Мелкодисперсное дождевание — экономичный и высокоэффективный способ орошения

NovaInfo 44, с.25-32, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 29
CC BY-NC

Аннотация

В работе приведены достоинства и недостатки мелкодисперсного дождевания. Проведен критический анализ технологий и техники мелкодисперсного дождевания. Показана необходимость проведения комплексных исследований по разработке технологии и техники мелкодисперсного ухода за кронами плодовых насаждений.

Ключевые слова

ПЛОДОВЫЕ НАСАЖДЕНИЯ, ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, ОПРЫСКИВАТЕЛИ, СПОСОБ, ОРОШЕНИЕ, НОРМА УВЛАЖНЕНИЯ

Текст научной работы

В последние годы научные исследования, как у нас в стране, так и за рубежом, направлены на разработку теоретических, технологических и технических основ получения стабильных урожаев, обеспечение практической независимости урожайности сельскохозяйственных культур от погодных условий, рациональное использование ресурсов и охрану окружающей среды [1-6].

Стремление более рационально, с большей отдачей использовать воду в условиях дефицита водных ресурсов привело к разработке ряда экономичных и высокоэффективных способов орошения, в том числе мелкодисперсное дождевание.

Интенсивные исследования по разработке технологий и технических средств мелкодисперсного дождевания начались в 60…70-х гг. ΧΧ века и в основном этими вопросами занимались производственные питомники как в нашей стране, так и за рубежом, а в начале 80-х годов к ним подключились ряд научно – исследовательских и учебных заведений [7, 8].

Агрофизиологические исследования мелкодисперсного дождевания, проведенные в различных почвенно – климатических условиях выявили данные о большом экономическом эффекте, достигаемом за счет увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и экономии оросительной воды [9-16].

Скобельцын Ю.А., анализируя результаты проведенных исследований, пришел к выводу, что из 49 опытов только в 7 произошло понижение урожайности. Однако при этом экономия воды при мелкодисперсном дождевании по сравнению с традиционными поливами была в 7,5 … 34,6 раза, а снижение урожайности на 1,2 … 4,53%. В остальных же опытах при экономии воды в 2,7 … 23,2 раза получена прибавка урожая в среднем на 28,5% [17].

Расхождения в оценке влияния мелкодисперсного увлажнения на температуру и относительную влажность воздуха объясняются различиями в условиях проведения исследований, разнообразием применявшейся для увлажнения посевов техники (ДДА – 100МА, ОН – 400 и т.д.), а также разными методиками и средствами измерения этих параметров.

Объем разовой нормы увлажнения при мелкодисперсном дождевании зависит от культуры, развития листовой поверхности, погодных условий региона и в среднем колеблется в пределах 150 … 1600 л/га. Суточная норма мелкодисперсного увлажнения зависит от объема разовой нормы увлажнения и количества поливов за сутки. Среднее за вегетативный период суточная норма увлажнения находится в пределах 2 … 7 м3/га [20].

Промежуток времени между двумя следующими один за другим увлажнениями принимается равным 1 ч, хотя в ряде опытов применяли и другие интервалы (0,5…24 ч).

Большинство исследователей считают, что время испарения капель с поверхности листьев растений и время стабилизации регулируемых параметров фитоклимата являются достаточно надежными показателями для определения межполивного интервала [18, 19].

Специфические особенности мелкодисперсного дождевания требуют принципиально новых технических средств для его реализации. Разработка и внедрение в производство высокоэффективной техники, необходимой для развития мелкодисперсного дождевания является сейчас актуальной задачей. До сих пор для проведения мелкодисперсного дождевания приспосабливали различные сельскохозяйственные машины, дождевальную технику или изготавливали специальные экспериментальные системы.

Системы мелкодисперсного дождевания по степени мобильности подразделяются на передвижные, полустационарные и стационарные.

В зависимости от характера увлажнения системы мелкодисперсного орошения подразделяются на два типа: для преимущественного увлажнения листовой поверхности; для преимущественного увлажнения приземного слоя воздуха.

Все имеющиеся передвижные и полустационарные системы относятся к первому типу, а стационарные системы могут быть обоих типов.

В опытах по мелкодисперсному дождеванию широко используются опрыскиватели типа ОП-450 и ОВТ-1А, в которых распыливание жидкости осуществляется аэрогидродинамическим методом. Машины такого типа агрегатруются с колесными тракторами класса 9 и 14 кН. Мелкодисперсное увлажнение происходит при движении по полю челночным способом [20, 21].

Разработано и испытано несколько типов мобильных туманообразующих установок для мелкодисперсного увлажнения [9-11]. Наиболее совершенной установкой из них является ТОУ-7, которая может вести увлажнение посевов, как в движении, так и с места, работать на полях со сложным рельефом и в горных условиях. Объем емкости позволяет производить мелкодисперсное увлажнение с питанием из разреженной сети с расположением 1 гидранта на 15.. .20 га. Установка за световой день 5…7 раз увлажняет около 100 га. Ее можно использовать также для разбрызгивания водных растворов и ядохимикатов.

Известен мощный аэрозольный генератор МАГ-3, монтируемый на автомобиле КрАЗ-214 или КрАЗ-225 [22]. Принцип работы такой установки основан на термомеханическом методе распыливания жидкости.

Основными недостатками этих установок являются сильное влияние ветра на качество увлажнения и большой расход топлива (200 кг/ч).

Известны аэрозольные генераторы малой мощности АГ-УД-2 термомеханического принципа действия на базе бензинового двигателя УД-2 с воздушным охлаждением мощностью 5,9 кВт [22]. Аэрозольные генераторы могут эффективно применяться для защиты садов от вредителей, болезней, заморозков и для орошения.

В нашей стране накоплен определенный опыт по использованию двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100 МА для мелкодисперсного дождевания.

В СтавНИИГиМе создана установка кругового действия с гидродинамическими распылителями. На опорной раме смонтирован привод несущей фермы, которая взята с агрегата ДДА-100 МА [23].

Опыт эксплуатации переоборудованных агрегатов ДДА-10МА показывает, что их можно эффективно использовать для мелкодисперсного увлажнения сельскохозяйственных культур благодаря простоте оборудования, большой ширине захвата, надежности и возможности проведения одновременно подкормки минеральными удобрениями.

Широкозахватный многоопорный агрегат, разработанный в Волгоградском ГСКБ по оросительной технике специально для мелкодисперсного дождевания, состоит из водовода в виде ломаной в горизонтальной плоскости линии и самоустанавливающихся колес в местах соединения труб [20].

Анализ работы передвижных и полустационарных систем для мелкодисперсного дождевания позволяет отметить следующие их недостатки [24, 25]: все машины и установки обеспечивают преимущественно увлажнение только листовой поверхности; использование прицепных емкостей для воды ограничивает запас хода, объем разовой нормы полива, вызывает непроизводительные потери времени, затрудняет изменение нормы увлажнения и межполивного интервала; при заборе воды из открытого оросительного канала весьма сложно варьировать изменением нормы увлажнения и межполивного интервала, кроме этого оросители должны иметь облицовку, иначе потери воды на инфильтрацию и испарение могут превышать расход воды на увлажнение; неравномерность увлажнения и сильная зависимость качества работы от ветра и др.

Однако отказ от передвижных и полустационарных систем мелкодисперсного дождевания все же нецелесообразен благодаря их низкой удельной стоимости. Поэтому необходим поиск новых технических решений с целью совершенствования существующих конструкций.

Наиболее перспективными для проведения мелкодисперсного дождевания считаются стационарные системы, опытные образцы которых уже изготовлены и апробированы.

Стационарные системы мелкодисперсного дождевания используются для увлажнения приземного слоя воздуха и для увлажнения листовой поверхности. Их применение эффективно при возделывании высокодоходных культур (питомники, рассадники, ягодники, сады и т д.).

Для таких систем необходима площадь от 1 до 5 га и от 5 до 40 га в зависимости от погодных условий и вида растений.

При создании стационарных систем мелкодисперсного дождевания следует иметь в виду, что при увеличении площади орошения соответственно увеличиваются диаметры распределительных и подводящих трубопроводов, увеличивается стоимость системы.

Поливные трубопроводы с распылителями располагаются на высоте растений, а расстояния между ними определяются радиусом факела распыла и расстоянием между рядами растений. Размер капель дождя принимают равным 100...800 мкм, а поливную норму - 200...600 л/га.ч. Эту норму можно подавать один раз в час с продолжительностью несколько минут. Для уменьшения диаметров трубопроводов их работа организовывается поочередно [26].

Стационарные системы мелкодисперсного дождевания приземного слоя воздуха используются за рубежом, а иногда и в нашей стране [8, 24].

Принцип действия этих систем основан на повышении влажности приземного воздуха и снижения его повышенных температур за счет испарения воды в приземном слое и частично с листовой поверхности растений и почвы. Диспергирование капель должно быть таким, чтобы скорость их осаждения была бы мала. В этом случае диаметр капель должен быть 50...300 мкм, в зависимости от скорости ветра и температуры воздуха. Такие капли, распыленные на высоте 10... 15 м, а иногда и выше от земли за счет воздушных потоков могут перемещаться на большие расстояния. Таким образом, на достаточно большой площади (иногда более 40...50 га) при редком расположении распылителей обеспечивается удовлетворительное увлажнение приземного слоя воздуха и снижение его температуры. Количество штанг с рапылителями на 1 га не более 2...3 шт.

Hobson P.A. предлагает аналогичную установку для увлажнения и защиты садов от весенних заморозков путем опрыскивания мелкодиспергированной водой в воздушном потоке [27].

В МГМИ создана мелкодисперсная установка для изменения микроклимата сельскохозяйственных культур, принцип действия которой основан на ультразвуковом методе распыливания жидкости [28].

Для горно–предгорной зоны Киргизии разработан мелкодисперсный дождеватель, предназначенный для использования в сезонных стационарных условиях на базе элементов комплекта ирригационного оборудования КИ – 50 «Радуга» [22].

В ВНИИ «Радуга» создана новая конструкция системы мелкодисперсного дождевания, предназначенная для регулирования микроклимата приземного слоя воздуха на плантациях многолетних насаждений [29].

Перенос мелких частиц воды ветром - отличительная особенность таких систем мелкодисперсного дождевания, поэтому при определении зоны применения, подборе участков, а также схемы расстановки дождевателей необходимо учитывать ветровой режим.

В.Д. Быковым созданы две стационарные системы подкронового дождевания и комбинированного орошения садов [30].

В Крыму создана и испытана установка для мелкодисперсного дождевания [31]. Мелкодисперсное дождевание производится при давлении в трубопроводе 0,3...0,4 МПа и диаметре сопла распылителей 1...2 мм. Расстояние между распылителями не более 2 м. Расход воды насадкой с диаметром сопла 1,5 мм при давлении в трубопроводе 0,3 МПа равен около 2 л/мин. Норма мелкодисперсного увлажнения составляет 300…500 л/га, скорость передвижения трубопровода равна 3 км/ч.

Такую установку можно эффективно применять на склоновых землях как для орошения высокостебельных, так и низкостебельных культур, а также ее можно использовать для создания микроклимата над орошаемым садом.

Основным недостатком стационарных систем мелкодисперсного дождевания является их высокая стоимость, но именно такие системы позволяют наиболее точно выдерживать режим увлажнения, и, что немаловажно, они так же могут быть автоматизированы. К тому же стационарные системы можно использовать не только для увлажнения и защиты растений от заморозков, но и совместить увлажнение с подкормкой минеральными удобрениями и опрыскиванием ядохимикатами, что сопровождается сокращением затрат ручного труда, экономией расхода воды, удобрений и ядохимикатов [32-37].

В связи с этим возникает необходимость проведения комплексных исследований по разработке технологии мелкодисперсного ухода за кронами плодовых насаждений и технических средств для ее осуществления.

Читайте также

Список литературы

  1. Шекихачева Л.З. Основные направления защиты окружающей среды / Материалы юбилейной конференции, посвященной 20-летию КБГСХА.- Нальчик, 2001.- С. 112-114.
  2. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Моделирование процесса водной эрозии на склоновых землях кабардино-балкарской республики / Наука и Мир. 2014. Т. 1. № 2 (6). С. 193-194.
  3. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Расчет минимальной скорости склонового стока / Наука и Мир. 2014.- Т. 1.- № 3 (7).- С. 219-222.
  4. Шекихачев Ю.А., Карагулов М.Д., Бороков Л.М. Влияние метеорологических факторов на процесс разрушения почвы террасированных склонов / В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. – 2015. – С. 94–96.
  5. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Сохроков А.Х., Дохов М.П., Кишев М.А., Шекихачева Л.З., Твердохлебов С.А. Обоснование системы противоэрозионной обработки почв в Кабардино-Балкарской республике / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – № 97. – С. 432–441.
  6. Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Пазова Т.Х., Гергокаев Д.А., Сенов Х.М., Шекихачева Л.З., Медовник А.Н., Твердохлебов С.А. Оценка эффективности технических средств для противоэрозионной обработки почвы в Кабардино-Балкарской республике / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – № 97. – С. 482–494.
  7. Бурдюгов В.Г., Зинковский В.Н. Эффективность мелкодисперсного дождевания полевых культур / В кн.: Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Труды ЮжНИИГ и М. – Новочеркасск, 1980. – С. 79 – 83.
  8. Miller P.C.H., Hadfield D.J. A simulation model of the spray drift from hydraulic nozzles / J. agr. Engg Res. – 1989. – Vol. 42. - № 2. – Р. 135 – 147.
  9. Шомахов Л.А., Бербеков В.Н., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. Ресурсосберегающие технологические процессы и технические средства защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических и агробиологических факторов / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета.- 2012.- № 3.- С. 178-184.
  10. Цымбал А.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Губжоков Х.Л., Бекалдиев P.P. Совершенствование опрыскивателей для горного садоводства / Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 2006.- № 1.- С. 3-5.
  11. Бербеков В.Н., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А., Быстрая Г.В., Губжоков Х.Л. Интегрированная система и технические средства химической защиты яблони в горных садоландшафтах.- Нальчик, 2005.- 55 с.
  12. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г. Анализ факторов, влияющих на технологический процесс орошения склоновых земель / Символ науки.- 2016.- № 2-2.- С. 12-14.
  13. Губжоков Х.Л., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Анализ факторов, влияющих на параметры пневмоакустического распылителя жидкости / В сборнике: Научные открытия в эпоху глобализации // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Сукиасян Асатур Альбертович.- 2015.- С. 29-30.
  14. Кушаева Е.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Классификация орошаемых земель в зависимости от уклона / Символ науки.- 2015.- № 9-1.- С. 90-92.
  15. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Пазова Т.Х., Балкаров Р.А., Алоев В.З., Шекихачева Л.З., Медовник А.Н., Твердохлебов С.А. Обоснование параметров искусственного дождя / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2014.- № 99.- С. 650-659.
  16. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Хажметов Л.М., Твердохлебов С.А., Бербеков В.Н., Афасижев Ю.С. Математическое моделирование траектории движения капли жидкости с поверхности вертикально вращающегося дискового распылителя / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2011.- № 72.- С. 33-44.
  17. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д., Сенчуков Г.А., Чаусов В.М., Космачев П.П., Курносова М.А., Завадский Д.О. Мелкодисперсное дождевание сельскохозяйственных культур. – Краснодар, КубГАУ, 1999. – 125 с.
  18. Савельев К.И., Гетоков И.М. Орошение и обводнение в Кабардино-Балкарской АССР. – Нальчик: Эльбрус, 1973. – 78 с.
  19. Тугуши Г.Е. Совершенствование теории и техники орошения и методов расчета ее параметров / Автореф. дисс. …докт. Техн. наук. – М., 1984. – 54 с.
  20. Утков Ю.А. Проблемы и перспективы создания и использования средств механизации трудоемких процессов в садоводстве / Мат. научно-практ. конф. «Технический прогресс в садоводстве» - М.: ВСТИ СП, - М., 1998. – С. 15 – 24.
  21. Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Балкаров Р.А. Машины по уходу за почвой в садах на горных склонах / Садоводство и виноградарство.- 1999.- № 1.- С. 7.
  22. Коротких Г.И. Аэрозоли в сельском хозяйстве. – М., 1960. – 107 с.
  23. Кузин М.А. Применение агрегата ДДА-100МА на мелкодисперсном дождевании сельскохозяйственных культур / В кн. «Мелиорация и использование мелиорируемых земель в Нечерноземной зоне РСФСР, -М., 1986. – С. 56 – 59.
  24. Губжоков Х.Л., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Интегрированная система защиты плодовых культур в горных садоландшафтах / Научные открытия в эпоху глобализации: Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Сукиасян Асатур Альбертович.- 2015.- С. 27-29.
  25. Шомахов Л.А., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А., Богатырева А.Э. Математическая модель траектории движения дождевальной струи на горном склоне с учетом ветра / Труды Кубанского государственного аграрного университета.- 2009.- № 20.- С. 284-287.
  26. Лучков П.Г., Пономаренко Г.А., Чурин А.Г. Интенсивное садоводство на горных склонах / Садоводство и виноградарство Молдавии.- 1983.- № 11.– С. 19 -21.
  27. Hobson P.A. Spray drift from hydraulic spray nozzles: the use of a computer simulation model to examine factor influencing drift / J. agr. engg Res. - 1993. - Vol.54. - №4. - Р. 293-305.
  28. Мищенко А.И., Беляев П.С. Система управления туманообразующими установками / Садоводство и виноградарство.- 19899.- № 12. – С. 40 – 41.
  29. Османов М.М. Стационарная система мелкодисперсного дождевания / Гидротехника и мелиорация.- 1983.- № 10. – С. 68 – 69.
  30. Быков В.Д. Перспективные системы орошения для интенсивных садов Украины / В сб. научн. трудов ВНИИ садоводства, вып. 33. – Киев, 1981. – С. 103 -107.
  31. Кожевников В.П. Мелкодисперсное дождевание на склонах / Земледелие.- 1979.- № 8.- С. 57 – 59.
  32. Афасижев Ю.С., Бербеков В.Н., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. / Оптимизация режима работы штангового садового опрыскивателя с дисковыми распылителями / Сельскохозяйственные машины и технологии.- 2013.- № 1.- С. 29-32.
  33. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г. Обоснование конструктивно-технологической схемы дождевального аппарата для орошения склоновых земель / Новая наука: современное состояние и пути развития: Международное научное периодическое издание по итогам международной научно-практической конференции (09 апреля 2016 , г. Оренбург). – ч.3. – Стерлитамак: РИЦ АМИ, 2016.– С. 3-4.
  34. Афасижев Ю.С., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Оптимизация качественных показателей дискового распылителя штангового опрыскивателя / Доклады Адыгской (Черкесской) Международной академии наук.- 2011.- Т. 13.- № 2.- С. 103-104.
  35. Губжоков Х.Л., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Ультрамалообъемный опрыскиватель с пневмоакустическими распылителями / В сборнике: Научные открытия в эпоху глобализации // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Сукиасян Асатур Альбертович.- 2015.- С. 30-32.
  36. Цымбал А.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Губжоков X.Л., Унежев Д.X. Оптимизация параметров пневмоакустического распылителя жидкости / Тракторы и сельхозмашины. – 2007. – № 11. – С. 29-32.
  37. Кушаева Е.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. К вопросу совершенствования дождевальных аппаратов для полива склонов / Символ науки. – 2015. – № 9–1. – С. 87–89.

Цитировать

Хажметов, Л.М. Мелкодисперсное дождевание — экономичный и высокоэффективный способ орошения / Л.М. Хажметов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2016. — № 44. — С. 25-32. — URL: https://novainfo.ru/article/5644 (дата обращения: 26.06.2022).

Поделиться