Автореферат (1151670), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Критерием энергетической эффективности агротехнологии является коэффициент (Кс), рассчитываемый по формуле
, (34)
где Кс - коэффициент энергетической эффективности; Е у – энергосодержание урожая, МДж/га (количество энергии, аккумулируемой в урожае культур в процессе фотосинтеза); Е с – суммарные энергозатраты вкладываемые на производство продукции, МДж/га.
В таблице 12 приведены рассчитанные по данной формуле значения Кс: 1,26 для стандартной агротехнологии; 1,69 для агротехнологии, основанной на орошении по экранированным пленкой бороздам.
Расчетами энергозатрат при возделывании кукурузы и кормовой свеклы также установлено преимущество их орошения по экранированным бороздам: коэффициент энергетической эффективности составил соответственно 1,19 и 1,58; 1,21 и 1,47.
Таким образом, технология возделывания пропашных культур при их орошении по экранированным бороздам является энергетически эффективнее стандартной.
Для расчета экономической эффективности различных технологий полива в качестве объекта выбран хлопчатник с междурядьями 60 см, для возделывания которого разработана технологическая карта с соответствующим перечнем технологических операций. В этот перечень включены лучшие варианты изученных технологий полива с присущими им особенностями.
Таблица 12. Энергетическая эффективность производства хлопка-сырца
| №№ п/п | Показатели | Единица измерения | Значение показателей | |
| полив по стандартным бороздам | полив по экранированным пленкой бороздам | |||
| 1 | Суммарные энергозатраты на производство хлопка-сырца | МДж/га | 5004 | 5101 |
| 2 | Урожайность хлопчатника | т/га | 3,5 | 4,8 |
| 3 | Энергосодержание урожая | МДж/га | 6300 | 8640 |
| 4 | Энергетические затраты на производство 1 т хлопка-сырца | МДж/га | 1800 | 1800 |
| 5 | Коэффициент энергетической эффективности производства хлопка-сырца | 1,26 | 1,69 | |
Несмотря на острый дефицит оросительной воды в аридной зоне, стимулы для ее экономии при орошении сельскохозяйственных культур не установлены. Введение платы за воду сдерживается из-за того, что существующие фермерские хозяйства (120 тысяч) не имеют водомерных устройств. Поэтому в расчетах экономической эффективности экономия воды, полученная при использовании прогрессивных технологий полива, оценивалась величиной урожая, получаемого на дополнительно орошаемой площади.
Затраты труда, топлива, а также на приобретение материалов оценивались по существующим нормативам. Затраты, связанные с экранированием почвы полиэтиленовой пленкой, рассчитаны исходя из следующих показателей: толщина пленки 10 мкм, потребность ее составляет 50 кг/га, закупочная цена 1 кг пленки 40 руб, срок службы - 2 года.
В производственных условиях выращивался скороспелый сорт хлопчатника с V типом волокна, закупочная цена которого ежегодно корректируется, исходя из стоимости топлива, минеральных удобрений и цен волокна на мировом рынке.
Эксперименты, проведённые в хозяйстве «Пахтакор» в 2006 году, подтвердили результаты опытов, проведённых на том же участке в 2004 и 2005 годах. Экономические показатели выращивания хлопчатника с применением технологии полиэтиленового экранирования почвы и без его применения в хозяйстве «Пахтакор» в 2006 году следующие: валовый расход без экранирования 15142,5 руб., при экранировании 17747,5 руб., чистая прибыль соответственно 14527,5 руб. и 20400, 0 руб.
Анализ показателей 2006 года показывает, что технология полива с применением экранирования почвы выгоднее традиционной технологии полива без использования экрана. Коэффициент рентабельности применения технологии экранирования почвы равен 2,15, тогда как при традиционной технологии этот коэффициент равен 1,96. Предельная ставка рентабельности применения технологии экранирования почвы составляет 14,1% по сравнению с обычной технологией полива.
ВЫВОДЫ
1. Разработан водосберегающий, почвоохранный и экологически безопасный способ полива пропашных культур по экранированным бороздам с различным покрытием (полиэтиленовая пленка, крафтбумага, солома), обеспечивающий экономию оросительной воды при выращивании хлопчатника 1153 м3/га или 24%, кормовой свеклы 1920 м3/га или 28%; кукурузы на зерно 1535 м3/га или 29%.
2. При оптимизации элементов технологии полива установлено, что за счет малых поливных норм, рассчитываемых на увлажнение слоя почвы 0-50 см, среднее расчетное значение КПД полива по экранированным бороздам – 0,72, превышает КПД полива по открытым бороздам (0,60) на 20 процентов. Более высоких показателей качества полива по длинным, более 200м, экранированным бороздам возможно достичь путем разделения пленочного экрана на несколько отрезков с уменьшающимся по длине борозды шагом водовыпускных отверстий. Для борозд длиной 150-225 м рекомендуется следующее соотношении шагов отверстий трех отрезков борозд 1:1,5:4,5.
3. Теоретическое обоснование бороздкового полива базируется на системе уравнений, описывающей движение потока воды по сухой борозде и включающей уравнение баланса расхода воды, а также движения фронта и тыла струи воды. Для разработанной модели составлена компьютерная программа, по которой для разных сочетаний уклонов местности и водопроницаемости почвогрунтов проведены расчеты и получены значения элементов техники полива, соответствующие различным коэффициентам равномерности увлажнения почвы.
4. В результате проведенных гидравлических исследований движения потока воды по экранированной пленкой борозде установлены гидравлические элементы русла: коэффициент шероховатости 0,033; коэффициент расхода воды водовыпускного отверстия при свободном истечении воды - 0,46; несвободном - 0,014 и полузамкнутом - 0,016-0,018. Выведены зависимости гидравлических элементов потока от расхода воды в борозде: определены площади живого сечения; смоченный периметр, гидравлический радиус, расход воды из отверстий в пленке. Зависимости использованы в полуэмпирической математической модели процесса движения потока воды по экранированной пленкой борозде. Для различных сочетаний уклона поверхности земель и водопроницаемости почвогрунтов по этой модели рассчитаны элементы полива по экранированным бороздам.
5. Разработана конструкция внутриучастковой оросительной системы, состоящей из комплекта переносных транспортирующих (А.с.№1818017) и гибких поливных трубопроводов (Предварительный патент РУз №5427) с гидроподкормщиком (Предварительный патент РУз № IДР04789) и экранированными бороздами (Предварительный патент РУз № 3458), которая предотвращает размыв почвы, снижает испарение влаги из почвы, сокращает объем эмиссии парниковых газов, выделяемыми при «дыхании» почвы. В результате расчетов получены теоретически и экономически обоснованные элементы техники полива по проточным бороздам - для земель с уклоном 0,005 – 0,05, коэффициентом фильтрации 0,2-0,05 с учетом коэффициента равномерности полива 0,75 рекомендованы длина борозд 75-100м, КПД борозды 0,52-0,73.
6. На основе изученных водного, теплового, микробиологического и газового режимов почвы доказана многофункциональная роль покрытия почвы. Показано, что в почве покрытой экраном из черной пленки, при поливах формируются благоприятные для растений и почвенной микрофлоры условия: впитавшаяся в почву вода более продуктивно используется растениями, повышается температура верхнего 20 см слоя почвы (на 1500С за период вегетации), увеличивается численность полезных групп микроорганизмов (6,1млн.клеток/г почвы против 0,51млн.клеток/г почвы на контроле), повышается содержание углекислого газа в почвенном воздухе пахотного слоя почвы (0,48% против 0,40% объемных на контроле). Повышенное содержание СО2 в почвенном воздухе ускоряет усвоение корневой системой растений труднорастворимых почвенных фосфатов. В результате повышается урожайность сельскохозяйственных культур: хлопчатника на 1,1 т/га (29,4%); кукурузы на зерно на 0,16 т/га (3%); кормовой свеклы на 11,9 т/га (15,3%).
7. Установлены теоретические закономерности процесса физического испарения влаги с частично покрытой пленкой почвы и дана математическая модель, учитывающая многофазную структуру почвы, энергетику почвенной влаги и погодные условия. Установлено, что при экранировании 0,5 поверхности поля сокращение физического испарения влаги с хлопкового поля достигает 1200 м3/га.
8. Наилучшие условия для получения высокого раносозревающего урожая пропашных культур создаются при укладке через междурядье темной полиэтиленовой пленки толщиной 10-12 мкм, с шагом водовыпускных отверстий 1-1,2 м, диаметром отверстий 5-7 мм.
9. Совместно с институтом УзМЭИ разработана конструкция пленкоукладчика для экранирования борозд и проведены его испытания. Расчетами показано, что поливы по экранированным бороздам энергетически и экономически эффективнее поливов по традиционной технологии. Чистая прибыль при применении экранирования составила 20400 руб/год, при обычном поливе 14528 руб/год.
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Метод сокращения потерь оросительной воды. //Вестник РАСХН. - 1998. - №3. - С. 32-36.
2. Безбородов Ю.Г. Математическая модель расчета параметров полива по бороздам с перфорированным экраном. //Аграрная наука. – 2000. - №6. - С. 28-29.
3. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Мелиорирующий эффект при мульчировании полиэтиленовой пленкой орошаемых почв сероземной зоны. //Почвоведение. – 2000. - №7. - С. 861-868.
4. Безбородов Ю.Г., Безбородов А.Г. Структура почвенного воздуха хлопкового поля и урожайность хлопчатника. //Аграрная наука. - № 8. - 2002. - С. 53-57.
5. Безбородов Г.А., Безбородов Ю.Г. Состав углеводородных газов в орошаемых сероземных почвах и его регулирование. //Вестник РАСХН. - 2004. - №3. - С. 35-37.
6. Безбородов Ю.Г. Энергетическая, экологическая и экономическая эффективность водосберегающей технологии орошения. //Вестник РАСХН. - 2005. - №6. С. 65-67.
7. Безбородов Ю.Г. Особенности парниковых газов в почвенном воздухе при орошаемом земледелии. //Агро XXI. - 2006. - № 1-3. - С. 20-21.
8. Безбородов Ю.Г. Испарение влаги с поверхности почвы при поливе по экранированным бороздам. //Мелиорация и водное хозяйство. - 2007. - № 3. - С. 38-40.
9. Безбородов Ю.Г. Содержание углеводородов ряда этилена в почвенном воздухе сероземов.//Плодородие. - 2007. - № 3. - С. 6.
10. Безбородов Ю.Г. Эмиссия закиси азота орошаемыми землями. //Вестник РАСХН.- 2008. - №1. - С. 58-60.
11. Безбородов Ю.Г. Исследование гидравлических элементов технологии орошения пропашных культур по мульчированным бороздам. //Вестник РАСХН. - 2008. - №2. - С. 67-69.
12. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Распределение углекислого газа и метана в воздухе почвенного профиля орошаемых сероземов. // Почвоведение. - 2008. - №1. - С. 68-74.
Патенты
13. Безбородов Г. А., Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. А.С.№1818017 СССР. Передвижной поливной трубопровод // М.: Б.И. - 1993. - №20. - 4с.
14. Безбородов Г.А. , Безбородов А. Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №3458. Способ полива орошаемых культур. // Ташкент: Б.И. – 1996. - №2. - 4с.
15. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №5337. Способ полива пропашных культур по бороздам..// Ташкент: Б.И. -1998. - №3. - 3с.
16. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г. Предварительный патент РУз №5427. Трубное соединение. // Ташкент: Б.И. - 1998. - №5. - 5с.
17. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г., Безбородов Д.Г. Патент РУз № IDR 04639 от 26.03.2001. Способ выращивания пропашных культур. // Ташкент: Б.И. - 2001. - №4. - 5с.
18. Безбородов Г.А., Безбородов А.Г., Безбородов Ю.Г., Безбородов Д.Г. Патент РУз № IDR 04789 от 04.06.2001. Устройство для внесения растворимых удобрений с поливной водой при поверхностных поливах. // Ташкент: Б.И. - 2001. - №6. - 4с.
Монографии
19. Безбородов Ю.Г. Полив хлопчатника на землях, подверженных ирригационной эрозии: монография - Деп. в ГФ НТИ ГКНТ Руз №2648. - Ташкент: УзНИИХ, 1996.- 151с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
