Оросительные мелиорации

Оросительные мелиорации

Неурожай в результате засухи всегда вызывал недостаток продовольствия, приводил к бедствиям, от голода погибали люди. Отсюда понятна важная роль орошения - оросительной мелиорации с подводом воды на земли, где ее очень не хватает.

Орошения - важнейшее средство регулирования водного режима почв и получения запланированных урожаев в засушливых районах.

Влияние орошения на почву и растения. Чтобы наиболее эффективно использовать орошаемые земли, необходимо осуществлять орошение на научной основе. Для этого надо хорошо знать биологию отдельных растений, так как различные культуры потребляют и расходуют воду неодинаково. Одно растение кукурузы, например, за свою жизнь расходует около 100 л воды, а одно растение сахарной свеклы - 60 л. Поскольку обычно на 1 га пашни выращивают примерно 50 тыс., растений кукурузы и столько же растений свеклы, то им необходимо от 3 до 5 тыс./м3 (т) воды. Вода для растений попадает с атмосферными осадками, а часть должна поступать за счет орошения. Причем на создание органического вещества растения используют всего около 0,2 % потребляемой воды, а 99,8 % влаги они испаряют.

Орошение позволяет поддерживать оптимальную влагообеспеченность растений в течение всей вегетации и особенно в критические периоды водопотребления. Благодаря увлажнению улучшаются микроклимат приземного слоя воздуха, тепловой режим почвы. Вместе с водой растения поглощают из почвы питательные вещества (азот, фосфор, калий, кальций, серу, железо и др.), что обеспечивает полноценную вегетацию и наращивание продуктивной массы.

Норма полива - количество воды, которое необходимо растениям в течение вегетационного периода н 1 га орошаемых земель дополнительно к естественным запасам этой жидкости в почве.

Для высокорослых растений с корневой системой до 2 м (кукуруза, подсолнечник и др.) почву промачивают на глубину не более 1 м. Поливные нормы для них составляют от 800 до 1000 м3/га на каждый из 4... 6 поливов в сезон. Для сельскохозяйственных культур, которые имеют не столь глубоко проникающую корневую систему (до 50... 80 см), достаточно по З00 ... 500 м³/га на каждый полив.

Переувлажнение почвы при орошении так же вредно для растений, как и засуха. При переувлажнении вода вытесняет из почвы воздух, а поэтому корни растений испытывают недостаток кислорода. При избыточном поливе растения могут полегать, так как их корни плохо держатся в верхнем слое почвы. Кроме того, в некоторых местах излишний полив вызывает засоление почвы.

Сроки поливов растений на протяжении вегетации зависят от биологических особенностей выращиваемой культуры, погодных условий, характера почвенных грунтов и гидрогеологических особенностей орошаемых земель.

Сроки поливов устанавливают по влажности почвы, фазам роста растений, концентрации клеточного сока растений и другим показателям.

При орошении насаждений очень важно определить очередной срок полива, так как, если его пропустить, растения могут прекратить свой рост, и их урожайность снизится.

По назначению поливы бывают влагозарядковые, предпосевные, вегетационные, подкормочные и даже противозаморозковые.

Поливы обычно распределяют так, чтобы обеспечить растения влагой в периоды, когда растения наиболее чувствительны к ее недостатку в почве. Влажность почвы не должна быть меньше нижнего оптимального предела, который зависит от требования возделываемой культуры и характера почвы. Особенно важно наличие необходимой влажности, когда у растений формируются бутоны и образуются цветы. При малейшей засухе в период бутонизации и цветения растений нередко отпадают цветки и завязи, а поэтому уже невозможно получить высокой продуктивности.

Критический период в режимах соблюдения влажности наступает во время следующих фаз развития: озимая и яровая пшеница - выход в трубку, налив зерна; просо - выметывание метелки, налив зерна; гречиха - цветение; сорго - Образование соцветий, налив зерна; кукуруза за 10 сут до и за 20 сут после бутонизации - цветения; подсолнечник - образование корзинки, цветение; картофель - бутонизация, массовое корнеобразование.

Однако как узнать, когда растение нуждается в поливе? Это              можно выяснить следующим образом:

систематически определяя содержание воды в растении прямым методом (взвешивание - высушивание - взвешивание);

косвенным путем - по изменению концентрации веществ в листьях. Для определения влажности почвы буром берут пробы почвы на разной глубине, взвешивают ее, затем высушивают и определяют процентное содержание в ней воды.

Когда же полив растений проводится в сроки, установленные в соответствии с их потребностью в воде, то можно при экономном поливном режиме повысить урожай на 10... 20 %.

Оросительная система. Это земельная территория сельскохозяйственного назначения, оборудованная устройствами для полива.

В каждой регулярно действующей оросительной системе вода может доставляться на орошаемые земли в любое время, когда в ней имеется потребность, и в определенных необходимых количествах (рис. 24).

Вода из источника орошения посредством головного сооружения забирается в магистральный канал системы, который подает ее к орошаемым земельным массивам. Из магистрального канала вода поступает в проводящие распределительные каналы, через которые она поступает на поля и оросительные каналы внутрихозяйственной сети.

Водоисточники - река, озеро, водохранилище, подземные воды - служат для обводнения и орошения сельскохозяйственных земель.

Водозаборное (головное) сооружение предназначено для регулирования забора воды из водоема, реки или подземного водоисточника в оросительную систему. Водозабор бывает самотечный или с механической подачей (с помощью насосов).

Магистральный (головной) оросительный канал служит для доставки воды из источника орошения в распределительные каналы.

Распределительные проводящие каналы и трубопроводы подают воду из магистрального канала на поля для орошения.

Оросительная сеть и оросительные устройства - временные оросители, возобновляемые ежегодно или перед каждым поливом, поливные борозды, постоянные и переносные трубопроводы, стационарные и передвижные дождевальные агрегаты.

Водосбросная сеть каналов предназначена для отвода ливневых и талых снеговых вод, а также для сброса воды, остающейся после полива в каналах и трубопроводах.

Дренажная сеть предназначена для сбора и отвода промывных, а также избыточных грунтовых вод для предупреждения засоления и заболачивания корнеобитаемого слоя почвы.

Способ полива - совокупность приемов, устройств и технического оборудования, применяемых для распределения поливной воды по полю.

Воду распределяют по поливному участку, где она превращаётся в почвенную влагу следующими способами: поверхностным поливом и дождеванием.

При поверхностном поливе вода распределяется по почве самотеком. В России в основных районах орошения применяют следующие способы полива: все пропашные культуры (кукуруза, сахарная свекла и др.) поливают по бороздам; культуры сплошного сена (зерновые, травы и др.) - напуском воды; рис - затоплением чеков.

Для полива по бороздам (рис. 25) на будущем поливном участке осуществляют нарезку поливных борозд. Нарезают борозды обычно культиватором-окучником или культиватором - растение питателем с окучником.

Полив по бороздам применяют на ровных и спланированных площадях. В зависимости от назначения и вида сельскохозяйственной культуры борозды бывают мелкие (8... 12 см), средние (15... 25 см) и глубокие (30... 40 см). Мелкие борозды нарезают для полива мелкосемянных культур (моркови, свеклы), а в более поздние сроки вегетации эти борозды углубляют. Глубокие борозды с широкими междурядьями (до 1 м и более) используют при влагозарядных поливах. для этих же поливов применяют и бороздыщели, которые отличаются от обычных тем, что ниже дна нарезают узкую щель (3... 4 си), так что общая глубина борозды с щелью достигает 35 см. Их смоченный периметр в 2... 2,5 раза больше, чем обычных борозд, поэтому они быстрее поглощают воду и ее расход в них увеличивается в 2... 3 раза.

При поливе по бороздам вода движется по ним отдельными небольшими потоками и впитывается в почву под действием гравитационных и капиллярных сил через смачиваемую поверхность. Поливные борозды прокладывают перпендикулярно временному подводящему каналу, из которого вода распределяется по этим бороздам и поступает в них напрямую самотеком (см. рис. 25, а).

Чтобы не занимать излишней площади под временные подводящие каналы и меньше терять под ними поливной воды на фильтрацию, инженер З.И. Метельский в 1950-х гг. предложил вместо этих каналов использовать сборно-разборные трубопроводы, которые многие годы довольно широко применяли в хозяйствах Нечерноземной зоны России (см. рис. 25, 6).

Полив дождеванием осуществляется таким образом, что подаваемая на поле оросительная вода с помощью специальных разбрызгивающих устройств превращается в искусственный дождь, который, падая на землю, поливает растения, увлажняет почву и приземный слой воздуха.

Работа дождевальных систем и агрегатов обеспечивается с помощью насосов, создающих определенный напор - удельную энергию жидкости. Благодаря напору струи воды, выталкиваемые из водоструйных насадок дождевальных агрегатов, приобретают определенную скорость и в воздухе дробятся на мелкие пылеобразные капельки. В связи с этим полив дождеванием возможен лишь при наличии насоса, т. е. характеризуется повышенным потреблением электроэнергии.

Одна из важных положительных особенностей дождевания - возможность в широких пределах изменять поливную норму, что позволяет строго регулировать влажность корнеобитаемою слоя почвы.

Распыленные дождевые капли воды в воздухе обогащаются кислородом. В жаркое время полив дождеванием снижает температуру воздуха и почвы, благодаря чему улучшаются процессы ассимиляции в растениях. Попадая на растения, вода смывает с них пыль, что способствует улучшению дыхания растений.

Многолетний опыт показывает, что в районах с умеренно влажным климатом и на малоструктурных почвах иссушается главным образом верхний слой мощностью не более 40. ..60 см, который и следует увлажнять при поливе овощей и кормовых культур. В связи с этим в условиях Нечерноземной зоны при поливе дождеванием поливные нормы составляют от 300 м³/га на легких почвах до 400 м³/га на тяжелых и торфяных почвах. Надо отметить, что в условиях Нечерноземной зоны дождевание является наиболее рациональным способом полива. Поэтому уже с середины ХХ в. полив дождеванием весьма широко применяется на пойменных землях рек Яхромы, Москвы, Оки, Волги.

Поливы дождеванием из-за небольшой поливной нормы следует осуществлять часто, но в сжатые сроки. Овощные культуры рекомендуется поливать через 8... 12 сут в течение 1... 2 дней, картофель - через 12... 15 сут в течение 2... 3 дней и прочие культуры - через 15... 20 сут в течение 4... 5 дней.

Для внесения с поливной водой удобрений используют специальные смесители - гидроподкормщики.

Распыление воды при дождевании осуществляют с помощью специальных распыливающих насадок и аппаратов: короткоструйных (радиус действия в тихую погоду до 10 м), среднеструйных (до 35 м) и дальнеструйных (свыше 35 м). Эти устройства монтируют на краны-гидранты трубопроводов дождевальных оросительных систем и агрегатов.

Для полива дождеванием применяют следующие системы подачи воды: закрытые, открытые и комбинированные.

В закрытых оросительных дождевальных системах все основные составные элементы закреплены стационарно (рис. 26). Вся проводящая водопроводная сеть в этой системе устроена из постоянных трубопроводов, уложенных в землю на глубину до 1 м. Из распределительных трубопроводов этой системы на поверхность выведены лишь краны - гидранты, к ним в период поливного сезона подключают переносные трубы (типа труб З.И. Метельского и др.), которые используются здесь в качестве временных оросительных дождевальных трубопроводов. В этих переносных трубах имеются соединительные муфты, к которым присоединены распыливающие дождевальные насадки. Благодаря этим насадкам временный оросительный дождевальный трубопровод при включении в работу (см. рис. 26, а) может увлажнить определенную полосу площади посевных насаждений, которая ограничивается максимальным радиусом действия распыливающего устройства и длиной временного оросительного трубопровода (см. рис. 26, 6).

По завершении полива в одной позиции переносную трубу по частям вручную перемещают на следующее место, где подсоединяют к очередному крану-гидранту и вновь включают в работу.

Закрытую оросительную дождевальную систему можно применять для полива площадей с большими уклонами, она не создает препятствий для работы сельскохозяйственных машин, исключает потери поливной площади и резко снижает потери воды на фильтрацию.

Открытые оросительные дождевальные системы состоят из открытых постоянных и временных каналов, а вместо регулирующих сетей (подводящих каналов и поливных борозд) используются передвижные дождевальные агрегаты. В настоящее время для полива дождеванием применяют дождевальные агрегаты различных типов, из которых наиболее распространены короткоструйный навесной двухконсольный и дальнеструйный навесной.

Короткоструйный навесной двухконсольный дождевальный агрегат представляет собой двухконсольную металлическую пространственную ферму, которая навешена на гусеничный трактор (рис. 27). Агрегат снабжен всасывающим клапаном с гибким заборным шлангом, подключенным к центробежному насосу, который подает воду в раздаточный трубопровод, протянутый вдоль всей пространственной фермы. К раздаточному трубопроводу подсоединены десятки распыливающих насадок, с помощью которых и осуществляется полив дождеванием.

Этот агрегат, передвигаясь по полю рядом с открытым каналом, засасывает из него гибким шлангом воду и осуществляет дождевание. За один поливной сезон таким агрегатом можно полить 125 ... 150 га посевов. Однако для работы такого агрегата необходимо иметь разветвленную сеть подводящих каналов и рядом с ними хорошо выровненные дороги. Поэтому такие агрегаты можно применять только на землях с ровным рельефом.

Дождеватель дальнеструйный навесной навешивают на трактор (рис. 28, а). В комплект этого агрегата входит всасывающий приемный клапан, который гибким шлангом подключен к центробежному насосу, а тот, в свою очередь, к дальнеструйному поворотному дождевальному аппарату. Кроме того, у этого агрегата имеется бак - подкормщик, из которого через смесительное устройство подаются удобрения, поступающие в почву при дождевании вместе с поливной водой. дождевальный аппарат этого агрегата обеспечивает круговой полян с дальностью полета струи до 60 м. Полив ведут по кругу. Сезонная производительность этого агрегата составляет 30... 60 га.

Принципиальная схема открытой оросительной дождевальной системы, в которой полив осуществляется с помощью навесного дальнеструйного дождевателя, показана на рис. 28, 6.

Основные достоинства открытых оросительных дождевальных систем - простота и сравнительная дешевизна их устройства. Ощутимые недостатки - наличие каналов стесняет применение высокопроизводительных сельскохозяйственных машин, значительная часть земельной площади теряется под каналами, а также дорогами для движения дождевальных агрегатов остается неиспользованной.

Комбинированные (смешанные) оросительные дождевальные системы состоят из закрытых трубопроводов и открытых каналов. В этих системах из источника орошения вода подается на самую высокую точку, откуда самотеком распределяется по оросительным каналам, из которых полив осуществляется передвижными дождевальными агрегатами.