CC BY
23НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №1 2013
УДК 631.67:581.5
Канд. техн. наук С.Д. Магай *
ОЦЕНКА И ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА АГРОЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО КАЗАХСТАНА
ТЕХНОЛОГИЯ, ПРИРОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ, ДОЖДЕВАНИЕ, КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ, ОЦЕНКА, ЭКОНОМИЯ ВОДЫ
Ресурсосберегающие технологии, обладая рядом преимуществ над традиционно применяемыми, позволяют экономить остродефицитную для Южных регионов Республики оросительную воду на агроэкосистемах.
Рациональное возделывание сельскохозяйственных культур на орошаемых землях - это не только соблюдение требований зональной агротехники перед традиционно применяемой и рекомендованных режимов орошения, но и, прежде всего, использование водосберегающих технологий при различных способах полива для сохранения плодородия почв и благоприятной мелиоративной обстановки на протяжении всего периода эксплуатации агроэкосистем.
Выбор и использование водосберегающих способов, техники и технологий орошения сельскохозяйственных культур должны производиться, исходя из минимума затрат оросительной воды (дефицитной в рассматриваемой зоне) для создания и поддержания оптимальных мелиоративных режимов, при которых обеспечиваются необходимые условия для формирования в корнеобитаемой зоне микробиологических процессов, отвечающих природным условиям массивов орошения, а также создания и поддержания эколого-мелиоративного благополучия на орошаемых землях и получения стабильных и приемлемых урожаев возделываемых сельскохозяйственных культур.
Наличие достаточного количества природно-энергетических ресурсов характеризуют территорию Южного Казахстана как весьма пер-
* Научно-исследовательский институт водного хозяйства, г. Тараз. 156
спективную для орошаемого земледелия. Поэтому здесь и сосредоточена большая часть поливных земель республики.
Климат в Южном Казахстане характеризуется ярко выраженной континентальностью и сухостью. Теплый период со средней суточной температурой воздуха выше 0 °С длится до 10 месяцев. Лето жаркое и сухое. Самый жаркий месяц - июль, среднесуточная температура в этом месяце достигает 29 °С.
Большая площадь и открытость территории, удаленность от океанов и высокий радиационный режим формирует здесь своеобразный климат, отличающийся от климата территорий, расположенных на таких же широтах. По продолжительности солнечного сияния он близок Египту и Калифорнии, испаряемости - центральным районам Южной и Северной Америки, сухости летнего периода - центральным районам Аравии, Египта, Ирана и Судана. В сравнении с районами русской равнины климат отличается преобладанием количества ясных дней, большей сухостью и перепадами температур.
Природно-энергетические ресурсы, оценивающие продуктивность климата по сумме температур и дефициту влажности воздуха, испаряемости, радиационному балансу и осадкам в четырех областях Южного Казахстана, приведены в табл. 1 [2].
Таблица 1
Природно-энергетические ресурсы в Южном Казахстане
Сумма температур воздуха > 10 0С
Сумма дефицита влажности воздуха, мб
ь т с о
м е
я ар
п
с Ис
йм
ыс
я Тз нж
О
ик ац ,с
- 5
ад
б
Осадки, мм
«
й ы
ы н
н н
н д о д
о о и о
и и я и
ц р а р
а е т е
т п е п
е г
г е
е в
в е н
Алматинская область 1737...3525 1116...2962 521...1121 105,1... 175,0 81...482 73...722
Жамбылская область 2871.3900 2022.3050 830.1170 149,9.187,5
Кызылординская область 3504.4085 2633.861 1051.1276 174,4.199,1 Южно-Казахстанская область 3612.4589 2852.4456 1084.1391 177,9.210,2
85.286 88.350 54.82 60.141 75.329 92.622
Данные табл. 1 показывают, что климатические показатели Южного Казахстана благоприятны для возделывания на орошаемых землях
157
практически любых сельскохозяйственных культур. Однако, высокая испаряемость, в несколько раз превышающая атмосферные осадки в вегетационный период, способствует формированию неблагоприятного водно-солевого режима на орошаемых землях. Коэффициент увлажненности (отношение естественной влагообеспеченности к испаряемости за вегетационный период) на орошаемых землях Южного Казахстана в основном не превышает 0,3 (рис.).
Рис. Изолинии естественной увлажненности территории Южного Казахстана.
При возделывании сельскохозяйственных культур в данном регионе возможно применение различных способов орошения: поверхностного, дождевания, капельного и внутрипочвенного [3-6]. Первые два способа являются основными в настоящее время. Капельный применяют сравнительно недавно, а внутрипочвенный, из-за трудоемкости его исполнения, не нашел применения в орошаемом земледелие (табл. 2).
Таблица 2
Назначения способов орошения
Способ орошения Назначение
увлажнение почвы увлажнение воздуха влагозарядка промывной режим провокационный полив противозамороз-ковый полив внесение удобрений и гербецидов
Поверхностный + х + + + - х Дождевание + + х - + + х Капельный + - х - - - + Внутрипочвенный + - х - - - +
Примечание: «+» - возможно, «х» - возможно частично, «-» - невозможно.
158
Экономное использование оросительной воды в орошаемом земледелии, что особенно актуально в Южном Казахстане, во многом предопределяется технологией полива. Поэтому, по сравнению с поверхностным орошением, водосберегающим способом полива является дождевание. Опыт эксплуатации дождевальных машин показывает, что поверхностный сток и потери на фильтрацию при поливах снижаются, если соблюдать технологию орошения [1].
Так при использовании дождевальной машины ДДА-100 МА:
- полив проводится при движении дождевального агрегата нормами 400.500 м3/га;
- после полива проводится рыхление междурядий;
- нарезаются прерывистые борозды на почвах тяжелого механического состава, причем места разрыва борозд постоянно меняются.
При выполнении данных требований происходит перераспределение искусственного дождя на поверхности почвы. Технические характеристики агрегата ДДА-100 МА: расход воды - 130 л/с, напор - 34 м, расстояние между оросителями - 120 м, слой дождя за один проход - 5 мм, рабочая скорость - 1,1 км/ч (при движении вперед) и 0,6 км/ч (назад).
Для ликвидации непроизводительных потерь оросительных вод на сбросы, образующихся при работе ДДА-100 МА с передвижной перемычкой из плотной ткани, поливы следует проводить по бьефам, длина которых определяется уклонами дна оросителя и поддержания в нем слоя воды 30.35 см, обеспечивающего работу всасывающей линии. Такие условия создаются при установке в оросителе переносных перемычек из плотной ткани. Расстояние между перемычками, определяемое длину бьефа, устанавливают из условия поддержания расчетного слоя воды в оросителе на участке работы дождевальной машины.
Аналогичные требования по технологии полива предъявляются к широкозахватной технике, которая имеет низкую интенсивность дождя (0,1.0,3 мм/мин). При такой интенсивности дождя хорошее качество поливов обеспечивается даже поливными нормами 450.500 м3/га, если скорость ветра не превышает 1.2 м/с. Хорошая равномерность увлажнения почв достигается дождевальной машиной «Волжанка» с поливной нормой 400.500 м3/га за 3,5.4,0 часа работы с одной позиции. За счет поверхностного перераспределения воды обеспечивается увлажнение недополи-тых участков, однако образуются зоны интенсивного питания грунтовых вод.
159
На поливных участках с выраженным микрорельефом или засеянных культурами сплошного сева хорошее качество полива достигают путем сокращения расстояния между позициями и увеличения степени перекрытия. С повышением скорости ветра последняя должна увеличиваться и соответствовать величине сноса дождевого шлейфа. Это обеспечивается, если оборудовать ДМ «Волжанка» напорными соединительными шлангами, позволяющими изменять расстояние между позициями. Для исключения интенсивного стока величины поливных норм не должны превышать 400 м3/га.
Равномерное увлажнение почв достигается и при дробной подаче воды, когда поливы начинают с середины поля, разделенного на три участка: вначале на первый участок подают 75 % поливной нормы, второй - 50 %, третий - 25 %, а при обратном ходе «Волжанки» оставшуюся часть нормы -75 %, 50 % и 25 %. Таким же образом поступают при поливе второй половины поля. При такой технологии полива повышается равномерность увлажнения и снижаются непроизводительные потери оросительных вод.
При использовании дождевальной машины «Кубань» также лучше применять дробную подачу воды за два прохода: при первом проходе подавать 40 % поливной нормы, при втором - 60 %. Наряду с повышением равномерности увлажнения почв это снижает нагрузки на моторы-редукторы, что повышает надежность работы машины. Для повышения качества междурядных обработок орошаемое поле следует делить пополам и поливы начинать с середины. Междурядные обработки проводят после второго прохода ДМ «Кубань», после уплотнения гребней борозд -после каждого прохода дождевальной машины.
При использовании ДМ «Фрегат» хорошая равномерность увлажнения почв предопределяется преимущественно временем подачи поливной нормы без образования стока и луж. Соответственно, скорость прохождения дождевальной машины устанавливается из условия впитывания максимально возможного объема воды без появления интенсивного стока. Объем впитавшейся воды - это рациональная поливная норма для данных условий.
Полив дождеванием, напуском и по полосам имеют один общий недостаток: орошается вся поверхность почвы. А растения высевают и высаживают рядами, расстояние между которыми часто значительное. В зависимости от культуры участки, не занятые растениями, могут занимать до пятидесяти процентов площади поля. Корни растений охватывают толщу почвы, включая и не засаженную ее часть, но с не затененной растениями поверхности вода очень быстро испаряется.
160
При поливе по бороздам орошается лишь часть территории, но вода подается именно на ту часть борозды, которая свободна от растений. Вода в этом случае все равно быстро поступает к корням, но лишний расход воды, не приносящий прибавки урожая, здесь есть.
В последние двадцать лет в Казахстане усиленно разрабатывается метод капельного орошения, который основан на следующем принципе. Вдоль ряда растений кладут гибкую трубку из синтетического материала. Через определенное расстояние между растениями в ряду на трубке делают отверстия, в которые вставляют специальные клапаны (капельницы), регулируя которые можно изменять скорость подачи воды в почву. Вода подается прямо около растения, и оно тут же использует эту воду, которая почти не тратится на испарение. В трубку вода подается под напором. Очевидно, в этом случае достигается самое продуктивное использование воды по сравнению с другими способами полива.
Главной особенностью капельного орошения является подача воды непосредственно к каждому растению в соответствии с его биологической потребностью. Вода поступает в корнеобитаемый слой почвы и увлажняется только зона распространения корней, междурядья остаются сухими. Преимущества данного способа - существенно меньший расход воды, энергии, удобрений (в 2.5 раз), чем при традиционном поливе, подача воды к каждой культуре экологически безопасным методом.
От капельного орошения можно ожидать следующих результатов:
- экономию поливной воды;
- снижение потерь воды на фильтрацию и испарение;
- отсутствие поверхностного стока и водной эрозии;
- уменьшение сорной растительности и непроизводительных расходов воды;
-оптимальное и устойчивое увлажнение корнеобитаемого слоя в периоды роста и развития растений;
- возможность локального и дозированного внесения удобрений вместе с водой;
- отсутствие подъема грунтовых вод и опасности засоления почв или реставрации солей;
- повышение урожайности возделываемых культур.
В настоящее время на орошаемых землях применяют различные способы полива: поверхностный, дождевание и капельный. Первый является основным, он распространен на площади более 90 %. Из-за отсут-
161
ствия соответствующей техники в крестьянских хозяйствах, а главным образом - финансовых средств некоторые фермеры поливают напуском, теряя значительную часть воды и существенно увеличивая поливную норму. По сравнению с таким поливом более экономичным является полив по бороздам, который нашел самое широкое применение. Однако в условиях постоянного острого дефицита оросительной воды, следует обратить внимание на имеющиеся водосберегающие технологии орошения, а не ждать пока вода станет на вес золота.
Исходя из минимума затрат дефицитной в Южном Казахстане оросительной воды и с позиции, что без нее невозможно получать окупаемые урожаи сельскохозяйственных культур, эффективность водосберегающих технологий орошения рассмотрена с точки зрения экономии воды (табл. 3).
Таблица 3
Оценка различных способов и технологий орошения
Показатель, м /га
Применяемая
технология (по бороздам)
'екомендуемая
через борозду дождевание капельное
4500...6000 4000...5500 4000...4500 900... 1200 300.500 -1500.2000 2000.2500 2500.3000
Оросительная норма Поливная норма Экономия воды
Экономия поливной воды с учетом потерь воды в оросительной сети будет намного больше. Приведенная экономическая эффективность рекомендуемых технологий орошения позволяет считать их вполне приемлемыми для внедрения на агроэкосистемах Южного Казахстана, где дефицит водных ресурсов и напряженная водохозяйственная обстановка ощущается особенно остро.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Вышпольский Ф.Ф., Рахимов А.Р. Рациональная технология освоения орошаемых земель Центрального Казахстана. - Алма-Ата: Кайнар, 1986. - 24 с.
2 Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д., Адилбектеги Г. Методологические основы оценки устойчивости и стабильности агроландшафтов. - Тараз, 2007. - 218 с.
3 Система ведения сельского хозяйства Алматинской области / Кененба-ев С.Б., Иорганский А.И., Нурпеисов И.А. др. - Алматы: ТОО «Нурлы Алем», 2005. - 296 с.
162
4 Система ведения сельского хозяйства Жамбылской области / Кененба-ев С.Б., Нурпеисов И.А., Уразалиев Р.А. и др. - Тараз: ТОО ЖИЦ «Сешм», 2006. - 456 с.
5 Система ведения сельского хозяйства Кызылординской области / Под ред. Нургисаева С.У., Бисенова К.А., Карлиханова Т.К. и др. - Алма-ты: Изд-во «Бастау», 2002. - 512 с.
6 Система ведения сельского хозяйства Южно-Казахстанской области (на казахском языке) / Под ред. Куришбаева А.К. и Омбаева А.М. -Алматы: Изд-во «Бастау», 2006. - 432 с.
Поступила 01.02.2013 Техн. гылымд. канд. С.Д. Магай
OH,TYCTIK ЦАЗАЦСТАННЬЩ АГРОЭКОЖYЙЕЛЕРIНДЕ АУЫЛ ШАРУАШЫЛЬЩ ДАЦЫЛДАРЫН СУГАРУДЫЩ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ ЖЭНЕ ОЛАРДЫ БАГАЛАУ
Дэстурл1 цолданылатын технологияларга цараганда, 6ip цатар артыцшылыцтары болатын ресурстарды унемдеу технологиялары республикамыздыц Оцтустт вцiрлерi ушт вте тапшы болатын суды агроэкожуйелертде унемдеуге мумюншШк бередi.
163
