Республиканский конкурс «Учебно-опытный участок - 2014». Опытническая работа: «Эффективность капельного (струйного) полива и его влияние на рост растений»

Министерство образования Республики Башкортостан

отдел образования Администрации городского округа город Салават

Республики Башкортостан

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №17»

городского округа город Салават Республики Башкортостан

Дневник опытнической работы

Тема: «Эффективность капельного (струйного) полива

и его влияние на рост растений»

Выполнили:

Учащиеся 9 класса

МБОУ «СОШ №17» г.Салавата

Душанова Лиана,

Туктаров Руслан,

Копанёв Евгений

Руководитель:

Учитель физики

Салихова Людмила Наилевна

Салават 2014

Гипотеза: Капельный (струйный) вид полива растений наиболее эффективно влияет на рост растений.

Цель работы: Определение опытным путем и путём расчёта эффективности капельного (струйного) полива растений.

Задачи:

- рассмотреть способы и виды полива;

- изучить методику расчета систем капельного (струйного) орошения;

- рассчитать потребность в воде, на заданную площадь, и количество оросительной трубки, скорость воды и дальность полёта.

Полив растений, способы и виды полива. Без воды невозможна жизнь, все живые организмы содержат воду. Вода играет огромную роль в процессах жизни на земле, в жизни, как отдельного человека, так и всего общества. При участии воды невозможны многие сложные биохимические процессы в живых организмах. Вода является основополагающим элементом для всех тканей растений, животных и человека.

Главное условие хорошего состояния пришкольного участка - своевременный полив. Одно из главных условий обильного роста растений, обеспечения комфортности и привлекательности участка является качественный, своевременный полив, увлажнение почвы. Своевременное увлажнение почвы не только создает необходимый запас воды в почве, но создает необходимый для растений тепловой, солевой и питательный режим. Полив вносит существенный вклад в развитие и произрастание растений. Немаловажную роль при этом играют химические и физические свойства почвы - её структура, влагоёмкость и многие другие параметры.

Растениям дают напиться разными способами. Каждый по-своему хорош и нужен в разное время. Назначение у поливов тоже неодинаковое.

Самые распространенные на сегодня виды автоматического полива - это дождевание, капельный и внутрипочвенный полив.

Дождевание предназначено для полива растений и рассады сверху. Для этого применяются специальные системы микроорошения, с особыми распылительными насадками.Единственная проблема - это оседание на листьях растения капель влаги, и для этого их отдельным образом встряхивают.

Внутрипочвенный полив незаменим для орошения крупных капризных тепличных многолетников. Для этого необходимо приобрести специальные пористые шланги и трубы

Автоматический капельный полив на сегодняшний день по праву считается наиболее грамотным и выгодным. Благодаря ему вода попадет исключительно в зону расположения корней, а потому используется растениями на все 100%. А располагаться шланги капельного полива могут как в земле, так и на ее поверхности - в любом случае растения обеспечены оптимальным количеством ваги. Кроме того, такие растения прекрасно защищены от ранних заморозков - все благодаря повышенной влажности почвы.

Методика расчета систем капельного (струйного) орошения

Наиболее эффективный и экономичный способ полива садов, цветочных и декоративных насаждений, овощей, виноградников, в теплицах и парниках - это конечно, капельное орошение. Механика этого способа орошения заключается в том, что орошение обеспечивается за счет медленной (капля за каплей) и длительной подачей воды в корнеобитаемую зону растений. При капельном орошении в земле поддерживается оптимальная влажность в течение всего вегетационного периода, что очень важно для нормального развития растений.

Через систему трубопроводов вода попадает на территорию, где производится орошение. И через специальные устройства - капельницы вода попадает под растение, которое необходимо полить. Конечно, при данном поливе возможен одновременный полив нескольких растений. Также следует отметить достоинство такой системы орошения, как возможность одновременной подачи с водой в почву раствора удобрений. Это несомненный плюс капельного способа орошения.

При капельном орошении расход воды в среднем на 20% - 40% ниже по сравнению с другим способами полива. В некоторых случаях экономия воды может достигать все 90%, поскольку потери воды на глубокую фильтрацию и на поверхностный сбор отсутствуют, также отсутствуют и затраты на полив междурядий.

При использовании такого типа орошения обеспечивается развитие и урожайность растений, прежде всего овощных культур и плодовых растений, так как в почве поддерживается наиболее благоприятный для растений водно-воздушный и питательный режимы почвы. По сравнению с обычным дождеванием, она повышается на 40% - 50% и более.

Расчет потребности в воде, на заданную площадь, и количества оросительной трубки, скорости воды и дальности полёта.
Если речь идет об орошении в выращивании цветов, то на сегодняшний день можно с уверенностью говорить о том, что наиболее эффективным является капельное орошение.

Для начала определяют максимальную ежедневную потребность в воде с целью проверки возможностей водоисточника, выбора фильтростанции и остальной фурнитуры. На юге республики за максимальную ежедневную оросительную норму принимают 60-70 м³/га. Исходя из этого, и производят предварительный расчет пропускной возможности фильтростанции по формуле: Q=60 м^3/ га*S/ Т, где: Q - пропускная способность фильтростанции, м³/ч; S - планируемая площадь орошения, га; Т - планируемое время работы системы в сутки, 16-20 ч.

Если источник водоснабжения позволяет расчетный расход воды, следует переходить к следующему этапу расчета проекта. Расчет количества оросительной трубки ведется, с учетом перечня возделываемых культур.
Для каждой культуры, с учетом возделываемой площади и схемы посадки, рассчитывается потребность в оросительной трубке: Lt=Sk*10000/L. Где: Lt - потребность в оросительной трубке, м; Sк - площадь возделываемой культуры; L - расстояние между оросительными трубками (схема посадки).

Радиус действия или дальность полета струи, которая при своем движении разрушается на капли, зависит от размера (диаметра) струи, угла наклона (траектории) и напора. Экспериментально установлено, что для струй малого диаметра (менее 20 мм), характерных для существующих оросителей, при постоянном напоре наибольшая дальность ее полета достигается при угле 20°-25°.

Как искусственный, так и естественный дождь в основном характеризуются интенсивностью орошения, крупностью капель и равномерным распределением дождя по орошаемой площади. Эти параметры существенно влияют на выбор режима орошения.

Для равномерного увлажнения почвы, сохранение ее структуры и аэрации, интенсивность искусственного дождя для любого момента времени должна быть меньше значения скорости впитывания воды в почву и составлять для тяжелых грунтов 5-10 мм/час, а для легких почв 20-30 мм/час. Для существующих оросителей роторного типа среднего радиуса действия интенсивность дождя может достигать: 0,6 - 5 мм/час. Эти значения являются косвенным показателем для определения режима орошения.

Скорость истечения воды через отверстие при отсутствии сил вязкости определяется формулой Торричелли: v = sqrt(2g*h1), где h1 - высота столба жидкости над отверстием.
Время падения жидкости с этой высоты: t = sqrt[2(H-h1)/g]. Тогда длина горизонтальной струи (путь, пройденный частицами жидкости) будет

S= sqrt[(2g*h1)2(H-h1)/g] = 2 sqrt[h1(H-h1)].

Из соображений симметрии подкоренное выражение максимально при h1 = H-h1 =H/2,

т. е. 25 см. А струя будет бить на целых 50 см. Если же её направить вверх под углом 45 градусов, этот путь удлинится на v^2sin(2*45)/g = 2h1 = H, т. е. ещё на столько же.

Результаты

Капельный полив наиболее эффективный метод полива. В то время как распылительная система эффективна на 75-85%, капельная система обычно эффективна на 90% или выше. Это говорит о том, что теряется гораздо меньше воды (на испарение)! Но капельный полив имеет еще много плюсов, для того чтобы его применять и в других условиях. Он легок в установке, проектировании, чаще всего очень недорог, и может решить проблемы с заражением растений связанным с высоким уровнем переувлажнения почвы.
Капельный полив (который иногда называется струйный полив) медленно доставляет воду непосредственно к растению. Высокая эффективность системы зависит от двух важных факторов. Первое - это то что вода должна поступить к растению раньше, чем она испарится или куда-нибудь денется. Второе, воды нужно столько, сколько нужно для корней растений, то есть меньше чем обычно разбрызгивается вокруг.

На будущий год мы с учениками будем использовать данный вид полива, так как данная система дала свои результаты этим летом.

Выводы

1. Методика расчета систем капельного (струйного) орошения показала, что данный вид полива благоприятно влияет на рост растений. Благодаря ему вода попадет исключительно в зону расположения корней, а потому используется растениями на все 100%.

2. Расчёт заданных параметров показал, капельный (струйный) полив более приемлем для полива растений в любую погоду - минимум затрат водного объёма, при максимально обильном поливе почвы.