Диссертация (Технология и технические средства подкронового микроорошения садовых культур)

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет» Обособленное структурное подразделение Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А.К. Кортунова На правах рукописи МИЩЕНКО НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ Технология и технические средства подкронового микроорошения садовых культур. Специальность 06.01.02 — «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель- доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, Заслуженный деятель науки РФ Ольгаренко В.И. Новочеркасск - 2014г.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ..... ОРОШЕНИЯ САДОВЫХ КУЛЬТУР .10 1.1 Сравнительная оценка различных способов полива садовых культур.. ... 10 1.2 Основные направления совершенствования мобильных ирригационных комплектов...... 16 1.3 Обоснование конструктивных размеров кольцевых незамкнутых отводов и необходимой глубины промачивания почвы. 27 Выводы.. 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Рабочая гипотеза и направление исследований.. 32 2.2 Природные условия объекта исследований 33 2.3 Методика организации и проведения экспериментов.

39 3. РАЗРАБОТКА И ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ МОБИЛЬНОГО ИРРИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКТА ПОДКРОНОВОГО МИКРООРОШЕНИЯ САДОВЫХ КУЛЬТУР .47 3. 1 Назначение, краткое техническое описание ирригационной установки и технологического процесса 3.2 Влияние конструкции кольцевых водовыпусков на формирование контура увлажнения, 61 3.3 Изучение параметров дефлекторных насадок в составе ирригационного комплекта........ 64 3.4 Закономерности распределения искусственного дождя по радиусу действия дефлекторных насадок .

66 3.5 Гидравлические характеристики пластмассовых трубопроводов в составе комплекта..... 75 3.6 Результаты опытно-производственных испытаний мобильного ирригационного комплекта 79 Выводы .. . 87 4. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДКРОНОВОГО МИКРООРОШЕНИЯ САДОВЫХ КУЛЬТУР 4.1 Определение необходимой плошади полива приствольного круга дерева.... 4.2 Режим орошения плодоносящего сада в условиях Московской области при использовании , 92 модульного комплекта подкронового микроорошения 4.3 Расчетный режим микроорошения садовых культур на основе метода водного баланса.100 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Выводы., 5. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 110 ИРРИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКТА.

. 111 5.1 Факторы, определяющие экономическую эффективность и экологическую безопасность технологий микроорошения. 5.2 Обоснование экологической безопасности применения КИПОС ... ..... 1 1 8 5.3 Экономическая эффективность применения комплекта ирригационного подкронового 122 микроорош ения садов . 128 Выводы... ЗАКЛЮЧЕНИЕ .. ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ. .130 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 132 Приложение А — Патентный поиск по технике микроорошения....

.... 148 Приложение Б — Результаты опытно производственной проверки комплекта Приложение  — Расчетные параметры элементов водного баланса.. ... 164 .... 169 Приложение à — Патенты на изобретение и полезную модель.... Приложение Д вЂ” Акты внедрения. 173 ирригационного для подкронового микроорошения садов (КИПОС).......... 152 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования. Сельское хозяйство Российской Федерации отличается наличием как крупных сельскохозяйственных предприятий, располагающих значительными земельными и трудовыми ресурсами, так и сформировавшейся структурой хозяйств мелких землепользователей с различными формами собственности.

В России начитывается более 40 млн. мелкотоварных хозяйств, с общей площадью земельных участков в 27,8 млн. га, в том числе земли хозяйств населения - 12 млн. га с земельными наделами от 0,04 га до 2 га; фермерских хозяйств — 15,8 млн. га с площадью участка от 0,1 до 40 га, которые характеризуются сложной конфигурацией, особенностями рельефа, наличием различных препятствий (мелколесье, дороги, линии электропередач). Важное научное и практическое значение имеет повышение эффективности использования орошаемых участков данных категорий хозяйств, в получении высококачественной и дешевой продукции. Решение этой проблемы связано с научным обоснованием, разработкой и внедрением новых ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий орошения, в том числе подкронового микро- орошения садов, обеспечивающего экономное использование водных, энергетических и трудовых ресурсов, экологическую безопасность.

Внедрение новых технологий и технических средств микроорошения позволит увеличить продуктивность орошаемых участков мелких землепользователей, что обеспечит повышение продовольственной безопасности, уровня занятости и улучшение социально- экономических условий жизни сельского населения и соблюдение требований охраны окружающей природной среды. Степень разработанности темы. Наиболее широкое применение как в России, так и за рубежом находят технологии микроорошения. Исследованиями в области микроорошения сельскохозяйственных культур занимались: Б.Б. Шумаков, В.В. Бородычев, К.В.

Губер, А.И. Козлов, А.А. Терпигорев, В.А. Колесников, Л.В. кирейчева, А.П. Сапунков, А.Н. Корягин, С.Н. Никулин, З.И. Метельский, Н.Н. Дубенок, Г.В. Ольгаренко, А.И. Рязанцев, М.И. Ромащенко, М.Ю. Храбров, П.Г. Шитт, В.Я. Чичасов и другие. Разработка новых технических средств ведется в направлении создания мобильных оросительных систем для полива сельскохозяйственных культур, садов, виноградников, питомников, плодово-ягодных насаждений, которые должны быть экономически эффективными, надежными и простыми в эксплуатации, недорогими по стоимости и доступными в приобретении, экологически безопасными. Однако разработанные технологии и техника микроорошения не достаточно учитывают особенности полива садовых культур на мелкоконтурных участках сложной конфигурации, типичных для фермерских и личных подсобных хозяйств населения.

Таким образом, необходимо теоретическое обоснование и разработка новых технологий и технических средств микроорошения садовых культур, обеспечивающих рациональное использование водных, энергетических и трудовых ресурсов, повышение надежности, мобильности, диапазона применимости, снижение материалоемкости, создания благоприятных условий для развития и увеличения урожайности садовых культур. Цель исследований. Повышение эффективности использования водных и энергетических ресурсов на мелкоконтурных участках фермерских хозяйств и личных подсобных хозяйств населения на основе разработки новых технологии и техники подкронового микроорошения садовых культур.

Задачи исследований: - выполнить анализ и оценку существующих технических средств и технологий подкронового микроорошения садовых культур; - теоретически обосновать и разработать технологию и технологический модуль ирригационного комплекта подкронового микроорошения садовых культур на мелкоконтурных участках; - изучить параметры струйных водовыпусков и дефлекторных насадок, закономерности распределения поливной нормы, определить гидравлические характеристики полиэтиленового быстроразборного трубопровода в составе ирригационного комплекта подкронового микроорошения; исследовать процесс работы технологического модуля в опытно- производственных условиях, методику нормирования орошения, водный баланс, нормы и режимы полива яблоневого сада; - установить рациональные технико-эксплуатационные параметры и режимы работы ирригационного комплекта, оценить надежность и безопасность функционирования в производственных условиях; - разработать технологию, методику расчета технико-эксплуатационных параметров и конструктивно-компоновочных схем ирригационного комплекта подкронового микроорошения садовых культур; Научная новизна работы: — разработан новый мобильный ирригационный комплект подкронового микро- орошения садовых древесных культур модульного типа, на основе быстроразборных полиэтиленовых трубопроводов; — впервые обоснованы и разработаны конструктивно-компоновочные схемы и конструкции технологического модуля ирригационного комплекта подкронового микроорошения садовых культур, для мелкоконтурных участков со сложным рельефом и конфигурацией; — изучены закономерности пространственно-временного распределения поливной нормы и расходно-напорные характеристики ирригационного комплекта, установлены геометрические и гидравлические параметры поливных устройств, обеспечивающие расширение диапазона применения для различных возрастных циклов садовых насаждений; — установлены рациональные технико-эксплуатационные характеристики ирригационного комплекта на основе проведенных лабораторных и опытно- производственных испытаний; — определены биоклиматические и микроклиматические коэффициенты суммарного испарения яблоневого сада, усовершенствована методика расчета проектных и эксплуатационных режимов орошения технологического модуля ирригационного комплекта микроорошения яблоневого сада; Теоретическая и практическая значимость работы: Предложены инженерно-технические решения и конструктивно- компоновочные схемы для подкронового микроорошения многолетних насаждений.