За умовами ресурсозабезпечення та еколого-меліоративного стану земель

1. В умовах достатнього ресурсозабезпечення та доброго еколого-меліоративного стану земель пропонується застосувати оптимальні екологічно безпечні режими зрошення, які забезпечують дотримання оптимального діапазону зволоження у розрахунковому шарі ґрунту, але при виконанні умови – мінімізації втрат вологи на інфільтрацію за межі цього шару (Компенсаційний режим зрошення – штучне зволоження ґрунту додатково до опадів забезпечує покриття дефіциту водоспоживання сільськогосподарських культур.

2. В умовах недостатнього ресурсозабезпечення пропонується використовувати різні водоощадливі режими зрошення, параметри яких можуть узгоджуватись та змінюватись згідно з наявними обсягами ресурсів та очікуваним рівнем урожаїв за умови недополивів сільськогосподарських культур.

Нормативна база водоощадливих (дефіцитних) режимів зрошення враховує сортові генетичні особливості сільськогосподарських культур та технологію їхнього вирощування. Основний принцип водоощадливих режимів зрошення полягає у дотриманні оптимального рівня зволоження лише лише протягом критичного періоду розвитку сільськогосподарських культур, коли вони є найбільш чутливі до нестачі вологи. В іншу періоди вегетації нормативні параметри водоощадливих режимів можуть узгоджуватись із рекомендаціями, одержаними на підставі експериментальних досліджень, або визначатись оперативно за моделями зв’язку “врожайність – вологозабезпеченість”.

3. За умови тривалого використання зрошувальних земель у разі порушення комплексу агро технологій та поливних режимів існує небезпека деградації ґрунтів та погіршення грунтово-екологічного стану земель. В таких випадках пропонується застосування ґрунтозахисних режимів зрошення, що передбачає проведення відповідних агро меліоративних заходів з метою відновлення родючості ґрунтів, врахування конкретних грунтово-екологічних умов та стану родючості ґрунту.

Фактори впливу на режим зрошення

Коректний режим зрошення є основним завданням проектування та експлуатації зрошувальної системи. Завдання практиків – вірно розрахувати норми і строки поливів та пов’язати їх з конкретними погодними умовами. Постає запитання:

? Чи однаковий режим зрошення для різних сільськогосподарських культур при одних і тих же умовах зовнішнього середовища.

? Чи змінюватиметься режим зрошення для певної сільськогосподарських культури в різні роки її вирощування на даній території.

Проаналізувавши вищезгадані ситуації можемо виділити ряд факторів, що впливатимуть на режим зрошення сільськогосподарських культур.

1. Одним із головних факторів є погодні умови, а саме:

- кількість опадів та розподіл їх протягом вегетації;

- температура повітря;

- відносна вологість;

- дефіцит вологості повітря.

Вище перераховані фактори в першу чергу впливають на кількість та строки поливів.

2. Біологічні особливості культури (впливають на норми, строки, кількість поливів)

- тривалість вегетаційного періоду (кількість поливів) озима пшениця – 3 поливи, люцерна – 9, огірки – 14.

- водоспоживання (потреба рослин у воді, максимально можливі випаровування;

- фаза розвитку рослини (критичні періоди),

- Wпрод. (глибина активного шару ґрунту)

3. Грунтові особливості (механічний склад, вологоємкість, водопроникність). Легкі за механічним складом ґрунти, не здатні створювати значні запаси вологи, внаслідок їх низької вологоємкості та великої водопроникності. Тому поливи варто здійснювати меншими нормами, але частіше; порівняно з суглинковими та глинистими ґрунтами.

4. Гідрогеологічні умови. На процес регулювання водного режиму ґрунту впливає глибина залягання підґрунтових вод. Від цього показника залежить чи враховуємо ми капілярне підняття вологи при визначенні норм зрошення та норм поливів.

Методи визначення строків поливів

Призначення строків поливів – складне та дуже важливе питання практики зрошення сільськогосподарських культур.

З метою забезпечення потреби рослин у воді, необхідно мати досконалу методику визначення терміну, коли рівень вологи в ґрунті знизиться до нижньої межі оптимальної вологості ґрунту, яка обумовлюється біологічними особливостями рослин (але не нижче ВРК). Для культур вологолюбних з неглибоким розташуванням кореневої системи (огірки, розсадна капуста, нижня межа оптимальної вологості завжди вища, ніж для менш вологолюбних з глибоко розповсюдженою кореневою системою (помідори, столовий буряк)

На практиці строки поливу встановлюють різними методами:

1. За зовнішніми ознаками. Візуальний метод і ґрунтується на зміні зовнішнього вигляду рослини внаслідок зменшення наводненості тканин. Ознаками необхідності поливу є зміна кольору листя та стебел, зміна кута згину молодого листя, короткотривале початкове в’янення або скручування листя.

Довгий час був головним методом, на жаль досить широко застосовується на практиці і зараз. Проте досить суб’єктивний, примітивний і не завжди виправданий. Так в спеку, в’янення листя спостерігається навіть при високій вологості ґрунту; в такому випадку є необхідність в освіжаючому, а не зволожувальному поливі. У дорослих рослин до того ж зміна зовнішніх ознак при недостатній вологості менш помітна, внаслідок чого існує ризик зниження вологості ґрунту нижче ВРК.

2. За фазами розвитку рослин. Рослини стають особливо вимогливими до наявності легкодоступної вологи певні періоди їх онтогенезу, які визначаються як критичні. Різке зниження врожаю спостерігається при дефіциті ґрунтової вологи під час закладання, формування та інтенсивного росту органів плодоносіння рослин, або інших органів, які беруть участь у створенні врожаю. В цей час має забезпечуватись безперервне надходження вологи до рослин у цілковитій відповідності з їх потребою.

Так за даними інституту зрошувального землеробства УААН для помідорів - критичним визначений період зав’язування та ріст плодів, для капусти - наростання розетки та достигання качанів, огірків – плодоносіння.

Згідно даного методу, завчасно визначають схеми поливів, приводячи строки поливів до відповідності часу настання критичних фаз онтогенезу; причому поливи призначають з деяким випередженням. Недолік: в зв’язку із зміною погодних умов схеми поливів необхідно коригувати.

Критичні періоди деяких сільськогосподарських культур (за даними інституту зрошувального землеробства УААН)

Культури	Критичний період
Озимі та ярі колосові	Вихід в трубку – налив зерна
Кукурудза	За 10 діб до викидання – через 10 днів після цвітіння “метелки”
Сорго, просо	Викидання “метелки” – налив зерна
Соя	Бутонізація, цвітіння – налив зерна
Соняшник	Утворення корзинок – налив насіння
Цукровий та кормовий буряк	Період інтенсивного росту листя коренеплодів
Картопля	Бутонізація – масове клубнеутворення
Томати	Зав’язування та ріст плодів
Капуста	Наростання розетки, достигання качанів
Огірки	Плодоношення

3. За фізіологічними показниками. Сучасна фізіологія шукає шляхи управління потребами рослин, за яких потреби у поливах будуть задовольнятись на основі сигналів самої рослини (величина всисної сили клітин листя, концентрація клітинного соку, осмотичний тиск та ін.). Найбільше практичне значення мають перші два показники. Встановлені значення верхньої межі всисної сили клітин, за якими рослини починають відчувати пригнічення, що призводить до зниження їх продуктивності.

Концентрація клітинного соку обумовлюється наявністю певної кількості солей. Чим вища концентрація клітинного соку, тим вища потреба у воді.

Фітомоніторинг. В окремих рослинах дозволяє визначати фізіологічні порушення (стрес). Діалоговий фітомоніторинг дозволяє точно налагоджувати зрошення для досягнення бажаних темпів росту.

Водний стрес – Crop water stress index (CWSI)

Оцінка водного стресу за температурою листя. Параметр оцінки – термічний - за різницею температури листя (або листкової поверхні) та повітря в залежності від кліматичних умов.

• Сенсори для вимірювання температури листя (локальний спосіб),

• Інфрачервоне випромінювання – вимірювання суцільного покриву за допомогою спеціального обладнання, використовуючи літаки тасупутники.

Оцінка водного стресу за рослиною

• Метод денного стискання стебла. Використовується фізіологічна особливість ксилеми - еластичність клітин, що обумовлює фізіологічний процес денного стискання стебла рослин (стовбура дерева) під впливом транспірації через листкову поверхню та нічного росту і відновлення тургору в результаті роботи кореневої системи.

• Метод вимірювання – дендрометрія з використанням високочутливих електронних сенсорів – дендрометрів безперервної моніторної дії

Оцінка водного стресу за рослиною
Метод водних потенціалів. Ґрунтується на принципі рівності тиску в листі та листковій камері.

• Вимірювані параметри – водний потенціал листка та водний потенціал рослини в цілому.

• Обладнання – прилад тиску (листкова камера, газовий балон, манометр)

4. За вологістю ґрунту. Найбільш точний метод визначаються за допомогою показників перед поливної вологості ґрунту. Досліджено, що найвищу урожайність сільськогосподарські культури забезпечують при вологості ґрунту близькій до НВ. Але так як в полі важко і не завжди доцільно створювати такий запас вологи; експериментальним шляхом встановлюється нижня межа вологості ґрунту (як правило діапазон становить близько 15% вологості ґрунту). Зразки ґрунту відбирають через 8-10 днів. За показником перед поливної вологості (фактичної) розраховується дефіцит ґрунтової вологи до рівня найменшої вологоємкості, тобто практично норму поливу. Недоліки: трудомісткий, є потреба в розробці сучасних методів та приладів вимірювання вологості ґрунту:

- термостатно-ваговий;

- електрометричний;

- Тензіометричний спосіб, що базується на законах термодинаміки та використовує знання про потенціал ґрунтової вологи. Засобами вимірювань слугують сенсoри - тензіометри

Переваги методу:

- простота і доступність методу;

- тензіометричний тиск (капілярний потенціал ґрунтової вологи) є прямим показником її доступності для рослин;

- висока оперативність і точність визначення як строків, так і норми поливу;

- можливість застосування в системах автоматизованого управління поливами;

- можливість використання в сучасних системах вимірювання та передачі інформації;

- наявність простих, дешевих та надійних приладів – тензіометрів, у тому числі і вітчизняного виробництва.

- Спосіб вимірювання об’ємного вмісту вологи в грунті за допомогою сенсорів - вологомірів

5. Біокліматичний метод. Інтервал між двома сусідніми поливами, тобто тривалість між поливного періоду, обумовлений водопотребою культури. В залежності від методів та ритмів розвитку рослин фактичні витрати води полем в окремі періоди змінюються в значних межах.

З метою визначення значень водопотреби Анатолієм Михайловичем Алпатьєвим був введений біокліматичний коефіцієнт кривої водопотреби, величина якої змінна. Продовжив ці дослідження Стефан Михайлович Алпатьєв. Для кожного виду рослин зміна біокліматичного коефіцієнту має свої закономірні особливості. З переміщенням зрошення в західні та північні області країни виявляється така вада даного методу як зональність біокліматичних коефіцієнтів водопотреби.

Метод Пенмана-Монтейта
Рекомендований FAO (Food and agricultural organization of the United Nation)

(0.408Δ (Rn-G)+γ (900/273*T)*U(Es-Ea)

Ето = Δ+γ(1+0.34 U2)

Rn – сумарна радіація, що досягла поверхні землі;

G – надходження грунтового тепла

Т - температура повітря

U2 – швидкість вітру

Es – тиск насиченої водяної пари

Еа – фактичний тиск водяної пари

Δ – нахил кривої тиску водяної пари

γ- психрометрична константа

Особливості перспективних строків поливів у сучасних умовах

Сучасні економічні соціальні та природно - господарські умови ведення зрошення характеризуються підвищенням вимог щодо раціонального використання наявних, часто обмежених ресурсів та недопущення негативного впливу на довкілля.

Традиційно критерієм планування поливів є умова дотримання оптимального рівня волого запасів у розрахунковому шарі ґрунту, який визначається верхньою межею зволоження ґрунту (волого запаси при розриву капілярів). Зазначений діапазон зволоження забезпечує оптимальний рівень водоспоживання сільськогосподарських культур та відповідно одержання високих урожаїв за умови дотримання оптимальних параметрів усіх інших технологій зрошувального землеробства.

В умовах дефіциту ресурсів: поширення негативних впливів зрошувальної меліорації на оточуюче середовище застосування даного традиційного підходу планування біологічно оптимальних режимів зрошення лише за одним критерієм (забезпечення оптимального водоспоживання) є недоцільним та призводить, як до нераціонального використання ресурсів, так і до розвитку де граційних процесів у ґрунтах. У зв’язку з цим в останні десятиріччя набули розвитку нові підходи до встановлення оптимальних параметрів режимів зрошення, які визначаються за комплексом критеріїв і більш детально враховують умови виробництва та екологічні вимоги.

При плануванні поливів використовують відповідну нормативно-довідкову інформацію, що містить:

- граничнодопустимі екологічно безпечні поливні норми m_ек;

- перед поливні пороги вологості ґрунту;

- потужність розрахункового шару ґрунту, що відповідає потрібній глибині зволоження.

Застосування електронно-обчислювальної техніки для створення інформаційно-обчислювальних систем оперативного планування поливів (ІОС “Проект”, ІОС “Полив-2”) дає можливість не лише розширити перелік умов та факторів, що впливають на розв’язання задачі планування поливів, але й дають змогу враховувати прогноз розвитку чи змін вихідних умов у часі протягом найближчого періоду (погодні умови, сумарне випаровування, стан розвитку сільськогосподарських культур, наявність та готовність поливної техніки, ліміти водо та енергопостачання тощо.

У світовій практиці такий підхід використовують у так званому прецизійному (що визначається найвищою точністю) землеробстві, коли усі параметри агротехнологій постійно узгоджують із фактичними прогнозованими змінами природних та антропогенних факторів.

Планування строків поливів може здійснюватись:

1. Із застосуванням інформаційно-обчислювальних систем оперативного планування зрошення. Ефективне при обслуговуванні багатьох великих господарств та розв’язання поряд з плануванням поливів задач оптимізації розподілу водноенергетичних ресурсів в межах зрошувальних систем.

2. Шляхом балансових розрахунків динаміки вологості на основі використання нормативних параметрів та емпіричних залежностей із застосуванням мікрокалькуляторів. Не дає змоги оперативно планувати поливи на великих площах та розв’язувати оптимізацій ні задачі розподілу ресурсів. Доцільне для невеликих господарств та за достатнього рівня забезпечення поливного землеробства ресурсами.

3. Шляхом визначення строків норм поливів на підставі прямих вимірювань вологості ґрунту та спостережень за станом розвитку рослин з дотриманням рекомендацій щодо обсягів доступних поливних норм. Доцільне застосування для невеликих фермерських господарств, що мають необхідне обладнання для визначення вологості ґрунту.

Види поливів сільськогосподарських культур

За часом проведення поливи поділяють на дві групи:

1. Вегетаційні – поливи, що проводяться в період вегетації культури.

2. Невегетаційні – поливи, які проводять на полі не зайнятому с.-г. культурою (до початку або після закінчення вегетації)

Серед вегетаційних найважливішим основним видом є:

1.Зволожувальний або саме вегетаційний. Їх проводять по мірі використання рослинами легкодоступної вологи активного шару ґрунту. Серед вегетаційних поливів також розрізняють наступні спеціальні поливи:

2.Посадковий

3.Освіжаючий

4.Протизаморозковий

З групи невегетаційних поливів найважливішим і найцікавішим є вологозарядковий полив. Такі поливи вирівнюють графік водокористування, подовжують зрошувальний період скорочують кількість вегетаційних поливів і відстрочують перший полив. На територіях близьким РГВ (1-1,5м) вологозарядкові поливи малоефективні, а іноді і шкідливі. В цих випадках доцільно проводити весняні передпосівні поливи невеликими нормами. Восени вологозарядку проводять під озимі, багаторічні трави, соняшник, цукровий буряк іноді під ранні ярі зернові, в садах та виноградниках; весною – під пізні ярі культури влітку – під пожнивні та літні посіви (буряк, кукурудза). Весняна волого зарядка (за 10 днів) для кукурудзи. За допомогою дощування запаси створюються лише в 1,5м шарі. Вологозарядка в Київській області під озиму пшеницю створювала запас легкодоступної вологи, якого вистачало до травня (тобто волого зарядка+1 полив)

Передпосівний (за 1-2 дні) для овочевих та зернових культур (просо, кукурудза, картопля літньої посадки). На сьогоднішній лекції нам вдалося досить оглядово познайомитися з сучасними поняттями та тенденціями зрошувальних меліорацій.

Не принижуючи значення інших природних факторів для розвитку рослин, ще раз хочеться підкреслити важливу роль вологи в даному процесі. А в якості експерта залучити людину, яка ще в епоху відродження стверджувала, що:

“Вода приводить в рух всю природу” Леонардо да Вінчі.

Дата добавления: 2015-06-28