Способы орошения: микроорошение

Капельное орошение

При капельном орошении хорошо очищенная через специальные фильтры вода подается на поле из гибких полиэтиленовых трубопроводов через специальные приспособления — капельницы. Из-за малых расходов (0,9...9,1 л/ч) вода медленно, капля за каплей поступает в почву, увлажняя только зону распространения корней и оставляя сухими междурядья.

В настоящее время этот способ орошения наиболее широко применяют в закрытом грунте. Вместе с водой благодаря наличию бака-смесителя удобрений в почву поступают и растворенные питательные вещества, что еще больше увеличивает эффективность этого способа. Капельное орошение хорошо зарекомендовало себя при возделывании овощных и плодовых культур закрытого и открытого грунта.

К основным достоинствам капельного орошения относятся:

  • значительная экономия поливной воды по сравнению с обычными способами, в частности с дождеванием, — на 50...80% и более;
  • резкое снижение потерь воды на фильтрацию и испарение;
  • отсутствие поверхностного стока, водной эрозии, а также переноса и потерь воды в атмосферу, наблюдаемых при дождевании;
  • уменьшение сорной растительности, а следовательно, и непроизводительного расхода воды из междурядий растений;
  • оптимальное и устойчивое увлажнение корнеобитаемого слоя применительно к периодам роста и развития растений;
  • возможность локального в небольших дозах внесения удобрений вместе с поливной водой;
  • снижение числа междурядных обработок в связи с меньшим развитием сорной растительности;
  • возможность уплотнения посевов культур;
  • отсутствие подъема грунтовых вод и опасности вторичного засоления;
  • возможность использования минерализованной, и в частности морской, воды;
  • возможность применения на малоразвитых почвах с близким залеганием песка и галечника, где не требуется проведения планировки;
  • уменьшение затрат энергии на создание напоров воды в трубопроводах по сравнению с дождеванием;
  • повышение урожайности томатов, плодовых и цитрусовых культур до 25...50%.

Однако наряду с отмеченными достоинствами у капельного орошения имеются и недостатки:

  • высокая первоначальная стоимость;
  • опасность загрязнения и закупорки трубопроводов и капельниц отложениями окиси железа и нерастворимых карбонатов, а следовательно, необходимость установки специальных фильтров для очистки воды;
  • необходимость в перестройке системы при смене культур на поле.

Оросительная система при капельном орошении состоит из следующих основных частей: насосной установки (двигатель и насос); фильтрационной установки; водоприемного — накопительного резервуара; регулятора расхода и давления воды; бака-смесителя удобрений; инжектора для вспрыскивания раствора удобрений; подводящего трубопровода из полиэтиленовых или полихлорвинилхлоридных труб; распределительного трубопровода; гибких поливных трубопроводов из полиэтилена с добавлением угольной сажи для предотвращения развития в трубах водной растительности; водовыпусков-капельниц.

Подача воды в систему регулируется вручную или автоматически. Вода в систему подается при помощи центробежных насосов. Для регулирования давления и расхода воды устанавливают клапаны и манометры. Поддержание низкого напора в системе позволяет применять капельницы больших диаметров и использовать более дешевые трубы и материалы.

Во избежание засорения капельниц и отверстий в микропористых трубах систему оборудуют 1...2 сетчатыми фильтрами, у которых число отверстий должно быть не менее 30 на 1 см2 длины. Стоимость фильтров составляет до 10% всех капитальных вложений. Для борьбы с водорослями в воду добавляют медный купорос из расчета 1 мг/л. Диаметр поливных трубопроводов обычно 12...19 мм и до 25 мм.

Поливные трубопроводы прокладывают на поверхности земли в мелких (6...10 см) бороздах или просто вдоль рядков растений. Расстояние между поливными трубопроводами зависит от ширины междурядий: для овощных оно равно 0,8...0,9 м, для плодовых садов и виноградников — от 2,5...3,0 до 6 м. При комбинированной укладке труб подводящий трубопровод укладывают не с поверхности, а в грунт, а поливные трубопроводы выводят на поверхность. У многолетних насаждений поливные трубопроводы прокладывают на несколько сезонов.

Диаметр отверстий капельниц обычно не превышает 2 мм. Расход воды каждой капельницы колеблется от 0,9 до 10 л/ч. Конструкция капельниц может быть различной. Вода из капельниц поступает через винтовые нарезы, образуемые в местах присоединения капсулы к патрубку. Регулируя плотность ввинчивания капсулы в патрубке, можно регулировать и расход воды.

Вместо капсул применяют микротрубки с внутренним диаметром 0,5...2,0 мм. Расход воды в этом случае регулируется длиной и диаметром трубки. Расстояние между капельницами или трубками зависит от их расхода. При расходе капельницы 3,8 л/ч расстояние равно 1 м, длина поливного трубопровода — 40 м, диаметр — 12 мм. При расходе 10 л/ч и тех же расстояний и длине трубопровода диаметр берется равным 16 мм.

При поливе плодовых культур на каждую из них приходится несколько капельниц с расходом 1,0...7,6 л/ч. При устройстве систем капельного орошения для узкорядных (0,9 м) культур расходуется на 1 га до 10 700 м пластмассовых труб, для широкорядных (3,0 м) — 3000 м.

Для внесения удобрений с поливной водой обычно используют баки объемом 50...100 л. Впрыскивание растворов удобрений в подводящий трубопровод осуществляется при помощи инжектора. Раствор удобрений подается при помощи специального устройства НРА, пропорционально напору или расходу воды в сети. Для работы инжектора необходимо давление около 0,25 МПа.

Внутрипочвенное орошение

Внутрипочвенный полив по трубам-увлажнителям, проложенным на глубине 0,4...0,6 м, — удобный и перспективный способ воздействия на растение при культуре открытого и особенно закрытого грунта (теплицы, парники). При внутрипочвенном орошении корнеобитаемый слой увлажняется посредством регулирования уровня грунтовых вод. К достоинствам внутрипочвенного орошения относятся:

  • механизация процессов сельскохозяйственных работ и высокий коэффициент полезного использования орошаемой территории;
  • сохранение структуры верхних слоев почвы и поддержание их в рыхлом состоянии;
  • возможность загущения посевов с учетом оптимальной площади питания и направления рядков растений исходя из оптимального светового режима, а следовательно, из максимального использования солнечной энергии;
  • снижение поливных норм и более продуктивное использование поливной воды;
  • возможность двустороннего регулирования водного режима осушенных земель;
  • сочетание полива с одновременным внесением непосредственно в зону корней растворимых питательных веществ;
  • возможность сочетания увлажнения с одновременным обогревом почвы термальными и сбросными теплыми водами ТЭС;
  • возможность автоматизации, а следовательно, и снижение затрат ручного труда на поливе.

При организации внутрипочвенного орошения, особенно на крупных площадях, необходимо учитывать и некоторые его недостатки:

  • возможность применения на почвах только с хорошей капиллярной проводимостью, то есть на суглинистых почвах или на легких почвах при наличии на небольшой глубине водоупора;
  • неприменимость на засоленных почвах с близким залеганием минерализованных грунтовых вод, а также при большом (50%) содержании карбонатов, вызывающих просадку грунта;
  • необходимость подачи чистой воды в связи с возможностью заиления трубопроводов-увлажнителей;
  • большая потребность в трубах и высокие, как правило, одновременные капитальные вложения в строительство и оборудование системы.

Внутрипочвенный полив основан на всасывающей способности почвы. Чем выше капиллярная проводимость почвы, меньше диаметр ее частиц, тем больше всасывающая способность почвы. Она зависит не только от механического состава и чередования отдельных слоев почвы, но и от влагонасыщенности почвы. При влажности почвы, близкой к наименьшей влагоемкости (HB), всасывающая способность близка к нулю, при абсолютно сухой почве она достигает максимума.

В зависимости от механического состава всасывающая способность может быть различной: на тяжелых почвах в сухом состоянии она составляет 40...50 см, при влажности 55% HB — 4...5 см; на легких соответственно 15...20 и 1...2 см.

Оросительная система при внутрипочвенном орошении может быть полузакрытой или закрытой. При полузакрытой системе каналы устраивают открытыми, а трубы-увлажнители — закрытыми. В этом случае головки труб-увлажнителей укладывают на заданном уровне ка некоторой высоте от дна оросителя, чтобы созданием необходимого напора одновременно как можно больше включать в полив труб-увлажнителей. При закрытой системе всю проводящую и регулирующую сеть устраивают из закрытых трубопроводов. Наиболее совершенной является закрытая система. Она повышает коэффициент земельного использования (КЗИ), позволяет полностью автоматизировать полив, внесение удобрений и промывку системы. Подводящие и распределительные трубопроводы при внутрипочвенном орошении прокладывают из обычных асбестоцементных труб на глубине не менее 50...60 см от поверхности земли. Трубы-увлажнители прокладывают на глубине 45...50 см на расстоянии обычно 1,25...1,5 м, но не более 2,0 м. Трубы-увлажнители могут быть гончарными или перфорированными из полиэтилена или поливинилхлорида. Вода из труб в почву поступает через стыки гончарных труб 1,0...1,5 мм или через перфорацию.

Длину труб-увлажнителей принимают в пределах 150...250 м„ в среднем 200 м. Во избежание заиления трубы-увлажнители промывают. По характеру действия различают безнапорные и напорные системы. При безнапорной системе вода продвигается по трубам самотеком. Чтобы трубы-увлажнители не заилялись, их прокладывают к полевому водосбросному трубопроводу-коллектору с уклоном не менее 0,004...0,005; скорость движения воды в трубах тогда не менее 0,7...0,8 м/с. При напорной системе увлажнение почвы происходит под напором. Напорные системы при периодической подаче воды эффективнее безнапорных. Они позволяют увеличить расстояние между трубами-увлажнителями до 2...3 м; сокращают сроки полива и поливные нормы; растворяют и вымывают водорастворимые соли из зоны корневой системы растений; осуществляют периодическую промывку закрытых увлажнителей.

При напорной системе трубы-увлажнители прокладывают с обратным уклоном к трубопроводу, который является не только оросителем, но и коллектором.

Прокладку труб закрытой оросительной сети при внутрипочвенном орошении проводят при помощи специальных машин — траншейных экскаваторов и дреноукладчиков. Для устройства труб-увлажнителей используют готовые полиэтиленовые трубы диаметром 40, 50 и 70 мм, которые укладывают в почву при помощи машины ДПБН-1,8, при укладке гончарных труб — Д-659А.

ВПО также применяют для орошения овощных культур в защищенном грунте. Здесь наиболее приемлема трубчатая внутрипочвенно-увлажнительная сеть, которая хорошо сочетается с обогревом теплиц. Воздух в теплице обогревается радиаторами водяного отопления, а для обеспечения нужной температуры почвы в холодные периоды вода, питающая систему, подогревается через смесители, смонтированные в местах выдела воды в распределительные трубопроводы. Для обогрева почвы применяют паровоз душную смесь и пар. Пока корневая система растений малоразвита, высокая температура воды не опасна, но с развитием корневой системы надо следить, чтобы она не превышала 45 °С.

Разработан машинный способ ВПО, основанный на механизированной подаче воды на заданную глубину одновременно с рыхлением почвы. При этом вода подается к агрегату под напором по гибкому шлангу, затем по рабочим органам (полым лапам) вводится в почву. Напор в шланге создает передвижная насосная станция, находящаяся у водоисточника. Гибкий шланг во время полива наматывается на специально навешенную на трактор катушку, вращающуюся синхронно со скоростью движения агрегата (при движении к середине гона), затем разматывается (при движении от середины к концу гона). Длина шланга 150 м, диаметр 89 мм, глубина подачи воды в почву 25...35 см. Оросительная сеть для подачи воды состоит из подземных оросительных трубопроводов с гидрантами, давление на гидрантах 0,6...0,7 МПа.

Агрегатом управляет один тракторист, за смену он может полить 5...8 га. Дня проведения поливов агрегатом не требуется планировки орошаемого поля. При использовании агрегата для ВПО сточными водами насосную установку оборудуют фекальным насосом.

Трубчатые системы ВПО применяют для подъема и регулирования уровня пресных грунтовых вод в зоне избыточного увлажнения при двустороннем регулировании водного режима переувлажненных почв.

Увлажнение почвы путем регулирования уровня пресных грунтовых вод, называемое за рубежом субирригацией, в засушливой зоне осуществимо при наличии сплошного водоупора под всей орошаемой площадью и при отсутствии вредных солей в почве и воде (такие условия имеются в поймах рек ледникового питания). В таких условиях воду подают в заложенные под почву увлажнители относительно редкого расположения (через 10...100 м) при близком уровне пресных грунтовых вод и водоупора.

Источник: www.skyrage.ru

Локально-импульсный полив

Суть локально-импульсного полива в том, что подача воды происходит через специальные водовыпуски прямо в прикорневую область растений. Это исключает большой расход воды, а также повреждение листьев. Поэтому система локально-импульсного орошения имеет большие преимущества по сравнению с другими вариантами орошения.

Для обустройства локально-импульсного полива достаточно иметь комплект из емкости для воды, сифона с коллектором и трубопроводной сети. Исключается покупка дополнительного электрооборудования, насосов, фильтров, а также постоянное участие человеческого фактора. Грамотно установленная система работает в автоматическом режиме.

Такой полив дает возможность подавать удобрения и минеральные вещества непосредственно к корням овощных культур уже в растворенном в воде виде. Система обеспечивает высокую равномерность их распределения, а также позволяет очень точно дозировать количество полезных микроэлементов. При такой системе комбинированного орошения расход удобрений становится минимальным при максимальной эффективности применения.

При локально-импульсном поливе, поддерживающем во влажном состоянии только зону корневого роста, междурядья остаются сухими, что обеспечивает уменьшение количества сорняков. Благодаря постоянному орошению, температура почвы всегда выше, чем при обычном поливе, что позволяет получать ранние урожаи.

Система локально-импульсного полива проста, практична и эффективна. Для применения комплекта не требуется особых знаний и подготовки, подключения электропитания и т. д. Использование автоматического полива имеет массу преимуществ:

  • избавление от ежедневной тяжелой, монотонной работы
  • экономия воды до 60-70 %, минеральных удобрений до 40-50%
  • уменьшение риска развития грибковых заболеваний растений
  • исключение риска получения солнечного ожога
  • оптимальное соотношение воды и кислорода в земле
  • равномерное распределение воды и питательного раствора
  • минимальный расход удобрений
  • эффективная подкормка непосредственно в область корней
  • отсутствие излишней влажности
  • возможность полива теплой водой

Важнейшим преимуществом подобных систем полива является значительное снижение ежедневных трудозатрат. Полная автоматизация увлажнения почвы позволяет больше времени тратить на занятия другими делами или на отдых.

Простота расчета и корректировки схемы подачи воды понятна даже начинающему огороднику. Правильно установленная система работает безотказно, производя непрерывное автоматическое орошение вне зависимости от любых внешних условий. Подача воды происходит без напора, избавляет от образования грязи или разбрызгивания.

Применение локально-импульсного орошения способствует уменьшению сроков выращивания культур и повышению урожайности, благодаря грамотному управлению водным балансом растений и улучшению процесса усвояемости удобрений.

Даже применение воды с повышенным содержанием солей, исключает их оседание на поверхности растений. За счет оптимизации процессов ассимиляции и испарения, овощные культуры созревают дружнее и быстрее.

Источник: vodaleich

Мелкодисперсное орошение

Мелкодисперсное и аэрозольное орошение предназначены для регулирования микроклимата над полем. Их применение наиболее эффективно и целесообразно на территориях со сложным рельефом, большими уклонами, при дефиците водных ресурсом, высокой сухости климата. Дисперсные распылители образуют капли диаметром менее 0,5...1 мм, а туманообразующие установки создают облако мелкораспыленной воды с диаметром капель 300...500 мк. Распыление над полем 100...400 л/га в жаркие часы суток позволяет за 1,5...2 ч снизить температуру воздуха на 6...12 °С и повысить его влажность.

Применение мелкодисперсного и аэрозольного орошения в сочетании с обычным дождеванием позволяет улучшить микроклимат в приземном слое воздуха, режим питания растений, установить оптимальные температурный и водный режимы растений, сэкономить поливную воду и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Технические средства можно также использовать для борьбы с болезнями и вредителями растений, внесения микро- и макроэлементов.

Целесообразность применения мелкодисперсного и аэрозольного орошения зависит от природно-климатических (климат, рельеф, обеспеченность водой, качество оросительной воды) и хозяйственно-экономических условий (состав и особенности сельскохозяйственных культур, их физиологические потребности, условия возделывания, ресурсообеспеченность).

Для правильного выбора режима мелкодисперсного и аэрозольного орошения нужно иметь сведения не только о числе дней с критическими температурами и влажностью воздуха, но и о продолжительности этих периодов в течение суток. Например, для картофеля продолжительность такого периода в течение суток в июне составляет 6...7 ч. Поддержание дневных температур воздуха в пределах физиологически оптимальных показателей очень важно дня повышения продуктивности посевов в условиях жаркого климата. Хорошие результаты дает применение мелкодисперсного и аэрозольного орошения для борьбы с суховеями в степной зоне на богарных и орошаемых массивах и для защиты растений от заморозков.

Защита растений от заморозков с помощью мелкодисперсного и аэрозольного орошения основана на повышении температуры приземного слоя воздуха или растений, которое осуществляется за счет тепла, выделяемого при переходе воды из одного физического состояния в другое. Мелкораспыленная вода замерзает непосредственно на поверхности растений или в атмосфере. При этом температура инверсионного слоя воздуха повышается.

Источник: skyrage.ru

Избранная библиография

Монографии и брошюры

Безопасные системы и технологии капельного орошения: научный обзор / составители: Г. Т. Балакай, Л. А. Воеводина, Ю. Ф. Снипич и др. (2010) 

Налойченко А.О., Атаканов А.Ж. - Система капельного орошения (СКО) фруктового сада и виноградника (2009) 

Нурматов Н.К. - Технология орошения сельскохозяйственных культур на склоновых землях (1991) 

САНИИРИ - Сборник научных трудов по капельному орошению (1995) 

Статьи

Анзельм К.А. - Анализ результатов внедрения водосберегающих технологий орошения в Южном Казахстане 

Алба В.Д., Кушнарев А.С., Иванов Г.И. - Методика расчета и эксплуатация систем капельного орошения (2012) 

Бараев Ф.А., Гуломов С.Б. - Трубки-капельницы нового типа (2007) 

Безбородов Г.А., Эсанбеков Ю. - Капельное орошение культур хлопкового комплекса (2003) 

Воеводина Л.А. - Тенденции развития и перспективы применения капельного орошения (2012) 

Воеводина Л.А., Снипич Ю.Ф., Чекунов А.Н. - Влияние капельного орошения на засоление почв (2010) 

Гричаная Т.С. - Технология капельного орошения при возделывании лука репчатого на юге Казахстана (2015) 

Гуломов С.Б., Саримсаков М., Бараев Ф.А., Убайдиллаев А.Н., Гадаев Н.Н. - О модульной автономной капельной системе орошения (2016) 

Жарков В.А., Калашникова Л.П., Гричаная Т.С., Куртебаев Б.М. - Модульная система низконапорного капельного орошения (2009) 

Жарков В.А., Калашникова Л.П., Гричаная Т.С., Ангольд Е.В., Куртебаев Б.М. - Модульная система мелкодисперсного дождевания (2009) 

Жарков В.А., Ангольд Е.В., Куртебаев Б.М. - Эффективность применения комбинированных поливов в условиях юга Казахстана (2016) 

Ким А.И., Ким И.И. - Низконапорная дождевальная система (2005) 

Козыкеева А.Т., Жатканбаева А.О. - Системы капельного орошения для орошения сельскохозяйственных культур на предгорных зонах снебольшим поверхностным перепадом (2015) 

Козыкеева А.Т., Иванова Н.И., Жатканбаева А.О. - Методика расчета поливного режима сельскохозяйственных культур при капельном орошении (2015) 

Мирдадаев М.С. - Применение гидравлического тарана в системах капельного орошения и мелкодисперсного дождевания (2009) 

Севрюгин В.К. - Анализ использования капельного и внутрипочвенного орошения на территории бывшего СССР и Республики Узбекистан 

Терпигорев А.А., Грушин А.В., Асцатрян С.А. - Совершенствование технических средств малоинтенсивного орошения (2005) 

Танкибаева Б.Р. - Капельное орошение при суровых климатических условиях Кызылординской области (2015) 

Чернова Д.А., Воеводина Л.А. - Технические решения проблем капельного орошения и тенденции их развития (2011) 

Нормативно-методическая и справочная информация

Механизация полива: Справочник / Штепа Б.Г., Носенко В.Ф., Винникова Н.В. и др. (1990) 

ВТР-П-33-81 Руководство по проектированию систем внутрипочвенного орошения (1981) 

Справочник по механизации орошения / Под ред. Б.Г. Штепы (1979) 

Учебные пособия

Гиль Л.С., Дьяченко В.И., Пашковский А.И., Сулима Л.Т. Современное промышленное производство овощей и картофеля с использованием систем капельного орошения (2007) 

Ясониди О.Е. - Проектирование систем капельного орошения (1984) 

Патенты

Поливной трубопровод (SU 1412666) 

Устройство для капельного полива (SU 1759324) 

Капельница (SU 1739905) 

Капельница (SU 1618345) 

Капельница (SU 1618344) 

Устройство для капельного полива (SU 1655376)