Проведение исследований, направленных на определение наиболее оптимальных биометрических показателей пайзы при дождевании с учетом биологических особенностей. Установление потерь воды на унос ветром и испарение с листовой поверхности японского проса.
При низкой оригинальности работы "Потери воды при поливах японского проса дождевальной машиной Bauer "Rainstarn" T-61", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В статье представлены результаты опытов по установлению потерь воды на испарение с поверхности листьев японского проса в зависимости от биометрических показателей. Установлено, что при поливах японского проса дождеванием минимальные потери поливной воды будут, если высота растений не превышает 40 см и площадь листьев - 22,06 тыс. м2/га.Потери на испарение воды с поверхности стеблей и листьев растений за время полива составляют значительную часть потерь при дождевании. Чем больше воды задерживается на растениях и чем больше испарение ее с поверхности, тем меньше ее поступает в почву. Количество воды, задерживающейся на растениях и испаряющейся в процессе дождевания, зависит от вида растения, густоты их стояния и фазы развития, поливных норм, типа машин, метеорологических факторов [5, с. Сведений о потерях воды на испарение с листовой поверхности японского проса при дождевании в литературе не установлено. Поэтому изучение зависимости потерь воды на задержание растительным покровом японского проса (при дождевании) от его биометрических показателей представляет научный интерес и является целью настоящих исследований.Потери оросительной воды при дождевании подразделяются на два вида: - потери на испарение с поверхности капель и унос капель ветром за пределы орошаемой площади; В результате корреляционно-регрессионного анализа результатов полевого опыта было установлено, что основным показателем, влияющим на потери воды при испарении с поверхности растительного покрова японского проса, является площадь листьев.
Введение
Японское просо (пайза) является ценной кормовой культурой, которая требовательна к водному режиму. Стебель представляет собой соломину толщиной 0,44-0,67 см и длиной от 90 до 190 см. Кустистость колеблется от 4 до 40 продуктивных стеблей в зависимости от влажности и плодородия почвы. При достаточном количестве влаги и тепла идет активное ветвление стебля. Из пазух листьев появляются новые стебли, часто с продуктивными метелками. Листья ланцетные, без язычка, длиной 5-50 см, шириной 0,7-2,7 см. Количество их на главном стебле варьирует от 8 до 10, а на растении, с учетом кущения и ветвления стебля, от 40 до 120 шт. [1, с. 10]. Площадь листовой поверхности одного растения достигает 1200 см2. Высокая облиственность наступает в фазе полного выметывания в начале цветения [2, с. 42].
Изза высокой динамики листовой поверхности в процессе развития растений поступление воды на поверхность почвы затруднено. Поэтому в регионах с неустойчивой естественной влагообеспеченностью возникает потребность в орошении данной сельскохозяйственной культуры. Ввиду отсутствия опыта орошения данной кормовой культуры в Беларуси проведение исследований, направленных на определение наиболее оптимальных биометрических показателей пайзы при дождевании с учетом биологических особенностей, является актуальным.
1. Анализ источников
Потери на испарение воды с поверхности стеблей и листьев растений за время полива составляют значительную часть потерь при дождевании. Чем больше воды задерживается на растениях и чем больше испарение ее с поверхности, тем меньше ее поступает в почву. Количество воды, задерживающейся на растениях и испаряющейся в процессе дождевания, зависит от вида растения, густоты их стояния и фазы развития, поливных норм, типа машин, метеорологических факторов [5, с. 75].
В Беларуси были проведены исследования по установлению потерь воды при дождевании овощных культур среднеструйными и дальнеструйными дождевальными машинами. Они показали, что потери воды зависят от площади листовой поверхности и, по данным А.Г. Булавко и А.И. Романенко, могут достигать на овощных культурах до 4-20 %.
Сведений о потерях воды на испарение с листовой поверхности японского проса при дождевании в литературе не установлено. Поэтому изучение зависимости потерь воды на задержание растительным покровом японского проса (при дождевании) от его биометрических показателей представляет научный интерес и является целью настоящих исследований.
2. Методы исследования
Полевые опыты были проведены на учебно-опытном орошаемом поле УО БГСХА «Тушково-1» Горецкого района Могилевской области.
Почвы дерново-подзолистые суглинистые. Водно-физические свойства почвы в слое 0-100 см в среднем характеризуются следующими показателями: плотность - 1,62 г/см3, плотность твердой фазы - 2,65 г/см3, наименьшая влагоемкость - 22,3 % к массе сухой почвы. По агрохимическим показателям почвы пахотного слоя характеризуются нормальной кислотностью (РН=5,4-6,7) с содержанием гумуса менее 3 %.
Технология возделывания пайзы была следующая. Предшественником пайзы сорта Удалая были овощные культуры. Минеральные удобрения вносили в дозах N90P110K150. Способ посева сплошной рядовой с нормой высева 4,5 млн. шт./га. Сроки посева - 3 декада мая. Полив делянок осуществляли австрийской дождевальной машиной Bauer «Rainstar» T-61 (табл. 1). Повторность опыта четырехкратная.
Расход воды, л.с. Площадь орошения с одной позиции, га Габариты в рабочем положении, м Длина шланга, м Привод Масса, кг длина ширина высота без воды с водой
Для уменьшения отрицательного влияния ветра на качество дождевания опыты проводили в утренние часы.
Биометрические измерения осуществляли по общепринятой методике [6]. При этом устанавливали следующие показатели: всхожесть, густоту и высоту растений, облиственность, площадь листьев. Учет поливной нормы, потери воды на испарение с поверхности стеблей и листьев японского проса измеряли специальными дождемерами. Потери воды на испарение в процессе дождевания машиной «BAUER» определяли по формуле М.Г. Голченко и В.И. Невдаха [3, с. 335]. Температуру, дефицит влажности воздуха, скорость ветра во время исследований устанавливали при помощи соответствующих приборов, которыми оборудован метеопост на УОК «Тушково-1» [7, с. 113]. Статистическую обработку результатов исследований проводили по методическим указаниям Г.С. Колмыкова.
3. Основная часть
Потери на испарение воды с поверхности растительного покрова японского проса за время полива определяли с помощью дождемеров, установленных на уровне поверхности земли и на текущей высоте растений (интервал 10 см). Дождемер - мерный цилиндр с собирательной воронкой диаметром 20 см. Расчет количества воды производили по формуле: , (1) где V - объем собранной воды, мл; D - диаметр собирательной воронки, см; d - диаметр мерного цилиндра, см; Н - высота столба собранной жидкости, см.
После каждого полива фиксировали поливную норму на текущей высоте растений и количество воды, поступившей непосредственно на поверхность почвы. Разность между ними и является потерей воды на испарение с поверхности растительного покрова японского проса. Перед поливами измеряли среднюю площадь листьев одного растения, всей листовой поверхности и высоту растений.
Густоту стояния растений определяли в период полных всходов методом пробной площадки.
Интенсивность образования листьев на главном стебле является показателем высокой продуктивности растений просовидных культур [8, с. 82]. Доля листьев в массе растений японского проса составила 21,5-47,2 %, а их количество на стебле - от 2-3 до 9 шт. Площадь растительного покрова в целом соответствовала показателям хорошего развития посевов зерновых злаковых культур и достигла 124,11 тыс. м2/га при высоте стебля 150 см. Результаты наблюдений за биометрическими показателями и потерями воды на испарение с поверхности растительного покрова японского проса представлены в табл. 2.
Таблица 2. Потери воды на задержание растительным покровом японского проса в зависимости от средней листовой площади
Высота растений, см Колво листьев на 1 раст., шт. Площадь листьев 1 растения, см2/шт. Густота стояния растений, шт/га Площадь листьев, тыс. м2/га Потери воды, %
10 2-3 9,2 3060000 2,82 5,0
20 3-4 25,5 7,80 7,5
30 4-5 50,4 15,42 8,5
40 4-5 72,1 22,06 10,2
50 4-5 107,2 32,80 22,5
60 5-6 160,6 49,14 23.8
70 6-7 193,1 59,09 25.3
80 6-7 245,0 74,97 26.6
90 6-7 280,7 85,68 37.9
100 6-7 301,3 92,20 39.3
110 6-8 352,5 107,87 30.7
120 7-8 358,6 109,73 32.1
130 7-8 362,2 110,83 33.4
140 7-8 386,4 118,24 34.8
150 7-9 405,6 124,11 35.3
Корреляционно-регрессионный анализ зависимости средней листовой площади (y) от высоты растений (x) выявил, что средняя площадь листьев на 1 га определялась высотой растений на 97 % и лишь 3 % влиянием других факторов. Данная зависимость была выражена уравнением линейной регрессии: , (2) где у - средняя площадь листьев, см2/шт.; х - высота растений, см.
Результаты корреляционно-регрессионного анализа зависимости между высотой растений и средней площадью листовой поверхности следующие: коэффициент корреляции, r=0,98; коэффициент детерминации, r2=0,97; доверительный интервал коэффициента корреляции равен 0,89<r<1,00. Уравнение регрессии справедливо для следующих условий: 0?х<150; 0?у<405,6.
В процессе проведения исследований было установлено, что в фазу кущения (высота растений 20 см) площадь листьев достигала 7,8 тыс. м2/га, в фазу выхода в трубку (высота растений 40 - 45 см) 22,1 тыс. м2/га, в фазу начала выметывания (высота растений 110-120 см) - 107,9 и 109,7 тыс. м2/га, в фазу полного выметывания (высота растений 130-140 см) - 110,8 и 118,2 тыс. м2/га (рисунок).
Рис 1. Зависимость потерь воды при дождевании от средней площади листьев
Результаты корреляционно-регрессионного анализа показали, что основным биометрическим показателем, влияющим на испарение с поверхности растительного покрова пайзы, является площадь листьев.
Так, на рисунке показана связь между потерями воды при дождевании машиной Bauer «Rainstar» T-61 и средней площадью листьев. В этом случае уравнение регрессии имеет вид: , (3) где y - потери воды с поверхности растительного покрова японского проса, %; х - средняя площадь листовой поверхности, тыс. м2/га. Коэффициент корреляции, r=0,98; индекс детерминации, r2=0,95; доверительный интервал коэффициента корреляции равен 0,85<r<1,00. Уравнение регрессии справедливо для следующих условий: 0?х <124,11; 0?у <35,3.
Исследования показали, что при высоте японского проса 50 см и площади листьев 32,80 тыс. м2/га потери воды с поверхности растений достигали более 20 %. Максимальные значения потерь воды более 35 % зафиксированы при росте пайзы 150 см и листовой площади 124,11 тыс. м2/га. Это указывает на низкую эффективность использования поливной воды при средней площади, превышающей 30 тыс. м2/га. Таким образом, на основании наблюдений за биометрическими показателями можно отметить, что наиболее оптимальные биометрические показатели японского проса с позиции эффективного использования оросительной воды будут при трехукосном использовании.
Помимо потерь на задержание и испарение листовой поверхностью, имеют место потери на испарение при движении потока капель воды в воздухе. Эти потери зависят, во-первых, от метеоусловий (влажности и температуры воздуха, скорости ветра), а во-вторых, от крупности капель искусственного дождя, времени нахождения их в воздухе, плотности водно-воздушного потока. По данным В.А. Анисимова и М.С. Мансурова, потери на испарение капель искусственного дождя в воздухе составляют от 7-9 до 25-30 % объема воды, подаваемого к дождевальным насадкам [5, с. 75].
На основании экспериментальных исследований, проведенных в Беларуси, получена формула по определению потерь воды на испарение и снос дождевых капель ветром (%) для дождевальных устройств [3, с. 335]: , (4) где d - дефицит влажности воздуха, мб; v - скорость ветра, м/с.
Формула справедлива для граничных условий со средней скоростью ветра 0,4-5,5 м/с и дефицитом влажности воздуха 3,1-23,7 мб. Данную зависимость можно использовать для определения потерь воды на испарение при дождевании всеми типами дождевальных машин [3, с. 335].
Как было отмечено ранее, объем воды, задерживающийся на растениях и испаряющийся с них, зависит от вида растений, густоты их стояния и фазы развития, поливных норм, типа дождевальных машин и метеорологических факторов. Коэффициент, учитывающий потери воды при дождевании, вычисляется как: , (5) где ?U - общие потери воды при дождевании, выражаемые в процентах от поливной нормы.
Результаты расчетов и опытные данные свидетельствуют, что средняя величина коэффициента ? в условиях зоны неустойчивого естественного увлажнения рекомендуется в пределах 1,1-1,2 [4, с. 76].
Потери воды на испарение и унос ветром для дождевальной машины «BAUER», рассчитанные нами по формуле (4), в среднем составили около 0,1. Так как рекомендуемое предельное значение коэффициента общих потерь ? составляет 1,2, то допустимые потери на испарение с поверхности растительного покрова пайзы не должны превышать 10 %. Это в свою очередь соответствует высоте растений 40 см и средней площади листьев 22,06 тыс. м2/га. При высоте растений 50 см и более и площади листьев более 32,80 тыс. м2/га коэффициент ? будет превышать 1,3, что значительно больше допустимых пределов.
Потери воды на испарение с поверхности растений и потери воды на испарение и унос ветром оказывают влияние на производительность дождевальных машин. Так как потери на испарение определяются в процентах от количества поданной воды, то при вычислении производительности машин и установок их можно выражать через коэффициенты [5]:
, , (6) где ки - коэффициент, учитывающий потери на испарение при движении потока капель воды в воздухе; кз.и- коэффициент, характеризующий потери на испарение с поверхности растений за время полива; V - объем поданной машиной или установкой воды; Vи - количество воды, теряющейся на испарение в воздухе; Vз.и - количество воды, испаряющейся с поверхности растений.
Для машин и установок ки=0,9 и кз.и.=0,97.
На основании вышеизложенного можно судить о сменной производительности машин [6]: , (7) где ки.в - коэффициент использования времени машины или установки в течение смены; k - ки кз.и ко кп ки.в - коэффициент использования дождевальных машин [5, с. 77].
Таким образом, производительность машин зависит от величины потерь воды. Если значение коэффициента, характеризующего потери на испарение с поверхности растений за время полива кз.и, будет уменьшаться, то это приведет к снижению сменной производительности дождевальных машин.
Вывод
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.
1. Потери оросительной воды при дождевании подразделяются на два вида: - потери на испарение с поверхности капель и унос капель ветром за пределы орошаемой площади;
- задержание оросительной воды растительным покровом растений, а также ее испарение с поверхности растений.
2. В результате корреляционно-регрессионного анализа результатов полевого опыта было установлено, что основным показателем, влияющим на потери воды при испарении с поверхности растительного покрова японского проса, является площадь листьев.
3. Наиболее оптимальными биометрическими показателями японского проса при орошении дождевальной машиной Bauer «Rainstar» T-61 являются: высота растений не более 40 см, площадь листьев, не превышающая 22,06 тыс. м2/га. При указанных биометрических показателях использование поливной воды будет наиболее эффективным за счет уменьшения непроизводительного ее расхода. Для обеспечения этого рационально проводить 4-6 укосов в фазу выхода в трубку вместо 2-3 в фазу полного выметывания метелки. биометрический пайза дождевание
Список литературы
1. Азарко В.М. Пайза - желанная кормовая культура / В.М. Азарко, Л.А. Вельсовская // Белорусское сельское хозяйство: Ежемесячный научно-практический журнал. - 2004. - №5. - С. 10 - 12.
2. Вельсовская Л.А. Пайза на юге Нечерноземья. / Л.А. Вельсовская, В.П. Вельсовский // Кормопроизводство. 1987. Т. 7. С. 42.
3. Лихацевич А.П. Сельскохозяйственные мелиорации: учебник для студентов высших учебных заведений по специальности «Мелиорация и водное хозяйство» / А.П. Лихацевич, М.Г. Голченко, Г.И. Михайлов; под ред. А.П. Лихацевича. - Минск: ИВЦ Минфина, 2010. - 464 с.
4. Голченко М.Г. Оросительные мелиорации: учеб. пособие для вузов / М.Г. Голченко. - Минск: Выш.шк., 1989. - 215 с.
5. Дементьев В.Г. Орошение: учеб. пособие для вузов / В.Г. Дементьев. - М.: Колос, 1979. - 303 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 352 с.
7. Методические указания по проведению наблюдений за мелиоративным состоянием осушенных земель. - Л.: СЕВНИИГИМ, 1972. - 153 с.
8. Суркова С.Ю. Морфофизиологические признаки, влияющие на продуктивность растений проса / С.Ю. Суркова, А.Ю. Сурков, Ю.С. Сурков, // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: матер. ХМНПК. - Белгород, 2006. - Т. 1. - С. 82.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
