Системы капельного орошения

Внесение удобрений посредством капельных систем
Орошение и содержание воды в почве
Управление солевым режимом в капельных системах
Аккумуляция солей в верхнем слое почвы

При правильном проектировании и управлении, система капельного орошения имеет множество преимуществ перед другими методами орошения. В этом случае происходит:

– Ликвидируется (не образовывается) поверхностный сток;

– Равномерное распределения воды;

– Высокий коэффициент полезного действия (КПД) самого полива;

– Широкие возможности использование удобрений;

– Предотвращение роста сорняков и распространение болезней растений.

Капельная система полива также легко интегрируются в системах фертигации и автоматики.

Традиционно всем известно, что полив применяемый на большой площади, будь то пульверизаторами или поточным орошением, приводит к значительным потерям воды. Капельное орошение – это современный способ полива, при котором вода в необходимом количестве поступает непосредственно в корневую зону растений.

Для системы капельного орошения характерно низкое давление подачи раствора и незначительный расход воды. Поэтому применяется она только для нуждающихся в поливе участков поля, где выращиваются сельскохозяйственные культуры. Типичный расход капельного оросителя составляет 0.6–16 л/час (0.16-4.0 гал/час), а наиболее часто используются излучатели из 1-4 л/час.

Количество капельниц с регулированием расхода воды и интервал их расположения

При проектировании системы капельного орошения основной задачей является правильное сочетание необходимых характеристик: интервал расположения капельниц-оросителей, а также общее их количество для определенного типа почвы и сельскохозяйственной культуры.

Среди двух основных факторов, которые влияют на правильный выбор системы капельного орошения являются физические свойства почвы и показатели водопотребление культур.

Для разных типов почв капельные оросители создают различные уровни увлажнения. При этом с помощью структуры почвы определяется вертикальное и горизонтальное распределение воды в ней.

В комковатой по структуре почве (песчаные почвы и супески) вода имеет тенденцию к более вертикальному распространению. В тоже время, в глинистых по гранулометрическому составу почвах, будет преобладать боковое движение воды, в результате чего создается больший радиус увлажненной зоны.

Влияние типа почвы и количества выпущенной воды из оросителя на ее распределение выражается следующим уравнением:

Q = количество выпущенной воды из оросителя Q (1) > д (2)

Следовательно, расстояние между капельницами, применяемых для песчаных почв должно быть меньшим, нежели для капельниц, используемых на более «тяжелых», по гранулометрическому составу, почвах. Для равномерного орошения культур, расстояние между капельницами должно быть таким, чтобы увлажненные зоны двух капельных водовыпусков частично перекрывали друг друга.

Другим фактором, влияющим на радиус увлажняемой зоны, является зона полива капельницы. Требования к воде сельскохозяйственных культур и время, необходимое для орошения, используются для определения необходимого количества капельниц.

Пример:

Был выбран капельный ороситель с интенсивностью 1.2 л/ч, водопотребление сельскохозяйственных культур составляет 3 л/сут, частота полива раз в 4 дня и время полива – 2 часа. Расчет количества воды, необходимого на совершения одного полива:

3 л/сут. на растение х 4 дня = 12 л на растение.

Необходимая норма для полива: 12 литр / 2 ч = 6 л/час.

Необходимое количество капельных оросителей: (6 л/ч) / (1.2 л/час/на капельницу) = 5 капельниц на растение.

 

Внесение удобрений посредством капельных систем

Капельное орошение обеспечивает надежность в применение удобрений, поскольку удобрения могут быть легко введены через оросительную систему (фертигация). При этом элементы питания растений подаются вместе с водой для полива, непосредственно в активную для усвоения культурами зону, где размещены корневые системы растений.

Довольно часто питательные вещества подаются в растения в низких концентрациях, что не полностью удовлетворяет потребности выращиваемых с.-х. культур. Оказывается, что корни в увлажненных участках, способствуют увеличению впитывания воды и, соответственно, лучшему поглощения элементов питания.

Таким образом, применение избирательного полива почвы, каковым по сути является капельное орошение, позволяет существенно экономить на водопотреблении и количестве применяемых удобрений. При этом капельное орошение также может снизить потери из-за выщелачивания селитры.

Орошение и содержание воды в почве

При использовании традиционных методов орошения характерной особенностью есть высокое колебание содержания почвенной влаги. Большое количество воды применяется при длительных интервалах между поливами. Эти колебания сильно влияют на рост растений и урожайность сельскохозяйственных культур. Поэтому применение системы капельного орошения позволяет нам подавать к растению дозированное количество воды при высоких частотных интервалах его использования. В результате этого, возможно поддерживать относительно постоянный уровень влажности почвы.

При таком способе подачи воды к растениям, влажность почвы в оптимальном диапазоне можно поддерживать практически всегда, а также ее легче регулировать, поскольку вода подается в необходимом количестве и по точному графику, в соответствии с требованиями культуры. Это способствует существенной экономии воды, а также усиливает рост растений и улучшает производственные процессы.

Кроме того, избирательный полив предотвращает испарение воды за пределами увлажненной зоны.

Управление солевым режимом в капельных системах

При правильно спроектированной и отлаженной системе, применение капельного орошения способствует улучшению управления засолением почвы. При этом может быть достигнуто пониженное содержание соли, по сравнению с другими методами орошения.

Поскольку при орошении вода подается с высокой частотой, а содержание влаги в почве остается относительно высоким, содержание соли в почве приблизительно сопоставимо с содержанием соли в поливной воде.

Кроме того, вносимые удобрения вместе с поливной водой, являются более разбавленные, что при их частом применении, учитывая их точные нормы, может предостеречь от возникновения солевого стресса.

Однако, в системах капельного полива, соли имеют тенденцию накапливаться вблизи границы увлажненной зоны, а именно на середине расстояния между капельницами. Накопленные соли могут быть вымыты, при прохождении интенсивных осадков, в корневую зону выращиваемых растений, вызывая при этом солевой шок.

formation-of-salts-on-the-surface-of-the-soil.jpg

Рис. Образование солей на поверхности почвы

Аккумуляция солей в верхнем слое почвы

Другая проблема, которая может возникнуть, заключается в том, что при смене культур, высокая концентрация солей в верхнем слое почвы может помешать прорастанию высеянных семян, вследствии чего будут повреждены молодые растения, высаженные в регионах с высокой концентрацией солей.

Возможные пути решения этих проблем заключаются в конструкции капельной системы с близкорасположенными распылителями, или в периодическом вымывании солей, с помощью спринклерной системы.

sprinklers-location.jpg

Рис. Эффект от расположения оросителей на модели увлажнения

Закупоривание капельниц

Так как сопла в капельницах очень маленькие, они, как правило часто подвержены засорению.