CC BY
58
УДК 631.674.5
ТЕНОЛОГИЯ УДОБРИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНОГО ДОЖДЕВАНИЯ М. Г. ГОЛЧЕНКО, А. Н. БАСАРЕВСКИЙ, Д. А. ЕМЕЛЬЯНЕНКО
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Беларусь, 213407
(Поступила в редакцию 21.09.2017)
В условиях Республики Беларусь, получать высокие и стабильные по годам урожаи сельскохозяйственных культур практически невозможно без применения оросительных мелиораций. В первую очередь это относится к овощекормовым севооборотам и минеральным почвам. Резервом дальнейшего эффективного орошения является применение такого агромелиоративного приема, как удобрительно-увлажнительное дождевание, которое широко применяется в зарубежных странах на оросительных системах. Известно, что прибавка урожая от применения указанного агромелиоративного приема достигается по большинству культур до 30-100 %. Наибольшая прибавка урожая наблюдается в засушливые периоды. Использование данного приема снижает негативное воздействие химикатов на окружающую среду. Подача удобрений к растениям с помощью удобрительно-увлажнительного дождевания обладает рядом преимуществ перед обработкой возделываемых культур сухими веществами: применяемый питательный водный раствор слабо концентрированный (0,1-0,3 %), сосредотачивается в активном корнеобитаемом слое и полностью поглощается растениями. Это исключает его перемещение по почвенным слоям. В том числе обеспечивается полная механизация и автоматизация операций по приготовлению и применению жидких удобрений, сокращаются затраты труда, энергии и материальных средств на производство единицы продукции, уменьшается уплотнение пахотного слоя почвы за счет совмещения операций. Использование агромелиоративного приема невозможно без применения технологии удобрительно-увлажнительного дождевания. В статье даются технологические требования: какие необходимо применять дождевальные машины и установки, какие необходимо применять минеральные удобрения, специальные устройства (гидроподкормщики или подкормщики) в том числе современные разработки за рубежом. В статье приводится описание современного устройства для гидроподкормки (оборудование для гидроподкормки к дождевальным установкам 0ГД-50), разработанного в РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и прошедшего приемочное испытание на опытном оросительном комплексе «Тушково» УО БГСХА.
Ключевые слова: орошение, удобрительно-увлажнительное дождевание, дождевальная техника, минеральные удобрения, гидроподкормщики, технология внесения при удобрительно-увлажнительном дождевании.
In the conditions of the Republic of Belarus, it is practically impossible to obtain high yields of crops that are stable over the years without the use of irrigation reclamation. First of all, this applies to vegetable-fodder crop rotations and mineral soils. The reserve offurther irrigation efficiency is the use of such agro-meliorative method as fertilizer-moistening sprinkling, which is widely used in foreign countries on irrigation systems. It is known that the increase in yield from the application of this agro-meliorative method reaches 30-100% for most crops. The greatest yield increase is observed in dry periods. The use of this method reduces the negative impact of chemicals on the environment. Fertilizing plants with the help offertilizer-moistening sprinkling has a number of advantages in comparison with the application of dry substances for cultivated crops: the nutrient water solution used is poorly concentrated (0.1-0.3%), it concentrates in the active root layer and is completely absorbed by the plants. This excludes its movement through the soil layers. There is also full mechanization and automation of operations for the preparation and use of liquid fertilizers, and there is reduction of labor, energy and material costs for the production of a unit ofproduction, and there is reduction of compaction of the arable layer of the soil due to operations combination. The use of this agro-meliorative method is impossible without the application of fertilizer-moistening sprinkling technology. Technological requirements are given in the article, namely: what kind of sprinkling machines and plants need to be used, and what mineral fertilizers and special devices (fertilizer injectors or feeders), including modern developments abroad, should be used. The article describes a modern device for fertilizer injection (equipment for fertilizer injection for sprinklers OGD-50), developed in the Scientific-Production Centre of NAS of Belarus for the mechanization of agriculture and accepted at the approval test at the experimental irrigation complex «Tushkovo» of BSAA.
Key words: irrigation, fertilizer-moistening sprinkling, sprinkling equipment, mineral fertilizers, fertilizer injectors, fertilizer application technology for fertilizer-moistening sprinkling.
Введение
Целью сельскохозяйственных мелиораций в Республике Беларусь на современном этапе является повышение экономической эффективности сельскохозяйственного производства на основе устранения или компенсации неблагоприятного воздействия природных факторов на плодородие сельскохозяйственных земель. Это может быть достигнуто путем дифференцирования и сочетания различных видов и способов мелиораций для конкретных участков с применением ресурсосберегающих и природоохранный технологий [1]. Для увеличения урожаев с орошаемых земель и снижение затрат на их получение необходимо своевременно обеспечить растения необходимыми элементами питания и создать наиболее благоприятный водно-воздушный режим в почве. В этом плане значительный интерес представляет агромелиоративный прием - удобрительно-увлажнительное дождевание, которое широко применяется в зарубежных странах на оросительных системах (Польша, Германия, Прибалтика).
Известно из литературных источников [2], что прибавка урожая от применения указанного агромелиоративного приема достигается по большинству культур до 30-100 %. Наибольшая прибавка урожая наблюдается в засушливые периоды.
При правильном использовании удобрительно-увлажнительного дождевания необходимо соблюдать предъявляемые требования: использование современной дождевальной техники и установок, удобре-
ний, которые пригодны при использовании данного приема, специального оборудования - гидропод-кормщиков нового поколения, технологии проведения удобрительно-увлажнительного полива.
Основная часть
Удобрительно-увлажнительное дождевание - внесение жидкого концентрированного раствора одновременно с оросительной водой в соответствии с требуемой дозой минеральныхудобрений, а также гербицидов, микроэлементов и ядохимикатов, и заданной поливной нормой. Данный прием можно разделить на 3 типа применения при различном состоянии водного режима почвы: срок внесения удобрений совпадает со сроком увлажнительного полива; ко времени внесения удобрений влажность почвы выше обычного предполивного уровня, надобность в поливе вероятна через несколько дней; температура воздуха низкая (менее 15 0С) влажность почвы вполне достаточная, надобности в увлажнительном поливе не предвидится.
В первом случае в корнеобитаемый слой подается полная поливная норма, с водой вносится необходимая доза удобрений. Во втором случае удобрительно-увлажнительный полив проводится либо уменьшенной нормой воды, либо откладывается на несколько дней. В третьем случае удобрения, как правило, вносятся без полива.
Так как удобрения с поливной водой нередко приходится вносить в дождливую погоду, важно знать минимальную норму удобрительного полива. К ней предъявляются следующие требования:
1) норма полива должна быть достаточной для внесения требуемой дозы удобрений, а также последующей промывки дождевального оборудования и растений чистой водой;
2) удобрения должны быть равномерно распределены по орошаемой площади при допустимой их концентрации для растений и дождевальной техники [3].
Удобрительно-увлажнительное дождевание при использовании современных дождевальных машин и установок позволяет оперативно и с большей точностью выдавать требуемое количество питательных веществ, своевременно управлять ростом и развитием растений.
В настоящее время на территории Республики Беларусь используются дождевальные машины как зарубежного, так и отечественного производства[4], которые пригодны к применению удобрительно-увлажнительного дождевания с использованием специальных устройств[5]. Основным требованием, предъявляемым к таким дождевальным машинам и установкам, является равномерное распределение удобрений и подача влаги на орошаемую площадь. Равномерность распределения удобрений с поливной водой зависит от точности дозирования маточных растворов в поливной поток. Вместе с тем на равномерность распределения воды и удобрений при дождевании отрицательное влияние оказывает ветер [6]. Удобрительные поливы рекомендуется проводить при скорости ветра 2 м/с - для дальнеструйных дождевальных аппаратов и 3 м/с - для среднеструйных аппаратов [3].
Важно отметить, что при применении удобрительно-увлажнительного дождевания увеличивается сезонная нагрузка использования дождевальной техники, что способствует быстрой окупаемости оросительной системы. Благодаря такому агромелиоративному приему с использованием дождевальной техники уменьшается уплотнение пахотного слоя почвы за счет сокращения проходов сельскохозяйственных машин по площади полей (по сравнению с внесением удобрений в сухом виде).
При удобрительно-увлажнительном дождевании рекомендуется применять хорошо растворимые в воде сухие удобрения. Конкретно: азотные удобрения - мочевина, аммиачная селитра. Они обладают высокой растворимостью и не образуют шлама; фосфорные удобрения - аммофос, двойной суперфосфат. Аммофос хорошо растворим. Низкая концентрация раствора исключает его агрессивность к металлу; калийные удобрения - хлористый калий. Хорошо растворим и нейтрален по отношению к другим элементам. С использованием минеральных удобрений (сухих) необходимо соблюдать технологию удобрительно-увлажнительного дождевания. Технология заключается в следующем:
1) перед началом удобрительного полива необходимо сухую фазу удобрений (ОТК) обратить в жидкую фазу, т. е. туки растворить в воде и, таким образом, получить концентрированный маточный раствор. Для этого бак гидроподкормщика на 30 % от объема загружается требуемым составом сухих минеральных удобрений. Остальные 70 % объема заполняется водой. Проводится чистый полив в течение 10-15 минут;
2) после приготовления концентрированного раствора проводится удобрительный полив. Длительность проведения полива при заданной поливной норме не должна превышать 30 минут;
3) в течение 10-15 минут после удобрительного полива необходимо провести полив чистой водой с целью смыва частиц концентрата с листовой поверхности растений для предотвращения возможных ожогов. Кроме того, промывка необходима для устранения агрессивного воздействия концентрированного раствора на дождевальную установку и гидроподкормщик.
Здесь также уместно будет сказать об органической (биологической, альтернативной, экологической, биодинамической и др.) системе земледелия, которая в последние годы широкое распространение приобретает в США и странах Евросоюза. Она предполагает многоотраслевую систему производства, которая исключает частичное или полное использование минеральных удобрений и других химических средств, а сохранение плодородия почвы обеспечивается за счет органических и микробиологических ресурсов. В этом плане значительное внимание уделяется некорневым подкормкам (удобрительному орошению) как наиболее эффективным, поскольку ряд исследований показывает, что листья растений усваивают питательные вещества даже быстрее, чем корневая система [7].
Производители комплексных удобрительных препаратов («Кристалон», «Нутривант», отечественный «Наноплант» и др.) предлагают широкий спектр их применения для различных видов культур. Технология удобрительно-увлажнительного дождевания с применением микроудобрений и биопрепаратов заключается в следующем: в емкость для маточного раствора заливают микроудобрения, на дозирующем устройстве устанавливают заданную концентрацию, после этого проводится удобрительный полив с заданной концентрацией и поливной нормой. При удобрительных поливах нормой 300 м3/га концентрация поливной воды обычно не должна превышать 0,01-0,1 %, или 0,1-1,0 г/л, а при норме полива 600-900 м3/га - 0,2-0,3 %, или 2-3 г/л. Концентрация удобрительных растворов контролируется по электропроводности рН-метра или солемера. Концентрация удобрений в поливной воде не должна превышать 0,2-0,3 % в сухой и жаркий период. При прохладной или дождливой погоде концентрацию повышают до 0,5 %. Использование агромелиоративного приема невозможно без применения специальных устройств - гидроподкормщиков или подкормщиков.
Гидроподкормщики предназначаются для использования на различных дождевальных и поливных машинах. Эти устройства служат для приготовления концентрированных удобрительных растворов (маточных) с последующим вводом в оросительную воду заданной концентрации.
В зависимости от способа приготовления раствора удобрений и подачи его в поток с поливной водой, можно выделить два типа удобрительных систем: с прямым использованием энергии водяной струи для получения раствора удобрений и введения его в поток поливной воды в водопроводящей системе дождевальной машины за счет использования скоростного напора и перепада давления, создаваемых специальными устройствами; с приготовлением растворов высокой концентрации и последующей подачей удобрительных веществ в напорную или всасывающую линию насосной станции. Для этих целей используется скоростной напор, перепад давлений, а также специальные насосы [2, 8].
К первому типу гидроподкормщиков можно отнести: гидроподкормщик для машин ДДН-70 и ДДН-100, гидроподкормщик к агрегату ДДА-100МА, ГПД-50 к дождевальной машине «Фрегат» и др. Ко второму типу можно отнести насосы-дозаторы, посредством которых производится подача удобрений во всасывающий трубопровод насосной станции с последующей подачей оросительной воды на дождевальные установки. В свою очередь современные устройства гидроподкормки, в зависимости от используемой системы дозирования, можно разделить на три типа [9]: система емкостей, работающих под давлением; инжекторный насос «Вентури»; насосы-дозаторы. С развитием химической промышленности для сельского хозяйства в мире и частности в Республике Беларусь необходимо применять новые типы гидроподкормщиков, основным компонентом для которых являются микроудобрения. Важно учитывать, что при применении современных комплексных микроудобрений главным вопросом становится техническая сторона: применение устройств гидроподкормки, обеспечивающих точное стабильное дозирование в течение всего агромелиоративного приема.
В мировой практике широко используется в капельном орошении, в основном, второй тип устройств [9, 10]. Ведутся разработки по созданию новых устройств (гидроподкормщиков). К примеру, в ФГБНУ ВНИИ «Радуга» создан подкормщик для ирригационных комплектов ГП 01.000 [11]. В РУП «НИЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» создан опытный образец оборудования для гидроподкормки к дождевальным установкам 0ГД-50, который можно отнести к третьему типу по классификации. Оборудование для гидроподкормки 0ГД-50 (рис. 1) нового поколения позволяет реализовать качественное удобрительное орошение, отвечающее требованиям агротехники. Преимущество оборудования - точное стабильное соблюдение заданного диапазона дозировки микроудобрений. Оборудование обеспечивает автоматическую регулировку пропорциональности объема ввода микроудобрений в зависимости от изменения расхода поливной воды. К достоинствам оборудования следует также отнести его независимость от дополнительных источников энергии. С целью расширения эксплуатационных возможностей оборудования в текущем году были проведены некоторые конструктивно-технологические доработки. В результате оборудование приобрело универсальность: его можно использовать не только с мобильными барабанно-шланговыми установками, но и в технологиях удобрительно-увлажнительного дождевания с применением позиционных широкозахватных
фронтальных и круговых дождевальных машин. Опытный образец оборудования ОГД-50 проходил приемочные испытания в УНП «Опытные поля» Тушково (рис. 2) [12].
В . Л ИИМТ' - ------Г Ш ГЛ Ш, «111'
Рис. 1. Оборудование для гидроподкормки 0ГД-50 Рис. 2. Оборудование для гидроподкормки 0ГД-50
к дождевальным установкам сдождевальной установкой Ramstar Т 61 при проведении
испытаний
Конструкция оборудования состоит из следующих основных узлов: прицепа грузового, на котором установлены емкости для маточного раствора, дозирующего устройства, представленного двумя дозаторами, системы трубопроводов, вентилей, манометров, расходомера. Работа оборудования происходит следующим образом: вода под напорам (от 30 до 100 м) подается в дозирующие устройство, которое под действием указанного напора всасывает микроудобрения в заданном объеме из емкости для маточного раствора и вводит их в поливную воду в водопроводящей системе дождевальной установки (заданной концентрацией). Получаемая смесь подается в выходной (напорный) трубопровод и далее в дождевальный аппарат. Техническая характеристика оборудования для гидроподкормки ОГД-50 к дождевальным установкам приведена в таблице.
Техническая характеристика оборудования для гидроподкормки ОГД-50 к дождевальным установкам
Наименование показателей Значение
Тип оборудования Полуприцепной
Количество емкостей, шт. 2
Объем емкости для рабочего раствора, л не менее 250
Концентрация удобрений в поливной воде, % 0,2...2,0
Давление в водопроводящей системе, МПа 0,3...1,0
Расход поливной воды, не более, м3/ч 50,0
Потери давления на выходе, не более, МПа 0,2
Габаритные размеры:
- длина 4000
- ширина 1800
- высота 2500
Масса, не более 850
Эксплуатационно-технические коэффициенты, не менее:
Коэффициент использования сменного времени 0,55
Коэффициент использования эксплуатационного времени 0,55
Коэффициент надежности технологического процесса 0,98
Срок службы, лет, не менее 6
Ресурс до списания, ч, не менее 2400
На основании результатов испытаний ГУ «Белорусская МИС» рекомендовано поставить на производство оборудование для гидроподкормки ОГД-50 к дождевальным установкам.
Заключение
1. Подача удобрений к растениям с помощью удобрительно-увлажнительного дождевание обладает рядом преимуществ перед обработкой возделываемых культур сухими веществами: снижается негативное воздействие химикатов на окружающую среду. Применяемый питательный водный раствор слабоконцентрированный (0,1-0,3 %), сосредотачивается в активном корнеобитаемом слое и полностью поглощается растениями. Это исключает его перемещение по почвенным слоям; обеспечивается полная механизация и автоматизация операций по приготовлению и применению жидких удобрений, сокращаются затраты труда, энергии и материальных средств на производство единицы продукции, уменьшается уплотнение пахотного слоя почвы за счет совмещения операций; удобрения вносятся на
тех этапах развития растений, когда элементы питания и влага необходимы им в наибольшей степени. При этом обеспечивается равномерное распределение питательных веществ по площади, расширяются возможности повышения качества продукции за счет проведения поздних подкормок; сокращаются потери питательных веществ навыщелачивание, не создается повышенной концентрации почвенного раствора.
2. В настоящее время разработаны эффективные комплексные микроудобрения, применение которых требует повышенного внимания к соблюдению технологии удобрительно-увлажнительного дождевания, а именно - к точности дозирования удобрительного раствора в поток поливной воды на протяжении всего цикла орошения. Поэтому важным моментом является применение современных устройств гидроподкормки, способных обеспечить необходимые параметры процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лихацевич, А. П. Развитие оросительных мелиораций в Республике Беларусь / А. П. Лихацевич, М. Г. Голченко // Мелиорация и актуальные проблемы инновационного развития АПК: материалы международной научно-практической конференции (2-4 октября 2013 г., г. Минск) / РУП «Институт мелиорации». - 2013. - С. 84-86.
2. Москвичев, Ю. А. К вопросу о внесении минеральных удобрений с поливной водой при дождевании / Ю. А. Москвичев, С. Н. Никулин, В. И. Ивашкин // Труды ВНИИМ и Т.П. - М.: Колос, 1972. - С. 189-206.
3. Шепелевич, П. С. Пособие по технологии внесения минеральных удобрений с поливной водой / П. С. Шепелевич,
B. С. Брезгунов, А. И. Михальцевич и др. - Минск: Ураджай, 1984. - С. 48.
4. Анженков, А. С. Дождевальная техника для условий Республики Беларусь / А. С. Анженков, М. Г. Голченко, Д. А. Емельяненко // Вестник БГСХА. - 2013. - № 3. - С. 101-105.
5. Голченко, М. Г. Применимость современных дождевальных устройств для совместного внесения удобрений с поливной водой / М. Г. Голченко, Д. А. Емельяненко // Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации: Сб. научных докладов VII-ой Международной (11-ой Всероссийской) научной конференции молодых ученых и специалистов. - Коломна: 2015. - С. 20-25.
6. Р атнико в А. Н. Эффективность комплексных удобрений нового поколения на терри- ториях, подверженных техногенному воздействию / А. Н. Ратников, Н. И. Санжарова, Р. М. Алексахин [и др.] // Проблемы техногенного воздействия на сферу агропромыш- ленного производства: теория и практика: сб. тр. совещания 8 июня 2010 г. - Обнинск: ГНУ ВНИИС-ХРАЭ, 2011. - С. 106-115.
7. Ивашкин, В. И. Технология удобрительного орошения / В. И. Ивашкин, А. Ф. Абрамов, И. В. Винникова. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 54.
8. Екатеринина, Г. И. Агрохимическое обоснование внесения минеральных удобрений с поливной водой при дождевании в луговой зоне Заволынья / Г. И. Екатеринина, Ю. А. Москвичев // Труды ВНИИМ и Т.П. - М.: Колос, 1972. -
C. 170-182.
9. Ресурсосберегающие энергоэффективные экологически безопасные технологии и технические средства орошения: справ. - М.: ФГБНУ «Росинфармагротех», 2015. - 246 с.
10. Лихацевич, А. П. Орошаемое плодоовощеводство / А. П. Лихацевич, М. Г. Голченко. - Минск: ИВЦ Минфина, 2017. - 286 с.
11. Голченко, М. Г. Фертигация как фактор повышения эффективности оросительных мелиораций / М. Г. Голченко, Д. А. Емельяненко // Научные основы природообустройсва России: проблемы, современное состояние, шаги в будущее: мат. междун. научно-практичесой конференции, посвященной 50-летию образования эколого-мелиоративного факультета и 80-летнему юбилею академика Григорова Михаила Степановича, Волгоград. - 2015. - С. 50-54.
12. Басаревский, А. Н. Результаты испытаний оборудования для гидроподкормки 0ГД-50 к дождевальным установкам [Текст] / А. Н. Басаревский, С. П. Кострома, В. Б. Ловкис // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомственный тематический сборник / Национальная академия наук Беларуси, Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства». - Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2015. - Вып. 49. - С. 82-86.
