Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Дақылдың суды тұтынуы

Егістікте ылғал топырақ бетінен буланады. Бұл негізінен физикалық процесс. Мұны (И) деп белгілейміз. Буланудың қарқыны топырақ бетінің өңделу дәрежесіне оны өсімдіктің көлегейлеуіне байланысты. Ауаның ыстықтығы да булануды күшейте түседі.

Ылғалдың тағы бір бөлігін өсімдік тамырлары арқылы өзіне сорып алып, пайдаланып, қалғанын жапырақтары арқылы буландырады. Бұл «транспирация» деп аталады, оны (Т) деп белгілейміз. Транспирация биофизикалық процесс, өйткені ол бір жағынан ауа райының көрсеткіштеріне, екінші жағынан өсімдіктің биологиялық ерекшеліктеріне байланысты өрбиді.

Аталған екі бөліктің қосындысы дақылдың суды тұтынуы деп саналады. Демек, дақылдың суды тұтынуы – вегетация кезеңінде қажетті өнімді өндіру үшін дақылдың өзіне керек ылғал мөлшері. Сонымен дақылдың суды тұтынуы (Е)

Е = И + Т, м³/га (2.1)

Вегетацияның бас кезінде судың топырақ бетінен булануы көбірек болады, өсімдік өркені жайылып, жер бетін көлегейлеген сайын транспирация үлесі арта түседі.

Ауылшаруашылық дақылдарының негізгі өнімінің бірлік массасының (дәні, түйнегі, жасыл массасы және т.б.) пайда болуы үшін өсімдіктің транспирациясы мен топырақ бетінен булануына кететін суды су тұтыну коэффициенті (А.Н.Костяков бойынша) деп атаймыз, ол келесі формула арқылы анықталады:

ε =Е / U (2.2)

мұндағы: U – негізгі өнімнің өнімділігі.

ε су тұтыну коэффициенті дақылдың биологиялық ерекшеліктері мен климаттық жағдайларға байланысты далалық зерттеулер нәтижесінде анықталады, оның мәні нақты дақыл мен табиғи аймақтар бойынша анықтамалықтарда көрсетіледі. Су тұтыну коэффициенттерінің мәні өте кең спектрде 10-100мм/т өзгеріп отырады. Бірақ, 2.2 формула қазіргі кезде өте сирек пайдаланылатынын атап өту керек. Өйткені, ε су тұтыну коэффициентін бағалау үшін, өнімнің өнімділігін анықтап, сонымен қатар климаттық жағдайларға, ылғалдандыру режиміне байланысты су тұтыну мөлшерін де өлшеу қажет болады.

Су ттыну коэффициенті ауылшаруашылық дақылының суды пайдалы тұтынуының көрсеткіші болып табылады. Өнімділік жоғары болған сайын, оның бірлік өніміне су аз жұмсалады.

Ауылшаруашылық дақылдарының өндіру жағдайының жақсаруына байланысты су тұтыну коэффициентінің төмендейтіні іс-тәжірибелерде маңызды роль атқарады. Топырақтың құнарлығы жоғары, өсімдіктің қоректену жағдайлары мен агротехникасы жақсы болған сайын су тұтыну коэффициенті төмен болады.

Ауылшаруашылық дақылдарынң су тұтынуын анықтаудың ірнеше әдістері бар: далалық, ұқсастық /аналогтық/, есепті, анықтамалықта оның мүмкін болатын мәндері көрсетілген.

Далалық әдістер тәжірибелік учаске немесе топырақ монолитінде су және жылу тепе-теңдігі теңдеулерін құрып, осы теңдеулер нәтижесінде дақылдың су тұтыну мөлшерін анықтаудан тұрады. Мұнда міндетті түрде ылғалдандырудың жобалық режимін қарастыру ұсынылады.

Тепе-теңдік теңдеулері берілген учаске мен топырақтың анықталған тереңдігі және де белгілі уақыт кезеңіне құрастырылады.

Тәжірибелерге бөлінген аудан (тәжірибе учаскесі) біртекті, су тұтыну мөлшерін анықтауға арналған алқапқа типтес болғаны жөн. Өйткені, анықталатын мәндерді алқаптың климаттық, топырақтық, гидрогеологиялық, шаруашылық жағдайларымен негіздеу керек. Учаске тепе-теңдіктің айнымалыларын өлшеуге арналған құрал-жабдықтармен қамтамасыз етілуі тиіс.

Тепе-теңдік зерттеулерінің есепті тереңдігі ретінде өсімдіктің тамыры орналасқан тереңдікті немесе жер асты суларына дейінгі аэрация аймағын қабылдауға болады. Ал есепті кезең жыл, вегетация кезеңі, ай, онкүндік, апта, тәулік болуы мүмкін.

Тепе-теңдік зерттеулерін топырақ монолиттерінде және топырақ структурасы бұзылмаған лизиметрлерде жүргізуге болады.

1. Ылғалдың тепе-теңдігі әдісі. Ылғал тепе-теңдік әдісі көпшілікке белгілі танаптық су тепе-теңдік теңдеуін қолдануға негізделген:

Е = aОс + DW + m + W _гр – W _сбр (2.3)

мұндағы: E – маусымдық су пайдалану, м³/га;

aОс – вегетация кезеңіндегі жауын-шашын мөлшері, м³/га;

DW – пайдаға асқан топырақ ылғалы (DW = ); және - топырақ ылғал қорының вегетация басындағы және соңындағы мөлшерлері, м³/га;

m – маусымдық суару нормасы, м³/га;

W _гр - жер асты суының тамыр орналасқан қабатына көтерілетін мөлшері, м³/га;

W _сбр - танап сыртына және топырақ астына қашып жоғалатын су мөлшері, м³/га.

Бұл әдісті, топырақ ылғалдылығын әрбір 5-8 күн арасында мұқият анықтап тұруға мүмкіндік болған жағдайда және топырақ асты ыза суы 3 метрден тереңірек орналасқан танаптарда қолдануға болады. Ал топырақ асты ыза суы 3 метрден жақын тұрған жағдайда лизиметр деп аталатын арнайы құрал қолданылады.

Лизиметр – топырақ монолитін орналастыруға арналған бір-бірінің ішіне киілетін тік қабырғалы шелек тәріздес екі темір цилиндрлерден тұрады. Лизиметр цилиндрі биіктігі 1-2,5 м шамасында. Ал беткі ауданы 10000 см². Ішкі цилиндр топырақ монолитімен толтырылады. Топырақ монолиті деп, оның табиғи құрылысы бұзылмай қазылып алынған белгілі қабатын айтады.

Топырақ асты (ыза) суының тамыр орналасқан жоғарғы қабатқа өтетін мөлшерін біліп зерттеу үшін сыртқы цилиндр түбіндегі табақшаға су құйылып қойылады. Лизиметр тамыр орналасқан қабатқа дейін көтерілетін топырақ асты (ыза) суы өсімдіктің маусымдық су тұтыну мөлшеріндегі үлесін анықтау үшін қолданылады. Бұл құрал көмегімен суару кезінде топырақтың терең қабатына сіңіп жоғалатын су мөлшері де анықталады. Жұмыс барысында монолиттегі ылғал мөлшері өзгеруін сол монолит орналасқан цилиндр салмағын белгілі бір уақытта ұдайы өлшеп тұру арқылы зерттейді. Бұған қосымша жауын-шашын мен суару арқылы берілген суға да есеп жүргізіледі.

Сурет 2.1 Лизиметрдің конструкциясы: 1 – цилиндр; 2 – перфорирлер торы; 3 – ылғал жеткізуші құбыр; 4 – лизиметр түбі; 5 – ылғал алушы құбыр

Дақылдың су тұтынуын анықтайтын тәжірибелік әдістер

Мұнда арнайы жасақталған тәжірибе учаскелерінде сол дақыл егіліп, оған жаз бойы берілген ылғал көлемі зерттеледі, өлшенеді. Бұл әдіс өте нақты және дәл. Бірақ оны іске асыру үшін екі – үш вегетациялық мерзім қажет. Бұл - әдістің басты кемшілігі. Осы әдістің шығынын азайтудың бір жолы - ол түрлі буландырғыш қондырғыларды қолдану.

Жылу тепе-теңдігі әдісі

Бұл әдіс – жер беті жылу тепе-теңдігінің топырақ ылғалы өзгеруіне байланысты ауытқитындығына негізделген. Дақылдың суды тұтыну мөлшері мына формула арқылы анықталады:

(2.4)

мұндағы: R - радиациялық баланс немесе жер бетіне келіп түскен күннің жылуы. Бұл көрсеткіш арнайы актинометр атты қондырғы арқылы дәл анықталады;

В - келіп түскен жылудың арнайы топырақ қабаттарын жылытуға кеткен мөлшері. Бұл көрсеткішті анықтау үшін топырақ қабатының әртүрлі тереңдігіне жылу өлшеуіш термометрлер орнатылады;

Р – жер бетінің үстіндегі 2 метр ауа қабатын жылытуға кеткен жылу мөлшері;

- ылғалдың бірлік мөлшерін буландыруға жұмсалатын жылу мөлшері.

Осы теңдеуден танаптың маусымдық су тұтынуын есептеуге арналған формула шығады:

E = (R – B - P) (2.5)

Осы әдістемені су тепе-теңдігімен қатар қолданғанда ғылымға және өндіріс үшін өте маңызды мәліметтер алуға болады.

Су және жылу тепе-теңдігі әдістерін кешенді зерттеулерде пайдаланған кезде маусымдық су тұтыну мөлшерінің нақты мәліметтеріне қол жеткізуге болады.

Дақылдың су тұтынуының аналогтық әдісінде су тұтыну мөлшері зерттелген аналог-нысандарында анықталады. Қарастырылып отырған нысандарда су тұтыну мөлшеріне әсер ететін негізгі табиғи және шаруашылық факторларды салыстыру аналогтар негізінде қарастырылуы керек.

Пайдаланылып жүрген есепті әдістер маусымдық су тұтыну мөлшері мен климаттық факторлардың корреляциялық байланысын көрсететін эмпирикалық қатынасын анықтайды. Бұл қатынастар бірнеше жылдардың далалық зерттеулері нәтижесінде анықталды. Олардың көпшілігі метеорологиялық зерттеулердің мәліметтері бойынша булану мөлшерін Е₀ (эвапотранспирация) анықтайды, яғни өсімдіктердің тамыр жүйесі пайдаланатын максималды су тұтыну мөлшері. Нақты бір дақылдың булану мөлшерінен су тұтыну мөлшеріне ауысу үшін топырақтың оптимальды ылғалының өзгеруін, ауылшаруашылық дақылдарының ерекшеліктерін және өсіп-өну кезеңдерін ескеретін β және К_б аударма коэффициенттері ендіріледі:

Е = β ^. К_б ^. Е₀ (2.6)

мұндағы: Е₀ – булану (эвапотранспирация)

К_б – биологиялық коэффициент, белгілі дақылдар мен жағдайлар үшін далалық зерттеулер нәтижесінде анықталады;

β – коэффициент төмендегі формула арқылы анықталады:

(2.7)

мұндағы: θ – әр онкүндіктегі топырақтың тамыр жүйесі орналасқан қабатындағы ылғал қоры:

θ = (ω – φ)/(p – φ) (2.8)

мұндағы: ω – топырақтың ылғалдылығы;

φ – дақыл жапырағы сола бастайтын топырақтың төменгі ылғалдылығы;

р – топырақтың қуыстылығы;

θ_opt – әр онкүндіктегі оптимальды ылғалдылық:

θ_opt = (ω_opt – φ)/(p – φ) (2.9)

мұндағы: ω_opt – әр онкүндіктегі оптимальды ылғалдылық;

g - өсімдіктің онкүндіктегі ылғал қорына сезімталдық коэффициенті.

2.1 – кестеде Н.В.Данильченко бойынша биологиялық коэффициенттер мәні берілген.

2.1 – кесте. Вегетациялық кезеңдегі орташа биологиялық коэффициенттер және қажетті ауа температурасының қосындысы

(Н.В.Данильченко бойынша)

А.Н.Костяков (Ресей), Х.Ф.Блейни және В.Д.Криддл (АҚШ), Х.Л.Пенман (Ұлыбритания), Л.Тюрк (Франция), Н.Н.Иванов (Ресей), ағайынды А.М. және С.М.Алпатьевтер (Украина), И.А.Шаров (Ресей) формулалары кең тараған және көп жағдайларда қолданылады.

Маусымдық су тұтыну мөлшерін ауа-райы, климат мәліметтері және т.б. деректер арқылы есептеп анықтауға негізделген әдістердің бірі А.Н.Костяков әдістемесі.

Академик А.Н.Костяковтың формуласы:

(2.10)

мұндағы: К – дақылдың суды пайдалану коэффициенті, яғни бір тонна немесе бір центнер өнім алу үшін қажетті су мөлшері, м³/т немесе м³/ц; Бұл көрсеткіш әрбір дақыл үшін әртүрлі табиғи аймақтарға өз алдына тәжірибелер арқылы анықталады;

У – жоспарланған дақыл өнімділігі, т/га немесе ц/га.

Американдық ғалымдар Блейни және Криддл дақылдың бір айлық суды тұтыну мөлшерін анықтауды мына формуламен табуды ұсынған:

Е = 0,254 К _б Р (1,8T+32) (2.11)

мұндағы: К_б - өсімдіктің ылғалды пайдалануының биологиялық коэффициенті;

Р – сол айдағы күндізгі сағаттар қосындысының жылдық мөлшеріндегі пайыздық үлесі;

t – айдың орташа жылулығы, ° .

Х.Л.Пенманның формуласы тәуліктегі булану мөлшерін (мм/тәул) анықтауға қолданылады:

Е₀ = К _м R + (1 – К _м )Е_х (2.12)

мұндағы: К _м = 0,49-0,82 - теңіз бетінен егістік жер бетінің биіктігі және алқаптың ауа температурасына сәйкес анықталатын коэффициент;

R – жер бетінің радиациялық тепе-теңдігі;

Е_х – изотермиялық булану мөлшері (мм/тәул):

Е_х = (g₀ – g)К _в (2.13)

мұндағы: g₀ –

упругость насыщенного пара, мм;

g – фактическая упругость насыщения атмосферного воздуха, мм;

К_в – желдің жылдамдығын ескеретін коэффициент:

К _В = 1 + 0,54V (2.14)

V – жер бетінен 2 м биіктіктегі желдің жылдамдығы, м/с.

Х.Л.Пенманның формуласы бойынша анықтау үшін метеорологиялық бақылаулардың мәліметтері қажет. Формуладағы кейбір айнымалылардың мәні анықтама әдебиеттердегі эипирикалық формулалар мен кестелерден алынады.

Л.Тюрктің формуласы бір айдағы булану мөлшерін анықтау үшін қолданылады:

Е₀ = (1,68R_s + 19.9)T/(T + 15) (2.15)

мұндағы: R_s – есепті айдағы жер бетіне түсетінорташа тәуліктік күн радиациясы, Дж/см²;

Т – есепті айдағы ауаның орташа тәуліктік температурасы, ⁰С.

Н.Н. Ивановтың формуласының көмегімен потенциалды су тұтыну мөлшерін (мм/тәул) анықтауға болады:

Е = 0,018(25+t)²^.(100-a) (2.16)

мұндағы: Е – бір айдағы суды тұтыну мөлшері, м³/га;

- айдың орташа жылулығы, ° ;

- ауаның орташа салыстырмалы ылғалдығы; %;

Қазақстанның ежелгі суару аймақтары үшін, өсімдіктің су тұтынуын В.И.Алексеев пен Н.В.Данильченко, В.П.Ивановтың формуласына қосымша коэффициенттер енгізу арқылы есептеуді ұсынды:

E = 0,018(25 + t)² ^. (100 - а). , м³/га (2.17)

мұндағы: t – ауаның орташа айлық температурасы, ° ;

а – ауаның орташа айлық ылғалдылығы, %;

- биологиялық коэффициент (0,50-1,10);

– микроклиматтық коэффициент (0,70-1,10).

С.М.Алпатьев пен А.М.Алпатьев (Украина) формуласы бойынша өсімдіктің су тұтынуының ауа ылғалдылығына тигізетін әсеріне негізделген есепті кезеңдегі:

E = 10 K_б , м³/га (2.18)

мұндағы: К_б – биологиялық коэффициент;

- ауа ылғалының жетіспеушілігі қосындысы, мм; 10-мм-ді м³/га-ға айналдыратын коэффициент.

Ауа ылғалдылығы тапшылығының мәліметтері белгісіз болған жағдайда оның мәнін келесі формуланың көмегімен анықтауға болады:

d = e₀(1 – 0,01a) (2.19)

мұндағы: e₀ – упругость насыщенного пара, мб;

a – есепті тәуліктегі ауа ылғалдылығы, %.

И.А.Шаровтың формуласында, егістік танабындағы су булануының (Т + Б) ауа температурасына байланыстылығы негізге алынған:

Е = е_тәул (T – T₀)t_вег (2.20)

мұндағы: t_вег – вегетациялық кезеңнің ұзақтығы, тәул;

е_тәул – булану модулі, немесе 1°С температураға кететін судың орташа тәуліктік шығыны, м³/(га·град), е_тәул мәні әр ауылшаруашылық дақылы мен табиғи аймақ үшін 1,2-3,0 аралығында қабылданады;

T, T₀ – вегетациялық кезеңдегі құрғақ және ылғал термометр мәліметі бойынша берілген орташа тәуліктік ауа температурасы, °С.

Әртүрлі елдердің әдебиетінде потенциалды және есепті эвапотранспирацияны анықтау формулалары берілген. Есептеуге қажетті формуланы таңдауды негіздеу қарастырылып отырған аймақ үшін бастапқы мәліметтер мен аналогтық жағдайларда алынған эмпирикалық коэффициенттерге, эвапотранспирация мөлшерін анықтайтын қоршаған ортаның сипатты факторларына байланысты. Жағдайлар айырмашылығын арнайы зерттеулер негізінде ескерген жөн.

Өте маңызды мәселе - дақылдың суды тұтыну мөлшерін анықтауға баса назар аудару қажет. Өйткені бұл ең түбегейлі, барлық есептің негізін құраушы, бағытын анықтаушы көрсеткіш. Ол кем мөлшерде анықталса дақыл суды аз алады, одан тапшылық көреді, өнім төмендейді. Керісінше, бұл көрсеткіш артығымен анықталса ылғалдың мол болуынан дақыл зиян шегеді, су босқа шығын болады, егістің және қоршаған аумақтың экологиялық ахуалы нашарлайды.

Ескеретін жайт, өсімдіктің маусымдық су тұтыну мөлшерін анықтауға арналған формулалар әмбебап емес, яғни оларды кез-келген географиялық жағдайларда қолдануға болмайды. Сондықтан, әрбір табиғи жағдайға оның ерекшеліктерін ескере отырып, «өз» формуласын дұрыс таңдай білу қажет. Қазақстанның суармалы аймақтары географиялық жағдайларында ең дәлірек нәтижелер беретіні В.И.Алексеев пен Н.В.Данильченконың формуласы екендігі дәлелденген. Сонымен қатар Алпатьевтердің әдісі де кеңінен қолданылады.

Жоғарыда көрсетілген Е және Е₀ мәнін анықтауға арналған формулалар дәстүрлі суару әдістеріне – жер беті тегісімен ылғалданатын жер бетімен және жаңбырлатып суару жағдайларына қолданылады. Ал тамшылатып және топырақ ішімен суаруда жер бетінен булану мөлшері толықтай өзгереді, сондықтан мұны ескеріп, далалық зерттеулер жүргізу қажет.

Қарастырылып отырған дақыл үшін топырақтың ω ылғалдануының ω_opt оптимальды мәнінен екі жақты ауытқуынан нақты Е су тұтыну мөлшері ылғалдың жеткіліксіздігі немесе керісінше топырақтың артық мөлшерде ылғалдануы себебінен азаяды. Сондықтан А.И.Головановтың ұсынған ε коэффициентінің көмегімен оның мәнін анықтауға болады:

Е = ε ^. Е₀ (2.21)

ε = 2,72∙θ/θ_opt ·Exp(-θ/θ_opt) (2.22)

мұндағы: θ – топырақтың тамыр жүйесі орналасқан қабатындағы ылғал қоры, оның мәні 2.8 формула бойынша анықталады.

2.21 және 2.22 формулалары нақты су тұтыну мөлшерін топырақтың ылғалдылығымен байланыстырады, яғни, маусымдық суару мөлшерімен.

Топырақтың ылғалдылығын тұрақты түрде ұстап тұру және суаруға қажеттілікті есептеу үшін оптимальды су тұтыну мөлшерін 0,96-0,98 аралығында қабылдау қажет. Бұл дақылдың өнімділігін сәл төмендеткенмен, суды едәуір аз беруді қамтамасыз етеді.

Шағын далалық учаскелердегі жүргізілген зерттеулер нәтижесінде алынған су тұтыну мөлшерін пайдалану үшін, жобалау барысында үлкен суармалы алқаптарда микроклиматтық жағдайлардың (ауаның ылғалдылығы мен температурасы, желдің жылдамдығы) ерекшеліктері ескеріледі. Олардың мәндері суармалы алқаптың размерлері мен территорияның ылғалдылығына байланысты.