Струйно-шурфовый способ полива

Автор: доцент кафедры агротехнологий и экологии ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ канд. с.-х. наук Ваулин А.Ю.

В настоящее время в мире орошается более 300 млн. гектар посевов сельскохозяйственных культур. Это составляет 18 % от общего их объёма, но полноценным дренажом оснащены только 66 млн. гектар. Как следствие, закономерно, почти на 80% орошаемых полей, из за несовершенных способов полива возникают проблемные процессы их засоления и заболачивания, что значительно снижает эффективность их использования. Ситуация усугубляется ещё и тем, что из-за комплекса неблагоприятных факторов в мире всё сильнее и сильнее обостряется проблема ресурсов пресной воды. Поэтому приёмы и методы, позволяющие более эффективно и рационально использовать поливные земли и воду при орошении очень актуальны.

В настоящее время дождевание — это самый распространенный способ орошения, но он редко применяется для винограда, по причине шести его серьёзных недостатков.

Первый – крупный габитус растений этой группы не позволяет использовать для полива полевые широкозахватные, с высокой производительностью дождевальные машины.

Второй – эти культуры долго находятся на одном месте, что сильно увеличивает инфекционный фон, а потому подача поливной воды через дождевую каплю очень сильно усугубляет эту проблему, катастрофически увеличивая степень поражения растений болезнями на поливаемой плантации.

Третий – способ создаёт благоприятные условия для прорастания, роста и развития сорняков на орошаемом участке.

Четвёртый – очень большие потери воды на испарение(до 15%) при этом способе полива.

Пятый – опасность водной эрозии почвы при дождевании.

Шестой – разрушение оросительными каплями поверхностных почвенных агрегатов приводит к образованию корки на поверхности почвы после её высыхания.

Подземные способы полива, пока методы этой группы также редко применяется для орошения винограда, так как один из методов (шлюзования) возможен только на осушенных участках и там где не засолены грунтовые воды.

Применяемые сейчас два внутрипочвенных метода не получили широкого использования, так как имеют низкую надёжность (у внутрипочвенных оросительных труб из-за зарастания корнями водовыпускных отверстий) или (низкая производительность и большая себестоимость) у машинных способов.

На промышленных виноградных плантациях основным в мире на настоящий момент является поверхностный способ полива. Но этот самый древний способ полива имеет ещё больше, чем дождевание, очень серьёзных недостатков.

Первый — это очень сильная неравномерность полива участка (в начало поливаемого ряда поступает значительно большее количество воды, чем в конец ряда).

Второй недостаток связан с первым и выражается в большом количестве воды, которая под действием гравитации просачивается в нижние горизонты, ухудшает аэрацию почвы и вызывает подъём уровня грунтовых вод, что может провоцировать заболачивание и вторичное засоление участка.

Третий недостаток поверхностного способа полива, также закономерно вытекает из технического осуществления полива, при котором возможны только очень большие поливные нормы, при этом больше половины поливной воды используется не рационально, принося поливаемому участку больше вреда, чем пользы.

Четвёртый поверхностный полив всегда сопровождается сильной водной эрозией почвы, ещё более значительно интенсивной, чем при дождевании.

Пятый способ всегда сопровождает сильным заиливанием почвенных горизонтов, что значительно ухудшает их аэрацию и водопропускную способность, ухудшая условия для роста и развития корневых систем поливаемых растений.

Шестой недостаток способа заключается в большой его трудоёмкости (без целой армии поливальщиков он не возможен).

Именно такой большой список серьёзных недостатков поверхностного способа полива в богатых странах с развитым сельским хозяйством заставляет аграриев заменить его на виноградниках на капельный полив.

На настоящий момент капельный полив считается самым совершенным способом полива для винограда. Он конечно имеет массу преимуществ по сравнению с выше перечисленными способами полива (высокая равномерность полива участка, уменьшение расхода воды, возможность установления любой поливной нормы, уменьшение эрозионных процессов, внесение удобрений вместе с поливом, практически полная автоматизация процесса его проведения). Быстрый рост объёмов капельного полива пока сдерживает дороговизна оборудования и оснастки для его осуществления, особенно напрягает недолговечность его полевой оснастки. Но так как для концепции минерального питания это практически идеальный способ, то, несмотря на цену вопроса, он все чаще и чаще применяется и, в настоящий момент, он является обязательным компонентом интенсивной технологии всех садовых культур, в том числе и винограда. Но высокая технологичность внесения минеральных удобрений при этом способе полива, к сожалению, практически полностью переключает поливаемую плантацию на минеральный тип питания, так как постоянно поступающие растворы минеральных удобрений убивают или сильно подавляют почвенную ризосферу в корнеобитаемом слое и её работа там по ротации органического вещества практически останавливается. И почва на участке с капельным орошением превращается в практически безжизненный субстрат и уже принципиально не отличается от минеральной ваты, на которой выращивают растения пластилиновую продукцию в современных теплицах, то есть это уже разновидность гидропоники – по характеристикам близкая к агрегатопонике. А в этом случае получение натуральной (органической) безопасной для человека продукции полностью не возможно. Это подтверждает и принятый в 2016 году межгосударственный стандарт ГОСТ 33980-2016 о продукции органического производства, где в пункте 5.1.13 оговаривается, что гидропонное производство запрещено при производстве органической продукции.

Системный и многоуровневый анализ технических и биологических недостатков существующих способов орошения позволил мне учесть их и смоделировать новый более совершенный и, к тому же, биологизированно направленный способ полива– струйно-шурфовой. Как и в других изобретениях, основа идеи этого способа полива позаимствована мной в мудром природном фитоценозе.

Там как нам хорошо известно, что вода необходима для успешного течения круговорота органического вещества (чем больше есть органического вещества и чем больший промежуток времени воды имеется в достаточном количестве, тем более продуктивен будет фитоценоз). В тропическом лесу на каждый квадратный метр приходит более 100 кг органики и круглый год достаточно влаги и поэтому он способен сформировать более 1000 т качественной (булатной) органики на гектаре. В умеренной полосе понятно, что срок функционирования процесса трансформирования органического вещества в фитоценозе значительно короче из-за холодных месяцев покоя и летнего торможения процессов в периоды недостатка влаги для успешного протекания этих процессов. Но ведь наш лес умеренной полосы, даже без орошения, умудряется сформировать в этих условиях 150-200 тонн качественной булатной органики на гектаре причём плодородие и содержание органического вещества в почве в нём неуклонно нарастает. Получается, что в наших условиях высыхание органического вещества летом тормозит течение нужных нам процессов трансформации органического вещества в фитоценозе, поэтому если мы увеличим объёмы органики постоянно находящейся в благоприятном водном режиме, то сможем значительно повысить производительность нашего биотопа. Предлагается решить эту задачу путем создания на участке вдоль рядов поливаемых растений поливных отверстий – шурфов, наполненных органическим веществом. Во-первых, мы за счёт этого увеличиваем объём органического вещества в обороте, всегда находящегося в режиме оптимального увлажнения. Во-вторых, мы создаём рядом с растением много активных очагов стимуляции и активизации ризобиальной деятельности в широком спектре почвенных горизонтов. В-третьих, мы таким способом решаем ещё массу сложных мелиоративных проблем, но об этом чуть позже.

Раз подача воды в нашем способе осуществляется сразу в почву, считаем, что его следует отнести к группе подпочвенных поливов.

Пока в этой группе зарегистрировано только три варианта осуществления подпочвенного способа полива: (мы выше на них останавливались)

Струйно-шурфовой способ полива очевидно можно считать четвёртым вариантом подпочвенного способа полива, так как он по концепции осуществления и техническому решению существенно отличается от уже известных вариантов этой группы.

Более подробно остановимся на конструктивных особенностях осуществления нового способа полива. Разработано два варианта нового способа полива 1 – стационарный напорный и 2 – мобильный самотечный.

При стационарном напорном варианте вода от насосной станции, после очистки на механических фильтрах, закачивается в магистральные трубопроводы Потом вода поступает в распределительные трубопроводы различных уровней, и попадает в концевые распределительные шланги (1) уложенные с двух сторон от ряда поливаемых растений. Поливная вода струёй через водовыпуски (2) подаётся в шурфовые отверстия с дренажным органическим материалом (3).

Размер отверстий водовыпусков на концевых распределительных шлангах постепенно увеличивается для обеспечения равномерной подачи поливной воды по всей протяжённости ряда.

Водоприёмные шурфовые отверстия располагаются на поливаемом участке вправо и влево на расстоянии 0,7-1,0 м от осевой линии ряда поливаемых растений в зависимости от ширины междурядья или конструкции шпалер. Расстояние между шурфовыми отверстиями вдоль ряда зависит от механического состава почвы на поливаемом участке и может варьировать от 0,5 метра на супесчаных почвах, до 1,5 метров на глинистых. Глубина шурфовых отверстий также зависит от механического состава почвы и колеблется от 40 до 80 сантиметров. Для достаточной водоприёмной способности на разных почвах диаметр шурфовых отверстий может быть от 15 до 30 сантиметров. Для уменьшения просачивания поливной воды из шурфовых отверстий сразу в глубокие горизонты почвы проводят их глинование в 2 этапа. На дно шурфа в начале равномерно укладывается 3-5 см слой тонкодисперсной глины, потом отверстие доверху заполняют суспензией этой глины консистенции густых сливок. На очень рыхлых песчаных почвах желательно второй этап осуществить два раза. Для предохранения отверстий от обрушивания и размывания их после глинования заполняют дренажными органическими материалами (сидеральная зелёная масса, солома, опил и др. ). Эти материалы хорошо пропускают влагу, и в значительной степени повышают биологическую активность ризосферы, так как они постоянно хорошо увлажнены и доступны для питания почвенной биоты. Из шурфовых отверстий поливная вода, под действием менисковых сил, поступает во все почвенные горизонты с минимальными потерями на испарение. Достаточное количество влаги в основной массе капилляров создаёт благоприятные условия для увлажнения основной части органического вещества в почве, кроме самого верхнего мульчирующего слоя, предохраняющего почву от непроизводительной потери влаги с её поверхности. Замечено, что цикличность поливов даже при капельном орошении положительно влияет на аэрирование почвенных горизонтов. А наличие шурфовых отверстий у нового способа обеспечивает ещё более интенсивную пульсацию водной и газовых сред при каждом цикле полива, причём в широком диапазоне почвенных горизонтов, что значительно улучшает аэрацию почвы, её прогревание, что благоприятно сказывается на прохождении всех процессов в почвенном биоценозе.

По ряду исследований, даже при поверхностном способе полива, применение ямок в поливных бороздах позволяет уменьшить потери весенних и ливневых вод. Закономерно значительно большая водопоглотительная способность нового способа полива, за счёт шурфовых отверстий, позволяет полностью решить на поливаемом участке указанные проблемы. Это значительно повышает эффективность использования природных осадков и экономит огромные объёмы поливной воды. Кроме этого, практически полностью исключается водная эрозия на поливаемом участке, которая составляет серьёзную проблему как при поверхностных способах полива, так и при дождевании.

Новый способ полива, как и капельный, позволяет обеспечить любую поливную норму с высокой равномерностью распределения воды по поливаемому участку.

Отсутствие капель поливной воды на листьях кроны поливаемых растений и на основной поверхности почвы позволяет эффективно сдерживать развития болезней и сорняков на поливаемом участке.

В стационарном варианте струйно-шурфовой способ полностью автоматизирован как и капельный полив.

Сравнительно большой диаметр отверстий водовыпусков нового способа полива значительно снижает затраты на очистку поливной воды от механических примесей. Калиброванные водовыпуски в поливной системе струйно-шурфового способа полива несравнимо надёжнее долговечнее и дешевле, чем капельницы. Кроме того их нужно меньше на единицу поливаемой площади, чем капельниц.

Комплекс положительных конструктивных особенностей элементов новой системы полива делает её, в сравнении с капельным способом, более дешевой, надежной, долговечной и простой в уходе и эксплуатации. Кроме того, биологизация почвы, с его помощью, налаживание органического питания растений, запускают естественные (природные) механизмы в агроценозе, что позволяет, во-первых, получать полноценную органическую продукцию, которая принесёт нам много пользы в процессе её потребления, во-вторых, она практически не поражается болезнями и вредителями и за счёт этого появляется возможность выращивать её без применения химических пестицидов, чему потребитель также будет рад.

Так как пока во многих странах основным остаётся поверхностный способ полива, то у нового способа полива был разработан ещё и мобильный самотечный вариант. Он позволяет применять новый струйно-шурфовой способ полива, используя имеющуюся на орошаемых участках канальную сеть для поверхностного полива без её реконструкции и дополнительного насосного оборудования. Осуществляется это посредством длинного заборного приспособления, уложенного в подводящий канал. Из него вода по пожарным рукавам подаётся в концевые распределительные шланги, уложенные ниже по элементам рельефа, для обеспечения самотечного движения воды в оснастке системы, на определённое число рядов. После проведения полива с нужной поливной нормой на участке, оснастка системы сматывается на специальные тележки и перемещается на новую позицию. Там оснастка быстро разматывается и цикл полива повторяется.

Применение нового способа полива там, где раньше проводился поверхностный, обеспечит создание значительно лучших условий для роста и развития растений на поливаемой плантации и росту их продуктивности, несмотря на кратное уменьшение расхода поливной воды. При необходимости, создавшийся резерв поливной воды можно будет пустить в ближайшие годы на значительное расширение поливных площадей сельскохозяйственных культур в данной местности.

Очень перспективен новый способ также и для полива озеленительных посадок декоративных культур в населённых пунктах, особенно в странах с жарким климатом.

Кстати и капельный полив там, где он уже есть, можно легко трансформировать в более функциональный капельно-шурфовой. Просто уложите две капельные линии с двух сторон поливаемого ряда и создайте шурфовое отверстие под каждой капельницей и поливайте его, но только чистой водой (она кстати в таком режиме проработает значительно дольше, капельницы забиваются реже).

Выводы

Проведённый выше тщательный анализ основных достоинств нового струйно-шурфового способа полива или трансформация с его помощью уже существующих способом отдельными его элементами или принципами позволяет сделать вывод, что он при его внедрении может значительно помочь в вопросах повышения эффективности орошения широкой группы сельскохозяйственных культур, включая виноград, экономии и более рационального использования водных ресурсов и серьёзному ослаблению ряда экологических проблем.

На разработанный новый способ полива получен патент под № 2747703 от 7 апреля 2020 года

Спасибо за внимание готов ответить на ваши вопросы.

Презентация

Видео

Союз органического земледелия — независимое общественное движение. Рост производства и потребления здоровых, органических продуктов, обучение, просвещение потребителей, научные исследования, внедрение экоагротехнологий в АПК.

Здоровье почв, экосистем и людей.

Вступить в Союз органического земледелия

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
https://www.facebook.com/sozrf
https://www.instagram.com/soz.bio/
https://vk.com/union_of_organic_agriculture