Режим орошения земель, занятых овощными культурами, в условиях Нечернозёмной зоны

ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ, АГРОХИМИИ, МЕЛИОРАЦИИ И

ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

МЕЛИОРАЦИЯ

_{КУРСОВАЯ  РАБОТА}

Студента: Чепурных Евгения Владимировича

На тему:  «Режим орошения  земель, занятых овощными  культурами,  в условиях Нечернозёмной зоны»

Руководитель:

Киров 2011 

Содержание курсовой работы

Введение

1. Понятие и виды орошения.
2. Роль орошения в развитии сельского хозяйства.

I. Способы орошения и полива

1. Методы распределения поливной воды.
2. Способы орошения.
3. Преимущества и недостатки дождевания.
4. Типы дождевальных машин и установок. Качество дождя из поливной машины.
5. Техническая характеристика и схема работы дождевальной машины, указанной в задании.

II. Режим орошения

1. Сущность и задачи режима орошения.
2. Качество поливной воды.
3. Интенсивность дождя. Расчёт интенсивности дождя.
4. Сроки полива овощных культур с учётом фаз развития растений.
1. Методы определения сроков полива.
2. Сроки и схемы полива овощных культур.
5. Поливные нормы, оросительная норма. Расчёт поливных норм и оросительной нормы по каждой культуре, указанной в задании.
6. Поливной гидромодуль и расходы воды. Расчёт поливного гидромодуля и расходов воды по каждой культуре, указанной в задании.
7. Длительность полива. Расчёт продолжительности полива (стояния) машины на одной позиции по каждой культуре, указанной в задании.

III. Оросительные системы

1. Виды оросительных систем.
2. Основные элементы оросительной системы.
3. Схема оросительной системы.

Вывод Литература

Введение

1. Понятие и виды орошения.

С технической  точки зрения, орошение — это искусственное увлажнение почвы. Его применяют в том случае, если естественного увлажнения почвы осадками недостаточно для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Орошение обеспечивает наиболее благоприятные для произрастания растений водный, питательный, воздушный, тепловой, солевой и микробиологический режимы почв.

По воздействию на почву и растения орошение может  быть:

- увлажненным, когда в почве ощущается недостаток усвояемой влаги для растений. С этой целью воду из рек по системе оросительных каналов и трубопроводов подают на поля , занятые культурой;

- удобрительным , когда вместе с водой на поля подается необходимое количество растворенных в ней питательных веществ;

- утеплительным , когда воду (внесение паводковой воды, термальные воды, поступающие с заводов, теплоцентралей, гейзеров) подают на поля, в теплицы, парники для согревания почвы;

- окислительным, когда речную воду обогащенную кислородом , подают на поля ,луга и рисовые массивы ,где почва бедна кислородом и где закисные соединения превалируют над окисными (орошение полыми водами пойменных лугов, дренаж и окисление тяжелых почв с близким рудяковым горизонтом);  

- влагозарядковым , или запасным, когда воду из рек и водохранилищ в осенний и зимний периоды подают на поля или многолетние насаждения (озимые, травы, сады, виноградники) для создания необходимых запасов влаги не только в верхнем (1 м), но и в более глубоких (2 м) слоях почвы. К этому виду орошения относится также подача воды в специальные скважины или фильтрующие каналы с целью повышения запасов грунтовых вод в подземных водохранилищах , используемых для орошения сельскохозяйственных культур;

- промывным  , когда воду подают на поля или отдельные участки для растворения и вымывания из корнеобитаемого слоя почвы вредных солей.

Любой вид орошения комплексно воздействует на почву, растения и окружающую среду. Так, орошение полой речной водой  не только увлажняет почву , но и  изменяет ее термический режим , обогащает  кислородом. Вместе с оросительной водой на поля поступает большое количество питательных веществ , улучшающих структуру и плодородие почвы . При  больших поливных нормах из почвы вымываются вредные соединения солей.  

По характеру  и срокам применения орошение может  быть нерегулярным и регулярным. К нерегулярному , или одноразовому , орошению относят различные виды влагозарядковых поливов, в том числе лиманное орошение применяют один раз в сезон. При регулярном орошении воду на поля подают несколько раз за вегетационный период сельскохозяйственных культур.  Орошение может быть выборочным и сплошным. В тех районах, где водных ресурсов недостаточно и для орошения используют местный сток , поливают не все культуры такое орошение называют выборочным. В зоне крупных оросительных систем и гидроузлов хозяйства имеют возможность орошать большие территории . Такое орошение называют сплошным.Орошение может быть  стационарным и подвижным. На стационарном участке устраивают постоянную сеть оросительных каналов и трубопроводов и строят необходимые гидротехнические сооружения. Подвижное орошение применяют в обычных суходольных севооборотах , то есть на больших площадях , которые занимают в полевых севооборотах  75-80%, а в кормовых – 15-25% пашни.

2. Роль орошения в развитии сельского хозяйства.

При орошении поливная вода оказывает воздействие на растение, создавая благоприятные водный и воздушный режимы почвы, микроклимат приземного слоя воздуха, температуру почвы, на физико-химические и биологические процессы в почве. Увлажнение повышает потенциальное плодородие почвы, обеспечивает растения доступной влагой, активно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Урожаи при орошении получают в 2...5 раз выше, чем без орошения. Температура почвы и воздуха в дневные часы на орошаемом поле ниже , а в ночное  время выше в сравнении с неорошаемым .Поливы повышают влажность воздуха приземного слоя, уменьшают испаряемость , вследствие чего ослабляется воздушная засуха , снижается транспирация , нормализуется тургор растений .На орошаемом поле амплитуда колебаний температуры  воздуха и почвы меньше чем на неорошаемом. Все это благоприятно сказывается на росте и развитии сельскохозяйственных культур.  Поливы способствуют более интенсивному поглощению растениями солнечной энергии. В условиях богарного земледелия на фотосинтез используется не более 3% поступающей на поверхность почвы солнечной энергии , а при орошении  - 12 – 14%.д

Оптимальное увлажнение почвы значительно повышает качество урожая. При достаточном количестве азота в почве увеличивается содержание протеина в зерне пшеницы, в масличных культурах (подсолнечник, соя, кунжут и др.) содержится больше жира, в сахарной свекле — сахара, в картофеле — крахмала, улучшаются вкусовые качества, аромат и окраска плодов и овощей.

При оптимальном  увлажнении снижается удельное сопротивление при вспашке, улучшается качество обработки почвы. Увлажненные почвы не подвергаются ветровой эрозии (дефляции). Поливная вода, содержащая большое количество натрия, повышает щелочность почвы (поглощенный натрий способствует диспергированию, усиливает анаэробный процесс, замедляя разложение органических остатков растений, способствует накоплению гумуса и образованию комковатой структуры). Илистые наносы, приносимые на поля с поливной водой, повышают плодородие почвы.

При поливе увеличивается степень растворимости соединений фосфорной кислоты, образуется коллоидный раствор гумуса ,что улучшает фосфорное питание растений.

Однако при неправильных избыточных поливах вода может оказать  и неблагоприятное воздействие  на почву :подъем уровня грунтовых вод ,увеличение содержания в них растворимых солей и как следствие вторичное засоление почвы , вымывание питательных веществ из верхних слоев в нижние и др.Несвоевременные поливы , заниженные поливные нормы снижают урожай сельскохозяйственных культур , уменьшают эффективность использования орошаемых земель и оросительной воды.

Благоприятное действие орошения на почву и урожай проявляется в полной мере только тогда, когда поливы проводятся правильно, в комплексе с соответствующей агротехникой, когда оросительная вода подается в сроки и в количествах, отвечающих потребностям растений, но при орошении из почвы выносится больше питательных веществ, чем без орошения. Поэтому в орошаемые почвы рекомендуется вносить больше различных удобрений.

I Способы орошения и полива 

1. Методы распределения поливной воды.

Распределение воды и  увлажнение ею почвы может осуществляться различными методами: подача и распределение  поливной воды по поверхности почвы, увлажнение последней происходит при этом путем инфильтрации воды с поверхности почвы; подача воды под напором и разбрызгивание над поверхностью почвы, поливная вода в виде дождя падает на почву и увлажняет ее; подача и распределение воды ниже или непосредственно в корнеобитаемом слое, увлажнение почвы происходит путём капиллярного подъема или непосредственного впитывания воды в почву.

Техника распределения  поливной воды и производительность труда в современном орошаемом  хозяйстве связаны с механизацией и автоматизацией полива. При поливе по бороздам и напуском по полосам поливная вода может распределяться несколькими способами: обычным; с помощью трубок и сифонов; с помощью металлических и гибких полиэтиленовых и капроновых трубопроводов; из стационарных закрытых трубопроводов; поливными машинами.

2. Способы орошения.

Существуют способы орошения: дождевание, поверхностный, внутрипочвенный, подземный (субирригация).

При поливе дождеванием оросительная вода специальными дождевальными устройствами разбрызгивается под напором  в воздух и падает на поверхность почвы и растений в виде искусственного дождя.

Вода подается под напором над орошаемой площадью. Необходимый напор создается насосами, в отдельных случаях — высокорасположенным водоисточником (самонапорное дождевание).

Орошение дождеванием  особенно эффективно в районах периодической засушливости и избыточного увлажнения, где для большинства культур требуется небольшое число поливов, при орошении земель со сложным рельефом, значительными уклонами, с неглубоким залеганием минерализованных грунтовых вод.

Поверхностное орошение — наиболее древний и пока самый распространенный способ. Вода из источника подается на самую высокую точку орошаемого участка либо по холостой части главного канала (при бесплотинном или плотинном водозаборе), либо по трубопроводу (при водозаборе насосной станцией). Отсюда вода поступает в оросительную сеть, состоящую из главного канала, межхозяйственных, хозяйственных и участковых постоянных оросителей (распределителей), временных оросителей. Далее с помощью поливных борозд или полос вода из состояния движения переводится в состояние почвенной влаги. Все каналы должны располагаться в соответствии с рельефом, пропускать необходимые расходы воды, и обеспечивать подачу воды в любой участок орошаемой площади.

Внутрипочвенное орошение - пахотный слой увлажняется водой, поступающей из труб-увлажнителей, уложенных ниже пахотного слоя. Внутрипочвенное орошение основанона всасывающем действии почвы и подъеме воды по капиллярам. Поэтому его можно применять на почвах с хорошими капиллярными свойствами и водонипроницаемой подпочвой. При таком способе орошения сохраняется структура почвы, исключаются условия для образования корки , обеспечивается возможность механизации сельскохозяйственных работ, снижаются затраты труда при поливе.  Но в тоже время при этом способе недостаточно увлажняется поверхностный слой почвы , происходят значительные потери воды на фильтрацию в нижние слои почвы, повышается опасность засоления. К недостаткам относится и высокая строительная стоимость.   В трубы-увлажнители вода поступает из оросительных каналов или трубопроводов. По характеру поступления воды в увлажнители различают три типа систем внутрипочвенного орошения: напорные, безнапорные и вакуумные.

Новые способы орошения .

Капельное орошение — разновидность внутрипочвенного. При капельном орошении более эффективно используется поливная вода и наблюдается более равномерное распределение влаги в почве. Оно особенно целесообразно в  районах с ограниченными водными ресурсами и на участках со сложным рельефом. Системы капельного орошения состоят из насоса, фильтра, регулятора расхода и давления, бака — смесителя удобрений, инжектора для вспрыскивания раствора удобрений, полиэтиленовых или поливинилхлоридных подводящих трубопроводов диаметром 38...50 см, поливных трубопроводов диаметром 6... 19 см, водовыпусков-капельниц. Системы работают при напоре 3,5...5,1 м. Вода подается ежедневно в течение 3...4, иногда 12 ч, в некоторых системах постоянно. Разработано много конструкций водовыпускных устройств из полиэтилена высокой плотности, получивших название капельниц (в связи с малым расходом воды — 0,9...9,1 л/ч), обеспечивающих медленное поступление ее непосредственно к корням растений. Диаметр капельниц — 2 мм. Расход регулируется изменением потерь напора на трение, в частности на вход. Иногда вместо капельниц используют микротрубки с внутренним диаметром 0,5...2,0 мм.

Используется также  поливной трубопровод (шланг) с двойными стенками. Вода, поступающая из одного отверстия внутреннего шланга, позволяет  уменьшить давление в наружном шланге. Трубопроводы укладывают в зоне корней или в мелкие борозды на расстоянии 0,8...6,0 м, в зависимости от ширины междурядий.

Машиинно-инъекционное орошение — впрыскивание в корнеобитаемый слой почвы воды с удобрениями с помощью специальных машин.

Вакуумное орошение основано на том, что сухая почва поглощает воду из увлажнителей, а при избытке влаги в почве она поступает в увлажнители.

Мелкодисперсное дождевание — особыми установками создаются мельчайшие капли воды, увлажняющие приземный слой воздуха, растений и отчасти почву. Положительное влияние на растения оказывает и создание искусственного тумана.

Синхронно-импульсное дождевание заключается в накоплении в гидропневмоаккумуляторах воды и выбросе ее в виде дождя под действием сжатого в камере воздуха. При этом растения снабжаются водой синхронно с ходом их водопотребления в течение всего вегетационного периода. Применяют комплекты оборудования синхронного импульсного дождевания.

3. Преимущества и недостатки дождевания.

Дождевание по сравнению с другими способами полива обладает следующими основными преимуществами: полив механизирован, затраты ручного труда сведены к минимуму; структура почвы при соответствующем качестве дождя не нарушается; поливная норма более точно регулируется в соответствии с периодами, развития растений и мелиоративным состоянием земель; увлажняется не только почва, но и растения и приземный слой воздуха, что благоприятно сказывается на физиологических процессах в растениях; нет необходимости в значительных объемах планировочных работ; возможно внесение вместе с поливной водой удобрений и ядохимикатов; высоки уровень автоматизации процесса полива и коэффициенты земельного использования площади и полезного действия оросительной сети.

Основные недостатки дождевания: необходимо большое количество механической энергии для создания требуемого напора; большая металлоемкость дождевальной техники и ее несовершенство; зависимость качества полива от силы ветра.

4. Типы дождевальных машин и установок. Качество дождя из поливной машины.

Устройства для полива дождеванием подразделяют на дождевальные машины и дождевальные установки.  Рабочими органами дождевальных машин и установок являются дождевальные насадки и аппараты; они преобразуют водный поток в дождевые капли.

Конструкции насадок и аппаратов должны обеспечить требуемое качество дождя, которое определяется интенсивностью дождя, крупностью капель и равномерностью полива по площади.

В зависимости от конструкции  и технических особенностей дождевальных аппаратов различают три типа дождевальных устройств: короткоструйные, среднеструйные и дальнеструйные.

По способу перемещения  и создаваемому напору их подразделяют на дождевальные агрегаты, машины и установки.

Дождевальные агрегаты состоят  из самоходной опоры и насосного агрегата, смонтированного в комплексе с дождевальным устройством.

Дождевальные машины состоят из самоходных опор, на которых смонтированы дождевальные устройства. Напор для них создает насосная станция.

Дождевальные установки не имеют  самоходных опор. Вода к дождевальным устройствам подается по напорной оросительной сети насосными станциями.

По создаваемому напору дождевальные устройства могут быть низконапорными (до 30 м), средненапорными (30...50 м), и высоконапорными (50...60 м).

Конструкции насадок и аппаратов должны обеспечить требуемое качество дождя, которое определяется интенсивностью дождя, крупностью капель и равномерностью полива по площади.

Интенсивность дождя не должна превышать  скорости впитывания воды в почву  во избежание образования луж  или водной эрозии. При поливах на тяжелых почвах она должна быть не более 0,06...0,15 мм/мин, на средних — 0,10...0,25 мм/мин и на легких — 0,25...0,45 мм/ мин. Крупность капель — не более 1..2. мм. Крупные капли (более 1...2 мм в диаметре и более 0,5 мг по массе) разрушают структуру почвы и повреждают молодые и нежные части растений, обивают завязи плодов, а рассадные культуры при поливе их после высадки под воздействием крупных капель могут погибнуть. Достаточная для практики интенсивность дождя (0,8...1,0 мм/мин) достигается установкой нескольких разбрызгивающих отверстий и частичным перекрытием струй.

По типу создаваемого потока разбрызгиваемой воды дождевальные, насадки делятся на веерные и. струйные. Веерные насадки создают тонкий веерообразный поток воды, работают неподвижно и одновременно поливают всю площадь данной позиции.

Струйные аппараты используют во всех вращающихся установках. Они различаются по принципу вращения, дальности струи, напору и расходу воды.

Равномерность увлажнения почвы зависит  от скорости ветра и типа дождевальных машин. Допустимая скорость ветра для дальнеструйных машин составляет 2...3 м/с, среднеструйных — 4...5 м/с, короткоструйных — 5...6 м/с. Чтобы снизить воздействие ветра, с полива по кругу переходят на полив по сектору, расположенному в направлении действия ветра, с очередностью смены позиций в противоположном ветру направлении. Это обеспечивает передвижение дождевальных машин по сухой почве. Уменьшают также расстояния между смежными позициями поперек действия ветра, так как сильный ветер вызывает сужение площади полива в направлении, перпендикулярном его действию .

5. Техническая характеристика и схема работы дождевальной машины ДМ-454-100 «Фрегат»

Дождевальная  машина ДМ-454-100 «Фрегат» является среднеструйной дождевальной машиной. Машина представляет собой движущийся по кругу водопроводящий трубопровод переменного диаметра (178 и 152мм),установленный на А-образных опорах –тележках. Трубопровод оснащен среднеструйными дождевальными аппаратами кругового действия. Вода в него поступает под напором (46-66 м) из гидрантов закрытой оросительной сети . Под действием этого напора специальный механизм приводит в движение опорные тележки. В зависимости от выпускаемой модификации ДМ «Фрегат» число опорных тележек составляет 7-20, длина трубопровода  199-572 м, забираемый расход воды 20-90 л/с, средняя интенсивность дождя  0,17-0,31 мм/мин, площадь, поливаемая с одной позиции 16-111 га. Поливную норму (100-1200 м/га и более)регулируют изменением времени полного оборота. Водопроводящий трубопровод установлен на высоте 2,2 м . Поэтому ДМ «Фрегат» может поливать высокостебельные культуры.

Общий уклон  поля для этой машины на должен превышать 0,08, местный клон (между опорными тележками) – 0,22. Для выдерживания общей линии водопроводящего трубопровода в заданных пределах все тележки ДМ «Фрегат», кроме последней , оснащены автоматической системой регулирования скорости движения. Машина также снабжена механической и электрической системами защиты, которые автоматически останавливают ее при изгибе трубопровода.        

II.  Режим орошения 

2.1 Сущность и задачи  режима орошения.

Режим орошения — правильное установление и распределение в вегетационный период количества оросительной воды (число, нормы и сроки полива), обеспечивающего оптимальный для данной культуры водный режим корнеобитаемого слоя почвы при данных конкретных природных и агротехнических условиях.

Различают проектный (или  расчетный) и эксплуатационный режимы орошения. Проектный режим разрабатывают при проектировании оросительных систем. От него зависят объемы и сроки подачи воды на поля, размеры каналов, трубопроводов и других сооружений, объемы строительных работ и в конечном итоге стоимость оросительной системы. Эксплуатационный режим разрабатывают для уже построенных оросительных систем. Он необходим для оперативного и сезонного планирования водопользования.

По степени реализации режим орошения может быть полным (рассчитан на оптимальное удовлетворение потребности растений в воде и получение наивысших урожаев), ирригационно-возможным (рассчитан на ограниченные водные ресурсы) и хозяйственно-возможным (учитываются трудовые ресурсы, сельскохозяйственные машины, поливная техника и др.).

2. 2 Качество поливной воды.

Чтобы поливная вода не оказала отрицательного влияния на почву, растения и в целом на окружающую среду, она должна удовлетворять определенным требованиям: в отношении содержания солей, токсических веществ и взвешенных частиц, а также температуры.

По температуре поливная вода не должна сильно отличаться от почвы, причем желательно, чтобы в холодные дни поливная вода несколько согревала почву, а в жаркие — охлаждала ее.

Для полива лучше использовать вечерние, ночные и утренние часы. При орошении водами горных рек или подземными водами с низкой температурой на оросительной системе необходимо устраивать специальные бассейны для согревания воды.

Для полива овощных культур используют воду температурой от 15...18 до 20...26°С в зависимости от зоны (М. Ф. Куликова). В районах жаркого климата, где температура на поверхности почвы достигает 40...50 °С и в пахотном слое удерживается до 25... 30 °С, полив водой температурой 15... 18 °С может оказаться вредным.

Взвешенные частицы, содержащиеся в оросительной воде, могут оказывать и положительное, и отрицательное влияние. Вода с большим количеством взвешенных частиц, особенно крупнее 0,1 мм, вызывает заиление водохранилищ и каналов, забивает насосы, трубопроводы и др. В то же время отложение частиц после каждого полива приводит к непрерывному повышению поверхности почвы, улучшению условий ее дренирования и структуры, накоплению питательных элементов, а на песчаных почвах — к повышенной водоудерживающей способности. Если взвешенные частицы очень мелкие (менее 0,005 мм), они могут ухудшать физические свойства почвы: образуется корка, уменьшается водопроницаемость и аэрация почв. Использование мутной воды при дождевании может также привести к образованию пленки на листьях и в результате— к снижению фотосинтетической деятельности. На практике не допускается в сеть, в том числе и закрытую, вода, содержащая частицы крупнее 0,10...0,15 мм.

Оросительная вода содержит различные  растворенные соли. Наиболее минерализованные — подземные воды, но встречаются высокоминерализованные воды водохранилищ, прудов и озер. Считается, что при содержании солей до 1...1,5 г/л вода является безвредной для растений. При содержании солей 1,5 ...3 г/л химическим анализом надо выяснить, какие соли растворены в воде. Для хорошо водопроницаемых почв считают предельно допустимыми следующие содержания солей: соды (Na₂СОз) — менее 1 г/л, поваренной соли (NaCl)—менее 3, глауберовой соли (Na₂S0 )—менее 5 г/л. Если общее содержание водорастворимых солей превышает 3 г/л, применять воду для орошения можно только на хорошо водопроницаемых почвах с глубоким залеганием водоупора, при экономном ее расходовании и высокой агротехнике. При содержании солей более 5...6 г/л для орошения вода непригодна.

В настоящее время имеется некоторый  опыт по высокоэффективному орошению сенокосов и пастбищ минерализованными  водами.Однако ряд зарубежных и отечественных специалистов  считают, что тенденция использования минерализованных вод   , в том числе и морских ,без глубоких исследований может усугубить процессы засоления.

В оросительной воде могут  содержаться различные токсические  вещества, влияющие на рост растений и качество продукции. Некоторые вещества безвредны для растений, но накопление их в растениях до определенных концентраций может быть опасным для животных и человека.

2.3 Интенсивность дождя. Расчёт интенсивности дождя.

Структура искусственного дождя характеризуется  его интенсивностью , размером капель и равномерностью распределения  по орошаемой площади.

Интенсивность дождя выражается его  слоем, выпадающим на орошаемую площадь  за единицу времени, и измеряется в мм/мин. В связи с различным характером выпадения искусственного дождя различают интенсивность истинную (в точке за короткий промежуток времени) и среднюю (на всей площади поливаемого участка за время полива). На практике более удобно пользоваться средней интенсивностью дождя.

На практике более удобно пользоваться средней интенсивностью дождя:

iср=60Q/F

где           iср — средний   слой   дождя,   подаваемый   за   полив,   мм;  

                Q— расход дождевальной машины, л/с;

                  F— площадь полива, м².