МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 631.171

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ЗАЩИТЫ

ПЛОДОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ГОРНЫХ САДО-АГРОЛАНДШАФТАХ

 

Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, Х.Л. Губжоков

ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная

академия», г. Нальчик, Россия

 

Создание промышленного интенсивного садоводства в условиях горного рельефа местности требует значительных капитальных вложений и ставится задача быстрой их окупаемости, получение проектного и стабильного урожая плодовых культур.

Однако производство плодов в горных условиях связано с большим риском. Урожай плодовых насаждений и его качество зависят от многих метеорологических факторов (атмосферных засух, суховеев, заморозков и т.п.) и болезней.

Дело в том, что имеющаяся в садоводческих хозяйствах техника морально устарела и для борьбы с неблагоприятными метеорологическими факторами не пригодна, а других технических средств в хозяйствах нет. Кроме того, существующая технология химической защиты плодовых насаждений основана на использовании тяжелых машинно-тракторных агрегатов, которые значительно изменяют физическое состояние почв, расходуют много пестицидов, топливо-смазочных материалов и требуют больших затрат труда.

Решение этой проблемы связано с разработкой или внедрением принципиально новых технических средств и технологий защиты плодовых насаждений.

В Кабардино-Балкарской республике разработана технология синхронного импульсного дождевания яблоневых садов, расположенных на террасированных склонах, включающая освежительно-увлажнительные режимы орошения, схемы сетей с наиболее эффективными расстояниями между импульсными дождевателями и поливными трубопроводами.

Применение комплекта синхронного импульсного дождевания в яблоневых садах на террасированных склонах позволило вести борьбу с атмосферной засухой и суховеями путем создания устойчивого микроклимата над орошаемым садом, что способствовало увеличению урожайности плодовых деревьев: средняя прибавка урожая яблони по сравнению с вариантом без орошения составила 34…50 ц/га. Комплект синхронного импульсного дождевания был внедрен в ряде плодоводческих хозяйств КБР.

Для широкого внедрения синхронного импульсного дождевания в интенсивное горное и предгорное садоводство Северо-Кавказского региона импульсные дождеватели должны комплектоваться дождевальными аппаратами, специально предназначенными для орошения плодовых насаждений на горных склонах.

Проведенные исследования показали, что при поливе плодовых насаждений на горных склонах дождевальными аппаратами кругового действия проявляется неблагоприятное воздействие ветра и уклона местности на дальность полета дождевальной струи, что приводит к значительному уменьшению орошаемой площади. Для повышения эффективности дождевания приходится уменьшать расстояния между дождевателями и поливными трубопроводами, что связано с увеличением затрат. Поэтому необходимо искать новые пути решения этой задачи.

Величина обработанной площади на горном склоне зависит помимо уклона местности и скорости ветра  от гидравлических и конструктивных параметров дождевального аппарата, высоты его расположения от поверхности земли.

Определим характер движения капель дождя с учетом вышеперечисленных факторов.

Дифференциальные уравнения движения дождевой капли с учетом влияния ветра имеют вид:

                                                                                              (1)

 

где k1, k2  и k3 - коэффициенты пропорциональности, которые можно рассчитать по формулам:

(2)

где  Cх - коэффициент сопротивления движущейся капли;  rвозд - плотность воздуха, кг/м3;  dx  - диаметр капли воды, м2;  rводы - плотность воды, кг/м3;  Vв - скорость ветра, м/с;  a - угол наклона ствола дождевального аппарата к горизонту, град.;  j - угол поворота ствола дождевального аппарата относительно вертикальной оси, град.;   q - угол наклона орошаемой поверхности, град.

После преобразований получим:

                                                                          (3)

где hp - высота расположения дождевального аппарата над поверхностью земли, м.

Система уравнений (3) позволяет установить при орошении горных склонов зависимость дальности полета капель дождя различного диаметра от скорости и направления ветра, давления в сопле и высоты расположения дождевального аппарата над поверхностью земли, а также определить форму и величину политой площади [1].

Для эффективного кругового полива плодовых насаждений на горных склонах необходимо синхронное изменение угла наклона стволов в зависимости от крутизны склона и скорости ветра.

В связи с этим предложена новая конструктивная схема дождевального аппарата (патент РФ № 2202175) для орошения горных склонов (рис. 1) [2].

 

Рис. 1. Копирующее устройство для дождевания в горных условиях

В КБГСХА и СКНИИГПС разработана и испытана конструкция устройства для оптимального обхвата дождем плодовых насаждений на горных склонах, позволяющая дождевальным аппаратам с углом наклона стволов 320 проводить круговой полив горных склонов крутизной до 450.

В ходе полевых испытаний получены оптимальные параметры дождевального аппарата, применяемого для орошения плодовых насаждений на горных склонах при скорости ветра 2 м/с (табл. 1).

Таблица 1

Оптимальные параметры и режимы работы дождевального аппарата

для орошения плодовых насаждений на горных склонах

 

 

Параметры

Единица

измерения

Скорость ветра 2 м/с

Уклон склона, град.

10

20

30

Давление в сопле дождевального аппарата

МПа

0,44

0,44

0,44

Расход воды

л/с

7,5

7,5

7,5

Высота стояка

м

2,5

2,5

2,5

Угол наклона обоймы

град

5

11

17

Угол наклона ствола вниз по склону

град

27

21

15

Угол наклона ствола вверх по склону

град

37

43

49

Угол наклона ствола поперек склона

град

32

32

32

Радиус действия вниз по склону

м

25,3

25,4

25,7

Радиус действия вверх по склону

м

30,4

30,6

30,7

Радиус действия поперек склона

м

26,5

26,5

26,5

Площадь полива

га

0,2

0,2

0,2

Количество дождевальных аппаратов на 1 га

шт

5

5

5

 

Применение предлагаемого копирующего устройства совместно с серийно выпускаемыми дождевальными аппаратами на стационарных дождевальных системах, используемых для полива плодовых насаждений в горных условиях, дает возможность осуществлять эффективный круговой полив любых склонов, обеспечивая максимальный радиус действия и равномерный полив по всем направлениям, что значительно сокращает количество дождевателей, снижает затраты на строительство стационарных дождевальных систем. Расстояния между дождевателями и поливными трубопроводами при треугольной схеме расстановки дождевателей составляют 43х45 м независимо от крутизны склона и скорости ветра. Экономический эффект от внедрения, предлагаемого копирующего устройства составляет более 25 тыс. руб./га.

В садах на мелкоконтурных склоновых участках, где использование самоходной техники невозможно, должны применяться новые дождевальные многоцелевые установки, технические характеристики которых позволяют проводить орошение, некорневую подкормку и защиту плодовых насаждений от болезней и заморозков. В связи с этим большой интерес представляют средства мелкодисперсного дождевания.

Для проведения защитных мероприятий в горном садоводстве в КБГСХА и СКНИИГПС разработана (патент РФ № 2141194), изготовлена и испытана мелкодисперсная дождевальная установка (рис. 2) [3].

В качестве распыливающих устройств на мелкодисперсном дождевателе используются распылители центробежного типа с цилиндрическими вкладышами.

 

 

Рис. 2. Мелкодисперсная дождевальная установка для орошения,

некорневой подкормки и химической защиты плодовых насаждений

 

Исследования показали, что при давлении воды в установке 0,67 МПа, диаметре сопла 2 мм и угле наклона распылителя 360 основная масса жидкости содержится в каплях с диаметрами от 100 до 130 мкм. При этом количество жидкости с каплями большего и меньшего диаметра составляет, соответственно, 10 и 30%. Такой интервал варьирования размера капель при химической обработке плодовых насаждений считается оптимальным. Для проведения мелкодисперсного увлажнения плодовых культур достаточно создание давление воды 0,4 МПа. При этом основная масса жидкости содержится в каплях диаметром от 150 до 200 мкм.

Таким образом, предлагаемая мелкодисперсная установка может быть эффективно использована как для химической защиты, так и для проведения некорневых подкормок и мелкодисперсного увлажнения плодовых культур в интенсивном горном и предгорном садоводстве.

Производственные испытания, проведенные в ОПХ «Затишье» СКНИИГПС на участке размерами 50х20 м показали, что скорость перемещения дождевателя составляет 1,5 км/ч, один проход над участком длится 2 мин. Один дождеватель с распылителями диаметром 2 мм при давлении воды 0,6 МПа расходует 0,3 л/с (18 л/мин). На одном гектаре размещается от 8 до 10 дождевателей (в зависимости от ширины захвата). Для внедрения в производство рекомендованы две конструкции распределительного устройства установки длиной 15 и 25 м.

Мелкодисперсное увлажнение грушевого сада способствовало улучшению микроклимата, увеличению прироста однолетних побегов и урожая. Прибавка урожая составила 57,2 ц/га по сравнению с неорошаемым участком.

В настоящее время разрабатывается технология внесения быстроводорастворимых удобрений типа Акварин, Гумат и пестицидов с поливной водой с использованием предлагаемой установки.

Вопросы экологии приобретают особую остроту при освоении под промышленные сады склоновых и галечниковых земель горно-предгорной территории. Объясняется это тем, что с одной стороны яблоня (основная плодовая культура) является самой пестицидоемкой культурой, требующей интенсивной химической защиты, а с другой стороны горно-предгорные ландшафты отличаются насыщенностью территории водными источниками (горные реки, минеральные источники, озера и т.п.). Плодовые насаждения здесь находятся в непосредственной близости к заповедным и курортным зонам, во многих случаях практически примыкают к населенным пунктам, что ужесточает требования экологического характера. Такие условия региона требуют повышенной экологичности рекомендуемых технологий и технических средств химической защиты плодовых насаждений.

Все это вызывает необходимость существенных изменений в структуре организации технологии ухода за плодовыми насаждениями:

снижение числа проходов техники между рядами;

применение широкозахватных высокопроизводительных и комбинированных машин.

Распылители являются ответственной частью всякого опрыскивателя. Техническая и экономическая эффективность проводимого мероприятия, а в значительной степени и эксплуатационные показатели машины, зависят от работы распылителей: качества распыла, характера покрытия растений распыленной жидкостью, пропускной способности и производительности.

С целью исключения забивания распылителей, обеспечения адресного попадания капель на элементы растений, увеличения проникающей способности аэрозоля вглубь объемной кроны деревьев с более равномерным распределением капель на обрабатываемом объекте предложен новый пневмоакустический распылитель жидкости [4].

На основе предлагаемого распылителя разработан и испытан ультрамалообъемный штанговый опрыскиватель.

Испытания ультрамалообъемного штангового опрыскивателя показали, что данный опрыскиватель позволяет снизить расход рабочей жидкости до 50 л/га, повысить производительность. Экономический эффект от использования данного опрыскивателя составляет 5500 руб./га за одну обработку.

Библиографический список

 

1.  Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Жеруков А.Х. Оптимизация параметров дождевального аппарата для полива плодовых насаждений на горных склонах. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005.  № 9.  С. 14–16.

2.  Хажметов Л.М., Шомахов Л.А. Дождевальный аппарат для орошения склоновых земель //Патент РФ на изобретение № 2202175, бюл. № 11, 2000.

3.  Хажметов Л.М., Шомахов Л.А. Дождевальная установка. //Патент РФ на изобретение №2141194, бюл. № 32, 1999.

4.  Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Цымбал А.А. Пневмоакустический распылитель жидкости. //Патент РФ на изобретение № 2263549, бюл. №31, 2003.