Спосіб оперативного призначення норми та строку поливу

Реферат: 3 Спосіб оперативного призначення норми та строку поливу, у якому норму поливу (m, м /га) 3 визначають за добутком коефіцієнта режиму зрошення (Крз) на об'ємну масу ґрунту (, т/м ), глибину зволоження (h, м), коефіцієнт зволоження (Кзв) та найменшу вологоємність (W нв, %) кореневмісного шару ґрунту за формулою: m=100 Крз·Кзв··h·W нв, де Кзв - коефіцієнт зволоження ґрунту (відношення площі зволоження до площі живлення при локальному зрошенні, у садах 0,1-0,3). UA 104239 U (12) UA 104239 U UA 104239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства і, зокрема стосується оперативних розрахункових способів призначення норми і строків поливу сільськогосподарських культур на основі водно-фізичних властивостей ґрунту та агрокліматичних показників. Відомо спосіб визначення строку та норми поливу з використанням моніторингу за зниженням фактичної вологості ґрунту в кореневмісному шарі не нижче 70-80 % від найменшої вологоємності (НВ) та її дефіциту [Садівництво півдня України / за ред. В.А. Рульєва. Запоріжжя: Дике поле, 2003. - С. 139-141. Прототип]. За цим способом вологість ґрунту визначають класичним термостатно-ваговим (ТВ) методом (ГОСТ 28268-89). Він відомий ще як термогравіметричний (ТГМ) метод. Згідно з ним вологість ґрунту на сільськогосподарських угіддях визначають шляхом відбору ґрунтових проб на глибині від 5 до 100-150 см, використовуючи спеціальний ґрунтовий бур типу АМ-26. Проби вміщують в алюмінієві бюкси і транспортують у лабораторію, де визначають їх масу з вологим ґрунтом. Після висушування протягом 6-8 годин у термостатах з потужністю 1-2 кВт за годину визначають масу бюксів разом із сухим ґрунтом. При відомій масі порожнього бюкса розраховують вологість ґрунту. За умови виконання всіх перерахованих вище операцій цей метод дозволяє з досить високою точністю визначати вологість окремого зразка ґрунту. Головними недоліками ТГМ методу є такі: тривалість процесу визначення вологості ґрунту становить 2-3 дні, що спричиняє запізнення на цей термін прийняття технологічних рішень; трудомісткість та енергоємкість методу й висока вартість приладів зумовлюють високу вартість одержання необхідної інформації про вологість ґрунту. При значних опадах чи суховіях вологість ґрунту за 2-3 дні може істотно змінитися. Відомо спосіб експресного призначення строку та норми поливу культур [Патент України на корисну модель № 52328 від 25.08.2010 р. Аналог], що включає використання гравіметричного методу визначення вологості ґрунту безпосередньо в полі або саду та показників вологості розриву капілярів й моніторингу агрокліматичних показників, за даними найближчої до поля чи садової ділянки метеорологічної станції, який відрізняється тим, що вологість ґрунту розраховують за різницею між фактичною масою зразка вологого ґрунту з непорушеною структурою й добутком його об'єму і щільності та за їх часткою від ділення різниці на добуток. Проте визначення вологості ґрунту в окремих точках поля або саду за цим способом має значні відхилення показника через перерозподіл вологи мікрорельєфом поверхні ґрунту (чергування підвищення й низини). Через це використання показника фактичної вологості ґрунту в окремих точках виявилось непридатним для призначення норм і строків поливу. Відомо спосіб визначення строку поливу з використанням моніторингу агрокліматичних показників: кількості опадів, середньодобової температури ґрунту та відносної вологості повітря за даними метеорологічних станцій, найближчих до поля чи садової ділянки [Патент України на корисну модель № 31899 від 25.04.2008 р. Аналог]. Проте процеси випаровуваності вологи з кореневмісного шару ґрунту та евапотранспірації в природі дуже різноманітні в залежності від різновидів ґрунту та рослин, тому цим розрахунковим способом без відомостей про властивості ґрунту неможливо уникнути похибок при призначенні строків і норм поливів указаним способом або ж потрібно коригувати їх встановленням емпіричних коефіцієнтів пропорційності для кожного випадку окремо. Запропонований спосіб визначення строку і норми поливу не має вищезгаданих недоліків та є найбільш близьким до корисної моделі по суті досягнення бажаного результату. Задачею корисної моделі, є розробка оперативного розрахункового способу для своєчасного призначення норми та строків поливу сільськогосподарських культур на основі водно-фізичних властивостей ґрунту й агрокліматичних показників. Указана задача вирішується тим, що для оперативного встановлення норми і строку поливу пропонується визначати інструментально такі водно-фізичні властивості ґрунту, як об'ємна маса й найменша вологоємність та оптимальні параметри режимів зрошення. Або можна користуватись і довідковими матеріалами (Иовенко Н.Г. Водно-физические свойства и водный режим почв УССР. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1960 - 352 с., Атлас почв Ураинской ССР / под ред. Крупского Н.К., Полупана Н.И. - К.: Урожай, 1970-160 с.). Строк поливу польових чи плодових культур настає тоді, коли після випаровування капілярної вологи з кореневмісного шару ґрунту його вологість знижується від 100 до 80 чи до 70 % НВ. Тоді коефіцієнт режиму зрошення становить: Крз=(100-80)/100=0,2, або Крз=(10070)/100=0,3. Норми поливу пропонується визначати за інструментальними даними про водно-фізичні властивості ґрунту такі, як об'ємна маса ґрунту й найменша вологоємність та оптимальні параметри режимів зрошення. Тобто норму поливу розраховують за добутком між коефіцієнтом режиму зрошення і найменшою вологоємністю без визначення фактичної вологості ґрунту, що прискорює процес. Для розрахунку норми поливу (m) використовуються такі показники, як 1 UA 104239 U коефіцієнт режиму зрошення (Крз), об'ємна маса ґрунту (ρ), глибина зволоження (h), площа зволоження (Sзв) найменша вологоємність (W нв) зволоженого шару ґрунту, схема насаджень (L1 і L2). Норму поливу при мікрозрошенні розраховують за формулою (1): 5 m=100Kpз·ρ·h·Sзв·W нв/L1·L2, (1) 3 10 15 де m - норма поливу, м /га; Крз - коефіцієнт режиму зрошення (0,3 при 70 % НВ); 3 ρ - об'ємна маса ґрунту, т/м ; h - глибина зволоження ґрунту(0,6 м), м; W нв - найменша вологоємність, %; 2 Sзв - площа зволоження крапельницею чи дощувачем, м ; L1 і L2 - схема насаджень, м. Площа зволоження ґрунту крапельницею визначається експериментально для кожного типу ґрунту. Її встановлюють після 8-10 годин поливу шляхом замірів мірною стрічкою видимих контурів (діаметрів) зволоження на поверхні ґрунту. Коефіцієнт зволоження (К зв) дорівнює частці від ділення площі зволоження (Sзв) на площу живлення рослини (2): Kзв=Sзв/(L1·L2), 20 (2) Виходячи з цього, норма поливу при мікрозрошенні становить (3): 3 m=100 Крз·Кзв·ρ·h·W нв, м /га, (3) 3 25 30 35 40 45 Приклад 1. Яблуня на чорноземі південному ρ=1,23 т/м поливається на глибину 0-40 см поливною трубкою Drip in classic з водовипусками через 0,6 м, ширина зволоженої смуги - 0,6 м, схема насаджень - 4×1,5 м, тоді Кзв=0,6/4=0,15. Норма поливу яблуневого саду при НВ 0-40 см шару ґрунту (W нв) 28,0 % з режимом зрошення 80 % НВ дорівнює: 3 m=100·0,2·0,15·1,23·0,4·28,0=41,3 м /га. 3 Приклад 2. Персик на чорноземі південному ρ=1,28 т/м поливається на глибину 0-60 см підкроновим мікродощуванням з водовипусками через 4 м, схема насаджень - 5×4 м. Мірною стрічкою встановлена площа зволоження двома дощувачами біля кожного дерева дорівнює 3,6 м, тоді Кзв=3,6/20=0,18. Норма поливу мікродощуванням персикового саду при НВ 0-60 см шару ґрунту (W нв) 27,0 % з режимом зрошення 70 % НВ дорівнює: 3 m=100·0,3·0,18·1,28·0,6·27,0=112,0 м /га. 3 Приклад 3. Яблуня на супіщаному чорноземі ρ=1,49 т/м поливається на глибину 0-50 см крапельницями К-383 в ряду через 2,5 м, схема насаджень - 4×2,5 м, площа зволоження 2 крапельницею - 1,5 м , тоді Кзв=1,5/10=0,15. Норма краплинного поливу яблуневого саду при НВ 0-50 см шару ґрунту (W нв) 16,1 % з режимом зрошення 70 % НВ дорівнює: 3 m=100·0,3·0,15·1,49·0,5·16,1=54,0 м /га. 3 Приклад 4. Черешня на супіщаному чорноземі ρ=1,49 т/м поливається на глибину 0-60 см 3 крапельницями TORO EURO-KEY з витратою води по 4 дм /г встановленими в ряду через 4 м 2 по дві біля дерева, схема насаджень - 5×4 м, площа зволоження крапельницею - 1,5 м , тоді Кзв=3,0/20=0,15. Норма краплинного поливу черешневого саду при НВ 0-60 см шару ґрунту (W нв) 14,9 % з режимом зрошення 70 % НВ дорівнює: 3 m=100·0,3·0,15·1,57·0,6·14,9=63,2 м /га. Дату (N1) прогнозованого першого поливу (патент № 31899) визначають за часткою від ділення різниці кількості опадів (ΣO) і випаровуваності (ΣЕо) за осінньо-зимовий період на середньодобову випаровуваність прогнозованого місяця за формулою (4): N1=(ΣО-ΣEo)/Eo), 50 55 (4) Наприклад, за період з листопада 2013 р. по квітень 2014 р. включно за даними Мелітопольської метеорологічної станції сума опадів ΣО становила 178,6 мм, а сумарна випаровуваність ΣЕо за цей час склала 104,3 мм. Добова випаровуваність Ео у травні за період 2003-2013 p.p. становила 3,8 мм. Підставляємо дані у формулу (4): N1=(178,6-104,3):3,8=19,6, діб. Отже перший полив призначається на 20 травня 2014 року. Міжполивний період (N2) при мікрозрошенні дорівнює (5): 2 UA 104239 U N2=(Kрз·W нв+ΣO)/Eo·Kз, діб, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (5) де W нв - найменша вологоємність шару зволожування ґрунту, мм; Ео - середньодобова випаровуваність за період між поливами, мм; О - кількість опадів за період між поливами, мм; Кз - коефіцієнт затінення поверхні ґрунту рослинами визначається відношенням освітлення (в люксах) затіненої поверхні ґрунту до відкритої. Приклад розрахунку міжполивного періоду. Якщо найменша вологоємність (W нв) шару зволожування ґрунту (0,4 м) в яблуневому саду складає 138 мм, кількість опадів випало за міжполивний період - 1,8 мм, середньодобова випаровуваність за цей період становила 8,5 мм, а коефіцієнт затінення в ряду під деревами - 0,9. Тоді розрахунок міжполивного періоду виконується так: N=(0,3×138+1,8)/(8,5×0,9)=43,19/7,65=5,65 доби. Через 6 діб потрібно поливати. Випаровуваність визначають за даними агрометеорологічних показників найближчої до поля чи саду метеорологічної станції за формулою (6) за патентом № 31899: -5 2 Ео=6·10 (ts+26) ·(100-r), (6) де Ео - середньодобова випаровуваність поточного місяця, мм; ts - середньодобова температура ґрунту 0,40 м, °C; r - середньодобова відносна вологість повітря, %. Наприклад. Середньодобова температура 0,4 м шару ґрунту в липні становила 25,1 °C, середньодобова відносна вологість повітря – 46 %. Тоді розрахункова середньодобова випаровуваність у липні дорівнює: -5 2 Ео=6·10 (25,1+26) ·(100-46)=8,5 мм Тривалість локального (краплинного) поливу (Т) розраховують за формулою (7): 3 T=10 ·m/n·g, годин, (7) де n - кількість водовипусків, шт./га; 3 g - витрати води крапельницею, дм /годину. 3 Наприклад. Якщо норма краплинного поливу яблуні(приклад 1) становить 41,3 м /га, 3 кількість водовипусків - 4167 шт./ га, витрати води одним водовипуском - 0,7 л (дм )/годину, тоді: 3 Т=10 ·41,3/4167·0,7=14,2 години Відомо спосіб визначення норми і строку поливу садів з використанням моніторингу зниження фактичної вологості ґрунту в кореневмісному шарі від 100 % до 70 % від найменшої вологоємності (НВ). Тобто норму поливу визначають за різницею між НВ і фактичною вологістю ґрунту. Недоліком цього способу є значні витрати матеріальних, енергетичних та трудових ресурсів та запізнення з призначенням поливу, тому як за цим способом вологість ґрунту визначають класичним термостатно-ваговим методом. У зарубіжних країнах (США, Італія) і в Україні в Мелітопольській дослідній станції садівництва (МДСС) останнім часом поливи призначають розрахунковим способом з використанням агрокліматичних показників, взятих у найближчої до саду метеорологічної станції: середньодобової температури (t), відносної вологості (r) повітря та опадів (О). Проте властивості кореневмісного шару ґрунту не враховуються. Потрібні багаторічні дослідження для встановлення емпіричних коефіцієнтів пропорційності для кожного випадку окремо. Запропонований спосіб враховує властивості ґрунту на полі або в саду й агрокліматичні показники найближчої до поля чи саду метеорологічної станції. Норми поливу пропонується визначати за інструментальними даними про водно-фізичні властивості ґрунту такі як об'ємна маса й найменша вологоємність та оптимальні параметри режимів зрошення. Тобто норму поливу розраховують за добутком між коефіцієнтом режиму зрошення і НВ без визначення фактичної вологості ґрунту. Строк поливу пропонується визначати за даними агрометеорологічних показників найближчої до поля чи саду метеорологічної станції. Застосування запропонованого способу призначення строків і норм поливів забезпечує своєчасне їх проведення й значну економію матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів, він може бути рекомендований для впровадження у виробництво в садах півдня України. 3 Спосіб відрізняється тим, що норму поливу (m, м /га) визначають за добутком коефіцієнта 3 режиму зрошення (Крз) на об'ємну масу ґрунту (ρ, т/м ), на глибину зволоження (h, м), коефіцієнт зволоження (Кзв) та найменшу вологоємність (W нв %) кореневмісного шару ґрунту за формулою: m=100 Крз·Кзв·ρ·h·W нв, де Кзв - коефіцієнт зволоження ґрунту (відношення площі зволоження до площі живлення при мікрозрошенні, у садах - 0,1-0,3). Спосіб відрізняється тим, що дату (N1) прогнозованого першого поливу (патент № 31899) визначають за часткою від ділення різниці опадів і випаровуваності (ΣO-ΣEо)/Eо) за осінньо 3 UA 104239 U 5 зимовий період на середньодобову випаровуваність прогнозованого місяця, що міжполивний період (N2, діб) при мікрозрошенні розраховують за формулою: N 2=Kpз·W нв+ΣО)/ЕоKз, діб; де W нв - найменша вологоємність шару зволожування ґрунту, мм; Ео - середньодобова випаровуваність за міжполивний період, мм; ΣО - кількість опадів за міжполивний період, мм; Кз - коефіцієнт затінення поверхні ґрунту рослинами (визначається відношенням освітлення (в люксах) затіненої поверхні ґрунту до відкритої). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб оперативного призначення норми та строку поливу, який відрізняється тим, що 3 норму поливу (m, м /га) визначають за добутком коефіцієнта режиму зрошення (Крз) на об'ємну 3 масу ґрунту (, т/м ), глибину зволоження (h, м), коефіцієнт зволоження (Кзв) та найменшу вологоємність (W нв, %) кореневмісного шару ґрунту за формулою: m=100 Крз·Кзв··h·W нв, де Кзв коефіцієнт зволоження ґрунту (відношення площі зволоження до площі живлення при локальному зрошенні, у садах - 0,1-0,3). 2. Спосіб оперативного призначення норми та строку поливу, за п. 1, який відрізняється тим, що дату (N1) прогнозованого першого поливу визначають за часткою від ділення різниці опадів і випаровуваності (О-Ео)/Ео) за осінньо-зимовий період на середньодобову випаровуваність прогнозованого місяця, а міжполивний період (N2, діб) при мікрозрошенні розраховують за формулою: N2=Kрз·W НВ+О)/Ео·Кз, днів; де W НВ - найменша вологоємність шару зволожування ґрунту, мм; Ео - середньодобова випаровуваність за міжполивний період, мм; О - опади за міжполивний період, мм; Кз - коефіцієнт затінення поверхні ґрунту рослинами визначається відношенням освітлення (в люксах) затіненої до відкритої поверхні ґрунту. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4