СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ФИТОКЛИМАТА В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CONTROLLING PHYTOCLIMATE IN GRAPHITE-CENOSES UNDER DRIP IRRIGATION AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам поддержания фитоклимата в агроценозах при капельном орошении путем увлажнения приземного слоя воздуха и увлажнения листовой поверхности растений.
Известен способ мелкодисперсного дождевания однолетних сельскохозяйственных культур путем внесения оросительной поливной нормы разовыми поливными нормами, определяемыми с учетом климатических показателей, в котором, с целью экономии поливной воды, в качестве климатических показателей используют статистические данные о количестве суток и количество часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития, при этом оросительную норму определяют по следующей зависимости:
,
3
где М - оросительная норма, м/га;
τ
3
m - разовая норма полива, м/га;
τ
5
τ и n - соответственно количество суток и количество часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития (SU, авторское свидетельство №1732864 А1, М.кл. A01G 25/02. Способ мелкодисперсного дождевания однолетних сельскохозяйственных культур. / Т.И.Иванцова, М.Ю.Храбров (СССР). - Заявка №4683583/15; Заявлено 24.04.1989; Опубл. 15.05.1992, Бюл. №18 // Открытия. Изобретения. - 1992. - №18).
К недостаткам описанного способа мелкодисперсного дождевания сельскохозяйственных культур применительно к решаемой нами проблеме - создание оптимальных условий произрастания сельскохозяйственных культур в системе капельного орошения при суховеях - относятся некорректность предложенной формулы при определении оросительной нормы для создания оптимальных условий произрастания растений в критические дни.
4
Известен способ полива, включающий выдачу поливной нормы, в котором, с целью поддержания оптимальной влажности почвы, улучшения параметров микро- и фитоклимата в зоне орошения при экономии воды, выдачу поливной нормы осуществляют путем ежесуточных комбинированных поливов с одновременным локальным увлажнением почвы, аэрозольным увлажнением приземного слоя воздуха и листовой поверхности растений, при этом поливная норма равна суммарному расходу воды с орошаемого участка за предшествующие сутки; 5-10% поливной воды расходуют на локальное увлажнение почвы, 25-30% - на аэрозольное увлажнение приземного воздуха и 65-70% - на аэрозольное увлажнение листовой поверхности растений; ежесуточные комбинированные поливы осуществляют периодически в течение 5-7 минут с интервалом 35-40 минут при повышении температуры выше 25°С и снижении относительной влажности воздуха ниже 60% (авторское свидетельство SU №1178362 А, М.кл. A01G 25/00. Способ полива. / А.В.Черкун, И.С.Онищук, В.Д.Щербань, М.Д.Быков (СССР). - Заявка №3719361/30-15; Заявлено 04.01.1984; Опубл. 15.09.1985, Бюл. №34 // Открытия. Изобретения. - 1985. - №34).
К недостаткам описанного способа полива сельскохозяйственных культур при суховеях, несмотря на имеющуюся возможность улучшения параметров микро- и фитоклимата в зоне орошения, относятся отсутствие количественных показателей для установления поливных норм для увлажнения верхнего слоя почвы, аэрозольного увлажнения приземного слоя воздуха и листовой поверхности растений.
6
Известен способ определения сроков полива при мелкодисперсном дождевании, включающий определение температуры воздуха, в котором, мелкодисперсное дождевание назначают и проводят с ранней фазы развития растений по перепаду температур в системе лист/воздух от 1 до 3°С в зависимости от орошаемой культуры (патент RU №2113110 С1, М.кл. A01G 25/00. Способ определения сроков полива при мелкодисперсном дождевании. / О.Г.Грамматикати, Е.И.Кузнецова. - Заявка №95118388/13; Заявлено 25.10.1995; Опубл. 20.06.1998).
К недостаткам описанного способа определения сроков полива при мелкодисперсном дождевании применительно к решаемой нами проблеме относятся, во-первых, наличие точных приборов для определения температуры листьев растений и температуры воздуха, во-вторых, поста для определения достаточного числа показателей на орошаемом массиве, в третьих, только одни показания температур листьев и воздуха не являются показателями установления режимов орошения, а тем более поддержания фитоклимата на должном уровне.
3
7
Известен способ вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур, включающий приготовление водного раствора удобрений и периодическое орошение им растений методом мелкодисперсного дождевания, в котором вегетационные подкормки совмещают с внутрисуточными циклами регулирования фитоклимата посевов методом мелкодисперсного дождевания в дни, когда температура окружающего воздуха превышает биологически оптимальную для сельскохозяйственной культуры, при этом вегетационные подкормки раствором удобрений совмещают с завершающим дождеванием внутрисуточного цикла при норме расхода раствора удобрений 2…6 м/га; вегетационные подкормки и регулирование фитоклимата методом мелкодисперсного дождевания посевов озимой пшеницы выполняют с 10…11 до 17…19 часов с промежутками 0,5…2,0 ч в дни, когда температура окружающего воздуха превышает 22…25°С, в зависимости от сорта; в качестве раствора удобрений используют смесь рассола природного минерала бишофит сульфатного типа и клеящего вещества на основе 16…22%-ного раствора крахмального клея 12…20 сСт, при этом рассол бишофита и раствор клея находятся в смеси 2:1…4:1 (патент RU №2221359 C1, М.кл. А01С 21/00. Способ вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур. / А.Ф.Рогачев, Т.И.Мазаева, Н.Н.Косырева, М.М.Юшкова. - Заявка №2002121702/12; Заявлено 06.08.2002; Опубл. 20.01.2004, Бюл. №2 // Изобретения. Полезные модели. - 2004. - №2).
К недостаткам описанного способа вегетационных подкормок с.-х. культур применительно к решаемой нами задаче относится то, что в критические при суховеях дни для растений внесенные микро- и макроэлементы некорневым способом оказывают только отрицательное воздействие: растения угнетаются в 2-3 раза больше, чем при мелкодисперсном дождевании чистой оросительной водой. Описанный способ не позволяет проводить регулирование фитоклимата как при мелкодисперсном дождевании, так и при капельном орошении.
Известен способ мелкодисперсного дождевания сельскохозяйственных культур, предусматривающий многократное в течение вегетационного периода увлажнение приземного слоя воздуха, листовой поверхности посевов или растений, и открытой поверхности почвы каплями искусственного дождя диаметром 100-600 мкм, разовой нормой 200-600 л/га с интервалом при превышении температуры приземного слоя воздуха и/или понижении относительной влажности приземного слоя воздуха ниже оптимальных значений для данного вида культуры, в котором увлажнение посевов или растений осуществляют каплями искусственного дождя, покрытыми монослоем поверхностно-активного вещества, его норму внесения рассчитывают по формуле
,
3
где q - норма внесения поверхностно-активного вещества, кг/м;
р - степень покрытия каплями воды листовой поверхности посевов или растений, %;
s
d - диаметр капли, мкм;
s
3
3
с - концентрация поверхностно-активного вещества, обеспечивающая покрытие монослоем поверхности капель диаметром d, образованных при распылении 1 м воды, кг/м;
n - коэффициент пропорциональности;
k - коэффициент растекания капель, а интервал между увлажнениями определяют по зависимости
,
где Т - интервал между увлажнениями, ч;
исп
t - продолжительность полного испарения покрытых монослоем поверхностно-активного вещества капель дождя с листовой поверхности посевов или растений, ч;
nq
t - продолжительность периода последействия разового увлажнения, ч, при этом первое увлажнение назначают при достижении температуры воздуха нижней границы диапазона оптимальной температуры процесса фотосинтеза данной сельскохозяйственной культуры, причем последнее увлажнение посевов или растений в течение суток выполняют водой, не содержащей поверхностно-активного вещества; в качестве поверхностно-активного вещества используют поверхностно-активное вещество, исключающее повышение температуры капель искусственного дождя в процессе их испарения или обеспечивающее повышение температуры капель в процессе испарения на величину, не превышающую разность
,
7
где ,  - температуры растения, соответствующие верхней (max) и нижней (min) границам диапазона оптимальных температур процесса фотосинтеза (патент RU №2217902 С2, МПК A01G 25/00. Способ мелкодисперсного дождевания сельскохозяйственных культур. / И.И.Конторович, В.В.Бородычев, А.М.Салдаев, А.А.Лисконов. - Заявка №2001133670/13; Заявлено 10.12.2001; Опубл. 10.12.2003, Бюл. №34 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №34).
К недостаткам описанного способа мелкодисперсного дождевания с.-х. культур применительно к решаемой нами проблеме относится, несмотря на некоторое снижение температуры листьев растений в посевах, низкая эффективность проводимого агроприема.
Известно устройство для комбинированного микроорошения, включающее корпус с крышкой, капельным и микродождевальным водовыпусками и механизмом переключения в виде подпружиненного клапана со штоком, в котором, механизм переключения снабжен фиксатором рабочих положений клапана, выполненным в виде установленного в верхней части штока диска с зубчатым венцом и пазами на боковой поверхности и соответствующих им диска с зубчатым венцом, установленного на внутренней поверхности крышки, и направляющих выступов, выполненных на внутренней поверхности верхней части корпуса (патент RU №2129775 С1, МПК A01G 25/02. Устройство для комбинированного микроорошения. / К.В.Губер, В.П.Степанов, Г.П.Лямперт, М.Ю.Храбров. - Заявка №99110262/13; Заявлено 17.06.1997; Опубл. 10.05.1999; Бюл. №13 // Изобретения. Полезные модели. - 1999. - №13).
К недостаткам описанного устройства применительно к решаемой нами проблеме относятся, во-первых, низкое качество распыла оросительной воды микродождевальными водовыпусками, а во-вторых, необходима многократная подача оросительной воды под высоким давлением в качестве командных импульсов. Все это приводит к гидравлическим разрывам гибких поливных трубопроводов систем капельного орошения.
Известна система капельного орошения, включающая водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами, причем по крайней мере один поливной трубопровод с капельницами снабжен насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот, в котором насадки размещены на телескопических штангах с возможностью изменения положения по высоте над уровнем почвы, при этом каждая насадка с поливным трубопроводом соединена посредством рукава и тройника и имеет диффузор, выполненный единой деталью с корпусом, мембрану из упругого эластичного материала, регулировочный винт с иглой на конце и гайку с ребром жесткости, соединенную с корпусом, причем мембрана смонтирована на игле регулировочного винта с возможностью сопряжения с конической полостью диффузора; шаг размещения насадок на поливном трубопроводе в 3-4 раза больше предельного радиуса распыла воды насадкой; угол раствора конической полости диффузора выполнен меньше 90°; угол раствора конической полости диффузора выполнен больше 90°, но меньше 180°; диаметр мембраны в 1,05-1,15 раз больше диаметра диффузора (патент RU №2322047 С1, МПК A01G 25/02 (2006.01). Система капельного орошения. / Б.М.Кизяев, А.М.Салдаев, А.В.Майер и др. (всего 15 фамилий). - Заявка №2006131067/12; Заявлено 30.05.2006; Опубл. 20.04.2008, Бюл. №11 // Изобретения. Полезные модели. - 2008. - №11).
К недостаткам описанной системы капельного орошения, принятой нами в качестве наиближайшего аналога, относятся ограниченные функциональные возможности.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - создание комфортных условий произрастания с.-х. культур при критических условиях, в т.ч. и в период суховеев при капельном орошении.
Технический результат - сохранение выращенного урожая при критических (аномальных) погодных условиях.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в известном способе регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении, включающем периодическое орошение корнеобитаемого горизонта подачей оросительной воды из гибких поливных трубопроводов систем капельного орошения, периодическое увлажнение растений методом мелкодисперсного дождевания, определение температуры приземного слоя воздуха, температуры листьев растений и относительной влажности приземного слоя воздуха, согласно изобретению в агрофитоценозах инструментально определяют температуру приземного слоя воздуха, температуру листьев, относительную влажность приземного слоя воздуха, температуру почвы в слое 0-10 см, влажность почвы в корнеобитаемом горизонте, скорость и направление приземного ветра, устанавливают для каждой культуры на основе многолетних наблюдений оптимальные значения указанных выше параметров, рассчитывают по формулам величины коэффициентов А, В, С:
bno
bnф
здесь W и W - оптимальная и фактическая влажности почвы в корнеобитаемом слое, %;
no
nф
T и Т - оптимальная и фактическая температура почвы в слое 0-10 см, °С;
bbo
bbф
W и W - оптимальная и фактическая относительная влажности воздуха в приземном слое, %;
bo
bф
T и Т - оптимальная и фактическая температуры воздуха, °С;
bo
bф
V и V - оптимальная и фактическая скорости приземного ветра, м/с;
ло
лф
Т и Т - оптимальная и фактическая температуры листьев, °С,
3
при величине коэффициента А≥0,9 выполняют капельный полив нормой 150-200 м/га с 22 часов вечера до 2 часов ночи до снижения температуры почвы 18…22°С, при значениях коэффициента В≥1,2 с 11 до 15 часов выполняют увлажнение приземного воздуха распылом частичек воды диаметром 10-50 мкм сменными насадками, при величине коэффициента С≥1,5 выполняют дополнительное увлажнение листьев и стеблей растений каплями воды с диаметром 100,0-800,0 мкм в течение 3-4 часов, а при суммарной величине коэффициента А+В≥2,1 выполняют капельный полив и увлажняют приземный слой воздуха до снижения температуры почвы до 22°…26°С и увеличивают относительную влажность воздуха до 50…70% при величине В+С≥2,5, устанавливают увлажнение листьев сельскохозяйственных культур и приземного слоя воздуха распылом оросительной воды в течение 0,5 ч с интервалами 1 ч, а при А+С≥2,5 выполняют капельный полив в течение 2-3 ч и увлажнение листьев сельскохозяйственных растений, к тому же при суммарной величине коэффициентов А+В+С≥3,5 капельное орошение выполняют в течение 6 ч и увлажнение воздуха и листьев в течение 30-45 минут с интервалами 2 ч.
Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что в известной системе регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении, включающей водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами, по крайней мере, один поливной трубопровод с капельницами снабжен имеющими возможность изменения положения по высоте над уровнем почвы насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в виде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот, согласно изобретению она снабжена дополнительным водораспределительным трубопроводом, гидравлически связанным с гибкими поливными трубопроводами, имеющими капельницы, каждая стойка для периодического увлажнения низко- и среднерослых растений выполнена в виде стержней круглого сечения, верхние концы которых соединены переходником, имеющим ниппель с одной стороны для гидравлической связи с штуцером, размещенным в стенке гибкого поливного трубопровода с капельницами и конусной втулкой на верхней грани для сопряжения с корпусом насадки, а каждая стойка для периодического увлажнения высокостебельных растений выполнена в виде полого стержня прямоугольного сечения, нижние концы стержней круглого сечения сопряжены с полым стержнем пробкой из упруго-эластичного материала, имеющей форму прямоугольной призмы, а верхние концы упомянутых стержней круглого сечения соединены переходником, имеющим ниппель с одной стороны для гидравлической связи со штуцером, размещенным в стенке гибкого поливного трубопровода с капельницами, и конусной втулкой на верхней грани для сопряжения с корпусом насадки; каждая стойка снабжена возможностью поворота вокруг горизонтального шарнира с вертикального положения в горизонтальное положение и обратно.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 в аксонометрическом изображении показана система регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении.
На фиг.2 показана оросительная сеть системы регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении с дополнительным водораспределительным трубопроводом, гидравлически связанным с гибкими поливными трубопроводами и капельницами, вид в плане.
На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, размещение основных и дополнительных водоподводящих трубопроводов системы регулирования фитоклимата при капельном орошении с.-х. культур.
На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2, соединение водоподводящей трубки насадки с полостью гибкой поливной трубки системы капельного орошения.
На фиг.5 - сечение В-В на фиг.2, сопряжение конца гибкой поливной трубки с дополнительным водоподводящим трубопроводом, четвертичный местный разрез.
На фиг.6 - вид Г на фиг.2, размещение насадки на стойке для поддержания фитоклимата в посевах высокостебельных культур.
На фиг.7 - вид Д на фиг.6, сопряжение насадки с переходником на стержнях стойки.
На фиг.8 - вид Е на фиг.2, размещение насадки на стойке для размещения на посевах низко- и среднерослых с.-х. культур.
На фиг.9 - вид Ж на фиг.8, размещение насадки посредством переходника на верхних концах стержней.
На фиг.10 схематично представлена гидравлическая сеть поступления оросительной воды из гибкого поливного трубопровода в насадок через редукционный клапан или гидроаккумулятор.
На фиг.11 показаны сменные насадки для системы регулирования фитоклимата на посевах с.-х. культур (фотография).
На фиг.12 - работа системы регулирования фитоклимата на посевах высокостебельных и низкорослых с.-х. культур (фотография).
На фиг.13 - состояние посевов кукурузы сахарной в системе регулирования фитоклимата при капельном орошении (фотография).
На фиг.14 представлен вариант конструктивного исполнения телескопической стойки.
На фиг.15 - размещение одинарных и телескопических стоек с насадками на орошаемом массиве системой регулирования фитоклимата.
На фиг.16 изображена стойка, шарнирно соединенная с якорем при выполнении технологического процесса.
На фиг.17 - то же, при переводе в горизонтальное положение.
На фиг.18 показана роза ветров по данным метеостанции г.Волгограда, 2006 год.
На фиг.19 - то же, 2007 год.
На фиг.20 - то же, 2008 год.
На фиг.21 показана динамика усредненной скорости ветров в период вегетации с.-х. культур по данным метеостанции г.Волгограда, 2006 год.
На фиг.22 - то же, по данным 2007 года.
На фиг.23 в полярных координатах изображена диаграмма скоростей ветров в период вегетации с.-х. культур по данным метеостанции г.Волгограда: а) в утренние часы; б) в вечернее время; в) - средние значения, по данным 2008 года.
На фиг.24 показана конструкция сменной динамической насадки для обеспечения фитоклимата на посевах с.-х. культур, вид сбоку.
На фиг.25 - то же, вид в плане.
На фиг.26 изображена гидроимпульсная насадка для веерного распределения микрокапель воды для увлажнения воздуха и листьев с.-х. культур, вид сбоку с четвертичным разрезом двухкамерного корпуса.
На фиг.27 представлена гидроимпульсная насадка мембранного типа.
На фиг.28 показана гидроимпульсная насадка для распределения микрокапель воды по кругу, вид сбоку.
На фиг.29 изображен диаметральный разрез гидроимпульсной насадки мелкодисперсного распыла воды с размерами микрокапель 10-50 мкм для увлажнения воздуха.
На фиг.30 приведено изображение с четвертичным разрезом гидроимпульсной насадки с распылом капель по сектору с углом 315…345°.
На фиг.31 показана сменная низконапорная насадка для мелкодисперсного распыла воды для увлажнения листьев.
На фиг.32 - сечение 3-3 на фиг.31, диаметральный разрез жиклера и резьбовой пробки в корпусе сменной насадки.
На фиг.33 - сечение И-И на фиг.31, камера завихрения в торцевой части жиклера.
На фиг.34 показана сменная динамическая насадка с жиклером для распыла струй воды на частицы с диаметрами 100…200 мкм.
На фиг.35 представлен блок сменных насадок для мелкодисперсного распыла воды.
На фиг.36 - сечение К-К на фиг.35, диаметральные разрезы сменных насадок, крестообразного корпуса и переходника для размещения на стойках и соединения гибкой трубкой с трубопроводом системы капельного орошения.
Сведения, подтверждающие возможность реализации комплексного изобретения, заключаются в следующем.
Способ регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении включает периодическое орошение корнеобитаемого горизонта подачей оросительной воды из гибких поливных трубопроводов 10 (фиг.1) систем капельного орошения, периодическое увлажнение растений методом мелкодисперсного дождевания насадками 12 на стойках 13, определение температуры приземного слоя воздуха, температуры листьев растений и относительной влажности приземного слоя воздуха.
В агрофитоценозах в период суховеев инструментально определяют температуру приземного слоя воздуха, температуру листьев, относительную влажность приземного слоя воздуха, температуру почвы в слое 0-10 см, влажность почвы в корнеобитаемом горизонте, скорость и направление приземного ветра. Затем на основе многолетних наблюдений для каждой культуры устанавливают оптимальные значения указанных выше параметров. По полученным данным рассчитывают безразмерные величины коэффициентов А, В, С по нижеприведенным формулам:
bno
bnф
здесь W и W - оптимальная и фактическая влажности почвы в корнеобитаемом слое, %;
no
nф
T и Т - оптимальная и фактическая температура почвы в слое 0-10 см, °С;
bbo
bbф
W и W - оптимальная и фактическая относительная влажности воздуха в приземном слое, %;
bo
bф
T и Т - оптимальная и фактическая температуры воздуха, °С;
bo
bф
V и V - оптимальная и фактическая скорости приземного ветра, м/с;
ло
лф
Т и Т - оптимальная и фактическая температуры листьев, °С.
Для расчета величин коэффициентов А, В и С в таблице 1 приведены данные оптимальной влажности почвы (в %) при возделывании основных с.-х. культур в зависимости от типа и гранулометрического состава почвы. В нашем случае тип почвы - светлокаштановая, характерная для большого числа с.-х. районов Волгоградской области.
В таблицах 2, 3 и 4 приведены трехлетние данные скоростей ветров в период вегетации с.-х. культур, произрастающих в Волгоградской области.
На фиг.18, 19 и 20 графиками (розами ветров) представлены румбы ветров в течение календарного года, соответственно в 2006, 2007 и 2008 годах. Значения румбов учитывают поправочными коэффициентами при расчете числовых значений коэффициентов «С».
На фиг.21, 11 и 23 в полярных координатах приведены данные по конкретным датам критические скорости ветров, негативно влияющие на рост и развитие, цветение и плодоношение с.-х. растений в агрофитоценозах.
На конкретных примерах рассмотрим значения коэффициентов А, В и С и меры для принятия решения с целью снижения негативного влияния суховеев и поддержания фитоклимата в агрофитоценозах для сохранения растений, завязавшихся на них плодов, початков, клубней, колосьев, бобов и др.
bno
no
bbo
bo
bo
ло
Найденные оптимальные значения из литературных источников указанных выше величин W, T, W, T, V и Т приведены в таблице 5.
Сельскохозяйственные растения очень чувствительны к изменениям температуры как почвы, так и воздуха. Жизнедеятельность и продуктивность сельскохозяйственных культур связана с температурными условиями среды обитания.
Растения являются типичными представителями пойкилотермных организмов и способны существовать в относительно узком интервале температур, который определяется в процессе их эволюции. Физиологи характеризуют этот интервал тремя кардинальными точками: минимум, при котором растение не погибает от холода, максимум, при котором еще сохраняется способность к нормальной жизнедеятельности, если растение вернуть в привычную среду, и оптимум - наилучший температурный режим. Кардинальные точки на протяжении жизни растений не остаются постоянными. По мере развития растения температурный оптимум изменяется с определенной закономерной последовательностью, соответствующей обычному направлению изменения внешней температуры.
Исследованиями установлено то, что до середины августа температурный оптимум смещается в сторону более высоких температур, что вполне согласуется с тем подъемом температуры, который обычно наблюдается от весны к середине лета. В дальнейшем, соответственно осеннему похолоданию, оптимум смещается уже в направлении менее высоких температур. Отношение растения к температуре изменяется и в течение суток.
Для оптимального развития необходимо, чтобы ночные температуры были несколько ниже дневных. В полной мере все вышеизложенное можно отнести и к динамике во времени двух других кардинальных точек.
В интервале температур от минимума до оптимума биологические, биохимические и физиологические процессы подчиняются закону Вант-Гоффа, т.е. удваивают свою интенсивность при повышении температуры на 10°С. Прежде всего это касается роста растений, процесса фотосинтеза, жизнедеятельности корневой системы и биохимических процессов в почве. У каждого из этих процессов имеется свой, как правило отличный от других, оптимум температуры. Так по исследованным данным температура воздуха, при которой наблюдается максимальный продуктивный фотосинтез, равна: для картофеля 18°С, для пшеницы 20°С, для кукурузы 26°С и для хлопка 28°С.
Превышение этих температур вызывает резкое снижение продуктивности фотосинтеза. В то же время оптимальные температуры почвы для развития почвенных бактерий находятся в области гораздо более высоких значений - +29…38°С. В основу исчисления тепловых потребностей растения следует полагаться главным образом на термический режим почвы, причем во все формулы для определения ожидаемого урожая следует вводить температуру почвы с положительным коэффициентом, а температуру воздуха с коэффициентом отрицательным.
Несмотря на такую неоднозначность значений оптимальных температур среды обитания (почвы, приземного слоя воздуха) для различных органов растений и во времени, общая закономерность взаимосвязи урожая и теплового фактора прослеживается четко. Такие уравнения для различных культур были получены путем математической обработки многочисленных экспериментальных данных Шебановым В.В. и Щелгуновой А.А. Они имеют вид
где ,
i
здесь n - значение продуктивности;
max
n - максимальная продуктивность при оптимальных условиях по температурному фактору;
t
ϕ - текущее значение температурного фактора, соответствующее:
и  - нижний и верхний пределы оптимального диапазона.
opt
Уравнения вида (4) позволяют рассчитать необходимый интервал температур в зависимости от значений степени оптимальности жизнедеятельности растений C.
Таким образом, для получения высоких гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур необходимо выдерживать, наряду с другими факторами, оптимальные температурные условия среды обитания в течение вегетации.
Пример 1. Кукуруза сахарная гибрида Спирит F1. На основе данных таблицы 5 проведем расчет коэффициентов А, В, С по приведенным формулам (1)-(3).
Значения коэффициентов А, В и С:
А+В=1,3611; В+С=2,6519; С+А=2,2070; А+В+С=2,43599.
В условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья, где характерно постоянное воздействие засух и суховеев, незначительное количество выпадающих осадков при возделывании сахарной кукурузы, возможно получение более 30 т/га початков зерна высокого качества путем регулирования фитоклимата в среде растений.
Оптимальные параметры возделывания кукурузы:
1. Минимальная температура прорастания семян - 6-7°С;
2. Оптимальная - 10-12°С
3. Температура воздуха оптимальная для периода вегетации кукурузы - 23-25;
4. Цветение початков наступает на 3…5 дней позднее метелок. При благоприятных условиях 1…2 дня.
Засуха продолжается от 10 до 20 дней. В результате чего получается большое количество бесплодных початков и початков с череззерницей (низкая влажность воздуха и высокая температура).
Кукуруза отличается экономным расходом влаги на создание органической массы.
Транспирационный коэффициент ее примерно 280…350 [Володарский];
5. Влажность почвы в начале вегетации 60-70% НВ, до выметывания 80% НВ, при наливе и созревании початков 65% НВ;
6. КПД фотосинтеза у большей части растений 3-5%, max может достигать 20% [М.К.Каюмов];
7. Мелкодисперсное дождевание повышает влажность воздуха до 15…30% [М.Ю.Храбров];
8. Критическая влажность воздуха - 25%;
Оптимальная влажность воздуха 70-75%;
9. Допустимая скорость ветра до 6 м/с.
Применение способа капельного орошения является не только перспективным приемом орошения, но и имеет ряд преимуществ для осуществления на базовом варианте система капельного орошения (СКО) совершенствования способов и технике полива в зависимости от физиологических особенностей сельскохозяйственных культур. Как показали многолетние наблюдения, метеорологические условия в засушливые и, особенно, в острозасушливые годы играют немаловажную роль в реализации потенциала продуктивности возделывания сельскохозяйственных культур. Поэтому весьма актуально решение задачи оптимизации и совмещения разных способов орошения, многоцелевое использование поливной техники для внесения с оросительной водой корневых и внекорневых подкормок, а также борьбы с грибковыми заболеваниями и паразитами.
Необходимость широкого внедрения в практику сельскохозяйственного производства капельного орошения с другими способами полива определило направление наших исследований. Нами разработана и изготовлена опытная установка для осуществления мелкодисперсного дождевания (МДД) в системах капельного орошения. Экспериментальная часть исследований проводилась в фермерском хозяйстве «Садко» Дубовского района Волгоградской области. Установка МДД в системе капельного орошения смонтирована на участке площадью 0,25 га, в комплект которой входят: электрическая станция; водяной насос; узел водоочистки; магистрального и распределительного трубопроводов; поливные трубопроводы с встроенными компенсированными капельницами; стойки с распылительными насадками для работы системы в режиме мелкодисперсного дождевания; запорная арматура; узел учета и регулирования водоподачи.
Водозабор осуществляется из скважины, которая эксплуатируется для проведения оросительных поливов сельскохозяйственных культур при фермерском хозяйстве.
Полевой опыт заложен по плану полного факторного эксперимента, к изучению поставлены вопросы влияния водопотребления на рост, развитие и продуктивность растений сахарной кукурузы в режимах капельного орошения (КО), мелкодисперсного дождевания (МДД), а также в режиме комбинированного орошения (КО+МДД).
Схемой опыта изучались следующие варианты:
- Вариант I - контроль (без орошения);
- Вариант II - контроль (капельное орошение);
- Вариант III - КО+МДД через 1 час в фазу цветения;
- Вариант IV - КО+МДД через 1 час весь период вегетации;
- Вариант V - МДД без капельного орошения;
- Вариант VI - КО+МДД через 1 час в день полива.
1
180
100
50
Исследования проводили на посевах сахарной кукурузы гибрида Спирит F раннего срока созревания, когда температура воздуха превышала 25°С. Норму высева семян устанавливали с учетом обеспечения густоты стояния растений к уборке 70 тыс.шт./га. Предполивной порог влажности почвы на всех вариантах опыта поддерживали в пределах 80% НВ в сочетании с внесением удобрений нормой NPK.
Сравнение времени наступления критических периодов по метеоусловиям и критических фаз развития растений показало их частое совпадение. Как видно из таблицы 7, с наиболее жарким и сухим периодом в июне - июле совпадают фаза 5 листа - молочной спелости кукурузы.
Для оценки целесообразности и эффективности мелкодисперсного дождевания важно знать не только число дней с критическими температурами, но и продолжительность этих периодов в течение суток. С этой целью был проведен анализ почасовых метеорологических данных, в результате которого установлена довольно тесная корреляционная связь (r=0,87) между температурой воздуха и продолжительностью критического периода. Определена вероятность месячных температур воздуха по часам суток в отдельные годы путем расчета эмпирических кривых обеспеченности. Использованием эмпирических кривых были определены значения температуры воздуха различной обеспеченности. Эти значения сняты с кривой обеспеченности распределения, использованы для построения кривых внутрисуточной динамики температуры воздуха различной обеспеченности по месяцам вегетационного периода. Полученные данные позволили нам установить в течение суток время, когда необходимо проводить орошение мелкодисперсным дождеванием. Таких интервалов будет несколько в зависимости от выбранной обеспеченности. Исходя из продолжительности критического периода можно рассчитать примерное значение оросительной нормы для кукурузы с учетом разовой увлажнительной нормы и принятого интервала увлажнения. Таким образом, технология орошения мелкодисперсным дождеванием должна тесно увязываться с оптимальными критическими для кукурузы значениями метеофакторов, общей продолжительностью засушливого периода и хозяйственными условиями.
Пример 2. Картофель голандский селекции Импала. Импала - раннеспелый столовый сорт. Пользуется большой популярностью у фермеров за стабильно высокую урожайность и рентабельность. Сорт Импала идеально подходит для ранних рыночных продаж. Хорошо зарекомендовал себя за три года наблюдений (2007-2009 г.), проведенных в Волгоградской области. Куст прямостоячий, высокий, цветки белые, ягодообразование стабильное. Клубни желтоватые, овальные, с гладкой кожурой и мелкими глазками, мякоть светло-желтая. Урожайность в системе капельного орошения 70-80 т/га товарных клубней. Масса товарного клубня 90-150 г, содержание крахмала 12-15%, вкусовые качества хорошие, лежкость отличная, выход товарных клубней после зимнего хранения 90%. Сорт устойчив к болезням, таким как рак и золотистая картофельная немотода. Восприимчив к фитофторозу и ризоктониозу. Дружное созревание раннего урожая и своевременная уборка, а также строгое соблюдение агротехнических и профилактических мероприятий позволяют полностью избежать поражения заболеваниями.
bф
лф
bф
bbф
nф
bnф
Установим значения коэффициентов А, В и С для растений в наиболее напряженный период вегетации: июль - август - месяцы при скоростях приземного ветра V=8,6 м/с, температуры листьев и ботвы картофеля Т=26,7°С, Т=42,6°С относительной влажности воздуха W=31,4%, температуры почвы в слое 0-10 см Т=36,7°С и относительной влажности почвы в слое 0-0,3 м W=14,8%.
bno
bbo
no
bo
bo
ло
На основе данных таблицы 5 нами приняты следующие значения W=20,1%, W=80%, T=24°С; T=25°С, V=4 м/с и Т=20°С.
Приведенные значения позволяют рассчитать значения коэффициентов А, В и С:
Суммарные значения коэффициентов:
А+В=2,1080; В+С=2,7965; С+А=2,2780; А+В+С=2,6000.
1
1
1
1
Пример 3. Перец сладкий. Сорта и гибриды: Максим F, Заря F, Кубик F, Рубик F, Алеша Попович, Добрыня Никитич, Калифорнийское чудо, Прометей, Бонус, Ласточка, Тополин, Белозерка, Садовое кольцо, Катюша, Подарок Молдовы и Колобок.
По вышеприведенным формулам (1), (2) и (3) установим числовые значения коэффициентов А, В и С, используя числовые данные из таблицы 5:
Суммарные значения коэффициентов:
A+B=2,1511; B+C=2,4044; С+А=3,05030; А+В+С=3,8029.
1
1
Пример 4. Томат гибрида Инкас F (Jncas F) - высокоурожайный, а плоды имеют отменное качество. Известный многим специалистам ранний высокоурожайный кустовой гибрид для любых видов переработки и свежего потребления. Один из лучших гибридов для консервирования целых плодов без кожицы. Растение среднерослое, компактное. Плоды по 80-100 г плотные, ярко-красные, перцевидные, мясистые, однородные, хорошо переносят солнечные ожоги, очень дружные в созревании, транспортируются на дальние расстояния без потерь качества. Устойчив к фузариозу (росы 1-2), вертициплезу. Этот гибрид прекрасно адаптирован к самым различным зонам выращивания, хорошо реагирует на высокий агрофон. На лучших полях неоднократно достигалась урожайность плодов до 120 т/га.
1
По приведенным формулам (1), (2) и (3) установим числовые значения коэффициентов А, В и С при суховеях, негативно влияющих на цветение и плодообразование томатов гибрида Инкас F, используя данные таблицы 5:
Суммарные значения коэффициентов
А+В=2,9344; В+С=3,2584; С+А=3,6152; А+В+С=4,904.
Пример 5. Дайкон. Установим значения коэффициентов А, В и С при неблагоприятных погодных условиях, возникающих при летнем высеве семян дайкона. Расчеты выполнены по формулам (1)-(3), а их числовые значения с учетом данных таблицы 5 равны:
Суммарные значения коэффициентов:
А+В=1,6858; В+С=1,7405; С+А=1,4183; А+В+С=2,4223.
Дайкон, в отличие от многих других корнеплодов, может расти на тяжелых глинистых почвах, но для повышения урожайности и качества его лучше выращивать на легких плодородных почвах. Корнеплоды при этом получаются более выровненные и гладкие. Кроме того, на тяжелых почвах усложняется уборка.
Дайкон - культура короткого дня. При продолжительности светового дня более 10-12 часов он идет в рост, зацветает и дает плоды, а формирование корнеплодов тормозится. Поэтому высевать дайкон необходимо с таким расчетом, чтобы корнеплоды начали образовываться со второй половины лета. Это снизит количество стрелкующих растений и повысит урожайность. Если же растение дало стрелку, это скажется на величине корнеплода, но вкус при этом не меняется. Высевают дайкон с междурядьями 60-70 см, размещая около 10 семян на один погонный метр. Глубина посева - 3-5 см. Всходы появляются на 5-7 день. В фазе одного-двух настоящих листочков растения прореживают, оставляя на метр рядка 4-5 наиболее развитых.
Перспективные сорта дайкона.
Токинаши. Раннеспелый высокоурожайный сорт дайкона. Корнеплод длиной до 60 см отличного вкуса без горечи. В пищу, для салатов, используют также листья и черешки.
Цезарь. Сорт среднеспелый. Период от всходов до уборки урожая 50-70 дней. Корнеплод длиной 35-40 см, цилиндрической формы. Поверхность и мякоть корнеплода белая, с приятным вкусом редиса. Рекомендуется выращивать на грядках с гребнем, так как корнеплоды глубоко погружены в почву. Используется в свежем виде и для непродолжительного хранения.
2
Фаворит 990809. Рекомендуется для использования в свежем виде. Среднеспелый (62-66 дн). Розетка листьев полуприподнятая. Лист серовато-зеленый, обратнояйцевидной формы, слабоопушенный, слаборассеченный, гладкий. Корнеплод конической формы, белый, гладкий, головка среднего размера, зеленая, плоская. Мякоть белая, нежная. Масса 450-500 г. Вкус отличный. Урожайность 5,6-6 кг/м. Сорт устойчив к цветушности.
Фламинго Гибрид дайкона с розовой мякотью. Рекомендуется для использования в свежем виде. Среднеспелый (63-75 дн). Розетка листьев полуприподнятая. Лист зеленый, рассеченный, гладкий, слабоопушенный. Корнеплод сосульковидный, фиолетово-розово-белый, ровный, гладкий, головка среднего размера, плоская, фиолетово-розовая. Мякоть белая. Погруженность в почву на 2/3 длины корнеплода. Масса 600-790 г. Вкус отличный. Урожайность 4,2-5,6 кг/м2. Гибрид устойчив к киле и цветушности.
Шогоин. Очень урожайный сорт дайкона. Корнеплоды крупные, круглые массой 1,8-2,3 кг, сочные, отличных вкусовых качеств.
Японский белый длинный. Высокоурожайный, позднеспелый сорт дайкона, корнеплоды длинные (50-65 см), белые, массой 2-3 кг. Мякоть сочная, слабо острого вкуса. Устойчив к стрелкованию и дряблению. Отлично хранится. Схема посева - 20×20 см.
F1 Тцукуши спринг кросс (Япония). Среднеранний гибрид. От посева до уборки - 60-65 дней. Корнеплоды цилиндрической формы, со светло-зелеными плечиками. Оптимальный размер корнеплода для уборки: диаметр 7 см, длина 25-27 см. Мякоть плотная, хрустящая, хорошего вкуса, медленно дрябнет. Незаменим для весеннего посева. Устойчивый к цветушности гибрид. Имеет небольшую розетку листьев и пригоден для уплотненной посадки. Хорошо растет при пониженной температуре. Устойчив к черной ножке и корневым гнилям.
Клык слона. Среднеспелый сорт дайкона с вегетационным периодом 72-80 дней. Корнеплод белый, цилиндрический, длиной 50-60 см, массой 315-491 г. Мякоть белая, сочная, нежная.
Миновасе (сортотип). Корнеплод по форме - цилиндрический в верхней части и в нижней - удлиненно-конический белого цвета. Корнеплод длиной 40-50 см, диаметром 7-9 см, на 3/4 своей длины заглублен в почву. Период до технической спелости 50-60 дней. Жаростойкий, устойчив к болезням. Лучший срок посева 10-16 июля.
Миновасе саммекросс. Гибрид дайкона, устойчивый к стрелкованию, поэтому сеять можно с апреля по июль. Корнеплод цилиндрический гладкий белый. В хорошей почве может достичь 1 м длиной и массы 3-4 кг. Отличается хорошей лежкостью и прекрасным вкусом.
Миясиге. Сорт дайкона для весеннего посева с гладкой, тонкой кожицей. Корнеплод массой 100-400 г. Сорт устойчив к цветушности, холодостойкий. Вкусовые качества отличные.
Принц датский. Среднеранний сорт дайкона из Дании. Высокоурожайный. Корнеплод красного цвета длиной 20-25 см и диаметром 8-10 см, сочный, нежный, без острого вкуса.
Розовый блеск мисато. Очень красивый сорт дайкона с выровненными круглыми корнеплодами диаметром 10 см с розовой мякотью. Сорт холодостойкий. Используется только для осеннего посева. Мякоть очень нежная и сочная.
Саша. Холодостойкий, раннеспелый, с высокой продуктивностью сорт селекции России универсального срока использования с белым гладким корнеплодом массой до 400 г и коротко-цилиндрической формой. Относительно устойчив к преждевременному стеблеванию и бактериозу, жаростойкий. Корнеплод наполовину погружен в почву. Мякоть сочная, вкусная, нежная. Вегетационный период 35-40 дней. Пригоден для выращивания в открытом и защищенном грунте.
2
Устойчив к слизистому бактериозу и преждевременном стеблеванию. Урожайность 3-4,5 кг/м. Масса 0,2-0,4 кг. Используется в свежем, соленом и вареном виде. Рекомендуемая схема посева - 20-30×15-20 см.
Пример 6. Морковь. Гибриды и сорта. У производственников заслуживают внимания следующие сорта и гибриды моркови: Вита Лонга, Шантенэ королевская, Фенси, Флаккеро, Олимпус, Нантская, Корина, Тинга и Лосиноостровская.
А+В=2,1124; В+С=2,215; С+А=2,9906; А+В+С=3,6590.
Пример 7. Соя. При любых сроках посева и любой группы созревания семян сои в системе капельного орошения наиболее тяжелый период приходится на цветение и завязь бобов. Для указанного периода проведем расчет коэффициентов А, В, С, используя данные таблицы 5.
Суммарные значения коэффициентов:
А+В=2,0065; В+С=3,1006; С+А=1,9977; А+В+С=3,5517.
При суммарной величине коэффициентов А+В+С≥3,5 капельное орошение выполняют в течение 6 часов и увлажнение воздуха и листьев в течение 30-45 минут с интервалами 2 часа.
Приведенные данные свидетельствуют в пользу заявленного способа регулирования фитоклимата при возделывании кукурузы, картофеля, томатов, перца сладкого, моркови, дайкона, сои в системе капельного орошения.
При суммарной величине коэффициентов А+В≥2,1 выполняют капельный полив и увлажнение приземного слоя воздуха до снижения температуры почвы +22…26°С и увеличения относительной влажности воздуха до 50…70%.
При суммарной величине коэффициентов В+С≥2,5 выполняют увлажнение листьев с.-х. культур и приземного слоя воздуха распылом оросительной воды в течение 0,5 часа с интервалами каждый 1 час.
Полученные результаты, на основе примеров 1-7, представлены числовыми данными в таблице 6.
3
При значении коэффициента А≥0,9 выполняют капельный полив нормой 150-200 м/га с 22 часов вечера до 2 часов ночи для увлажнения влажности почвы в слое 0-0,3 м и снижения температуры почв до 18…20°С.
При величине коэффициента В≥1,2 при суховеях с 11 часов до 15 часов дня выполняют увлажнение приземного слоя воздуха распылом частичек воды диаметром 10-50 мкм сменными насадками.
При величине коэффициента С≥1,5 производят дополнительное увлажнение листьев и стеблей растений каплями воды диаметром 100-800 мкм в течение 3-4 часов.
Система регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении включает водоисточник 1, насосную станцию 2, фильтры 3, 4 и 5, оросительную сеть в виде магистрального трубопровода 6, водораспределительных трубопроводов 7, регуляторов давления 8, гибких поливных трубопроводов 9 со встроенными капельницами 10, устройство 11 для приготовления маточных растворов макроэлементов N, Р, К, Са, S, Mn и др. и микроэлементов В, Со, Mg, Мо, Cu, Zn и др., гербицидов, фунгицидов, растворов кислот (оргофосфорной, соляной и др.). Система снабжена имеющими возможность изменения положения по высоте над уровнем почвы сменными насадками 12 для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот на стойках 13 (см. фиг.1-7).
Система регулирования фитоклимата в агрофитоценозах снабжена дополнительным водораспределительным трубопроводом 14 (см. фиг.2, 3 и 5).
//
Основной и дополнительный водораспределительные трубопроводы 7 и 14 имеют диаметр ⌀50 ПНДС, длиной по 25 м, на экспериментальном участке, расположенном на землях КФХ «Садко» Дубовского района Волгоградской области. Трубопровод 7 заложен от дневной поверхности поля на глубине 500 мм, а дополнительный трубопровод 14 смонтирован на глубине 200 мм (см. фиг.3). Дополнительный трубопровод 14 с основным трубопроводом 7 гидравлически соединен стояками 15 и 16 длиной 800 и 500 мм, соответственно, уголками 17, 18, 19, 2, 20 шаровым краном PVC 20 с резьбами на концах М 50, разъемным соединением 21⌀63 с цанговым переходником ⌀50 мм.
Дополнительный водораспределительный трубопровод 14 гидравлически связан с гибкими поливными трубопроводами 22, в полости которых с шагом 400 мм вмонтированы капельницы 10 (см. фиг.2 и 3).
Один конец 23 гибкого поливного трубопровода 22 с диаметром 20 мм с дополнительным распределительным трубопроводом 14 связан посредством разъемного соединения 24 переходной резьбовой втулкой 25 и цанговым зажимом 26 (фиг.5).
В стенке распределительного трубопровода 14 выполнено водовыпускное отверстие ⌀15 мм (фиг.5).
Для исключения протечек воды в разъемном соединении 24 между его частями уложены уплотнительные кольца 27. Уплотнительные кольца 28 меньшего диаметра размещены в канавках переходной резьбовой втулки 25. Другой конец гибкого поливного трубопровода 22 закрыт заглушкой (на чертежах не показан).
Над гибкими поливными трубопроводами 22, уложенными вдоль рядков растений, размещены либо стойки 29 для периодического увлажнения средне- и низкорослых растений (картофель, овощи, кустарники, ягодники), либо стойки 13 для увлажнения стеблей и листьев высокорослых растений (кукуруза и др.) (см. фиг.1 и 3).
Каждая стойка 29 для периодического увлажнения низко- и среднерослых растений выполнена в виде пары стержней 30 круглого сечения (см фиг.8 и 9). Верхние концы стержней 30 соединены переходником 31. Переходник 31 имеет ниппель 32 с одной стороны для гидравлической связи трубкой 33 с отверстием 34 (фиг.10) в стенке поливного трубопровода 22 посредством входного адаптера 35 и крепежного адаптера 36 (фиг.8, 9 и 10).
На верхней гране переходника 31 выполнена конусная втулка 37 для сопряжения с корпусом 38 сменной насадки 39 для мелкодисперсного распыла воды.
Каждая стойка 13 (см. фиг.6 и 7) для периодического увлажнения высокостебельных растений выполнена в виде полого стержня прямоугольного сечения. Нижние концы стержней 30 круглого сечения сопряжены с полым стержнем прямоугольного сечения посредством пробки 40 (фиг.6) из упругопластичного материала. Трубка 40 имеет форму прямоугольной призмы. Верхние концы упомянутых стержней 30 круглого сечения соединены переходником 31. Нижние концы стержней 30 размещены в отверстиях пробки 40.
Переходник 31 имеет ниппель 32 с одной стороны для гидравлической связи трубкой 33 и штуцером 35 со стенкой гибкого поливного трубопровода 22 с капельницами 10. Переходник 31 на верхней грани имеет конусную втулку 37 для сопряжения с корпусом 38 насадки 39 (фиг.6, 7 и 10).
На фиг.14 и 15 показаны варианты конструктивного выполнения стойки 13 при изменении высоты стеблей растений и возможность использования для поддержания фитоклимата на посевах среднерослых растений.
Для проведения агротехнических приемов (рыхление междурядий, опрыскивание посевов растворенными пестицидами, уборка початков кукурузы) каждая стойка 13 снабжена возможностью поворота вокруг горизонтального шарнира 41 с вертикального положения (фиг.16) в горизонтальное положение (фиг.17) и обратно. Нижняя часть стойки 13 якорем 42 зафиксирована в верхнем слое почвы.
На фиг.11, 24-36 показаны сменные насадки 39 с разными качествами подготовки воды для увлажнения листостебельной массы и приземного слоя воздуха при суховеях.
На фиг.12 показана работа системы регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при критических климатических условиях.
На фиг.13 представлено состояние высокостебельных культур (кукурузы) в системе капельного орошения при суховеях после часа работы системы регулирования фитоклимата.
Рассмотрим конструкцию девяти сменных насадок 39, удовлетворительно показавших свою работу на посевах с.-х. культур при капельном орошении в период вегетации.
На существующих дождевальных машинах и установках для разбивания потоков воды для получения искусственного дождя применяют насадки различных конструкций. Типы дождевальных насадок условно разделяют на дефлекторные с кольцевым выходным отверстием, дефлекторно-круговые, дефлекторные «струя в струю», щелевые. Конструктивные особенности и параметры последних заводами-изготовителями применяются произвольно. Имеющиеся в производстве дождевальные насадки не соответствуют требованиям даже для орошения дождеванием. Для получения искусственного дождя этим насадкам необходимо рабочее давление в водопроводящей сети не менее 5-6 атм (0,05-0,06 МПа). Как правило, они имеют большую массу и громоздки. Струя воды при выходе из насадки не успевает качественно дробиться на мелкие части. К тому же, при малых величинах давления имеют большой расход воды - более 150 л/ч. Все это заставило выполнить разработки новых насадок и их апробацию, провести проверку существующих, применяемых в тепличных комплексах.
Сменная динамическая насадка 39 для обеспечения фитоклимата на посевах с.-х. культур (фиг.24 и 25) содержит корпус 43 с осевым каналом 44 и щелью 45 между частями корпуса 43. В резьбовой верхней части корпуса 43 ввернут резьбовой шток 46 с динамической площадкой 47. На резьбовом верхнем торце штока 46 выполнен паз 48 для изменения положения динамической площадки 47 относительно верхнего обреза осевого канала 44. Верхняя и нижняя части корпуса 43 соединены перемычками 49. Резьбовой шток 46 позволяет изменять зазор между динамической площадкой 47 и осевым каналом 44 в нижней части корпуса 43. Корпус 43 резьбовым участком 50 соединен с водопроводящей трубкой 33 (см. фиг.3).
Сменная динамическая насадка 39 работает следующим образом.
При подаче воды под давлением сжатый поток встречается с динамической площадкой 47. Происходит удар. Поток воды, изменяя направление движения, тонкой пленкой с динамической площадки 47 поступает в щели 45 и по кругу распределяется в атмосферу в виде капель. При встрече с воздушным потоком каждая капля дробиться на мелкие капли и за счет гравитационных сил каждая капля сверху вниз оседает на листостебельную массу, увлажняя воздух и снижая температуру листьев, стеблей и воздуха.
Техническая характеристика насадки 38 приведена в таблице 8.
Гидроимпульсная насадка 39 для верхнего распределения микрокапель воды для увлажнения воздуха и листьев с.-х. культур (см. фиг.26) содержит двухкамерный корпус 51, гидроаккумулятор 52, сменный жиклер 53, поворотную лопасть 54 и С - образную приставку 55.
Основным отверстием 56 камеры 57 низкого давления в корпусе 51 гидроимпульсная насадка 38 смонтирована на конусной втулке 37 переходника 31 (см. фиг.10, 9, 8, 7 и 6).
Гидроаккумулятор 52 имеет крышку 58, поршень 59 со штоком 60, упругий элемент 61 в виде пружины сжатия и мембрану 62. Крышка 58 гидроаккумулятора 52 с двухкамерным корпусом 51 соединена резьбовыми нарезками.
Мембрана 62 перекрывает камеру 57 низкого давления и камеру 63 высокого давления. Камера 63 высокого давления осевым каналом 64 соединена с полостью 65 С-образной приставки 55.
С - образная приставка 55 в своей верхней части имеет прилив 66 с отверстием. В отверстии прилива 66 размещена ось 67 поворотной лопасти 54. Нижняя часть поворотной лопасти 54 размещена на выступающей части жиклера 53. В поворотной лопасти 54 выполнен наклонный паз 68. Паз 68 наклонен к оси вращения поворотной лопасти 54 под углом 5°.
Гидроимпульсная насадка 39 для веерного распределения микрокапель воды для поддержания микроклимата в посевах с.-х. культур работает следующим образом.
Из гибкого поливного трубопровода 22 вода под давлением не выше 0,02 МПа поступает через отверстие 34 в стенке, где размещены входной и крепежный адаптеры 34 и 35 (см. фиг.10), а далее по трубке 33 вода поступает в ниппель 32 переходника 37. Из переходника 32 вода по отверстию в конусной втулке 37 под давлением направляется в осевое отверстие 56 корпуса 51, а за тем - в полость камеры 57 низкого давления. Поступившая вода давит на мембрану 62. За счет большой поверхности контакта воды с мембраной 62 даже при ее незначительном давлении создается больше суммарное усилие, посредством которого поршень 59 сжимает витки упругого элемента 61, сдвигая шток 60 из корпуса гидроаккумулятора 52. Эти перемещения мембраны 62 и поршня 59 привели к тому, что вода под давлением из камеры 57 поступает в полость камеры 62, заполняя весь объем осевого канала 64 и полость 65 С-образной приставки 55. Воздух из указанного канала 64 и полости 65 стравливается в атмосферу через калиброванное отверстие в жиклере 53. При полностью заполненных полостях 65, 64 и 63 происходит обратный гидроимпульс и срабатывает упругий элемент 61 гидроаккумулятора 52. Поршень 59 давит на мембрану 62, а она выталкивает дополнительный столбик воды в камеру 63 высокого давления, увеличивая этим давление сжатой воды в 3-4 раза. Этим импульсом вода тонкой струей диаметром 0,1 мм (см. табл.2) подается на наклонную стенку паза 68 поворотной лопасти 54. За счет боковой составляющей силы удара микроструи воды лопасть54 начинает вращаться посредством оси 67 и выступающей части жиклера 53. Лопасть 54 поворачивается либо на несколько оборотов, либо на определенный угол в горизонтальной плоскости. Частицы воды подаются на поверхность листьев и стеблей с.-х. культур. При снижении давления воды в работу вновь вступает гидроаккумулятор 52. Цикл повторяется.
Техническая характеристика насадки 39 приведена в таблице 9.
Гидроимпульсная насадка 39 (см. фиг.27) мембранного типа содержит корпус 69 с осевым каналом 70, двухкамерный переходник 71, мембрану 72, фасонную гайку 73, жиклер 74, С-образную приставку 75, динамическую площадку 76 с клином 77.
Осевым каналом 70 корпус 69 насадки 39 размещается на конусной втулке 37 переходника 31 (см. фиг.10). Двухкамерный переходник 71 установлен на плоской кольцевой части мембраны 72 и зафиксирован на торцевой части корпуса 69 фасонной гайкой 73. Мембрана 72 делит полость двухкамерного переходника 71 на полость 78 низкого давления и полость 79 высокого давления. Жиклер 74 выполнен сменным и установлен в полости 80 С-образной приставки 75.
В приливе 81 С-образной приставки 75 установлена динамическая площадка 76 с клином 77 для направления потока микрокапель в нужном направлении.
Гидроимпульсная насадка 39 мембранного типа работает следующим образом.
При поступлении воды по осевому каналу 70 она под давлением поступает под мембрану 72 в полость 78 низкого давления двухкамерного переходника 71. Преодолев силы натяжения упругой мембраны 72 через кольцевой выступ в полости переходника 71, вода поступает в полость 79 высокого давления и заполняет полость 80 С-образной приставки 75, закрытой жиклером 74. Воздух из указанных полостей стравливается в атмосферу через калиброванное отверстие жиклера 74 диаметром 0,6 мм (см. таблицу 10). При достижении давления воды в полости 79 высокого давления до 0,04 МПа мембрана 72 закрывает доступ поступающей воды. За счет большого давления воды в полости 80 вода через калиброванное отверстие в жиклере 74 с большой скоростью ударяется о динамическую площадку 76. Тонкая струя воды разбивается на мельчайшие водные капельки с диаметрами 40-80 мкм и выбрасывается в атмосферу, увлажняя приземный слой воздуха. Клином 77 направляется равномерный поток частичек воды, исключая их хаотичное соударение со стойкой С-образной приставки 75.
Техническая характеристика описанной насадки 39 представлена в таблице 10.
Гидроимпульсная насадка 39 для распределения микрокапель воды по кругу для увлажнения поверхностей листьев и стеблей с.-х. культур и приземного слоя воздуха (см. фиг.28) содержит двухкамерный корпус 82, гидроаккумулятор 83, переходник 84 и однолопастную уравновешенную турбину 85.
Корпус 82 насадки 38 имеет осевой канал 86, сообщаемый с полостью 87 низкого давления и осевой канал 88, соединенный с полостью 89 высокого давления.
Гидроаккумулятор 83 с корпусом 82 насадки 38 сопряжен резьбовым участком и содержит поршень 90 со штоком 91, упругий элемент 92 и мембрану 93. Мембрана 93 в исходном положении поршня 90 перекрывает полости 87 и 89 корпуса 82 насадки 38.
Переходник 84 резьбовым участком сопряжен с корпусом 82, а его осевой канал 94 подведен в центр однолопастной уравновешенной турбины 85. Боковой стенке 95 турбины 85 придана форма логарифмической спирали, чем обеспечивается создание реактивного момента сил при соударении струи воды.
Насадка 39 для распределения микрокапель воды по кругу для увлажнения поверхностей листьев и воздуха работает следующим образом.
2
При поступлении воды под давлением 1-2 кгс/см в осевой канал 86 корпуса 82 она равномерно заполняет полость 87 низкого давления. За счет большой поверхности мембраны 93 создавшимся давлением мембрана 13 сдвигает поршень 90 влево, сжимая витки упругого элемента 92. Шток 91 поршня 90 выступает в этот момент за корпус гидроаккумулятора 83. Вода заполняет полость 89 высокого давления и по осевым каналам 88 и 94 направляется в торец турбины 85. Под давлением струи воды из осевого канала 94 турбина поднимается над переходником 84, вращаясь на гидравлической опоре (пяте) практически без моментов сил трения. При предельной величине заполнения полости 89 и каналов 88 и 94 срабатывает импульс сжатых витков упругого элемента 92. Мембрана 93 с 3-4-кратным большим усилием выталкивает столбик воды в полость 89 высокого давления. За счет высокого напора воды поток воды в виде тонкой струи диаметром 2 мм ударяется сначала в торец турбины 85, а затем, изменяя свое направление, - о боковую поверхность стенки 95 турбины 85. За счет выполнения боковой стенки 95 по форме логарифмической спирали турбине 85 придается вращательное движение. Тонкий слой микрокапель воды по кругу направляется на увлажняемый участок.
Техническая характеристика гидроимпульсной насадки 39 для распределения микрокапель воды по кругу приведена в таблице 11.
Гидроимпульсная насадка 39 для увлажнения приземного слоя воздуха частичками воды с размером капель 10-50 мкм содержит корпус 96 и гидроаккумулятор 97, взаимно сопряженные резьбовым участком (см. фиг.29).
Гидроаккумулятор 97 имеет мембрану 98, поршень 99 со штоком 100 и упругий элемент 101 в виде сжатых витков цилиндрической пружины.
В корпусе 96 насадки 39 выполнены осевой канал 102, камера низкого давления 103, камера 104 высокого давления, осевые каналы 105 и диаметрально ориентированные жиклеры 106. В нижней части корпуса 96 выполнен ниппель 107 для соединения с трубкой 33 (см. фиг.10).
Гидроимпульсная насадка 39 функционирует следующим образом.
При поступлении воды в осевой канал 102 в корпусе 96 насадки 39 вода заполняет камеру 103 низкого давления. За счет создавшегося давления воды мембраной 98 поднимается поршень 99 вверх, дополнительно сжимая витки упругого элемента 101. Из камеры 103 вода переливается в камеру 104 высокого давления. При заполнении осевых каналов 105 и жиклеров 106 срабатывает упругий элемент 101 и поршнем 99 мембрана выдавливается в исходное положение. Происходит гидравлический удар в осевых каналах 105, и вода через жиклеры 106 под большим давлением выбрасывается в атмосферу. Затем происходит сброс воды и цикл повторяется. Техническая характеристика описанной гидроимпульсной насадки 39 приведена в таблице 12.
Гидроимпульсная насадка 39 с распылом микрокапель воды по сектору 315…345°С приведена на фиг.30. Она содержит двухкамерный корпус 108, гидроаккумулятор 109, жиклер 110, С-образный переходник 111 и динамическую площадку 112 с клином 113.
Описанная насадка 39 работает вышеописанными приемами. Ее техническая характеристика приведена в таблице 13.
Сменная низконапорная насадка 39 для тонкого распыла потока воды (см. фиг.31, 32 и 33) содержит корпус 114, резьбовую пробку 115 и сменный жиклер 116 с комбинированным отверстием 117. Корпус 114 насадки 39 смонтирован на конусной втулке 37 переходника 31. Его ниппель 32 соединен с трубкой 33 для подачи воды в полость корпуса 114 (см. фиг.31).
Резьбовая пробка 115 на одном торце имеет шестигранное углубление 118 под ключ и прорезь 119 под размер жала отвертки (см. фиг.31). Другой торец пробки 115 выполнен плоским. На боковой поверхности резьбовой пробки 115 выполнены каналы 120 для подачи воды в жиклер 116 (см. фиг.30 и 31). Нижняя торцевая часть сменного жиклера 116 сопряжена с верхним плоским торцом резьбовой пробкой 115, а его верхняя часть размещена в цилиндрическом отверстии на торце корпуса 114 сменной низконапорной насадки 39.
На нижнем торце сменного жиклера 116 в его углублении выполнены вихревые камеры 121 (фиг.33), сопряженные с конусной камерой 122 сужения потока воды перед выбросом под большим давлением и с высокой скоростью в калиброванное отверстие 117. Верхний конец резьбовой пробки 115 благодаря сегментным цилиндрическим стенкам 123 соосно сопряжен с жиклером 116.
Сменная низконапорная насадка 39 работает следующим образом.
При выходе потока воды из конусной втулки 37 переходника 31 она поступает в полость корпуса 114 насадки 39. По каналам 120 на поверхности резьбовой пробки 115 вода заполняет полость сменного жиклера 116. При выходе воды из диаметрально расположенных каналов 120 пробки 15 вода направляется в камеры 121. Благодаря выполнению стенок по спиралям круга потоку воды в камерах 121 придается вращательное движение. Закрученный поток воды поступает в камеру 122 сужения и через колиброванное отверстие 117 жиклера 116 выбрасывается с большой скоростью в атмосферу. В виде мелкораспыленной туманообразной массы вода оседает на листовую поверхность растений.
Техническая характеристика сменной насадки 39 приведена в таблице 14.
Рассмотрим конструкцию сменной динамической насадки 39 с жиклером для распыла струи воды на частицы диаметром 100…200 мкм (см. фиг.34). Указанная динамическая насадка 38 смонтирована переходной втулкой 124 (см. фиг.24) на конусной втулке 37. В полости втулки 124 установлен сменный жиклер 125. В С-образной штанге 126 установлена динамическая площадка 127 с клином 128.
Насадка 39 работает следующим образом.
Из трубки 33 вода под давлением поступает в отверстие в ниппеле 32, а затем направляется в полости конусной втулки 37 и переходной втулки 124. Далее она направляется в жиклер 125. При выходе из калиброванного отверстия жиклера 125 струя воды под давлением поступает на динамическую площадку 127, растекается о ее торец в виде тонкой пленки с толщиной в несколько микрон и выбрасывается в атмосферу. Капли воды тончайшим слоем покрывают листовую поверхность растений. При испарении воды с листовой поверхности растений снижается их температура и увеличивается влажность приземного слоя.
Техническая характеристика динамической насадки 39 приведена в таблице 15.
Блок сменных насадок 39 для мелкодисперсного распыла воды (см. фиг.35 и 36) может работать как с гидроаккумулятором, так и при прямой подаче воды из трубки 33, установленной на ниппеле 32 переходника 31. На конусной втулке 37 переходника 31 смонтирована крестовина 129 блока, в которой выполнены радиальные каналы 130 для подачи воды к сменным низконапорным насадкам 39. Конструкция последних и их работа описаны выше. Техническая характеристика блока сменных насадок 39 приведена в таблице 16.
Таким образом, имеется комплект сменных насадок 39 с большими расходными характеристиками и диапазоном дробления воды на капли с размерами от 10 до 800 мкм и радиусами распыла струй от 0,6 до 2 м.
Система регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении работает следующим образом.
В период вегетации с.-х. культур вегетационные поливы и подкормки макро- и микроэлементами представляют следующим образом (см. фиг.1). На фиг.1 показаны индентичные условия возделывания одной и той же культуры только при капельном орошении и при капельном орошении с регулированием микроклимата для создания условий произрастания растений при критических условиях: высокая температура воздуха и слоя почвы, низкая влажность воздуха и высокая скорость ветра в приземном слое.
Из водоисточника 1 насосной станцией 2 (фиг.1) вода подается в фильтры 3, 4 и 5. Далее по магистральному трубопроводу 6 поступает в распределительные трубопроводы 7. Из распределительного трубопровода 7 по гибким поливным трубопроводам 9, уложенным вдоль рядков высаженных растений, капельницами 10 вода подается каплями в поверхностный слой почвы. За счет гравитационных и капиллярных сил оросительная вода увлажняет локальный объем почвы в заданном слое, например 0-0,3 м, и поддерживания влажности на уровне 80-90-70% НВ.
При ухудшении климатических условий (см. фиг.2 и 3) оператор системы капельного орошения поворачивает ручку шарового крана 20 на угол 90°.
Оросительная вода по дополнительному распределительному трубопроводу 14 подается в гибкие поливные трубопроводы 22. Из трубопроводов 22 по трубкам 33 вода направляется в сменные насадки 39. В зависимости от высоты растений насадки 39 могут быть размещены на высоких 13 или коротких 29 стойках (см. фиг.1, 2 и 3).
Таким образом происходит распределение воды для увлажнения листостебельной массы с.-х. культур, приземного слоя воздуха и верхнего слоя почвы, создавая таким образом оптимальный микроклимат в агрофитоценозах.
В таблице 17 приведены результаты гидравлических испытаний поливного модуля комбинированной системы капельного орошения и аэрозольного увлажнения высокостебельных культур.
В таблице 18 дана характеристика системы регулирования фитоклимата при капельном орошении сахарной кукурузы гибрида Спирит F1 по данным полевых сезонов 2006-2008 г., проведенных в КФК «Садко» Дубовского района Волгоградской области (глава В.М.Гуренко).
Таблица 1
Оптимальная влажность почвы (в %) при возделывании с.-х. культур в зависимости от типа и гранулометрического состава почвы
Тип почвы
Гранулометрический состав
Культура
кукуруза
картофель
перец сладкий
томаты
дайкон
морковь
соя
Чернозем
среднесуглинистая
26,5
28,1
28,1
26,5
28,1
28,1
25,0
тяжелосуглинистая
30,1
31,9
31,9
30,1
31,9
31,9
28,3
Каштановая
супесчаная
15,5
16,4
16,4
15,5
16,4
16,4
14,6
среднесуглинистая
19,0
20,1
20,1
19,0
20,1
20,1
17,8
тяжелосуглинистая
24,1
25,6
25,6
24,1
25,6
25,6
22,7
Таблица 2
Среднедекадная скорость ветра по годам исследования (по данным метеостанции ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия», г.Волгоград)
Месяц
Декада
Годы
2006
2007
2008
май
1
3,6
-
5,7
-
3/8
5/10
2
3,5
-
5,6
-
6/11
8/13
3
4,4
-
5,0
-
4/9
12/15
июнь
1
4,8
-
4,1
-
4/6
7/11
2
3,8
-
4,2
-
6/14
10/14
3
3,2
-
5,5
-
5/9
5/10
июль
1
4,6
-
4,4
-
6/8
8/13
2
4,3
-
4,4
-
5/10
9/9
3
3,6
-
3,5
-
4/9
10/14
август
1
4,4
-
5,2
-
5/8
7/11
2
5,4
-
4,4
-
7/2
10/17
3
4,1
-
3,4
-
4/8
10/17
сентябрь
1
5,3
-
4,5
-
5/9
8/14
2
4,1
-
5,8
-
3/7
7/10
3
4,5
-
4,7
-
5/7
7/11
сред. по декаде
max за декаду
сред. по декаде
max за декаду
сред. по декаде
max за декаду
Таблица 3
Ежедневные усредненные данные скорости ветра в период вегетации с.-х. культур в 2006 и 2007 года
Месяц
Дата
Годы
2006
2007
1
2
3
4
май
1
3,4
4,5
май
2
3,3
5,5
май
3
3,4
4,4
май
4
3,4
7,7
май
5
3,9
7,0
май
6
5,8
6,9
май
7
4,9
2,8
май
8
2,8
7,1
май
9
1,6
4,3
май
10
3,9
7,1
май
11
4,4
7,0
май
12
4,5
6,2
май
13
2,5
4,3
май
14
1,7
4,8
май
15
2,0
5,0
май
16
4,5
3,0
май
17
2,7
5,4
май
18
3,8
7,7
май
19
3,9
6,8
май
20
5,6
5,6
май
21
3,8
5,4
май
22
5,2
5,3
май
23
4,2
4,6
май
24
3,0
4,8
май
25
3,9
3,9
май
26
4,6
4,6
май
27
5,8
4,6
май
28
2,5
6,9
май
29
4,4
7,1
май
30
4,9
4,3
май
31
5,3
4,1
июнь
1
5,8
2,2
июнь
2
3,8
6,3
июнь
3
5,1
5,1
июнь
4
5,4
2,6
июнь
5
6,5
4,0
июнь
6
4,2
6,0
июнь
7
3,2
2,7
июнь
8
5,4
4,5
июнь
9
5,7
3,2
июнь
10
3,2
3,9
июнь
11
2,2
3,6
июнь
12
2,7
4,6
июнь
13
2,7
2,9
июнь
14
7,4
4,3
июнь
15
3,0
4,3
июнь
16
2,7
4,3
июнь
17
4,2
5,1
июнь
18
4,9
5,4
июнь
19
4,7
3,3
июнь
20
3,6
4,4
июнь
21
3,0
5,6
июнь
22
2,8
7,1
июнь
23
3,0
5,1
июнь
24
3,1
7,2
июнь
25
2,8
8,0
июнь
26
3,3
3,2
июнь
27
4,3
4,1
июнь
28
3,8
4,2
июнь
29
3,6
5,6
июнь
30
2,4
5,3
июль
1
4,8
4,1
июль
2
7,2
3,3
июль
3
4,2
2,8
июль
4
4,2
3,1
июль
5
2,4
3,1
июль
6
2,3
4,3
июль
7
5,9
5,3
июль
8
5,8
5,4
июль
9
4,1
7,4
июль
10
5,3
4,9
июль
11
5,2
3,6
июль
12
4,3
3,6
июль
13
4,1
2,6
июль
14
4,1
5,7
июль
15
4,2
4,4
июль
16
2,8
6,0
июль
17
4,1
4,3
июль
18
3,6
5,1
июль
19
5,1
4,2
июль
20
5,8
4,9
июль
21
4,3
3,5
июль
22
3,8
2,4
июль
23
3,3
3,8
июль
24
3,1
2,5
июль
25
3,3
4,2
июль
26
3,9
7,1
июль
27
4,9
3,9
июль
28
5,0
2,7
июль
29
3,1
2,8
июль
30
3,3
2,2
июль
31
2,4
3,6
август
1
4,1
5,7
август
2
4,5
5,0
август
3
3,0
5,5
август
4
3,3
4,4
август
5
2,4
4,4
август
6
3,7
3,2
август
7
3,6
3,2
август
8
8,1
6,4
август
9
5,8
8,3
август
10
5,2
6,2
август
11
3,4
4,3
август
12
5,3
4,5
август
13
5,3
5,6
август
14
6,2
6,2
август
15
5,4
5,3
август
16
5,7
4,3
август
17
6,6
4,4
август
18
7,5
3,9
август
19
4,5
2,6
август
20
3,8
3,3
август
21
4,3
5,0
август
22
3,0
4,1
август
23
3,4
1,9
август
24
1,6
2,4
август
25
3,4
3,1
август
26
3,2
3,4
август
27
4,8
4,0
август
28
6,3
4,0
август
29
6,2
4,9
август
30
4,5
3,6
август
31
4,7
3,6
сентябрь
1
7,5
2,4
сентябрь
2
8,4
2,4
сентябрь
3
4,8
4,4
сентябрь
4
5,2
4,8
сентябрь
5
6,8
3,8
сентябрь
6
4,7
6,1
сентябрь
7
4,4
5,3
сентябрь
8
4,1
5,0
сентябрь
9
2,6
5,4
сентябрь
10
4,5
5,2
сентябрь
11
5,1
5,0
сентябрь
12
4,7
4,3
сентябрь
13
4,1
7,1
сентябрь
14
3,3
10,0
сентябрь
15
5,8
8,2
сентябрь
16
5,7
5,0
сентябрь
17
5,4
6,3
сентябрь
18
2,1
6,5
сентябрь
19
2,1
2,2
сентябрь
20
2,9
3,0
сентябрь
21
4,7
4,5
сентябрь
22
4,6
5,0
сентябрь
23
4,4
5,9
сентябрь
24
4,8
4,9
сентябрь
25
3,8
6,2
сентябрь
26
3,6
5,0
сентябрь
27
5,4
5,4
сентябрь
28
3,7
4,5
сентябрь
29
5,0
3,4
сентябрь
30
5,3
2,5
Таблица 4
Минимальные, максимальные и усредненные значения скоростей ветров в 2008 году (по данным метеостанции г.Волгограда)
Дни
май
июнь
июль
август
сентябрь
1
3/7
5
6/9
7,5
5/4
4,5
4/8
6
4/8
6
2
5/10
7,5
4/11
7,5
5/1
3
4/9
6,5
2/6
4
3
4/10
7
7/11
9
6/8
7
4/10
7
2/5
3,5
4
3/6
4,5
9/11
10
4/8
6
7/10
8,5
4/8
4
5
3/8
6
4/7
5,5
4/11
7,5
3/8
5,5
8/14
11
6
2/6
4
4/6
5
4/9
6,5
4/9
6,5
8/14
11
7
2/6
4
2/6
4
5/1
3
2/7
4,5
3/9
6
8
3/7
5
4/7
5,5
8/13
9,5
5/9
7
4/8
6
9
5,9
7
2/6
4
8/12
10
4/11
7,5
5/9
7
10
4/8
6
2/11
6,5
3/11
6
3/7
5
2/7
7
4,5
11
5/10
7,5
8/13
10,5
4/7
5,5
8/12
10
5/10
7,5
12
7/12
9,5
9/12
10,5
2/6
8
2/5
3,5
7/10
8,5
13
8/13
10,5
10/14
12
3/6
4,5
4/3
3,5
5/9
7
14
7/3
5
6/12
9
4/8
6
5/8
6,5
3/7
5
15
6/11
8,5
6/14
10
5/10
7,5
10/12
11
3/6
4,5
16
8/13
10,5
7/12
9,5
3/7
5
5/8
6,5
2/6
4
17
4/8
6
5/11
8
7/11
9
2/7
4,5
2/6
4
18
3/7
5
6/10
8
2/7
4,5
3/8
9,5
4/8
6
19
3/9
6
3/7
5
9/13
10,5
4/9
6,5
2/5
3,5
20
7/11
9
3/8
5,5
5/10
7,5
3/8
5,5
2/5
3,5
21
12/15
13,5
4/9
6,5
7/11
9
3/11
7
7/10
8,5
22
5/9
7
5/8
6,5
5/9
7
4/9
6,5
3/7
5
23
4/9
6,5
5/9
7
4/8
6
2/2
2
3/7
5
24
5/11
8
¼
2,5
2/5
3,5
4/8
6
2/7
4,5
25
3/9
6
2/5
3,5
2/6
4
5/9
7
2/6
4
26
8/15
11,5
5/8
6,5
10/14
12
3/7
5
7/10
8,5
27
3/8
5,5
5/9
7
4/9
6,5
4/7
9,5
5/10
7,5
28
4/11
7,5
5/10
7,5
2/6
4
5/9
7
3/8
5,5
29
4/9
6,5
4/8
6
3/6
4,5
2/5
3,5
4/7
5,5
30
3/8
5,5
3/8
5,5
4/10
7
3/7
5
6/9
7,5
31
4/7
5,5
4/6
5
4/9
6,5
-
ср.
-
ср.
-
ср.
-
ср.
-
ср.
Таблица 6
Значения коэффициентов А, В, С, А+В, В+С, С+А, А+В+С при критических погодных условиях
№ п/п
Культура
Условные значения коэффициентов
Принятое решение
А
В
С
А+В
В+С
С+А
А+В+С
1
Кукуруза сахарная
0,4581
0,9030
1,7489
1,3611
2,6519
2,2007
2,4360
2
Картофель
0,7930
1,3115
1,485
2,1080
2,7965
2,2780
3,6000
3
Перец сладкий
1,3985
0,7526
1,6518
2,1511
2,4041
3,0503
3,8029
4
Томаты
1,6456
1,2888
1,9696
2,9344
3,2584
3,6152
4,9004
5
Дайкон
0,6818
1,0040
0,7365
1,6858
1,7405
1,4183
2,4223
6
Морковь
0,6684
1,4440
1,5466
2,1124
2,215
2,9906
3,6590
7
Соя
0,4511
1,5540
1,5466
2,0065
3,1006
1,9977
3,5517
8
Средние значения
0,8709
1,1797
1,5264
2,0513
2,5952
2,5072
3,4817
Таблица 8
Техническая характеристика сменной динамической щелевой насадки согласно фиг.24 и 25
№ п/п
Наименование показателя
Обозначение параметра
Ед. изм.
Величина
1
Диаметр входного отверстия
d<sub>1</sub>
мм
6,5
2
Диаметр выходного отверстия
d<sub>2</sub>
мм
4,5
3
Сужение потока
K
-
1,45
4
Диаметр опорной площадки на торце
d<sub>3</sub>
мм
7,0
5
Ширина щели
t
мм
1,0
6
Присоединительная резьба
-
М 10×1,5
7
Габариты: длина
l
мм
30,5
ширина
b
мм
17
высота
t
мм
23
8
Масса
m<sub>1</sub>
г
12,1
9
Рабочее давление
р
<img file="00000040.tif" he="12" wi="19" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000041.tif" he="12" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
10
Радиус распыла
r
м
1,25
11
Диаметр капель и их содержание в %
<img file="00000042.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
1,0…1,5-30…35
<img file="00000043.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
0,5…0,7-20…30
<img file="00000044.tif" he="7" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
0,1…0,3-25…50
12
Срок службы
Т
мес
4…6
13
Размер абразивных частиц в оросительной воде
m<sub>2</sub>
мм
0,4…0,8
14
Расход воды
Q
л/ч
80…120
Таблица 9
Краткая техническая характеристика гидроимпульсной насадки для веерного распределения микрокапель согласно чертежа на фиг.26
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
8<sub>-0,2</sub>
2
Диаметр выходного отверстия из корпуса
d<sub>2</sub>
мм
5
3
Сужения потока
K
-
1,6
4
Количество камер в корпусе
n
шт.
2
5
Диаметр выходного отверстия компенсатора
d<sub>3</sub>
мм
4
6
Диаметр входного отверстия компенсатора
d<sub>4</sub>
мм
12,5
7
Диаметр мембраны
d<sub>5</sub>
мм
14,5
8
Толщина мембраны
t
мм
1,2
9
Диаметр плунжера
d<sub>6</sub>
мм
10
10
Ход плунжера
S
мм
5
11
Диаметр пружины
d<sub>7</sub>
мм
8
12
Диаметр спирали пружины
d<sub>8</sub>
мм
1,0
13
Высота сменного жиклера
H<sub>1</sub>
9
14
Внешний диаметр сменного жиклера
d<sub>9</sub>
4
15
Диаметр выпускного отверстия жиклера
d<sub>10</sub>
0,1
16
Количество вращающихся лопастей
шт.
1
17
Высота лопасти
H<sub>2</sub>
мм
10
18
Угол наклона лопасти к оси вращения
a<sub>1</sub>
град
3<sup>+0,5</sup>
19
Ширина лопасти наибольшая
В
мм
10
20
Диаметр оси вращения лопасти
d<sub>11</sub>
мм
2,0
21
Габариты:
длина
l
мм
62
ширина
b
мм
21
высота
t<sub>1</sub>
мм
75,5
22
Масса
m<sub>1</sub>
г
47,3
23
Рабочее давление
p
<img file="00000040.tif" he="12" wi="19" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000045.tif" he="13" wi="28" img-content="undefined" img-format="tif" />
24
Радиус распыла
r
м
1,68…1,75
25
Диаметр капель и их содержание в %
<img file="00000042.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
700…800-5…18
<img file="00000046.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
400…300-46…72
<img file="00000047.tif" he="7" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
мм - %
80…120-10…49
26
Размер абразивных частичек в оросительной воде
m<sub>2</sub>
мкм
менее 50
27
Срок службы сменного жиклера
T
час
42
28
Расход воды
Q
л/ч
40…42
Таблица 10
Техническая и расходная характеристики гидроимпульсной насадки с кольцевой мембраной согласно фиг.27
№п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
8<sup>+0,2</sup>
2
Диаметр кольцевой мембраны
D
мм
14
3
Высота кольцевой мембраны
Н
мм
15
4
Диаметр входного отверстия в кольцевую мембрану
d<sub>2</sub>
мм
6
5
Диаметр выходного отверстия мембраны
d<sub>3</sub>
мм
3
6
Толщина стенки мембраны
t
мм
0,8
7
Высота жиклера
H<sub>1</sub>
мм
7,0
8
Диаметр входного отверстия в жиклер
d<sub>4</sub>
мм
4,5
9
Диаметр выходного отверстия из жиклера
d<sub>5</sub>
мм
0,6
10
Диаметр основания жиклера
d<sub>6</sub>
мм
7,1
11
Расстояние от жиклера до динамической площадки
H<sub>2</sub>
мм
7,2
12
Диаметр динамической площадки
d<sub>7</sub>
мм
4,0
13
Угол раствора клина динамической площадки
a
град
21
14
Высота клина
Н<sub>3</sub>
мм
3,5
15
Длина клина
L
мм
3,9
16
Габариты:
длина
l
мм
35
ширина
b
мм
22,5
высота
t<sub>1</sub>
мм
76
17
Масса
m<sub>1</sub>
г
28,6
18
Рабочее давление
p
МПа
0,005…0,020
19
Радиус распыла
r
м
0,8
20
Диаметр капель воды
<img file="00000048.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мкм
40…80
21
Срок службы сменного жиклера
T
ч
40…44
22
Расход воды
Q
л/ч
56…73
Таблица 11
Техническая и расходная характеристики гидроимпульсной насадки для распределения микрокапель воды по кругу согласно фиг.28
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
4,5
2
Диаметр выходного отверстия из корпуса
d<sub>2</sub>
мм
4,0
3
Коэффициент сужения потока
K
мм
1,125
4
Количество камер в корпусе
n<sub>1</sub>
шт.
2
5
Диаметр выходного отверстия компенсатора
d<sub>3</sub>
мм
4,0
6
Диаметр входного отверстия компенсатора
d<sub>4</sub>
мм
12,5
7
Диаметр мембраны
d<sub>5</sub>
мм
14,5
8
Толщина мембраны
t
мм
1,2
9
Диаметр плунжера
d<sub>6</sub>
мм
10
10
Ход плунжера
S
мм
5
11
Диаметр пружины
d<sub>7</sub>
мм
8
12
Диаметр спирали пружины
d<sub>8</sub>
мм
1,0
13
Высота сменного жиклера
H<sub>1</sub>
мм
38
14
Ширина сменного жиклера
B<sub>1</sub>
мм
24,8
15
Толщина сменного жиклера
T<sub>1</sub>
мм
8,9
Входное отверстие в жиклер
d<sub>7</sub>
мм
3,7
Выходное отверстие из жиклера
d<sub>8</sub>
мм
2,0
16
Вертушка
n<sub>2</sub>
шт.
1
17
Количество лопастей в вертушке
n<sub>3</sub>
шт.
1
18
Форма рабочей поверхности лопасти
-
-
логарифмическая спираль
19
Уравновешивание лопасти в вертушке
-
-
динамическое
20
Габариты:
длина
l
мм
43,5
ширина
b
мм
21
высота
t<sub>1</sub>
мм
95,5
21
Масса
m<sub>1</sub>
г
58,2
22
Рабочее давление
p
кгс/см<sup>2</sup>
до 2
23
Диаметр капель
d<sup>/</sup>
мкм
180…480
24
Радиус распыла
r
м
до 1,43
25
Срок службы жиклера
T
ч
до 120
26
Расход воды
Q
л/ч
68…76
Таблица 12
Техническая характеристика сменной гидроимпульсной насадки для распыла воды с диаметрами капель 10-50 мкм согласно фиг.29
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
3.5
2
Диаметр выходного отверстия из корпуса
d<sub>2</sub>
мм
0,05
3
Коэффициент сужения потока
K
-
70
4
Количество выходных отверстий из корпуса
n<sub>1</sub>
шт.
2
5
Расположение выходных отверстий из корпуса
-
-
диаметральное
6
Количество камер компенсатора в корпусе
n<sub>2</sub>
шт.
2
7
Диаметр выходного отверстия компенсатора
d<sub>3</sub>
мм
4,5
8
Диаметр входного отверстия в компенсаторе
d<sub>4</sub>
мм
12,5
9
Высота сменного жиклера
h<sub>1</sub>
мм
11,5
10
Диаметр входного отверстия из жиклера
d<sub>5</sub>
мм
8
11
Диаметр выходного отверстия в жиклер
d<sub>6</sub>
мм
2,5
12
Диаметр мембраны
d<sub>7</sub>
мм
14,5
13
Толщина мембраны
t
мм
1,2
14
Диаметр плунжера
d<sub>8</sub>
мм
10
15
Ход плунжера
S
мм
5
16
Диаметр пружины
d<sub>9</sub>
мм
8
17
Диаметр спирали пружины
d<sub>10</sub>
мм
1,0
18
Габариты: длина
l
мм
21,0
ширина
b
мм
21,0
высота
t<sub>1</sub>
мм
58,5
19
Масса
m<sub>1</sub>
г
12,1
20
Рабочее давление
p
bar
1…2
21
Радиус распыла
r
м
0,6…0,8
22
Диаметр капель
<img file="00000049.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мкм
10…50
23
Расход воды
Q
л/ч
0,30…0,35
Таблица 13
Техническая характеристика сменной гидроимпульсной насадки с дополнительной динамической площадкой для мелкодисперсного распыла воды для увлажнения приземного слоя воздуха согласно фиг.30
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
3,5
2
Диаметр выходного отверстия из корпуса
d<sub>2</sub>
мм
5,5
3
Количество камер в корпусе
n
шт.
2
4
Диаметр выходного отверстия в компенсатор
d<sub>3</sub>
мм
12,5
5
Диаметр входного отверстия из компенсатора
d<sub>4</sub>
мм
4,5
6
Диаметр мембраны компенсатора
d<sub>5</sub>
мм
14,5
7
Толщина мембраны
t
мм
1,2
8
Диаметр плунжера
d<sub>6</sub>
мм
10
9
Ход плунжера
S
мм
5
10
Диаметр пружины
d<sub>7</sub>
мм
8
11
Диаметр спирали пружины
d<sub>8</sub>
мм
1,0
12
Высота сменного жиклера
H<sub>1</sub>
мм
9
13
Внешний диаметр сменного жиклера
d<sub>9</sub>
мм
4
14
Диаметр выпускного отверстия жиклера
d<sub>10</sub>
мм
0,8
15
Расстояние от жиклера до динамической площадки
H<sub>2</sub>
мм
7,0
16
Диаметр динамической площадки
d<sub>11</sub>
мм
4,0
17
Угол раствора клина динамической площадки
a
град
21
18
Высота клина
Н<sub>3</sub>
мм
3,5
19
Длина клина
L
мм
3,9
20
Габариты: длина
l
мм
60,0; 45,0
ширина
b
мм
21,0
высота
t<sub>1</sub>
мм
78
21
Масса
m<sub>1</sub>
г
48,9
22
Рабочее давление
p
МПа
0,02
23
Радиус распыла
r
м
1,2…1,6
24
Диаметр капель воды
<img file="00000050.tif" he="7" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
мкм
120…180
25
Расход воды
Q
л/ч
12…29
Таблица 14
Техническая характеристика сменной насадки с вихревым распылителем воды согласно фиг.31, 32, 33
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
8
2
Высота резьбовой пробки
h<sub>1</sub>
мм
8,8
3
Диаметр пробки
d<sub>2</sub>
мм
5,3
4
Резьба на пробке
-
-
М 7×0.5
5
Длина канала на пробке
l<sub>2</sub>
мм
4,8
6
Глубина канала на пробке
n<sub>2</sub>
мм
0,75
7
Количество каналов на пробке
n
шт.
2
8
Ширина канала на пробке
b<sub>2</sub>
мм
1,0
9
Диаметр выходного отверстия жиклера
d<sub>3</sub>
мм
1,5
10
Высота жиклера
h<sub>3</sub>
мм
4,5
11
Диаметр жиклера
d<sub>4</sub>
мм
6,5
12
Габариты:
длина
l<sub>1</sub>
мм
26,0
ширина
b<sub>1</sub>
мм
11,2
высота
h<sub>1</sub>
мм
22,8
13
Масса
m<sub>1</sub>
г
12,8
14
Рабочее давление
p
МПа
до 0,02
15
Радиус распыла
r
м
1,4
16
Расход воды
Q
л/ч
36…72
Таблица 15
Техническая характеристика сменной динамической насадки для тонкого распыла воды и распределения капель по сегменту согласно фиг.34
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Диаметр входного отверстия в корпус
d<sub>1</sub>
мм
7,5
2
Диаметр жиклера
d<sub>2</sub>
мм
7,0
3
Высота жиклера
H<sub>1</sub>
мм
7.0
4
Диаметр входного отверстия в жиклер
d<sub>3</sub>
мм
5,0
5
Диаметр выходного отверстия в жиклер
d<sub>4</sub>
мм
0,6
6
Диаметр динамической площадки
d<sub>5</sub>
мм
4,0
7
Угол раствора клина
a
град
21
8
Высота клина
Н<sub>3</sub>
мм
4,5
9
Длина клина
L
мм
3,8
10
Удаление динамической площадки от жиклера
H<sub>2</sub>
мм
7,5
11
Габариты:
длина
l
мм
34
ширина
b
мм
12,5
высота
t<sub>1</sub>
мм
37,5
12
Масса
m<sub>1</sub>
г
19,8
13
Рабочее давление
р
МПа
до 0,02
14
Радиус распыла
r
м
1,6
15
Расход воды
Q
л/ч
40…48
Таблица 16
Техническая характеристика блока сменных насадок для распыла воды в посевах с.- х. культур согласно фиг.35 и 36
№ п/п
Наименование показателя
Условные обозначения
Ед. измерения
Величина
1
2
3
4
5
1
Количество распылителей на крестовине
n<sub>1</sub>
шт.
4
2
Входной диаметр отверстия крестовины
d<sub>1</sub>
мм
8
3
Выходной диаметр отверстия крестовины
d<sub>2</sub>
мм
4,6
4
Размеры крестовины:
длина
l<sub>1</sub>
мм
45,2
ширина
b<sub>1</sub>
мм
45,2
высота
t<sub>1</sub>
мм
25,4
5
Диаметр входного отверстия в корпус распылителя
d<sub>3</sub>
мм
7,5
6
Высота резьбовой пробки
h<sub>1</sub>
мм
8,8
7
Диаметр пробки
d<sub>4</sub>
мм
5,3
8
Резьба на пробке
-
-
М 7×0,5
9
Длина канала на пробке
l<sub>2</sub>
мм
4,8
10
Глубина канала на пробке
h<sub>2</sub>
мм
0,75
11
Количество каналов на пробке
n<sub>2</sub>
мм
2
12
Ширина канала на пробке
b<sub>2</sub>
мм
1,0
13
Диаметр выходного отверстия жиклера
d<sub>5</sub>
мм
0,25
14
Высота жиклера
d<sub>6</sub>
мм
6,5
15
Габаритные размеры блока:
длина
l<sub>2</sub>
мм
83,5
ширина
b<sub>2</sub>
мм
83,5
высота
h<sub>2</sub>
мм
25,4
16
Масса
m<sub>1</sub>
г
87,4
17
Рабочее давление
р
МПа
0,02
18
Радиус распыла
r
м
0,7…0,8
19
Расход воды
Q
л/ч
16…18
Таблица 17
Результаты гидравлических испытаний поливного модуля комбинированной системы капельного и аэрозольного увлажнения
Опыт
Повторность
Начало линии / 1-ая насадка
Середина линии / 6-9 насадка
Конец линии / последняя насадка
Напор, бар
Расход, л/час
Напор, бар
Расход, л/час
Напор, бар
Расход, л/час
I
1
1,1
32,2
0,97
30,3
0,65
27,6
I
2
1,1
33
0,97
30,2
0,65
26,6
I
3
1,1
32,8
0,97
29,9
0,65
2,7
I
4
1,1
32,3
0,97
30,2
0,65
26,9
I
5
1,1
32,5
0,97
30,3
0,65
27,2
II
1
1,53
37,7
1,28
33,9
1,18
33,1
II
2
1,53
37,7
1,28
34,2
1,18
32,9
II
3
1,53
37,5
1,28
34,3
1,18
32,8
II
4
1,53
37,3
1,28
34
1,18
32,7
II
5
1,53
40,4
1,28
34,4
1,18
32,7
III
1
1,8
41,1
1,5
38,2
1,35
35,2
III
2
1,8
40,4
1,5
38,4
1,35
35,6
III
3
1,8
40,7
1,5
37,9
1,35
35,5
III
4
1,8
40,2
1,5
38,5
1,35
35,2
III
5
1,8
41
1,5
38,1
1,35
35,4
IV
1
2,1
45,2
1,7
40,2
1,6
38,4
IV
2
2,1
46,5
1,7
40,4
1,6
38,1
IV
3
2,1
44,9
1,7
40,1
1,6
37,9
IV
4
2,1
45,6
1,7
39,8
1,6
38,5
IV
5
2,1
45,1
1,7
39,9
1,6
38,3