Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Кештов Альберт Шагирович
РЕЖИМ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ТОМАТА ПРИ ПОДОГРЕВЕ КОРНЕОБИТАЕМОГО СЛОЯ ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ
Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Нальчик - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова Научный доктор технических наук, профессор руководитель - Кузнецов Евгений Владимирович Официальные Гумбаров Анатолий Дмитриевич оппоненты: доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ профессор кафедры сопротивления материалов Якуба Николай Петрович кандидат технических наук ФГБУ Кубаньмелиоводхоз заместитель директора Ведущая ФГБОУ ВПО Новочеркасская государственная организация - мелиоративная академия (г. Новочеркасск)
Защита состоится л24 мая 2012 года в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.08 при ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет по адресу:
350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, Кубанский ГАУ, корпус факультета энергетики и электрификации, ауд. № 4.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет.
Автореферат размещён на сайте ВАК РФ л__ апреля 2012 года.
Автореферат размещён на сайте Кубанского ГАУ л19 апреля 2012 года.
Автореферат разослан л___ апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета В.С. Курасов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО) требует от отечественных товаропроизводителей повышения качества, производительности и конкурентоспособности продукции. Повышение урожайности овощных культур при соблюдении стандартов качества продукции обеспечит продовольственную безопасность страны.
Актуальным вопросом является развитие малого и среднего бизнеса в сельском хозяйстве России. Выращивание культур в закрытом грунте (в небольших по размерам теплицах) можно отнести к такому бизнесу, который нуждается в научном обосновании и постоянном совершенствовании.
Наиболее прогрессивными способами орошения сельскохозяйственных культур в таких условиях являются те, которые используют в течение вегетационного периода малоинтенсивную водоподачу.
Таким требованиям удовлетворяет капельный режим орошения, позволяющий оперативно управлять режимом орошения, одновременно вносить требуемое количество удобрений и существенно экономить воду. Для повышения эффективности использования капельного орошения томатов был изучен вопрос подогрева почвы теплиц.
Установлено, что нет достаточного научного обоснования подогрева почвы в закрытом грунте при капельном орошении томатов, не изучен вопрос распространения теплового поля в корнеобитаемом слое при искусственном подогреве почвы в условиях малых теплиц.
Работа направлена на совершенствование режимов капельного орошения в закрытом грунте малых теплиц.
Работа выполнена в рамках госбюджетной темы ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ: Обосновать и разработать комплексные мелиорации для устойчивого развития земель, сельскохозяйственных ландшафтов, экологическую инфраструктуру на водосборах, повысить надежность технических средств на мелиоративных системах (№ ГР 01.2.006Ц6831, 2006-2011 гг.).
Цель работы. Обосновать режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в холодный период года для получения гарантированного и качественного урожая томата в защищенном грунте малых теплиц.
Рабочая гипотеза. Режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы повысит урожайность томата в закрытом грунте малых теплиц.
Объект исследований. Система капельного орошения томатов при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в защищенном грунте.
Предмет исследований. Режим капельного орошения томатов в защищенном грунте при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы малых теплиц.
Методика исследований. Исследования проводились в закрытом грунте малых теплиц в соответствии со стандартными методиками. Обработка и анализ экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
Ц геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы, полученные методом ЭГДА;
Ц усовершенствованные конструкции капельниц для низконапорного режима орошения овощей в условиях малых теплиц;
Ц методика расчета поливной нормы при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томатов в условиях малых теплиц;
Ц формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;
Ц режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томатов в условиях малых теплиц;
Научную новизну работы составляют:
Ц геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы;
Ц формулы для гидравлического расчета усовершенствованных конструкций капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах систем капельного орошения в закрытом грунте;
Ц формулы для расчета поливной нормы в условиях подогрева активного корнеобитаемого слоя почвы;
Ц режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц.
Практическая ценность работы. Разработан новый режим капельного орошения томатов для закрытого грунта с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц для малого и среднего бизнеса, который снижает водопотребление при повышении урожайности гибридов томатов до 20Ц35 %. Усовершенствованы конструкции капельниц для низконапорной подачи воды растениям, позволяющие равномерно распределять воду по площади орошения. Разработаны рекомендации для проектирования системы подогрева почвы закрытого грунта при капельном орошении. Установлены основные параметры системы подогрева почвы, к которым относятся глубина закладки труб, расстояние между ними, длина труб, их диаметр и материал, ширина теплоизоляционного экрана и его материал.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований использованы при проектировании систем капельного орошения в закрытом грунте в условиях малых теплиц размером от 200 до 500 м2 для фермерских хозяйств КБР. Результаты исследований внедрены в ООО Агро-Ком КБР.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях КБГСХА (г. Нальчик) и КГАУ (г. Краснодар) в 2005Ц2011 гг.; на научно-практических конференциях МГУП (г. Москва) и ВГСХА (г.
Волгоград) в 2007Ц2009 гг.; на международных научно-практических конференциях Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия (г. Краснодар, 2008Ц2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК три работы, получено четыре патента РФ на изобретения. Общий объем публикаций 2,3 п.л., из них личный вклад автора - 1,8 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, выводов, предложений по производству сельскохозяйственной продукции, списка литературы, включающего 1наименование, в том числе 13 на иностранном языке и приложения. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, включая шесть страниц приложения, содержит 33 рисунка, таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель работы, научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе Современное состояние орошения овощных культур в защищенном грунте рассматриваются различные способы полива в закрытом грунте для получения высоких и гарантированных урожаев овощных культур. Имеется множество способов стимулирования роста, регулирования ростового процесса культур в закрытом грунте. Но как показал анализ литературных источников, влияние режимов капельного орошения при подогреве грунта на урожайность гибридов томата в условиях малых теплиц изучено недостаточно.
Прогрев почвы в закрытом грунте при капельном орошении томата положительно отражается на реакции растений на действие различных физических и химических факторов. Система почвенного обогрева должна функционировать независимо от системы обогрева воздуха малой теплицы.
Для получения оптимального водно-воздушного режима почвы необходим капельный режим орошения томата. Большой вклад в исследование вопросов по мелиорации земель внесли А.Н.
Костяков, Б.А. Шумаков, И.П. Айдаров, И.П. Кружилин, М.С. Григоров, А.И. Голованов, Б.С. Маслов и другие ученые.
Капельный режим орошения культур получил широкое развитие. Для условий выращивания овощных культур при режиме капельного орошения величину поливной нормы следует определять по зависимостям, установленным А.Д. Гумбаровым, Е.В. Кузнецовым, И.С. Флюрце и сотрудниками ВНИИМиТП, которые учитывают подачу воды непосредственно в корневую систему растений.
Проведенный анализ работ по режимам капельного орошения сельскохозяйственных культур показал, что наибольшее внимание уделялось режимам орошения плодовых культур и виноградников. Анализ исследований по гидравлическому расчету показывает, что в основном все закономерности для расходов капельниц получены с учетом параметров поливной сети.
Установлено, что недостаточно изучено влияние температуры окружающей среды на гидравлические характеристики и геометрические параметры капельниц в закрытом грунте. Не учитывается изменение расхода капельниц при повышении температур воды от 18 до 35 С в диапазоне низких напоров поливных трубопроводах от 1,0 до 3,0 м.
Выполненный анализ научных работ в области капельного орошения овощных культур и в частности капельного режима орошения гибридов томата в условиях малых теплиц позволил сформулировать задачи исследований:
1. Получить формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;
2. Получить формулы для расчета поливной нормы при режиме капельного орошения с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы;
3. Обосновать геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;
4. Усовершенствовать конструкции капельниц для низких напоров в поливных трубопроводах при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;
5. Разработать режим капельного орошения для получения качественных и высоких урожаев гибридов томата в условиях сохранения тепла корнеобитаемого слоя почвы защищенного грунта;
6. Внедрить разработанную низконапорную систему капельного орошения в одном из фермерских хозяйств КабардиноБалкарской Республики и рассчитать экономическую эффективность.
Во второй главе Гидравлические исследования и обоснование конструкций низконапорных капельниц выполнено теоретическое обоснование режима орошения в защищенном грунте.
Движение воды в поливных трубах (ПТ) подчиняется законам гидравлики переменной массы жидкости, а подача расхода растениям - законам истечения жидкости из малых отверстий большого сопротивления. Для равномерной подачи воды растениям томата необходимо иметь данные по расходным параметрам капельниц и потерям напора по длине ПТ. В качестве исходного уравнения для определения указанных параметров служило уравнение гидравлики переменной массы жидкости Я.Т. Ненько:
VdV P d idl if (V u)dV, (1) g gp g где V - средняя скорость потока в поливном трубопроводе с убывающим расходом, м/с; - гидродинамическое давление в ПТ, Па;
l - длина участка трубопровода с переменной массой расхода по пути, м; if - гидравлический уклон; u - скорость отделяющегося потока, м/с (по А.Г. Назаряну, u = kV).
Из уравнения (1) получим уравнение для потерь напора:
h ifdl hl. (2) Уравнение (2) представим в виде дифференциального уравнения, которое по виду представляет уравнение ДарсиЦВейсбаха для вычисления потери напора в ПТ:
dhl = (Vx 2 / 2g D) dx, (3) где - коэффициент гидравлического трения в ПТ; Vx - скорость потока в любом сечении хЦх от начального сечения ПТ на расстоянии х, м/с.
Для равномерной раздачи расхода по пути из уравнения (3) получим выражение для равномерной раздачи потока по пути ПТ:
l h1 , (4) 2gDVПолученное уравнение использовали для исследования коэффициента гидравлического трения с раздачей расхода по пути при низких напорах.
При исследовании н учитывалась температура воды в ПТ.
Исследования проводились при изменении температуры от 18 до 40 С. При гидравлическом расчете ПТ необходимо учитывать режимы движения жидкости при вычислении коэффициента гидравлического трения. При изменении температуры воды от до 22 С получено для Н выражение (5). При изменении температуры воды от 22 до 30 0С - выражение для Н (6).
0,1427 0,10. (5),. (6) н н Re0.24 Re0.В третьей главе Результаты экспериментальных исследований по обоснованию теплового и гидравлического режимов приводятся исследования по обоснованию геометрических параметров экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя овощных культур и гидравлические исследования капельниц.
Было выполнено обоснование конструкции системы подогрева почвы с экраном в условиях защищенного грунта. В качестве теплоносителя использовалась вода. Вода в начале системы доводилась до температуры 80 оС.
Глубина прокладки труб для подогрева была принята из условия проникновения активной корневой системы растений томата в толщу грунта. Отопительные трубы укладывались соответственно на глубине 0,40Ц0,45 м от поверхности почвы на экран. На рисунке 1 представлена совмещенная принципиальная схема подогрева почвы с экраном и капельного орошения.
Система капельного орошения томатов в малой теплице включает: источник орошения; станцию очистки воды от наносов и улучшения качества воды при необходимости; подкачивающей насос; напорно-регулирующую ёмкость; участковые и поливные трубопроводы; капельницы. Система подогрева почвы в малой теплице состоит из следующих элементов: котел для подогрева теплоносителя; циркуляционный насос; трубы для подогрева почвы; экран; датчик температуры теплоносителя. Циркуляция воды, подогретой в водонагревательном котле, происходит естественным способом за счет перепада температур и разности отметок в противоположных концах системы.
1 - подкачивающий насос; 2 - напорная ёмкость; 3 - участковый трубопровод; 4 - поливной трубопровод; 5 - подогрев почвы; 6 - циркуляционный насос; 7 - котёл для подогрева теплоносителя.
Рисунок 1 - Система отопления и капельного орошения малой теплицы:
Для обоснования основных параметров теплоносителя был выбран метод планирования эксперимента. Установлено, что основными факторами, влияющими на распространение температуры в грунте при внутрипочвенном подогреве теплицы, являются: температура теплоносителя, Х1, С; глубина укладки теплоносителя, Х2, см; температура воздуха в теплице, Х3, 0С.
Температура теплоносителя устанавливалась в диапазоне 40Ц57 0С.
Среднее значение глубины укладки теплоносителя составляет см. Опыт показал, что температура воздуха внутри теплицы находится в диапазоне 14Ц30 С. Средняя величина температуры воздуха составляет 22 С. Методом планирования эксперимента с использованием ЭВМ получены уравнения множественной регрессии для параметра оптимизации температуры теплоносителя на четырех глубинах (Т10, Т20, Т30, Т40), которые позволяют в зависимости от Х1; Х2; Х3 рассчитать параметры теплоносителя в начале системы отопления. По критерию Стьюдента при заданном уровне значимости (=0,05) оценивалась значимость коэффициентов регрессии.
Для исследования распространения тепла от отопительных труб в почве было выполнено моделирование внутрипочвенного подогрева на универсальном интеграторе ЭГДА - 9/60. Моделировалась схема подогрева для слоя активной корневой системы (рисунок 2). Результаты исследования физической модели по влиянию температуры теплоносителя на температуру слоя почвы по всей ширине при постоянной температуре воздуха 20 С и L = 150 см приведены на рисунке 3. Аналогичные исследования на модели, но с разными L даны в диссертации.
1 - поверхность почвы;
2 - отопительная труба;
Рисунок 3 - Влияние температуры 3 - экран теплоносителя на распространение тепла Рисунок 2 - Схема подогрева по слоям почвы при L = 150 см активного корнеобитаемого слоя почвы в закрытом грунте Одним из основных параметров подогрева почвы в закрытом грунте является расстояние между отопительными трубами L и глубина закладки экрана. Исследовалось распространение тепла в почве с шагом через 25 %, который соответствовал электрическому потенциалу с тем же шагом. Полученные кривые соответствуют линиям равных температур через каждые 25 % в зависимости от разности между температурой трубы и температурой воздуха теплицы в данном сечении.
Моделировалась область грунта, расположенная между двумя смежными трубами на глубине tЭК = 0,4 м. Ввиду симметричности фрагмента, физическая модель виртуального слоя грунта была представлена одной его половиной из электропроводной бумаги в масштабе 1:10. Расстояния между трубами в натурном эксперименте были равны L = 3,50; 1,75; 1,25 м. Исследовались два варианта подогрева слоя почвы в закрытом грунте. Первый вариант был аналогичен второму за исключением отсутствия в первом варианте теплоизоляционного экрана.
При уменьшении L до 150 см равномерность распределения температур в межтрубном пространстве улучшается, особенно в слое 20 см, где наиболее развита корневая система. Для практических случаев можно рекомендовать следующую ширину экрана:
lЭК =tЭК =t, (8) где lЭК - ширина экрана, м; tэк и t - соответственно, глубины расположения экрана и отопительного трубопровода под поверхностью земли, м. Исследование показало, что не следует устраивать ширину экрана более 2 tэк.
При практическом использовании экрана под отопительными трубами в условиях закрытого грунта установлено, что глубина установки отопительных труб не должна превышать 0,4 м.
Исследованы гидравлические характеристики усовершенствованных конструкций капельниц М1 - М3, которые создают стабильные расходы на выходе воды из отверстий (рисунок 4). Обработка опытных данных позволила получить формулы (9) для вычисления расхода капельницы М1.
q,л/час R2 = 0,99R2 = 0,978 R2 = 0,99R2 = 0,990 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,Н,м 1-толщина шайбы t=1 см 2-толщина шайбы t=2см 3-толщина шайбы t=3см 4-толщина шайбы t=4см Рисунок 4 - Зависимость расхода капельницы М1 от напора и толщины поролоновой шайбы над герметичной прокладкой Аналогичные исследования по расходным характеристикам усовершенствованных конструкций капельниц М2 и М3 получены и представлены в работе.
Формулы для определения расхода капельниц при низких напорах в ПТ:
q1 = 8,9673 Н2+17,517 Н+0,326;
q2 = 1,0851 Н2+3,6197 Н+0,2023;
q3 = 0,4157 Н2+2,7529 Н+0,1837; (9) q4 = 0,6386 Н2+1,2859 Н+0.0478, где q - расход капельницы М1, л/час; Н - напор в поливном трубопроводе, м.
В четвертой главе работы Разработка режима капельного орошения томата и экономическая эффективность внедрения целью было обоснование режима капельного орошения для получения гарантированного урожая гибридов томата Буран и Резисет в защищенном грунте.
На поливных трубопроводах устанавливаются усовершенствованные капельницы (М1, М2, М3). Были изучены водно-физические свойства почвы опытного участка закрытого грунта. Для обоснования капельного режима орошения томатов установлена наименьшая влагоемкость (rнв), которая составила 30 %. Почва участка - карбонатный чернозем с плотностью пахотного горизонта 1,1 т/м3.
Во всех вариантах отопительные трубы были на глубине 0,4 м. Расстояние между ними было принято 1,5 м. Параметры глубины и расстояния между трубами были обоснованы выполненными исследованиями. Все исследования по вариантам проводились по единой методике. Отбор влажности производился по слоям почвы 0Ц0,1; 0,1Ц0,2; 0,2Ц0,3 м до полива и после полива в течение 2-х суток (в конце 1 часа, 24 и 48 часа). Проектную урожайность томата оценивали по суммарному водопотреблению (Ев). Коэффициент водопотребления Кв определялся для томата по затратам воды на формирование единицы урожая:
М Кв =, (10) У где М - оросительная норма томата за вегетационный период.
При капельном режиме орошения в закрытом грунте величину оросительной нормы можно определять в общем случае по выражению:
М = mN + Т + О, (11) где m - величина поливной нормы для данной культуры; N - количество поливов; Т - транспирация влаги растениями; О - дренажный отток за пределы массива орошения (О = 0).
Математическую обработку экспериментальных данных выполняли методом дисперсионного анализа. Экономическая оценка вариантов опыта проводилась в соответствии с требованиями методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов. Температура в почве в период плодоношения во всех опытах была принята 17Ц18 С и поддерживалась по мере роста растений (таблица 1).
Таблица 1 - Принятый режим температуры и влажности воздуха для выращивания томата № До начала В период п/ Показатели плодоноше- плодоношеп ния ния 1 Температура воздуха в солнечные дни, 21Ц22 23ЦС 2 Температура воздуха в пасмурные дни, 19Ц20 21ЦС 3 Температура воздуха ночью, С 16Ц17 17Ц4 Температура почвы, С 18Ц20 17Ц5 Относительная влажность воздуха, % 60Ц65 65ЦВ период плодоношения температура воздуха была выше, чем почвы на 3-5 С. Влажность в теплице поддерживалась стабильной и зависела от периода вегетации растений томатов. В зависимости от периода вегетации для всех вариантов полива был разработан режим орошения гибрида томата с подогревом почвы, который дан в таблице 2.
Были приняты варианты исследований:
Ц вариант № 1. Орошение осуществлялось капельницами типа М-1 и М-2, разработанными и усовершенствованными для использования в тепличном хозяйстве;
Ц вариант № 2. Орошение проводилось разбрызгивателями, установленными на конце шлангов. Интенсивность дождя была меньше, чем впитывающая способность почвы. На поверхности почвы не образовывалась корка после полива;
Ц вариант № 3. Полив осуществлялся с помощью шланга напуском по поверхности почвы (контроль);
Ц вариант № 4. Орошение проводилось капельницами типа М-1 и М-2, разработанными и усовершенствованными для использования в тепличном хозяйстве без подогрева почвы.
Таблица 2 - Назначение сроков поливов Время Часы СреднеПо- интервалов для Условные солнеч- суточная ЧисДол- лив- полива, час световые ного сумма ло гота ная периоды сияния, солнеч- подня, норпо меся- % от ной ра- личас ма, 2 нача окончацам долготы диации, вов ло ние л/м дня ккал 1. Февраль 10,13 36,2 96,4 5 8:00 16:2. Март 11,42 39,8 138,2 7 8:00 16:3. Апрель 13,00 45,3 178,6 11 7:50 18:4. Май 14,21 57,8 247,1 13 7:00 19:5. Июнь 15,04 59,7 277,4 16 6:30 20:6. Июль 14,35 71,2 319,7 17 6:30 19:Во всех опытах в фазах первого листа и пяти листьев была произведена подкормка томатов макроэлементами. Число поливов, поливные и оросительные нормы приведены в таблице 3 за 2010 г.
Таблица 3 - Число поливов, поливные и оросительные нормы Поливная Месячный Число Оросительная Месяц норма, расход воды, поливов норма, л л/м2 л Февраль 5 Март 7 Май 11 8 5Апрель 13 1Июнь 16 1июль 17 1Во всех вариантах оросительная норма была принята одинаковой - 552 л. Результаты исследований по режимам орошения в условиях закрытого грунта приведены в таблице 4, где дано сравнение по вариантам опытов 2010 г. для гибрида томата Буран относительно контроля.
Таблица 4 - Эффективность режимов орошения гибрида томата Буран Ороситель- Эффек- ПрибавВари- Коэффиная Урожай тивность ка анты циент вонорма томатов, режима урожая опы- допотребтоматов, кг/м2 ления, л/кг орошения, тов кг/м % л/м2 % 1п 23,6 23,4 35,4 8,2п 18,5 29,9 17,4 3,552 3п 15,3 36,2 - Ц - 4 20,2 27,4 24,3 4,НСР0,5 = 0,55 кг/мИз анализа урожайности и водопотребления томата (таблица 4) установлено, что наиболее эффективным способом выращивания гибридов является капельный режим орошения при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в малой теплице. При этом режиме орошения в 2010 г. получена урожайность 23,6 кг/м2.
Валовый урожай гибрида томата Буран составил 4,72 т с орошаемой площади теплицы. Затраты на выращивание томата составили 69,тыс. руб., стоимость валовой продукции - 245,44 тыс. руб.
Аналогичные результаты по водопотреблению и урожайности гибридов томата установлены за 2008Ц2009 гг.
Оценивался вынос питательных веществ из почвы гибридами томата (таблица 5).
Таблица 5 - Вынос питательных элементов томата (2010 г.) Вынос на 10 кг плодов, г Условия Гибрид томата выращивания N P K Ca Mg Резисет почва 25,4 12,8 47,4 41,6 6,Буран почва 28,8 14,6 50,2 43,7 6,Из таблицы 5 можно установить: гибрид Буран более отзывчив к использованию удобрений для формирования урожая.
Урожай гибрида Буран больше урожая Резисет при капельном режиме орошения в среднем на 12Ц18 % в зависимости от года исследований.
Наиболее эффективным режимом для томата является режим капельного орошения при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в малой теплице. При режиме капельного орошения в 2010 г. получена максимальная урожайность гибрида томата - 23,6 кг/м2. Исследовали динамику влажности в активном корнеобитаемом слое почвы при режиме капельного орошения томата. Исследования выполнялись в лизиметре, где создавались условия, аналогичные условиям защищенного грунта. В конце 1, 24 и 48 часа исследовали влажность почвенного образца в лизиметре. Результаты исследований по распространению влаги внутри контуров увлажнения активного корнеобитаемого слоя почвы приведены на графике (рисунок 5). Влажность в конце часа на глубине 0,35 м соответствует 70 % НВ. В очаге контура влажность была 83Ц86 % НВ. В конце 48 часа соответственно 60 % НВ и 80 % НВ. Из этого следует, что растения начинают испытывать недостаток влаги, и необходим очередной полив.
Анализируя полученные данные, установлено, что при поливе капельницей М1 с расходом 4 л/час и температуре воды 18Ц22 0С, контур впитывания имеет форму трапеции. Диаметр очага увлажнения на поверхности почвы - 40Ц45 см и 10Ц15 см на глубине 40 см.
В конце 48 часа диаметр увлажнения уменьшается и составляет на поверхности почвы 20Ц25 см и 10Ц20 см на глубине 30 см. Аналогичные исследования выполнялись при поливе теплой водой. Рост растений интенсивно протекает при температуре почвы 25 0С.
-30 -20 -10 0 10 20 h,см 95-98% 85-92% 75-82% h,см Рисунок 5 - Влажность почвы после полива нормой 8 л/ч при температуре воды 18Ц22 0С в закрытом грунте в конце 1 часа (в % от НВ) Надо отметить, что при поливе теплой водой происходит равномерное распределение влаги в почве под капельницей. В результате растения постоянно обеспечены продуктивной влагой.
Для учета влияния температуры воды в контурах увлажнения под капельницей нами предлагается ввести корректив, который бы учитывал изменение температуры воды на характер впитывания воды в почву.
Проведенные исследования по формированию контуров увлажнения с учетом изменения влажности в почве, времени подачи воды, межполивного периода позволили установить эмпирическую формулу поливной нормы:
mк 0,5 ( Rк.2 +Rн12) H1r, (12) где mк поливная норма при режиме капельного орошения с учетом подогрева корнеобитаемого слоя почвы, л/растение; Rк радиус контура увлажнения на поверхности почвы, м; Rн1 радиус контура увлажнения на расчетной глубине, м; H1 глубина распространения очага, м; r - влажность почвы на нижней границе очага увлажнения, %.
Полученная зависимость (12) учитывает движение влаги от очага ПВ к очагу НВ и соответственно от границы НВ к границе контура увлажнения ИВ. При капельном режиме орошения томата в закрытом грунте теплой водой 25 С получили эмпирическую формулу для поливной нормы:
mк Ro2 H1 r, (13) где mк - поливная норма, л; Ro радиус очага увлажнения, м; H1 глубина распространения очага, м; r - влажность при данной температуре.
При поливе теплой водой величина поливной нормы меньше в среднем на 6 % относительно нормы, полученной по формуле (12). Из экономического сравнения вариантов урожая гибридов томата установлено, что при исследованных способах орошения наиболее эффективным вариантом является режим капельного орошения. Чистый дисконтированный доход составляет 247,тыс. руб., а индекс доходности - 2,47.
Общие выводы 1. Выполнены гидравлические исследования усовершенствованных конструкций капельниц. Получены формулы (9) для расхода капельниц М1 - М3 в зависимости от давления в поливной сети. С о увеличением температуры воды в ПТ от 15 до 55 С происходит возрастание расхода капельниц в среднем от 10 до 20 %.
2. Разработана методика для расчета коэффициента гидравлического трения в полиэтиленовых трубопроводах диаметром Н 0,02Ц0, 012 м. При увеличении числа Re от 300 до 2320 коэффициент Н уменьшается с 0,037 до 0,022. При увеличении Re от 23до 10000 коэффициент Н уменьшается на 10Ц15 % относительно значения 0,022.
3. Получены формулы (12) и (13) для поливной нормы режима капельного орошения, которые учитывают изменение влажности в активном корнеобитаемом слое почвы для условий подогрева защищенного грунта. Повышение температуры почвы с 18 до 25 0С приводит к наиболее эффективному распространению влаги по контуру увлажнения, геометрические размеры контура увлажнения возрастают в среднем на 10Ц12 % при одной и той же поливной норме.
4. Для защищенного грунта обоснованы геометрические параметры экрана для сохранения тепла в корнеобитаемом слое почвы.
Наибольшая эффективность подогрева почво-грунта достигается при глубине расположения экрана под отопительными трубами около 0,4 м. Отопительные трубы должны находиться на глубине экрана tЭК = t. Максимальное расстояние между отопительными трубами не должно превышать L = (3 - 4) tЭК. Ширина экрана должна быть не более 2 tЭК.
5. Усовершенствованы конструкции капельниц М1 - М3 на базе капельниц типа Молдавия для низких давлений от 1,0 до 2,м и перепада температур от 20 до 35 0С в условиях защищенного грунта. Снижение и регулирование напоров в ПТ капельницы обеспечивают путем изменения толщины поролоновой прокладки или с помощью винтового устройства.
6. Обоснован и разработан режим капельного орошения гибридов томата в условиях защищенного грунта, который учитывает формирование контуров увлажнения и температуру активного корнеобитаемого слоя почвы в период плодоношения. Максималь ный урожай гибрида томата Буран при капельном режиме орошения составил 23,6 кг/ м2.
7. Результаты исследований внедрены в ООО Агро-Ком на площади 3 га, что позволило повысить урожайность на 20 % и получить продукцию высокого качества.
8. Наиболее эффективным способом полива овощных культур в защищенном грунте на площади 200 м2 является капельный режим орошения гибридов томата с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы. Чистый дисконтированный доход составляет 247,86 тыс. руб., а индекс доходности - 2,47.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Кузнецов, Е. В. Гидравлические исследования капельниц для закрытого грунта [Текст] / Е. В. Кузнецов, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - № 4 (19). - С. 219Ц223.
2. Кузнецов, Е. В. Исследование эффективности теплоизоляционного экрана под отопительными трубами в системах капельного орошения [Текст] / Е. В. Кузнецов, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2009.
Ц № 4(19). - С. 211-214.
3. Дышеков, А. Х. Идентификация почвенно-растительной системы ландшафтно-сельскохозяйственного участка на адаптивность [Текст] / А. Х. Дышеков, А. С. Сасиков, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар:
КубГАУ, 2009. - С. 214Ц216.
Статьи в других изданиях 4. Кештов, А. Ш. Обоснование систем капельного орошения и подогрева почвы в закрытом грунте для овощных культур [Текст]: сб. науч. статей / А. Ш. Кештов. - Нальчик, 2011. - 83Ц85 с.
5. Кештов, А. Ш. Гидравлические исследования капельниц с поролоновым гасителем [Текст]: сб. науч. статей / А. Ш. Кештов. - Нальчик, 2011. - С. 77Ц82.
6. Кештов, А. Ш. Инновационные конструктивные решения капельниц многоразового использования с регулятором подачи воды [Текст] / А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник науч. тр.
Инновационное мышление - современный стиль решения проблем экологии и природообустройства. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2010. - С. 98Ц102.
7. Кештов, А. Ш. Экспериментальные исследования системы внутрипочвенного подогрева в закрытом грунте [Текст] / А. Ш.
Кештов // Межвузовский сборник науч. тр. Инновационное мышление - современный стиль решения проблем экологии и природообустройства. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2010. - С. 103Ц 110.
8. Дышеков, А. Х. Модернизация капельницы Молдавия - 1 для самотечной низконапорной сети капельного орошения [Текст] / А. Х. Дышеков, А. Б. Балкизов, А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник научных трудов Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2008. - C. 22Ц26.
9. Дышеков, А. Х. Система подпочвенного отопления в приусадебных теплицах [Текст] / А. Х. Дышеков, А. Б. Балкизов, А.
Ш. Кештов // Межвузовский сборник научных трудов Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2008. - С. 26Ц29.
10. Дышеков, А. Х. Перспективная модель управления продукционными процессами [Текст] / А. Х. Дышеков, А. Ш. Кештов // Материалы международной научно-практической конференции Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве 21 века. - Владикавказ: Горский ГАУ, 2000. - С.
31Ц32.
11. Дышеков, А. Х. Модель инновационной системы регулирования ресурс о воспроизводящих процессов [Текст] / А. Х. Дышеков, А. Ш. Кештов, Е. А. Кушаева // Межвузовский сборник научных трудов Инновации в природообустройства. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2011. - С. 33Ц37.
12. Патент РФ №2009142899. Российской Федерации МПК A01G25/02 Капельница / А. Ш. Кештов: заяв. 19.11.2009: опубл.
20.01.2011. Бюл. № 2.
13. Патент РФ №2009142900. Российской Федерации МПК A01G25/02 Капельница / А. Ш. Кештов: заяв. 19.11.2009: опубл.
20.01.2011. Бюл. № 2.
14. Патент №2384049 Российской Федерации МПК ЕА01G25/00 Устройство для подпочвенного орошения / А. Ш.
Кештов, З. Г. Ламердонов, Л. М. Добагова: заяв. 01.07.2008: опубл.
20.03.2010. Бюл. № 8.
15. Патент №2395195 Российской Федерации МПК ЕА01G25/00 Способ подпочвенного орошения / А. Ш. Кештов, З.
Г. Ламердонов, Л. М. Добагова: заяв. 01.07.2010. Бюл. № 21.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству