где - параметр, характеризующий водно-физические свойства почвы, принимается по рекомендациям Г. А. Сенчукова, для метеостанции Семикаракорск = 2,1 [15, 20];
- эффективные атмосферные осадки, мм;
- почвенные влагозапасы в расчетном слое почвы, соответствующие наименьшей влагоемкости, мм;
- почвенные влагозапасы на начало расчетного периода в относительных единицах;
- величина испаряемости, мм.
Почвенные влагозапасы на конец расчетного временного периода () устанавливают по нижеприведенной формуле:
где - средние влагозапасы за расчетный период вегетации по отношению к наименьшей влагоемкости, в относительных единицах.
Использование почвенных влагозапасов из расчетного слоя увлажняемой зоны обусловливается разностью почвенных влагозапасов, соответствующих верхнему уровню увлажнения (обычно на уровне наименьшей влагоемкости) и нижнему уровню увлажнения (принятому равным 75 % от наименьшей влагоемкости). Таким образом, величину находят по зависимости, м:
Величина распределяется в течение всего вегетационного периода обратно пропорционально осадкам или равными значениями.
Использование почвенных влагозапасов из расчетного слоя неувлажняемой зоны площади питания можно определить по формуле, м:
Испарение за расчетный период из зоны естественного увлажнения устанавливается по формуле, мм:
где - параметр, определяемый условиями стокообразования, принимается по рекомендациям Г. А. Сенчукова [21].
Используя формулу (1), рассчитываем дефициты водопотребления за внутригодовые периоды, суммируя их за вегетационный период заданной культуры, получаем значения оросительной нормы для среднемноголетних условий, т. е. для 50 % обеспеченности - . Для установления оросительной нормы для года % обеспеченности используется зависимость, м3/га:
где - модульный коэффициент заданного уровня обеспеченности.
Для Семикаракорского района расчетные значения модульного коэффициента составят:
- для крайне сухого года (Р = 5 %) = 1,68;
- для среднесухого года (Р = 25 %) = 1,29;
- для средневлажного года (Р = 75 %) = 0,72;
- для влажного года (Р = 95 %) = 0,24.
Модульный коэффициент для 5 % обеспеченности при коэффициентах вариации и определяется по формуле:
где - поправочный коэффициент, обусловленный несоответствием между уравнением прямой и теоретической кривой обеспеченности. Его значения составляют: при = 5 % = 1,80, при = 25 % = 1,40;
- процент обеспеченности оросительной нормы в долях от единицы.
.
Согласно методу фиктивного года, с использованием среднемноголетних значений метеорологических факторов рассчитываются дефициты водопотребления за внутригодовые периоды, которые суммируются за вегетационный период (с 01.05 по 30.08), определяется значение оросительной нормы для среднемноголетних условий, т. е. для года 50 % обеспеченности: = 0,011 м3/1 растение, или 933 м3/га (таблица 2).
С целью установления оросительной нормы для года 5 % обеспеченности (крайне сухого года) можно воспользоваться зависимостью (2) (результаты расчетов представлены в таблице 3):
м3/1 растение, или 1568 м3/га.
Нормы орошения при поливе дождеванием в зоне проектирования составляют для среднего года по влагообеспеченности 1830 м3/га, а для крайне сухого года 3750 м3/га [15], что почти вдвое превышает расчетные нормы при капельном поливе (933 и 1568 м3/га соответственно).
Таблица 2. Расчет дефицита водопотребления и оросительной нормы кукурузы на зерно для среднемноголетних условий при капельном орошении (метеостанция Семикаракорск; почвы - черноземы обыкновенные среднесуглинистые; Н = 0,6 м; WНВ = 154 мм; r = 2,1; n = 3,4; схема посева 0,7 Ч 0,17 м; Sпит = 0,12 м2; Sувл = 0,06 м2; kк = 0,5)
|
Месяц |
Декада |
Осадки, м |
Биоклиматический коэффициент kб |
Эвапотранспирация ЕТ0, м |
Испарение из зоны естественного увлажнения ЕТ, м |
Испаряемость Е0, м |
Почвенные влагозапасы на начало расчетного периода V1 |
Почвенные влагозапасы на конец расчетного периода V2 |
Почвенные влагозапасы из расчетного слоя неувлажняемой зоны площади питания, м |
Почвенные влагозапасы из расчетного слоя увлажняемой зоны, м |
Дефицит водопотребления , м3/1 растение |
Дефицит водопотребления , м3/га |
|||
|
за декаду |
от начала вегетации нарастающим итогом |
за декаду |
от начала вегетации нарастающим итогом |
||||||||||||
|
Май |
1 |
0,012 |
0,46 |
0,01684 |
0,02548 |
0,0366 |
1,00 |
0,771 |
0,028198 |
0,0308 |
-0,0010 |
0 |
-84,92 |
0 |
|
|
2 |
0,012 |
0,54 |
0,02273 |
0,01867 |
0,0421 |
0,771 |
0,613 |
0,019375 |
0,0308 |
-0,0005 |
0 |
-42,39 |
0 |
||
|
3 |
0,013 |
0,54 |
0,02408 |
0,01312 |
0,0446 |
0,613 |
0,506 |
0,013170 |
0,0308 |
-0,0004 |
0 |
-34,37 |
0 |
||
|
Июнь |
1 |
0,014 |
0,87 |
0,04159 |
0,01018 |
0,0478 |
0,506 |
0,451 |
0,010182 |
0,0463 |
-0,0003 |
0 |
-23,94 |
0 |
|
|
2 |
0,016 |
1,08 |
0,05432 |
0,08487 |
0,0503 |
0,451 |
0,405 |
0,008477 |
0,0463 |
0,0005 |
0,0005 |
41,07 |
41 |
||
|
3 |
0,015 |
1,23 |
0,06802 |
0,07471 |
0,0553 |
0,405 |
0,365 |
0,007459 |
0,0463 |
0,0013 |
0,0018 |
110,93 |
152 |
||
|
Июль |
1 |
0,013 |
1,44 |
0,08467 |
0,06563 |
0,0588 |
0,365 |
0,338 |
0,006552 |
0,0615 |
0,0014 |
0,0032 |
118,11 |
270 |
|
|
2 |
0,013 |
1,58 |
0,09970 |
0,06013 |
0,0631 |
0,338 |
0,314 |
0,006001 |
0,0615 |
0,0023 |
0,0055 |
194,74 |
465 |
||
|
3 |
0,012 |
1,64 |
0,10562 |
0,05268 |
0,0644 |
0,314 |
0,293 |
0,005256 |
0,0615 |
0,0026 |
0,0081 |
224,93 |
690 |
||
|
Август |
1 |
0,012 |
1,51 |
0,09468 |
0,04453 |
0,0627 |
0,293 |
0,275 |
0,004442 |
0,0615 |
0,0020 |
0,0101 |
169,14 |
859 |
|
|
2 |
0,012 |
1,26 |
0,07610 |
0,03777 |
0,0604 |
0,275 |
0,259 |
0,003765 |
0,0615 |
0,0009 |
0,0110 |
74,42 |
933 |
||
|
3 |
0,012 |
0,95 |
0,05206 |
0,03063 |
0,0548 |
0,259 |
0,247 |
0,003051 |
0,0615 |
-0,0006 |
0 |
-48,21 |
0 |
Таблица 3. Расчет дефицита водопотребления и оросительной нормы кукурузы на зерно для условий крайне сухого года при капельном орошении (метеостанция Семикаракорск; почвы - черноземы обыкновенные среднесуглинистые; Н = 0,6 м; WНВ = 154 мм; r = 2,1; n = 3,4; схема посева 0,7 Ч 0,17 м; Sпит = 0,12 м2; Sувл = 0,06 м2; kк = 0,5)
|
Месяц |
Декада |
Осадки, м |
Биоклиматический коэффициент kб |
Эвапотранспирация ЕТ0, м |
Испарение из зоны естественного увлажнения ЕТ, м |
Испаряемость Е0, м |
Почвенные влагозапасы на начало расчетного периода V1 |
Почвенные влагозапасы на конец расчетного периода V2 |
Почвенные влагозапасы из расчетного слоя неувлажняемой зоны площади питания, м |
Почвенные влагозапасы из расчетного слоя увлажняемой зоны, м |
Дефицит водопотребления , м3/1 растение |
Дефицит водопотребления , м3/га |
|||
|
за декаду |
от начала вегетации нарастающим итогом |
за декаду |
от начала вегетации нарастающим итогом |
||||||||||||
|
Май |
1 |
0,0045 |
0,46 |
0,0259 |
0,0359 |
0,0563 |
1 |
0,686 |
0,038619 |
0,0308 |
-0,0017 |
0 |
-142,67 |
0 |
|
|
2 |
0 |
0,54 |
0,0361 |
0,0221 |
0,0668 |
0,686 |
0,505 |
0,022281 |
0,0308 |
-0,0008 |
0 |
-72,13 |
0 |
||
|
3 |
0,0492 |
0,54 |
0,0321 |
0,0115 |
0,0594 |
0,505 |
0,412 |
0,011478 |
0,0308 |
-0,0007 |
0 |
-57,75 |
0 |
||
|
Июнь |
1 |
0 |
0,87 |
0,0708 |
0,0108 |
0,0814 |
0,412 |
0,353 |
0,010823 |
0,0463 |
-0,0005 |
0 |
-40,22 |
0 |
|
|
2 |
0 |
1,08 |
0,0801 |
0,0074 |
0,0742 |
0,353 |
0,313 |
0,007391 |
0,0463 |
0,0008 |
0,0008 |
68,99 |
69 |
||
|
3 |
0,0116 |
1,23 |
0,1026 |
0,0065 |
0,0834 |
0,313 |
0,278 |
0,006457 |
0,0463 |
0,0022 |
0,0030 |
186,37 |
255 |
||
|
Июль |
1 |
0,0271 |
1,44 |
0,0789 |
0,0035 |
0,0548 |
0,278 |
0,264 |
0,003513 |
0,0615 |
0,0023 |
0,0053 |
198,42 |
454 |
|
|
2 |
0,0037 |
1,58 |
0,0885 |
0,0032 |
0,056 |
0,264 |
0,251 |
0,003240 |
0,0615 |
0,0038 |
0,0092 |
327,16 |
781 |
||
|
3 |
0,0502 |
1,64 |
0,0945 |
0,0029 |
0,0576 |
0,251 |
0,239 |
0,002953 |
0,0615 |
0,0044 |
0,0136 |
377,88 |
1159 |
||
|
Август |
1 |
0,0074 |
1,51 |
0,0936 |
0,0029 |
0,062 |
0,239 |
0,227 |
0,002904 |
0,0615 |
0,0033 |
0,0170 |
284,16 |
1443 |
|
|
2 |
0,0009 |
1,26 |
0,0679 |
0,0023 |
0,0539 |
0,227 |
0,218 |
0,002294 |
0,0615 |
0,0015 |
0,0184 |
125,02 |
1568 |
||
|
3 |
0 |
0,95 |
0,0628 |
0,0026 |
0,0661 |
0,218 |
0,207 |
0,002559 |
0,0615 |
-0,0010 |
0 |
-80,99 |
0 |
Выводы
Установлено, что при возделывании кукурузы на зерно в почвенно-климатических условиях Семикаракорского района Ростовской области растения начинают испытывать дефицит водопотребления со 2-й декады июня, дефицит достигает максимума в 3-й декаде июля (225 м3/га в средний год и 378 м3/га в крайне сухой год).
Величина оросительной нормы кукурузы при капельном орошении в средний год по степени обеспеченности осадками составляет 933 м3/га, в крайне сухой год - 1568 м3/га.
Капельное орошение кукурузы на зерно позволяет снизить расход оросительной воды почти вдвое как в средний по влагообеспеченности год, так и в крайне сухой, что обеспечивает значительную экономию оросительной воды в условиях ее дефицита.
Список использованных источников
1 Обзор рынка зерновой кукурузы в России [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:openbusiness.ru/biz/business/obzor-rynka-zernovoy-kukuruzy-v-rossii/, 2018.
2 Кукуруза на капельном орошении [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:irrigation.com.ua/archives/611, 2018.
3 Возделывание кукурузы на орошении [Электронный ресурс] // Новое сельское хозяйство. - 2016, июль. - Режим доступа: http:nsh.ru/aktualno/delo-v-dozhde/, 2018.
4 Кукуруза на капельном поливе - технология «не для всех» [Электронный ресурс] // Агроном. - 2018, 22 янв. - Режим доступа: https:agronom.com.ua/kukuruza-na-kapelnom-polyve-tehnologyya-ne-dlya-vseh/, 2018.
5 Effect of Low Cost Drip Tape Irrigation System on Yield and Economics of Sweet Corn [Electronic resource] // Bangladesh Agronomy Journal. - 2016. - Vol. 19, № 2. - P. 71-77. - Mode of access: https:banglajol.info/index.php/BAJ/article/view/31855, 2018.
6 Воеводина, Л. А. Особенности капельного орошения на черноземах Ростовской области / Л. А. Воеводина // Вестник аграрной науки Дона. - 2010. - № 4. - С. 107-111.
7 Бородычёв, В. В. Современные технологии капельного орошения овощных культур / В. В. Бородычёв. - Волгоград: Радуга, 2010. - 241 с.
8 Ясониди, О. Е. Капельное орошение на Северном Кавказе / О. Е. Ясониди. - Ростов н/Д.: Изд-во Рост. ун-та, 1987. - 73 с.
9 Как получить прибыль 100 тыс./га с помощью орошения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:agrobook.ru/blog/user/admin/kak-poluchit-pribyl-100-tysga-s-pomoshchyu-orosheniya, 2018.
10 Капельное орошение кукурузы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:alecon.co.il/article/kapelnoe-oroshenie-kukuruzy.html, 2018.
11 Ясониди, О. Е. Методика расчета водного баланса и поливного режима при капельном орошении / О. Е. Ясониди. - Новочеркасск: НИМИ, 1979. - 9 с.
12 Ясониди, О. Е. Проектирование систем капельного орошения: учеб. пособие / О. Е. Ясониди. - Новочеркасск: НИМИ, 1984. - 101 с.
13 Мезенцев, В. С. Гидролого-климатические основы проектирования гидромелиораций: учеб. пособие / В. С. Мезенцев. - Омск: Изд-во Омского СХИ, 1993. - 127 с.
14 Голованов, А. И. Основы капельного орошения (теория и примеры расчетов) / А. И. Голованов, Е. В. Кузнецов. - Краснодар: КГАУ, 1996. - 96 с.
15 Сенчуков, Г. А. Капельное орошение: учеб. пособие / Г. А. Сенчуков, И. В. Новикова; НГМА. - Новочеркасск, 2013. - 59 с.
16 Агроклиматические ресурсы Ростовской области / З. М. Русеева [и др.]. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 250 с.
17 Полуэктов, Е. В. Почвенно-земельные ресурсы Ростовской области: монография / Е. В. Полуэктов, Е. М. Цвылев; НГМА. - Новочеркасск: УПЦ «НАБЛА» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - 355 с.
18 Льгов, Г. К. Водопотребление и режим орошения кукурузы / Г. К. Льгов // Труды Горского СХИ. - 1974. - № 36. - С. 33-36.
19 Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: справочник / под ред. Б. Б. Шумакова. - М.: Колос, 1999. - 432 с.
20 Новикова, И. В. Нормирование водопотребности сельскохозяйственных культур: метод. указания / И. В. Новикова, И. В. Гурина; НИМИ Донского ГАУ. - Новочеркасск, 2017. - 50 с.
21 Сенчуков, Г. А. Ландшафтно-экологические и организационно-хозяйственные аспекты обоснования водных мелиораций земель / Г. А. Сенчуков. - Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. - 276 с.