Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

Кривая имеет S-образную форму, поскольку активная толща в на-

чале вегетации быстро нарастает, а затем достигает максимума и

выходит на «плато», т.е. остается некоторое время стабильной или

несколько уменьшается к концу вегетации культуры. Верхняя кри-

вая

В— В\

отражает запас влаги, соответствующий верхнему преде-

лу оптимальной влажности, т.е. равному ППВ почвы или несколько

меньшему этой величины (обычно 0,90—0,95 ППВ). В условиях оро-

шаемого земледелия влажность почвы должна находиться в интерва-

ле между этими кривыми. Зная необходимый запас влаги, осадки за

расчетный период определенной обеспеченности (95%), суточное во-

допотребление, рассчитывают время первого полива, которое совпада-

ет с моментом падения влажности почвы до нижнего предела кри-

вой

А—А\.

Этот срок соответствует времени первого полива. Почва в

толще активного слоя увлажнена до ППВ. Далее рассчитывают время

снижения влажности в активном слое на основе перечисленных па-

раметров до уровня, соответствующего запасам нижнего предела оп-

тимальной влажности. Это время второго полива и т.д.

Запас

Плави,

/га

Время

-**-/ 2 3

Рис.

53. График определения нормы и сро-

ков полива культур:

—

нижний предел оптимальной влажности для

развития сельскохозяйственных культур

(А—А\);

—

предельная полевая влагоемкость активно-

го слоя почвы

(В—В{);

—

запас влаги в почве

Время полива может быть установлено непосредственно в поле

путем контроля влажности почвы следующими методами.

Тензиометрическим (спомощьютензиометров), исполь-

зуя достаточно простые приборы, регистрирующие давление поч-

венной влаги. Тензиометр калибруют на автоматическую регистра-

цию критической влажности, соответствующей нижнему уровню

оптимальной влажности почв для развития данной культуры.

132

Физиологическим, т.е. диагностикой влажности почв по

стабильности тургора листьев возделываемой культуры: полив не-

обходим, если нижние листья культур в дневное время завядают и

это состояние сохраняется затем в ночное время и рано утром.

Термостатно-весовым, при котором сроки полива диаг-

ностируют путем прямого контроля влажности почв.

Время полива необходимо согласовать

критическими фазами

развития растений. Так, при орошении хлопчатника важными фа-

зами его развития являются фаза от посева до начала цветения, за-

тем фаза цветения.

период до цветения производят 1-3 полива,

в период цветения

—

3^6 поливов. В период созревания коробо-

чек

—

1-2 полива. В зависимости от климатических условий при

орошении хлопчатника применяют 4-10 поливов. Меньшее число

поливов обычно дается при близком залегании грунтовых вод.

Для зерновых хлебов особенно важно обеспечение расте-

ний влагой в фазе кущения, колошения и формирования зерна.

Озимым культурам необходима достаточная влажность почвы с

осени. В Заволжье озимая пшеница получает один предпосев-

ной (влагозарядковый) полив и 2—3 вегетационных полива. При

орошении яровой пшеницы в этом же регионе выполняют три по-

лива: в фазе кущения, колошения и формирования зерна (перед

наливом).

Фруктовые сады первый полив получают до цветения (в

период цветения сады не поливают), второй полив

—

после окон-

чания цветения, третий

—

в период максимального роста вегета-

тивных органов, четвертый

—

в период формирования плодовых

почек, пятый (и шестой) во время формирования плодов.

Овощные культуры поливают обычно от 4 до 12 и более

раз небольшими нормами. Промежутки между поливами в первые

фазы развития делаются несколько больше, в период созревания

—

короче. Особенно напряженными являются поливы после посадки

овощей: 2-3 полива через короткие промежутки времени.

Люцерна и другие многолетние травы первого

года жизни без покрова при весеннем посеве.

4—5

поливов в фазу

укоренения и развития листовой розетки, перед бутонизацией, по-

сле первого укоса, между первым и вторым укосами, после второго

укоса, после третьего укоса или стравливания.

Люцерна и другие многолетние травы второго

и третьего годов жизни на сено. Общее число поливов 6—8 в

фазу весеннего отрастания, после первого укоса, между первым и

вторым укосами, после второго укоса, между вторым и третьим

укосами, после третьего укоса, между третьим и четвертым укоса-

ми,

после четвертого

укоса.

Последний полив влагозарядковый, на

засоленных землях

—

промывной. Расчет оросительных и полив-

ных

норм,

времени

вида полива является основой

для

разработки

режима орошения отдельной сельскохозяйственной культуры. Од-

133

нако в орошаемом земледелии на севооборотном участке обычно

возделывается несколько культур в системе севооборота. Каждая

культура обладает индивидуальными особенностями и предъявляет

свои требования к режиму орошения. Поэтому необходимо в про-

изводственных условиях разработать режим орошения полей сево-

оборота, учесть потребности в воде каждой культуры севооборота,

ее планируемую урожайность, почвенно-мелиоративные, гидро-

технические и иные условия.

Режим орошения в севообороте отражает график ороси-

тельного гидромодуля (рис. 54). Гидромодуль <7соответству-

ет необходимому расходу воды в литрах в секунду на гектар (л/с-га)

для полива сельскохозяйственных культур орошаемого севооборо-

та. Гидромодуль позволяет связать потребность в воде орошаемо-

го хозяйства в границах конкретного севооборота и дебит водоис-

точника. Таким образом, оросительный гидромодуль —

это количество воды, которое необходимо подать на севооборот-

ный участок для орошения всех культур севооборота. Гидромодуль

используют для гидрологического расчета оросительной сети.

Оросительный гидромодуль позволяет связать водопотребле-

ние культур севооборота с оросительной сетью, параметрами кана-

лов и сооружений.

Расчет гидромодуля производят следующим образом. Пусть

вся поливная площадь севооборота

га в течение / суток. Полива-

ется культура, площадь которой составляет долю а от всей полив-

ной площади; полив производят круглосуточно нормой т м

/га.

Тогда площадь под данной культурой равна

а-со

га; на эту пло-

щадь должно быть подано воды

а-ю-т

, что составляет в сутки

a-va-m/t

, в секунду ЙГСО-/И/(86400/) М

. Если расчет производится

на 1 га (т.е.

со

= 1 га) и на

литр (1 м

= 1000 л), то

аа>т а-1 т-1000 am

86400•

86400/

86,4/

л/

°'

Га

является частным гидромодулем, отражающим гидромодуль поли-

ва данной культуры в системе севооборота. Общий гидромодуль

оросительной системы равен сумме частных гидромодулей.

Для построения графика гидромодуля на оси абсцисс отклады-

вают время полива, на оси ординат

—

абсолютные значения ороси-

тельного гидромодуля. В верхней части графика наносят дебит во-

доисточника. Если поливы разных культур совпадают по време-

ни,

то тогда частные гидромодули откладывают один на другой

(рис.

54). По продолжительности полива, показанной на абсциссе,

и величине ординаты гидромодуля можно построить прямоуголь-

ник, характеризующий условия полива конкретной культуры (вы-

сота

—

абсолютное значение частного гидромодуля, его ширина

—

время полива). Следовательно, площадь прямоугольника соответ-

ствует поливной норме.

134

При наличии в верхней части графика кривой, отражающей

дебит водоисточника, нетрудно установить, может ли он обеспе-

чить поступление в оросительную сеть такого объема воды, ко-

торый необходим для полива. Совпадение сроков полива может

привести к тому, что сумма частных гидромодулей будет характе-

ризоваться значительными абсолютными величинами общих гид-

ромодулей (рис. 54). Это значит, что за короткий отрезок време-

ни

окажется необходимым подать через проводящую сеть слишком

большой объем воды. Последнее потребует резкого увеличе-

ния пропускной способности проводящей сети, строительства

крупного водозаборного сооружения, усиления сбросных сооруже-

ний и т.д.

График

таким расположением частных гидромодулей являет-

ся неукомплектованным графиком гидромодулей

(рис.

54,

а).

Для

того

чтобы система работала экономично и эффек-

тивно, с максимальным сохранением водных ресурсов и мини-

мальным объемом выполнения земляных и бетонных работ, необ-

ходимо уменьшить значения гидромодулей, по возможности снять

q, л/сга О.

Рис.

54. График гидромодуля (В.В. Колпа.-

ков,

И.П. Сухарев, 1981):

—

неукомплектованный; 6— укомплектован-

ный; /

—

хлопчатник; 2

—

люцерна; 3

—

куку-

руза на зерно; 4 — расход водоисточника

135

пики и совмещения частных гидромодулей в одни и те же сроки,

т.е.

укомплектовать их график.

Укомплектование производят таким образом, чтобы исход-

ное произведение q\t\ {t\ — время полива) после укомплектова-

ния было равно произведению q-i-ti, т.е. объем воды, необходи-

мый для полива культуры, оставался всегда одним и тем же. Та-

ким образом, уменьшение q происходит за счет увеличения про-

должительности полива /. При этом t вычисляют по формуле

am I

(86,4 •

), округляя поливной период культуры до полных

суток или до 0,5 сут. Такие расчеты производят для всех культур.

При этом сроки полива не должны выходить за пределы допусти-

мых, а влажность почвы не должна опускаться ниже оптимальных

значений. Укомплектование графика гидромодулей происходит

главным образом за счет изменения сроков и времени полива в

рамках допустимых отклонений.

Средняя дата полива может сдвигаться для зерновых, кукуру-

зы,

трав, овощных и технических культур на 4-5 сут, хлопчат-

ника — на 3—4 сут. При укомплектовании графика межполив-

ной период может изменяться на 6-7 сут. Значения частных мак-

симальных гидромодулей следует сопоставлять со значениями де-

бита водоисточника, контролируя таким образом его ороситель-

ную способность. Укомплектованный график полива приведен

на рис. 54, б. Если орошаемый массив достаточно велик и облада-

ет неоднородными климатическими, почвенно-мелиоративными и

гидрогеологическими условиями, то в проекте и при эксплуатации

необходимо использовать рекомендации мелиоративного райони-

рования режима орошения. В этих случаях строят графики гидро-

модуля для каждого мелиоративного района.

О. ТЕХНИКА ПОЛИВА

Понятие «техника полива» включает три элемента: способ по-

лива, распределение оросительной воды и организацию полива.

Рациональный выбор способа полива, увязка способа поли-

ва с почвенно-мелиоративными и гидрогеологическими условия-

ми,

с одной стороны, и с пропускной способностью проводящей

сети

— с

другой, имеют важное значение для эффективной работы

оросительной системы в целом.

практике, как отмечалось выше, в настоящее время приняты

следующие способы орошения: поверхностное, дождевание, аэро-

зольное или мелкодисперсное, внутрипочвенное, субирригация,

капельное. Независимо от применяемого способа полива орошае-

мое поле должно быть подготовлено к его проведению. Такими

подготовительными мероприятиями являются культуртехнические

и агромелиоративные работы. Особое значение в практике ороше-

ния имеют планировочные работы.

6.1.

ПОДГОТОВКА ПОЛЯ К ПОЛИВУ И

ПЛАНИРОВКА ПОВЕРХНОСТИ

ОРОШАЕМОГО МАССИВА

При подготовке поля

поливу следует выполнять

ряд

специаль-

ных мероприятий, из которых особое значение имеют культуртех-

нические работы. Культуртехническими мероприяти-

ями называют комплекс специальных работ

по

улучшению техни-

ческого состояния поверхности территории, обеспечивающих воз-

можность ведения культуры земледелия на мелиорированном поле.

Культуртехнические работы на массивах, проектируемых для оро-

шения, складываются из удаления крупных камней, препятствую-

щих обработке почв, срезки кустарника, удаления древесной рас-

тительности и корчевки пней, засыпки ям, расчистки строитель-

ных и иных площадок и т.п.

Для организации орошения особое значение имеет тщательная

планировка (выравнивание) поверхности будущего орошаемо-

137

ro поля. Это необходимо потому, что на неспланированном поле в

понижениях практически при всех видах полива застаивается вода,

возможно вымокание растений, развитие неблагоприятных для

растений и почв анаэробных условий. Одновременно на повыше-

ниях происходит недополив сельскохозяйственных культур и сни-

жение их урожая. На спланированном поле можно применять бо-

лее совершенные способы поверхностного полива, например ши-

рокие и длинные полосы и борозды (400-500 м), использовать боль-

шие расходы поливной струи. Планировка поверхности в 4-8 раз

повышает производительность труда поливальщика и на 15—25% и

более увеличивает урожай возделываемых культур. Планировка не-

обходима практически для всех способов полива, но она особенно

актуальна для поверхностного орошения. Требования к планиро-

вочным работам в значительной мере определяются проектируе-

мым способом орошения. Так, при поливе по полосам и бороздам

орошаемую территорию планируют под наклонную плоскость с

уклонами, близкими к естественным. При орошении риса затопле-

нием необходимо тщательно выровнять поверхность под горизон-

тальную плоскость. Такие же требования к планировке (выравни-

вание поверхности под горизонтальную плоскость) следует предъ-

являть при подготовке территории для промывки засоленных почв

и при организации орошения на безуклонных массивах.

Планировка может быть капитальной (или строитель-

но й) и эксплуатационной. Капитальная планировка выполняется

в период строительства оросительной системы, а эксплуатацион-

ная производится систематически в процессе сельскохозяйствен-

ного использования (эксплуатации) орошаемой территории.

Капитальная планировка, выполняемая в период строительст-

ва, может быть двух видов: сплошной или выборочной.

Сплошную планировку применяют на участках со сложным релье-

фом, а также при строительстве рисовых оросительных систем. Вы-

борочная планировка необходима и достаточна на выровненных

массивах. При выполнении планировочных работ стремятся к ми-

нимизации и сбалансированному перемещению земляных масс,

т.е.

к тому, чтобы объем срезок соответствовал объему насыпи. Все

подготовительные работы (культуртехнические, планировочные)

предусматриваются проектами орошения.

Для выполнения планировочных работ составляется специаль-

ный проект на крупномасштабной топографической основе

(М

1:2000,

1:1000)

с сечением рельефа горизонталями через 0,1 или

0,25 м. Для строительных планировок используют бульдозеры,

скреперы, а для окончательного выравнивания поверхности —

длиннобазовые планировщики. Важным условием хорошего каче-

ства планировочных работ является сохранение 1умусового гори-

зонта и плодородия почвенного покрова. С этой целью в последние

138

годы применяют кулисную планировку орошаемого поля. Ку-

лисная планировка необходима при малой мощности гумусового

горизонта, а также в тех случаях, когда мощность слоя срезки и на-

сыпи превышает 15-18 см. При кулисной планировке предусмат-

ривается предварительная срезка гумусового горизонта и его скла-

дирование в буртах.

дальнейшем для восстановления плодородия

почвы после планировки поверхности гумусовый горизонт вновь

наносят на спланированный участок.

На спланированных площадях обязательно предусматривают

внесение крупных доз минеральных и органических удобрений.

После завершения капитального строительства и сдачи объекта

в эксплуатацию в процессе использования орошаемого масси-

ва выполняют эксплуатационную планировку. Она может

быть

текущей и ремонтной. Задачей эксплуатационной пла-

нировки является поддержание выровненности поля, которая на-

рушается при поливах, обработке и использовании. Текущая эк-

сплуатационная планировка заключается в ежегодном предпосев-

ном выравнивании орошаемого поля при выполнении обычно-

го цикла агрономических работ. В этом случае нивелируют с по-

мощью волокуш неровности высотой 10—12 см и длиной 10-15 м,

гребнистость пашни, борозд.

Ремонтную планировку выполняют один раз в ротацию се-

вооборота в тех случаях, если на орошаемом поле появляются неров-

ности высотой

25—40

см и протяженностью 35—40 м. Ремонтные пла-

нировки проводят длиннобазовыми планировщиками и грейдерами.

На рисовых полях возможно выполнение планировочных ра-

бот мокрым способом: чек заполняют водой слоем до 10 см. Пла-

нировку по воде производит трактор, колеса которого имеют спе-

циальные уширители для улучшения проходимости по мокрому

полю.

При этом используют брус-планировщик. При такой плани-

ровке повышается качество работ, меньше тяговые усилия, снижа-

ются потери воды на фильтрацию в результате интенсивной коль-

матации подпахотных горизонтов тонкой минеральной взвесью.

Поле, освобожденное от помех для обработки и выровненное для

полива, может быть весьма эффективно использовано в орошае-

мом земледелии. Технические, социальные и хозяйственные, при-

родные, прежде всего почвенно-мелиоративные, условия опреде-

ляют выбор конкретного способа орошения.

6.2. ПОВЕРХНОСТНОЕ ОРОШЕНИЕ

Различают следующие виды поверхностного орошения: на-

пуском но полосам, бороздам, затоплением. Незави-

симо,

однако, от вида орошения при поверхностном поливе вода

всегда движется по поверхности почвы.

139

6.2.1.

ПОЛИВ НАПУСКОМ ПО ПОЛОСАМ

Полив напуском по полосам используют при орошении узко-

рядных культур, культур сплошного сева и при влагоза-

рядковых поливах на почвах разной водопроницаемости. Сущест-

венное преимущество полива по полосам заключается в том, что

равномерный слой воды, покрывающий поверхность почвы, не вы-

зывает перераспределения солей, их миграции к неполивным уча-

сткам поверхности. Такой полив приводит к известному перемеще-

нию солей в глубь почвенного профиля.

Недостатком полива по полосам является разрушение структу-

ры,

коркообразование, перемещение и смыв частиц почвенного

мелкозема. Для образования поливных полос применяют полосо-

образователи различных типов. Полосообразователи формируют

на поверхности орошаемого участка невысокие земляные валики

высотой

12—18

и шириной в основании 45—60 см, которые ограни-

чивают размер полосы и направляют движение воды.

Расстояние между валиками делают кратным захвату сеялок

(3,6;

7,2 м и

т.д.).

Чем меньше расстояние между валиками, тем легче

распределить воду на поливной полосе, но тем труднее применить

комплексную механизацию, произвести уборку зерновых, сеноко-

шение. При этом, кроме того, снижается коэффициент земельного

использования. В последнее время получил распространение полив

напуском по широким полосам с расстояниями между земляными

валиками до 20-30 м. Предельно допустимую длину полосы при

проектировании полива по полосам определяют по формуле

g-MOOOO

где q

—

расход воды на

м полосы, м

/с; /

—

время полива, с. Для

расчета t используют следующую зависимость:

(

1-а

LlOOOO-Аго J

где т — поливная норма, м

/га;

— показатель степени, завися-

щий от свойств почв (обычно равен 0,2—0,6); ко

—

средняя ско-

рость впитывания за первый час, м/с. Параметры

ко

и а определяют

при изучении в полевых условиях процесса впитывания поливной

нормы. По А.Н. Костякову, к

ср

/ t

, где к

ср

— средняя ско-

рость впитывания поливной нормы за период впитывания /. Наи-

более распространенная длина полос — 150—200 м. В некоторых

случаях длина полос достигает 400 м и более. Вода на полосу посту-

пает из временного оросителя через выводную борозду

(рис.

55). Подачу воды на полосу при благоприятном рельефе про-

изводят головным напуском или при сложном рельефе — го-

ловным и боковым напусками. Из выводной борозды вода на

140

Рис.

55. Расположение поливных полос:

—

параллечьно временным оросителям / < 005; б— перпендикулярно времен-

ным оросителям при / > 0,005.

—

временный ороситель; 2

—

выводная борозда; 3

—

валик; 4

—

поливная труб-

ка, щиток или сифон

полосу поступает через сифоны или через небольшие земляные

разъемы. Полосы устраивают всегда перпендикулярно или под уг-

лом к горизонталям. В зависимости от размера полосы меняет-

ся удельный расход поливной струи. Удельным расходом

поливной струи называют объем воды, подаваемый в одну се-

кунду на один метр ширины полосы. Полив напуском по поло-

сам выполняют после тщательной планировки поверхности. Поли-

вальщик движется перед фронтом воды и мотыгой регулирует

ее равномерное движение. Полив заканчивают после того как вода

прошла 2/3 длины полосы. Скорость движения воды при поли-

ве по полосам не должна превышать в супесчаных, суглинистых

и глинистых почвах 0,15—0,30 м/с. Для юга России рекомендова-

ны следующие параметры поливных полос в зависимости от ско-

рости впитывания воды в почву и уклона орошаемого участка

(табл. 12).

Из табл. 12 следует, что чем больше уклон поверхности, тем

длиннее могут быть поливные полосы. Техника полива тесно свя-

зана с физическими свойствами почв, особенно с их водопроница-

емостью. С увеличением скорости впитывания уменьшается длина

поливных полос и увеличивается удельный расход воды. Полив по

полосам не производят при уклонах, больших 0,02.

141