Калдарова С.М., Байзакова А.Е., Цхай М.Б.,

Жарков В.А., Куртебаев Б.М.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства.

СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ

И ЕЕ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Интенсивное выращивание лука связано с широкомасштабным применением системы капельного орошения, которое характеризуется высокой экономической и технологической эффективностью. Капельное орошение - это экономное использование водных ресурсов (экономия воды до 50 %) в сравнении с традиционным орошением.

К положительным агротехническим свойствам капельного орошения можно отнести возможность регулирования глубины увлажнения, снижение риска поражения растений болезнями, отсутствие корки, а следовательно, и затрат на её разрушение, снижение количества сорняков, высокий урожай за счёт применения фертигации с оптимальными дозами и соотношением элементов питания по периодам выращивания, с одновременной экономией до 50% удобрений в пересчете на единицу продукции, предотвращение загрязнения грунтовых вод и повторного засоления почвы.

Капельное орошение характеризуется следующими преимуществами перед другими способами полива:

1. Аэрация почвы. Не происходит переувлажнения почвы, это обеспечивает интенсивное дыхание корней на протяжении всего цикла роста, не прерывающееся во время или непосредственно после орошения. Почвенный кислород позволяет активно функционировать корневой системе.

2. Корневая система развивается лучше, чем при любом другом способе орошения. Основная масса корней сосредотачивается в зоне капельниц, корневая система становится более мочковатой, с обилием активных корневых волосков. Увеличивается интенсивность потребления воды и питательных веществ.

3. Питание. Растворенные удобрения вносятся непосредственно в корневую зону вместе с поливом. Происходит быстрое и интенсивное поглощение питательных веществ. Это самый эффективный способ внесения удобрений в засушливых климатических условиях. Кроме того внесение удобрений с фертигацией возможно даже в условиях сильных осадков. Коэффициент использования удобрений при фертигации значительно выше, чем при обычном внесении.

4. Защита растений. Листья растений не увлажняются, как при дождевании, снижается вероятность распространения болезней, инсектициды и фунгициды не смываются с листвы.

5. Агротехнология. Капельный полив позволяет осуществлять обработку почвы, опрыскивание и сбор урожая в любое время, независимо от проведения орошения, так как участки почвы между рядами на протяжении всего сезона остаются сухими. Не образуется почвенная корка, сохраняется структура почвы при поливе.

6. Предотвращение эрозии. Капельное орошение дает возможность применять полив на склонах или участках со сложной топографией, без сооружения специальных уступов или переноса почвы.

7. Значительная экономия воды. При капельном орошении в 2-3 раза в сравнении с дождеванием и поверхностным поливом. Коэффициент потери влаги при капельном орошении на испарение и инфильтрацию, не более 5%, при традиционном орошении и дождевальными машинами – до 40-50%;

o создаются оптимальные условия влажности почвы;

o увлажняется только прикорневая зона растений, от 40 до 60% объёма общей площади;

o отсутствуют потери от периферийного стока воды.

8. Раннее созревание. При капельном орошении температура почвы выше, чем при дождевании, поэтому можно получить более ранний урожай.

9. Энергетические и трудовые затраты:

o уменьшаются трудовые затраты на проведение поливов;

o медленная подача воды обеспечивает экономию энергии и трубопроводов;

o система слабо чувствительна к падению давления в трубопроводе

10. Возможность выращивать растения на умеренно-засоленных почвах, применение для полива слабосоленой воды.

При капельном орошении происходит интенсивное выщелачивание солей вблизи капельниц. Накопление солей по краям не оказывает слишком сильного воздействия на развитие растений. Вода и питательные вещества поглощаются частью корневой системы из выщелоченных зон почвы.

11. С использованием системы капельного орошения и фертигации достигается:

· высокая урожайность;

· быстрая окупаемость затрат;

· в 1,5-2 раза сокращаются производственные затраты.

При капельном орошении осуществляется точное дозирование поступления всех находящихся в растворе удобрений, в том числе с помощью систем автоматического регулирования количества подаваемых удобрений, контроль показателя заданного РН рабочего раствора, контроль количества раствора на единицу площади орошения.

Основные преимущества фертигации при капельном орошении перед традиционными методами внесения удобрений следующие:

· позволяет поддерживать в почвенном растворе необходимый уровень концентрации элементов питания в почвах с низкой поглотительной способностью и низким содержанием элементов питания;

· экономит затраты труда и энергии на внесение удобрений;

· эффективно используются удобрения;

· предотвращает загрязнение грунтовых вод, что не создаёт условий для вторичного засоления почвы.

В данное время базовая комплектация системы капельного орошения состоит из:

— источника водоснабжения (насосная станция);

— фильтростанции;

— узла подготовки и внесения удобрений;

— магистрального трубопровода;

— регуляторов давления;

— разводного трубопровода;

— клапана высвобождения воздуха;

— соединительной и запорной арматуры;

— капельных линий;

— контрольно-измерительных приборов.

Насосные станции бывают разных типов, но наиболее распространены мотопомпы (дизельные или бензиновые) и электрические насосы. К числу основных требований к насосу можно отнести: производительность (м³/ч), исходное давление (атм.) и экономичность в потреблении как топлива (л/ч), так и электроэнергии (кВт/ч) (рисунок 1).

Фильтростанция является ключевым элементом системы, от которого зависит ее эффективность и долговечность. Ее основная функция — очищать воду от разного рода примесей. Выбор фильтра зависит от качества воды, степени его загрязнения и количества. Для капельного полива используются такие виды фильтрационного оборудования: фильтры грубой очистки (песчано-гравийные фильтростанции и гидроциклоны); фильтры тонкой очистки (сетчатые и дисковые фильтры) (рисунок 2). Любой из приведенных фильтров может иметь как ручной, так и автоматический режим промывания.

Узел подготовки и внесения удобрений и химикатов. Данный узел является неотъемлемой частью любой системы капельного орошения (рисунок 3). Наиболее широкое применение приобрели следующие устройства:

— инжектор типа "Вентури";

— удобрительная емкость;

— дозатрон.

Рисунок 1 — Насосные станции для системы капельного орошения

Рисунок 2 — Различное фильтрационное оборудование

Рисунок 3 - Узел подготовки и внесения удобрений и химикатов

Инжектор типа "Вентури" представляет собой трубку с конусными сужениями с обеих сторон, которая работает на принципе перепада давления. Он изготовлен из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам. Инжектор устанавливается в систему на удобрительную головку, что позволяет разделять процессы полива и фертигации. Поток, проходящий через инжектор, создает вакуум, который втягивает химический раствор в канал, где он смешивается с поливной водой и вводится в систему. При установке инжектора необходимо обращать внимание на направление стрелки. Инжектор типа "Вентури" дает относительно неплохую однородность смешивания маточного раствора с основным водопотоком и поддерживает заданную концентрацию на протяжении всего времени внесения раствора.

Удобрительная емкость представляет собой герметически закрытый бак, который имеет краны на входе и выходе. Она служит для упрощенного внесения минеральных удобрений и других химикатов через систему капельного орошения. Маленький перепад давления, создаваемый с помощью крана удобрительной головки, создает параллельный поток через емкость, где вода смешивается с веществом и переносит его в систему.

Удобрительная емкость — самое надежное и наименее капризное в эксплуатации устройство. Единственным его недостатком является неравномерность концентрации маточного раствора. Раствор, который попадает в систему, сначала имеет высокую концентрацию, потом она постепенно уменьшается.

Дозатрон — это пропорциональный гидравлический дозатор, который используется для внесения удобрений и средств защиты растений через системы орошения и гарантирует высокую точность их дозирования.

Устройство монтируется непосредственно в систему орошения или прямо через удобрительную головку. Рабочая турбина приводится в движение давлением воды в системе (без электричества), в результате чего дозатрон всасывает четко определенное количество раствора из емкости, в камере смешивания с водой образуется однородная смесь, которая подается дальше.

Дозатрон достаточно отрегулировать один раз. Повторной установки и внешнего контроля он не требует.

Примечание: узел подготовки и внесения удобрений и химикатов должен быть размещен соответственно действующим санитарно-гигиеническим нормам и стандартам.

Магистральный трубопровод. Этот элемент системы капельного орошения служит для транспортирования оросительной воды от насосной станции к разводному трубопроводу (рисунок 4).

Рисунок 4 — Различные виды магистральных трубопроводов

Трубопровод может быть выполнен из любого материала, который не поддается коррозии. Он должен иметь достаточный диаметр и запас прочности, чтобы пропустить необходимый объем воды и выдержать имеющееся давление. Диаметр магистрального трубопровода рассчитывается, исходя из объема воды, расстояния, на которое ее нужно транспортировать, и коэффициента трения материала, из которого изготовлена труба.