Способы поливов при орошении

Mse-Online.Ru

Способы и техника полива

Для получения высо­ких и устойчивых урожаев в орошаемом земледелии поливы необходимо проводить с учетом биологических особенностей сель­скохозяйственных культур и почвенно-климатических условий. До­биться этого можно путем строгого соблюдения требуемого режи­ма орошения.

Режимом орошения сельскохозяйственных культур на­зывается совокупность числа, сроков и норм поливов. Он выража­ется схемой поливов и характеризуется такими показателями, как поливная норма и оросительная норма.

Поливная норма — это количество воды, даваемой за один полив, в метрах кубических на 1 га.

Оросительная норма — это общее количество воды, ко­торое расходуется при поливе культуры за весь период ее веге­тации.

Режимы орошения отдельных культур, следующие в порядке, определяемом чередованием всех культур севооборота, составляют вместе систему орошения в севообороте.

Для образования единицы сухого вещества наземной массы урожая растения расходуют определенное количество воды. Коли­чество воды, расходуемое растением на образование единицы аб­солютно сухой массы органического вещества, получило название транспирационного коэффициента однако в полевой обстановке вода из почвы расходуется не только растениями путем транспирации, но и самой почвой путем поверхностного испа­рения. Таким образом, для полевых условий важнейшее практи­ческое значение имеет суммарный расход воды с единицы площа­ди как растениями (на транспирацию), так и почвой (на поверх­ностное испарение) на образование урожая, который получил название общего водопотребления.

Коэффициент водопотребления — это общий, как производительный, так и непроизводительный расход воды в ку­бических метрах на одну тонну основной продукции. Так, на удоб­ренном фоне для условий Северного Кавказа коэффициент водо­потребления на 1 т зерна озимой пшеницы составляет 1180 м3, для кукурузы — 550, для клубней картофеля летней посадки — 280 м3. Коэффициент водопотребления этих культур без удобрений ока­зался гораздо выше. Для юга Украины коэффициент водопотреб­ления на 1 ц зерна озимой пшеницы при урожайности 40 ц/га со­ставляет 90—80 м3, а при урожайности 50 u/га — 75—65 м3.

Способы полива: поверхностный, дождеванием, внутрипочвенный, капельное орошение, мелкодисперсное орошение.

Поверхностный способ проводится по бороздам, по полосам и затоплением.

Полив по бороздам проводится преимущественно при возделывании пропашных культур, при ленточном способе посева полевых, овощных культур, а также плодовых и ягодных насаждений. Борозды бывают мелкие — 8—12 см, средние—12—16, глубокие —22 и очень глубокие — более 22 см. Расстояния меж­ду бороздами в зависимости от глубины и механического состава почвы могут быть 0,6—0,7; 0,7—0,9 и 0,9—1,1 м. Длина поливных борозд зависит от водопроницаемости почвы, уклона поливного участка и может быть равна 100—300 м.

Недостатки этого способа полива: большая трудоемкость, низ­кая производительность труда поливальщика, невозможность по­лива малыми нормами. Кроме того, если засоленные горизонты располагаются неглубоко, то возможно засоление межбороздных полос в результате испарения влаги.

Полив по полосам применяется для влагозарядки, по­лива культур сплошного, реже широкорядного, способа посева, садов.

Этот способ полива применяется на полях со спокойным релье­фом, с однородным продольным склоном от 0,002 до 0,015. По­перечный склон не должен превышать 0,005 на узких и 0,003 на широких полосах. Ширина полос колеблется от 3,6 до 20—30 м, длина — от 50 до 400 м и более. Длинные полосы нарезаются на хорошо спланированных полях с продольным склоном 0,001—0,003 и незначительной водопроницаемостью почвы.

При этом способе полива смачивается практически вся по­верхность орошаемого участка. Это особенно важно для получения дружных равномерных полных всходов сельскохозяйственных куль­тур. Такой способ полива большими поливными нормами обеспе­чивает нисходящий ток поливной воды, не допускающий подъема солей к поверхности почвы, если грунтовые воды залегают на большой глубине. Производительность труда поливальщика при этом способе выше, чем при поливе по бороздам.

Недостатком этого способа полива является уплотнение почвы на всей площади и образование поверхностной почвенной корки. При запоздании с поливом могут образовываться трещины в почве, что приводит к разрыву корневой системы растений. Для рыхления почвы требуется боронование зубовыми боронами или обработка ротационной мотыгой, игольчатой бороной. Вслед за поливом рез­ко уменьшается аэрация почвы, что сопровождается временным снижением микробиологической активности в почве и образова­нием нитратов, а накопившиеся ранее нитраты вымываются вглубь оросительной водой. Эти явления временно ухудшают азот­ное питание растений. К недостаткам этого способа полива сле­дует отнести также разрушение структуры почвы и неравномер­ность по глубине увлажнения почвы на поливном участке.

Полив затоплением проводится на участках (чеках), ограниченных земляными валиками. Он требует больших перво­начальных затрат на сооружение чеков, особенно тщательную планировку и, в ряде случаев, на устройство дренажной сети. Длительное воздействие воды при этом способе полива приводит к размыву, заиливанию и сильному уплотнению почвы.

Этот способ полива применяется при возделывании риса, для влагозарядки, при лиманном орошении и для промывки засолен­ных почв. Иногда такой способ полива используется при поливе многолетних трав, кукурузы. Склон орошаемого участка не дол­жен превышать 0,001 или он должен полностью отсутствовать.

Недостатки этого способа полива следующие. Прежде всего, расходуется большое количество воды. Вследствие длительного затопления чеков почва разобщается с приземным слоем воздуха, на длительное время прекращается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом, замедляется аэробный процесс и ухуд­шаются условия питания растений. При этом способе полива мно­го расходуется воды на ее испарение с поверхности орошаемой площади.

Полив дождеванием состоит в разбрызгивании воды над поверхностью орошаемой площади специальными дождеваль­ными агрегатами. Это наиболее эффективный способ, так как он приближает создающиеся условия к естественному увлажнению. При этом происходит увлажнение не только почвы, но и призем­ного слоя воздуха и растений. При таком способе можно регули­ровать поливные нормы в широком диапазоне и применять его не только для предпосевных и вегетационных, но и для специальных поливов: освежительных, удобрительных, противозаморозковых.

При этом способе полива исключается возможность заболачи­вания и резко уменьшается опасность засоления, вместе с водой удобно наносить некорневую подкормку и совмещать полив с опрыскиванием растворами препаратов для уничтожения вреди­телей. Поливной водой смываются с листьев некоторые насекомые. У растений быстро восстанавливается тургор, увеличивается сте­пень раскрытия устьиц, в результате чего повышается интенсив­ность ассимиляции и улучшается воздушное питание растений.

Дождевание позволяет не только получать высокие урожаи, но и существенно улучшать качество продукции овощных и других культур.

К недостаткам орошения относятся неравномерная степень увлажнения почвы при ветре более 3 м/с, малая глубина промы­вания почвы, повреждение неокрепших растений (рассады), буто­нов цветов крупными каплями дождя.

Чтобы не допустить поверхностный сток воды и смыв почвы на тяжелых глинистых почвах, интенсивность дождя не должна превышать 0,1—0,2 мм/мин, на среднесуглинистых — 0,2—0,3 и на легких почвах — 0,5—0,8 мм/мин.

Внутрипочвенное (подпочвенное) орошение осуще­ствляется путем подачи воды в почву через поры — отверстия или стыки трубчатых увлажнителей, а также из кротовин, проделан­ных в почве на глубине 40—50 см. Расстояние между увлажните­лями в полевых и овощных севооборотах 1,0—1,2 м, в садах 1,8— 2,0, на виноградниках 2,0—2,5 м.

В увлажнители вода подается из открытых каналов или труб. Затем в результате капиллярного поднятия воды вверх увлажня­ется активный слой почвы. Такой способ орошения позволяет под­держивать влажность почвы, близкую к капиллярной влагоемкости. При этом способе поверхность почвы не подвергается смыву и размыву, не образуется почвенная корка, значительно меньше, чем при других способах, теряется влаги на испарение, отсутству­ет оросительная сеть, что позволяет в любое время проводить по­левые работы, снижаются затраты на полив.

Недостатки внутрипочвенного орошения: недостаточное увлаж­нение самого верхнего слоя почвы, уход части воды вглубь за пределы корнеобитаемого слоя почвы, поднятие солей на засо­ленных почвах вверх, высокая стоимость.

Капельное орошение — это подача малыми порциями (каплями) воды непосредственно в зону корневой системы расте­ний с помощью Tpyбы уложенных неглубоко в почву, или на по­верхности почвы через микровыпуски — капельницы. Такой способ обеспечивает поддержание в течение всей вегетации влажности почвы близкой к оптимальной. Этот способ применяется в много­летних насаждениях: садах, виноградниках и в насаждениях не­которых других культур на почвах со сложным рельефом и с высо­кой водопроницаемостью.

Особенность этого способа орошения состоит в том, что вода подается непрерывно и равномерно на протяжении всей вегетации растений.

Капельное орошение имеет ряд преимуществ над другими спо­собами: небольшие затраты на полив, возможность дозировать по­дачу воды на испарение и фильтрацию ее за пределы корнеобитаемого слоя, исключается поверхностный сток и экономится вода. Можно с орошаемой водой вносить локально питательные веще­ства, создавать благоприятные водно-воздушный и питательный режимы почвы. При этом способе орошения исключаются возмож­ность поднятия грунтовых вод и вторичное засоление почвы.

Мелкодисперсное, или аэрозольное, орошение обеспечивает увлажнение приземного слоя воздуха, растений и частично поверхности почвы. Величина капель воды достигает 200—300 микромиллиметров, которые не скатываются с листьев, а остаются на них до полного испарения. Такие капли воды обра­зуются при дроблении струи воды туманообразующими установ­ками. В течение дня посевы, посадки увлажняют до 10 раз, рас­ходуя за один полив 100—200 л/га.

Мелкодисперсное орошение снижает температуру приземного слоя воздуха и растений на 5—10 °С, одновременно повышая влаж­ность воздуха. При этом снижается расход воды на транспирацию растений и усиливается их фотосинтетическая деятельность.

Источник

Орошение сельскохозяйственных культур в растениеводстве

Капельное орошение сельскохозяйственных культур.

Капельное орошение — способ полива сельскохозяйственных куль­тур, при котором оросительную воду по густо разветвленным трубопро­водам через специальные микроводовыпуски (капельницы) подают ма­лыми расходами непосредственно в корнеобитаемую зону растений, поддерживая на протяжении всей вегетации влажность поч­вы, близкую к оптимальной. При капельном орошении воз­можно непрерывное снабже­ние растений водой, а при не­обходимости — и элементами питания. Подачу воды регули­руют вручную или автоматиче­ски.

Капельное орошение при­меняют в районах со сложным рельефом (горные, предгор­ные); на почвах высокой во­допроницаемости (легкого ме­ханического состава, каменис­тые и др.); в районах с острым дефицитом оросительной воды; при возделывании высокодо­ходных культур.

В СССР системы капель­ного орошения построены на юге Украины, в Молдавии, Ар­мении, Азербайджане и др.

Система капельного оро­шения состоит из следующих основных элементов: насоса, фильтра, регуляторов расхода и давления, бака-смесителя удобрений, эжектора для впрыскивания раствора удобрений, подводящих трубопроводов, поливных трубопроводов и водовыпусков-капельниц. Для подачи воды и создания напора в системе чаще всего применя­ют центробежные насосы небольшой мощности. Системы капельного орошения хорошо работают при низком давлении. При малых напорах в системе можно применять более дешевые трубы и соединения для них, а также капельницы больших диаметров, которые меньше засоряются.

Капельное орошение рассчитано на локальное увлажнение почвы в зоне максимального развития корневой системы растений. Типичный контур увлажнения почвы при этом для деревьев имеет эллипсовидную форму, наподобие луковицы. Глубина промачивания немного более 1 м, Ширина до 2,6 м, увлажнение у дневной поверхности получается только у основания дерева.

При капельном орошении можно локально вносить растворимые удобрения в нужные сроки и в необходимом количестве. Удобрения при этом не вымываются из корневой зоны, что нередко происходит при по­верхностных поливах. Оптимальное снабжение растений водой, возду­хом и питательными веществами при капельном орошении создает условия для равномерного роста и развития их, что существенно увели-мвает валовой сбор и особенно количество товарной продукции.

При правильной эксплуатации систем капельного орошения не на-5людается подъема уровня грунтовых вод и не возникает опасности зторичного засоления земель. Поэтому отпадает необходимость в уст­ройстве дренажа. Отсутствие поверхностного стока при орошении пре-упреждает образование водной эрозии.

При капельном орошении существенно изменяется агротехника оро­шаемых культур: сокращается число обработок почвы, меняются сроки их проведения, снижается применение гербицидов. Медленное течение воды по сети тонких полимерных трубопроводов обеспечивает естествен­ный подогрев ее при использовании для орошения холодных подзем­ных вод.

Системы капельного орошения имеют ряд недостатков: сравнитель­но высокую первоначальную стоимость; не регулируется микрокли­мат— этот важный фактор жизни растений; пластмассовые трубопроводы малых диаметров склонны к закупорке.

Капельное орошение — прогрессивный способ полива многолетних насаждений, поэтому его целесообразно внедрять в производство там, где другие способы орошения применить трудно.

Способы орошения сельскохозяйственных культур

Оросительную воду на полях можно распределять пятью способами: поверхностным, дождеванием, внутрипочвенным, капельным, мелкодисперсным.

Поверхностный способ полива имеет три разновид­ности: напуском по полосам, по бороздам и затоп­лением.

При поливе напуском вода движется тонким слоем по поверхности выровненных длинных полос и в процессе движения впитывается в почву.

При поливе по проточным бороздам вода впитывает­ся в почву через дно и стенки борозд, в процессе движе­ния, а по затопляемым бороздам она впитывается в со­стоянии покоя.

При поливе затоплением небольшой участок — чек, окруженный со всех сторон земляными валиками, на­полняют слоем воды, которая, находясь в состоянии по­коя, просачивается в почву.

Для поверхностного орошения характерны следующие особенности: поливы проводят периодически, запасы во­ды аккумулируются в верхних слоях почвы и расходу­ются в межполивные периоды; увлажняется только поч­ва; возможно получить различные глубины увлажнения; большие колебания влажности почвы в период между поливами; после полива образуется почвенная корка на всей смоченной поверхности, которая снижает аэрацию, процессы нитрификации и увеличивает испарение с поверхности почвы.

Плотная корка препятствует появле­нию всходов растений; поливная сеть (борозды, полосы) ухудшает условия работы сельскохозяйственных машин.

При дождевании поливы проводят периодически, во­да аккумулируется в верхних слоях почвы; увлажняется не только почва, но и растения, что активизирует их фи­зиологические процессы; глубина увлажнения почвы, как правило, меньше, чем при поверхностном орошении; можно давать частые поливы малыми поливными нор­мами и тем самым создавать более равномерный режим влажности почвы; дождевание более сильно влияет на микроклимат приземного слоя воздуха, чем поверхност­ное орошение; отсутствие поливной сети улучшает усло­вия работы сельскохозяйственных машин и орудий.

Внутрипочвенное орошение позволяет получать толь­ко капиллярное увлажнение верхних слоев почвы; под­держивать определенную глубину увлажнения; значи­тельно уменьшить испарение воды с поверхности почвы; обеспечить непрерывное водоснабжение растений; не стесняет работу сельскохозяйственных машин.

При капельном орошении вода непрерывно подается через капельницы каплями в почву к корням растений.

При мелкодисперсном (аэрозольном) орошении вода подается на поле периодически малыми дозами в виде очень мелких частиц и смачивает листья и стебли расте­ний, снижая при этом температуру воздуха и растений.

В жаркое время это повышает фотосинтез растений. Этот способ полива применяют в комплексе с другими спосо­бами полива.

Требования, предъявляемые к способам и технике поливов: равномерно распределять по площади и глу­бине корнеобитаемого слоя расчетное количество воды в необходимые сроки, обеспечивая в комплексе с агротехникой высокое плодородие почвы и получение высо­ких урожаев сельскохозяйственных культур; исключать непроизводительные потери воды на просачивание в глу­бокие слои, на сбросы, испарение и обеспечивать высокий коэффициент использования воды (не менее 0,95-1); сохранять структуру почвы; предупреждать ее засо­ление и заболачивание; иметь высокую производитель­ность труда на поливе, наибольшую механизацию и ав­томатизацию его; не препятствовать механизации сель­скохозяйственных работ и рационально использовать орошаемые земли.

Применение того или иного способа полива зависит от сельскохозяйственной культуры, а также от почвен­ных, рельефных, гидрогеологических, климатических ус­ловий и уровня развития сельскохозяйственного производства.

Орошение сельскохозяйственных культур

Цели и задачи орошения земель

Орошение регулирует одну из составляющих плодородия – водоснабжение растений, обеспечивая им наиболее благоприятные для произрастания водный, питательный, воздушный, тепловой, солевой и микробиологический режимы почвы.

В практике орошения различают следующие виды оросительных мелиораций:

• Регулярно действующее правильное орошение.При этом вода подается в нужные сроки и в необходимом количестве на орошаемые участки.
• Однократно действующее орошение – лиманное. При таком виде орошения с помощью земляных валов задерживают талые или паводковые воды. Задержанная вода впитывается в почву, создавая определенные запасы влаги, используемые затем сельскохозяйственными культурами.
• Специальные виды орошения – удобрительные, отеплительные, промывные.

Удобрительное орошение – это полив водой, содержащей питательные вещества, необходимые для сельскохозяйственных растений.

При отеплительном орошении используют отработанные воды тепловых станций, гейзеров для орошения полей, теплиц, парников, для согревания почвы.

Промывное орошение – подача воды на поля для растворения и вымывания из корнеобитаемого слоя почвы вредных солей (или избытка солей).

Любой вид орошения комплексно воздействует на почву, растения и окружающую среду. Увлажнение повышает плодородие почвы, обеспечивает растения доступной влагой, активно влияет на урожайность культур.

При орошении урожаи получают в 2-7 раз выше, чем без орошения.

Но не всегда орошение благотворно влияет на почву.
Чрезмерные поливы, использование поливной воды низкого качества, могут отрицательно сказаться на урожайности.

Качество поливочной воды оценивается тремя показателями: температурой, количеством взвешенных частиц и минерализацией.
Полив холодной водой в теплое время негативно сказывается на развитии и жизнедеятельности растений.

Взвешенные частицы, содержащиеся в водах рек, водоемов, улучшают агрегатное состояние почвы, обогащают ее органическими веществами, углекислым кальцием и другими элементами.
Минерализация поливной воды (наличие растворенных солей) не должна превышать для большинства растений 2-5 г/литр.

При концентрации растворенных солей 15-20 г/литр вода считается токсичной.

Режим орошения сельскохозяйственных культур

В понятие режима орошения входит определение общего водопотребления культуры, оросительной нормы, сроков и норм полива.

Запроектированный режим орошения должен удовлетворять потребности растений в воде в каждую фазу их развития с учетом требований агротехники и вида культуры; регулировать водный, питательный, солевой и тепловой режимы почвы; не допускать заболачивания, засоления и эрозии почвы.

При определении затрат воды на возделывание той или иной сельскохозяйственной культуры учитывается испарение ее через листья и испарение с поверхности почвы.

Это суммарное испарение называют водопотреблением или эвапотранспирацией. Величина суммарного водопотребления зависит от вида возделываемой культуры, влажности активного слоя почвы, от погодно-климатических условий.

В практике орошаемого земледелия существует несколько методов определения суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур.

Наиболее достоверные данные о суммарном водопотреблении можно получить по эмпирическому методу академика А. Н. Костякова, согласно которому:

Е = К х У,

где:
Е – суммарное водопотребление, куб.

м/га;
К – коэффициент водопотребления, куб. м/ц;
У – урожай сельскохозяйственной культуры, ц/га.

Коэффициент водопотребления К определялся опытно-экспериментальными способами, и для каждой сельскохозяйственной культуры приводится в специальных справочных таблицах.

Так, для зерновых культур этот коэффициент может колебаться в пределах 70-130 куб. м/га, для овощных – 7,5-25 куб. м/га (в зависимости от водонасыщения почвы).

Оросительная норма, или дефицит водоснабжения – количество воды, которое нужно подать на 1 га орошаемого поля в течение вегетационного периода, чтобы получить плановую урожайность. Размер оросительной нормы определяют с помощью уравнения водного баланса:

М = (Е – а)(Р – Wг) – (Wн – Wк),

М – оросительная норма, куб. м/га;
Е – суммарное водопотребление культуры, куб. м/га;
а –коэффициент использования осадков (а = 0,6-0,8);
Р – количество осадков за вегетационный период, куб. м/га;
Wг – количество влаги, поступающей капиллярным путем из грунтовых вод, куб. м/га;
Wн – запасы воды в корнеобитаемом слое почвы в начале вегетационного периода, куб. м/га;
Wк – запасы воды в корнеобитаемом слое почвы в конце вегетационного периода, куб. м/га.

Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур

Разность между верхним и нижним запасом влаги в активном слое почвы называют поливной нормой. Она показывает, какое количество воды выливается на 1 га за полив. Поливная норма рассчитывается по формуле, учитывающей величину (толщину) увлажняемого активного слоя почвы, среднюю плотность активного слоя почвы, верхний и нижний оптимальные пределы влажности активного слоя почвы.

Величина активного слоя почвы зависит от возделываемых культур. Для овощных она составляет 0,3 – 0,7 м, для зерновых и пропашных – 0,4 – 0,9 м, для плодовых – 1,0 – 1,2 м.

Применительно к основным фазам роста и развития растений ориентировочно практикуют следующее число поливов: для озимых (пшеница, рожь) – 2-4 (фазы начала трубкования, колошения и налива зерна); для яровой пшеницы, овса, ячменя, проса – 3-4 полива (фазы начала кущения, трубкования, начала налива зерна); для картофеля весенней и летней посадки – 3-5 поливов (фазы до бутонизации, бутонизация, цветение, после цветения, в период максимального роста клубней).

При летней посадке картофеля дают предпосадочный влагозарядковый полив.

Дождевание сельскохозяйственных культур

Дождевание – один из наиболее эффективных способов направленного воздействия человека на почву, растение и микроклимат приземного слоя воздуха. По сравнению с другими способами полива дождевание имеет ряд преимуществ, которые сводятся к следующему:

• механизация процессов труда и сочетание полива с технологией возделывания культур;
• применение на сложных рельефах и больших уклонах, а также на песчаных и слаборазвитых почвах без проведения планировочных работ;
• частые поливы малыми нормами с целью увлажнения почвы и улучшения микроклимата приземного слоя воздуха (освежительные поливы);
• возможность орошения сельскохозяйственных культур с одновременным внесением удобрений и др.

По срокам и характеру подачи воды различают три вида дождевания: обычное, импульсное и аэрозольное.

При обычном дождевании воду подают на поля со значительным интервалом (6-12 суток). Для этих целей используют дождевальные агрегаты и машины ДДА-100МА, «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Ока» и др.

При импульсном дождевании воду подаю на культуру ежедневно в период наиболее высоких дневных температур – с 13 до 17 ч для снижения дефицита влажности воздуха.

При аэрозольном дождевании воду подают, как и при импульсном, ежедневно, в течение 4-5 ч (с 13 до 17 ч) в период высоких температур и низкой относительной влажности воздуха для орошения овощных, зерновых, кормовых и других культур.

Особенностью аэрозольного дождевания является применение сильно распыленного дождя в виде мельчайших капель (аэрозолей).

Аэрозольное орошение

Преимущества и недостатки аэрозольного орошения

Аэрозольное орошение наиболее эффективно и целесообразно на территориях со сложным рельефом, большими уклонами, при дефиците водных ресурсов, высокой сухости климата, а также неблагоприятными условиями зимовки двулетних и многолетних культур. Хорошие результаты дает применение аэрозольного орошения для борьбы с суховеями в степной зоне на богарных и орошаемых массивах, для защиты растений от заморозков.

Основные преимущества таких систем:

• ускорение созревания и повышение урожайности (в 2 — 3 раза), что сказывается на повышении производительности сельского труда;
• значительное сокращение потребностей в поливной воде;
• возможность сельскохозяйственного использования косогоров, засушливых земель и песков пустынь;
• возможность массового выращивания особо ценных пищевых и лекарственных растений, размножения селекционного материала различных культур;
• быстрое укоренение зеленых черенков;
• использование в качестве защиты растений и урожая от заморозков, града и воров.
• возможность использования техники для аэрозольного орошения в других целях — дождевания, внесения подкормок и удобрений, гербицидов и т.п.

Применение в засушливых почвенно-климатических регионах 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, применяемые при аэрозольном орошении, можно также использовать для борьбы с болезнями и вредителями растений, внесения микро- и макроэлементов.

Защита растений от заморозков с помощью аэрозольного орошения основана на повышении температуры приземного слоя воздуха или, непосредственно, растений.

Повышение температуры приземного слоя или растений 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 происходит повышение температуры инверсионного слоя воздуха. Этот способ защиты растений эффективен только при радиационных заморозках, при адвективных его применение нецелесообразно.
Противозаморозковое аэрозольное орошение можно широко применять в садах, виноградниках, на цитрусовых плантациях. В настоящее время разрабатывается технология аэрозольного орошения для регенерации корневой системы озимых культур после крайне неблагоприятных условий зимовки.

Поддержание дневных температур воздуха в пределах физиологически оптимальных показателей очень важно для повышения продуктивности посевов в условиях жаркого климата.

Сочетание обычных способов полива (например, дождевание) с аэрозольным орошением наиболее эффективно в зоне неустойчивого увлажнения.

К основным недостаткам аэрозольного орошения можно отнести высокую стоимость применяемого оборудования, установок и машин, а также зависимость эффективности этого способа орошения от скорости ветра.

Целесообразность применения аэрозольного орошения, а также его режим зависят от множества факторов.
Основными из них являются:

• природно-климатические условия (климат, рельеф, обеспеченность водой, качество оросительной воды, водно-физические свойства почвогрунтов, залегание и минерализация грунтовых вод и др.);
• хозяйственно-экономические условия, (состав и особенности сельскохозяйственных культур, их физиологические потребности, условия возделывания, ресурсообеспеченность).

При выборе режима аэрозольного орошения учитывают физиологические потребности культур.

Так, энергия фотосинтеза, которая определяет рост, развитие и продуктивность растений, зависит от интенсивности и напряжения солнечного освещения, температуры окружающей среды и самого растения, водного режима растений. Для каждого вида и сорта растений, в соответствии с их фитогенезом, определена оптимальная для фотосинтеза температура окружающей среды.

Для правильного выбора режима 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: при 50%-ной обеспеченности температурой 7 ч., при 75%-ной обеспеченности – 6 ч., или, соответственно, с 10 до 17ч. и с 11 и до 17 ч.

Технические средства для аэрозольного орошения

Для аэрозольного орошения используют передвижные, полустационарные и стационарные системы.

В передвижных системах используют машины типа ТОУ (туманообразующие установки «ТОУ-Шохина»), опрыскиватели ОП-450, ОВТ-1 и ОН-400. Эти технические средства рекомендуется использовать на небольших массивах, примыкающих к естественным водоисточникам (озеро, пруд, река).

Сторона прямоугольного поля, перпендикулярная водоисточнику, должна равняться половине пути, на котором машина при заданной скорости движения израсходует объем воды из прицепной цистерны или навесной емкости.

Например, для ТОУ-5 при норме увлажнения 800 л/га и радиусе захвата 100 м эта длина будет равна 500 м.
Внутри участка через каждые 100 м нужно прокладывать дороги шириной 2,5-3 м, с учетом направления господствующих ветров.

Установки аэрозольного орошения типа ТОУ относятся к типу машин, снабженных транспортной емкостью, заполненной жидкостью для диспергирования. Жидкость диспергируется скоростным газо-воздушным потоком, создаваемым с помощью отработавшего свой ресурс авиадвигателя ГТД-3Ф.

Установка работает следующим образом: атмосферный воздух засасывается в компрессор, сжимается там и поступает в камеру сгорания, куда подается топливо.

Разогретый до 1000-11000С воздух с продуктами сгорания направляется в двухступенчатую газовую турбину, служащую приводом компрессора, а затем поступает в суживающее сопло с температурой 400-4500 С.
Здесь золовоздушная смесь циркулирует со скоростью порядка 400-450 м/с, расширяется, создавая давление, близкое к атмосферному. На выходе из сопла в струю газовоздушной смеси подается вода из перфорированных по длине патрубков, соединенных с водораспределительным коллектором гибкими шлангами, которые укреплены на шарнирах, позволяющих сводить и разводить их по отношению к оси струи.

Из сопла смесь воды и воздуха выходит в виде турбулентной двухфазной струи и распределяется по посеву. Через некоторое время скорость струи уменьшается, капли воды выпадают из потока и осаждаются на листьях растений.

Серийно выпускаемые опрыскиватели ОП-450, ОВТ-1, ОН-400 и другие агрегатируют с тракторами класса 1.4 Т.

Полустационарные системы включают водопроводящую сеть для передвижных дождевальных машин, состоящую из подземных или надземных (разборных) трубопроводов.

На них через каждые 200 м располагают гидранты.
Для заправки емкостей машин водой трубопровод должен иметь пропускную способность, обеспечивающую заправку цистерн в течение 5-7 мин.

К полустационарным системам относятся и оросительные системы, в которых применяют дождевальные машины типа ДДА-100 МА.

В этом случае оросительная сеть сохраняется такой же, как и при обычном дождевании, но у нее уменьшается пропускная способность, за исключением регионов, где обычное дождевание необходимо сочетать с аэрозольным орошением.

Использование ДДА-100 МА для аэрозольного орошения представляет большой интерес.

Как показывает опыт ряда научно-исследовательских институтов и хозяйств, дооборудование агрегата для этой цели несложно и может быть выполнено силами хозяйств. Это оборудование или заменяет уже имеющееся на ДДА-100 МА, или дополняет его. Производительность переоборудованной ДДА-100 МА достигает 50 га за вегетационный период. При этом ДДА-100 МА становится универсальным агрегатом с его помощью можно проводить обычное и аэрозольное орошение, внесение микро- и макроудобрений, борьбу с болезнями и вредителями и др.

Стационарные системы аэрозольного орошения проектируют двух типов: для увлажнения листовой поверхности и для увлажнения приземного слоя воздуха.

Первые представляют собой густую сеть трубопроводов, расположенную на некоторой высоте от поверхности земли в зависимости от высоты растений.

Для типового (эталонного) участка площадью 3,24 га рабочие трубопроводы диаметром 40-80 мм (165 пог. м) укладывают через каждые 30 м. Вся протяженность труб, приведенных к диаметру 200 мм, составляет 44,5 м/га. На рабочих трубопроводах по сетке 30х30 м устанавливают струйные аппараты с диаметром сопла 3,2 мм. Напор в сети – 6-7 кПа.
Эталонный участок увлажняется в течение 100 с.
По данным ВНИИГиМ, в течение часа за 36 циклов будет увлажняться площадь 116,5 га.

Системы для увлажнения приземного слоя воздуха представляют собой сеть трубопроводов: распределительных, диаметром 20-50 мм, укладываемых через 100 м: проводящих, диаметром 50-80 мм, укладываемых по границе участка, и стояков высотой 10-15 м, диаметром 40-50 мм, устанавливаемых по 1-2 на 1 га, а по границе участка в направлении, перпендикулярном господствующим ветрам, — через 20-30 м.

На верху стояка на поперечном патрубке (антенне) диаметром 10-20 мм и длиной 510 м монтируют 6-12 насадок с диаметром отверстия 1-2 мм.

Орошение сельскохозяйственных культур. Борьба с сорняками

Расход воды через стояк — 0,14-0,18 л/с. Напор у насадок — 2,4 кПа. Эталонным является участок площадью 49 га (700х700м), увлажняемый непрерывно, с суммарным расходом воды 13-14 л/с и с удельной протяженностью трубопроводов, приведенных к диаметру 200 мм, примерно 35 пог. м/га.

Стационарная система работает в режиме чередующихся циклов «увлажнение-пауза».
Продолжительность увлажнения составляет 20-30 мин. в зависимости от метеоусловий и водоудерживающей способности листьев.

Продолжительность паузы зависит от интенсивности процессов испарения и восстановления температуры листьев и приземного слоя воздуха до поливных значений.

При размещение дождевателей на участке надо обязательно учитывать преобладающее направление ветра.
В любом случае площадь одновременного полива должна быть не менее 5-10 га, что устраняет явление краевого эффекта, при котором влажность и температура воздуха на участке под влиянием аэрозольного орошения изменяется в незначительных пределах из-за выноса частиц за пределы участка и рассеивание их в общей массе воздушного потока.

Равномерность распределения капель существенно снижает действие краевого эффекта.

Технологический процесс аэрозольного орошения должен тесно увязываться с агротехникой.

Высокое качество увлажнения в период закладки и формирования генеративных органов способствует повышению продуктивности посева, а следовательно, и получению гарантированного урожая независимо от складывающихся погодных условий года.

При анализе процессов аэрозольного орошения исследуют распределение воды по листовой поверхности почвы под растениями и снесенных ветром за пределы увлажняемого поля, а также испарение.

При этом рассматривают период от распыления жидкости (средний размер капель, распределение их размеров) до осаждения капель воды на листьях растений, последнее имеет определяющее значение для эффективности аэрозольного орошения.

Большое значение имеет и соударение капель с поверхностью листьев растений, в результате которого капля может прилипнуть к поверхности, отскочить или скатиться с нее.

Степень растекания капель аэрозоля по поверхности листьев растений во многом зависит от смачивания этих поверхностей жидкостью. Если жидкость хорошо смачивает поверхность – то осевшие на ней капли сильно растекаются.
На полностью смачиваемой поверхности жидкость распределяется в виде сплошной пленки определенной толщины, избыток воды стекает. Если смачивание плохое, то капли не растекаются по поверхности и легче скатываются с нее.

Смачивание листа в сильной степени зависит от его морфологии и состава поверхностных тканей.

Хорошо смачиваются листья с гладкой поверхностью, не имеющие сильного воскового налета (листья свеклы, фасоли, лимона, горчицы). В то же время многие растения (горох, лен, капуста, люцерна) имеют плохо смачивающиеся листья.

Удержание мелкораспыленной воды листьями растений определяется углом падения капель, их размером, нормой расхода жидкости видом растений. Угол падения капель – важный фактор удержания на растении.

При увеличении угла падения удержание капель на листьях резко уменьшается. В исследованиях по аэрозольному орошению сельскохозяйственных культур, проведенных в ВолжНИИГиМ, капли диаметром 100-150 мкм удерживались некоторыми культурами (пшеница, кукуруза) даже при вертикальном положении поверхности листьев.

Крупные капли диаметром 500-700 мкм скатываются с листьев пшеницы, капусты, в то время как на листьях кукурузы, картофеля, сои эти капли удерживаются достаточно хорошо.

Листья люцерны лучше увлажняются каплями диаметром 300-500 мкм. Капли диаметром больше 800 мкм частично стекают с поверхности ее листьев.
Распыление воды на очень мелкие капли снижает эффективность аэрозольного орошения за счет увеличения интенсивности испарения капель, энергозатрат. Такие капли сильно подвержены влиянию ветра.
Нижним пределом среднего диаметра капель при аэрозольном орошении можно считать 100-150 мкм.

Оптимальный диаметр капель – 500-600 мкм.

Абсолютное удержание воды растениями определяется общей площадью их листовой поверхности. Так, картофель в начале вегетационного периода имеет площадь листового покрова меньше площади почвы, занятой посевом, а в середине вегетационного периода (фазы бутонизации и цветения) эта площадь превышает площадь почвы в 5-6 раз (листья растений располагаются в несколько ярусов).

В связи с этим интенсивность аэрозольного орошения и диаметр капель должны увеличиваться во время вегетации, так как возрастает водоудерживающая способность посева.

Нормы разового увлажнения влияют на степень и длительность изменения параметров фитоклимата посева. Распыленная вода должна удерживаться листовым покровом, находясь обычно в пленочном или капельном состоянии.

Практически капельной влагой покрываются в основном листья верхнего яруса, а листья нижних ярусов увлажняются стекающей жидкостью. Средняя норма разового увлажнения в зависимости от вида растений и их возраста составляет 0,6-1,2 м3/га.
Минимальная норма разового воздействия, обеспечивающая повышение влажности воздуха на 15-17 %, не должна быть менее 0,15-0,20 м3/га.

Интервал между увлажнениями – важный показатель, влияющий на технико-экономические параметры средств аэрозольного увлажнения.

При испарении капель воды температура воздуха и посева снижается, а влажность воздуха в среде посева повышается.
Испарение капель при аэрозольном орошении происходит на трех этапах: при формировании факела распыленной воды, при транспортировке капель ветром, после осаждения их на листья растений. Постепенно влияние импульса аэрозольного орошения ослабевает, а значения параметров фитоклимата увлажненного посева и почвы, где аэрозольное орошение не проводилось, сближаются.

Этот промежуток времени по параметрам фитоклимата различен.
Поэтому интервал между увлажнением устанавливается по времени испарения капель, а также периода последействия, который в 1,5 – 2 раза превышает время испарения. На посевах сельскохозяйственных культур рекомендуется выдерживать часовой цикл увлажнений.

Источник