стеблей и листьев растений за время полива составляют значительную часть потерь при дождевании. Чем больше воды задерживается на растениях и чем больше испарение ее с поверхности, тем меньше ее поступает в почву. Количество воды, задерживающейся на растениях и испаряющейся в процессе дождевания, зависит от вида растения, густоты их стояния и фазы развития, поливных норм, типа машин, метеорологических факторов [5, с. 75].

В Беларуси были проведены исследования по установлению потерь воды при дождевании овощных культур среднеструйными и дальнеструйными дождевальными машинами. Они показали, что потери воды зависят от площади листовой поверхности и, по данным А. Г. Булавко и А. И. Романенко, могут достигать на овощных культурах до 4−20%.

Сведений о потерях воды на испарение с листовой поверхности японского проса при дождевании в литературе не установлено. Поэтому изучение зависимости потерь воды на задержание растительным покровом японского проса (при дождевании) от его биометрических показателей представляет научный интерес и является целью настоящих исследований.

2. Методы исследования

Полевые опыты были проведены на учебно-опытном орошаемом поле УО БГСХА «Тушково-1» Горецкого района Могилевской области.

Почвы дерново-подзолистые суглинистые. Водно-физические свойства почвы в слое 0−100 см в среднем характеризуются следующими показателями: плотность — 1,62 г/см³, плотность твердой фазы — 2,65 г/см³, наименьшая влагоемкость — 22,3% к массе сухой почвы. По агрохимическим показателям почвы пахотного слоя характеризуются нормальной кислотностью (рН=5,4−6,7) с содержанием гумуса менее 3%.

Технология возделывания пайзы была следующая. Предшественником пайзы сорта Удалая были овощные культуры. Минеральные удобрения вносили в дозах N90P110K150. Способ посева сплошной рядовой с нормой высева 4,5 млн. шт./га. Сроки посева — 3 декада мая. Полив делянок осуществляли австрийской дождевальной машиной Bauer «Rainstar» T-61 (табл. 1). Повторность опыта четырехкратная.

Таблица 1. Техническая характеристика шлангового дождевателя Bauer «Rainstar» T-61.

Для уменьшения отрицательного влияния ветра на качество дождевания опыты проводили в утренние часы.

Биометрические измерения осуществляли по общепринятой методике [6]. При этом устанавливали следующие показатели: всхожесть, густоту и высоту растений, облиственность, площадь листьев. Учет поливной нормы, потери воды на испарение с поверхности стеблей и листьев японского проса измеряли специальными дождемерами. Потери воды на испарение в процессе дождевания машиной «BAUER» определяли по формуле М. Г. Голченко и В. И. Невдаха [3, с. 335]. Температуру, дефицит влажности воздуха, скорость ветра во время исследований устанавливали при помощи соответствующих приборов, которыми оборудован метеопост на УОК «Тушково-1» [7, с. 113]. Статистическую обработку результатов исследований проводили по методическим указаниям Г. С. Колмыкова.

3. Основная часть

Потери на испарение воды с поверхности растительного покрова японского проса за время полива определяли с помощью дождемеров, установленных на уровне поверхности земли и на текущей высоте растений (интервал 10 см). Дождемер — мерный цилиндр с собирательной воронкой диаметром 20 см. Расчет количества воды производили по формуле:

(1).

где V — объем собранной воды, мл; D — диаметр собирательной воронки, см; d — диаметр мерного цилиндра, см; Н — высота столба собранной жидкости, см.

После каждого полива фиксировали поливную норму на текущей высоте растений и количество воды, поступившей непосредственно на поверхность почвы. Разность между ними и является потерей воды на испарение с поверхности растительного покрова японского проса. Перед поливами измеряли среднюю площадь листьев одного растения, всей листовой поверхности и высоту растений.

Густоту стояния растений определяли в период полных всходов методом пробной площадки.

Интенсивность образования листьев на главном стебле является показателем высокой продуктивности растений просовидных культур [8, с. 82]. Доля листьев в массе растений японского проса составила 21,5−47,2%, а их количество на стебле — от 2−3 до 9 шт. Площадь растительного покрова в целом соответствовала показателям хорошего развития посевов зерновых злаковых культур и достигла 124,11 тыс. м²/га при высоте стебля 150 см. Результаты наблюдений за биометрическими показателями и потерями воды на испарение с поверхности растительного покрова японского проса представлены в табл. 2.

Таблица 2. Потери воды на задержание растительным покровом японского проса в зависимости от средней листовой площади.

Корреляционно-регрессионный анализ зависимости средней листовой площади (y) от высоты растений (x) выявил, что средняя площадь листьев на 1 га определялась высотой растений на 97% и лишь 3% влиянием других факторов. Данная зависимость была выражена уравнением линейной регрессии:

(2).

где у — средняя площадь листьев, см²/шт.; х — высота растений, см.

Результаты корреляционно-регрессионного анализа зависимости между высотой растений и средней площадью листовой поверхности следующие: коэффициент корреляции, r=0,98; коэффициент детерминации, r²=0,97; доверительный интервал коэффициента корреляции равен 0,89<150; 0? у<405,6.

В процессе проведения исследований было установлено, что в фазу кущения (высота растений 20 см) площадь листьев достигала 7,8 тыс. м²/га, в фазу выхода в трубку (высота растений 40 — 45 см) 22,1 тыс. м²/га, в фазу начала выметывания (высота растений 110−120 см) — 107,9 и 109,7 тыс. м²/га, в фазу полного выметывания (высота растений 130−140 см) — 110,8 и 118,2 тыс. м²/га (рисунок).

Рис 1. Зависимость потерь воды при дождевании от средней площади листьев

Результаты корреляционно-регрессионного анализа показали, что основным биометрическим показателем, влияющим на испарение с поверхности растительного покрова пайзы, является площадь листьев.

Так, на рисунке показана связь между потерями воды при дождевании машиной Bauer «Rainstar» T-61 и средней площадью листьев. В этом случае уравнение регрессии имеет вид:

(3).

где y — потери воды с поверхности растительного покрова японского проса, %; х — средняя площадь листовой поверхности, тыс. м²/га. Коэффициент корреляции, r=0,98; индекс детерминации, r²=0,95; доверительный интервал коэффициента корреляции равен 0,85<124,11; 0? у <35,3.

Исследования показали, что при высоте японского проса 50 см и площади листьев 32,80 тыс. м²/га потери воды с поверхности растений достигали более 20%. Максимальные значения потерь воды более 35% зафиксированы при росте пайзы 150 см и листовой площади 124,11 тыс. м²/га. Это указывает на низкую эффективность использования поливной воды при средней площади, превышающей 30 тыс. м²/га. Таким образом, на основании наблюдений за биометрическими показателями можно отметить, что наиболее оптимальные биометрические показатели японского проса с позиции эффективного использования оросительной воды будут при трехукосном использовании.

Помимо потерь на задержание и испарение листовой поверхностью, имеют место потери на испарение при движении потока капель воды в воздухе. Эти потери зависят, во-первых, от метеоусловий (влажности и температуры воздуха, скорости ветра), а во-вторых, от крупности капель искусственного дождя, времени нахождения их в воздухе, плотности водно-воздушного потока. По данным В. А. Анисимова и М. С. Мансурова, потери на испарение капель искусственного дождя в воздухе составляют от 7−9 до 25−30% объема воды, подаваемого к дождевальным насадкам [5, с. 75].

На основании экспериментальных исследований, проведенных в Беларуси, получена формула по определению потерь воды на испарение и снос дождевых капель ветром (%) для дождевальных устройств [3, с. 335]:

(4).

где d — дефицит влажности воздуха, мб; v — скорость ветра, м/с.

Формула справедлива для граничных условий со средней скоростью ветра 0,4−5,5 м/с и дефицитом влажности воздуха 3,1−23,7 мб. Данную зависимость можно использовать для определения потерь воды на испарение при дождевании всеми типами дождевальных машин [3, с. 335].

Как было отмечено ранее, объем воды, задерживающийся на растениях и испаряющийся с них, зависит от вида растений, густоты их стояния и фазы развития, поливных норм, типа дождевальных машин и метеорологических факторов. Коэффициент, учитывающий потери воды при дождевании, вычисляется как:

(5).

где ?U — общие потери воды при дождевании, выражаемые в процентах от поливной нормы.

Результаты расчетов и опытные данные свидетельствуют, что средняя величина коэффициента в в условиях зоны неустойчивого естественного увлажнения рекомендуется в пределах 1,1−1,2 [4, с. 76].

Потери воды на испарение и унос ветром для дождевальной машины «BAUER», рассчитанные нами по формуле (4), в среднем составили около 0,1. Так как рекомендуемое предельное значение коэффициента общих потерь в составляет 1,2, то допустимые потери на испарение с поверхности растительного покрова пайзы не должны превышать 10%. Это в свою очередь соответствует высоте растений 40 см и средней площади листьев 22,06 тыс. м²/га. При высоте растений 50 см и более и площади листьев более 32,80 тыс. м²/га коэффициент в будет превышать 1,3, что значительно больше допустимых пределов.

Потери воды на испарение с поверхности растений и потери воды на испарение и унос ветром оказывают влияние на производительность дождевальных машин. Так как потери на испарение определяются в процентах от количества поданной воды, то при вычислении производительности машин и установок их можно выражать через коэффициенты [5]:

, (6).

где k_и — коэффициент, учитывающий потери на испарение при движении потока капель воды в воздухе; k_з.и— коэффициент, характеризующий потери на испарение с поверхности растений за время полива; V — объем поданной машиной или установкой воды; V_и — количество воды, теряющейся на испарение в воздухе; V_з.и — количество воды, испаряющейся с поверхности растений.

Для машин и установок k_и=0,9 и k_з.и.=0,97.

На основании вышеизложенного можно судить о сменной производительности машин [6]:

(7).

где k_и.в — коэффициент использования времени машины или установки в течение смены; k — k_и k_з.и k_о k_п k_и.в — коэффициент использования дождевальных машин [5, с. 77].

Таким образом, производительность машин зависит от величины потерь воды. Если значение коэффициента, характеризующего потери на испарение с поверхности растений за время полива k_з.и, будет уменьшаться, то это приведет к снижению сменной производительности дождевальных машин.

Заключение

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

• 1. Потери оросительной воды при дождевании подразделяются на два вида:
  • — потери на испарение с поверхности капель и унос капель ветром за пределы орошаемой площади;
  • — задержание оросительной воды растительным покровом растений, а также ее испарение с поверхности растений.
• 2. В результате корреляционно-регрессионного анализа результатов полевого опыта было установлено, что основным показателем, влияющим на потери воды при испарении с поверхности растительного покрова японского проса, является площадь листьев.
• 3. Наиболее оптимальными биометрическими показателями японского проса при орошении дождевальной машиной Bauer «Rainstar» T-61 являются: высота растений не более 40 см, площадь листьев, не превышающая 22,06 тыс. м²/га. При указанных биометрических показателях использование поливной воды будет наиболее эффективным за счет уменьшения непроизводительного ее расхода. Для обеспечения этого рационально проводить 4−6 укосов в фазу выхода в трубку вместо 2−3 в фазу полного выметывания метелки.

биометрический пайза дождевание.

• 1. Азарко В. М. Пайза — желанная кормовая культура / В. М. Азарко, Л. А. Вельсовская // Белорусское сельское хозяйство: Ежемесячный научно-практический журнал. — 2004. — № 5. — С. 10 — 12.
• 2. Вельсовская Л. А. Пайза на юге Нечерноземья. / Л. А. Вельсовская, В. П. Вельсовский // Кормопроизводство. 1987. Т. 7. С. 42.
• 3. Лихацевич А. П. Сельскохозяйственные мелиорации: учебник для студентов высших учебных заведений по специальности «Мелиорация и водное хозяйство» / А. П. Лихацевич, М. Г. Голченко, Г. И. Михайлов; под ред. А. П. Лихацевича. — Минск: ИВЦ Минфина, 2010. — 464 с.
• 4. Голченко М. Г. Оросительные мелиорации: учеб. пособие для вузов / М. Г. Голченко. — Минск: Выш.шк., 1989. — 215 с.
• 5. Дементьев В. Г. Орошение: учеб. пособие для вузов / В. Г. Дементьев. — М.: Колос, 1979. — 303 с.
• 6. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 352 с.
• 7. Методические указания по проведению наблюдений за мелиоративным состоянием осушенных земель. — Л.: СевНИИГиМ, 1972. — 153 с.
• 8. Суркова С. Ю. Морфофизиологические признаки, влияющие на продуктивность растений проса / С. Ю. Суркова, А. Ю. Сурков, Ю. С. Сурков, // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: матер. ХМНПК. — Белгород, 2006. — Т. 1. — С. 82.