Расчет режима орошения сельскохозяйственных культур в севообороте

Совокупность сроков, норм и количества поливов, обеспечивающих необходимый для сельскохозяйственных культур водный режим в почве, составляет режим орошения. Устанавливают его расчетным путем в соответствии с биологическими особенностями растений, климатическими, почвенными и гидрогеологическими условиями орошаемого участка, способом и техникой полива, технологией возделывания культур и т. д.

При разработке режима орошения требуется:

• 1) рассчитать оросительные нормы;
• 2) определить поливные нормы и их количество;
• 3) установить сроки и продолжительность поливов;
• 4) построить неукомплектованный и укомплектованный графики поливов;

Расчет оросительной нормы

Оросительная норма (Мор) или дефицит водного баланса — это.

количество воды в м³ на 1 га, которое необходимо дать растениям при поливах за весь вегетационный период, т. е. разница между суммарным водопотреблением и естественными запасами влаги в почве.

Водопотребление сельскохозяйственных культур меняется в течение вегетационного периода. Расход почвенной влаги через транспирацию и испарение с поверхности почвы за вегетационный период составляет суммарное водопотребление (Е).

Оросительную норму можно определить из уравнения водного баланса:

Мор=Е-Рос-Wг — (Wп-Wу)+П, (1).

где Е — суммарное водопотребление, м³/га; Рос — сумма полезных осадков за вегетацию, м³/га; Wг — количество воды, используемое растениями за счет грунтовых вод, м³/га; Wп и Wу — запасы почвенной влаги в корнеобитаемом слое, соответственно во время посева и уборки урожая, м³/га; П — потери воды при поливах и на промывной режим, м³/га. м³/га;

Суммарное водопотребление (м³/га) за период вегетации можно определить по следующей формуле:

Е = kу, (2).

где k — коэффициент водопотребления, м³/га; у — планируемый урожай, ц/га.

Суммарное водопотребление за вегетацию можно также определить по биоклиматическому методу, разработанному А.М. и С. М. Алпатьевыми.

Для орошаемых районов рекомендуют постоянные декадные значения k, пользуясь которыми можно определить Е при условии оптимального увлажнения расчетного слоя почвы:

Е=К?d, (3).

где Е — суммарное водопотребление, мм; К — коэффициент биологической кривой, мм / Мб; ?d — сумма дефицитов влажности воздуха, Мб.

Биоклиматический коэффициент представляет собой слой воды в мм, расходуемой на испарение почвой и транспирацию растениями при дефиците влажности воздуха в 1 миллибар. Его величина зависит от биологических особенностей культуры, фаз ее развития и климатических условий отдельных природных зон.

Расчет оросительной нормы производится следующим образом:

1) Составляется ведомость расчета дефицита водного баланса с/х культур. Подекадно от посева (после перехода среднесуточной температуры через 5⁰С) до конца периода водопотребления в зависимости от поливной культуры (таблица 1) устанавливаются по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции (Уфа-Дема):

d — средний суточный дефицит влажности воздуха, Мб; p — сумма осадков, мм; t — средняя многолетняя декадная температура воздуха, ⁰С.

• 2) Устанавливается сумма среднесуточных дефицитов влажности по декадам, мб:
  • ?d = nd, (4)
• 3) Подекадно рассчитывается количество используемых осадков при 75% обеспеченности, мм:

Po= мP, (5).

где µ - коэффициент использования осадков. Принимается равным для степной зоны 0,6; для лесостепной — 0,7.

Таблица 1. Расчетный период для учета осадков.

• 4) Определяется сумма среднесуточных температур по декадам:
  • ?t? = nt?, (6)
• 5) Устанавливается подекадная сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12-часовой продолжительности дня; для чего? t? умножается на поправочные коэффициенты.
• 6) Определяется сумма температур воздуха с поправкой на длину дня за период водопотребления для каждой культуры нарастающим итогом.
• 7) Биоклиматический коэффициент (k, мм/мб) в зависимости от суммы температур нарастающим итогом.

К0 — коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности при осадках более 5 мм равен 0,19 мм/мб.

8) Суммарное испарение за декаду — определяем для периода от посева до всходов Е = k0? d (мм) и от всходов до конца водопотребления.

Е = k? d, (7).

9) Устанавливается коэффициент влагообмена, учитывающий, капиллярный подток и непосредственное использование воды корнями растений из слоев, ниже 100 см. Для первой четверти вегетации г принимается равным 1, второй — 0,95, третьей — 0,9, четвертой — 0,85.

В соответствии с коэффициентом г рассчитывается, мм:

Ег= Ег, (8).

10) Определяется расход влаги по декадам с поправкой на климатический коэффициент Км, мм:

Ем = ЕгКм (9).

• 11) Определяется дефицит водного баланса (ДВБ) по декадам для культур весеннего сева — со времени посева, а для многолетних трав и озимых культур — со времени возобновления вегетации. Для первой декады ДВБ рассчитывается по формуле, мм:
  • ?Е=Ем — (Р0+Wn), (10)

где Wn — продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы.

Wn = 10 h б (внач —вmin), (11).

где h — расчетный слой почвы, м; б — плотность этого слоя почвы, т/м³; внач — влажность расчетного слоя почвы в% в начале расчетного периода принимается равной 0,9 от наименьшей влагоемкости (НВ) для ранних культур и 0,8 — для поздних; вmin — минимально допустимая влажность принимается равной 0,65 от НВ для зерновых и 0,70 от НВ — для овощных культур и картофеля. (таблица 3).

Таблица 2. Типичные черноземы.

Для последующих декад ДВБ равен, мм:

?Е=Ем — (Р0+?Wn), (12).

где ?W_n — переходящий (неиспользованный) продуктивный запас влаги из предыдущей декады.

В начале вегетационного периода сумма запаса влаги и осадков — (Р0+?Wn) могут превышать расход влаги с учетом микроклиматического коэффициента (Ем), т. е. ДВБ будет иметь отрицательный знак.

С периода превышения величины Ем над суммой (Р0+?Wn) начинается дефицит в водном балансе, тогда.

?Е=Ем-Р0. (13).

Если грунтовые воды Wгр находятся на глубине ближе 3 м, то уравнение (10) приобретает вид:

?Е=Ем — (Р0+?Wn+ Wгр), (14).

Wгр=Ем Кг, (15).

где Кг — коэффициент капиллярного подпитывания.

Расчет ДВБ за декаду для сахарной свеклы:

по формулам (10), (11), (12), (13).

h= 0,5 м, б= 1,12 т/м³, в_нв= 32,0.

в_нач= 0,9* в_нв= 0,9*32,0=28,8.

в_min= 0,7* в_нв= 0,7*32,0=22,4.

w_n=10*0,5*1,12 (28,8−22,4)=35,84.

ДЕ₁=12 — (7+35,84)=-30,84;

ДЕ₂=25,08 — (8,4+30,84)=14,16;

ДЕ₃=33−9,1=23,9;

ДЕ₄=27,36−11,2=16,16;

ДЕ₅=33,21−11,9=21,31;

ДЕ₆=39,3−13,3=26;

ДЕ₇=29,4−14=25,4;

ДЕ₈=33,32−14,7=18,62.

ДЕ₉=31,65−13,3=18,35;

ДЕ₁₀=28,73−12,6=16,13;

ДЕ₁₁=21,5−10,5=11.

ДЕ₁₂=21,5−9,8=11,7.

12) С декады, когда? Е приобретает положительное значение, до конца периода водопотребления рассчитывается ДВБ нарастающим итогом. Полученная величина переводится в м³/га (1 мм=10 м³/га), округляется до сотен м³/га преимущественно в большую сторону и является оросительной нормой.

Ведомость расчёта дефицита водного баланса озимой пшеницы, сахарной свеклы и многолетних трав находится в таблице 3.