Технология мелкодисперсного (аэрозольного) орошения в условиях Апшерона Азербайджана

ВЕСТНИК БЕЛОРУССКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ

АКАДЕМИИ № 3 2016

МЕЛИОРАЦИЯ И ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВО

УДК 626.84

ТЕХНОЛОГИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО (АЭРОЗОЛЬНОГО) ОРОШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ АПШЕРОНА АЗЕРБАЙДЖАНА Х. Р. ИСМАИЛОВА

Научно-производственное объединение гидротехники и мелиорации Азербайджана Баку, Азербайджанская республика, Аз 1130

Мелкодисперсным способом увлажняют, в основном, приземный слой воздуха. Его можно использовать для устранения депрессии фотосинтеза, снижения расхода воды на эвакотранспирацию. Высокая температура и сухой воздух окружающей среды вызывают депрессию фотосинтеза растений. При таких условиях, когда к растениям поступает влаги на 20 % меньше объема испаряемого листьями в них полностью нарушается белково-углеводный обмен. В таких условиях растения даже при достаточной влагозарядке почвы, гибнут в результате чрезмерного испарения влаги с поверхности растений вследствие недостаточно быстрого передвижения влаги по сосудам растений. Для устранения этого неблагоприятного фактора требуется повышение влажности и понижение температуры приземного слоя воздуха окружающего растения. В статье изложены результаты трехлетних исследований (2013-2015 гг.) по технологии мелкодисперсного орошения люцерны в условиях Апшерона. В этом аспекте исследования были проведены в трех вариантах: I вариант - орошение люцерны с дождеванием (контроль); II вариант - орошение люцерны мелкодисперсным увлажнением в сочетании с дождеванием; III вариант - орошение люцерны мелкодисперсным увлажнением. В процессе исследования выявлено, что при применении орошения с мелкодисперсионным увлажнением в сочетании с дождеванием улучшается фитоклимат растений люцерны, в жаркие солнечные дни снижается температура воздуха на 10 °С и повышается относительная влажность воздуха на 30-40 %. В конечном итоге устраняется депрессия фотосинтеза и за счет этого на орошение затрачивается по сравнению с контрольным вариантом (I вариант), во II-м варианте в 1,25, а в III варианте - в 1,85 раза меньше оросительной воды. Соответственно, по вариантам опыта урожайность при II варианте увеличивается на в 1,4 раза, а при III варианте наоборот уменьшается в 0,93 раза, т. е. на 7,3 %.

Ключевые слова: аэрозольное орошение, мелкодисперсное увлажнение, дождевание, поливные нормы, режимы орошения, люцерна, урожайность.

They use fine-dispersal method of moistening mainly for the land surface air layer. It can be used to eliminate the depression of photosynthesis, and reduction of consumption of water for evaco-transpiration. High temperature and dry air of the environment cause depression of photosynthesis in plants. Under these conditions, when plants receive moisture by 20% less than the volume of evaporation from plants, their protein and carbohydrate metabolism gets completely disrupted. In such circumstances, even plants with sufficient content of moisture in the soil, die out as a result of excessive evaporation of moisture from the surface of plants because of lack of rapid moisture movement in the plant vessels. Elimination of this negative factor requires high humidity and lowering of temperature of land surface air surrounding the plants. The article presents results of three years of research (2013-2015) into the technology of fine-dispersal irrigation of alfalfa in the conditions of Absheron. In this respect, studies have been conducted in three variants: variant I - alfalfa sprinkling (control); variant II - irrigation of alfalfa by fine-dispersal moistening combined with sprinkling; variant III - irrigation of alfalfa by fine-dispersal moistening. The study revealed that application offine-dispersal moistening combined with sprinkling improves the phyto-climate of alfalfa plants; in hot, sunny days air temperature is reduced by 10 ° C and the relative humidity of air is increased by 30-40%. Ultimately, there is elimination of photosynthesis depression and thereby irrigation costs less compared to the control (variant I); in variant II - by 1.25 times less irrigation water, and in variant III - by 1.85 times less. Correspondingly, in variants of the test, variant II increased the yield by 1.4 times, while conversely variant III decreased the yield by 0.93 times, i.e. by 7.3%.

Keywords: aerosol moistening, fine-dispersal moistening, sprinkling, irrigation rates, irrigation regimes, alfalfa, yields.

Введение

Первые опыты по мелкодисперсному увлажнению были начаты в 1935 г. инженером И. И. Заики-ным (ВНИИГиМ), а изучение агрономических его основ проф. А. Д. Александровым в сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, в 1970 г. [2].

В настоящее время мелкодисперсному увлажнению уделяется большое внимание. При этом способе орошения сельскохозяйственных культур значительно снижается норма полива, поскольку отсутствуют поверхностный сток и глубинная фильтрация, сохраняются структура и физические свойства почвы, создаются благоприятные условия для жизнедеятельности растений [1, 2].

При применении мелкодисперсного увлажнения мельчайшие капли воды, полученные с помощью мелкодисперсных установок, увлажняют приземный слой воздуха, наземную часть растений и частично поверхность почвы. При этом, в результате испарения мелко диспергированной воды, происходит охлаждение растений, а увлажненный воздух, имеющий повышенную плотность, образует ограждающий слой между растениями и верхними слоями сухого воздуха.

Как известно, для роста и плодоношения растения используют ничтожно малую часть (от 3 до 0,2 %) воды, поступающей через корневую систему в листья. Основная масса (более 95 %) идет на испарение - транспирацию [8]. Таким образом, более 95 % транспирируемой воды не участвует в биохимических превращениях, а служит растениям для защиты от повышенной температуры и пониженной влажности окружающего воздуха. Регулирование ранспирационной способности растений возможно только за счет уменьшения водного потенциала на границе лист-атмосфера. Это можно осуществить, увеличивая влажность воздуха и снижая температуру воздуха, т. е. регулируя фитоклимат. Количество воды, необходимое для изменения указанных параметров, в несколько раз меньше обычной оросительной нормы, компенсирующей водопотребление растений увлажнением почвы [6, 7].

Опыты были заложены на поле люцерны на Опытно-исследовательской станции механизации орошения Апшерона НПО АзГИМ.

Исследования были проведены в трех вариантах: I вариант - орошение люцерны с дождеванием (контроль); II вариант - орошение люцерны мелкодисперсным увлажнением с дождеванием; III вариант - орошение люцерны мелкодисперсным увлажнением.

Каждый вариант опыта выполнялся в трехкратной повторности. Повторные делянки каждого варианта опыта были расположены методом рендомезирования (рисунок).

О {) О оО О О оо о оой оО О О ос о о ОО оО

.9.9-9

о. О. О.

о. О. о.

I вариант - орошения способом дождевания, 1, 2, 3 повторное, делянки I варианта

II вариант - мелкодисперсное увлажнение

в сочетании с дождеванием

4, 5, 6 повторное, делянки II варианта

III вариант - мелкодисперсиое увлажнение 7, 8, 9 повторное, делянки III варианта

Рис. Схема опытного участка

При дождевании орошение проводилось при снижении фактической влажности почвы до значения 75 % от НВ почв, а при орошении мелкодисперсным увлажнением при повышении температуры воздуха до 28 °С. Предельная температура воздуха (28 °С) была установлена по методу Молиша. Этот метод выполняется следующим образом: на нижнюю поверхность листа при определенных температурах воздуха с помощью пипетки наносили спирт, затем бензол и наконец, ксилол. Если спирт проникает в ткань листа, то это говорит о том, что устьица раскрыты широко, если спирт не проникает, а проникает бензол, то это говорит о том, что устьичные отверстия сужены. Если же в отличие от бензола и спирта приникает только ксилол, то это означает, что устьица почти закрыты, наконец, при совершенно закрытых устьицах никакая жидкость не диффундирует в ткань листа. Таким образом, опытным путем определяется верхний порог температуры воздуха, при котором растения способны фотосинтезировать. По этой методике в Апшероне верхний порог температуры воздуха для фотосинтеза культуры люцерны был установлен нами в 28 °С, т. е. мелкодисперсное увлажнение осуществлялось при повышении температуры воздуха более 28 °С [2, 5]. Расчетный слой почвы был принят при дождевании 1,0 м.

Основная часть

Для проведения сравнительных анализов между вариантами опыта, были обобщены результаты трехлетних исследований по поливным и оросительным нормам. Орошение способом дождевания является I вариантом опыта (контрольный вариант), при котором люцерновое поле в 2013 г. поливалось 8 раз, а оросительная норма составила 3782 м3/га. Соответственно в 2014 г. люцерна поливалась 9 раз с оросительной нормой 6690 м3/га, а в 2015 г. поливалась также 9 раз с оросительной нормой 6099 м3/га. Средняя трехлетняя оросительная норма составила 6190 м3/га, соответственно поливные нормы составили 722,72, 743,3 и 677,76 м3/га, а трехлетняя средняя поливная норма составила 714,6 м3/га. Результаты приведены в табл. 1.

Способы орошения Варианты опытов Годы проведения опытов Количество поливов Средние поливные нормы м3/га Оросительные нормы м3/га Экономия оросительной воды по сравнению с дождеванием

м3/га %

1. Орошение дождеванием (контрольный вариант) I 2013 2014 2015 средний 8 9 9 722.75 743,30 677.76 714,60 5782 6690 6099 6190

2. Орошение мелкодисперсным увлажнением в сочетании с дождеванием: а) орошение мелкодисперсным увлажнением; б) орошение дождеванием II 2013 2014 2015 средний 2013 2014 2015 средний 73 73 83 3 4 3 32.5 34,0 32.6 33,0 755.3 712,0 745,0 737.4 2369 2481 2706 2519 2280 2848 2235 2458

Средний показатель по двум способам полива 4969 1221 19,7

3. Орошение мелкодисперсным увлажнением: дождевание III 2013 2014 2015 средний 2013 2014 2015 средний 77 79 86 1 1 1 33,0 24,65 32,10 668,0 657,0 672,0 665,2 2538 2737,5 2795 2690 668 657 672 665

Средний показатель по двум способам полива 3355 2835 45,8

Во II варианте опытов, предусматривающем мелкодисперсное увлажнение в сочетании с дождеванием, люцерна в 2013 г. поливалась 73 раза, в 2014 г. - 73 раза, а в 2015 г. - 83 раза. При этом поливная норма в 2013 г. составила 32,5 м /га, в 2014 г. - 34 м /га, а в 2015 г. - 29,1 м /га при среднем показателе 31,9 м3/га. Соответственно оросительные нормы составили 2369, 2481, 2706 м3/га при среднем показателе 2519 м3/га. В этом же варианте поливы проводили в 2013 г. 3 раза, в 2014 г. - 4 раза, а в 2015 г. - 3 раза (вегетационные поливы). Поливные нормы по годам исследования соответственно составили 755,3, 712 и 745 м3/га, а средняя трехлетняя норма полива равнялась 737,4 м3/га. В этом контексте оросительные нормы составили 2266, 2848 и 2235 м3/га, а средняя трехлетняя оросительная норма составила соответственно 2450 м3/га.

Во II варианте при сочетании дисперсионного способа с дождеванием по каждому из двух способов орошения поливные нормы составили всего 4969 м3/га. При поливе мелкодисперсным способом увлажнения по III варианту (основной вариант) поливы производились в 2013 г. 77, в 2014 г. 79, в 2015 г. 86 раз. Соответственно средние поливные нормы составили 33, 24,65, 29,1 м3/га. Вегетационные поливные нормы составили в 2013 г. 2538 м3/га, в 20414 г. - 2737 м3/га, в 2015 г. - 2504 м3/га. Средний показатель составил 2593 м3/га. Известно, что, так же как и в I и II вариантах опытов, в III варианте ранней весной были проведены однократные дождевания. С этой точки зрения поливные нормы составили в 2013 г. - 338 м3/га, в 2014 г. - 657 м3/га, а в 2015 г. - 672 м3/га, а средняя трехлетняя норма полива составила 665 м3/га. С учетом вышесказанного, в III варианте при поливе двумя способами средняя оросительная норма равнялась 3355 м3/га. С точки зрения экономии поливной воды, по вариантам опытов, видно, что по сравнению с I вариантом, предусматривающим дождевание как контрольный вариант, во II варианте - мелкодисперсное увлажнение в сочетании с дождеванием - было сэкономлено за вегетационный период на каждый гектар люцерновых посевов 1227 м3 воды, что составляет 19,7 %. В III варианте опытов, предусматривающем только мелкодисперсное увлажнение, по сравнению с контрольным вариантом на каждый гектар люцерновых посевов за период вегетации было сэкономлено 2931 м3 поливной воды, что составляет примерно 45,8 %.

В заключение следует отметить, что по экономии оросительной воды III вариант опыта оказался самым эффективным. В результате проведения полевых опытов в люцерновых посевах была определена урожайность люцерны по вариантам опытов. Урожайность по отдельным вариантам определялась в трех повторностях. В I варианте при орошении дождеванием (контрольный вариант) урожайность люцерны составила в 2013 г. - 206 ц/га, в 2014 г. - 185,6 ц/га, в 2015 г. - 171,9 ц/га. Соответственно во II варианте при мелкодисперсном увлажнении с дождеванием урожайность составила в 2013 г. - 290 ц/га, в 2014 г. - 260,5 ц/га, в 2015 г. - 237,3 ц/га. В III варианте при поливе только мелкодисперсным увлажнением урожайность составила в 2013 г. - 190 ц/га, в 2014 г. - 272,5 ц/га, в 2015 г. -159,9 ц/га. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Варианты опыта Годы проведения исследований Урожайность Повышение урожайности люцерны во II и III вариантах опыта по сравнению с дождеванием

ц/га %

2013 206,0 - -

I вариант 2014 185,6 - -

Дождевание (контрольный вариант) 2015 171,4 - -

среднии 187,8 - -

II вариант Мелкодисперсное увлажнение в сочетании 2013 290,0 84 40,9

2014 2015 260,5 237,3 74,9 65,4 40,4 38,0

с дождеванием средний 262,6 74,8 39,80

2013 190,0 -16 -7,8

III вариант Мелкодисперсное увлажнение 2014 2015 172,5 159,9 -13,1 -12,0 -7,10 -7,09

средний 171,1 -13,7 -7,2

Средняя урожайность по вариантам составила: по I варианту (контрольный вариант) 187,8 ц/га, по II варианту (мелкодисперсное увлажнение в сочетании с дождеванием) - 262,8 ц/га, по III варианту (мелкодисперсное увлажнение) - 174,1 ц/га. На основании полученных результатов следует отметить, что по сравнению с I (контрольным) вариантом опыта во II варианте с применением мелкодисперсного увлажнения в сочетании с дождеванием повышение урожайности за 3 года варьировала в пределах 65,4-84 ц/га. Трехлетний средний показатель повышения урожайности был равен 74,8 ц/га. В процентах прирост урожая варьировал в пределах 38-40,9 %. Трехлетний средний прирост урожая во II варианте по сравнению с I вариантом (контрольный) составил 39,8 %. В III варианте опытов при мелкодисперсном увлажнении по сравнению с I (контрольным) вариантом опыта урожайность наоборот уменьшилась. Так если в контрольном варианте урожайность в 2013 г. составила 206,0 ц/га, то в III варианте при мелкодисперсном увлажнении показатель урожайности составил 190 ц/га. Точно так же в 2014 г. в I варианте - 185,6 ц/га, в III варианте 172,5 ц/га, в 2015 г. в том же порядке в I варианте урожайность составила 171,9 ц/га, а в III варианте - 159,9 ц/га. В среднем трехлетняя средняя урожайность в III варианте (полив мелкодисперсным увлажнением) по сравнению с I вариантом (контрольным) с дождеванием было получено урожая на 13,7 ц/га, или 7,3 % меньше.

В итоге следует отметить, что в условиях Апшерона вегетационный период бывает сухим и жарким, поэтому применение только мелкодисперсного увлажнения не способно удовлетворить водопо-требность люцерны и поэтому урожай снижается на 13,7%.

Заключение

Мелкодисперсное увлажнение в сочетании с дождеванием (II вариант опыта) по урожайности и экономической эффективности превосходит I и II варианты опыта, только по экономии оросительной воды отстает от III варианта опыта, занимая 2-е место. Учитывая это, в условиях Апшерона при орошении люцерны рекомендуется применять мелкодисперсное увлажнение в сочетании с дождеванием. Только в исключительных случаях в засушливые годы можно применять мелкодисперсное увлажнение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Александров, А. Д. Мелкодисперсное увлажнение сельскохозяйственных культур: сб. статей советских специалистов на IX МКИДМ / А. Д. Александров. - М., 1973.

2. Баширов, Н. Б. Аэрозольное орошение сельскохозяйственных культур на крутых склонах. Обзорная информация. Серия сельское хозяйство / Н. Б. Баширов, Ф. А. Ахмедов. - Баку: АНИИНТИ, 1990.

3. Заикин, А. Н. К вопросу развития мелкодисперсногодождевания: Сб. научных трудов ВНИИГиМа / А. Н. Заикин, А. К. Заикина. - М., 1978. - С. 67-76.

4. Рассолов, Б. К. Технология и технические средства аэрозольного увлажнения сельскохозяйственных культур / Б. К. Рассолов, В. В. Коршков // Международный сельскохозяйственный журнал. - 1980. - №9. - С. 96-99.

5. Доспехов, Б. Ф. Методика полевого опыта / Б. Ф. Доспехов. - М.: Колос, 1978.

6. Бурдюгов, В. Г. Эффективность мелкодисперсного дождевания полевых культур (рациональное использование и охрана водных ресурсов) / В. Г. Бурдюгов, В. Н. Зинковский. - Новочерскасск: АзНИИГиМ, 1980. - С. 79-83.

7. Багров, М. Н. Роль исскуственного микроклимата и формирование урожая / М. Н. Багров, И. И. Жаринова // Гидротехника и мелиорация. - 1984. - № 4. - С. 66-67.

8. Степанов, В. Н. Основы агрономии / В. Н. СтепановЮ А. Н. Киселев, Н. Н. Третьяков. - М.: Колос, 1977.