Орошение и осушение. Причины, по которым растения нуждаются в орошении

Орошение. Практика орошения как средства производства продуктов питания используется уже в течение более 5 000 лет (Framji, 1987). Во второй половине двадцатого века площадь орошаемых земель в мире увеличилась примерно со 115 млн га до более 270 млн га. Это привело к более чем к двойному приросту общего объема производства продовольственного зерна в мире (зерновые, масличные и бобовые) с 1 763 млн тонн до 3 891 млн тонн.

Орошаемые земли составляют 20 процентов от общей площади сельскохозяйственных культур в мире и дают более 40 процентов от общего объема производства продуктов питания. Орошение в сочетании с использованием высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур, которые можно выращивать только в условиях орошения, действительно является важным элементом во многих странах, прилагающих все усилия, чтобы добиться и поддерживать самообеспеченность продовольственным зерном.

Орошение является крупнейшим потребителем воды, используя более 70 процентов запасов пресной воды в мире. Хотя орошение не является новой отраслью, большинство систем орошения управляются неэффективно с КПД, редко превышающим 40 процентов. История изобилует примерами цивилизаций, которые обязаны своими успехами хорошо спланированным и управляемым системам орошения, и тех цивилизаций, которые прекратили своё существование из-за ошибочного и неэффективного управления оросительными системами.

В центре эффективного управления оросительными системами лежит поддержание соответствующего режима влажности почвы в корневой зоне растений для содействия здоровому росту растений. Это требует своевременной поставки соответствующего количества воды и удаления избыточной воды из корневой зоны. Поэтому для надлежащего рационального использования водных ресурсов в сельском хозяйстве нужно как орошение, так и осушение.

Причины, по которым растения нуждаются в орошении. Вода необходима растениям по многим причинам:
a) почти на 70 процентов растение состоит из воды;
б) первоначально вода требуется для того, чтобы смягчить семена и их оболочку для облегчения, во-первых, появления корня, а во-вторых —прорастания ростка сквозь слой почвы;

в) вода является растворителем и растворяет и передает через корни растений питательные вещества, такие как азот, фосфор и калий, необходимые для здорового роста растений;

г) вода является растворителем при осуществлении биохимических реакций в растениях, таких как фиксация углерода и фотосинтез;

д) углерод, азот, водород и кислород, необходимые для роста растений, добываются из воды и атмосферного воздуха и составляют большую часть растения;

е) примерно 95 процентов воды, поглощенной растениями, испаряется с листьев и стеблей. Этот процесс также способствует охлаждению растений в жаркую погоду;

ж) без воды растения увядают и, в конечном счете, погибают.

Почва способна удерживать влагу за счет адсорбции и поверхностного натяжения. Любая дополнительная влага, которая поступает в почвенный слой, уже не удерживаемая этими силами, движется вниз через поры почвы под действием силы гравитации. Этот процесс известен как просачивание. Та сила сцепления, которая задерживает воду в почве и характеризует силу, необходимую для извлечения воды из почвы, называется поверхностным натяжением почвенной влаги. Количество влаги в почве называется влагосодержанием почвы.

Влагосодержание почвы, при котором растения уже не могут извлекать воду из почвы для удовлетворения их потребностей в суммарном испарении, известно как точка увядания. Когда влажность почвы падает до этого уровня и если не возобновляется поступление вода в корневую зону, то растения увядают и погибают. Доступное количество почвенной влаги, значение которого находится между значениями влагосодержания при нормальной влагоёмкости и в точке увядания, называется полезной влагоёмкостью.

Целью орошения сельскохозяйственных культур является обеспечение корневой зоны достаточным количеством воды в любое время в диапазоне между нормальной влагоёмкостью и влажностью точки увядания. Влажность почвы зависит от осадков, ирригации, суммарного испарения, стока, инфильтрации и глубинного просачивания. Когда все пустоты в почве полностью заполнены водой, почва находится на пределе своей способности насыщаться.

При этом вода будет стекать из корневой зоны под действием силы тяжести, пока не будет достигнуто равновесие. В этом случае почва находится в состоянии полевой влагоёмкости. Этот уровень, как правило достигается в течение одного-трех дней после полива или дождя. Эффективное орошение возвращает корневую зону на уровень полевой влагоёмкости. Увеличение поступления воды сверх этого количества считается потерей, если это не делается намеренно для выщелачивания.