Тема: Способи та техніка зрошення сільськогосподарських культур

План

1. Поняття про техніку зрошення та вимоги до неї.

2. Самопливні поверхневі способи зрошення.

3. Дощування сільськогосподарських культур: класифікація, сучасний стан, перспективи.

4. Перспективні способи зрошення сільськогосподарських культур.

Література:

1. Безменов А.И., Разин В.А. Сельскохозяйственные мелиорации. М.: Колос. - 1974. – 575 с.

2. Колпаков В.В., Сухарев М.П. Сельскохозяйственная мелиорация. – М.: Колос, 1988. . – 328 с.

3. Кравченко В.П., Герасименко П.І., Порицький Г.О. Меліорація з основами геодезії. К.: Вища школа.-1983.- 264 с.

4. Сучасний стан, основні проблеми водних меліорацій та шляхи їх вирішення / За ред. П.І. Коваленка – К.: Аграрна наука, 2001. – 214 с.

5. М.І. Ромащенко, С.А. Балюк. Зрошення земель в Україні. Стан та шляхи поліпшення. – К.: Видавництво “Світ”, 2000. – 114 с.

6. Н.Г. Воронин. Орошаемое земледелие. - М.: Агропромиздат, 1989 – 336с.

7. Семаш Д.П. Орошение плодового сада. – К.: Урожай, 1975. – 184 с.

8. Орошаемое овощеводство /С.А. Дудник, А.В. Антонов, Г.Е. Березкина и др. Под ред. С.А. Дудника.- К.: Урожай, 1990.- 240 с.

9. Мелиорация на Украине. / Под ред. Н.А. Гаркуши. – К.: Урожай, 1985.- 317 с.

10. Мелиорация: Энциклопедический справочник / Под общ. ред. Мурашко А.И. – Минск: Белорус. Сов. Энцикл. –567с.

11. Землеробство в умовах недостатнього зволоження (наукові та практичні висновки) – К.: Аграрна наука, 2000. – 80 с.

12. Технологии выращивания овощных культур с применением капельного орошения в условиях юга Украины: Рекомендации. / Под ред. академика УААН Ромащенко М.И. – К., - 2003. – 107 с.

13. Ромащенко М.І., Рачинська Е.С., Шевченко А.М. Інформаційне забезпечення зрошуваного землеробства. Концепція, структура, методологія організації. /за ред.. М.І. Ромащенка. – К. : Аграрна наука, 2005. – 196 с.

Техніка зрошення

Техніка зрошення – один із найбільш відповідальних агромеліоративних заходів зрошуваного землеробства. В залежності від культур, природних умов, агротехніки та господарських вимог на зрошуваних землях застосовують різні види поливів: вегетаційні, передпосівні, передорні, промивні, провокаційні, вологозарядкові. Проводять їх різними способами. Кожному способу зрошення відповідає певний спосіб поливу, що має власну технологію та техніку поливу.

Техніка зрошення (за Костяковим) – спосіб переведення води, що подається на зрошувану площу із стану водяного току у зрошувальній мережі до стану ґрунтової вологи необхідної для рослин.

Техніка зрошення вирішує три питання:

1. Способи зрошення (поливу)

2. Техніка розподілу зрошуваної води.

3. Організація поливу.

Вимоги до техніки зрошення

• створення оптимального водного, повітряного, солового та поживного режимів ґрунту;

• підвищення родючості ґрунту та забезпечення сприятливого меліоративного стану зрошуваних земель;

• економне використання зрошуваної води;

• висока продуктивність праці на поливі;

• ефективне використання зрошуваних площ;

• запобігання ерозійних процесів

Самопливні поверхневі способи зрошення

При поверхневому способі зрошення грунт зволожується шляхом поглинання води, що подається на поверхню зрошуваного поля у вигляді суцільного шару або окремих струменів. За способом розподілу воду по поверхні та надходження її в грунт поверхневий спосіб зрошення поділяється:

• полив по смугах;

  • полив затопленням (способи при яких поливна вода розподіляється по поверхні поля суцільним шаром та поступає до ґрунту головним чином гравітаційним шляхом. Легко руйнується грудкувата структура ґрунтів).

• полив по борознах (бокове поглинання, надходження в грунт капілярним шляхом).

Полив затопленням

Один із найдревніших способів поверхневого поливу. Застосовується переважно при вирощуванні рису, лиманному зрошенні та промивному зрошенні. При поливі затопленням вода напускається шаром 5-25 см та більше на горизонтальні ділянки (чеки), обмежені з усіх сторін валиками (50-60 см). Ця вода знаходиться у стані спокою, просочується в грунт.

Площа чека залежить в основному від рельєфу ділянки, водопроникності грунту, поливної норми і становить S = 0,1- 50га та більше. Первинним елементом рисової системи є рисова карта (поливна ділянка) – площа з декількох ланцюгів чеків, обмежена постійним зрошувачем та водоскидом.

В залежності від площі та розмірів чеків, розподілу у плані розрізняють декілька типів рисових карт та зрошувальних систем:

• краснодарського типу (S = 4-6га);

• кубанського типу;

• карти-чеки широкого фронту затоплення водою (6-18га).

Коефіцієнт земельного використання на рисових системах 0,85 – 0,95 (КЗВ). При вирощуванні рису шар води 10-15см підтримують від сходів або від кущіння до початку воскової стиглості. Із зростанням рису підвищується кількість води. За 1-2 тижні до збирання врожаю вода скидається в транспортуючі споруди і далі іде на очищення.

Крім тривалого затоплення при вирощуванні рису існує методика короткочасного затоплення (до 2-3 діб), яке добре переносять кукурудза, люцерна, озима та яра пшениця, ячмінь, овес, сорго та інші культури. При цьому вода заповнює чеки на висоту від 10 до 25 см, частина її поглинається грунтом, а залишок при поливі польових та кормових культур зкидається. При періодичному затопленні вода подається до чеку через 7-8 днів.

Переваги:

• висока продуктивність праці на поливі;

• цілодобовий полив;

• можливість повної механізації всіх с.-г. робіт та повна автоматизація поливів.

Недоліки (при тривалому затопленні ґрунту ):

• порушується структура ґрунтую, зменшується пористість та аерація, окислювальні процеси припиняються;

• поживні речовини разом із водою, що фільтрується вимивається вглиб та переходять у важкодоступну форму;

• підняття РГВ та ризик вторинного засолення.

Особливості реконструкції рисових земель на сучасному етапі.

Переважну більшість рисових систем України споруджено з мережею відкритих розподільчих і скидних каналів у земляному русі і перебувають вони в експлуатації майже 30 років. Одеська обл.. – площа рисових систем 13,5 тис. га, Херсонська обл.. – 18,0 тис. га, АР Крим – 30,6 тис. га.

Основні напрями реконструкції існуючих рисових систем на найближчу перспективу:

1. застосування ресурсоощадливих блочно-модульних конструкцій систем водооборотного типу з автоматизацією процесів розподілу та скиду води, що досягається обладнанням гідротехнічних споруд автоматами гідравлічної дії

Скидна вода надходить у басейни – відстійники для вторинного використання у режимі замкненого водообігу або у режимі циклічного розбавлення. Скидна вода може також відводитись колекторами за межі системи і акумулюватись у басейнах – детоксикаторах.

2. застосування закритого горизонтального дренажу із самостійною(роздільною) мережею відведення дренажних і скидних вод. Для забезпечення використання і управління водно-соловим режимом дренажно-скидних вод споруди на дренажних колекторах повинні оснащуватися гідроавтоматами.

Прикладом модульної рисової системи закритого типу із замкненим циклом водообігу і повторним використанням дренажно-скидних вод може бути система площею 432 га, побудована в 1991р. на Дослідній станції рису УААН (скадовський р-н Херсонської обл.) за проектом В.Й.Маковського.

Рисові системи закритого типу забезпечують 1)підвищення коефіцієнта земельного використання на 10-15%; 2)різке скорочення зрошувальних норм (до12-15 тис. м³/га); 3)значну економію електроенергії на подачу води, підвищення технічного рівня їхньої експлуатації завдяки застосуванню автоматизованих водорегулювальних споруд, обладнання переважно гідро автоматичне.

Полив по смугах

Полив по смугах за допомогою трубопроводу

При поливі напуском по смугах вода рухається тонким шаром (2-3 см) по поверхні вирівняних довгих смуг та в процесі руху поглинається ґрунтом. По смугах поливають пшеницю, інші непросапні вузькорядні культури (культури суцільного способу сівби). Застосовують даний спосіб зрошення також при вологозарядкових та передпосівних поливах. Смуги облаштовують вздовж схилу місцевості перпендикулярно до горизонталей.

Поливні смуги утворюються нарізанням на добре спланованій поверхні поля тимчасових земляних валиків висотою 15-25см. В залежності від відстані між валиками смуги поділяють на:

- вузькі до 5-8 м

- широкі більше 10 м – застосовують при малих ухилах місцевості для вологозарядкових та передпосівних поливів.

Розрізняють два види поливів напуском по смугах:

1. напуск із горизонтальних каналів (з боковим пуском води) – при складному мікрорельєфі;

2. напуск з головним впуском води на поливну смугу – при відсутності поперечного ухилу місцевості.

Недоліки. При поливі по смугах поверхня смуги покривається водою, внаслідок чого грунт :

1. ущільнюється, після поливу утворюється кірка, яка сприяє особливо в перші дні більшому випаровуванню води;

2. повітрообмін та активність процесів нітрифікації знижуються;

3. порушується структура ґрунту;

4. зволоження ґрунту по довжині смуги нерівномірне, поливні норми, як правило, великі (800...1500 м³/га)

5. залежність від рельєфу та необхідність розташування смуг поперек горизонталей;

6. валики ускладнюють догляд за рослинами та збирання культур машинами;

7. низька продуктивність праці;

8. втрати на фільтрацію.

Переваги: задовільне зволоження грунту та заробка насіння при високоякісному плануванні.

Полив по борознах

Полив по борознах

Найбільш досконалий спосіб самопливного поверхневого поливу. Зрошувальна вода при поливі по борознах розподіляється не суцільним затопленням поверхні поля, а по нарізаним в міжряддях просапних культур поглибленням – борознам. Завдяки цьому зволоження ґрунту відбувається переважно капілярним шляхом, що зменшує площу утворення ґрунтової кірки та сприяє утворенню оптимального водно-повітряного режиму в активному шарі ґрунту без руйнування структурних агрегатів.

Застосовують для поливу широкорядних просапних культур ( бавовна, кукурудза, цукровий буряк, картопля, овочеві, баштанні, плодові та ягідні насадження, лісосмуги та ін.), іноді зернові. Борозни на відміну від смуг можна нарізати під будь-яким кутом до горизонталей, але так, щоб вода самопливом рухалась по всій її довжині.

Не рекомендується використовувати даний спосіб на засолених ґрунтах так, як після кожного поливу на гребнях борозен виступають розчинні солі, часто шкідливі для с.-г. рослин.

Поливні борозни нарізають одночасно з посівом (або рихленням міжрядь) с.-г. культур, тобто нарізання борозен добре пов’язується з технологією посіву та догляду за культурами.

Для нарізання поливних борозен застосовують тракторні культиватори, оснащені лапами – борознорізами.

За глибиною нарізання борозни бувають:

1. мілкі 8-12 см

2. середні 12-18см

3. глибокі 18-22см і глибшою

в залежності від механічного складу ґрунтів і у відповідності до контурів зволоження ґрунту відстань між борознами приймають:

на легких ґрунтах (0,5-0,6м) на важких (0,8-1,1м)

Контури зволоження грунту при поливі по борознах

а - важкі грунти, б – легкі грунти

В залежності від просочування поливної води та способу проведення поливу розрізняють:

• проточні борозни – вода просочується в грунт через дно та стінки борозен в процесі руху;

• тупі (затоплю вальні) борозни (при слабій водопроникності ґрунту) – вода просочується в грунт в стані спокою (затоплення)

Недоліки: у виробничих умовах спостерігається істотні втрати води на фільтрацію та низький коефіцієнт її використання.

Переваги:

• капілярне зволоження ґрунту;

• збереження грудкуватої структури ґрунту;

• зменшується втрати води на випаровування.

У сучасних умовах найбільш перспективним є застосування технології поверхневого поливу, що забезпечується дискретним (імпульсним) способом подачі води та характеризується чергуванням тактів подачі води та пауз. Дає змогу за 5-6 тактів прогнати воду до кінця борозни. Після імпульсної прогонки і змочування борозни, по усій її довжині видають решту потрібної поливної норми. Такий режим випуску води у борозни широко застосовують в США та інших країнах. Для його реалізації застосовують автоматичні клапани водовипуски з програмним управлінням або інші водовипуски, що працюють у режимі “відкрито – закрито”.

Особливості природно-господарських умов значної частини території України диктують необхідність зменшення довжини поливних борозен і розосередження потоку води, як по фронту поливу так і по довжині борозни. Тимчасову транспортуючу та розподільчу мережу доцільно облаштовувати з використанням гнучких транспортувальних і поливальних трубопроводів (в т.ч. і тимчасові зрошувачі, вивідні борозни), це забезпечить зменшення фільтраційних втрат води і запобігатиме погіршенню екологічного стану поливних земель

.

Дощування сільськогосподарських культур

Полив дощуванням – це подача води на поверхню ґрунту та рослини у вигляді штучного дощу, який утворюється спеціальними дощувальними пристроями. Спосіб зрошення , при якому вода під тиском подається в атмосферу за допомогою спеціальних апаратів, подрібнюється на краплини і випадає у вигляді штучного дощу на грунт та рослини.

В залежності від способу переміщення та створення необхідного тиску, вся дощувальна техніка поділяється:

1. Дощувальні установки – пристрої, що складаються із легко розбірних переносних трубопроводів та дощувальних насадок “Радуга”, “Сигма”(газони, теплиці)

2. Дощувальні машини – дощувальна техніка, що має засоби механічного пересування “Фрегат”, “Волжанка”, “Дніпро”.

3. Дощувальні агрегати – окрім засобів пересування мають ще насосно-силове обладнання для забору води та створення необхідного тиску та подачі її до насадок. ДДА-100 МА, ДДН-70, ДДН-100 (І-ІІІ), ДДН-180.

З погляду технології зрошення з перших років будівництва великих ЗС в Україні був прийнятий і виправдав себе принцип зрошення земель за допомогою дощування. тільки перша із систем, що будувались в 50-х роках – Кам’янська на площі 50 тис. га в Запорізькій області була здійснена як система самопливного зрошення з поливом земель по борознах і по смугах. За станом на 1 січня 1986р. дощування в Україні здійснювалось на 96% площі зрош. земель.

Водяний струмінь перетворюється в краплини штучного дощу за допомогою дощувальних насадок чи апаратів за рахунок створюваного в них тиску води.

За радіусом дії:

• короткоструменеве 10-15м ДДА-100МА;

• середньоструменеве 15-35м “Волжанка”, “Дніпро”, “Фрегат”;

• далекоструменеве більше 35м ДДН-70.

Головні характеристики дм:

• витрата води, л/с;

• інтенсивність штучного дощу

I = мм/хв.

• площа поливу з позиції, га

Переваги дощування:

• можливість повної механізації робіт та автоматизації поливу;

• поливна норма регулюється більш точно та в широких межах (від 30-50 до 300-800 м³/га та більше), що дозволяє створювати водно-повітряний режим ґрунту близький до оптимального та регулювати глибину промочування ґрунту (запобігання засоленню, заболочуванню);

• більш широкий діапазон використання в порівнянні з іншими способами зрошення, щодо допустимих ухилів місцевості, механічного складу ґрунтів та гідрогеологічних умов (ЗРГВ) та ін.;

• для дощування не лише на зволоження ґрунту, але й на приземний шар повітря та самі рослини (покращення мікроклімату);

• більш економне використання поливної води (коефіцієнт корисного використання зрошуваної води збільш. 25-30%);

• високий коефіцієнт земельного використання (за рахунок використання каналів у виїмці та закритих трубопроводів КЗВ підвищується на 3-5%) покращання умов механізації посіву, обробітку, збирання;

• можливість внесення добрив разом із зрошуваною водою;

• висока рівномірність розподілу зрошуваної води по площі.

Недоліки:

- вплив вітру на якість дощу та рівномірність розподілу по площі поля;

- неможливість глибокого промочування важких ґрунтів при високій інтенсивності дощу без утворення калюж та поверхневого стоку і як наслідок при значних ухилах до водної ерозії;

- значна енергоємність поливів (40-100Вт год. на 1 полив при

m_факт = 300м³/га);

- недоцільність використання на важких ґрунтах в умовах сухого та жаркого клімату (необхідна відповідність інтенсивності дощу та швидкості поглинання її ґрунтом)

Дощування найбільш широко застосовують на ділянках без ухилу та із незначним ухилом території, на ґрунтах із середньою та високою водопроникністю для поливів овочевих, технічних, зернових культур, садів, луків, пасовищ.

Дощування незамінне на ділянках із складним рельєфом, близьким заляганням РГВ, слабо засоленими та посадочними ґрунтами.

За строками та характером подачі води та відповідно за характером зволоження ґрунту та біологічної дії на с.-г. культури розрізняють три види дощування:

1.Звичайне - спосіб зрошення, при якому вода подається у вигляді дощу з інтервалом 6-12 днів для пом’якшення мікроклімату та створення оптимальних запасів вологи в активному шарі грунту 0,5-0,6м (“Дніпро”, “Волжанка”, “Кубань”, “Фрегат”, ДДА-100 МА)

2.Синхронно-імпульсне дощування – це спосіб зрошення, при якому полив здійснюється перервною подачею води (імпульсами) невеликими порціями за допомогою дощувальних апаратів спеціальної конструкції.

Імпульсний дощувач „Коломна -15”

1-гідроакумулятор, 2- запірний орган, 3- дощувальна насадка,

4 – перфорований звід, 5 – еластична мембрана

Для синхронно-імпульсного дощування на підземних трубопроводах встановлюють дощувальні апарати, які працюють в режимі чергування: пауз накопичення води в гідроакумуляторах;

більш коротких (в 10 200 раз) періодів подачі (виплеску) води під дією стиснутого повітря. Робочий цикл “накопичення – виплеск” повторюється і по його закінченні дощувальна насадка повертається на кут 2-6⁰. радіус дії насадок 30м та більше при невисоких (0,5 – 2 л/с) витратах води, яка безперервно надходить до апарату. Середня інтенсивність дощу І = 0,02 – 0,08 мм/хв., що значно нижче ніж при звичайному дощуванні.

Використовують комплекти обладнання КСІД – 10, до складу яких входять металеві та поліетиленові трубопроводи, а також 51 – 55 дощувальних апаратів із розміщенням їх у шахматному порядку на площі до 10 га. Відстань між апаратами приблизно 40 – 60м.

Імпульсні апарати працюють одночасно на всій площі в режимі безперервних “пауз – викидів”.

Схема КСІД – 10:

1 – насосна станція;

2 – магістральний розподільчий трубопровід;

3 – поливний трубопровід;

4 – імпульсні добувачі.

Переваги:

1. Забезпечення більш якісного регулювання водного режиму ґрунту та мікроклімату (відносна вологість повітря підтримується 70-80%, зниження +⁰ в жаркі періоди)

2. Подача води до ґрунту у відповідності (синхронно) до водопотреби рослини без різких коливань вологості кореневмісного шару, неминучих при звичайних періодичних поливах;

3. Можливість проведення поливу одночасно на всій площі зрошуваної янки;

4. Зниження капіталовкладень на будівництво мережі;

5. Можливість використання на будь-яких за водопроникністю ґрунтах та підвищених ухилах місцевості, внаслідок низької середньої інтенсивності дощу.

Недоліки:

Головним недоліком імпульсного дощування є часте розташування стаціонарних дощувальних апаратів, що перешкоджає роботі с.-г. машин.

Використовують при поливах чайних плантацій, луків і т.д.

Аерозольне зрошення.(дрібнодисперсне зволоження) – дощування (періодичне) дрібно розпиленою водою листової поверхні рослин (діаметр краплин менше 0,5мм)

Ступінь дисперсності краплин повинен відповідати розмірам, при яких вони не скочувались би з листків на грунт, а залишались би до повного випаровування, охолоджуючи при цьому лист та повітря.

Проводиться в період високих температур та низької відносної вологості повітря, коли (t⁰повітря перевищує фізіологічно оптимальну для рослин). Наприклад, пшеницю поливають при t⁰ 23-24⁰С. Норма разового поливу становить 400-500 л/га. В спекотну погоду поливають через кожні годину-півтори в залежності від t⁰, v вітру.

Іноді аерозольне зрошення проводять вночі та ранком з метою запобігання заморозків.

Від звичайного дощування відрізняється:

1. розміром краплин;

2. частішими поливами;

3. меншою витратою води.

В спекотну погоду краплинки вологи, випаровуючись підвищують вологість та знижують t⁰ повітря, покращують умови для фотосинтезу.

При заморозках підвищується t⁰ повітря та рослин за рахунок виділення тепла при охолодженні краплин.

Для аерозольного зрошення використовують стаціонарні дощувальні системи, що складають із насосної станції трубопровідної мережі, мачти

(h = 9-25м) та аерозольних розпилювачів.

Це також можуть бути переобладнанні дощувальні машини, с.-г. дрібно краплинні розприскувачі.

Ефективність А.З. залежить від виду культури, тривалості та підвищення t⁰ повітря.

Переваги:

1. економічне використання поливної води (зменшення витрати води рослиною на випаровування та транспірацію);

2. забезпечення покращення клімату зрошуваної S поряд із регулюванням водного режиму ґрунту;

3. захист рослин від високих t⁰ та суховіїв, активізація процесів фотосинтезу, підвищення врожайності;

4. запобігання можливим заморозкам;

5. практично ідеальна якість штучного дощу (туман);

6. мінімальний ризик засолення, ерозії, підтоплення.

Недоліки:

1) підвищенні вимоги до очищення води;

2) коротко тривалість дії поливу;

3)необхідність додаткових заходів по регулюванню вологості кореневмісного шару гранту.

В Україні обмежене використання А.З. пояснюється відсутністю серійного випуску спеціальної техніки та браком коштів на розвиток галузі.

Внутрігрунтове зрошення – це спосіб зрошення, при якому зволоження досягається за допомогою регулювання рівня підґрунтових вод.

Внутрігрунтове зрошення – це спосіб зрошення, при якому грунт зволожується капілярним шляхом з труб – зволожувачів, які закладаються в підорному шарі (40-50см)

Зволоження відбувається через щілини або отвори в трубах, а також через стики труб. Відстань між зволожувачами досягає 1,5м та залежить від капілярних властивостей ґрунтів, виду зволожувача та тиску в ньому.

Внутрігрунтове зволоження ґрунтується на дії всисної сили ґрунту та розповсюдженні вологи по капілярам, тому його застосування можливе лише на ґрунтах з гарними капілярними властивостями та водонепроникним підгрунтом. Неможливе використання на піщаних, супіщаних, засолених ґрунтах.

Чим вище капілярна провідність, менший діаметр f її частинок, тим більша всисна здатність ґрунту. Вона залежить не тільки від механічного складу та чергування окремих шарів ґрунту, але і від волого насиченості ґрунту. При вологості ґрунту близької до НВ всисна здатність наближається до нуля, а при абсолютно сухому ґрунті вона досягає максимального значення.

Труби-зволожувачі можуть бути гончарними або перфоровані, з поліетилену або поліхлорвінілу, азбоцементні, бетонні та ін.

Довжину труб-зволожувачів приймають в межах 150-250м (в середньому 200л). З метою запобігання замулювання труби-зволожувачі прошивають.

Найкращі умови для внутрігрунтового зрошення – рівні або мало ухильні поля з добре вираженими капілярними властивостями ґрунтового профілю та слабопроникним підґрунтям.

До труб-зволожувачів вода поступає із зрошувальних каналів або трубопроводів.

За характером надходження води розрізняють: три системи підґрунтового зрошення:

1. напірні – вода подається під тиском, який створюється насосами або рівнем води в каналах;

2. безнапірні – вода до труб-зволожувачів потрапляє самопливом із каналів або безнапірних труб внаслідок ухилу місцевості;

3. вакуумні – вода поступає із провідної мережі під дією вакууму, що створюється внаслідок всмоктування води ґрунтом через пори зволожувачів.

(Для включення в дію всю систему труб заповнюють водою. По мірі поглинання води ґрунтом створюється знижений тиск, під впливом якого вода з каналу поступає в систему, поповнюючи її водою. При перезволожені ґрунту надлишкову вологу поглинають пористі труби і система працює як дренаж)