Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

дуже різною довжиною, можливі варіанти, коли ф

(ф

тіп

) < 0

та ф

(ф

,,,^) > 1. При цьому слід приймати ф

= 0; ф

= 1 [100].

Середня багаторічна врожайність культури до зрошення

в першій зоні визначається середньою ординатою контура

Ф,АВф

з., = (9.17)

8, =

ГфіАВфг

. (9.18)

Ф»

"Фі

У другій зоні - середньою ординатою контура ф

СКВф

з,

- ^ <

919

- Рф

СКВф

(920)

-Фз

волого сухо

Рис. 9.6. Схема розрахунку проектної прибавки врожаю

від зрошення [104]

Реалізація зрошення дозволить забезпечити оптималь-

ний водний режим у певному діапазоні природного зволо-

ження. Так, за умов природного зволоження ф. (тобто рік

посушливий ф. > ф ) відносний приріст врожаю від зрошен-

ня складе Дв (рис? 8.6). Враховуючи, що зрошувальна сис-

тема, як зазначалося вище, проектується на величину зро-

шувальної норми з якоюсь імовірністю (Р), то аналогічно з

попереднім урожайність при зрошенні в загальному вигляді

буде описуватись лінією СКМК (рис. 9.6).

159

Середня багаторічна прибавка врожаю від зрошення в

засушливій зоні визначається середньою ординатою контура

АДЛШВ:

ЛУ

6/3,1 = «Д^); (9.21)

- г

А О — AДMNB

фГ~Ф7'

22)

В умовах нестійкого природного зволоження

відзначається одна принципова особливість, яка полягає в

тому, що при ф. < ф

орг

зрошення не проводять і воно ніяк не

впливає на урожай. Прибавка врожаю від зрошення в цій

зоні визначається середньою ординатою контура К]\ШВ в

діапазоні (ф

- ф

АУ

«/з,2 = «^2); (9.23)

АС — КМКВ

Отже, чим засушливіша зона, тим більша прибавка

врожаю можлива від зрошення.

Для вирішення практичних завдань можна користува-

тись монограмою (рис. 9.7), яка побудована для базової моделі

(Б = 1).

тах '

У випадку, коли модель, що розглядається, не є базо-

вою (8

ріах

* 1), середню багаторічну відносну прибавку вро-

жаю від зрошення (Лв

) можна визначити з деяким набли-

женням по залежності:

Дв

= Ав + (К

- 1), (9.25)

де № - відносна прибавка врожаю від зрошення в умовах

базової моделі (див. номограму );

- прийнятий рівень агротехніки відносно рівня на

сортодільниці (див. розділ 9.2).

Приклад 9.4. Визначити середню багаторічну прибавку вро-

жаю картоплі від можливого її зрошення в умовах МС Хутір

Михайлівський (Сумська область), якщо = -140 мм;

^95% = 300 мм; ДЇУ

75%

= 220 мм. Із таблиці 9.1 для базової моделі

маємо: у =1,147; ф

ор

= 0,373; ДЧУ^- -201 мм; Д\У

шах

= 339 мм.

Із залежності 9.4:

Ф'тіп " Фз " (~

140

+ 201)/(339 + 201) = 0,113;

ф'тах = ф

= (

300

+ 201)/(339 + 201) = 0,928;

<Р

Фт5%

(

° + 201)/(339 + 201) = 0,780.

160

Із номограми (рис. 9.7): ДБ = 0,18.

Якщо базова модель побудована при У

тах

= 200 ц/га, а

планується У

^ = 250 ц/га (буде внесено добрив під такий

урожай), то К

= 250/200 = 1,25. Відносна прибавка врожаю

в цьому випадку із залежності 9.25 складе:

ДЄ = 0,18 + (1,25 - 1,0) = 0,43.

- "Т

0.5

0.4

0.3

ч ^

0.9

U.Z

/у

<—

0.1

V /

dé

(18

0.6

фшіп

0.2

Рис. 9.7. Номограма зв'язку AS = F (у, ,

ф^

<р'

тШ

, (р'

тах

)

Абсолютна середня величина цієї прибавки:

ДУ = У ХДБ = 200x0,43 = 86, ц/га.

ф max ф

Якщо планується внести добрив під урожай 200 ц/га

(У

), то К

= 1, Дв

= 1,0;

max

' 0 ' ф ' '

ДУ

= 200x0,18 = 36, ц/га;

при У

тах

180 ц/га; К

= 180/200 = 0,9;

AS = 0,18 + (0,9 - 0,1) = 0,08;

ДУ

= 200x0,08 = 16, ц/га.

Таким чином, підвищення рівня живлення ІСТОТНО впли-

ває на ефективність зрошення і навпаки. Зрозуміло, що рівень

161

такого взаємовпливу зазначених факторів залежить як від

культури, тобто параметрів моделі, так і від умов природно-

го зволоження.

Як висновок, слід зазначити, що розрахунки прибавки

врожаю від зрошення обома представленими методами дозво-

ляють визначитись із середнім багаторічним ефектом від та-

кого заходу. Однак реальні умови конкретного вегетаційного

періоду досить часто бувають такими, коли в цілому відносно

сприятливі умови характеризуються різко посушливими умо-

вами в окремі періоди вегетації. Втрати врожаю від такого

явища, а значить, і його прибавка від можливого зрошення в

ці періоди, можуть бути дуже різними. Тому для оцінки

ефективності зрошення в окремі роки необхідне кількісне вра-

хування рівномірності природного зволоження.

Вивчення цього питання є дуже важливим і досить не-

простим. З одного боку, основою для такого вивчення мо-

жуть бути вегетаційні досліди зі штучним створенням різних

умов зволоження в різні фази розвитку культури, і перш за

все в критичні, з фіксацією різниці врожаю. З іншого боку,

це можуть бути дані багаторічних спостережень за врожаєм

та умовами природного зволоження з наступним регресійним

аналізом цих даних. Після цього необхідно зробити аналіз

погодних умов зони з визначенням календарних строків про-

ходження тих чи інших фаз розвитку культури і встанов-

ленням частоти недостатності природного зволоження в ці

періоди. Все це дозволить не тільки деталізувати наведені

вище методики, але й уточнити ефективність самого зро-

шення, а значить, і його доцільність.

Слід зазначити, що при проведенні практичних

розрахунків ця методика може бути істотно спрощена шля-

хом побудови спеціальних номограм для окремих умов і

культур [104]. Крім того, представлена методика дозволяє

виконати аналіз використання вологи і добрив фактично

одержаним врожаєм в умовах конкретного природного зво-

ложення і фактичного режиму зрошення [109].

Розглянуті два методи визначення можливого ефекту

від зрошення в принципі мають істотні розбіжності. Суть їх

полягає в тому, що коли по першому визначається тільки

врожай, на формування якого буде достатньо вологи, то по

другому вдається врахувати ще й конкретний рівень агро-

техніки.

162

9.4. РЕЖИМ ЗРОШЕННЯ

Режим зрошення становить собою сукупність кількості,

строків і норм поливів. Зрозуміло, що основною метою зро-

шення є регулярне постачання рослин водою для постійного

підтримання оптимальної вологості ґрунту.

При розгляді цього питання перш за все необхідно ви-

значитись із поливною та зрошувальною нормами.

Поливна норма (m) - це кількість води (мм, м

/га), яку

необхідно подати на поле за один полив. Зрошувальна нор-

ма (М), або дефіцит водного балансу (AW), - це кількість

води (мм, м

/га), яку необхідно подати на поле за весь

вегетаційний період. Вона становить собою суму поливних

норм (M = £ m), і зрозуміло, що кількість поливів (п) визна-

чається як M/m.

Визначення зрошувальної норми тією чи іншою мірою

було розглянуто раніше, хоча слід зауважити, що вона може

бути розрахована й іншими способами [68]. При цьому, як

неодноразово вказувалось, необхідно враховувати

нерівномірність природного зволоження. В окремих випад-

ках можливі такі умови, коли визначена тим чи іншим спо-

собом зрошувальна норма буде нульовою чи навіть від'ємною,

і в той же час в окремі періоди природне зволоження буде

недостатнім. Тому найбільш легітимним способом визначен-

ня зрошувальної норми можна вважати умову, що M = £ ш,

або як сума модальних декадних значень дефіциту водного

балансу [110].

Строки проведення поливів можуть бути визначені

кількома способами [81], основними серед яких є біоклі-

матичний та спосіб, що базується на контролі за вологістю

ґрунту. Слід зазначити, що обидва ці способи досить ши-

роко використовуються на практиці, проте вони мають і

істотні вади.

Біокліматичний метод [4], оснований на врахуванні

біологічних особливостей культури та метеорологічних умов

вегетаційного періоду, є досить точним лише за умови

достовірного врахування умов природного зволоження. Врахо-

вуючи, що атмосферні опади за вегетаційний період випадають

по площі дуже нерівномірно, то фіксувати їх необхідно не на

метеостанції чи стаціонарному метеопосту, а безпосередньо на

території зрошувальної ділянки чи навіть поля.

Не викликає сумніву і точність способу врахування

запасів вологи в ґрунті. Проте він дуже трудомісткий і до-

сить інерційний, бо пов'язаний з регулярним репрезента-

163

тивним відбором проб ґрунту з різної глибини і термо-ваго-

вим способом визначення вологості. Всі інші способи визна-

чення вологості ґрунту широкого застосування в практиці

не дістали.

Поливну норму визначають по загальновідомій залеж-

ності:

ш, = 10хhхОМх(W

raax

- W„

)xn, мм (9.26)

де: h - активний шар ґрунту, м;

ОМ - об'ємна маса ґрунту цього шару, г/см

, т/м

;

(W - W ) ~ межі оптимальної вологості ґрунту, %;

тах min'

ß - коефіцієнт, якии враховує втрати води на випарову-

вання під час поливу.

Активний шар ґрунту залежить від механічного скла-

ду ґрунту, особливостей культури та її віку чи фази розвит-

ку (табл. 9.3).

Таблиця 9.3.

Розрахункова величина активного шару ґрунту [81]

. , Глибина активного

Культура і фази розвитку

IIlaDV

Зернові

- кущіння

- трубкування

Цукровий буряк

- укорінення

- наростання листової поверхні

- утворення кореня

Кукурудза

- до викидання волоті

- після викидання волоті

Капуста, огірки, цибуля

- укорінення

- максимальний розвиток

Помідори, картопля, коренеплоди

- укорінення

- максимальний розвиток

Багаторічні трави

Розглядаючи формулу поливної норми, можна ствер-

джувати, що вона ніяк не залежить від умов природного

зволоження і в принципі може бути однаковою як для умов,

наприклад Криму, так і умов Чернігівської області за вик-

люченням коефіцієнта ц.

0,4-0,5

0,6-1,0

0,3-0,4

0,4-0,5

0,6-0,7

0,4-0,5

0,6-1,0

0,2-0,3

0,3-0,6

0,3-0,4

0,5-0,7

0,8-0,1

164

Одержані таким чином розрахункові значення поливної

норми (т

= 500-1000 м

/га) далеко не завжди приймаються

виробництвом. Однією із причин цього є, мабуть, той факт,

що практично на всій території України впродовж вегета-

ційного періоду існує досить висока імовірність випадання

атмосферних опадів. Неврахування цієї умови може привес-

ти до того, що атмосферні опади, які випадають після прове-

дення поливу, ведуть до перезволоження ґрунту і утворення

промивного режиму. Тому в цих умовах зволоження поли-

вом усього активного шару ґрунту до гранично-польової во-

логоємкості є деякою мірою спірним. Крім того, сам факт

насичення ґрунту до W

rnB

викликає істотний капілярний скид

води в нижні горизонти, що само по собі і є промивним ре-

жимом [7]. За цими ж даними при насиченні ґрунту водою

до 0,80W

rnB

капілярний скид досягає 5% сумарного випаро-

вування, а при 0,85W

rnB

10% . Це повною мірою узгоджуєть-

ся з даними Н.М. Химина [508, 509], який вказує, що во-

логість, при якій капілярно-сорбційні сили здатні утримува-

ти від стікання ґрунтову вологу, є істотно меншою за

гранично-польову. За його даними врахування даної умови

дозволяє зменшити поливну норму до 30%. Таким чином,

величина поливної норми може бути зменшена шляхом змен-

шення верхньої межі вологості ґрунту до 0,80W

rnB

і такий

режим зрошення И.П. Айдаров і А.И. Голованов [7] назива-

ють меліоративним чи ґрунтозахисним.

Іншим шляхом обґрунтованого обмеження величини

поливної норми може бути зменшення розрахункової вели-

чини зволожувального шару ґрунту. При зволоженні шару

ґрунту потужністю hj (hj< h) до гранично-польової вологоєм-

кості тим самим враховується капілярний скид води в гори-

зонт h

, які в сумі і становлять розрахункову потужність

активного шару ґрунту. Обґрунтованим це можна вважати

тільки за умови, коли перед поливом вологість нижнього

шару ґрунту є більшою за вологість верхнього.

Зрозуміло, що врахування всіх обмежень величини по-

ливної норми не є можливим і обов'язковим. Проблема по-

лягає в тому, щоб ця величина була повною мірою обґрунто-

ваною в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах і узгод-

жена критеріями. На нашу думку, основним критерієм оцінки

величини поливної норми є умови природного зволоження,

а одержана таким чином величина перевірена іншими обме-

женнями.

Існуючий довідковий матеріал та виробничий досвід

показують, що в більш вологих природних умовах поливна

165

норма повинна бути істотно меншою, ніж у посушливих.

Крім того, зрозуміло, що сам полив триває якийсь період

(у, який визначається співвідношенням площі поля (Е ) та

добової продуктивності дощувальної машини (Р

), яка у свою

чергу залежить від величини поливної норми (ш). При цьо-

му тривалість поливу має бути якомога меншою і практично

не перевищувати 10 діб. Така постановка питання щодо вра-

хування тільки організаційних питань проведення поливу

дозволяє стверджувати, що реалізація біокліматичного ме-

тоду С.М. Алпатьєва при проектуванні режиму зрошення за

загальноприйнятою методикою, як вказує В.П. Остапчик [54],

є дещо сумнівною.

Так згідно з загально прийнятою схемою (рис. 9.8) строк

поливу збігається з моментом, коли дефіцит водного балансу

(ДА^О чисельно прирівнюється до значення поливної норми

(т). Таким чином по цій схемі маємо три поливи по 50 мм зі

строками: 31 травня, 23 червня і 15 липня. М=£т =150 мм.

ЕД

Рис. 9.8. Загальноприйнята схема визначення строків поливів

методом С.М. Алпатьєва [4]

За В.П. Остапчиком [64] вперше дефіцит водного ба-

лансу в 50 мм наступає 31 травня. Якщо тривалість поливу

) складає, наприклад, 5 діб, то починати поливати необх-

ідно 26 травня з нормою першого поливу 32 мм (рис. 9.9).

Вдруге дефіцит у 50 мм наступає 18 червня, початок поли-

ву 13 червня, т

=32 мм і т.д. (рис. 9.9). Тобто така схема

передбачає, що полив має бути проведений до моменту, коли

фактичний дефіцит чисельно стає рівним розрахунковій по-

ливній нормі, яка в нашому випадку складає 50 мм. Прий-

166

няті деякі спрощення при аналізі цієї схеми (t = Const)

дещо огрубляють одержані результати, проте дозволяють

досить просто визначити принципові її особливості.

200 —і

Рис 9.9. Визначення строків поливів біокліматичним методом

за В.П. Остапчиком [64]

Таким чином, розглянутий спосіб реалізації біокліма-

тичного методу за даною схемою дозволив одержати такі ре-

зультати: т = 32 мм (26-31 травня), т

= 32 мм (13-18 чер-

вня), т

= ЗО мм (23-28 червня), т = 40 мм (10-15 липня), М

= Хт = 134 мм. Тобто за практичної незмінності величини

зрошувальної норми, поливи виявилися істотно меншими за

розраховані (формула 9.26) і прийняті в першому варіанті

розрахунку.

Така постановка питання зрозуміла, абсолютно доцільна

і не викликає ніякого сумніву. Проте все це можливе тільки

у випадку відомого дефіциту водного балансу, тобто тільки

при формуванні фактичного (експлуатаційного) режиму зро-

шення.

У випадку формування проектного чи планового ре-

жиму зрошення відомими є лише загальні характеристики

погоди на прогнозний рік. У цьому разі можна уточнити ве-

личину можливої поливної норми (т

) з урахуванням рівня

природного зволоження в даній зоні [106]. Тобто проблема

полягає в тому, що при настанні засушливого періоду необ-

хідно провести полив якнайскоріше, на якомога більшій

площі, хоча й дещо меншою за розрахункову поливною нор-

мою, оскільки міжполивний період можливі атмосферні опа-

ди. Таким чином, величина поливної норми, яку можна ре-

комендувати вже на стадії проектування (п^), становить

=40мм

т =32мм

167

собою розрахункову (ш

), зменшену на величину, яка врахо-

вує можливі атмосферні опади після кожного поливу (Дт):

= т

—

Дт, мм. (9.27)

Суть подальших розрахунків полягає в тому, що пода-

на поливна норма (п^)втрачається на транспірацію та випа-

ровування за якийсь період (п). За цей же період випадає

якась кількість атмосферних опадів (Дт), яка залежить від

кількості атмосферних опадів у місяці (А

, мм), кількості

днів у місяці (Т) і самого періоду (п, діб):

Дш = -^п,мм. (9.28)

З деяким наближенням розрахунковий період (п) мож-

на визначити як:

п = , діб, (9.29)

»06

де Е

доГ>

- середньодобове водоспоживання поля, зайнятого

конкретною культурою, мм/доб.

Таким чином, зі збільшенням періоду п зростає мож-

лива кількість води, яка може надійти на поле за рахунок

атмосферних опадів. Слід зауважити, що даний період (п) не

можна ототожнювати з міжполивним. Останній в даному ви-

падку визначається як кількість днів на сумарне водоспо-

живання як фактичної поливної норми (п^), так і атмосфер-

них опадів (Дт), тобто т

+ Дт.

При визначенні сумарного водоспоживання біокліма-

тичним методом С.М. Алпатьєва [4] можемо записати:

до6

=КХ(і

ср

, мм/доб., (9.30)

де К - коефіцієнт біологічної кривої, який залежить від

культури та її віку, мм/мб;

ср

- середньодобовий дефіцит вологості повітря, мб.

З урахуванням усього вищенаведеного можна записати:

ш = —- , мм, (9.31)

де 2 - біокліматична поправка, яка враховує особливості

конкретного періоду (А

, й

) та вимоги культури до води в

цей період (К):

168