Сегодня: 07 | 12 | 2021

Методические рекомендации По проведению лабораторно-практических занятий При изучении дисциплины "Орошаемое земледелие"

Проверить заводскую настройку приложенного к комплекту (комплектам) тензиометров индикатора, установив его в контршаблон. Шкала индикатора и прорезь с пружиной в контршаблоне должны быть в одной плоскости. Стрелка индикатора должна показывать «О». Допускаемое отклонение от нуля 0,25 малого деления шкалы. Индикатор вынимается из контршаблона после поворота вокруг своей продольной оси на 180° в любом направлении.

Заправить тензиометр теплой (20±5°С) кипяченой и предварительно процеженой через марлю водой и проверить установку «О» тензиометра, для чего: а) отвинтить пробку тензиометра; б) наконечник освободить от чехла; в) подвесить тензиометр так, чтобы его верхний конец находился на расстоянии 120—130 см от пола помещения; г) баллон и объединенную с ним трубку заполнить подготовленной водой; д) трубку баллона вставить через верхний патрубок внутрь тензиометра до упора в дно керамического наконечника; е) сжимая баллон, заполнять тензиометр водой до тех пор, пока полностью лишенная пузырьков воздуха вода не начнет переливаться через заправочный патрубок. После этого, продолжая указанный выше процесс заполнения и перелива воды, следует МЕДЛЕННО вытащить пластмассовую трубку из тензиометра. При этом тензиометр должен быть заполнен водой до самого край патрубка. После выдержки, за время которой наконечник впитает часть воды и на его наружной поверхности выступит влага, снова долить в прибор воду до самого края патрубка, пользуясь вышеописанным способом; ж) установить индикатор в прибор, а наконечник тензиометра опустить в сосуд с водой; з) завинтить медленно трубку до предела. При этом сначала стрелка индикатора уйдет за пределы шкалы, а затем вернется к нулю. Допускаемое отклонение от нуля не более ¼ малого деления шкалы индикатора; и) вытащить тензиометр из сосуда с водой, стряхнуть с наконечника воду, подвесить тензиометр и убедиться в том, что стрелка индикатора начнет медленно перемещаться от «О» к «9». Если стрелка индикатора плавно покачивается при вертикальном встряхивании тензиометра, то это означает, что в приборе остался воздушный пузырь. Необходимо дозаправить прибор водой согласно вышеописанному способу.

При установке индикатора в контршаблон или тензиометр должен четко ощущаться характерный щелчок пружинного фиксатора. Неправильно установленный индикатор будет, перемещаться вдоль гнезда и давать искаженные показания.

Получение разрежения в заправленном водой тензиометре, наконечник которого находится в воздухе, называется работой тензиометра в испарительном режиме. При работе в испарительном режиме в комнатных условиях в исправном тензиометре стрелка индикатора через 1—2 часа установится между цифрами «7» и «9» (разрежение 70927-91192 Па или 0,7-0,9 атм). При разрежении около 91192 Па (0,9 атм) прибор может находиться до 2—3 суток, пока не испариться из него вся вода. Затем стрелка вернется в начальное положение.

Перед установкой в поле тензиометры необходимо заправить или дозаправить теплой кипяченой водой. Поставить тензиометр в испарительный режим и получить разряжение 60000±5000 Па (6±0,5 делений шкалы). Затем погрузить наконечник в теплую (20±5°С) прокипяченую воду и включить секундомер. При достижении по индикатору разрежения 20000±1000 Па (2±0,1 делений шкалы) секундомер выключается. Полученное по секундомеру время не должно превышать 1 мин. Большее время говорит о том, что внутри прибора остался воздух и необходимо прибор дозаправить.

Вынуть прибор из воды. На наконечник одеть полиэтиленовый чехол, доставить тензиометр в поле к заранее намеченному участку.

При транспортировке тензиометров к месту установки не допускать резких толчков и ударов прибора. Иметь ввиду, что индикатор устанавливается в тензиометр только в момент наблюдений, а остальное время храниться от прибора в теплом сухом помещении при температурах от плюс 1 до плюс 40°С и относительной влажности до 80%.

Установка приборов. В отведенном для установки тензиометра месте с помощью специального почвенного бура пробурить вертикальную скважину в почве на соответствующую глубину установки тензиометра. Из вынутой со дна скважины почвы приготовить 75—100 гр. ее водной суспензии с консистенцией, примерно соответствующей сметане и залить ее на дно скважины. Затем необходимо быстро снять с наконечника чехол и вставить тензиометр в приготовленную скважину, вдавив наконечник до дна скважины; щель вокруг тензиометра засыпать почвой, излишки почвы убрать с места установки прибора. После установки прибора проверить чтобы заслонка, закрывающая вход в гнездо для установки индикатора, была опущена, а пробка тензиометра затянута. Установку тензиометров лучше производить при влажной погоде.

Место установки прибора. тензиометра не должно находиться в углублении или в низине. При установке тензиометров необходимо предусмотреть наиболее удобные пути подхода и наблюдений и распо-ложить их так, чтобы не вытаптывать при наблюдениях почву вокруг приборов. Расстояние между соседними тензиометрами должно быть 40—50 см, если специальным указанием не оговорено другое. Выбор места установки сводится к выбору, участка, характерного по механическому составу, рельефу, уровню залегания грунтовых вод и засоленности для данного поля или его части с тем, чтобы данные, полученные на этом участке, можно было распространить на определенную площадь. (При этом целесообразно пользоваться почвенными картами). При ровном рельефе частота установок тензиометров меньше, при сложном (пересеченном)— больше (табл. 2). Если на данном поле имеются участки с разными по механическому составу почвами, каждому участку необходимы свои тензиометры, так же и для каждой культуры (и каждого сорта) необходимы свои тензиометры. Не следует устанавливать на краю поля или в центре. Их необходимо размещать в зависимости от способа полива так, чтобы они наилучшим образом отражали состояние увлажнения отдельных участков поля. Например, при поливе по бороздам тензиометры целесообразно располагать вначале и в конце борозд (но не с самого края). Тензиометры обязательно располагаются в ряду с растениями (а не в борозде). Глубина установки тензиометров зависит от глубины корневой зоны растений. Для наиболее полной характеристики влагообеспеченности растений рекомендуется в каждом месте иметь тензиометр, установленный на 1/4 глубины корневой зоны и тензиометр, установлены на 3|4 этой глубины (табл. 10).

Таблиц 10

Глубина корневой зоны растения, см

Глубина установки тензиометра, см

Верхний ярус (1/4 корневой зоны

Нижний ярус (3/4 корневой зоны

Огород, теплица

15

Не устанавливается

До 45

Можно не устанавливать.

35

До 60

15

45

Поле

До 90

25

70

До 120

30

90

Методика использования тензиометра в качестве индикатора полива. Наблюдение можно начинать не ранее, чем через сутки после установки тензиометров. Для проведения наблюдений наблюдатель должен принести с собой индикатор, сверенный по контршаблону. Отвести заслонку прикрывающую отверстие в кожухе тензиометра и придерживая тензиометр за верхнюю часть трубки, вставить принесенный индикатор в гнездо шкалой вверх и убедиться, что он зафиксирован защелкой. Цифры «10», «50» и «100» , нанесенные на заслонке кожуха, указывают глубину установки тензиометра в сантиметрах. Произвести отсчет по индикатору с точностью до 0,2 деления шкалы. Вынуть индикатор, вставить его вновь и произвести повторный отсчет. Разница в отсчетах не должна превышать 0,3 деления шкалы индикатора. Результаты наблюдений следует записывать десятичной дробью. Индикатор вынимается из тензиометра после поворота вокруг продольной оси на 180°, т. е. в положении, когда шкала обращена вниз. Нельзя оставлять, во избежание порчи, индикатор в тензиометре между сроками наблюдений. Необходимо всегда закрывать, опуская заслонку, отверстие в кожухе, через которое вставляется индикатор. Наблюдения по тензиометру следует проводить не чаще одного раза в сутки и примерно в одно и то же время дня, лучше в 7—8 часов утра.

В период между поливами и при отсутствии дождей показания тензиометров верхнего яруса обычно больше (по абсолютной величине), чем показание тензиометров нижнего яруса. Для каждой культуры и каждой фазы ее развития существует оптимальный диапазон натяжения почвенной влаги. Верхним пределом РН этого диапазона для всех культур обычно является натяжение почвенной влаги, близкое наименьшей полевой влагоемкости (величина наименьшей полевой влагоемкости колеблется примерно в пределах 4053 -10132 Па (0,04—01 атм). Нижним пределом диапазона является некоторая величина РН —своя для каждой культуры и фазы ее развития. Показание по тензиометру равное РН (для данной культуры) означает, что следует начинать полив. Конкретно решение о начале полива следует принимать, если среднее из показаний тензиометров верхнего яруса (1/4 глубины корневой зоны) достигнет величины РН. Решение о прекращении полива следует принимать, если среднее из показаний тензиометров верхнего яруса достигнет величина 10132—20265 Па (0,1-0,2 атм), а среднее значение из показаний тензиометров нижнего яруса (3/4 глубины корневой зоны) достигнет величины 20265—30397 Па (0,2—0,3 атм). Ориентировочные величины РН для различных культур (без градации по фазам) приведены в табл.11.

Истинная норма полива для каждой данной почвы, растения и фазы его развития определяется количеством воды, которое нужно вылить на единицу площади, чтобы показания РН тензиометров верхнего яруса упали до величины примерно 10132 -20265 Па (0,1-0,2 атм), а показания тензиометров нижнего яруса (обычно меньше РН) снизились до величины 20625 — 30397 Па (0,2-0,3 атм). Практически для определения истинной поливной нормы следует первоначально поливать участок, исходя из принятых норм.

После таких поливов необходимо два раза в сутки (утром и вечером) производить наблюдения (с записью их) по тензиометрам верхнего и нижнего ярусов. Если окажется, что после полива на тензиометрах верхнего яруса натяжение 10132—20265 Па (0,1 — 0,2 атм) сохраняется более одних —двух суток, принятая норма избыточна и ее нужно уменьшит. Если окажется, что на тензиометрах верхнего яруса после полива натяжение не упало до 10132—20265 Па (0,1—0,2 атм), а на тензиометрах нижнего яруса не упало до 20265—30397 Па (0,2—0,3 атм), принятая норма недостаточна и ее нужно увеличить. Руководствуясь этими правилами, можно выявить для различных почв истинные нормы полива, которые затем и использовать в практической деятельности, в планировании орошения.

Таблица 11

Величина нижнего предела РН натяжения почвенной влаги для различных культур

п/п

Сельскохозяйственные

Культуры

Величина РН

Паскалей

Атмосфер

1.

Кукуруза

45596 - 55728

0,45 – 0,55

2.

Люцерна

45596 - 55728

0,45 – 0,55

3.

Клевер

55728 - 70927

0,55 – 0,70

4.

Эспарцет

45596 - 55728

0,45 – 0,55

5.

Тимофеевка

55728-70927

0,55 - 0,70

6.

Пшеница

60795-70927

0,60 – 0,70

7.

Рожь

55728-65861

0,55 – 0,65

8.

Ячмень

55728-65861

0,55 – 0,65

9.

Хлопчатник

40530-50С32

0,40 – 0,50

10.

Виноград

40530-70927

0,40 – 0,70

11.

Плодовые

70927-81060

0,70 – 0,80

12.

Цитрусовые

50662-70927

0,50 – 0,70

13.

Помидоры

60795-70927

0,60 – 0,70

14.

Дыни

50662-60795

0,50 – 0,60

15.

Морковь

50662-60795

0,50 – 0,60

16.

Огурцы

25331-35463

0,25 – 0,35

17.

Клубника

25331-35463

0,25 – 0,35

18.

Капуста -

25331-35463

0,25 – 0,35

19.

Сельдерей

25331-35463

0,25 – 0,35

20.

Салат

40530-50662

0,40 – 0,50

2.5. Определение влажности почвы омическим методом (прибор АМ – 11). Преимущество этого метода в сравнении с термостатно - весовыми заключается в том, что влажность почвы определяют в естественном ее залегании без отбора образцов. В основу метода положена зависимость между электрическим сопротивлением почвы и ее влажностью. Чем суше почва, тем больше ее сопротивление. Используют этот метод при определении влажности почвы в стационарных условиях (под магистральными и другими каналами, на метеостанциях, в садах, виноградниках, лесных полосах). Измеритель влажности почвы «АМ-11» состоит из комплекта датчиков и мегомметра. Датчики — это угольные электроды, обернутые в стекловолокно, они стойки к почвенному раствору и не подвержены коррозии. Стекловолокно, в силу своей капиллярности, создает надежный контакт между электродами и почвой и хорошо обменивается с ней влагой.

Каждый датчик состоит из двух угольных пластинок, разделенных изоляционными прокладками толщиной 5 мм. Благодаря проводам, длину которых можно менять, датчики устанавливают в почву на любую глубину и на любом расстоянии от прибора. Электрическое сопротивление датчиков влажности изменяется в широком диапазоне — от 1—2 килоом в увлажненной почве до нескольких мегоом в сухой.

Недостаток омического способа определения влажности почвы - необходимость предварительной тарировки каждого датчика перед закладкой его в почву. При тарировке в лабораторных или полевых условиях проводят серию параллельных наблюдений за влажностью почвы весовым и омическим методами. На основании полученных данных строят тарировочный график датчика. По оси абсцисс откладывают влажность почвы (% к сухой почве), по оси ординат - сопротивление (мОм или кОм). Для измерения сопротивления датчиков свободные концы их проводов подклчают к клеммам мегомметра, имеющих обозначения «земля» и «линия». Отстегнув на приборе ремень, открывают его шкалу и, вращая ручку со скоростью не менее 120 об/мин, замечают деление шкалы, около которого устанавливается стрелка прибора. Если стрелка прибора при измерениях уходит за шкалу, тумблер необходимо перевести с положения «килоомы» в «мегомы».Ручку мегомметра следует вращать равномерно, а отсчет сопротивления проводить быстро — в течение 4—5 с. Среднее значение двух отсчетов сопротивления одного датчика приводят к температуре 00 С по формуле:

R0 = Rизм(1+ αt)

Где: R0 – электрическое сопротивление датчика в килоомах или мегомах;

Rизм - электрическое сопротивление датчика при фактической температуре в момент исследований, килоомы или мегомы;

α – температурный коэффициент изменения сопротивления, (0,03 на 10 С);

T – температура почвы на глубине датчика, град.

Данные измерений записываются в таблицу 12.

Таблица 12

Определение влажности почвы

Дата и место определения

Глубина укладки датчика, см

Отсчеты сопротивления датчика

Температура почвы, 0С

Сопротивление, приведенное к температуре 00С

Влажность, % к массе сухой почвы

Первый

Второй

Среднее

Тема 3. Оценка влагообеспеченности растений и расчет влагозапасов.

Задание. Научиться рассчитывать влагозапасы почвы и оценивать обеспеченность растений влагой. Знать и уметь пользоваться водными константами.

3.1 Водно – физические константы. Для правильной оценки фактической влажности почвы и ее влагозапасов необходимо знать водные константы данного типа почвы. Водные константы показывают степень доступности почвенной влаги растениям.

Доступность влаги растениям при одном и том же процентном содержании на разных типах почвы будет разная. Так, например, влажность 14% на каштановых почвах для многих культур - предполивной порог увлажнения активного слоя; на южных черноземах растения будут сильно угнетены, указанная степень увлажнения приближается к влажности завядания; на обыкновенных и особенно тучных черноземах при такой влажности растения гибнут. Следовательно, агроному необходимо знать для своего типа почвы все константы, характеризующие ее увлажнение: гигроскопическую влажность (МГ); влажность разрыва капилляров (ВРК); влажность завядания (ВЗ), полевую (наименьшую) влагоемкость (НВ). Для почв Крыма данные приведены в приложении 2.

Назначения норм и сроков полива предполагает определение расчетных и фактических запасов влаги в почве. В зависимости от уровня увлажнения почвы ее влагозапасы в объемных величинах определяются следующим образом:

3.2. Общие влагозапасы определяются по формуле:

Робщ =

Вобщ • Н • Д

Мм,

10

Где: Р общ— общие влагозапасы в расчетном слое почвы, мм;

Вобщ—влажность почвы, %;

Н — толщина слоя почвы, см;

Д — объемная масса почвы, г/см3.

3.3. Влагозапасы почвы при НВ, соответствующие верхнему пределу оптимального увлажнения, за который в орошаемом земледелии принимается величина наименьшей влагоемкости (сокращенно НВ), определяются по формуле:

РНВ=

ВНВ • Н • Д

Мм,

10

Где: РНВ — влагозапасы расчетного слоя почвы, соответствующие НВ, мм;

ВНВ—влажность почвы, соответствующая НВ, %;

Н — толщина слоя почвы, см;

Д — объемная масса почвы, г/см3.

3.4. Влагозапасы почвы при ВРК, соответствующие нижнему пределу оптимального увлажнения, за который в орошаемом земледелии принимается величина влаж­ности разрыва капилляров (сокращенно ВРК), определяются по формуле:

РВРК =

ВВРК • Н • Д

Мм,

10

Где: РВРК — влагозапасы расчетного слоя почвы, соответствующие ВРК, мм;

ВВРК—влажность почвы, соответствующая ВРК, %;

Н — толщина слоя почвы, см;

Д — объемная масса почвы, г/см3.

3.5. Влагозапасы почвы при ВЗ, соответствующие нижнему критическому уровню увлажнения, за который в орошаемом земледелии принимается величина влажности устойчивого завядания (сокращенно ВЗ), определяются по формуле:

РВЗ =

ВВЗ • Н • Д

Мм,

10

Где: РВЗ — влагозапасы расчетного слоя почвы, соответствующие ВЗ, мм;

ВВЗ—влажность почвы, соответствующая ВЗ, %;

Н — толщина слоя почвы, см;

Д — объемная масса почвы, г/см3.

3.6. Фактические влагозапасы почвы в конкретный срок определяются по формуле:

РФакт =

ВФакт • Н • Д

Мм,

10

\

Где: РФект — влагозапасы расчетного слоя почвы, соответствующие НВ, мм;

ВФакт—влажность почвы в конкретный срок, %;

Н — толщина слоя почвы, см;

Д — объемная масса почвы, г/см3.

Пользуясь указанными формулами, в каждый конкретный срок наблюдений определяются запасы доступной и активной влаги в расчетном слое почвы, а также поливная норма, как недостаток воды в почве до верхнего предела оптимального увлажнения.

Запасы доступной влаги определяются по формуле:

РДост = РФакт - РВЗ, мм.

Запасы активной влаги определяются по фор­муле:

РАктив = РФакт - РВРЗ, мм.

Поливная норма (М) определяется по формуле:

М = РНВ - РФакт, мм.

Полученная в результате расчетов поливная норма (М) должна быть увеличена на 10 — 15%. для компенсации потерь воды на испарение и сток и в окончательном выражении выдается как задание на проведение полива трактористу-машинисту или оператору дождевальной машины (поливальщику — при ручном поливе).

Для закрепления полученных знаний каждому студенту выдается индивидуальное задание по расчетам влагозапасов. Данные о величинах НВ, ВЗ (в процентах) и объемной массе (г/см3) для основных почвенных разновидностей Крыма приведены в приложении 1. Величина ВРК в процентах как предполивной порог влажности дается в заданиях кафедры.

Задание 1.

А) Произвести расчеты запасов влаги в заданном слое почвы при разных уровнях увлажнения;

Б) Определить запасы доступной и активной влаги в расчетном слое почвы и оценить влагообеспеченность возделывамой на поле культуры;

В) Рассчитать поливную норму (МНЕТТО и МБРУТТО) для конкретного срока;

Г) В зависимости от погодных условий, почвенной разновидности, состояния растений и срока определения влажности почвы обосновать глубину увлажняемого слоя и норму полива.

Указанное задание предлагается в таблице 13.

Таблица 13

Определение запасов влаги в почве при разных уровнях увлажнения.

Почвенная разновидность____________________________________________

Предшественник, состояние почвы____________________________________

Культура, фаза развития_____________________________________________

Дата определения влажности почвы___________________________________

Задание №_______

Слой почвы, см.

Влажность почвы, % (В)

Обьемная масса почвы, г/см3 (Д)

Запасы влаги в почве, мм (Р)

Недостаток влаги до НВ (поливная норма, М)

Расчетная глубина увлажнения, см

ВФакт

ВНВ

ВВРК

ВВЗ

РФакт

РНВ

РВРК

РВЗ

Доступные

Активные

МНЕТТО

МБРУТТО

0-10

10-20

20-30

0-30

30-40

40-50

0-50

50-60

60-70

70-80

80-90

90-100

0-100

Задание 2.

А) Изобразить графически влажность почвы в % (В) при разных уровнях увлажнения (НВ, ВРК, факт, и ВЗ) в ра­счетном слое почвы с интервалом в 10 см по глубине (таблица 14).

Б) Оценить характер увлажнения почвы по слоям и сделать заключение о необходимой глубине ее промачивания при поливе,