CC BY
90
Перспективы развития принципиально новых способов полива
Г В. Соболин, д. тех.н., И. В. Сатункин, к. с. -х. н., А.А. Прядкин, студент, Оренбургский ГАУ; А.И. Гуляев, начальник управления мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Оренбургской области
Во всем мире настойчиво ведутся поиски принципиально новых способов полива сельскохозяйственных культур в орошаемом земледелии, обеспечивающих не только высокие и устойчивые урожаи, но и экономическое расходование воды, а также экологическую безопасность. В наибольшей степени этим требованиям отвечают дождевальное, внутрипочвенное и капельное орошение.
Дождевание обеспечивает полив строго заданными нормами, создает необходимый водный режим почвы, не нарушая ее структуры, повышает влажность и снижает температуру воздуха в зоне
развития надземной части растения, позволяет широко применять механизацию всех сельскохозяйственных работ, выполнять их в сжатые сроки. Замена временных открытых оросительных каналов на закрытые трубопроводы увеличивает коэффициент использования земли на 3—5%. В перспективе найдет применение широкозахватная техника, а высоконапорные дождевальные системы должны быть заменены низконапорными [1—4].
В таблице 1 приведена краткая характеристика дождевальных машин.
Импульсное дождевание, при котором дождевальные аппараты на всей орошаемой площади работают чередующимися паузами, продолжительность которых в 50—300 раз больше, чем продолжительность самих периодов дождевания, обеспечивает высококачественное увлажнение
1. Краткая характеристика дождевальных машин
Показатель АДДА 100 МА ДДН-100 ДКШ-64 «Волжанка» ДФ-120 «Днепр» ДМ «Фрегат» ЭДМФ «Кубань» ДДН-70
Номинальный расход воды Q, л/с 130 85; 100; 115 64 120 20-90 200 70
Минимально допустимый свободный напор Нсв, м 2 2 42 45 46-69 2 55
Коэффициент использования сменного времени ^см 0,6-0,7 0,6-0,7 0,7-0,8 0,7-0,8 0,9 0,8
Коэффициент потерь рабочего времени "Пп 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9
Обслуживающий персонал (без моториста насосной станции), чел 2 2 один на 1-2 маш. один на 1-4 маш. один на 3-4 маш. 1 чел на 4 маш. 1 маш + 1 регул.
Площадь, обслуживаемая за сезон, га 100-130 800-1000 70-80 100-120 70-140 45-60
Стоимость, тыс.р. на 1.01.2004 г., тыс. руб. без трактора 425 200-400 517 620 685 без трактора 138
Линейные размеры поля (или загона) нетто, м: ширина В длина Ь к 120 до 1000 к 100 до 800 400 или 800 к 18 460 к 54 199-572 199-572 400 или 800 до 2500
Примечания: 1. Для ДМ «Фрегат» даны интервалы показателей применительно к различным модификациям машины.
2. Ь — число оросителей для ширины поля (В) или гидрантов (стоянок машины) на оросительном трубопроводе (оросителе).
почвы, небольшую интенсивность дождя, равномерное распределение поливной воды на всей орошаемой площади, предотвращают ирригационную эрозию. Этот способ успешно применяется в Волгоградской области и в других регионах для снижения ущерба от суховеев, раннеосенних и позднеосенних заморозков, в горных зонах — на площадях со сложным рельефом. С усовершенствованием технических средств импульсное дождевание получит еще большее распространение.
Широкие испытания проходит подкроновое дождевание, обеспечивающее подачу поливной воды под крону плодового растения. При этом листовая поверхность не смачивается, поэтому ядохимикаты с листьев не смываются, не происходит распространение грибковых заболеваний, снижаются затраты энергии, поливная вода используется эффективнее, эрозионное воздействие на почву ниже.
У нас в стране и за рубежом нашло применение аэрозольное (мелкодисперсионное) увлажнение, которое заключается в периодическом смачивании надземной части растений распыленной водой. Проводят его в периоды, когда температура воздуха выше оптимальной для развития культурных растений. У большинства из них при температуре более +35 °С фотосинтез прекращается и усиливается процесс дыхания, приводящий к существенной потере органического вещества и, следовательно, к снижению урожая. При аэрозольном дождевании мелкие капли воды испаряются с поверхности растений, в результате температура их уменьшается на 6—12 °С, что препятствует сни-
жению фотосинтеза в жаркое время и существенно сокращает расход почвенной влаги.
Мелкодисперсное увлажнение в сочетании с другими способами полива эффективно для районов с сухим жарким климатом, с пересеченным рельефом, тяжелыми по механическому составу почвами, ограниченными водными ресурсами.
Для многолетних плодовых насаждений перспективным является очаговый способ полива, при котором вода подается в поливные полиэтиленовые трубопроводы, расположенные вдоль ряда деревьев так, что через каждое отверстие поливного трубопровода вода поступает непосредственно к масштабу в лунку.
Капельное орошение обладает большими преимуществами по сравнению с вышеперечисленными видами.
При этом способе вода попадает в основную зону питания растений через капельницы, установленные в трубопроводе. Системы капельного орошения перспективны в районах с недостаточным количеством осадков, с высоким качеством оросительной воды. Применяется в основном для увлажнения овощных, плодовых, виноградников, ягодных и других культур, особенно на косогорных участках.
У нас в стране и за рубежом получают широкое применение различные модификации капельного орошения. Это малоструйная система, но требующая очистки воды и работающая от низконапорных трубопроводов. Передвижная система капельного орошения может применяться для орошения пропашных культур. При этом могут вноситься
гербициды, инсектициды, удобрения. Проблемой капельного орошения является необходимость очистки большого количества оросительной воды от планктона и механических примесей.
Внутрипочвенное орошение, при котором вода подается в подпахотный слой к корням растений, позволяет непрерывно снабжать растения водой в соответствии с их водопотреблением. Производство устойчивых полимерных материалов, разработка механизированной укладки пластмассовых трубопроводов позволяют широко применять внутрипочвенное орошение. Здесь особо следует отметить, что при этом способе орошения можно одновременно с поливной водой вносить непосредственно в корнеобитаемый слой почвы необходимое количество удобрений, а также использовать животноводческие стоки.
Возможности внутрипочвенного орошения пока используются в ограниченных размерах из-за недостаточной изученности второго способа орошения. Большой практический интерес пред-
ставляет субирригация, при которой увлажнение почвы в активном слое осуществляется за счет капиллярного подпитывания путем поддержания уровня грунтовых вод на нужной глубине. Этот способ можно применять на безуклонных массивах при неглубоком залегании уровня грунтовых вод на почвах с хорошими капиллярными свойствами. Повышение эффективности орошения и снижения мелиоративной нагрузки на почву можно достигнуть также повышением биологической активности поливной воды путем применения специальных устройств, из которых наиболее широкое применение нашли в производстве аппараты с постоянными магнитами. В результате такой активизации химические свойства воды остаются неизменными, а физические — существенно изменяются. Намагниченная вода оказывает благоприятное воздействие на рост и развитие растений, их урожайность, на плодородие почв, способствует вымыванию из почвы солей, причем затраты на удаление 1 т солей в три раза меньше,
2. Технические средства малоинтенсивного орошения (по данным Терпигорева А.А.)
Наименование (марка) техники Назначение Основные параметры
напор, м расход, л/с площадь орошения, га
КЛИП-36 Локально-импульсный полив овощей в теплицах и парниках индивидуальных пользователей 1,5—2,0 0,0005- 0,0166 0,0036
КПДМ-0,4 Автоматизированное приземное дискретное микродождевание овощных культур (томатов, огурцов, перцев, баклажанов) в зимних грунтовых теплицах промышленного назначения не менее 3,5 до 0,4 0,1
КИЛО-0,4 Автоматизированный импульсно-локальный полив овощных культур (томатов, огурцов, перцев, баклажанов) в зимних фунтовых теплицах промышленного назначения не менее 3,5 до 0,4 0,1
МИЛОС-М Импульсно-локальный полив плодовых культур в зоне прикорневой системы, в соответствии с ходом суточного водопотребления на выровненных без уклонных участках не менее 3,5 до 0,4 до 0,4
МИЛОС-1* Импульсно-локальный полив плодовых культур в зоне прикорневой системы, в соответствии с ходом суточного водопотребления на выровненных бузуклонных участках не менее 3,5 до 0,5 до 1
КИМД-0,1 Полив импульсным или непрерывным микродождеванием рассады и зеленных культур в промышленных теплицах, а также сельхозкультур на небольших участках открытого грунта, в том числе на приусадебных и садово-дачных участках 25 0,2-0,7 0,1
КСИД-1 Непрерывное импульсное дождевание плодово-ягодных насаждений, чая, овощных и других сельскохозяйственных культур в соответствии с ходом их суточного водопотребления, в том числе на участках сложного рельефа с уклонами до 0,3 65 1,0 1
КСИД-ЮА Непрерывное импульсное дождевание плодово-ягодных насаждений, чая, овощных и других сельскохозяйственных культур, в соответствии с ходом их суточного водопотребления, в том числе на участках сложного рельефа с уклонами до 0,3 65 10,0 10
ВПО Внутрипочвенное орошение сельскохозяйственных культур, плодово-ягодных насаждений во всех зонах орошаемого земледелия как условно чистыми, так и хозбытовыми сточными и смешанными водами населённых пунктов не более 1,5 до 3,5 л/с на 1 га 0,5 и более
* Находится в разработке.
чем при традиционной технологии. Учитывая, что площади орошаемых земель в масштабе России и стран СНГ все время будут увеличиваться, поэтому перечисленные водосберегающие способы полива должны найти в производстве широкое распространение.
Возросший в последние годы интерес к малообъемным и малоинтенсивным технологиям сельскохозяйственных культур потребовал создания малорасходных технических средств орошения. Возрос также спрос на средства полива мелкоконтурных участков и участков индивидуального пользования (табл. 2).
В этих целях ВНИИ «Радуга» разработал ряд технических средств малоинтенсивного орошения: комплект локально-импульсного полива (КЛИП); комплект приземного дискретного микродождевания (КПДМ); комплект импульсного локального орошения (КИЛО); модуль им-пульсно-локального орошения садов (МИЛОС); комплект импульсного микродождевания (КИМД); комплект синхронного импульсного дождевания (КСИД) и систему внутрипочвенно-го орошения. Перечисленные образцы техники апробированы в производственных условиях и прошли государственные приемочные испытания с рекомендацией постановки на серийное производство [5].
Все предложенные технические средства полива реализуют экологически безопасную технологию орошения, при которой водоподача оптимально приближена к ходу суточного вод опотребления сельскохозяйственных культур, что повышает эффективность технологического процесса орошения. Для решения этих задач использован режим импульсной водоподачи.
Малоинтенсивное воздействие на почву позволяет поддерживать ее влажность в слое активного влагообмена на оптимальном уровне — 80—85% НВ
без значительных колебаний от верхнего (100% НВ) до нижнего (60—70% НВ) пределов, свойственных традиционным технологиям полива. В почве создаются комфортные условия по водо-обеспеченности и аэрации. Капиллярное давление влаги находится на минимальном пороге от -5 до -10 кПа, не требующем высоких энергетических потерь для растений на извлечение воды и элементов питания из почвы. Обеспечивается сохранение структуры почвы. Протекающие в почве процессы не носят стрессовый характер и проходят в благоприятных для формирования плодородия почвы условиях. Малоинтенсивная во-доподача полностью исключает образование на поверхности почвы лужи почвенную эрозию. Малый диапазон изменения влажности создает условия, исключающие перенос солей в верхние горизонты почвы и их засоление. Оптимальный диапазон влажности почвы создает возможность для аккумулирования части естественных осадков в слое активного влагообмена.
Отсутствие поливной сети на поверхности почвы обеспечивает наилучшие условия для механизации полевых работ на орошаемых землях, позволяет поднять КЗИ, дает возможность сократить численность обслуживающего персонала при проведении полива.
Литература
1 Маслов, Б.С. История мелиорации России / Б.С. Маслов, A.B. Колганов. Т. 1—3. М., 2003.
2 Маслов, Б.С. Мелиоративная энциклопедия / Б.С. Маслов, A.B. Колганов. Т. 1—3. М., 2004.
3 Соболин, Г.В. и др. Пути интенсификации орошаемого земледелия Кыргызстана. Т. 1—9. Фрунзе, 1990—1991.
4 Соболин, Г.В. Эксплуатация оросительных систем. Фрунзе, 1982.
5 Терпигорев, A.A. Совершенствование технических средств малоинтенсивного орошения // Природообустройство и рациональное природопользование — необходимые условия социально-экономического развития России: сборник научных трудов / A.A. Терпигорев, A.B. Грушин, С.А. Асца-рян. Часть II. М.: Московский государственный университет природообустройства, 2005. 545 с.
